专题02 化工流程综合题（大题专练，三大类型集训）（山东专用）2026年高考化学终极冲刺讲练测

专题02 化工流程综合题 参考答案 ◆类型一 以物质制备为目的 1.（1） ①. ②. （2） ①. ②. pH过高会生成沉淀，导致产品不纯 （3） ①. (和) ②. （4） ①. ②. (或) 2.（1） ①. 温度过低，浸取反应速率慢；温度过高，氨挥发量增加，均不利于锌的浸出 ②. （2）或 （3） ①. ②. ③. C （4） ①. ②. 反萃取分离 3.（1）， （2）< （3）56 L （4） ①. ②. 蒸发浓缩，冷却结晶 （5）、 （6） 4.（1）防止H2O2受热分解 （2） ①. 4.9≤pH<5.5 ②. 1×10-11.6 ③. 将Fe3+转化为Fe2+，避免Fe3+被萃取 （3） （4） ①. 正 ②. [Ga(OH)4]-+3e- =Ga +4OH- ◆类型二 以混合物的分离、提纯为目的 5.（1） ①. 增大气体与固体的接触面积，使固体颗粒充分反应，加快反应速率 ②. ③. 、CuO （2） ①. 4.5~9.3 ②. （3） ①. ②. 将增加硫酸的用量 （4） ①. 2 ②. 将尽可能多的转化为、降低的溶解度 6.（1） ①. ②. （2） ①. 2.0 ②. 调节溶液pH使沉淀完全；将转化为，防止和同时生成沉淀 （3）将氧化为，而能催化的分解，因此的使用量远大于理论计算量 （4）消耗，使萃取反应的平衡逆向移动，将与萃取剂分离 （5）酸浸 7.（1） （2） （3） （4）草酸与离子形成可溶性配位化合物（或和反应生成，或酸性过强沉淀发生溶解） （5） （6） 8.（1） ①. ②. （2）将Ce4+还原为Ce3+ （3） （4）HA （5） ①. ②. BD ◆类型三 以环保和绿色化学为目的 9.（1）第3周期IVA族 （2）盐酸 （3）（或） （4）pH过低难以生成草酸钙沉淀，pH过高会生成沉淀 （5）盐酸 （6） 10.（1） ①. ②. （2）使滤液中的转化为沉淀，除去杂质硅 （3） （4）3 （5）、 4 / 20 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $ 专题02 化工流程综合题 内容概览 类型一 以物质制备为目的 类型二 以混合物的分离、提纯为目的 类型三 以环保和绿色化学为目的 限时：90分钟 题量：10道 ◆类型一 以物质制备为目的 1.（2026·山东青岛第五十八中学模拟）可用作媒染剂、木材防腐剂、造纸工业漂白剂，还用于医药、农药、人造纤维等。某实验小组以闪锌矿粉(主要含ZnS，及少量FeO、)和软锰矿粉(主要含)为原料联合制备和的一种工艺流程如下。 已知：i．酸性条件下，氧化性：；和过量氨水生成； ii．25℃时，金属离子形成氢氧化物沉淀的pH如下(当离子浓度时认为反应完全)： 金属离子 开始沉淀时 6.3 1.5 8.2 6.2 完全沉淀时 8.3 2.8 10.2 8.2 回答下列问题： （1）基态Mn原子的价层电子排布图为______。“氧化酸浸”所得浸渣中含有硫单质，ZnS发生反应的离子方程式为______。 （2）“沉铁”时，调节溶液的pH范围约为______。“沉锰”时，需保持和氨水混合溶液的pH范围约为8.0，pH不能过高的原因是______。 （3）“热分解”所得“分解气”中的______(填化学式，下同)溶于水，可循环利用；“余液”的溶质主要为______。 （4）为了解受热分解规律，取在惰性气体环境下进行热重分析，剩余固体产物的质量随温度变化的曲线如图所示。(的摩尔质量为) 固体A中，水分子全部作配体与锌离子结合形成水合锌离子，该配离子的化学式为______(填化学式)。反应的化学方程式为______。 2.（2026·山东枣庄二模）用固体废锌催化剂(主要成分为ZnO及少量CuO、MnO、)作为原料制备锌的工艺流程如图所示： 已知：①“浸取”时，ZnO、CuO转化为，进入溶液； ②25℃时，、； ③深度除杂标准：溶液中； 回答下列问题： （1）“浸取”时，温度应控制在30℃左右，原因是_______；“滤渣1”的主要成分为、_______。 （2）“深度除锰”是在碱性条件下将残留的转化为，反应的化学方程式为_______。 （3）“深度除铜”时，锌的回收率、除铜效果(用反应后溶液中表示)与“(加入量”(用表示)的关系曲线如图所示： ①当加入量≥100%时，锌的回收率下降，原因是_______(填离子方程式)，该反应的平衡常数为_______(25℃时， 。 ②加入量最佳是_______(填标号)。 A．100%　　B．110%　　C．120%　　　D．130% （4）用惰性电极“电解”时，需控制条件防止阴极发生竞争反应，该竞争反应的电极反应式为_______；电解后，剩余溶液可导入_______(填操作单元名称)循环使用。 3.（2026·山东泰安二模）纳米由于比表面积大，用于制备锂离子电池正极材料。以软锰矿(含有的氧化物)为原料制备和的工艺流程如下： 已知：25℃时，的，的。 （1）“浸出渣”的主要成分有_______。 （2）“碱化过滤”时，当恰好完全沉淀时(当溶液中为完全沉淀)，溶液中_______(填“>”“<”或“=”)。 （3）“氧化”过程中要严格控制通入空气的时间，理论上生成需要通入空气的体积(标况下)_______。(空气中氧气体积分数按20%计) （4）“水热法”时，温度控制在160℃，反应的离子方程式为_______，“一系列操作”为_______，过滤，洗涤，干燥。 （5）该工艺中可循环利用的物质有_______。 （6）写出制备的化学方程式_______。 4.（2026·山东烟台模拟）金属镓被称为“电子工业脊梁”，是用于制造半导体的材料。利用炼锌矿渣[主要含铁酸锌，铁酸镓及少量铁]制备Ga的工艺流程如下图： 已知：①在酸性条件下不稳定，易转化为。 ②常温下，浸出液中各离子的浓度及其开始形成氢氧化物沉淀的pH(离子浓度时，认为沉淀完全)和金属离子在该工艺条件下的萃取率见下表： 金属离子 开始沉淀的pH 8.0 1.7 5.5 3.0 沉淀完全的pH 9.6 3.2 8.0 4.9 萃取率% 0 99 0 97~98.5 回答下列问题： （1）“酸浸”时温度不宜过高，原因是___________。 （2）浸出液“调pH”的范围是___________；若滤液pH为5.4，则滤液中残留的的浓度为___________；“转化”过程加入铁粉的目的是___________。 （3）已知：一定温度下，溶质在平衡共存的两液相中的分配系数为。分别用与原溶液等体积的萃取剂依次萃取两次后，水层中Ga元素的残留率为___________[用含k的代数式表示，残留率]。 （4）电解法可以提纯粗镓，原理如图所示：①粗镓与电源___________极相连(填“正”或“负”)。②镓溶解生成的与NaOH溶液反应生成，则高纯镓电极反应式为___________。 ◆类型二 以混合物的分离、提纯为目的 5.（2026·山东济南二模）金属钒被誉为“合金的维生素”。从废钒渣（主要含、，杂质为CuO、、等）中回收V和的工艺流程如下图所示： 已知：①“焙烧”时V、Fe、Cr元素分别转化为、和； ②微溶于水；向溶液中加酸，不同pH对应的主要存在形式如下表： pH 10.6~12 约8.4 3~8 约2 存在形式 回答下列问题： （1）“焙烧”时，气体和固体粉末采用逆流式通入，其目的是_____________，发生反应的化学方程式为_____________，“滤渣Ⅰ”的主要成分为______。 （2）矿物中相关元素可溶性组分物质的量浓度c与pH的关系如图所示，当溶液中可溶性组分浓度时，可认为已除尽。 通入调pH的理论范围为_______，反应的平衡常数_______。 （3）加压通入可将转化为，总反应的离子方程式为_____________，若没有该操作单元，导致的后果是_____________。 （4）“沉钒”加硫酸调pH约为____。“转化”过程中，先加入适量碱调pH，再加稍过量KCl，稍过量KCl作用是_____________。 6.（2026·山东庆云县第一中学高三质量综合）一种利用钒钛磁铁矿精矿(主要成分为、、和)综合提取钒、钛，并同步制备黄铵铁矾工艺流程如下： 已知：①“加压焙烧”过程中存在反应，生成的会对钒钛磁铁矿精矿“二次氯化”； ②“酸浸”所得溶液中钒、钛元素分别以、形式存在。 回答下列问题： （1）“加压焙烧”中经“二次氯化”转化为和的化学方程式为___________；“酸浸”时，产生的“浸出渣”的主要成分为___________(填化学式)。 （2）常温，，“沉钛”时为使沉淀完全()，需要调节溶液的pH不低于___________；该过程中，加入适量铁粉的目的为___________。 （3）“氧化”时，的使用量远大于理论计算量，可能的原因为___________。 （4）“萃取”时，先转化为，再与萃取剂结合，其过程可表示为：，据此分析＂反萃取＂过程中加入溶液的作用为___________。 （5）“沉铁”后，将滤液中的盐分离除去，所得溶液经处理可导入___________(填操作单元名称)循环利用。 7.（2026·山东省4月调研）稀土元素是重要的战略资源。一种从离子型稀土矿（杂质含、等元素）中提取稀土元素（RE）并获得高附加值产品的工艺流程如下： 已知：该工艺下，除铈（Ce）外，稀土离子保持＋3价不变；草酸可与多种过渡金属离子形成可溶性配位化合物；金属离子形成氢氧化物沉淀的相关pH见下表。 开始沉淀时的pH 1.5 4.3 5.6 沉淀完全时的pH 3.2 5.5 － 回答下列问题： （1）“预中和”时适宜的pH范围是______。 （2）含溶液与溶液反应可得碳酸铈沉淀，离子方程式为______。 （3）硫脲（）酸性条件下易被氧化为，加入硫脲可以将还原为，反应的化学方程式为______。 （4）“草酸化”时，测得稀土（RE）的沉淀率随的变化情况如图所示。当草酸用量过多时，稀土（RE）的沉淀率下降的原因是______。 （5）“沉淀”时产物为______［填“”或“”］，请通过相关计算论证。（已知：；当反应的时可认为反应完全，反应的时可认为无法发生该反应。） （6）含氟稀土抛光粉的成分为，“焙烧”时发生反应的化学方程式为______。 8.（2026·山东师范大学附属中学高三核心素养评估）氧化焙烧联合萃取法冶炼氟碳铈矿(主要成分为CeCO3F，含有少量BaO、CaO、La2O3)制取Ce2(CO3)3的工艺流程如下： 已知： ①CeCO3F“焙烧”生成CeO2、CeF4、Ce2O3、CeOF； ②在硫酸体系中，Ce4+、La3+在有机萃取剂HA中的溶解度大于其在水中的溶解度，Ce3+与之相反； ③水溶液中Ce4+可用准确浓度的(NH4)2Fe(SO4)2溶液滴定，滴定反应为：Fe2++Ce4+=Fe3++Ce3+。 （1）“酸浸”工序中产生的气体为_______(填化学式，下同)，滤渣的成分为_______。 （2）“反萃取”中H2O2的作用为_______。 （3）“沉铈”过程中对应的离子方程式为_______。 （4）流程中可循环利用的物质为_______(填化学式)。 （5）取上述流程中得到的Ce2(CO3)3产品1.34g，加硫酸溶解，再加氧化剂将Ce3+完全氧化并去除多余氧化剂，配成250.00mL溶液，移取25.00mL溶液于锥形瓶中，加入几滴苯代邻氨基苯甲酸作指示剂。用0.02000mol·L-1(NH4)2Fe(SO4)2溶液滴定至终点，重复以上操作2~3次，平均消耗(NH4)2Fe(SO4)2溶液的体积为25.00mL，则该产品中Ce2(CO3)3的质量分数为_______(结果保留3位有效数字)。下列操作可能导致测定结果偏低的是_______。 A．盛装标准液的滴定管未润洗 B．滴定前仰视读数，滴定后俯视读数 C．未干燥锥形瓶 D．滴定终点读数时，滴定管尖嘴部分有气泡进入 ◆类型三 以环保和绿色化学为目的 9.（2026·山东泰安期中）钢渣中富含CaO、、、等氧化物，实验室利用酸碱协同法分离钢渣中的、、元素，流程如下。已知：、均难溶于水，能溶于水。 （1）Si元素在元素周期表中的位置是_____。 （2）试剂Y可选择_____（填“硫酸”或“盐酸”），“碱浸”时，发生反应的化学方程式为_____。 （3）若试剂X的选用符合“绿色化学”思想，则加入试剂X反应的离子方程式为_____。 （4）滤液I的pH过低或过高均不利于分离，原因是_____。 （5）该流程中可循环利用的物质是_____。 （6）将草酸钙晶体（，其摩尔质量为）在氮气氛围中进行热重分析，每个阶段的重量降低比例数据如图所示。范围内发生反应的化学方程式为_____，范围内所得产品为_____（填化学式）。 10.（2026·山东省实验中学高三第四次诊断）黑钨精矿中钨元素以(和)形式存在，其中还含有少量硅()、磷、砷以及钼的化合物，工业上常用黑钨精矿冶炼金属钨及其化合物，其工艺流程如图： 已知：在pH=5的溶液中完全沉淀(当时，认为沉淀完全)。请回答下列问题： （1）黑钨精矿在900℃下烧结会得到钨酸钠)、以及等产物，则在烧结时发生的化学方程式为______；滤渣I的主要成分为和______。 （2）滤液I中加盐酸将溶液的pH调节至8~9的目的为______。 （3）用氯化镁和氯化铵可将滤液Ⅱ中的磷元素转化为磷酸镁铵除去，该离子方程式为______。 （4）沉钨后过滤，向0.25 mol沉淀中，加入500 mL一定浓度的盐酸，当全部转化为钨酸()沉淀时，需控制溶液的pH至少为______(溶液体积变化忽略不计)。 （5）该流程中可循环利用的物质为______。 4 / 20 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $ 专题02 化工流程综合题 内容概览 类型一 以物质制备为目的 类型二 以混合物的分离、提纯为目的 类型三 以环保和绿色化学为目的 限时：90分钟 题量：10道 ◆类型一 以物质制备为目的 1.（2026·山东青岛第五十八中学模拟）可用作媒染剂、木材防腐剂、造纸工业漂白剂，还用于医药、农药、人造纤维等。某实验小组以闪锌矿粉(主要含ZnS，及少量FeO、)和软锰矿粉(主要含)为原料联合制备和的一种工艺流程如下。 已知：i．酸性条件下，氧化性：；和过量氨水生成； ii．25℃时，金属离子形成氢氧化物沉淀的pH如下(当离子浓度时认为反应完全)： 金属离子 开始沉淀时 6.3 1.5 8.2 6.2 完全沉淀时 8.3 2.8 10.2 8.2 回答下列问题： （1）基态Mn原子的价层电子排布图为______。“氧化酸浸”所得浸渣中含有硫单质，ZnS发生反应的离子方程式为______。 （2）“沉铁”时，调节溶液的pH范围约为______。“沉锰”时，需保持和氨水混合溶液的pH范围约为8.0，pH不能过高的原因是______。 （3）“热分解”所得“分解气”中的______(填化学式，下同)溶于水，可循环利用；“余液”的溶质主要为______。 （4）为了解受热分解规律，取在惰性气体环境下进行热重分析，剩余固体产物的质量随温度变化的曲线如图所示。(的摩尔质量为) 固体A中，水分子全部作配体与锌离子结合形成水合锌离子，该配离子的化学式为______(填化学式)。反应的化学方程式为______。 【答案】（1） ①. ②. （2） ①. ②. pH过高会生成沉淀，导致产品不纯 （3） ①. (和) ②. （4） ①. ②. (或) 【分析】闪锌矿粉和软锰矿粉、稀经过“氧化酸浸”工序，转化为S和、转化为、转化为，不反应，“浸渣”中含有S、；用氨水“沉铁”时，和不反应，生成沉淀；过滤后加入和氨水，生成沉淀和，沉锰后的滤液中含有、、、、、氨水等，热分解得到的“分解气”中含有、，“余液”的溶质主要为，沉淀为；溶于硫酸得到溶液，经蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤，获得。 【解析】（1）基态Mn原子价层电子排布式为，其价层电子排布图为；据分析，“氧化酸浸”时和反应生成S、、，离子方程式是。 （2）据分析，用氨水“沉铁”时应完全沉淀，而不沉淀、，根据资料可知，调节溶液的pH范围为。“沉锰”时和氨水作沉锰剂，生成沉淀，同时做缓冲溶液，即使加入过量氨水，溶液pH变化不大，溶液pH保持在8.0范围内，有利于生成，pH过高会生成沉淀，导致产品不纯。 （3）由分析可知，“分解气”的主要成分为、，溶于水获得氨水(或和一起通入水中得到)，可循环利用；由解析可知，“余液”的溶质主要为。 （4）的摩尔质量为，取，物质的量为0.1 mol，在惰性气体环境下进行热重分析，先脱水，A点剩余固体产物的质量为26.9 g，失去，A点化学式为；B点剩余固体产物的质量为17.9 g，又失去，B点化学式为；C点剩余固体产物的质量为16.1 g，又失去，C点化学式为；D点剩余固体产物的质量为8.1 g，其中Zn为0.1 mol（即6.5 g），则含O的质量为1.6 g（即0.1 mol），D点的化学式为；A的化学式为，其中水分子全部作配体与锌离子结合形成水合锌离子，该配离子的化学式为；反应的化学方程式为(或。 2.（2026·山东枣庄二模）用固体废锌催化剂(主要成分为ZnO及少量CuO、MnO、)作为原料制备锌的工艺流程如图所示： 已知：①“浸取”时，ZnO、CuO转化为，进入溶液； ②25℃时，、； ③深度除杂标准：溶液中； 回答下列问题： （1）“浸取”时，温度应控制在30℃左右，原因是_______；“滤渣1”的主要成分为、_______。 （2）“深度除锰”是在碱性条件下将残留的转化为，反应的化学方程式为_______。 （3）“深度除铜”时，锌的回收率、除铜效果(用反应后溶液中表示)与“(加入量”(用表示)的关系曲线如图所示： ①当加入量≥100%时，锌的回收率下降，原因是_______(填离子方程式)，该反应的平衡常数为_______(25℃时， 。 ②加入量最佳是_______(填标号)。 A．100%　　B．110%　　C．120%　　　D．130% （4）用惰性电极“电解”时，需控制条件防止阴极发生竞争反应，该竞争反应的电极反应式为_______；电解后，剩余溶液可导入_______(填操作单元名称)循环使用。 【答案】（1） ①. 温度过低，浸取反应速率慢；温度过高，氨挥发量增加，均不利于锌的浸出 ②. （2）或 （3） ①. ②. ③. C （4） ①. ②. 反萃取分离 【分析】废锌催化剂(主要成分为ZnO及少量CuO、MnO、)加入过量溶液浸取，ZnO、CuO转化为、进入溶液；MnO转化为沉淀、不反应也不溶，过滤后得到含、的滤渣1和含、和少量等的滤液，滤液中加入溶液深度除锰，加入适量的将转化为沉淀除去，过滤得到含的滤渣2，滤液中加入有机试剂萃取分离后，向有机层中加入硫酸进行反萃取分离后得到酸性的溶液，电解得到Zn，据此分析。 【解析】（1）浸取用的是溶液，温度过低，浸取反应速率慢，温度过高，氨挥发量增加，锌的浸出率下降，因此控制温度在30℃左右；原料中不与溶液反应，不溶于水，因此和​一同成为滤渣1的成分。 （2）碱性环境中，被​氧化为，从+2价升为+4价，中从-1价降为-2价，根据电子得失守恒、原子守恒配平，化学反应方程式为或。 （3）①过量时，会与反应生成沉淀，导致锌回收率下降，反应的离子方程式； 该反应的平衡常数 。 ②深度除铜要求，由图像可知：加入量为120%时，除铜效果刚好达标，且此时锌回收率高于更高加入量的情况，因此最佳选择是120%，故选C。 （4）用惰性电极电解酸性硫酸锌溶液时，阴极除了得电子生成Zn，还会发生得电子生成的竞争反应，电极反应式为；反萃取步骤需要加入硫酸，电解后剩余的硫酸可返回反萃取分离单元循环使用。 3.（2026·山东泰安二模）纳米由于比表面积大，用于制备锂离子电池正极材料。以软锰矿(含有的氧化物)为原料制备和的工艺流程如下： 已知：25℃时，的，的。 （1）“浸出渣”的主要成分有_______。 （2）“碱化过滤”时，当恰好完全沉淀时(当溶液中为完全沉淀)，溶液中_______(填“>”“<”或“=”)。 （3）“氧化”过程中要严格控制通入空气的时间，理论上生成需要通入空气的体积(标况下)_______。(空气中氧气体积分数按20%计) （4）“水热法”时，温度控制在160℃，反应的离子方程式为_______，“一系列操作”为_______，过滤，洗涤，干燥。 （5）该工艺中可循环利用的物质有_______。 （6）写出制备的化学方程式_______。 【答案】（1）， （2）< （3）56 L （4） ①. ②. 蒸发浓缩，冷却结晶 （5）、 （6） 【分析】软锰矿中含有、和的氧化物，与硫酸混料、焙烧生成，加水浸出；浸出液中溶于水形成溶液，和作为浸出渣被分离。在碱化过滤过程中，与反应生成沉淀，之后经浆化，氧化，过滤烘干等过程转化为，与碳酸锂反应生成。在水热法过程中，被氧化为，同时生成硫酸铵，经一系列操作得到硫酸铵晶体。 【解析】（1）由分析知，浸出渣主要为、。 （2）恰好完全沉淀时，由得：，。的，则，因此<。 （3）中Mn为价，中总正价为，生成共失去电子；作氧化剂得电子，由电子守恒得需要物质的量为，空气中体积分数为，因此标况下空气体积为。 （4）水热法中被氧化为，被还原为，配平后得到离子方程式；从硫酸铵溶液获得硫酸铵晶体，需要经过蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤、干燥。 （5）流程中焙烧步骤生成SO3，SO3与水反应生成硫酸，水热法生成H2SO4，可回到第一步混料工序循环使用。 （6）与高温下反应生成，元素化合价升高，需要O2作氧化剂，配平后得到化学方程式。 4.（2026·山东烟台模拟）金属镓被称为“电子工业脊梁”，是用于制造半导体的材料。利用炼锌矿渣[主要含铁酸锌，铁酸镓及少量铁]制备Ga的工艺流程如下图： 已知：①在酸性条件下不稳定，易转化为。 ②常温下，浸出液中各离子的浓度及其开始形成氢氧化物沉淀的pH(离子浓度时，认为沉淀完全)和金属离子在该工艺条件下的萃取率见下表： 金属离子 开始沉淀的pH 8.0 1.7 5.5 3.0 沉淀完全的pH 9.6 3.2 8.0 4.9 萃取率% 0 99 0 97~98.5 回答下列问题： （1）“酸浸”时温度不宜过高，原因是___________。 （2）浸出液“调pH”的范围是___________；若滤液pH为5.4，则滤液中残留的的浓度为___________；“转化”过程加入铁粉的目的是___________。 （3）已知：一定温度下，溶质在平衡共存的两液相中的分配系数为。分别用与原溶液等体积的萃取剂依次萃取两次后，水层中Ga元素的残留率为___________[用含k的代数式表示，残留率]。 （4）电解法可以提纯粗镓，原理如图所示：①粗镓与电源___________极相连(填“正”或“负”)。②镓溶解生成的与NaOH溶液反应生成，则高纯镓电极反应式为___________。 【答案】（1）防止H2O2受热分解 （2） ①. 4.9≤pH<5.5 ②. 1×10-11.6 ③. 将Fe3+转化为Fe2+，避免Fe3+被萃取 （3） （4） ①. 正 ②. [Ga(OH)4]-+3e- =Ga +4OH- 【分析】炼锌矿渣[主要含铁酸锌，铁酸镓及少量铁]加稀硫酸和浸出，溶液中主要含有的金属阳离子为：，难溶性矿渣经过过滤得到浸出渣，滤液调节pH后将转化为沉淀，过滤后向沉淀中加盐酸和铁粉后，加萃取剂萃取，目的是分离铁元素和镓元素，加Fe的目的是将转化为，便于与分离，水层含；再经过NaOH反萃取获得含的溶液，经电解得到Ga。 【解析】（1）“酸浸”时加入了H2O2，温度过高，H2O2受热分解，因此“酸浸”时温度不宜过高。 （2）浸出液“调pH”的目的是将完全转化为沉淀，而不沉淀，因此溶液的pH范围是4.9≤pH<5.5；恰好沉淀时的浓度为，此时溶液pH为3.2，，可计算出，滤液pH为5.4，，则此时滤液中残留的的浓度为；根据表格信息可知，萃取剂对于的萃取率较高、而对于的萃取率无萃取作用，因此在“转化”过程加入铁粉的目的是将Fe3+转化为Fe2+，避免Fe3+被萃取。 （3）假设Ga元素初始浓度为，第一次萃取后有机相中Ga元素初始浓度为、水相中Ga元素初始浓度为，第二次萃取后有机相中Ga元素初始浓度为、水相中Ga元素初始浓度为，由于加入萃取剂体积等于原溶液体积（假设体积为V），根据Ga物质的量守恒有：、，则，水层中Ga元素的残留率为。 （4）①粗镓在电解中失电子溶解进入溶液，在电解池中作为阳极，与电源正极相连； ②镓溶解生成的与NaOH溶液反应生成，电解池阴极（高纯镓）中得电子生成Ga，电极反应式为[Ga(OH)4]-+3e- =Ga +4OH-。 ◆类型二 以混合物的分离、提纯为目的 5.（2026·山东济南二模）金属钒被誉为“合金的维生素”。从废钒渣（主要含、，杂质为CuO、、等）中回收V和的工艺流程如下图所示： 已知：①“焙烧”时V、Fe、Cr元素分别转化为、和； ②微溶于水；向溶液中加酸，不同pH对应的主要存在形式如下表： pH 10.6~12 约8.4 3~8 约2 存在形式 回答下列问题： （1）“焙烧”时，气体和固体粉末采用逆流式通入，其目的是_____________，发生反应的化学方程式为_____________，“滤渣Ⅰ”的主要成分为______。 （2）矿物中相关元素可溶性组分物质的量浓度c与pH的关系如图所示，当溶液中可溶性组分浓度时，可认为已除尽。 通入调pH的理论范围为_______，反应的平衡常数_______。 （3）加压通入可将转化为，总反应的离子方程式为_____________，若没有该操作单元，导致的后果是_____________。 （4）“沉钒”加硫酸调pH约为____。“转化”过程中，先加入适量碱调pH，再加稍过量KCl，稍过量KCl作用是_____________。 【答案】（1） ①. 增大气体与固体的接触面积，使固体颗粒充分反应，加快反应速率 ②. ③. 、CuO （2） ①. 4.5~9.3 ②. （3） ①. ②. 将增加硫酸的用量 （4） ①. 2 ②. 将尽可能多的转化为、降低的溶解度 【分析】该工艺以废钒渣为原料，分步分离回收得到金属钒与重铬酸钾，整体思路是先氧化转化原料中的低价元素，再分步除杂、分离得到目标产物。 焙烧阶段通入空气，将V、Cr、Fe分别氧化转化为可溶性钒酸钠、铬酸钠，铁转化为氧化铁，逆流通气可提升气固接触效率，提高原料转化率。水浸后分离出不溶性杂质，得到含钒、铬和少量铝硅杂质的滤液；随后调pH沉淀除去铝硅杂质，再酸化将铬酸根转化为重铬酸根，调pH沉钒得到五氧化二钒，经铝热还原得到金属钒，最后含重铬酸钠的溶液加KCl，析出得到重铬酸钾产品。 【解析】（1）逆流操作的核心作用是增大接触面积，提升反应效率；FeCr2O4和NaHCO3、空气焙烧，生成Na2CrO4、Fe2O3、CO2、H2O，根据焙烧产物，结合氧化还原化合价升降配平可得反应方程式；水浸时，焙烧生成的和杂质不溶于水，因此为滤渣Ⅰ的主要成分。 （2）调pH的目的是让Al、Si沉淀完全，且V保留在溶液中：根据图像，可溶性Al浓度≤的范围是，可溶性Si浓度达标的条件是，因此pH理论范围为； 对于平衡，平衡常数；当时，，，因此。 （3）过量​反应生成​，配平可得离子方程式：；该操作目的是将​转化为，若不转化，后续沉钒时发生反应：，会增加硫酸的用量。 （4）根据给定表格，pH约为2时，V主要以微溶的​存在，刚好沉钒；转化过程中的转化为，​溶解度较小，加入稍过量，利用同离子效应，将尽可能多的转化为、降低的溶解度，促进其析出，提升产率。 6.（2026·山东庆云县第一中学高三质量综合）一种利用钒钛磁铁矿精矿(主要成分为、、和)综合提取钒、钛，并同步制备黄铵铁矾工艺流程如下： 已知：①“加压焙烧”过程中存在反应，生成的会对钒钛磁铁矿精矿“二次氯化”； ②“酸浸”所得溶液中钒、钛元素分别以、形式存在。 回答下列问题： （1）“加压焙烧”中经“二次氯化”转化为和的化学方程式为___________；“酸浸”时，产生的“浸出渣”的主要成分为___________(填化学式)。 （2）常温，，“沉钛”时为使沉淀完全()，需要调节溶液的pH不低于___________；该过程中，加入适量铁粉的目的为___________。 （3）“氧化”时，的使用量远大于理论计算量，可能的原因为___________。 （4）“萃取”时，先转化为，再与萃取剂结合，其过程可表示为：，据此分析＂反萃取＂过程中加入溶液的作用为___________。 （5）“沉铁”后，将滤液中的盐分离除去，所得溶液经处理可导入___________(填操作单元名称)循环利用。 【答案】（1） ①. ②. （2） ①. 2.0 ②. 调节溶液pH使沉淀完全；将转化为，防止和同时生成沉淀 （3）将氧化为，而能催化的分解，因此的使用量远大于理论计算量 （4）消耗，使萃取反应的平衡逆向移动，将与萃取剂分离 （5）酸浸 【分析】钒钛磁铁矿精矿（主要成分为、、和 ）“加压焙烧”过程中存在反应 ，生成的氯气会对钒钛磁铁矿精矿“二次氧化”， 经“二次氧化”转化为 、 ，加盐酸进行浸取，转化为 ，转化为 ，滤渣含 ，调节溶液使完全生成 沉淀，加入 将+2价铁离子氧化成+3价铁离子，加入有机萃取剂，先转化为 ，再与萃取剂结合进入有机相， ，加酸化的 洗涤分液，有机相加入进行反萃取，经一系列操作得，水相加入生成黄铵铁矾，据此分析。 【解析】（1）由已知①可知“二次氯化”是与反应，故“加压焙烧”中经“二次氯化”转化为和的化学方程式为；钒钛磁铁矿精矿的主要成分为、、和，根据流程图可知元素铁、钒、钛均在“酸浸”后的溶液中，因此“浸出渣”的主要成分为不溶于酸的。 （2）根据常温下，，为了使沉淀完全，即，则，此温度下，因此；为使沉淀完全，加入适量铁粉的目的之一为消耗，调节溶液pH，另一个目的为将转化为，防止和同时生成沉淀。 （3）“氧化”的目的是将氧化为，而能催化的分解，因此的使用量远大于理论计算量。 （4）“萃取”时发生的反应为，加入溶液可以消耗，使平衡逆向移动，将与萃取剂分离。 （5）“沉铁”后，将滤液中的盐分离除去所得溶液中的溶质为酸，经处理可导入“酸浸”循环利用。 7.（2026·山东省4月调研）稀土元素是重要的战略资源。一种从离子型稀土矿（杂质含、等元素）中提取稀土元素（RE）并获得高附加值产品的工艺流程如下： 已知：该工艺下，除铈（Ce）外，稀土离子保持＋3价不变；草酸可与多种过渡金属离子形成可溶性配位化合物；金属离子形成氢氧化物沉淀的相关pH见下表。 开始沉淀时的pH 1.5 4.3 5.6 沉淀完全时的pH 3.2 5.5 － 回答下列问题： （1）“预中和”时适宜的pH范围是______。 （2）含溶液与溶液反应可得碳酸铈沉淀，离子方程式为______。 （3）硫脲（）酸性条件下易被氧化为，加入硫脲可以将还原为，反应的化学方程式为______。 （4）“草酸化”时，测得稀土（RE）的沉淀率随的变化情况如图所示。当草酸用量过多时，稀土（RE）的沉淀率下降的原因是______。 （5）“沉淀”时产物为______［填“”或“”］，请通过相关计算论证。（已知：；当反应的时可认为反应完全，反应的时可认为无法发生该反应。） （6）含氟稀土抛光粉的成分为，“焙烧”时发生反应的化学方程式为______。 【答案】（1） （2） （3） （4）草酸与离子形成可溶性配位化合物（或和反应生成，或酸性过强沉淀发生溶解） （5） （6） 【分析】以离子型稀土矿（含、等杂质）为原料提取稀土元素（），先经盐酸浸取、离子交换得到含、、的溶液；经预氧化、预中和，调节除去；再用调、碱溶，除去；加盐酸酸溶后，溶液分流：部分用草酸化得到（除Ce外）；部分用沉淀。另外，含氟稀土抛光粉由和等焙烧制得，最终冶炼为含稀土合金；同时含氟稀土抛光粉经焙烧得到，全程除外稀土保持+3价，利用、萃取、沉淀等操作分离杂质。 【解析】（1）预中和的目的是除去，同时不使、沉淀。由表格可知，沉淀完全的为，开始沉淀的为，因此需控制在，确保完全沉淀，、保留在溶液中； （2）与发生双水解反应，生成碳酸铈沉淀、和，配平后离子方程式为：； （3）硫脲（）在酸性条件下被氧化为，被还原为，根据氧化还原反应配平，化学方程式为：； （4）草酸可与多种过渡金属离子形成可溶性配位化合物，当草酸过量时，与过量（或）形成可溶性配合物，导致沉淀溶解；同时酸性过强也会使稀土草酸盐沉淀发生溶解，最终导致沉淀率下降； （5）需通过平衡常数判断与的转化方向，反应，平衡常数：，说明可完全转化为；逆反应，平衡常数：，说明无法转化为，因此沉淀产物为； （6）含氟稀土抛光粉焙烧时，、与反应生成，被氧化为，配平后化学方程式为：。 8.（2026·山东师范大学附属中学高三核心素养评估）氧化焙烧联合萃取法冶炼氟碳铈矿(主要成分为CeCO3F，含有少量BaO、CaO、La2O3)制取Ce2(CO3)3的工艺流程如下： 已知： ①CeCO3F“焙烧”生成CeO2、CeF4、Ce2O3、CeOF； ②在硫酸体系中，Ce4+、La3+在有机萃取剂HA中的溶解度大于其在水中的溶解度，Ce3+与之相反； ③水溶液中Ce4+可用准确浓度的(NH4)2Fe(SO4)2溶液滴定，滴定反应为：Fe2++Ce4+=Fe3++Ce3+。 （1）“酸浸”工序中产生的气体为_______(填化学式，下同)，滤渣的成分为_______。 （2）“反萃取”中H2O2的作用为_______。 （3）“沉铈”过程中对应的离子方程式为_______。 （4）流程中可循环利用的物质为_______(填化学式)。 （5）取上述流程中得到的Ce2(CO3)3产品1.34g，加硫酸溶解，再加氧化剂将Ce3+完全氧化并去除多余氧化剂，配成250.00mL溶液，移取25.00mL溶液于锥形瓶中，加入几滴苯代邻氨基苯甲酸作指示剂。用0.02000mol·L-1(NH4)2Fe(SO4)2溶液滴定至终点，重复以上操作2~3次，平均消耗(NH4)2Fe(SO4)2溶液的体积为25.00mL，则该产品中Ce2(CO3)3的质量分数为_______(结果保留3位有效数字)。下列操作可能导致测定结果偏低的是_______。 A．盛装标准液的滴定管未润洗 B．滴定前仰视读数，滴定后俯视读数 C．未干燥锥形瓶 D．滴定终点读数时，滴定管尖嘴部分有气泡进入 【答案】（1） ①. ②. （2）将Ce4+还原为Ce3+ （3） （4）HA （5） ①. ②. BD 【分析】氟碳铈矿在空气中焙烧生成；加稀硫酸浸取，将转化为，则酸浸生成的气体为；过滤分离，滤渣为；根据已知②，滤液中加入有机萃取剂萃取，水相中存在Ce3+，有机相中存在；Ce4+在双氧水的作用下，被还原为Ce3+；再经过反萃取，合并水相，其中存在Ce3+；Ce3+中加入碳酸氢铵和氨水使Ce3+沉淀为Ce2(CO3)3，据此分析作答。 【解析】（1）根据分析，“酸浸”工序中产生的气体为，滤渣的成分为。 （2）根据分析，“反萃取”时Ce4+在双氧水的作用下，被还原为Ce3+。 （3）“沉铈”过程为Ce3+中加入碳酸氢铵和氨水使Ce3+沉淀为Ce2(CO3)3，离子方程式为。 （4）观察流程可知，流程中可循环利用的物质为有机萃取剂HA。 （5）滴定反应为：Fe2++Ce4+=Fe3++Ce3+，滴定消耗(NH4)2Fe(SO4)2中Fe2+的物质的量为，因此溶液中n(Ce3+)，n[Ce2​(CO3​)3​]，该产品中Ce2(CO3)3的质量分数=。 A．盛装标准液的滴定管未润洗，相当稀释了溶液，所用标准液体积增大，则计算出的结果偏高，A项错误； B．滴定前仰视读数，滴定后俯视读数，相当所用标准液体积数值变小，则计算出的结果偏低，B项正确； C．未干燥锥形瓶，所用标准液体积不变，则计算出的结果无影响，C项错误； D．滴定终点读数时，滴定管尖嘴部分有气泡进入，相当所用标准液体积数值变小，则计算出的结果偏低，D项正确； 答案选BD。 ◆类型三 以环保和绿色化学为目的 9.（2026·山东泰安期中）钢渣中富含CaO、、、等氧化物，实验室利用酸碱协同法分离钢渣中的、、元素，流程如下。已知：、均难溶于水，能溶于水。 （1）Si元素在元素周期表中的位置是_____。 （2）试剂Y可选择_____（填“硫酸”或“盐酸”），“碱浸”时，发生反应的化学方程式为_____。 （3）若试剂X的选用符合“绿色化学”思想，则加入试剂X反应的离子方程式为_____。 （4）滤液I的pH过低或过高均不利于分离，原因是_____。 （5）该流程中可循环利用的物质是_____。 （6）将草酸钙晶体（，其摩尔质量为）在氮气氛围中进行热重分析，每个阶段的重量降低比例数据如图所示。范围内发生反应的化学方程式为_____，范围内所得产品为_____（填化学式）。 【答案】（1）第3周期IVA族 （2）盐酸 （3）（或） （4）pH过低难以生成草酸钙沉淀，pH过高会生成沉淀 （5）盐酸 （6） 【分析】钢渣中富含CaO、SiO2、FeO、Fe2O3等氧化物；加入试剂Y（盐酸），二氧化硅不反应成为滤渣1，滤渣1加入氢氧化钠生成硅酸钠，加入得到试剂Y（盐酸）硅酸沉淀，处理得到二氧化硅；滤液1中含钙离子、亚铁离子、铁离子，加入氧化剂氧化亚铁离子生成铁离子，再加入草酸得到草酸钙滤渣2和含草酸铁的滤液2； 【解析】（1）Si为14号元素，位于元素周期表第三周期第ⅣA族； （2）试剂Y可选择盐酸，原因是硫酸中的会与结合生成从而进入滤渣Ⅰ，降低元素产率；“碱浸”时，与氢氧化钠反应生成硅酸钠，化学方程式：； （3）为体现“绿色化学”思想，试剂1可选用氧化剂H2O2或O2，两者能氧化亚铁离子且不引入新杂质，加入试剂1发生反应的离子方程式为（或）； （4）pH过低酸性过强，草酸电离程度不足，造成浓度小，使平衡逆向移动，不利于生成沉淀，若pH过大，碱性过强，转化为沉淀； （5）“分离”操作时，相当于发生了复分解反应，同时会生成HCl，可以在“酸浸”及“转化”中循环利用； （6）假设为1mol CaC2O4·H2O在氮气氛围中进行热重分析，加热时会首先失去结晶水得到CaC2O4（此时重量为原来的），然后受热分解为碳酸钙，结合钙守恒，此时重量为原来的，继续受热，碳酸钙分解为氧化钙和二氧化碳，结合钙守恒，此时重量为原来的，则346℃～420℃范围内发生反应为CaC2O4分解生成碳酸钙，结合质量守恒，还生成CO，化学方程式为，840℃～960℃范围内所得产品为CaO。 10.（2026·山东省实验中学高三第四次诊断）黑钨精矿中钨元素以(和)形式存在，其中还含有少量硅()、磷、砷以及钼的化合物，工业上常用黑钨精矿冶炼金属钨及其化合物，其工艺流程如图： 已知：在pH=5的溶液中完全沉淀(当时，认为沉淀完全)。请回答下列问题： （1）黑钨精矿在900℃下烧结会得到钨酸钠)、以及等产物，则在烧结时发生的化学方程式为______；滤渣I的主要成分为和______。 （2）滤液I中加盐酸将溶液的pH调节至8~9的目的为______。 （3）用氯化镁和氯化铵可将滤液Ⅱ中的磷元素转化为磷酸镁铵除去，该离子方程式为______。 （4）沉钨后过滤，向0.25 mol沉淀中，加入500 mL一定浓度的盐酸，当全部转化为钨酸()沉淀时，需控制溶液的pH至少为______(溶液体积变化忽略不计)。 （5）该流程中可循环利用的物质为______。 【答案】（1） ①. ②. （2）使滤液中的转化为沉淀，除去杂质硅 （3） （4）3 （5）、 【分析】黑钨精矿中的钨以、形式存在，混有、磷、砷、钼类杂质，加入碳酸钠、氧气高温烧结后，钨和磷、砷、都转化为可溶性钠盐，铁、锰被氧化为不溶性氧化物；水浸后，不溶的、成为滤渣I除去；随后滤液调pH 8~9沉淀硅杂质，再加氯化镁、氯化铵-氨水除去磷砷，硫化钠沉淀除去钼；过滤后，向滤液加氯化钙生成沉淀，过滤后向沉淀中加入盐酸发生反应生成，再加氨水、蒸干、煅烧得到纯净三氧化钨。 【解析】（1）烧结时被氧化，被氧化为，配平后得到上述方程式：；不溶于水，水浸后进入滤渣I。 （2）原杂质烧结时和反应生成可溶的进入滤液I，调pH至8~9可使硅酸根沉淀为过滤除去。 （3）磷元素以形式存在，和镁离子、铵根生成磷酸镁铵沉淀，离子方程式为：； （4）完全转化为的反应为：。 转化完全后，由得。 由题意，的溶度积，代入得，，故。 （5）将溶解于氨水中，得到钨酸铵，但钨酸铵煅烧分解时会放出，回收后可配成氨水回到流程中使用，可循环利用，同时沉钨加入的后滤液Ⅲ含有，也可以循环使用。 4 / 20 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $