专题01 化工流程综合题（大题专练，三大类型集训）（黑吉辽蒙专用）2026年高考化学终极冲刺讲练测

**基本信息** 聚焦化工流程三大核心场景，通过真实工业案例系统训练物质转化分析与实验条件控制能力，融合元素化合物、反应原理与实验操作的综合应用。 **专项设计** |模块|题量/典例|题型特征|知识逻辑| |----|-----------|----------|----------| |天然矿物提取类|5道|以闪锌矿、钒石煤等为原料，涉及氧化酸浸、沉淀分离、热分解等单元操作|基于金属离子性质差异（如沉淀pH、氧化性）构建分离提纯逻辑链，体现“原料→杂质去除→目标产物”转化流程| |贵金属提取类|5道|针对稀土矿、钼精矿等，考查萃取分配、配位反应、晶胞结构分析|结合元素周期律与配合物理论，通过萃取率、溶度积等数据推理分离条件，强化结构-性质-应用关联| |废渣回收类|5道|围绕废旧电池、阳极泥等固废，设计酸浸、沉锂、电解等回收工艺|以资源循环为导向，整合溶解平衡、氧化还原反应，培养绿色化学与可持续发展意识|

专题01 化工流程综合题 内容概览 类型一 天然矿物提取类 类型二贵金属（或特色金属）提取类 类型三 废渣（固废）回收类 限时：45分钟 题量：15道 ◆类型一 天然矿物提取类 1．(2026·黑龙江齐齐哈尔市·一模)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·辽宁抚顺·模拟）钒(V)被广泛应用于钢铁冶炼、合金制备、电池、药物制备等行业。工业上以含钒石煤为原料(主要含煤、，杂质有等)，采用硫酸化焙烧-水浸工艺制备和金属V的主要工艺流程如图所示。 已知：①部分金属离子完全沉淀的pH如表所示。 金属离子 pH 8.6 3.2 4.7 ②有机萃取剂HR对溶液中的离子萃取能力大小：。 回答下列问题： (1)“焙烧”时，转化为，该反应的化学方程式是___________；“焙烧”的目的一个是将金属元素转化为硫酸盐，另外一个是___________。 (2)“还原”反应是使水浸溶液中的较高价态物种转化为较低价态(如)，联系后续工艺操作解释其原因为___________。 (3)加入氨水调，则“滤渣b”的主要成分是___________(填化学式)。 (4)有机萃取剂HR的“萃取”过程表示为，则“反萃取剂X”的化学式是___________。 (5)“沉钒”时，温度对沉钒率的影响如表所示，由表格中数据可知：温度越高，沉钒率越小，出现这种现象的原因是___________。 沉钒温度/℃ 30 40 60 80 95 沉钒率/% 99.28 99.2 98.9 98.4 97.90 (6)“沉钒”前溶液中的含钒粒子为，则“沉钒”生成沉淀的离子方程式是___________。 (7)制备钒铝合金：将和Al粉混合均匀，置于真空坩埚反应炉中，采用电流引燃混合物，反应完成后，通入纯氩气冷却，最后分离杂质得钒铝合金。与该制备反应类似的反应是___________(填标号)；通入氩气的目的是___________。 a．加热条件下，木炭还原CuO b．催化剂和加热条件下，氧化生成 c．引燃条件下，Al还原 d．电解熔融制备Al (8)某种钒氧化物的长方体晶胞结构如图所示，则该钒的氧化物的化学式是___________；O原子的配位数为___________。 3.（2026·黑龙江哈六中·一模）硫酸铈铵是分析化学常用的滴定剂。以氟碳铈矿(含等)为原料制备硫酸铈铵的流程如图所示。 已知部分信息如下： ①在空气中易被氧化为具有强氧化性； ②稀土离子易与形成复盐沉淀，发生反应：。 回答下列问题： （1）中铈元素的化合价为___________；滤渣A的主要成分有、___________(填化学式)。 （2）“焙烧”中常采用高压空气、逆流操作(空气从焙烧炉下部通入，矿粉从中上部加入)，这样操作的目的是___________。 （3）“酸浸”中，铈金属浸出率与温度关系如图1所示，与硫酸浓度关系如图2所示。工业生产应选择的适宜条件是___________。若用稀盐酸进行酸浸，则会造成的影响是___________。 （4）“沉铈”中，硫脲的作用是___________。 （5）向含溶液中加入反应生成的离子方程式为___________。 （6）测定产品纯度。称取产品溶于水，配制成溶液，准确量取配制溶液于锥形瓶，加入硫酸亚铁铵溶液恰好完全反应。该产品纯度为___________%(杂质不参与反应；摩尔质量为；滴定反应为)。 4. （2026·辽宁省朝阳一中·二模）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的工艺流程如下图所示： 已知： ①气体主要含和； ②“酸浸”所得溶液中钒、钛以、形式存在； ③该工艺条件下，有关金属离子开始沉淀和沉淀完全的pH如下表： 金属离子 开始沉淀的pH 7.6 2.7 3.1 沉淀完全的pH 9.6 3.7 5.4 （1）基态钛原子的价层电子轨道表示式为______。 （2）“浸出渣”的主要成分为______(填化学式)。 （3）“沉钛”时，适量铁粉的作用是______(答两点)。 （4）“萃取”时，转化为与萃取剂结合，其过程表示为：。从物质“再利用”角度出发，“反萃取”过程中加入物质可为______(填化学式)；其作用为______。 （5）“沉铁”时，生成黄铵铁矾的离子方程式为______。 （6）可溶于强酸强碱，常温时不同pH、不同钒元素浓度时，+5价V存在形态如图所示(忽略溶液前后体积变化)： 将0.01 mol 溶解在2 L烧碱溶液中，剩余溶液的，反应的离子方程式为______。 5. （2026·内蒙古包头·二模）铼是航空航天、清洁能源领域的关键金属。以钼精矿（主要成分有、，还含有、、、等杂质）为原料制备高铼酸铵的工艺流程如下。 （1）“氧压碱浸”时的主要产物有、、，写出发生反应的离子方程式___________； （2）“水相1”中的，阴离子主要是、和，“滤渣2”的成分是___________和___________。 （3）“萃取”选用季铵盐比传统萃取剂叔胺对萃取率更高，试从微粒之间的作用力角度分析原因___________。 （4）“反萃取”时生成的化学反应方程式___________；“有机相2”___________（填“能”或“不能”）直接返回到“萃取”步骤实现循环利用。 （5）滤渣3为，，“除磷”过程中按加入充分反应，欲使磷、镁元素共沉淀完全，最低浓度应控制在___________mol/L。 （6）下图是的X射线衍射图谱，则属于___________（填“晶体”或“非晶体”）。 （7）EAN规则指出：配合物中心原子价电子数和配体提供的电子数之和为18则较稳定。提纯Re时，Re单质与CO会自发形成二聚物以满足EAN规则。已知Re与Mn同族，且该二聚物的红外光谱中检测到Re-Re键吸收峰，其分子式为___________。 ◆类型二贵金属（或特色金属）提取类 1. (2026·吉林省吉林市实验中学·一模)稀土是国家的战略资源之一。以下是一种以独居石【主要成分为CePO4.含有Th3(PO4)4、U3O8和少量镭杂质】为原料制备CeCl3•nH2O的工艺流程图。 已知：ⅰ．Ksp[Th(OH)4]=4.0×10﹣45，Ksp[Ce(OH)3]=1.6×10﹣20，Ksp[Ce(OH)4]=2.0×10﹣48 ⅱ．镭为第ⅡA族元素 回答下列问题： （1）关于独居石的热分解，以下说法正确的是 _______(填标号)。 a．降低压强，分解速率增大 b．降低温度，分解速率降低 c．反应时间越长，分解速率越大 d．提高搅拌速度，分解速率降低 （2）Na2U2O7中铀元素的化合价为 _______，热分解阶段U3O8生成Na2U2O7的化学反应方程式为 _______。 （3）浓缩结晶后，得到的晶体产物化学式为 _______，滤液可用于 _______阶段循环利用，避免产生大量的高碱度废水。 （4）溶解阶段，将溶液pH先调到1.5～2.0，反应后再回调至4.5。 ①盐酸溶解Ce(OH)4的离子方程式为 _______。 ②当溶液pH=4.5时，c(Th4+)=_______mol/L，此时完全转化为氢氧化钍沉淀。 （5）以BaSO4为载体形成共沉淀，目的是去除杂质 _______。 2.(2026·吉林省长春市·二模) 氟碳铈矿是一种重要的稀土矿物，主要成分为[R代表钇(Y)、镧(La)、铈(Ce)]，常伴生有Fe、Al、Mg等杂质。一种以氟碳铈矿综合回收Y、La、Ce的工艺路线如下： 已知：①稀土氧化物()可溶于稀盐酸，不溶。 ②常温下各种金属离子完全沉淀的pH如下表： pH 11.6 9.0 8.3 3.2 4.7 ③溶质X的萃取分配系数；萃取率。 回答下列问题： （1）氟碳铈矿中伴生的Al是第___________周期第___________族元素。 （2）在空气中焙烧第一步转化为和，再转化为，第一步转化的化学方程式为___________。 （3）滤渣1中主要成分除了外还有___________(填化学式)。 （4）滤液2中的金属离子主要为___________(填离子符号)。 （5）“萃取”和“反萃取”过程可简化为：(水相)(有机相)(有机相)(水相)，其中代表P507。 ①该过程属于___________(填“阳离子交换”或“阴离子交换”)萃取。 ②若水相为100 mL，萃取时每次用30 mL P507。已知，则理论上第一次萃取时的最大值为___________(忽略萃取过程中液体体积的变化)。 ③“反萃取”过程中加入的试剂是___________。 （6）焙烧得到疏松的固体的原因是___________。 3.（2026·内蒙古包头·一模）包头被誉为世界“稀土之都”，稀土(RE)包括钪(Sc)、钇(Y)和镧系共17种元素。一种从稀土矿(还含Fe、Al、Mg等元素)中分离稀土金属的工艺流程如下： 已知：①月桂酸和均难溶于水。 ②的。 ③开始溶解时的pH为9，有关金属离子沉淀的相关pH见下表： 离子 开始沉淀时的pH 8.8 1.5 3.6 6.2~7.4 沉淀完全时的pH / 3.2 4.7 / 回答下列问题： (1)镧系元素在元素周期表中位于第_______周期，第_______族；基态Sc原子的价层电子排布式_______。 (2)“沉淀除杂”前调pH的适宜范围是_______。 (3)“沉淀RE”后，滤液中浓度为。为确保滤饼中检测不到Mg元素，滤液中应低于_______。 (4)已知把铈从混合稀土(代表其他稀土离子)中分离出来的一种工艺流程如下： 若选空气作氧化剂，则转化为离子方程式为_______。 (5)在硫酸介质中Ce(Ⅳ)可被磷酸二异辛酯()萃取，Ce(Ⅲ)不被萃取。萃取“酸浸液”中Ce(Ⅳ)，制取的流程如下： ①被萃取物在有机层和水层中的物质的量浓度之比称为分配比(D)，本题实验条件下。向20 mL含的酸浸液中加入萃取剂，充分振荡、静置后，若水层中，则加入萃取剂的体积为_______mL。 ②有机层加的作用是_______。 4. (2026·黑龙江哈三中·二模)一种从蒸硒渣(主要成分为、、、、和的化合物)中提取稀贵金属的工艺流程如图： 已知：①开始分解的温度为，在开始升华。 ②“滤液1”含；“滤液3”中以形式存在。 回答下列问题： （1）在元素周期表中的位置为_______。 （2）“焙烧”过程中发生反应的化学方程式为_______。从所得混合气体中分离的方法为_______。 （3）“滤液3”中加，过滤得到，该反应的离子方程式为_______。 （4）“浸取4”中加的目的是_______。 （5）“试剂X”可选择_______(填字母)。 A. B. C. D. （6）一种铜硒化合物具有优异的电化学性能，其晶胞结构如图所示(②和●均在晶胞内部)。其中元素以和存在，则②代表_______(填“”或“”)。该晶体的密度为，用含a和c的计算式表示阿伏加德罗常数为_______。 5．(2026·黑龙江哈三中·一模)稀土元素Nd(钕)、Dy(镝)均是清洁能源技术的核心资源，从制造废料(主要成分为，含有等)中提取Nd，并回收其它有价金属的一种工艺如下： 已知：①常温下，，。②G-macropa是一种稀土元素离子螯合剂，其结构如图所示，其与Nd和Dy可形成配合物和。 (1)稀土元素镝(Dy)常用于制造硬盘驱动器，的中子数为_______。 (2)常温下，将pH调至4后，滤渣②中主要含有_______、_______，滤液中_______。 (3)“除铝”步骤中加入G-macropa螯合剂的目的为_______。 (4)“沉镝”过程中发生反应的离子方程式为_______。 (5)当与按混合时，配体与金属离子物质的量比(L/M比)不同时的分离效率如下图所示。[其中，，，] ①由图可知，该实验条件下，利用G-macropa分离与的最佳L/M比为_______。 ②由图及流程可推测_______(填离子符号)与螯合剂G-macropa形成的配合物更稳定。 ◆类型三 废渣（固废）回收类 1.（2026·内蒙古鄂尔多斯·一模）伴随着新能源汽车的普及，回收废旧磷酸铁锂电池可以变废为宝，对保护环境起着重要的作用。废旧磷酸铁锂电池的正极材料主要包含磷酸铁锂()、活性炭、PVDF(树脂)以及铝箔。某团队采用共沉淀法回收废旧磷酸铁锂电池的正极材料制备磷酸铁()、Al、Li、流程如下： (1)的离子结构示意图_______，的VSEPR模型为_______。 (2)碱溶过程中发生主要反应的化学方程式为_______。 (3)滤液2中也可用溶液代替溶液，用离子方程式表示其原因_______。 (4)由下图可知，制备磷酸铁的适宜pH为2.5，pH不宜太小，理由是_______。pH较高时，P沉淀率趋于平缓而Fe沉淀率仍有升高的原因是_______。 (5)写出从悬浊液中获得纯净的固体的实验操作_______。 2．(2026·内蒙古赤峰市·一模)某工厂对电解精炼铜产生的阳极泥(主要含Se、Te、Cu、Ag、Au及少量Pb)进行综合回收。其中回收硒和的工艺流程如下图所示： 已知：①Se、Te与S位于同一主族。 ②是酸性氧化物；是两性氧化物，微溶于水。 回答下列问题： (1)基态Se原子的价层电子排布式为_______。 (2)可增大“焙烧”速率的措施有_______。(任写一条即可) (3)“还原”时与水反应生成的酸被还原，则该酸发生反应的化学方程式为_______。 (4)“精馏”利用了Se与杂质的_______不同而去除杂质。 (5)“碱浸”时，烧渣中的发生反应的离子方程式为_______。 (6)一种更好的“沉碲”的方法是用硝酸铵替代硫酸，替换的优点是_______。 (7)关于该工艺流程说法中正确的是_______。 A．实验室模拟“焙烧”可在烧杯中进行 B．上述流程中，溶液X可循环再利用 C．若先对烧渣水浸，所得滤液可直接用于电解精炼铜 D．“碱浸”所产生的滤渣可继续回收贵金属 3.（2026·内蒙古呼和浩特·一模）一种利用磷酸亚铁锂正极材料(主要含，碳渣)回收铁、锂的流程如下。 已知：①酸性：；②25℃时，；③。回答下列问题： (1)“粉碎”的目的是_______。 (2)“酸浸”过程，25℃时，取10 g正极材料，反应相同时间，锂、铁浸出率与草酸添加量的关系如图。 ①生成和的化学方程式为_______。 ②草酸最佳添加量为_______g，随草酸添加量增加，锂浸出率先增大后减小的原因为_______。 (3)“调pH”的目的是______，当离子沉淀完全()时，理论上“滤液1”中最大浓度为_______。 (4)“沉锂”步骤中发生反应的离子方程式为_______。 (5)“滤液2”主要含有_______(填化学式)。 4．(2026·黑龙江哈尔滨市第九中学·一模)一种以含铋烧渣(主要成分为、，还含有少量、、等)为原料，制取和疏松轻质的的工艺流程如下： 已知：①和难溶于水； ②浸出液中铋主要以存在，高酸度下易被有机萃取剂TBP萃取； ③溶液中金属离子转化为氢氧化物开始沉淀和完全沉淀()的pH如下表： 开始沉淀的pH 6.3 1.9 4.7 4.2 完全沉淀的pH 8.3 3.2 6.7 5.5 回答下列问题： (1)铋元素在元素周期表中的位置是___________。 (2)“酸浸”时含铋元素微粒发生反应的化学方程式是___________。 (3)“转化”步骤加入金属Bi的主要作用是___________，“沉铋”后滤液3中的浓度为___________。 (4)“氧化”时反应的离子方程式为___________。 (5)“反萃取”工序前，需将pH调节至约1.0左右，分析其可能存在的原因：___________。 Ⅱ、由晶体可制得高纯度铋。首先要对在滚筒式球磨(粉碎)机中进行球磨处理，球磨前后的X射线衍射如图所示： (6)试分析球磨前后X射线吸收峰变化的原因：___________。 Ⅲ．制得高纯度铋后，可通过中国科学院物理研究所团队凭借独创的“范德华挤压技术”制成单原子层厚度的二维金属。 (7)下列关于“范德华挤压技术”及其产物的描述中，不合理的是___________。 A．该技术实现了原子级精度的制造 B．所得材料层内为金属键，层间为范德华力 C．该二维材料的热稳定性高于块状铋金属 D．其金属性消失，转变为半导体 5. (2026·辽宁22校协作体·二模)从某种废旧锂离子电池正极材料(主要成分为LiFePO4，含炭黑、铝箔等)选择性回收LiFePO4的一种工艺流程设计如下： 已知：Li2CO3的溶解度随温度升高而减小。 回答下列问题： （1）“焙烧”时，反应去除的物质是___________；该工序中铝箔基本未发生反应，原因是___________。 （2）“浸取”时，LiFePO4主要发生反应的化学方程式为___________；浸取后的滤液中含有少量的醋酸铁，由其结构可知Fe3+的配体数为___________。 （3）“沉锂”时，尽可能使Li2CO3固体与滤液分离的操作方法为___________；该滤液可以进入___________步骤循环利用。 （4）LiFePO4的晶胞结构如图所示，其中O围绕Fe和P分别形成正八面体和正四面体，它们通过共顶点、共棱形成空间链结构，白色球代表Li，晶胞参数(单位：nm)，。电池充电时，LiFePO4脱出部分Li+，形成Li1-xFePO4，完全充满时则形成。 ①设为阿伏加德罗常数的值。LiFePO4的密度为___________g·cm-3(列出计算式即可)。 ②若充电完成60%时，Li1-xFePO4中___________。 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01 化工流程综合题 内容概览 类型一 天然矿物提取类 类型二贵金属（或特色金属）提取类 类型三 废渣（固废）回收类 限时：45分钟 题量：15道 ◆类型一 天然矿物提取类 1．【答案】(1) (2) pH过高会生成沉淀，导致产品不纯 (3) (和) (4) (或) 2.【答案】(1) 除去煤炭 (2)减少“调pH”时氨水的消耗，有效萃取 (3) (4) (5)铵盐受热分解生成逸出 (6) (7) c 作为保护气，防止冷却时V、Al被氧化 (8) 3 3.【答案】（1） ①. ②. （2）增大固体接触面、增大氧气浓度提高焙烧速率并且使反应更充分 （3） ①. 、硫酸浓度为 ②. 具有强氧化性，会与反应生成，污染环境 （4）作还原剂，将还原为 （5） （6）(或) 4. 【答案】（1） （2） （3）将转化为；消耗调节pH使转化为沉淀 （4） ①. ②. 消耗使(萃取反应)平衡逆向移动，将与萃取剂分离 （5） （6） 5. 【答案】（1） （2） ①. ②. （3）季铵盐为离子化合物，阳离子对的吸附能力强于叔胺分子；或季铵盐为离子化合物在水中溶解性更好，可以与更充分接触 （4） ①. ②. 不能 （5） （6）晶体 （7） ◆类型二贵金属（或特色金属）提取类 1. 【答案】（1）b （2） ①. +6 ②. 2U3O8+O2+6NaOH3Na2U2O7+3H2O （3） ①. Na3PO4•12H2O ②. 热分解 （4） ①. 2Ce(OH)4+8H++2Cl﹣＝2Ce3++Cl2↑+8H2O ②. 4×10﹣7 （5）RaSO4 2.【答案】（1） ①. 三 ②. ⅢA （2） （3）、 （4） （5） ①. 阳离子交换 ②. 75% ③. 盐酸(HCl) （6）受热分解产生大量的和气体，逸出的过程中导致产物疏松 3.【答案】(1) 第六周期 第ⅢB族 (2) (3)0.13 (4) (5) 10 将四价铈还原为三价铈，使其进入水层 4.【答案】（1）第四周期第ⅥA族 （2） ①. ②. 冷凝 （3） （4）中和酸，使溶液呈碱性，抑制的电离，增加的浓度，促进配位形成 （5）B （6） ①. ②. 5．【答案】(1)98 (2) (3)使其与和形成配合物溶于水，防止和与形成沉淀 (4) (5) 8 ◆类型三 废渣（固废）回收类 1.【答案】(1) 正四面体 (2) (3) (4) pH太小，酸性太强，生成弱电解质磷酸，的溶解平衡正向移动，沉淀溶解，导致 Fe、P 的沉淀率降低 pH 较高时，P 元素主要以形式存在，其与的共沉淀已接近完全，因此 P 沉淀率趋于平缓；而 pH 升高，会生成氢氧化铁沉淀，导致 Fe 的沉淀率继续升高 (5)过滤、洗涤、干燥 2．【答案】(1)4s24p4 (2)粉碎、搅拌、适当升高温度 (3) (4)沸点 (5) (6)避免硫酸过量导致部分TeO2溶解 (7)BD 3.【答案】(1)增大固液接触面积，加快酸浸速率，提高浸取效率 (2) 15 随量增加，浓度增大，浸出反应速率加快，锂浸出率增大；后浓度增加，析出，锂的浸出率降低，同时覆盖在正极材料表面，阻止浸出反应的发生 (3) 消耗过量草酸，减少用量 0.707 (4) (5) 4．【答案】(1)第六周期第ⅤA族 (2) (3) 将还原成，避免生成沉淀 (4) (5)若pH过低，抑制草酸的电离、不利于反萃取后生成；若pH过高，会导致生成，不利于后续灼烧时获得疏松多孔结构的轻质 (6)球磨过程中破坏了晶体结构，使得细粉状的表现出部分非晶体的特征 (7)CD 5. 【答案】（1） ①. 炭黑 ②. 铝箔表面存在致密的氧化膜 （2） ①. ②. 3 （3） ①. 趁热过滤 ②. 除杂 （4） ①. ②. 2：3 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01 化工流程综合题 内容概览 类型一 天然矿物提取类 类型二贵金属（或特色金属）提取类 类型三 废渣（固废）回收类 限时：45分钟 题量：15道 ◆类型一 天然矿物提取类 1．(2026·黑龙江齐齐哈尔市·一模)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) (2) pH过高会生成沉淀，导致产品不纯 (3) (和) (4) (或) 【分析】闪锌矿粉和软锰矿粉、稀经过“氧化酸浸”工序，ZnS转化为S和、FeO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，调节溶液的pH范围为；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；由此解答。 【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，ZnS“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(即0.1 mol)在惰性气体环境下进行热重分析，根据Zn元素守恒，A点剩余固体产物的质量为26.9 g，失去，化学式为；B点剩余固体产物的质量为17.9 g，又失去，化学式为；C点剩余固体产物的质量为16.1 g，又失去，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为1.6 g(即0.1 mol)，D的化学式为ZnO；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·辽宁抚顺·模拟）钒(V)被广泛应用于钢铁冶炼、合金制备、电池、药物制备等行业。工业上以含钒石煤为原料(主要含煤、，杂质有等)，采用硫酸化焙烧-水浸工艺制备和金属V的主要工艺流程如图所示。 已知：①部分金属离子完全沉淀的pH如表所示。 金属离子 pH 8.6 3.2 4.7 ②有机萃取剂HR对溶液中的离子萃取能力大小：。 回答下列问题： (1)“焙烧”时，转化为，该反应的化学方程式是___________；“焙烧”的目的一个是将金属元素转化为硫酸盐，另外一个是___________。 (2)“还原”反应是使水浸溶液中的较高价态物种转化为较低价态(如)，联系后续工艺操作解释其原因为___________。 (3)加入氨水调，则“滤渣b”的主要成分是___________(填化学式)。 (4)有机萃取剂HR的“萃取”过程表示为，则“反萃取剂X”的化学式是___________。 (5)“沉钒”时，温度对沉钒率的影响如表所示，由表格中数据可知：温度越高，沉钒率越小，出现这种现象的原因是___________。 沉钒温度/℃ 30 40 60 80 95 沉钒率/% 99.28 99.2 98.9 98.4 97.90 (6)“沉钒”前溶液中的含钒粒子为，则“沉钒”生成沉淀的离子方程式是___________。 (7)制备钒铝合金：将和Al粉混合均匀，置于真空坩埚反应炉中，采用电流引燃混合物，反应完成后，通入纯氩气冷却，最后分离杂质得钒铝合金。与该制备反应类似的反应是___________(填标号)；通入氩气的目的是___________。 a．加热条件下，木炭还原CuO b．催化剂和加热条件下，氧化生成 c．引燃条件下，Al还原 d．电解熔融制备Al (8)某种钒氧化物的长方体晶胞结构如图所示，则该钒的氧化物的化学式是___________；O原子的配位数为___________。 【答案】(1) 除去煤炭 (2)减少“调pH”时氨水的消耗，有效萃取 (3) (4) (5)铵盐受热分解生成逸出 (6) (7) c 作为保护气，防止冷却时V、Al被氧化 (8) 3 【解析】石煤在200℃条件下在空气和中硫酸化焙烧，煤转化为等气体，转化为和，、转化为相应的硫酸盐，不反应，烧渣经水浸、过滤后得到含有、以及、杂质的滤液，先加入铁粉、硫酸溶液进行还原预处理，将和还原为和，然后再用氨水混合并调节溶液pH=5，除去，过滤后加入有机试剂萃取，静置分液得到含有的有机层，加入H2SO4反萃取，得到含的溶液，再进一步将氧化为，加入沉钒得到多钒酸铵，煅烧得到，最后将还原得到V单质。 （1）“焙烧”时通入和，将氧化为，则该反应的化学方程式是；石煤的主要成分为煤炭，故“焙烧”的目的一个是将金属氧化物转化为硫酸盐，另外一个是通过焙烧除去煤炭； （2）“还原”反应是使水浸溶液中的较高价态物种转化为较低价态，如、、，联系后续加入氨水“调pH”可知，“还原”反应使，减少“调pH”环节对氨水的消耗；由已知信息②，有机萃取剂HR对溶液中的离子萃取能力大小：，故、的“还原”反应，能有效萃取； （3）因“还原”反应将转化为，故加入氨水调时，只析出，则“滤渣b”的主要成分是； （4）有机萃取剂HR的“萃取”过程表示为，该反应为可逆反应，增大时，平衡逆向移动，起到了“反萃取”作用，使释放出来，结合后续“沉钒”后滤液中含，则“反萃取剂X”为； （5）温度越高，沉钒率越小，出现这种现象的原因是温度越高，铵盐受热分解生成逸出； （6）“沉钒”时，加入与反应生成沉淀的离子方程式是； （7）用和Al粉制备钒铝合金的方程式为，该反应为铝热反应，属于置换反应，则：加热条件下，木炭还原CuO的反应为，是置换反应，但还原剂为碳，与铝热反应不同，a不符合题意；催化剂和加热条件下，氧化生成的反应为，是化合反应，不属于置换反应，b不符合题意；引燃条件下，Al还原的反应为，是铝热反应，属于置换反应，c符合题意；电解熔融制备Al的反应为，是分解反应，不属于置换反应，d不符合题意；故选c； 通入氩气的目的是作为保护气，防止冷却时活泼性较高的V、Al被氧化； （8）晶胞中V有个，4个O位于上下面，2个O位于晶胞内，晶胞中O有个，故，即该钒的氧化物化学式是；由晶胞可知，与O距离最近且相等的V的个数为3，故O的配位数为3。 3.（2026·黑龙江哈六中·一模）硫酸铈铵是分析化学常用的滴定剂。以氟碳铈矿(含等)为原料制备硫酸铈铵的流程如图所示。 已知部分信息如下： ①在空气中易被氧化为具有强氧化性； ②稀土离子易与形成复盐沉淀，发生反应：。 回答下列问题： （1）中铈元素的化合价为___________；滤渣A的主要成分有、___________(填化学式)。 （2）“焙烧”中常采用高压空气、逆流操作(空气从焙烧炉下部通入，矿粉从中上部加入)，这样操作的目的是___________。 （3）“酸浸”中，铈金属浸出率与温度关系如图1所示，与硫酸浓度关系如图2所示。工业生产应选择的适宜条件是___________。若用稀盐酸进行酸浸，则会造成的影响是___________。 （4）“沉铈”中，硫脲的作用是___________。 （5）向含溶液中加入反应生成的离子方程式为___________。 （6）测定产品纯度。称取产品溶于水，配制成溶液，准确量取配制溶液于锥形瓶，加入硫酸亚铁铵溶液恰好完全反应。该产品纯度为___________%(杂质不参与反应；摩尔质量为；滴定反应为)。 【答案】（1） ①. ②. （2）增大固体接触面、增大氧气浓度提高焙烧速率并且使反应更充分 （3） ①. 、硫酸浓度为 ②. 具有强氧化性，会与反应生成，污染环境 （4）作还原剂，将还原为 （5） （6）(或) 【解析】 【分析】氟碳铈矿含CeFCO3、BaO、SiO2等，在空气中焙烧，Ce3+在空气中氧化为Ce4+用硫酸浸取，Ce4+进入溶液，SiO2不反应，BaO与硫酸反应生成BaSO4沉淀，过滤分离，滤渣A为SiO2、BaSO4，滤液A中加入硫脲将Ce4+还原为Ce3+，Ce2(SO4)3与Na2SO4形成复盐沉淀，Ce2(SO4)3·Na2SO4·nH2O，过滤分离；复盐沉淀加入碱，再加入酸，Ce3+被转移到溶液中，再加入碳酸氢铵使Ce3+沉淀为Ce2(CO3)3，最后灼烧分解生成CeO2。 （1）CeFCO3中F为-1价，O为-2价，C为+4价，所以Ce为+3价；原料中氧化钡与硫酸反应生成硫酸钡，滤渣A主要为难溶物BaSO4和SiO2； （2）“焙烧”中常采用高压空气、逆流操作(空气从焙烧炉下部通入，矿粉从中上部加入)，以增大固体接触面积，增大氧气浓度，提高焙烧速率并且使反应更充分； （3）工业生产选择条件时需考虑速率、限度、成本，故温度达到、硫酸浓度为时浸出率已接近最大，再升温，成本增大快，浸出率增大程度小；具有强氧化性，若用稀盐酸进行酸浸，则会与反应生成，污染环境； （4）由已知信息②可知，“沉铈”时由价变为价，故该步骤中硫脲的作用是作还原剂，将还原为； （5）与反应生成Ce2(CO3)3和CO2，反应离子方程式为； （6）已知滴定反应为，滴定反应的n()=n()=0.1V×10-3mol，产品纯度为。 4. （2026·辽宁省朝阳一中·二模）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的工艺流程如下图所示： 已知： ①气体主要含和； ②“酸浸”所得溶液中钒、钛以、形式存在； ③该工艺条件下，有关金属离子开始沉淀和沉淀完全的pH如下表： 金属离子 开始沉淀的pH 7.6 2.7 3.1 沉淀完全的pH 9.6 3.7 5.4 （1）基态钛原子的价层电子轨道表示式为______。 （2）“浸出渣”的主要成分为______(填化学式)。 （3）“沉钛”时，适量铁粉的作用是______(答两点)。 （4）“萃取”时，转化为与萃取剂结合，其过程表示为：。从物质“再利用”角度出发，“反萃取”过程中加入物质可为______(填化学式)；其作用为______。 （5）“沉铁”时，生成黄铵铁矾的离子方程式为______。 （6）可溶于强酸强碱，常温时不同pH、不同钒元素浓度时，+5价V存在形态如图所示(忽略溶液前后体积变化)： 将0.01 mol 溶解在2 L烧碱溶液中，剩余溶液的，反应的离子方程式为______。 【答案】（1） （2） （3）将转化为；消耗调节pH使转化为沉淀 （4） ①. ②. 消耗使(萃取反应)平衡逆向移动，将与萃取剂分离 （5） （6） 【解析】 【分析】钒钛磁铁矿精矿（主要成分为Fe3O4、FeV2O4、TiO2和SiO2）经加压焙烧后，用盐酸进行酸浸，所得溶液中钒、钛以、形式存在，滤渣含SiO2；加适量铁粉沉钛，调节溶液pH使TiO2+完全生成TiO(OH)2沉淀；加入H2O2将+2价亚铁离子氧化成+3价铁离子，加入有机萃取剂R3N，先转化为，再与萃取剂R3N结合进入有机相，4R3N+4H++[R3NH]4H2V10O28，加酸化的Na2SO4洗涤分液，有机相进行反萃取，经一系列操作得V2O5；水相加入(NH4)2SO4生成黄铵铁矾，据此作答。 （1）Ti为22号元素，基态钛原子的价层电子轨道表示式为。 （2）根据分析，“浸出渣”的主要成分为。 （3）“沉钛”时，适量铁粉的作用是将转化为；消耗调节pH使转化为沉淀。 （4）反萃取时，加入碱性物质与H+反应，消耗H+，使c(H+)降低，萃取反应的平衡逆向移动，将与萃取剂分离；则“反萃取”过程中加入物质可为NH3。其作用为消耗使(萃取反应)平衡逆向移动，将与萃取剂分离。 （5）“沉铁”时，加入(NH4)2SO4，生成黄铵铁矾的离子方程式为：。 （6）剩余c(OH-)=0.01 mol/L，c(H+)=10-12 mol/L，pH=12；结合V的存在形态图：pH=12时，c(V)==0.01mol/L，即-lgc(钒)=-lg0.01=2时，+5价V主要以形式存在，V2O5与OH-反应生成和H2O，离子方程式为：。 5. （2026·内蒙古包头·二模）铼是航空航天、清洁能源领域的关键金属。以钼精矿（主要成分有、，还含有、、、等杂质）为原料制备高铼酸铵的工艺流程如下。 （1）“氧压碱浸”时的主要产物有、、，写出发生反应的离子方程式___________； （2）“水相1”中的，阴离子主要是、和，“滤渣2”的成分是___________和___________。 （3）“萃取”选用季铵盐比传统萃取剂叔胺对萃取率更高，试从微粒之间的作用力角度分析原因___________。 （4）“反萃取”时生成的化学反应方程式___________；“有机相2”___________（填“能”或“不能”）直接返回到“萃取”步骤实现循环利用。 （5）滤渣3为，，“除磷”过程中按加入充分反应，欲使磷、镁元素共沉淀完全，最低浓度应控制在___________mol/L。 （6）下图是的X射线衍射图谱，则属于___________（填“晶体”或“非晶体”）。 （7）EAN规则指出：配合物中心原子价电子数和配体提供的电子数之和为18则较稳定。提纯Re时，Re单质与CO会自发形成二聚物以满足EAN规则。已知Re与Mn同族，且该二聚物的红外光谱中检测到Re-Re键吸收峰，其分子式为___________。 【答案】（1） （2） ①. ②. （3）季铵盐为离子化合物，阳离子对的吸附能力强于叔胺分子；或季铵盐为离子化合物在水中溶解性更好，可以与更充分接触 （4） ①. ②. 不能 （5） （6）晶体 （7） 【解析】 【分析】钼精矿(主要成分有、，还含有、、、等杂质)在氧压碱浸时、会生成、、；、、、分别生成、、、等，过滤，滤渣1主要为；滤液中加硫酸调pH可以将、转化成、进入滤渣2；加入进行萃取，得到进入有机相1；分液后，对有机相加进行反萃取，生成，分液后进入水相2中；加入硫酸镁与反应生成沉淀，过滤进入滤渣3；再经过后续处理得到纯品； （1）中从价升高到价，从价升高到价，​共失去电子，得到电子，根据电子守恒、原子守恒、电荷守恒配平得离子方程式为：；​ （2）原杂质中的碱浸生成​，碱浸生成，调的酸性条件下，​转化为沉淀，​转化为沉淀； （3）季铵盐电离出带正电的，而叔胺为中性分子，带正电的与阴离子​的静电作用更强，更易结合，萃取率更高； （4）萃取后有机相中​与结合为，反萃取时与反应生成和有机相产物，故反应的化学方程式为：；有机相产物为，与萃取步骤需要的不同，因此不能直接循环利用； （5）沉淀完全时，离子浓度不超过，由，得，根据，代入得： ； （6）晶体的X射线衍射图谱有特征的分立衍射峰，该图谱有明显的衍射峰，因此属于晶体； （7）与同族，价电子数为；二聚存在键，每个从键得到个电子，每个提供个电子，根据EAN规则：，解得，每个结合个，因此二聚体分子式为。 ◆类型二贵金属（或特色金属）提取类 1. (2026·吉林省吉林市实验中学·一模)稀土是国家的战略资源之一。以下是一种以独居石【主要成分为CePO4.含有Th3(PO4)4、U3O8和少量镭杂质】为原料制备CeCl3•nH2O的工艺流程图。 已知：ⅰ．Ksp[Th(OH)4]=4.0×10﹣45，Ksp[Ce(OH)3]=1.6×10﹣20，Ksp[Ce(OH)4]=2.0×10﹣48 ⅱ．镭为第ⅡA族元素 回答下列问题： （1）关于独居石的热分解，以下说法正确的是 _______(填标号)。 a．降低压强，分解速率增大 b．降低温度，分解速率降低 c．反应时间越长，分解速率越大 d．提高搅拌速度，分解速率降低 （2）Na2U2O7中铀元素的化合价为 _______，热分解阶段U3O8生成Na2U2O7的化学反应方程式为 _______。 （3）浓缩结晶后，得到的晶体产物化学式为 _______，滤液可用于 _______阶段循环利用，避免产生大量的高碱度废水。 （4）溶解阶段，将溶液pH先调到1.5～2.0，反应后再回调至4.5。 ①盐酸溶解Ce(OH)4的离子方程式为 _______。 ②当溶液pH=4.5时，c(Th4+)=_______mol/L，此时完全转化为氢氧化钍沉淀。 （5）以BaSO4为载体形成共沉淀，目的是去除杂质 _______。 【答案】（1）b （2） ①. +6 ②. 2U3O8+O2+6NaOH3Na2U2O7+3H2O （3） ①. Na3PO4•12H2O ②. 热分解 （4） ①. 2Ce(OH)4+8H++2Cl﹣＝2Ce3++Cl2↑+8H2O ②. 4×10﹣7 （5）RaSO4 【解析】 【分析】独居石的主要成分为CePO4，含有Th3(PO4)4、U3O8和少量镭杂质，加入55～60%的NaOH进行热分解，U3O8发生反应：2U3O8+O2+6NaOH＝3Na2U2O7+3H2O，转化为Na2U2O7，CePO4中的Ce被氧化为Ce(OH)4，将热分解后的物质加水稀释后过滤，得到的滤液中含有Na+、，滤液浓缩结晶后，得到的晶体化学式为：Na3PO4•12H2O，滤液可用于热分解阶段循环利用，避免产生大量的高碱度废水，过滤得到的固体产物中加入盐酸和凝聚剂，Ce(OH)4具有氧化性，与盐酸发生反应：2Ce(OH)4+8H++2Cl﹣＝2Ce3++Cl2↑+8H2O，废气为Cl2，调节pH，使铀和Th进入沉淀，向滤液中加入硫酸铵和氯化钡，使BaSO4和RaSO4形成共沉淀，得到含有Ce3+的溶液，经过一系列操作，得到CeCl3•nH2O，据此分析作答。 （1）a．降低压强，分解速率降低，故a错误； b．降低温度，分解速率降低，故b正确； c．反应时间越长，分解速率逐渐变慢，故c错误； d．提高搅拌速度，分解速率加快，故d错误； 故答案为b； （2）Na2U2O7中Na为+1价，O为﹣2价，根据化合价代数和为0，则铀元素的化合价为+6价，热分解阶段U3O8生成Na2U2O7的化学反应方程式为：2U3O8+O2+6NaOH3Na2U2O7+3H2O （3）稀释过滤后的滤液中含有Na+、，滤液浓缩结晶后，得到的晶体产物化学式为：Na3PO4•12H2O，滤液可用于热分解阶段循环利用，避免产生大量的高碱度废水； （4）①根据后续流程可知，生成+3价Ce，则盐酸溶解Ce(OH)4发生氧化还原反应，其离子方程式为：2Ce(OH)4+8H++2Cl﹣＝2Ce3++Cl2↑+8H2O； ②当溶液pH＝4.5时，c(H+)＝1×10﹣4.5mol/L，c(OH﹣)＝1×10﹣9.5mol/L，c(Th4+)×c4(OH﹣)＝4.0×10﹣45，则c(Th4+)＝4×10﹣7 mol/L，此时完全转化为氢氧化钍沉淀； （5）以BaSO4为载体形成共沉淀，目的是去除杂质RaSO4，RaSO4的溶解度更小。 2.(2026·吉林省长春市·二模) 氟碳铈矿是一种重要的稀土矿物，主要成分为[R代表钇(Y)、镧(La)、铈(Ce)]，常伴生有Fe、Al、Mg等杂质。一种以氟碳铈矿综合回收Y、La、Ce的工艺路线如下： 已知：①稀土氧化物()可溶于稀盐酸，不溶。 ②常温下各种金属离子完全沉淀的pH如下表： pH 11.6 9.0 8.3 3.2 4.7 ③溶质X的萃取分配系数；萃取率。 回答下列问题： （1）氟碳铈矿中伴生的Al是第___________周期第___________族元素。 （2）在空气中焙烧第一步转化为和，再转化为，第一步转化的化学方程式为___________。 （3）滤渣1中主要成分除了外还有___________(填化学式)。 （4）滤液2中的金属离子主要为___________(填离子符号)。 （5）“萃取”和“反萃取”过程可简化为：(水相)(有机相)(有机相)(水相)，其中代表P507。 ①该过程属于___________(填“阳离子交换”或“阴离子交换”)萃取。 ②若水相为100 mL，萃取时每次用30 mL P507。已知，则理论上第一次萃取时的最大值为___________(忽略萃取过程中液体体积的变化)。 ③“反萃取”过程中加入的试剂是___________。 （6）焙烧得到疏松的固体的原因是___________。 【答案】（1） ①. 三 ②. ⅢA （2） （3）、 （4） （5） ①. 阳离子交换 ②. 75% ③. 盐酸(HCl) （6）受热分解产生大量的和气体，逸出的过程中导致产物疏松 【解析】 【分析】该工艺以氟碳铈矿为原料，先氧化焙烧将稀土转化为氧化物，再经稀盐酸浸出、调pH除去、杂质和不溶的，得到含、、的滤液1，滤液1之后经草酸沉淀、焙烧、稀盐酸酸浸后，通过萃取法分离Y和La，水相沉钇后焙烧得到，有机相反萃取得到，实现了钇、镧、铈的综合回收。 （1）Al的原子序数为13，核外电子层为3层，最外层3个电子，位于周期表第三周期第ⅢA族。 （2）中Ce为+3价，焙烧被氧化为+4价，根据原子守恒、电子守恒配平得 。 （3）已知完全沉淀pH=4.7，调节pH=5.0时完全沉淀为；且不溶于稀盐酸，因此滤渣1还含这两种物质。 （4） 调pH除去、、后，滤液1中剩余、、；加入后、沉淀为草酸盐，留在滤液2中。 （5）①该过程水相中的（阳离子）进入有机相，有机相交换出（阳离子）进入水相，属于阳离子交换萃取。 ②设，平衡时，，，，根据，解得，。 ③ 反萃取需要使平衡左移，增大即可，且产物为，加入稀盐酸不引入杂质。 （6）草酸钇焙烧分解生成，同时放出大量、气体，气体逸出后固体形成疏松结构。 3.（2026·内蒙古包头·一模）包头被誉为世界“稀土之都”，稀土(RE)包括钪(Sc)、钇(Y)和镧系共17种元素。一种从稀土矿(还含Fe、Al、Mg等元素)中分离稀土金属的工艺流程如下： 已知：①月桂酸和均难溶于水。 ②的。 ③开始溶解时的pH为9，有关金属离子沉淀的相关pH见下表： 离子 开始沉淀时的pH 8.8 1.5 3.6 6.2~7.4 沉淀完全时的pH / 3.2 4.7 / 回答下列问题： (1)镧系元素在元素周期表中位于第_______周期，第_______族；基态Sc原子的价层电子排布式_______。 (2)“沉淀除杂”前调pH的适宜范围是_______。 (3)“沉淀RE”后，滤液中浓度为。为确保滤饼中检测不到Mg元素，滤液中应低于_______。 (4)已知把铈从混合稀土(代表其他稀土离子)中分离出来的一种工艺流程如下： 若选空气作氧化剂，则转化为离子方程式为_______。 (5)在硫酸介质中Ce(Ⅳ)可被磷酸二异辛酯()萃取，Ce(Ⅲ)不被萃取。萃取“酸浸液”中Ce(Ⅳ)，制取的流程如下： ①被萃取物在有机层和水层中的物质的量浓度之比称为分配比(D)，本题实验条件下。向20 mL含的酸浸液中加入萃取剂，充分振荡、静置后，若水层中，则加入萃取剂的体积为_______mL。 ②有机层加的作用是_______。 【答案】(1) 第六周期 第ⅢB族 (2) (3)0.13 (4) (5) 10 将四价铈还原为三价铈，使其进入水层 【解析】稀土矿经过酸溶转化为金属离子，用H2O2氧化，将Fe2+氧化为Fe3+，调pH值使Fe3+和Al3+沉淀除去，再用月硅酸钠使稀土离子沉淀，Mg2+在滤液中除去，滤饼加盐酸酸化得到月桂酸沉淀和溶于水的稀土氯化物，溶液再冷却结晶得到稀土氯化物晶体。 （1）镧系元素位于元素周期表第六周期第ⅢB族；Sc为21号元素，核外电子排布为，价层电子排布式为。 （2）“沉淀除杂”的目的是除去、，保留在溶液中：需要、完全沉淀（，沉淀完全pH为4.7），同时不能开始沉淀（，开始沉淀pH最小为6.2），因此pH范围为。 （3）先转换浓度：，根据，代入得： ，因此浓度应低于。 （4）碱性条件（）下，氧化生成沉淀，根据得失电子守恒、电荷守恒、原子守恒配平得到离子方程式：。 （5）① 设萃取剂体积为，分配比： 总总物质的量：，水层物质的量：，有机层。 代入，解得。② 题目说明：只有被萃取，不被萃取。因此加入​的作用是将有机层中的还原为，使Ce进入水层，实现反萃取。 4. (2026·黑龙江哈三中·二模)一种从蒸硒渣(主要成分为、、、、和的化合物)中提取稀贵金属的工艺流程如图： 已知：①开始分解的温度为，在开始升华。 ②“滤液1”含；“滤液3”中以形式存在。 回答下列问题： （1）在元素周期表中的位置为_______。 （2）“焙烧”过程中发生反应的化学方程式为_______。从所得混合气体中分离的方法为_______。 （3）“滤液3”中加，过滤得到，该反应的离子方程式为_______。 （4）“浸取4”中加的目的是_______。 （5）“试剂X”可选择_______(填字母)。 A. B. C. D. （6）一种铜硒化合物具有优异的电化学性能，其晶胞结构如图所示(②和●均在晶胞内部)。其中元素以和存在，则②代表_______(填“”或“”)。该晶体的密度为，用含a和c的计算式表示阿伏加德罗常数为_______。 【答案】（1）第四周期第ⅥA族 （2） ①. ②. 冷凝 （3） （4）中和酸，使溶液呈碱性，抑制的电离，增加的浓度，促进配位形成 （5）B （6） ①. ②. 【解析】 【分析】蒸硒渣(主要成分为、、、、和的化合物)，经过加热焙烧将硫元素、硒元素转化为SO2、SeO2，然后将烧渣用氢氧化钠溶液浸取1除Te，滤液1中主要含有、和，用稀硫酸、NaCl溶液浸取2除铜，滤液2的主要含有硫酸铜、氯化钠，再用稀硫酸、氯酸钠、氯化钠浸取3将Au溶解得滤液3，滤渣中含有氯化银，用氢氧化钠、氨水浸取4，将氯化银转化为银氨离子，再用试剂X还原银氨离子得到单质Ag，以此答题。 （1）Se原子序数为34，价电子排布式为位于元素周期表第四周期第ⅥA族。 （2）焙烧时CuSe被浓硫酸氧化，Cu转化为，Se转化为，浓硫酸被还原为，根据电子得失守恒、原子守恒配平得反应方程式为；已知易升华，故可通过冷凝的方法从混合气体中分离出。 （3）由分析知，滤液3中含，​还原得到Au单质，​被氧化为，根据电子守恒、电荷守恒、原子守恒配平得离子方程式为。 （4）“浸取4”的目的是使与氨水形成可溶性银氨络离子，实现Ag与不溶性杂质分离，因此加入氢氧化钠的目的是中和酸，使溶液呈碱性，抑制的电离，增加的浓度，促进配位形成。 （5）试剂X的作用是将还原得到Ag，因此试剂X为还原剂，具有还原性，据此分析。 A．还原性较弱，无法将还原得到Ag，A不符合题意； B．是强还原剂，具有强还原性，可将还原得到Ag，B符合题意； C．具有强氧化性，为氧化剂，C不符合题意； D．​不能将还原得到Ag，D不符合题意； 故选B。 （6）由晶胞图可知，利用均摊法计算，晶胞中：Se共4个（均在内部，显-2价）；①位于晶胞的顶点和面心，个数为；②Cu共4个（均在内部），总Cu为6个。设②的化合价为，①的化合价为，根据化合价代数和为0得，若②为，则，得，符合电荷守恒，故②为；晶胞质量，晶胞体积，由，整理得。 5．(2026·黑龙江哈三中·一模)稀土元素Nd(钕)、Dy(镝)均是清洁能源技术的核心资源，从制造废料(主要成分为，含有等)中提取Nd，并回收其它有价金属的一种工艺如下： 已知：①常温下，，。②G-macropa是一种稀土元素离子螯合剂，其结构如图所示，其与Nd和Dy可形成配合物和。 (1)稀土元素镝(Dy)常用于制造硬盘驱动器，的中子数为_______。 (2)常温下，将pH调至4后，滤渣②中主要含有_______、_______，滤液中_______。 (3)“除铝”步骤中加入G-macropa螯合剂的目的为_______。 (4)“沉镝”过程中发生反应的离子方程式为_______。 (5)当与按混合时，配体与金属离子物质的量比(L/M比)不同时的分离效率如下图所示。[其中，，，] ①由图可知，该实验条件下，利用G-macropa分离与的最佳L/M比为_______。 ②由图及流程可推测_______(填离子符号)与螯合剂G-macropa形成的配合物更稳定。 【答案】(1)98 (2) (3)使其与和形成配合物溶于水，防止和与形成沉淀 (4) (5) 8 【分析】该工艺从含，含有等的制造废料中提取分离稀土：首先加稀盐酸酸浸废料，不溶的SiO2作为滤渣①除去，再将酸浸所得滤液pH调至4，使Fe3+、Al3+转化为氢氧化物沉淀作为滤渣②除去，随后向滤液加入G-macropa螯合剂和NaOH，G-macropa螯合Nd3+与Dy3+，剩余含铝杂质作为滤渣③除去，再加入过量NaHCO3，使Dy3+从配合物中释放，生成Dy2(CO3)3沉淀分离出镝，最后加盐酸处理得到含钕滤液，同时回收G-macropa螯合剂。 【详解】（1）稀土元素镝(Dy)的原子序数为66，即质子数为66。其同位素的质量数为164，中子数=质量数-质子数= 。 （2）酸浸时不溶于酸的已作为滤渣①除去，滤液中含。pH=4时，，根据溶度积计算：，此时也早已沉淀完全（更小），因此滤渣②主要为和。 （3）G-macropa可特异性结合稀土离子，使其与和形成配合物溶于水，防止和与形成沉淀，起到保护稀土离子的作用。 （4）“沉镝”过程中， 与 反应生成沉淀，释放出螯合剂 G-macropa，反应的离子方程式为。 （5）①分离最佳效果为：Dy完全沉淀（滤渣中Dy含量100%）、Nd尽可能多留在滤液中。由图可知，L/M=8时，滤液中Nd含量最高，Dy沉淀率仍为100%，分离效果最好。 ②始终以配合物形式留在滤液中，从配合物中释放并沉淀，说明与G-macropa形成的配合物更稳定。 ◆类型三 废渣（固废）回收类 1.（2026·内蒙古鄂尔多斯·一模）伴随着新能源汽车的普及，回收废旧磷酸铁锂电池可以变废为宝，对保护环境起着重要的作用。废旧磷酸铁锂电池的正极材料主要包含磷酸铁锂()、活性炭、PVDF(树脂)以及铝箔。某团队采用共沉淀法回收废旧磷酸铁锂电池的正极材料制备磷酸铁()、Al、Li、流程如下： (1)的离子结构示意图_______，的VSEPR模型为_______。 (2)碱溶过程中发生主要反应的化学方程式为_______。 (3)滤液2中也可用溶液代替溶液，用离子方程式表示其原因_______。 (4)由下图可知，制备磷酸铁的适宜pH为2.5，pH不宜太小，理由是_______。pH较高时，P沉淀率趋于平缓而Fe沉淀率仍有升高的原因是_______。 (5)写出从悬浊液中获得纯净的固体的实验操作_______。 【答案】(1) 正四面体 (2) (3) (4) pH太小，酸性太强，生成弱电解质磷酸，的溶解平衡正向移动，沉淀溶解，导致 Fe、P 的沉淀率降低 pH 较高时，P 元素主要以形式存在，其与的共沉淀已接近完全，因此 P 沉淀率趋于平缓；而 pH 升高，会生成氢氧化铁沉淀，导致 Fe 的沉淀率继续升高 (5)过滤、洗涤、干燥 【解析】已知废旧磷酸铁锂电池的正极材料主要含磷酸铁锂（）、活性炭、PVDF（树脂）以及铝箔，加入氢氧化钠溶液碱溶，可以除去铝箔，所得滤液1通入足量二氧化碳可以得到氢氧化铝沉淀，再经过一系列处理得到金属铝；所得滤渣加入硫酸酸浸，活性炭、PVDF（树脂）以沉淀的形式被除去，滤液2加入过氧化氢，可以将二价铁氧化为三价铁，最终得到的悬浊液，进一步提纯得到纯净的固体，滤液中加入碳酸钠溶液，可以制备碳酸锂，据此解答。 （1）的核外电子数为26，失去2个电子得到的离子结构示意图；的价层电子对数为4+=4，没有孤电子对，VSEPR模型为正四面体； （2）碱溶过程中铝箔溶解，发生主要反应的化学方程式为； （3）也具有强氧化性，可以将二价铁氧化为三价铁，离子方程式为； （4）pH太小，酸性太强，生成弱电解质磷酸，的溶解平衡正向移动，沉淀溶解，导致 Fe、P 的沉淀率降低； pH 较高时，P 元素主要以形式存在，其与的共沉淀已接近完全，因此 P 沉淀率趋于平缓；而 pH 升高，会生成氢氧化铁沉淀，导致 Fe 的沉淀率继续升高； （5）分离固体和液体的核心操作是过滤，从悬浊液中获得纯净的固体的实验操作是过滤、洗涤、干燥。 2．(2026·内蒙古赤峰市·一模)某工厂对电解精炼铜产生的阳极泥(主要含Se、Te、Cu、Ag、Au及少量Pb)进行综合回收。其中回收硒和的工艺流程如下图所示： 已知：①Se、Te与S位于同一主族。 ②是酸性氧化物；是两性氧化物，微溶于水。 回答下列问题： (1)基态Se原子的价层电子排布式为_______。 (2)可增大“焙烧”速率的措施有_______。(任写一条即可) (3)“还原”时与水反应生成的酸被还原，则该酸发生反应的化学方程式为_______。 (4)“精馏”利用了Se与杂质的_______不同而去除杂质。 (5)“碱浸”时，烧渣中的发生反应的离子方程式为_______。 (6)一种更好的“沉碲”的方法是用硝酸铵替代硫酸，替换的优点是_______。 (7)关于该工艺流程说法中正确的是_______。 A．实验室模拟“焙烧”可在烧杯中进行 B．上述流程中，溶液X可循环再利用 C．若先对烧渣水浸，所得滤液可直接用于电解精炼铜 D．“碱浸”所产生的滤渣可继续回收贵金属 【答案】(1)4s24p4 (2)粉碎、搅拌、适当升高温度 (3) (4)沸点 (5) (6)避免硫酸过量导致部分TeO2溶解 (7)BD 【分析】电解精炼铜的阳极泥加入浓硫酸焙烧，可生成SeO2、SO2，二者在水中发生反应生成Se，根据氧化还原反应配平可得反应方程式为：，得到溶液X中含硫酸，烧渣入氢氧化钠碱浸，TeO2具有两性，故与NaOH反应转化为Na2TeO3进入滤液，滤液中加入硫酸可生成TeO2沉淀； 【详解】（1）Se为34号元素，基态Se原子的价层电子排布式为4s24p4； （2）可增大“焙烧”速率的措施有粉碎、搅拌、适当升高温度等； （3）是酸性氧化物，与水反应生成的酸为，“还原”时与水反应生成的酸与发生氧化还原反应生成Se和硫酸，发生反应的化学方程式为； （4）“精馏”利用了Se与杂质的沸点不同而去除杂质。 （5）是两性氧化物，与NaOH反应转化为Na2TeO3进入滤液，反应为：； （6）用硝酸铵替代硫酸，优点为：硝酸铵溶液因水解而呈酸性，能提供H+使转化为TeO2沉淀，避免了酸过量使TeO2溶解，从而导致产率下降； （7）A．焙烧需要高温，实验室模拟“焙烧”不可在烧杯中进行，A错误； B．由分析，上述流程中，溶液X中含硫酸，可循环再利用，B正确； C．水浸后滤液中含铜离子，也含其他杂质离子，需提纯后用于电解精炼铜，C错误； D．“碱浸”所产生的滤渣中含银、金，可继续回收贵金属，D正确； 故选BD。 3.（2026·内蒙古呼和浩特·一模）一种利用磷酸亚铁锂正极材料(主要含，碳渣)回收铁、锂的流程如下。 已知：①酸性：；②25℃时，；③。回答下列问题： (1)“粉碎”的目的是_______。 (2)“酸浸”过程，25℃时，取10 g正极材料，反应相同时间，锂、铁浸出率与草酸添加量的关系如图。 ①生成和的化学方程式为_______。 ②草酸最佳添加量为_______g，随草酸添加量增加，锂浸出率先增大后减小的原因为_______。 (3)“调pH”的目的是______，当离子沉淀完全()时，理论上“滤液1”中最大浓度为_______。 (4)“沉锂”步骤中发生反应的离子方程式为_______。 (5)“滤液2”主要含有_______(填化学式)。 【答案】(1)增大固液接触面积，加快酸浸速率，提高浸取效率 (2) 15 随量增加，浓度增大，浸出反应速率加快，锂浸出率增大；后浓度增加，析出，锂的浸出率降低，同时覆盖在正极材料表面，阻止浸出反应的发生 (3) 消耗过量草酸，减少用量 0.707 (4) (5) 【解析】该流程以含LiFePO4和碳渣的磷酸亚铁锂正极材料为原料，通过粉碎增大接触面积后，用草酸酸浸得到Li2C2O4、FeC2O4和H3PO4；随后调节pH消耗草酸使Fe2+以FeC2O4形式沉淀，实现Fe与Li的分离；再向含Li+的滤液中加入Na3PO4，使Li+转化为Li3PO4沉淀回收，最终滤液中主要残留Na2C2O4，高效实现了锂、铁元素与杂质的分离及锂的资源化回收，据此作答。 （1）粉碎的目的：增大固液接触面积，加快酸浸速率，提高浸取效率； （2）①依据强酸制弱酸规律，草酸与LiFePO4反应生成草酸盐和磷酸，化学方程式为：； ②草酸最佳添加量为15 g；随草酸添加量增加，锂浸出率先增大后减小的原因：随H2C2O4量增加，H2C2O4浓度增大，浸出反应速率加快，锂浸出率增大；后浓度增加，Li2C2O4析出，锂的浸出率降低，同时覆盖在正极材料表面，阻止浸出反应的发生； （3）铁粉与过量草酸反应生成草酸亚铁析出，降低了溶液中草酸的浓度，有利于磷酸锂的沉淀析出，则“调pH”的目的：消耗过量草酸，减少Na3PO4用量； 已知Ksp(FeC2O4)=3.2×10-7，当c(Fe2+)≤10-5mol・L-1时，；又Ksp(Li2C2O4)=1.6×10-2，由得：，故滤液1中Li+最大浓度为0.707mol・L-1； （4）“沉锂”步骤的离子方程式：； （5）沉锂后溶液中剩余Na+，与未沉淀的，则“滤液2”主要含有Na2C2O4。 4．(2026·黑龙江哈尔滨市第九中学·一模)一种以含铋烧渣(主要成分为、，还含有少量、、等)为原料，制取和疏松轻质的的工艺流程如下： 已知：①和难溶于水； ②浸出液中铋主要以存在，高酸度下易被有机萃取剂TBP萃取； ③溶液中金属离子转化为氢氧化物开始沉淀和完全沉淀()的pH如下表： 开始沉淀的pH 6.3 1.9 4.7 4.2 完全沉淀的pH 8.3 3.2 6.7 5.5 回答下列问题： (1)铋元素在元素周期表中的位置是___________。 (2)“酸浸”时含铋元素微粒发生反应的化学方程式是___________。 (3)“转化”步骤加入金属Bi的主要作用是___________，“沉铋”后滤液3中的浓度为___________。 (4)“氧化”时反应的离子方程式为___________。 (5)“反萃取”工序前，需将pH调节至约1.0左右，分析其可能存在的原因：___________。 Ⅱ、由晶体可制得高纯度铋。首先要对在滚筒式球磨(粉碎)机中进行球磨处理，球磨前后的X射线衍射如图所示： (6)试分析球磨前后X射线吸收峰变化的原因：___________。 Ⅲ．制得高纯度铋后，可通过中国科学院物理研究所团队凭借独创的“范德华挤压技术”制成单原子层厚度的二维金属。 (7)下列关于“范德华挤压技术”及其产物的描述中，不合理的是___________。 A．该技术实现了原子级精度的制造 B．所得材料层内为金属键，层间为范德华力 C．该二维材料的热稳定性高于块状铋金属 D．其金属性消失，转变为半导体 【答案】(1)第六周期第ⅤA族 (2) (3) 将还原成，避免生成沉淀 (4) (5)若pH过低，抑制草酸的电离、不利于反萃取后生成；若pH过高，会导致生成，不利于后续灼烧时获得疏松多孔结构的轻质 (6)球磨过程中破坏了晶体结构，使得细粉状的表现出部分非晶体的特征 (7)CD 【分析】首先对烧渣水浸，预先浸出分离原料中可溶的；剩余滤渣用浓盐酸酸浸，不溶的作为滤渣除去，、、等金属氧化物溶解，铋最终以形式存在于浸出液中。浸出液分为两路加工：一路经除铜（生成）、还原、调pH除去铁铜杂质后沉铋得到，再经氯气碱性氧化得到；另一路线经萃取剂萃取，进入有机相，再用草酸溶液反萃取，与生成难溶的沉淀，灼烧后最终转化为，据此分析。 【详解】（1）Bi原子序数为83，与氮同族，位于第六周期第ⅤA族； （2） 结合题干信息，酸浸后铋以形式存在，和浓盐酸反应配平即可得到方程式为； （3）原料中酸浸后生成，在pH=3.2就完全沉淀，会和共沉淀引入杂质；加入金属Bi可将还原为，在pH=6时还未开始沉淀，所以可以避免生成沉淀。 根据溶度积计算：pH=5.5时完全沉淀（），得；pH=6时，计算得； （4）碱性条件下氧化生成难溶的，根据得失电子守恒、电荷守恒配平为； （5）结合题干已知信息：高酸度下易被萃取，若pH过低，抑制草酸的电离、不利于反萃取后生成；若pH过高，会导致生成，不利于后续灼烧时获得疏松多孔结构的轻质； （6）X射线衍射中，尖锐清晰的衍射峰对应高结晶度的晶体，球磨过程中破坏了晶体结构，使得细粉状的表现出部分非晶体的特征； （7）A．该技术可制得单原子层厚度的材料，实现了原子级精度制造，A合理； B．二维层状金属材料，层内铋原子间以金属键结合，层间靠范德华力作用，B合理； C．二维材料比表面积大，表面能更高，体系能量更高，热稳定性低于块状铋，C不合理； D．题干明确说明产物是二维金属，金属性是铋元素的固有性质，不会消失，D不合理； 故不合理的选CD。 5. (2026·辽宁22校协作体·二模)从某种废旧锂离子电池正极材料(主要成分为LiFePO4，含炭黑、铝箔等)选择性回收LiFePO4的一种工艺流程设计如下： 已知：Li2CO3的溶解度随温度升高而减小。 回答下列问题： （1）“焙烧”时，反应去除的物质是___________；该工序中铝箔基本未发生反应，原因是___________。 （2）“浸取”时，LiFePO4主要发生反应的化学方程式为___________；浸取后的滤液中含有少量的醋酸铁，由其结构可知Fe3+的配体数为___________。 （3）“沉锂”时，尽可能使Li2CO3固体与滤液分离的操作方法为___________；该滤液可以进入___________步骤循环利用。 （4）LiFePO4的晶胞结构如图所示，其中O围绕Fe和P分别形成正八面体和正四面体，它们通过共顶点、共棱形成空间链结构，白色球代表Li，晶胞参数(单位：nm)，。电池充电时，LiFePO4脱出部分Li+，形成Li1-xFePO4，完全充满时则形成。 ①设为阿伏加德罗常数的值。LiFePO4的密度为___________g·cm-3(列出计算式即可)。 ②若充电完成60%时，Li1-xFePO4中___________。 【答案】（1） ①. 炭黑 ②. 铝箔表面存在致密的氧化膜 （2） ①. ②. 3 （3） ①. 趁热过滤 ②. 除杂 （4） ①. ②. 2：3 【解析】 【分析】废旧锂离子电池正极材料(主要成分为，含炭黑、粘结剂、铝箔等)在空气中焙烧，炭黑、粘结剂转化为二氧化碳除去，剥离出铝箔后，加入双氧水和乙酸浸取，得到浸渣和含和少量的浸出液，向浸出液中加入氢氧化钠除去少量的铁离子后，加入碳酸钠将转化为沉淀，过滤后，将、葡萄糖、混合后在氮气氛围下高温烧结制得，据此分析。 （1）正极材料中的炭黑在空气中焙烧，与氧气反应生成​被除去；铝高温下被氧气氧化，表面生成致密氧化铝薄膜，隔绝氧气，阻止内部铝继续反应，因此铝箔基本不发生反应。 （2）浸取时​中被​​氧化为，生成​沉淀和醋酸锂，化学方程式为；从结构看，直接与6个氧原子形成配位键，则配位数为6，每个醋酸根有2个氧与配位，故配体数为3。 （3）已知​​溶解度随温度升高而减小，高温下​​溶解度更小，析出更多，因此选择趁热过滤分离；沉锂后滤液中含醋酸盐，溶液呈碱性，可返回除杂步骤循环调节pH，使得铁元素转化为。 （4）①如图所示，白色球代表Li，由个，根据化学式可知该晶胞中含4个​单元，​摩尔质量为，晶胞体积为，因此密度为； ②完全充电时脱出全部Li，充电完成60%即脱出60%的Li，化学式为，设、，根据电荷守恒：，且，解得、，因此。 4 / 20 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $