第26～25天 押工艺流程：矿物开发、工业废料【上好课】2026年高考化学60天冲刺

第26天 押工艺流程 矿物开发：从矿石到产品的“浸出→除杂→分离”三步模型 （2024·吉林·高考真题）中国是世界上最早利用细菌冶金的国家。已知金属硫化物在“细菌氧化”时转化为硫酸盐，某工厂用细菌冶金技术处理载金硫化矿粉(其中细小的颗粒被、包裹)，以提高金的浸出率并冶炼金，工艺流程如下：例1 回答下列问题： （1）北宋时期我国就有多处矿场利用细菌氧化形成的天然“胆水”冶炼铜，“胆水”的主要溶质为_______(填化学式)。 （2）“细菌氧化”中，发生反应的离子方程式为_______。 （3）“沉铁砷”时需加碱调节，生成_______(填化学式)胶体起絮凝作用，促进了含微粒的沉降。 （4）“焙烧氧化”也可提高“浸金”效率，相比“焙烧氧化”，“细菌氧化”的优势为_______(填标号)。 A．无需控温 B．可减少有害气体产生 C．设备无需耐高温 D．不产生废液废渣 （5）“真金不怕火炼”，表明难被氧化，“浸金”中的作用为_______。 （6）“沉金”中的作用为_______。 （7）滤液②经酸化，转化为和的化学方程式为_______。用碱中和可生成_______(填溶质化学式)溶液，从而实现循环利用。 （2025·山东·高考真题）采用两段焙烧—水浸法从铁锰氧化矿(主要含及等元素的氧化物)分离提取等元素，工艺流程如下：例2 已知：该工艺条件下，低温分解生成，高温则完全分解为气体；在完全分解，其他金属硫酸盐分解温度均高于。 回答下列问题： （1）“低温焙烧”时金属氧化物均转化为硫酸盐。与反应转化为时有和NH3生成，该反应的化学方程式为_______。“高温焙烧”温度为，“水浸”所得滤渣主要成分除外还含有_______(填化学式)。 （2）在投料量不变的情况下，与两段焙烧工艺相比，直接“高温焙烧”，“水浸时金属元素的浸出率_______(填“增大”“减小”或“不变”)。 （3）萃取反应为：(有机相)(水相)(有机相)(水相)。“反萃取”时加入的试剂为_______(填化学式)。 （4）“沉钴”中，时恰好沉淀完全，则此时溶液中_______。已知：。“溶解”时发生反应的离子方程式为_______。 （5）“沉锰”所得滤液并入“吸收”液中，经处理后所得产品导入_______(填操作单元名称)循环利用。 （2024·北京·高考真题）利用黄铜矿(主要成分为，含有等杂质)生产纯铜，流程示意图如下。例3 （1）矿石在焙烧前需粉碎，其作用是_______。 （2）的作用是利用其分解产生的使矿石中的铜元素转化为。发生热分解的化学方程式是_______。 （3）矿石和过量按一定比例混合，取相同质量，在不同温度下焙烧相同时间，测得：“吸收”过程氨吸收率和“浸铜”过程铜浸出率变化如图；和时，固体B中所含铜、铁的主要物质如表。 温度/℃ B中所含铜、铁的主要物质 400 500 ①温度低于，随焙烧温度升高，铜浸出率显著增大的原因是_______。 ②温度高于，根据焙烧时可能发生的反应，解释铜浸出率随焙烧温度升高而降低的原因是_______。 （4）用离子方程式表示置换过程中加入的目的_______。 （5）粗铜经酸浸处理，再进行电解精炼；电解时用酸化的溶液做电解液，并维持一定的和。粗铜若未经酸浸处理，消耗相同电量时，会降低得到纯铜的量，原因是_______。 “矿物开发工艺流程”是高考化学工艺流程题的主流载体，命题呈现“真实工业情境、多元素分离、操作与原理并重”的特点。试题常以金属硫化物、氧化矿、稀土矿等为原料，围绕“浸出→除杂→分离”三步模型，综合考查元素化合物性质（如Fe、Cu、Ni、Co、Mn、W、Zr等）、氧化还原反应方程式的书写、pH调控与沉淀分离、萃取与反萃取原理、Ksp与沉淀完全的计算、晶胞分析与化学式确定、操作名称与仪器选择、物质循环利用等核心知识。近年趋势是强化对复杂多金属体系分步分离的考查，注重对陌生信息（如萃取平衡、物种分布图）的快速解读，同时融入晶体结构、电化学、滴定等跨模块内容。预计2026年将继续以“陌生矿种+多步操作”为载体，要求学生建立“明确目标元素→分析价态变化→控制分离条件→计算产率纯度”的解题思路。 · “浸出”环节的条件优化：浸出方式（酸浸、碱浸、水浸、氯化焙烧等）的选择取决于矿石中目标元素的赋存状态。酸浸常用H₂SO₄、HCl、HNO₃等，需考虑金属氧化物的溶解性和杂质行为。碱浸用于两性元素（如Al、W、Mo）或硅酸盐。为提高浸出速率，可采取粉碎、升温、搅拌、增加浓度等措施。常见考点：黄铜矿加(NH₄)₂SO₄焙烧后水浸；钛铁矿浓硫酸酸浸；黑钨矿碱浸后酸化。 · “除杂”中pH调控与沉淀分离：利用金属氢氧化物或硫化物Ksp的差异，控制pH使目标离子与杂质离子分步沉淀。需根据表格数据计算开始沉淀和沉淀完全的pH，避免目标离子损失。常见考点：Fe³⁺、Al³⁺、Cu²⁺、Ni²⁺等分离；沉铁砷时生成Fe(OH)₃胶体絮凝；除镍时控制pH使NiS沉淀完全而MnS不沉淀。 · 氧化还原反应在流程中的应用：流程中常涉及变价元素的转化，如Fe²⁺/Fe³⁺、MnO₂/Mn²⁺、Cr³⁺/Cr⁶⁺等。需正确书写离子方程式或化学方程式，注意电子守恒和介质（酸性、碱性）。常见考点：H₂O₂氧化Fe²⁺；FeCl₃溶解FeS₂生成S；Pb₃O₄与盐酸反应生成Cl₂。 · 萃取与反萃取原理：萃取是利用物质在有机相和水相分配比的差异进行分离。反萃取通常改变酸度或加入特定试剂使平衡逆向移动。常见考点：叔胺萃取Mo、W；反萃取时加氨水或稀硫酸；N点萃取率与分配比的计算。 · Ksp在沉淀完全中的计算：沉淀完全通常指离子浓度≤1×10⁻⁵ mol/L。利用Ksp和pH关系，可计算沉淀完全所需pH或残留离子浓度。常见考点：CoS沉淀完全时溶液c(S²⁻)和c(H₂S)计算；Cr(OH)₃在氨水体系中的溶度积应用。 · 晶胞分析与化学式确定：根据晶胞结构图和均摊法，计算原子数目，确定化学式、密度、配位数、原子间距离等。常见考点：含铜化合物晶胞中Cu、Ni、O原子比；Zr结合剂的层状结构化学式。 · 电解制备与电极反应：电解精炼或电沉积金属时，阴极发生还原反应得到金属单质，阳极发生氧化反应。需正确书写电极反应式，注意介质。常见考点：电解硫酸铜溶液制铜；电解PbCl₄²⁻溶液得到Pb。 · 循环利用与绿色化学：工艺流程中某些物质（如萃取剂、酸、碱、盐）可回收再利用，既降低成本又减少污染。常见考点：NaCN循环用于浸金；(NH₄)₂SO₄返回低温焙烧；反萃取再生的叔胺返回萃取。 · 操作名称与仪器选择：根据实验步骤识别操作：过滤、蒸发、结晶、灼烧、蒸馏、分液等。常见仪器：漏斗、蒸发皿、坩埚、酒精灯、三脚架、泥三角等。常见考点：趁热过滤防止物质结晶析出；灼烧用坩埚；蒸发浓缩用蒸发皿。 · 温度控制对反应的影响：温度影响反应速率、平衡移动、物质分解、水解程度等。需结合已知信息分析最佳温度范围。常见考点：高温焙烧CuSO₄分解生成CuO降低浸出率；低温焙烧使(NH₄)₂SO₄不完全分解。 · 信息型方程式的书写：根据流程中的物质转化和已知信息，结合氧化还原配平或复分解规律，书写陌生化学方程式或离子方程式。常见考点：FeS₂与O₂和H₂O的细菌氧化反应；MoS₂与MnO₂和O₂的焙烧反应；V₂O₅与NaOH溶液的溶解反应。 · 物质存在形态与分布图解读：某些元素在不同pH下以不同离子形态存在（如V、Cr、As），需根据分布系数图判断主要形态，选择分离条件。常见考点：V₂O₅在pH=12时以VO₄³⁻形式存在；As(V)在碱性条件下沉降。 · 滴定分析与纯度计算：通过滴定实验测定产品纯度，涉及氧化还原滴定、配位滴定等。需写出滴定反应方程式，根据消耗标准溶液体积计算含量。常见考点：Li₂TiO₃纯度测定中用铝粉还原Ti⁴⁺为Ti³⁺，再以Fe³⁺标准溶液滴定，用KSCN作指示剂。 · 气体产物与尾气处理：焙烧或酸浸过程可能产生有毒气体（SO₂、Cl₂、H₂S等），需用吸收液处理或转化为有用物质。常见考点：Pb₃O₄与盐酸产生Cl₂；硫化物焙烧产生SO₂用氨水吸收。 · 硅酸盐与难溶杂质分离：矿石中的SiO₂通常不溶于酸，成为浸出渣；钙、镁等易与硫酸根形成微溶物（CaSO₄），需通过升温或稀释等方法提高其溶解度。常见考点：钛铁矿酸浸后滤渣含SiO₂和CaSO₄；黑钨矿酸浸后滤渣主要为SiO₂。 1．原料的预处理 常见术语 操作目的 研磨、雾化 将块状或颗粒状的物质磨成粉末或将液体分散成微小液滴，增大反应物的接触面积，以增大反应速率或提高原料利用率 灼烧（煅烧） ①除去硫、碳单质；②使有机物转化或被除去；③高温下原料与空气中的氧气反应；④除去热稳定性差的杂质等 水浸 与水接触反应或溶解 酸浸 ①溶解，使其转变成可溶物进入溶液中，以达到与难溶物分离的目的；②去除氧化物（膜） 碱浸 ①除去金属表面的油污；②溶解铝、氧化铝等 2．反应条件的控制 常用方法 作用分析 控制温度（常用水浴、冰浴或油浴） 加热：①增大反应速率或溶解速率；②促进平衡向吸热反应方向移动；③除去热稳定性差的杂质，如、等物质；④使沸点相对较低或易升华的原料汽化；⑤煮沸时促进溶液中气体（如氧气）的挥发等。 降温：①防止某物质在高温时溶解或分解；②使化学平衡向放热反应方向移动；③使某种沸点较高的产物液化，使其与其他物质分离等；④降低某些晶体的溶解度，减少损失等。 控温：①结晶获得所需物质；②防止某种物质（如、浓硝酸、铵盐等）温度过高时分解或挥发；③使某物质达到沸点挥发出来；④使催化剂的活性达到最高；⑤防止副反应的发生等 加入氧化剂（或还原剂） ①转化为目标产物的价态；②除去杂质离子［如把氧化成，而后调节溶液的，使其转化为沉淀除去］ 加入沉淀剂 ①生成硫化物沉淀（如加入硫化钠、硫化铵、硫化亚铁等）；②加入可溶性碳酸盐，生成碳酸盐沉淀；③加入氟化钠，除去、 控制溶液的 ①促使金属离子形成氢氧化物沉淀析出（或抑制水解）；②创造氧化还原反应所需要的酸性或碱性环 3．各类结晶方式的选择及操作 结晶方式 操作及适用范围 蒸发结晶 蒸发大部分溶剂，使晶体析出。适用于溶解度受温度影响不大的物质（如） 冷却结晶 将溶液加热浓缩至饱和，冷却热饱和溶液，使晶体析出。适用于溶解度受温度影响较大的物质（如） 重结晶 将晶体重复溶解、制成热饱和溶液、冷却结晶、再过滤、洗涤 改变溶剂结晶 ①盐析法：在溶液中加入大量无机盐，使某些物质的溶解度降低而析出，与其他成分分离的方法。如肥皂的制备、蛋白质的分离和提纯等； ②醇析法：在溶液中加入有机溶剂乙醇使晶体析出的方法。如向硫酸铜溶液中滴加氨水，生成蓝色沉淀，继续滴加氨水，沉淀溶解，得到深蓝色透明溶液，最后向该溶液中加入一定量乙醇，析出晶体 4．沉淀的洗涤 （1）洗涤试剂、适用范围及目的 洗涤试剂 适用范围 目的 蒸馏水 冷水 产物不溶于水 除去固体表面吸附的杂质，可适当降低固体因溶解而造成的损失 热水 物质的溶解度随着温度升高而减小 除去固体表面吸附的杂质，可适当降低固体因温度变化溶解而造成的损失 有机溶剂（酒精、丙酮等） 固体易溶于水，难溶于有机溶剂 减少固体溶解；利用有机溶剂的挥发性除去固体表面的水分，产品易干燥 饱和溶液 对纯度要求不高的产品 减少固体溶解 酸、碱溶液 产物不溶于酸或碱 除去固体表面吸附的可溶于酸或碱的杂质；减少固体溶解 （2）检验离子是否已经沉淀完全的方法:将反应混合液静置，向上层清液中继续滴加沉淀剂 ，若不再产生沉淀，则 离子已经沉淀完全，若产生沉淀，则 离子未完全沉淀。 （3）洗涤沉淀的方法：向过滤器中加入蒸馏水至浸没沉淀，待水自然流下后，重复以上操作次。 （4）检验沉淀是否洗涤干净的方法：取少量最后一次洗涤液于试管中，向其中滴入某试剂，若未出现特征反应现象，则沉淀已洗涤干净，否则沉淀未洗涤干净。 5．金属离子的萃取与反萃取 金属离子的萃取与反萃取是工艺流程中的一个重要环节，其过程可以达到使金属离子分离和富集的目的，具有简单、便于操作和周期短的特点。萃取与反萃取的原理如下： （1）溶剂萃取——利用物质在两种互不相溶的溶剂中的溶解度不同，达到分离和富集的目的。 （2）反萃取和洗脱——与萃取过程相反，用一定的酸、碱或盐溶液把金属离子从有机相中再次返回到水相中的过程。 例如，采用某萃取剂萃取水溶液中的，萃取过程可以简单地用离子方程式表示为（代表萃取剂）。正反应为萃取过程。向反应体系中加稀硫酸，平衡逆向移动，被释放出来，萃取剂获得再生，可以重复使用，这个过程就是反萃取。 6．其他操作的分析 （1）蒸发时的气体氛围抑制水解，如从溶液中析出、、等溶质时，应在的气氛中加热，以防止其水解。 （2）减压蒸馏的原因：减小压强，使液体沸点降低，防止受热分解、氧化等。 1．（2026·重庆·模拟预测）工业上以软锰矿(主要成分为，还含有少量)和辉钼矿(主要成分为，还含有少量、的氧化物)为原料，联合制备四钼酸铵晶体和硫酸锰晶体的工艺流程如下： 已知：①流程中“萃取”的原理为(叔胺)。 ②，常温下，NiS和MnS的p分别为19.4和12.6。 （1）已知基态的价层电子排布式为，则在元素周期表的位置为___________；是一种典型的过渡金属二硫化物，具有类似石墨烯的二维层状结构(如图)，说明链与链之间是靠___________维系的。 （2）“高温焙烧”过程中、转化为、，且不考虑产生其他物质，写出该反应的化学方程式___________。 （3）“酸浸”时加入稀硫酸的作用，除溶解焙烧产物、提供外，还能___________。(任答1点) （4）“反萃取”中的试剂X最适宜选用___________(填标号)； a．稀硫酸    b．氨水    c．NaOH溶液    d．溶液 从“母液”中回收的副产品在农业上可用于___________。 （5）四钼酸铵可以生产试剂级钼酸钠，已知钼酸钠的溶解度曲线如图所示，由钼酸钠溶液获得晶体的操作为___________、过滤、洗涤、烘干。 （6）若“调除镍”前溶液中，则“除镍”应控制溶液的范围是___________。(该溶液中，忽略溶液体积变化，) 2．（2026·辽宁朝阳·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______。 3．（2026·广东江门·二模）开发深海矿产资源是人类可持续发展的重要选择。一种从深海富钴结壳(主要含、、、、、)中分离获得金属资源的工艺流程如图： 已知：①“还原浸出”后得到的滤液中、、、。 ②常温下，部分金属氢氧化物溶度积如下表。溶液中的金属离子浓度小于或等于时可认为完全沉淀。 氢氧化物 （1）“粉碎”的目的是___________。 （2）“还原浸出”过程中，还原的离子方程式为___________。 （3）“除铁”时，可调至___________(溶液体积变化忽略不计)。 （4）“萃取”过程中，与萃取剂 (图)形成的配合物结构如图所示。 下列说法正确的有___________(填标号)。 A．配位时被还原 B．与原子形成了配位键 C．配合物与水能形成分子间氢键 D．图、图中原子的杂化类型发生了改变 （5）画出电解硫酸铜溶液制备铜的电解池示意图___________。 （6）某含铜化合物在光电子学和太阳能电池领域有潜在应用，其晶胞结构和俯视图如图所示。该化合物中___________；晶体中与最近且等距离的原子的数目为___________。 （7）焙解(高温下隔绝空气发生分解)时的化学方程式为___________。 4．（2026·贵州·模拟预测）一种多金属精矿中含有Fe、Al、Cu、Ni、Ca、Si、O等元素，现从中提取Fe、Cu、Ni的工艺如图所示： 已知：室温下相关物质的如下表。 氢氧化物                               回答下列问题： （1）基态的价层电子排布图为_____。 （2）固体残渣含有少量和_____。 （3）“高压加热”时，生成的离子方程式为_____。“电解”时，颗粒分散于溶液，以Fe片、石墨棒为电极，写出阴极的电极反应式_____。 （4）若滤液1中和的浓度均为，“沉铝”时，最高可调至_____（溶液体积变化可忽略，计算结果精确至小数点后2位）。 （5）“选择萃取”中，镍形成的配合物如图甲所示，下列说法正确的是_____。（填序号） A．配合物中Ni的化合价为+6 B．配合物中元素的电负性大小：N>O>S C．配合物中分子中 D．配合物中配位键中的电子由的轨道提供 （6）晶体的立方晶胞如图乙所示。已知：相邻原子间的最近距离之比，则_____；晶体中与原子最近且等距离的原子的数目为_____。 5．（2026·山西太原·二模）镨（Pr）是重要的稀土元素，氟化镨（）常用作电弧碳棒添加剂。一种以孪生矿（主要含ZnS、FeS、、等）为原料制备氟化镨的工业流程如下。回答下列问题： 已知：①该实验条件下，金属离子生成氢氧化物开始沉淀和沉淀完全时的pH： 金属离子 开始沉淀时的pH 5.4 2.2 7.5 8.0 沉淀完全时的pH 6.5 3.1 9.0 8.9 ②较稳定，不易被过氧化氢、等常见氧化剂氧化。 ③常温下，两相平衡体系中，被萃取物在有机相和水相中的物质的量浓度之比称为分配比（D），萃取率（E）。 ④可与过量形成可溶性氟配合物，如。 （1）为提高“溶浸”速率，可采取的措施有________（答一点即可）。 （2）“溶浸”时可被氧化，生成淡黄色的沉淀，该反应的化学方程式为________。 （3）“除锌、铁”步骤中调节pH的范围为________。 （4）在某有机萃取剂和水中的分配比，现使用该萃取剂对1000L 的水溶液进行萃取，单次萃取率，则至少要加入萃取剂________L。（忽略溶液体积的变化） （5）萃取的原理为，“反萃取”步骤中，应加入的试剂是________（填化学式）。 （6）“转化”过程反应的离子方程式为________。 （7）“氟化”步骤中加入HF溶液时，反应温度过高会导致________；HF溶液加入过多会导致________。 6．（2026·浙江嘉兴·二模）无水偏钛酸锂(，)作为新型固态电池电解质材料，具有极高稳定性与安全性。某实验小组以钛铁矿(主要含有及少量、FeO、、CaO)和碳酸锂()为主要原料制备偏钛酸锂的工艺流程如图所示： 已知：“酸浸”时，钛铁矿与发生非氧化还原反应 （1）滤渣1的主要成分为___________。 （2）下列说法正确的是___________。 A．操作1是趁热过滤，加入试剂X的目的是将还原为 B．操作3“稀释加热”的目的是促进和水解为 C．操作4用到的主要仪器有坩埚、坩埚钳、泥三角、三脚架、煤气灯等 D．“酸浸”中发生的主要反应的化学方程式： （3）测定样品中纯度。取3.000 g样品，在酸性条件下充分溶解，得到含的溶液。加入适量铝粉将还原为。过滤并洗涤，将所得滤液和洗涤液合并配制成250 mL溶液。取滴定管检漏、水洗(___________)装液(___________)(___________)(___________)(___________)用标准溶液滴定，将转化成，滴定至终点读数。重复操作3次，平均消耗标准溶液24.80 mL。 ①从下列选项中选择合适的操作补全测定步骤___________； a．滴加指示剂 b．调液面、读数 c．润洗 d．用移液管准确移取25.00 mL待测溶液加入锥形瓶 e．右手将滴定管倾斜左右，左手迅速打开活塞使溶液冲出，从而使溶液充满尖嘴 f．将胶管弯曲使玻璃尖嘴向上倾斜，用两指捏住胶管，轻轻挤压玻璃球，使溶液从尖嘴流出，即可赶出气泡 ②步骤a中滴加的指示剂为___________。 ③实验过程中用将转化为的离子方程式为___________。 ④该样品中的纯度为___________。 ⑤本实验中滴定管润洗的具体操作是___________。 7．（2026·四川内江·三模）2025年宁德时代推出了Na2ZrCl6作为固态电解质的第二代钠电池。以天然锆英石(ZrSiO4含Fe2O3、Cr2O3、Pb3O4、SiO2等杂质)为原料生产Na2ZrCl6并回收Pb的工艺流程如下： 已知：①“溶浸”后溶液中金属元素的存在形式为ZrO2+、Cr3+、Fe3+、[PbCl4]2-； ②PbCl2(s)+2Cl-(aq)[PbCl4]2-(aq)  ΔH>0； ③部分氯化物的沸点如下表： 物质 ZrCl4 FeCl3 FeCl2 CrCl3 CrCl2 沸点/℃ 329 321 700 1300 1150 ④25℃时，Ksp[Cr(OH)3]=6.0×10-31，Kb(NH3·H2O)=1.8×10-5。 回答下列问题： （1）Zr与Ti同族，Zr位于元素周期表的_______区。 （2）“溶浸”时Pb3O4反应产生了黄绿色气体，离子方程式为_______。 （3）“调pH”后，废液中，则废液中c(Cr3+)为_______mol/L。 （4）“转化”的目的是_______；整个流程中可循环使用的物质有_______、_______和NaCl。 （5）“惰性电极电解”制得Pb的电极反应式为_______。 （6）某含锆的结合剂是一种平面层状材料，其晶体部分结构如图。该结合剂的化学式为_______；层间区域可以容纳水分子的原因是_______。 8．（2026·河北张家口·二模）钨是一种战略稀有金属，黑钨矿是提取钨的重要原料。合理开发利用黑钨矿资源，对推动我国钨工业可持续发展具有重要意义。一种以黑钨精矿为原料提取的工艺流程如下： 已知：①黑钨精矿的主要成分为、，还含有方解石()。 ②“碱浸”中产生的在萃取前经酸化转化为钨聚合阴离子如等，三烷基胺()遇转化为胺盐如。 回答下列问题： （1）“磨矿”的目的是___________，为防止“酸浸”时产生大量气泡，产生“冒槽”现象，需采取的措施是___________。 （2）写出“雾化-氧化热解”时生成的化学方程式：___________。 （3）“萃取”的原理是胺盐与水溶液中的物质发生离子交换，则“反萃取”中发生反应生成的化学方程式是___________。 （4）萃余液中加入固体可制备，调整萃余液中的初始浓度，测得相同时间内不同初始下，与萃余液中的物质的量之比对的转化率的影响如图所示。 当与物质的量之比一定时，初始对应的的转化率最大，试分析原因：___________。 （5）“纯化”时加入HCl和的作用分别是___________、___________。 （6）此工艺流程实现了多种物质的循环利用，如“雾化—氧化热解”中生成的HCl可循环至“酸浸”或“纯化”、___________(再举一例)。 16 / 16 学科网(北京)股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司zxxk.com 学科网（北京）股份有限公司 $ 第25天 押工艺流程 工业废料：废液废渣中的“元素回收”与绿色化学 （2025·陕晋青宁卷·高考真题）一种综合回收电解锰工业废盐(主要成分为的硫酸盐)的工艺流程如下。例1 已知：①常温下，，； ②结构式为。 回答下列问题： （1）制备废盐溶液时，为加快废盐溶解，可采取的措施有_______、_______。(写出两种) （2）“沉锰I”中，写出形成的被氧化成的化学方程式_______。当将要开始沉淀时，溶液中剩余浓度为_______。 （3）“沉锰Ⅱ”中，过量的经加热水解去除，最终产物是和_______(填化学式)。 （4）“沉镁I”中，当为8.0~10.2时，生成碱式碳酸镁，煅烧得到疏松的轻质。过大时，不能得到轻质的原因是_______。 （5）“沉镁Ⅱ”中，加至时，沉淀完全；若加至时沉淀完全溶解，据图分析，写出沉淀溶解的离子方程式_______。 （6）“结晶”中，产物X的化学式为_______。 （7）“焙烧”中，元素发生了_______(填“氧化”或“还原”)反应。 （2025·贵州·高考真题）某铜浮渣主要成分为Pb、PbS、、SnS，分离和回收铅、锡、铜的工艺流程如图。例2 已知： ①部分物质的密度如表： 物质 Pb PbS SnS 密度/ 11.3 7.5 5.6 5.2 ②在冷水中溶解度很小，但易溶于热水；。 ③25℃时，，。 回答下列问题： （1）“分选”得到粗Pb的原因是________。 （2）“浸出”时按一定比例加入和盐酸的混合溶液，控制温度为80℃，其中、SnS被氧化为和，则被氧化的离子方程式为________；“浸出”时分离S的操作为________。 （3）25℃时，在不同浓度HCl溶液中的溶解度曲线如图，当时，溶解度最小的原因是________。 （4）25℃时，“调pH”控制，则生成的化学方程式为________，此时溶液中的最大值约为________。 （5）“置换”后滤液中溶质的主要成分为________(填化学式)，滤液进行“系列操作”后返回“浸出”操作循环利用并达到原浸出率，则“系列操作”为________。 （2025·福建·高考真题）从炼油厂焙烧炭渣(主要含炭、和，以及少量、)中提取钼的工艺流程如下：例3 已知：和均易溶于水；草酸()在水中溶解度见下表。 温度℃ 20 40 60 80 溶解度(g/100 g) 9.5 21.5 44.3 84.5 （1）“酸浸”中钼和钒分别转化为和。100℃下各元素浸出率与草酸浓度的关系如图。 ①最佳草酸浓度为________。 ②中钒的价电子排布式为________。 ③生成的化学方程式为________。 （2）“酸转化”中加浓硫酸后，过滤前的操作为________；“滤渣2”为________(填名称)。 （3）“沉钼”中，HMT(结构如图)在溶液中转变为，一个有________个可形成氢键的位点；沉淀为。 （4）“碱浸转化”中，在碱作用下分解出，后者转化为的化学方程式为________；“滤液2”中可循环利用的物质为________。 （5）关于该工艺流程，下列说法错误的是________。(填标号) a．“气体1”为CO         b．“滤渣1”主要含炭、NiO和 c．“滤液1”含    d．粗产品含 “工业废料中的元素回收与绿色化学”是高考工艺流程题的重要分支，命题呈现“废料来源真实、多元素分离、循环经济”的特点。试题常以电解锰废盐、铜浮渣、焙烧炭渣、废催化剂、钛白酸性废水、钒钢渣等为原料，围绕“浸出→分离→回收”的主线，综合考查元素及其化合物的转化（如Mn、Mg、Pb、Sn、Mo、V、Co、Ni、Sc等）、氧化还原反应方程式的书写、沉淀溶解平衡与pH调控、萃取与反萃取原理、配合物的形成与转化、结晶与热分解、物质循环利用与废物最小化等核心知识。近年趋势是强化对复杂多金属体系中分步回收的考查，注重对陌生信息（如萃取分配比、配合物分布分数、热重曲线）的快速解读，同时融入晶体结构、电化学、滴定计算等跨模块内容。预计2026年将继续以“工业废渣/废液”为载体，要求学生建立“确定目标元素→分析价态与形态→选择分离方法→计算回收率”的解题模型，并关注绿色化学理念（循环利用、污染减排）。 · “浸出”方式的选择与条件优化：根据废料中目标元素的赋存状态（金属单质、氧化物、硫化物、盐类）选择酸浸、碱浸、氨浸、氧化浸出或焙烧-浸出联合工艺。需考虑反应速率、选择性浸出和杂质控制。常见措施：粉碎、搅拌、加热、控制浓度、通入空气或氧气。 · 氧化还原反应在废料处理中的应用：利用氧化剂（O₂、H₂O₂、NaClO₃、HNO₃等）或还原剂（Fe、Na₂SO₃、SO₂等）改变元素价态，实现浸出、沉淀或分离。需正确书写离子方程式或化学方程式，注意介质（酸性、碱性、氨性）和产物（S、CO₂、Cl₂等）的判断。常见考点：FeS₂被O₂氧化；Pb₃O₄与盐酸生成Cl₂；VO²⁺被H₂O₂氧化为VO₂⁺。 · pH调控与沉淀分离：利用金属氢氧化物或硫化物Ksp的差异，调节pH使目标离子与杂质离子分步沉淀。需根据Ksp计算开始沉淀和沉淀完全的pH，避免目标离子损失。常见考点：沉铁砷时生成Fe(OH)₃胶体；沉镁、沉镍、沉钴的pH控制；沉钒时加铵盐生成NH₄VO₃。 · 萃取与反萃取分离技术：利用目标离子与有机萃取剂形成疏水性配合物进入有机相，实现与杂质分离。反萃取通常改变酸度或加入配位剂使平衡逆向移动。需根据分配比D计算萃取率，并分析影响萃取率的因素（pH、萃取剂浓度、相比、级数）。常见考点：叔胺萃取Mo、W；酸性萃取剂萃取Fe³⁺或VO²⁺；反萃取用氨水或稀硫酸。 · 沉淀溶解平衡与Ksp计算：涉及沉淀生成、溶解或转化的定量计算。常见类型：计算沉淀完全时某离子浓度或pH；计算平衡常数（如CaCO₃与MgCO₃转化）；计算由沉淀溶解平衡导出的配合物稳定常数。 · 配合物的形成与转化：某些金属离子（如Ni²⁺、Co²⁺、Ag⁺、Cu²⁺）可与NH₃、Cl⁻、S₂O₃²⁻等形成可溶性配离子，用于浸出或分离。需根据配离子分布分数图或平衡常数计算配离子浓度。常见考点：NiO溶于氨水生成[Ni(NH₃)₆]²⁺；AgCl溶于氨水或硫代硫酸钠。 · 热分解与煅烧过程分析：通过热重曲线判断中间产物和最终产物，根据质量变化计算结晶水数目或确定氧化物组成。需结合氧化还原和分解反应配平。常见考点：草酸钴(CoC₂O₄)在空气中煅烧生成Co₃O₄或CoO；碱式碳酸镁煅烧生成轻质MgO。 · 结晶与产品纯化：根据物质溶解度随温度变化选择蒸发结晶、冷却结晶或盐析。常见操作：趁热过滤（防止产物析出）、冷却结晶（获取过饱和结晶）、加乙醇或无机盐降低溶解度析出。常见考点：草酸在低温时析出晶体；硫酸铵结晶；沉钼后酸化得到钼酸沉淀。 · 气体产物与尾气循环利用：焙烧或酸浸过程中产生的气体（CO₂、SO₂、H₂S、NH₃、Cl₂等）需处理或回收。常用吸收剂：NaOH、氨水、石灰乳。循环利用的气体可返回流程（如CO₂返回沉镁、NH₃返回浸出）。常见考点：焙烧产生的SO₂用氨水吸收生成(NH₄)₂SO₃或(NH₄)₂SO₄。 · 物质循环利用与绿色化学：工艺流程中的母液、萃取剂、酸、碱、盐等可回收再利用，既降低成本又减少环境污染。常见循环物质：(NH₄)₂SO₄、NH₃·H₂O、萃取剂HR、NaCl、HCl、NaOH等。需指出循环返回的操作单元。 · 晶胞分析与化学式确定：在流程中常穿插一个晶体结构小题，要求根据晶胞图（均摊法）计算化学式、密度、配位数、原子间距离等。常见考点：含V、Fe、Ba、O的氧化物；含Sc、Y的复合氧化物。 · 分布分数图与配合物平衡：通过分布系数δ-pH或δ-lgc(配体)曲线，判断不同pH或配体浓度下各型体的主要存在形式，计算逐级稳定常数。常见考点：[Ag(S₂O₃)]⁻与[Ag(S₂O₃)₂]³⁻的分布；[VO₂]⁺与[VO]²⁺的pH依赖关系。 · 滴定分析与纯度计算：测定反萃取液或产品中目标元素浓度，常用氧化还原滴定（如钼的测定）、配位滴定或沉淀滴定。需书写滴定反应的离子方程式，根据标准溶液消耗量计算含量。常见考点：用硫酸亚铁铵滴定钒；用KMnO₄滴定草酸根。 · 金属置换与电化学还原：利用活泼金属（如Fe、Zn、Mg）置换出贵金属（Cu、Ag、Au）。电解还原可制备高纯度金属。常见考点：Zn置换Ag⁺；电解银氨溶液制银。 · 硅酸盐与难溶杂质的分离：废料中常含SiO₂或硅酸盐，酸浸后形成硅酸凝胶，需过滤除去。钙、镁与硫酸根形成微溶CaSO₄、MgSO₄，可通过稀释或升温提高溶解度。常见考点：钛白酸浸后滤渣含H₂TiO₃、CaSO₄和H₂SiO₃。 一、工艺流程中的分离、提纯、除杂方法及答题要领 1．物质分离的6种常用方法 看目的 选方法 分离难溶物质和易溶物，根据特殊需要采用趁热过滤或者抽滤等方法 过滤(热滤或抽滤) 利用溶质在互不相溶的溶剂里的溶解度不同提纯分离物质，如用CCl4或苯萃取溴水中的溴 萃取和分液 提纯溶解度随温度变化不大的溶质，如NaCl 蒸发结晶 提纯溶解度随温度变化较大的溶质，易水解的溶质或结晶水合物。如KNO3、FeCl3、CuCl2、CuSO4·5H2O、FeSO4·7H2O等 冷却结晶 分离沸点不同且互溶的液体混合物，如分离乙醇和甘油 蒸馏与分馏 利用气体易液化的特点分离气体，如合成氨工业采用冷却法分离氨气与N2、H2 冷却法 2．“操作或措施” 操作或措施 答题模板 从溶液中得到晶体的操作 蒸发浓缩→冷却结晶→过滤→洗涤(包括水洗、冰水洗、热水洗、乙醇洗等)→干燥 蒸发结晶的操作 将溶液转移到蒸发皿中加热，并用玻璃棒不断搅拌，待有大量晶体出现时停止加热，利用余热蒸干剩余水分 证明沉淀完全的操作 静置，取上层清液，加入××试剂(沉淀剂)，若没有沉淀生成，说明沉淀完全 洗涤沉淀的操作 沿玻璃棒向漏斗(过滤器)中的沉淀上加蒸馏水至没过沉淀，静置使水自然流干，重复操作数次 3．“目的或原因” 目的或原因 答题模板 沉淀水洗的目的 除去××(可溶于水)杂质 沉淀用乙醇洗涤的目的 a.减小固体的溶解度；b.除去固体表面吸附的杂质；c.乙醇挥发带走水分，使固体快速干燥 冷凝回流的作用及目的 防止××蒸气逸出脱离反应体系，提高××物质的转化率 控制溶液pH的目的 防止××离子水解；防止××离子沉淀；确保××离子沉淀完全；防止××溶解等；促进/抑制××气体吸收/逸出 加过量A试剂的原因 使B物质反应完全(或提高B物质的转化率)等 温度不高于××℃的原因 温度过高××物质分解(如H2O2、NH3·H2O、浓硝酸、NH4HCO3等)或××物质挥发(如浓硝酸、浓盐酸)或××物质氧化(如Na2SO3等)或促进××物质水解(如AlCl3、FeCl3等) 减压蒸馏(减压蒸发)的原因 减小压强，使液体沸点降低，防止××物质受热分解(如H2O2、浓硝酸、NH4HCO3等) 蒸发、反应时的气体氛围 抑制××离子的水解(如加热蒸发AlCl3溶液时需在HCl气流中进行；加热MgCl2·6H2O 得MgCl2时需在HCl气流中进行等) 配制某溶液前先煮沸水的原因 除去溶解在水中的氧气，防止××物质被氧化 反应容器中和大气相通的玻璃管的作用 指示容器中压强大小，避免反应容器中压强过大 二、工艺流程中的方程式书写 （1）明确一些特殊物质中元素的化合价 CuFeS2：Cu为＋2，Fe为＋2，S为－2； K2FeO4：Fe为＋6； FePO4：Fe为＋3； LiFePO4：Fe为＋2； Li2NH、LiNH2、AlN：N为－3； N2H4：N为－2； Na2S2O3：S为＋2； S2O：S为＋6； VO：V为＋5； C2O：C为＋3； HCN：C为＋2；N为－3； CuH：Cu为＋1，H为－1； BH：B为＋3、H为－1； FeO：Fe为＋(8－n)； Si3N4：Si为＋4，N为－3； MnO(OH)：Mn为＋3； CrO：Cr为＋6； （2）氧化还原反应方程式的书写 ①常见氧化剂及其还原产物 氧化剂 Cl2(X2) O2 Fe3＋ 酸性KMnO4 MnO2 还原产物 Cl－(X－) H2O/O2－/ OH－ Fe2＋ Mn2＋ Mn2＋ 氧化剂 ClO 浓H2SO4 HNO3 H2O2(H＋) PbO2 还原产物 Cl－ SO2 NO2(浓)、NO(稀) H2O Pb2＋ 氧化剂 酸性K2Cr2O7 HClO FeO(H＋) NaBiO3 — 还原产物 Cr3＋ Cl－ Fe3＋ Bi3＋ — ②常见还原剂及其氧化产物 还原剂 金属单质 Fe2＋ H2S/S2－ SO2/SO 氧化产物 金属离子 Fe3＋ S、SO2 SO3、SO 还原剂 HI/I－ NH3 N2H4 CO 氧化产物 I2 N2、NO N2 CO2 （3）把握陌生氧化还原反应方程式的书写步骤 ①首先根据题给材料中的信息确定氧化剂(或还原剂)与还原产物(或氧化产物)，结合已学知识根据加入的还原剂(或氧化剂)判断氧化产物(或还原产物)。 ②根据得失电子守恒配平氧化还原反应。 ③根据电荷守恒和反应物的酸碱性，在方程式左边或右边补充H＋、OH－或H2O等。 ④根据质量守恒配平反应方程式。 三、化工流程中的有关计算 1．熟记常用计算公式 （1）物质的质量分数(或纯度)＝×100%。 （2）反应物的转化率＝×100%。 （3）生成物的产率＝×100%。其中理论产量是根据方程式计算出的数值。 2．利用“碘量法”进行物质含量测定 （1）直接碘量法：直接碘量法是用碘滴定液直接滴定还原性物质的方法。在滴定过程中，I2被还原为I－。 指示剂 淀粉：淀粉遇碘显蓝色，反应极为灵敏。化学计量点稍后，溶液中有过量的碘，碘与淀粉结合显蓝色而指示终点到达。碘自身的颜色指示终点，化学计量点后，溶液中稍过量的碘显黄色而指示终点。 适用对象 I2 是较弱的氧化剂，强还原性的S2－、S2O、SO、As2O3、Vc等都可直接滴定。 （2）间接碘量法 分类 ①剩余碘量法：剩余碘量法是在供试品(还原性物质)溶液中先加入定量、过量的碘滴定液，待I2与测定组分反应完全后，然后用硫代硫酸钠滴定液滴定剩余的碘，以求出待测组分含量的方法。滴定反应为： I2(定量过量)＋还原性物质→2I－＋I2(剩余) I2(剩余)＋2S2O32-→S4O62-＋2I－ ②置换碘量法：置换碘量法是先在供试品(氧化性物质)溶液中加入碘化钾，供试品将碘化钾氧化析出定量的碘，碘再用硫代硫酸钠滴定液滴定，从而可求出待测组分含量。滴定反应为： 氧化性物质＋2I－→I2 I2＋2S2O32-→S4O62-＋2I－。 指示剂 淀粉，淀粉指示剂应在近终点时加入，因为当溶液中有大量碘存在时，碘易吸附在淀粉表面，影响终点的正确判断。 适用对象 I－是中等强度的还原剂。主要用来测氧化态物质：CrO42-、Cr2O72-、H2O2、 KMnO4、IO3-、Cu2＋、NO3-、NO2-等。 3．Ksp相关计算 考查角度 思路分析 判断沉淀的生成或沉淀是否完全 ①根据离子浓度数据求得Q，若Q>Ksp，则有沉淀生成； ②利用Ksp的数值计算某一离子浓度，若该离子浓度小于10－5 mol·L－1，则该离子沉淀完全 常温下，计算氢氧化物沉淀开始和沉淀完全时的pH ①根据氢氧化物的Ksp以及开始沉淀时金属阳离子的初始浓度，计算溶液中c(OH－)，再求得溶液的pH； ②金属阳离子沉淀完全时的离子浓度为10－5 mol·L－1，根据Ksp可计算金属阳离子沉淀完全时溶液中的c(OH－)，进而求得pH 计算沉淀转化反应的平衡常数，并判断沉淀转化的程度 根据沉淀的转化反应和Ksp，计算该反应的平衡常数，K的值越大，转化反应越易进行，转化程度越大 沉淀先后的计算与判断 ①沉淀类型相同，则Ksp小的化合物先沉淀； ②沉淀类型不同，则需要根据Ksp计算出沉淀时所需离子浓度，所需离子浓度小的先沉淀 1．（2026·辽宁沈阳·二模）某工厂回收废荧光粉(含Y2O2S、Eu2O2S、Al、ZnS)中的Y、Eu元素流程如下： 已知：①整个流程中钇(Y)、铕(Eu)两种元素的化合价保持不变 ②用(HA)2萃取Y3+的原理为Y3++3(HA)2(有机相)Y(HA2)3(有机相)+3H+ （1）“氧化浸出”无污染气体产生，其产物部分X射线衍射图如下，据此写出Y2O2S发生反应的化学方程式___________。 （2）“滤渣”的主要成分为___________(填化学式)。 （3）“沉锌”过程中当溶液pH=2时，若c(Zn2+)=1×10-5 mol/L，则此时溶液中c(H2S)=___________mol/L。已知Ka1(H2S)=1×10-7、Ka2(H2S)=1×10-13、Ksp(ZnS)=1.6×10-24。 （4）“反萃取”后获得的混合物通过___________操作分离。 （5）“沉铕”时反应的离子方程式为___________。 （6）常温下，两相平衡体系中，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=，萃取率E=×100%。取1000 L沉锌后滤液，测得Y3+浓度为50 mg/L，加入(HA)2萃取剂500 L，若D=40，则单次萃取率E=___________%(精确到0.1)。若要提高萃取率，可以采取的措施为___________(写一条即可)。 2．（2026·北京顺义·一模）以型废催化剂为原料，实现、、(钼)元素高效分离回收的某种工业流程如下。 已知：i．是一种长链有机萃取剂，呈弱碱性，几乎不溶于水。萃取时，需将先酸化为； ii．NiO不溶于强碱，易溶于氨水；易升华，易溶于碱。 （1）高温焙烧可将镍元素、钼元素转化为NiO和。但焙烧温度过高，钼元素的浸出效果反而下降，可能原因是______。 （2）浸出过程中，转化为、转化为进入溶液。 ①NiO转化为的离子方程式为______。 ②不能用NaOH溶液替代氨水，说明理由______(写出2条)。 （3）萃取时，滤液中加入酸化的会选择性萃取而不萃取。原因是______。 （4）反萃取过程中反萃取剂可选用______(填序号)。 a．氨水    b．硫酸溶液    c．氯化铵溶液 （5）该流程中可循环利用的物质有______。 （6）测定反萃取液中钼元素的物质的量浓度。 取100mL反萃取液转移至250mL容量瓶，用蒸馏水定容至刻度，摇匀得待测液；移取25.00mL待测液于锥形瓶中，加入酸化后滴加指示剂，用标准液滴定，至滴定终点时消耗溶液的体积为12.00mL。 已知：。 反萃取液中钼元素的物质的量浓度为______。 3．（2026·河北衡水·一模）在石油加工领域，用作催化剂，参与脱碳、脱硫等反应，以提升燃料的品质。从一种含钒废催化剂(主要成分为和以及载体)中回收钒、钨的工艺流程如图所示。 已知：①、、可与反应生成、和； ②不同pH下六价W和五价V的离子存在形式如表所示： 六价W的存在形式 五价V的存在形式 pH 存在形式 pH 存在形式 >6.5 >8.5 2.0 2.0 请回答下列问题： （1）“焙烧”时需要将废催化剂粉碎，其目的是_______。 （2）写出“焙烧”时与反应的化学方程式：_______。 （3）浸渣1的主要成分为_______(填化学式)，“酸浸”时需要调节pH=2.0，写出含钨化合物在“酸浸”时发生反应的离子方程式：_______。 （4）“反萃取”后，水相中含钒离子的存在形式为_______。 （5）“沉钨”时转化为沉降分离，已知温度为时，，当溶液中恰好沉淀完全(离子浓度等于)时，溶液中_______。 （6）某种钒的氧化物的立方晶胞结构如图所示，该晶胞中含_______个V，若晶胞中两个原子的最近距离为，设为阿伏加德罗常数的值，晶体的密度为_______(列出计算式即可)。 4．（25-26高三下·吉林白山·开学考试）废钼催化剂中钼、钴、镍等有价金属作为二次资源可加以回收利用。一种从废钼催化剂(主要成分为、，含少量、、、等)中回收有价金属的工艺流程如下： 已知：①，，， ②当溶液中剩余金属离子的浓度时，视为已沉淀完全。 ③，。 回答下列问题： （1）基态Mo原子的价层电子排布式为，则Mo在元素周期表中的位置为___________。 （2）“焙烧”时先将废钼催化剂磨成粉末，然后采取如图所示的“多层逆流焙烧”，其目的是___________。 （3）“焙烧”时转化为。“碱浸”时，参与反应的离子方程式为___________。 （4）已知和不易被稀硝酸氧化，但“酸浸”过程中仍不能用稀硝酸替换稀盐酸，可能的原因是___________。 （5）“除铁”时，若溶液中、、，加入适量NaOH溶液调节pH(溶液体积变化忽略不计)，可以使沉淀完全，则调节pH的范围为___________。 （6）在空气中加热，其热重曲线如图所示。图中，a、c两点对应固体的成分分别是___________、___________(填化学式，其中c为Co的氧化物)。 5．（2026·新疆·模拟预测）钪(Sc)是一种在国防、航空航天、核能等领域具有重要作用的稀土元素。以钛白酸性废水(主要含、、)为原料制备Sc及的工艺流程如图所示。 已知：①氢氧化钪是白色难溶于水的固体；、、均易形成配离子。 ②常温下，两相平衡体系中，Sc的萃取率。 回答下列问题。 （1）“洗涤”时，加入的目的是___________。 （2）在水层中加入发生反应的离子方程式为___________。 （3）有机萃取剂萃取的反应原理可表示为：(HR代表有机萃取剂，为有机配合物)。反萃取时钪发生反应的离子方程式为___________。 （4）萃取时易发生、共萃现象，有机萃取剂的浓度对萃取率具有重要的影响，如图为有机萃取剂的浓度与钪、铁的萃取率关系图像，依据图像选择最合适的萃取剂浓度为___________%；为提高钪的回收率，“萃取、分液”操作可进行多次，假设废水中的浓度为，“萃取、分液”每进行一次，的萃取率为97%，三次操作后“水相”中的___________。 （5）如图是一种由Y(与Sc同族)、Fe、Ba、O组成的晶体，晶胞棱上的球代表Ba，顶点的球代表Y，四方锥中心和八面体中心的球代表Fe，其余小球代表O。该晶体的化学式为___________。Y的配位数为___________。 6．（2026·四川绵阳·二模）目前，我国的全钒液流电池储能技术在全球领先。该电池的电解液来自钢铁冶炼后产生的钒钢渣(CaO、Fe2O3和少量SiO2、V2O3)和钛白废酸(H+、Fe2+、TiO2+、)，实现了“以废治废”。工艺流程如图： 已知：①V有多种价态，V2O3在空气中焙烧时可转化为最稳定的+5价；+5价V在强酸性条件下以形式存在，在碱性条件下以形式存在。 ②有机萃取剂HR的萃取原理为Mn+(aq)+nHR(org) MRn(org)+nH+(aq)，其中org表示有机溶液，酸性条件下HR能萃取Fe3+而不能萃取Fe2+，HR对+4价钒萃取能力强，而对+5价钒的萃取能力较弱。③25℃时，Ksp(NH4VO3)=1.6×10−3。 回答下列问题： （1）基态V原子价层电子轨道表示式为___________；“溶浸”时生成的滤渣除了H2TiO3、CaSO4外，还有___________ (填化学式)。 （2）“还原”中加入的化学试剂X可能为___________(填字母)。加入该试剂还原的主要目的是___________。 A．Cl2                B．Fe                C．NH3                D．H2O2 （3）实验室模拟该流程中“萃取”时，共消耗HR萃取剂45 mL，应选用___________种萃取方式(填字母)。 A．单次萃取      B．分2次萃取，每次22.5 mL      C．分3次萃取，每次15 mL （4）写出“反萃取”操作中VO2+转化的离子方程式 ___________。 （5）25℃时，测得溶液中c()=0.2 mol•L−1，为使“沉钒”时，钒元素的沉淀率达到98%，应调节溶液中c()至少为___________mol•L−1。 （6）上述流程中可循环利用的物质除NH4Cl外，还有___________、___________(填化学式)。 7．（2026·河北衡水·模拟预测）含钴、钼等元素的催化剂广泛用于石油炼制工业中，鉴于环保和资源的再生原则，石油炼制后的废催化剂的合理化处理显得尤为重要。以含钴、钼的废催化剂(含、等)为原料，对钴、钼等元素进行回收的工艺流程如图。 已知：i．氧化性：。 ii．部分氢氧化物沉淀的pH： 氢氧化物 开始沉淀的金属离子浓度为 2.3 4.0 7.6 完全沉淀的金属离子浓度为 3.2 5.2 9.2 回答下列问题： （1）基态Co原子的价层电子轨道表示式为___________。 （2）Co元素在“焙烧”工序中化合价保持+2不变，则该工序中，发生反应的化学方程式是___________。 （3）滤饼中含有CoO、___________。“酸溶”工序中，CoO与稀硝酸反应生成的含钴物质是___________(写化学式)。 （4）理论上，“除铁”工序中，调节pH为___________，加入的“试剂X”的名称是___________。 （5）补全“煅烧”工序中发生反应的化学方程式：____________。 ____________________________________________。 （6）“滤液a”经过除杂、蒸发、结晶、过滤、煅烧等操作，可返回___________(写工序名称)工序中。 8．（2026·山东菏泽·一模）从铜银锌共矿(主要成分等)中分离元素铜、银、锌的工艺流程如下： 已知：为一种捕收剂，能选择性与结合成配合物，使其具有强烈的疏水性且能附着在气泡上，但难溶物碱式碳酸锌附着在ZnS表面可防止ZnS被Z-200捕收；能与配位得到和。 回答下列问题： （1）“钝化”反应的离子方程式为_______。 （2）“酸浸”所得混合气体成分有_______(填化学式)，滤液2经处理后可导入_______(填操作单元的名称)循环利用。 （3）“浸取”时饱和溶液和浓盐酸不易过多，原因是_______。 （4）在“银转化”体系中，和浓度之和为，两种离子分布分数随浓度的变化关系如图所示，若浓度为，则的浓度为_______。若此时溶液的体积为1 L，则“银还原”中理论上应加入_______mol。 （5）用黄铜矿(主要成分为)、废铜渣和硫酸共同作用获得较纯净的的原理如图，该反应的化学方程式为_______。 5 / 18 学科网(北京)股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司zxxk.com 学科网（北京）股份有限公司 $ 第25天 押工艺流程 工业废料：废液废渣中的“元素回收”与绿色化学 （2025·陕晋青宁卷·高考真题）一种综合回收电解锰工业废盐(主要成分为的硫酸盐)的工艺流程如下。例1 已知：①常温下，，； ②结构式为。 回答下列问题： （1）制备废盐溶液时，为加快废盐溶解，可采取的措施有_______、_______。(写出两种) （2）“沉锰I”中，写出形成的被氧化成的化学方程式_______。当将要开始沉淀时，溶液中剩余浓度为_______。 （3）“沉锰Ⅱ”中，过量的经加热水解去除，最终产物是和_______(填化学式)。 （4）“沉镁I”中，当为8.0~10.2时，生成碱式碳酸镁，煅烧得到疏松的轻质。过大时，不能得到轻质的原因是_______。 （5）“沉镁Ⅱ”中，加至时，沉淀完全；若加至时沉淀完全溶解，据图分析，写出沉淀溶解的离子方程式_______。 （6）“结晶”中，产物X的化学式为_______。 （7）“焙烧”中，元素发生了_______(填“氧化”或“还原”)反应。 【答案】（1） 搅拌 适当升温等 （2） 6Mn(OH)2+O2=2Mn3O4+6H2O 10-2.15 （3）O2 （4）pH过大，沉淀为Mg(OH)2，不能分解产生CO2，不能得到疏松的轻质 （5） （6）(NH4)2SO4 （7）还原 【解析】废盐溶液加入氨水，通入氧气沉锰I得到Mn3O4，溶液再加入(NH4)2S2O8，进行沉锰Ⅱ得到MnO2，产生有气体O2，溶液再加入NH4HCO3和NH3·H2O调节pH沉镁I，得到MgCO3，煅烧得到MgO，溶液再加入H3PO4沉镁Ⅱ，得到MgNH4PO4·6H2O沉淀，溶液加入H2SO4调节pH=6.0结晶得到X硫酸铵，最后与MnO2和Mn3O4焙烧，经过多步处理得到MnSO4·H2O。 （1）加快废盐的溶解可以采取搅拌、适当升温、粉碎等； （2）Mn(OH)2被O2氧化得到Mn3O4，化学方程式为：6Mn(OH)2+O2=2Mn3O4+6H2O； 根据=，=10-2.15mol/L； （3）“沉锰Ⅱ”中，过量的经加热水解去除，中存在过氧键，在加热和水存在下发生水解，生成和：，分解，总反应为，最终产物是和O2； （4）煅烧有CO2生成，可以得到疏松的轻质氧化镁，pH过大，沉淀为Mg(OH)2，不能分解产生CO2，不能得到疏松的轻质； （5）由题中信息可知，pH=8时，产生的沉淀为，调节到pH=4，磷元素存在形式为，磷酸不是强酸，不能拆，离子方程式为：； （6）溶液中存在铵根离子和硫酸根离子，结晶后X为(NH4)2SO4； （7）“焙烧”中，Mn3O4和MnO2最终生成MnSO4·H2O，元素化合价降低，发生了还原反应。 （2025·贵州·高考真题）某铜浮渣主要成分为Pb、PbS、、SnS，分离和回收铅、锡、铜的工艺流程如图。例2 已知： ①部分物质的密度如表： 物质 Pb PbS SnS 密度/ 11.3 7.5 5.6 5.2 ②在冷水中溶解度很小，但易溶于热水；。 ③25℃时，，。 回答下列问题： （1）“分选”得到粗Pb的原因是________。 （2）“浸出”时按一定比例加入和盐酸的混合溶液，控制温度为80℃，其中、SnS被氧化为和，则被氧化的离子方程式为________；“浸出”时分离S的操作为________。 （3）25℃时，在不同浓度HCl溶液中的溶解度曲线如图，当时，溶解度最小的原因是________。 （4）25℃时，“调pH”控制，则生成的化学方程式为________，此时溶液中的最大值约为________。 （5）“置换”后滤液中溶质的主要成分为________(填化学式)，滤液进行“系列操作”后返回“浸出”操作循环利用并达到原浸出率，则“系列操作”为________。 【答案】（1）Pb的密度大于PbS、、SnS （2） 趁热过滤 （3）当时，随着浓度降低，沉淀溶解平衡正向移动，溶解度增大 当时，随着浓度增大，络合平衡正向移动，溶解度增大 （4） 0.084 （5） 通入空气（或加入）并补充HCl 【解析】该流程以含Pb、PbS、、SnS的铜浮渣为原料，通过“密度分选→浸出→冷却结晶→调pH→置换”等步骤分离回收铅、锡、铜：先利用Pb与其他物质的密度差异分选得到粗Pb；剩余物料用和盐酸混合液浸出，将、SnS氧化为、并分离出S；浸出液冷却结晶得到，调pH使水解为，再用置换出；最后滤液经处理循环回浸出工序，实现资源回收与循环利用。 （1）由密度表可知，Pb的密度远大于PbS、、SnS的密度，通过“分选”可将Pb与其他固体分离； （2）在80℃下被氧化，铜、硫元素分别转化为、S单质，被还原为，结合得失电子守恒及电荷、原子守恒得离子方程式为：；S为固体，已知在冷水中溶解度很小，但易溶于热水，故通过趁热过滤可防止析出，并分离得到S； （3）存在溶解平衡（）和络合平衡（）； 当时，随着浓度降低，沉淀溶解平衡正向移动，溶解度增大； 当时，随着浓度增大，络合平衡正向移动，溶解度增大； 所以当时，溶解度最小； （4）水解生成，反应为： ；时，，由，得：； （5）置换生成，溶质主要为；为使该溶液能继续用作浸出液，需要需将氧化为，并补充适量盐酸，使之恢复到原有的“浸出”条件后循环使用，故系列操作是通入空气（或加入）并补充HCl。 （2025·福建·高考真题）从炼油厂焙烧炭渣(主要含炭、和，以及少量、)中提取钼的工艺流程如下：例3 已知：和均易溶于水；草酸()在水中溶解度见下表。 温度℃ 20 40 60 80 溶解度(g/100 g) 9.5 21.5 44.3 84.5 （1）“酸浸”中钼和钒分别转化为和。100℃下各元素浸出率与草酸浓度的关系如图。 ①最佳草酸浓度为________。 ②中钒的价电子排布式为________。 ③生成的化学方程式为________。 （2）“酸转化”中加浓硫酸后，过滤前的操作为________；“滤渣2”为________(填名称)。 （3）“沉钼”中，HMT(结构如图)在溶液中转变为，一个有________个可形成氢键的位点；沉淀为。 （4）“碱浸转化”中，在碱作用下分解出，后者转化为的化学方程式为________；“滤液2”中可循环利用的物质为________。 （5）关于该工艺流程，下列说法错误的是________。(填标号) a．“气体1”为CO         b．“滤渣1”主要含炭、NiO和 c．“滤液1”含    d．粗产品含 【答案】（1） 2.0 3d1 （2） 冷却结晶 草酸晶体 （3）4 （4） HMT （5）ab 【解析】炭渣加入草酸浸取，钼和钒分别转化为和，Mo、V被还原为盐溶液，草酸被氧化为二氧化碳（气体1），炭不反应、镍、钙转化为草酸镍沉淀、草酸钙沉淀，三者成为滤渣1，过滤，滤液加入浓硫酸使得钼、钒的草酸盐转化为硫酸盐和草酸，较低温度时草酸溶解度较小得到草酸晶体成为滤渣2，过滤得到含和的滤液，“沉钼”过程中加入HMT得到沉淀为，结合质量守恒，还生成，过滤，滤液1中含和不反应的，过滤后得到沉淀加入氧化钙、水、空气，碱浸转化过程中氧化钼元素得到CaMoO4； （1）①由图，最佳草酸浓度为2.0，此时钼元素浸出率接近100%，而钙、镍浸出率为0； ②V为23号元素，中钒为+4价，V失去4个电子得到+4价钒，其价电子排布式为3d1。 ③和草酸发生氧化还原反应生成，Mo化合价由+6变为+5、部分草酸中碳化合价由+3变为+4生成二氧化碳，结合电子守恒，化学方程式为； （2）“酸转化”中加浓硫酸后，转化生成和及草酸，此时温度升高，根据表格，低温有利于草酸析出，则过滤前的操作为冷却结晶；由分析，“滤渣2”为草酸晶体； （3）结合HMT结构，HMT中一个氮与氢离子形成配位键得到，可形成N-H…Y氢键（作为氢键给体），另有3个N原子，均具有1对孤电子对，可形成N…H-X氢键（作为氢键受体），故存在4个可形成氢键的位点； （4）被氧气氧化为，反应中钼化合价由+5变为+6、氧气中氧化合价由0变为-2，结合电子守恒，反应为：；在碱作用下会转化生成HMT，则“滤液2”中可循环利用的物质为HMT； （5）a．由分析，“气体1”为二氧化碳，错误；          b．“滤渣1”主要含炭、和，错误； c．酸转化中通过冷却结晶所得滤液为草酸的饱和溶液，则“滤液1”含草酸，正确；    d．硫酸钙微溶于水，则碱浸转化得到粗产品含，正确； 故选ab。 “工业废料中的元素回收与绿色化学”是高考工艺流程题的重要分支，命题呈现“废料来源真实、多元素分离、循环经济”的特点。试题常以电解锰废盐、铜浮渣、焙烧炭渣、废催化剂、钛白酸性废水、钒钢渣等为原料，围绕“浸出→分离→回收”的主线，综合考查元素及其化合物的转化（如Mn、Mg、Pb、Sn、Mo、V、Co、Ni、Sc等）、氧化还原反应方程式的书写、沉淀溶解平衡与pH调控、萃取与反萃取原理、配合物的形成与转化、结晶与热分解、物质循环利用与废物最小化等核心知识。近年趋势是强化对复杂多金属体系中分步回收的考查，注重对陌生信息（如萃取分配比、配合物分布分数、热重曲线）的快速解读，同时融入晶体结构、电化学、滴定计算等跨模块内容。预计2026年将继续以“工业废渣/废液”为载体，要求学生建立“确定目标元素→分析价态与形态→选择分离方法→计算回收率”的解题模型，并关注绿色化学理念（循环利用、污染减排）。 · “浸出”方式的选择与条件优化：根据废料中目标元素的赋存状态（金属单质、氧化物、硫化物、盐类）选择酸浸、碱浸、氨浸、氧化浸出或焙烧-浸出联合工艺。需考虑反应速率、选择性浸出和杂质控制。常见措施：粉碎、搅拌、加热、控制浓度、通入空气或氧气。 · 氧化还原反应在废料处理中的应用：利用氧化剂（O₂、H₂O₂、NaClO₃、HNO₃等）或还原剂（Fe、Na₂SO₃、SO₂等）改变元素价态，实现浸出、沉淀或分离。需正确书写离子方程式或化学方程式，注意介质（酸性、碱性、氨性）和产物（S、CO₂、Cl₂等）的判断。常见考点：FeS₂被O₂氧化；Pb₃O₄与盐酸生成Cl₂；VO²⁺被H₂O₂氧化为VO₂⁺。 · pH调控与沉淀分离：利用金属氢氧化物或硫化物Ksp的差异，调节pH使目标离子与杂质离子分步沉淀。需根据Ksp计算开始沉淀和沉淀完全的pH，避免目标离子损失。常见考点：沉铁砷时生成Fe(OH)₃胶体；沉镁、沉镍、沉钴的pH控制；沉钒时加铵盐生成NH₄VO₃。 · 萃取与反萃取分离技术：利用目标离子与有机萃取剂形成疏水性配合物进入有机相，实现与杂质分离。反萃取通常改变酸度或加入配位剂使平衡逆向移动。需根据分配比D计算萃取率，并分析影响萃取率的因素（pH、萃取剂浓度、相比、级数）。常见考点：叔胺萃取Mo、W；酸性萃取剂萃取Fe³⁺或VO²⁺；反萃取用氨水或稀硫酸。 · 沉淀溶解平衡与Ksp计算：涉及沉淀生成、溶解或转化的定量计算。常见类型：计算沉淀完全时某离子浓度或pH；计算平衡常数（如CaCO₃与MgCO₃转化）；计算由沉淀溶解平衡导出的配合物稳定常数。 · 配合物的形成与转化：某些金属离子（如Ni²⁺、Co²⁺、Ag⁺、Cu²⁺）可与NH₃、Cl⁻、S₂O₃²⁻等形成可溶性配离子，用于浸出或分离。需根据配离子分布分数图或平衡常数计算配离子浓度。常见考点：NiO溶于氨水生成[Ni(NH₃)₆]²⁺；AgCl溶于氨水或硫代硫酸钠。 · 热分解与煅烧过程分析：通过热重曲线判断中间产物和最终产物，根据质量变化计算结晶水数目或确定氧化物组成。需结合氧化还原和分解反应配平。常见考点：草酸钴(CoC₂O₄)在空气中煅烧生成Co₃O₄或CoO；碱式碳酸镁煅烧生成轻质MgO。 · 结晶与产品纯化：根据物质溶解度随温度变化选择蒸发结晶、冷却结晶或盐析。常见操作：趁热过滤（防止产物析出）、冷却结晶（获取过饱和结晶）、加乙醇或无机盐降低溶解度析出。常见考点：草酸在低温时析出晶体；硫酸铵结晶；沉钼后酸化得到钼酸沉淀。 · 气体产物与尾气循环利用：焙烧或酸浸过程中产生的气体（CO₂、SO₂、H₂S、NH₃、Cl₂等）需处理或回收。常用吸收剂：NaOH、氨水、石灰乳。循环利用的气体可返回流程（如CO₂返回沉镁、NH₃返回浸出）。常见考点：焙烧产生的SO₂用氨水吸收生成(NH₄)₂SO₃或(NH₄)₂SO₄。 · 物质循环利用与绿色化学：工艺流程中的母液、萃取剂、酸、碱、盐等可回收再利用，既降低成本又减少环境污染。常见循环物质：(NH₄)₂SO₄、NH₃·H₂O、萃取剂HR、NaCl、HCl、NaOH等。需指出循环返回的操作单元。 · 晶胞分析与化学式确定：在流程中常穿插一个晶体结构小题，要求根据晶胞图（均摊法）计算化学式、密度、配位数、原子间距离等。常见考点：含V、Fe、Ba、O的氧化物；含Sc、Y的复合氧化物。 · 分布分数图与配合物平衡：通过分布系数δ-pH或δ-lgc(配体)曲线，判断不同pH或配体浓度下各型体的主要存在形式，计算逐级稳定常数。常见考点：[Ag(S₂O₃)]⁻与[Ag(S₂O₃)₂]³⁻的分布；[VO₂]⁺与[VO]²⁺的pH依赖关系。 · 滴定分析与纯度计算：测定反萃取液或产品中目标元素浓度，常用氧化还原滴定（如钼的测定）、配位滴定或沉淀滴定。需书写滴定反应的离子方程式，根据标准溶液消耗量计算含量。常见考点：用硫酸亚铁铵滴定钒；用KMnO₄滴定草酸根。 · 金属置换与电化学还原：利用活泼金属（如Fe、Zn、Mg）置换出贵金属（Cu、Ag、Au）。电解还原可制备高纯度金属。常见考点：Zn置换Ag⁺；电解银氨溶液制银。 · 硅酸盐与难溶杂质的分离：废料中常含SiO₂或硅酸盐，酸浸后形成硅酸凝胶，需过滤除去。钙、镁与硫酸根形成微溶CaSO₄、MgSO₄，可通过稀释或升温提高溶解度。常见考点：钛白酸浸后滤渣含H₂TiO₃、CaSO₄和H₂SiO₃。 一、工艺流程中的分离、提纯、除杂方法及答题要领 1．物质分离的6种常用方法 看目的 选方法 分离难溶物质和易溶物，根据特殊需要采用趁热过滤或者抽滤等方法 过滤(热滤或抽滤) 利用溶质在互不相溶的溶剂里的溶解度不同提纯分离物质，如用CCl4或苯萃取溴水中的溴 萃取和分液 提纯溶解度随温度变化不大的溶质，如NaCl 蒸发结晶 提纯溶解度随温度变化较大的溶质，易水解的溶质或结晶水合物。如KNO3、FeCl3、CuCl2、CuSO4·5H2O、FeSO4·7H2O等 冷却结晶 分离沸点不同且互溶的液体混合物，如分离乙醇和甘油 蒸馏与分馏 利用气体易液化的特点分离气体，如合成氨工业采用冷却法分离氨气与N2、H2 冷却法 2．“操作或措施” 操作或措施 答题模板 从溶液中得到晶体的操作 蒸发浓缩→冷却结晶→过滤→洗涤(包括水洗、冰水洗、热水洗、乙醇洗等)→干燥 蒸发结晶的操作 将溶液转移到蒸发皿中加热，并用玻璃棒不断搅拌，待有大量晶体出现时停止加热，利用余热蒸干剩余水分 证明沉淀完全的操作 静置，取上层清液，加入××试剂(沉淀剂)，若没有沉淀生成，说明沉淀完全 洗涤沉淀的操作 沿玻璃棒向漏斗(过滤器)中的沉淀上加蒸馏水至没过沉淀，静置使水自然流干，重复操作数次 3．“目的或原因” 目的或原因 答题模板 沉淀水洗的目的 除去××(可溶于水)杂质 沉淀用乙醇洗涤的目的 a.减小固体的溶解度；b.除去固体表面吸附的杂质；c.乙醇挥发带走水分，使固体快速干燥 冷凝回流的作用及目的 防止××蒸气逸出脱离反应体系，提高××物质的转化率 控制溶液pH的目的 防止××离子水解；防止××离子沉淀；确保××离子沉淀完全；防止××溶解等；促进/抑制××气体吸收/逸出 加过量A试剂的原因 使B物质反应完全(或提高B物质的转化率)等 温度不高于××℃的原因 温度过高××物质分解(如H2O2、NH3·H2O、浓硝酸、NH4HCO3等)或××物质挥发(如浓硝酸、浓盐酸)或××物质氧化(如Na2SO3等)或促进××物质水解(如AlCl3、FeCl3等) 减压蒸馏(减压蒸发)的原因 减小压强，使液体沸点降低，防止××物质受热分解(如H2O2、浓硝酸、NH4HCO3等) 蒸发、反应时的气体氛围 抑制××离子的水解(如加热蒸发AlCl3溶液时需在HCl气流中进行；加热MgCl2·6H2O 得MgCl2时需在HCl气流中进行等) 配制某溶液前先煮沸水的原因 除去溶解在水中的氧气，防止××物质被氧化 反应容器中和大气相通的玻璃管的作用 指示容器中压强大小，避免反应容器中压强过大 二、工艺流程中的方程式书写 （1）明确一些特殊物质中元素的化合价 CuFeS2：Cu为＋2，Fe为＋2，S为－2； K2FeO4：Fe为＋6； FePO4：Fe为＋3； LiFePO4：Fe为＋2； Li2NH、LiNH2、AlN：N为－3； N2H4：N为－2； Na2S2O3：S为＋2； S2O：S为＋6； VO：V为＋5； C2O：C为＋3； HCN：C为＋2；N为－3； CuH：Cu为＋1，H为－1； BH：B为＋3、H为－1； FeO：Fe为＋(8－n)； Si3N4：Si为＋4，N为－3； MnO(OH)：Mn为＋3； CrO：Cr为＋6； （2）氧化还原反应方程式的书写 ①常见氧化剂及其还原产物 氧化剂 Cl2(X2) O2 Fe3＋ 酸性KMnO4 MnO2 还原产物 Cl－(X－) H2O/O2－/ OH－ Fe2＋ Mn2＋ Mn2＋ 氧化剂 ClO 浓H2SO4 HNO3 H2O2(H＋) PbO2 还原产物 Cl－ SO2 NO2(浓)、NO(稀) H2O Pb2＋ 氧化剂 酸性K2Cr2O7 HClO FeO(H＋) NaBiO3 — 还原产物 Cr3＋ Cl－ Fe3＋ Bi3＋ — ②常见还原剂及其氧化产物 还原剂 金属单质 Fe2＋ H2S/S2－ SO2/SO 氧化产物 金属离子 Fe3＋ S、SO2 SO3、SO 还原剂 HI/I－ NH3 N2H4 CO 氧化产物 I2 N2、NO N2 CO2 （3）把握陌生氧化还原反应方程式的书写步骤 ①首先根据题给材料中的信息确定氧化剂(或还原剂)与还原产物(或氧化产物)，结合已学知识根据加入的还原剂(或氧化剂)判断氧化产物(或还原产物)。 ②根据得失电子守恒配平氧化还原反应。 ③根据电荷守恒和反应物的酸碱性，在方程式左边或右边补充H＋、OH－或H2O等。 ④根据质量守恒配平反应方程式。 三、化工流程中的有关计算 1．熟记常用计算公式 （1）物质的质量分数(或纯度)＝×100%。 （2）反应物的转化率＝×100%。 （3）生成物的产率＝×100%。其中理论产量是根据方程式计算出的数值。 2．利用“碘量法”进行物质含量测定 （1）直接碘量法：直接碘量法是用碘滴定液直接滴定还原性物质的方法。在滴定过程中，I2被还原为I－。 指示剂 淀粉：淀粉遇碘显蓝色，反应极为灵敏。化学计量点稍后，溶液中有过量的碘，碘与淀粉结合显蓝色而指示终点到达。碘自身的颜色指示终点，化学计量点后，溶液中稍过量的碘显黄色而指示终点。 适用对象 I2 是较弱的氧化剂，强还原性的S2－、S2O、SO、As2O3、Vc等都可直接滴定。 （2）间接碘量法 分类 ①剩余碘量法：剩余碘量法是在供试品(还原性物质)溶液中先加入定量、过量的碘滴定液，待I2与测定组分反应完全后，然后用硫代硫酸钠滴定液滴定剩余的碘，以求出待测组分含量的方法。滴定反应为： I2(定量过量)＋还原性物质→2I－＋I2(剩余) I2(剩余)＋2S2O32-→S4O62-＋2I－ ②置换碘量法：置换碘量法是先在供试品(氧化性物质)溶液中加入碘化钾，供试品将碘化钾氧化析出定量的碘，碘再用硫代硫酸钠滴定液滴定，从而可求出待测组分含量。滴定反应为： 氧化性物质＋2I－→I2 I2＋2S2O32-→S4O62-＋2I－。 指示剂 淀粉，淀粉指示剂应在近终点时加入，因为当溶液中有大量碘存在时，碘易吸附在淀粉表面，影响终点的正确判断。 适用对象 I－是中等强度的还原剂。主要用来测氧化态物质：CrO42-、Cr2O72-、H2O2、 KMnO4、IO3-、Cu2＋、NO3-、NO2-等。 3．Ksp相关计算 考查角度 思路分析 判断沉淀的生成或沉淀是否完全 ①根据离子浓度数据求得Q，若Q>Ksp，则有沉淀生成； ②利用Ksp的数值计算某一离子浓度，若该离子浓度小于10－5 mol·L－1，则该离子沉淀完全 常温下，计算氢氧化物沉淀开始和沉淀完全时的pH ①根据氢氧化物的Ksp以及开始沉淀时金属阳离子的初始浓度，计算溶液中c(OH－)，再求得溶液的pH； ②金属阳离子沉淀完全时的离子浓度为10－5 mol·L－1，根据Ksp可计算金属阳离子沉淀完全时溶液中的c(OH－)，进而求得pH 计算沉淀转化反应的平衡常数，并判断沉淀转化的程度 根据沉淀的转化反应和Ksp，计算该反应的平衡常数，K的值越大，转化反应越易进行，转化程度越大 沉淀先后的计算与判断 ①沉淀类型相同，则Ksp小的化合物先沉淀； ②沉淀类型不同，则需要根据Ksp计算出沉淀时所需离子浓度，所需离子浓度小的先沉淀 1．（2026·辽宁沈阳·二模）某工厂回收废荧光粉(含Y2O2S、Eu2O2S、Al、ZnS)中的Y、Eu元素流程如下： 已知：①整个流程中钇(Y)、铕(Eu)两种元素的化合价保持不变 ②用(HA)2萃取Y3+的原理为Y3++3(HA)2(有机相)Y(HA2)3(有机相)+3H+ （1）“氧化浸出”无污染气体产生，其产物部分X射线衍射图如下，据此写出Y2O2S发生反应的化学方程式___________。 （2）“滤渣”的主要成分为___________(填化学式)。 （3）“沉锌”过程中当溶液pH=2时，若c(Zn2+)=1×10-5 mol/L，则此时溶液中c(H2S)=___________mol/L。已知Ka1(H2S)=1×10-7、Ka2(H2S)=1×10-13、Ksp(ZnS)=1.6×10-24。 （4）“反萃取”后获得的混合物通过___________操作分离。 （5）“沉铕”时反应的离子方程式为___________。 （6）常温下，两相平衡体系中，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=，萃取率E=×100%。取1000 L沉锌后滤液，测得Y3+浓度为50 mg/L，加入(HA)2萃取剂500 L，若D=40，则单次萃取率E=___________%(精确到0.1)。若要提高萃取率，可以采取的措施为___________(写一条即可)。 【答案】（1） （2）Al(OH)3、S （3）1.6×10-3 （4）分液 （5） （6） 95.2 增大D(调节pH或更换萃取剂)、增大有机相体积或者多次萃取 【解析】氧化浸出：浓硫酸在高温下将荧光粉中的稀土氧化物、硫化锌等完全浸出，生成可溶性硫酸盐（如 、、），-2价S被氧化为S单质，实现固液分离；调 pH：向浸出液中加入碱（如 NaOH、氨水）调节 pH沉淀除去，生成氢氧化铝滤渣，实现初步除杂，同时避免后续沉锌、萃取环节受杂质干扰；沉锌：加（硫化钠）将转化ZnS沉淀，而稀土离子、在该 pH 下不沉淀进入溶液；萃取：利用萃取剂对 、与其它残留杂质的选择性萃取能力，将稀土离子萃取到有机相，实现稀土与非稀土杂质的深度分离；洗涤：用稀硫酸洗涤负载稀土的有机相，洗去共萃取的微量杂质离子，进一步提纯有机相中的稀土组分，洗涤液可循环回萃取工序，提高回收率；反萃取：高浓度硫酸破坏萃取平衡，将有机相中的 、反萃取到水相，得到高纯度的溶液；沉铕：（草酸铕难溶于水，可完全沉淀，实现铕与钇的分离；高温煅烧：草酸铕在高温、氧气氛围下分解高纯度；据此分析解题。 （1）Y化合价不变，中S为-2价，氧化浸出无污染气体，结合X射线衍射图产物可知-2价S被浓硫酸氧化为S单质，配平后得到上述方程式为：； （2）废荧光粉中的-2价S被氧化为S单质，，调pH后水解生成沉淀，即为滤渣，故滤渣成分为、S； （3），得， 由​，pH=2时，代入得： ； （4）反萃取后得到互不相溶的有机相和水相，用分液操作分离； （5）Eu为+3价，草酸为弱酸不拆，生成草酸铕沉淀，配平得到离子方程式； （6）设水相浓度为，则，，，萃取率： ； 根据萃取平衡：Y3++3(HA)2(有机相)Y(HA2)3(有机相)+3H+，降低浓度(调pH)、多次萃取、增加萃取剂用量均可提高萃取率。 2．（2026·北京顺义·一模）以型废催化剂为原料，实现、、(钼)元素高效分离回收的某种工业流程如下。 已知：i．是一种长链有机萃取剂，呈弱碱性，几乎不溶于水。萃取时，需将先酸化为； ii．NiO不溶于强碱，易溶于氨水；易升华，易溶于碱。 （1）高温焙烧可将镍元素、钼元素转化为NiO和。但焙烧温度过高，钼元素的浸出效果反而下降，可能原因是______。 （2）浸出过程中，转化为、转化为进入溶液。 ①NiO转化为的离子方程式为______。 ②不能用NaOH溶液替代氨水，说明理由______(写出2条)。 （3）萃取时，滤液中加入酸化的会选择性萃取而不萃取。原因是______。 （4）反萃取过程中反萃取剂可选用______(填序号)。 a．氨水    b．硫酸溶液    c．氯化铵溶液 （5）该流程中可循环利用的物质有______。 （6）测定反萃取液中钼元素的物质的量浓度。 取100mL反萃取液转移至250mL容量瓶，用蒸馏水定容至刻度，摇匀得待测液；移取25.00mL待测液于锥形瓶中，加入酸化后滴加指示剂，用标准液滴定，至滴定终点时消耗溶液的体积为12.00mL。 已知：。 反萃取液中钼元素的物质的量浓度为______。 【答案】（1）易升华，温度过高，流失，影响后续溶浸 （2） 不可以替换，原因1：氨水提供铵根离子参与反应，氢氧化钠会增加氯化铵用量；原因2：氢氧化钠溶液可以和氧化铝反应，后续不易分离 （3）由于静电引力作用，萃取有效成分吸引，而会静电排斥 （4）a （5）、氨水 （6） 【解析】废催化剂经高温焙烧将镍元素、钼元素转化为NiO和，氯化铵、氨水将镍元素和钼元素以 、形式浸出，氧化铝形成滤渣除去；利用酸化的萃取出进入有机层，进入水层，加入氢氧化钠得到氢氧化镍；有机层再经反萃取，净化浓缩得到钼盐，据此分析。 （1）已知易升华，焙烧温度过高时，升华逸出，可浸出的钼元素减少，影响后续溶浸； （2）①与氨水、反应生成六氨合镍(II)配离子，根据电荷守恒、原子守恒配平即可得到离子方程式：； ②已知NiO不溶于强碱，易溶于氨水，若使用氢氧化钠，氢氧化钠与铵根离子反应，氢氧化钠会增加氯化铵用量；氧化铝溶于氢氧化钠溶液生成，后续不易分离，所以不可以用替换氨水，故答案为：不可以替换，原因1：氨水提供铵根离子参与反应，氢氧化钠会增加氯化铵用量；原因2：氢氧化钠溶液可以和氧化铝反应，后续不易分离； （3）酸化生成的带正电荷，可静电吸引带负电的进入有机层；而带正电荷，与相互排斥，不能进入有机层，因此仅选择性萃取，故答案为：由于静电引力作用，萃取有效成分吸引，而会静电排斥； （4）萃取时酸化为带正电的，结合进入有机层；反萃取需要中和的，使变回中性的，释放进入水层，因此需要碱，选项中只有氨水为碱性，故选a； （5）反萃取后再生，可回到萃取步骤循环使用；萃取后水层与反应生成和氨水，所以氨水也可以回收循环用于浸出步骤，因此可循环的物质为和氨水； （6）根据反应，可得： 待测液中，， 则原反萃取液中总，因此 3．（2026·河北衡水·一模）在石油加工领域，用作催化剂，参与脱碳、脱硫等反应，以提升燃料的品质。从一种含钒废催化剂(主要成分为和以及载体)中回收钒、钨的工艺流程如图所示。 已知：①、、可与反应生成、和； ②不同pH下六价W和五价V的离子存在形式如表所示： 六价W的存在形式 五价V的存在形式 pH 存在形式 pH 存在形式 >6.5 >8.5 2.0 2.0 请回答下列问题： （1）“焙烧”时需要将废催化剂粉碎，其目的是_______。 （2）写出“焙烧”时与反应的化学方程式：_______。 （3）浸渣1的主要成分为_______(填化学式)，“酸浸”时需要调节pH=2.0，写出含钨化合物在“酸浸”时发生反应的离子方程式：_______。 （4）“反萃取”后，水相中含钒离子的存在形式为_______。 （5）“沉钨”时转化为沉降分离，已知温度为时，，当溶液中恰好沉淀完全(离子浓度等于)时，溶液中_______。 （6）某种钒的氧化物的立方晶胞结构如图所示，该晶胞中含_______个V，若晶胞中两个原子的最近距离为，设为阿伏加德罗常数的值，晶体的密度为_______(列出计算式即可)。 【答案】（1）增大反应接触面积，加快反应速率 （2） （3） （4） （5）0.2 （6） 4 【解析】第一步焙烧、、可与反应生成、和同时放出，酸浸将形成沉淀除去，实现硅与钒、钨的初步分离；利用有机溶剂对钒、钨离子的选择性萃取，实现钒、钨与其他杂质离子的分离；加入强碱NaOH，改变溶液pH，使油相中的钒、钨含氧酸根离子重新进入水相，实现有机相再生与钒、钨的富集；加入沉淀离子，加入使以形式沉淀，最后煅烧得到，据此分析解答。 （1）粉碎废催化剂可以增大反应物接触面积，加快焙烧反应速率，使反应更充分； （2）是酸性氧化物，根据已知条件①和“焙烧”时反应的化学方程式为：； （3）在酸浸时形成沉淀，故浸渣1的主要成分为；根据已知条件②中的表格内容“酸浸”时调节pH=2.0，六价W的存在形式为，由中的转化而来，故含钨化合物在“酸浸”时发生反应的离子方程式为：； （4）反萃取后加入调节，根据表格信息，五价V在pH>8.5时以形式存在； （5），当时，，； （6）根据晶胞结构V原子位于面心和顶点，则原子个数为：；两个V原子的最近距离为晶胞面对角线的，则晶胞棱长为，晶胞中含O原子数为6（全部在内部），晶胞体积为，故密度为。 4．（25-26高三下·吉林白山·开学考试）废钼催化剂中钼、钴、镍等有价金属作为二次资源可加以回收利用。一种从废钼催化剂(主要成分为、，含少量、、、等)中回收有价金属的工艺流程如下： 已知：①，，， ②当溶液中剩余金属离子的浓度时，视为已沉淀完全。 ③，。 回答下列问题： （1）基态Mo原子的价层电子排布式为，则Mo在元素周期表中的位置为___________。 （2）“焙烧”时先将废钼催化剂磨成粉末，然后采取如图所示的“多层逆流焙烧”，其目的是___________。 （3）“焙烧”时转化为。“碱浸”时，参与反应的离子方程式为___________。 （4）已知和不易被稀硝酸氧化，但“酸浸”过程中仍不能用稀硝酸替换稀盐酸，可能的原因是___________。 （5）“除铁”时，若溶液中、、，加入适量NaOH溶液调节pH(溶液体积变化忽略不计)，可以使沉淀完全，则调节pH的范围为___________。 （6）在空气中加热，其热重曲线如图所示。图中，a、c两点对应固体的成分分别是___________、___________(填化学式，其中c为Co的氧化物)。 【答案】（1）第五周期ⅥB族 （2）增大接触面积，提高反应速率 （3） （4）“酸浸”时产生的遇电离的会形成，氧化，影响和的生成 （5） （6） 【解析】将废钼催化剂磨成粉末，在空气中高温焙烧，采用多层逆流方式增大固气接触面积，使反应更充分、速率更快，得到产物固体有，气体以为主；向焙烧后的固体中加入NaOH溶液和双氧水进行浸取，选择性分离钼，利用的酸性氧化物性质，使其与碱反应进入溶液，而钴、镍、铁的氧化物不溶于碱，留在滤渣中；向含的滤液中加入沉钼试剂，再用稀硝酸酸化，将可溶性转化为沉淀，实现钼的提纯与富集；向碱浸滤渣()中加入稀盐酸和双氧水，浸取金属离子，将金属氧化物溶解为可溶性氯化物，使钴、镍、铁进入溶液；向酸浸液中加入NaOH溶液调节pH，利用差异，使完全沉淀为，而仍留在溶液中，实现铁与钴镍的分离；向除铁后的滤液中加入溶液，利用、难溶于水的特性，将转化为草酸盐沉淀，实现钴镍的回收。由此解题。 （1）基态Mo原子的价层电子排布式为，电子层数为5，价电子总数为6，则在周期表中的位置为第五周期ⅥB族。 （2）将废钼催化剂磨成粉末并采用多层逆流焙烧，可增大固体与空气的接触面积，使反应更充分，同时提高反应速率和原料利用率，确保等充分转化为。 （3）是酸性氧化物，与NaOH反应生成钼酸钠和水，离子方程式为：。 （4）若用稀硝酸酸浸，溶液中会引入，后续沉镍、沉钴步骤加入后，在酸性条件下形成强氧化性的，会氧化，导致、无法正常生成，同时可能产生氮氧化物污染。 （5）=，当时：，，则pH=2.8，、不能沉淀，由于，，则未沉淀时，也不会沉淀，<，将代入式中，得到，则，pH=，故调节pH的范围为。 （6）18.3 g的物质的量为0.1 mol，其中结晶水的质量为3.6 g，得到a点固体损失质量18.3 g-14.7 g=3.6 g，恰好结晶水全部失去，则a点对应固体的成分是，固体Co元素的质量始终为5.9 g，b点固体中O元素质量=8.0 g-5.9 g=2.1 g，b点固体Co和O的个数比=，即b点对应固体的成分是，c点固体中O元素质量=7.5 g-5.9 g=1.6 g，c点固体中Co和O的个数比=，即c点对应固体的成分是CoO。 5．（2026·新疆·模拟预测）钪(Sc)是一种在国防、航空航天、核能等领域具有重要作用的稀土元素。以钛白酸性废水(主要含、、)为原料制备Sc及的工艺流程如图所示。 已知：①氢氧化钪是白色难溶于水的固体；、、均易形成配离子。 ②常温下，两相平衡体系中，Sc的萃取率。 回答下列问题。 （1）“洗涤”时，加入的目的是___________。 （2）在水层中加入发生反应的离子方程式为___________。 （3）有机萃取剂萃取的反应原理可表示为：(HR代表有机萃取剂，为有机配合物)。反萃取时钪发生反应的离子方程式为___________。 （4）萃取时易发生、共萃现象，有机萃取剂的浓度对萃取率具有重要的影响，如图为有机萃取剂的浓度与钪、铁的萃取率关系图像，依据图像选择最合适的萃取剂浓度为___________%；为提高钪的回收率，“萃取、分液”操作可进行多次，假设废水中的浓度为，“萃取、分液”每进行一次，的萃取率为97%，三次操作后“水相”中的___________。 （5）如图是一种由Y(与Sc同族)、Fe、Ba、O组成的晶体，晶胞棱上的球代表Ba，顶点的球代表Y，四方锥中心和八面体中心的球代表Fe，其余小球代表O。该晶体的化学式为___________。Y的配位数为___________。 【答案】（1）提供配体，生成稳定的配离子进入水层，便于分离出钛 （2） （3） （4） 1 （5） 8 【解析】钛白酸性废水(主要含等离子)加入有机萃取剂，有机层含有：，用稀硫酸和H2O2洗涤，转化为[TiO(H2O2)]2+进入水相中，经过亚硫酸钠转化，用热水沉钛得到TiO2·nH2O，加热分解得到TiO2；有机层再经过用NaOH溶液反萃取，再过滤得到Fe(OH)3和Sc(OH)3沉淀，滤渣用10%的盐酸溶解富集，Sc(OH)3沉淀溶解得到ScCl3溶液，最后得到ScCl3用Mg热还原得到Sc，据此分析； （1）提供配体，与形成稳定的配离子，该配离子易溶于水，使钛元素进入水层，进入水层，便于分离出钛； （2）加入还原，离子方程式为； （3）难溶于水，反萃取时是加入溶液反应的离子方程式为：； （4）当萃取剂浓度为时，的萃取率已经非常高，而的萃取率比较低，最合适的萃取剂浓度为：；“萃取分液”每进行一次，的萃取率为，即水相中残留的为，“滤水”中，则萃取、分液”三次操作后“水相”中的； （5）由晶胞结构可知，Y位于顶点，原子数为；Ba位于棱上，原子数为；O原子有12个位于面上，2个位于晶胞内，原子数为；3个Fe原子位于晶胞内，该晶体的化学式为；从晶胞结构知Y位于晶胞顶点，距离Y最近的氧原子共有8个，即Y的配位数为8。 6．（2026·四川绵阳·二模）目前，我国的全钒液流电池储能技术在全球领先。该电池的电解液来自钢铁冶炼后产生的钒钢渣(CaO、Fe2O3和少量SiO2、V2O3)和钛白废酸(H+、Fe2+、TiO2+、)，实现了“以废治废”。工艺流程如图： 已知：①V有多种价态，V2O3在空气中焙烧时可转化为最稳定的+5价；+5价V在强酸性条件下以形式存在，在碱性条件下以形式存在。 ②有机萃取剂HR的萃取原理为Mn+(aq)+nHR(org) MRn(org)+nH+(aq)，其中org表示有机溶液，酸性条件下HR能萃取Fe3+而不能萃取Fe2+，HR对+4价钒萃取能力强，而对+5价钒的萃取能力较弱。③25℃时，Ksp(NH4VO3)=1.6×10−3。 回答下列问题： （1）基态V原子价层电子轨道表示式为___________；“溶浸”时生成的滤渣除了H2TiO3、CaSO4外，还有___________ (填化学式)。 （2）“还原”中加入的化学试剂X可能为___________(填字母)。加入该试剂还原的主要目的是___________。 A．Cl2                B．Fe                C．NH3                D．H2O2 （3）实验室模拟该流程中“萃取”时，共消耗HR萃取剂45 mL，应选用___________种萃取方式(填字母)。 A．单次萃取      B．分2次萃取，每次22.5 mL      C．分3次萃取，每次15 mL （4）写出“反萃取”操作中VO2+转化的离子方程式 ___________。 （5）25℃时，测得溶液中c()=0.2 mol•L−1，为使“沉钒”时，钒元素的沉淀率达到98%，应调节溶液中c()至少为___________mol•L−1。 （6）上述流程中可循环利用的物质除NH4Cl外，还有___________、___________(填化学式)。 【答案】（1） H2SiO3 （2） B 将溶液中的+5价钒和Fe3+分别转化为+4价钒与Fe2+，利于+4价钒的萃取并实现钒和铁元素分离 （3）C （4）6VO2+++3H2O= （5）0.4 （6） HR NH3 【解析】由题给流程可知，向含钒钢渣中加入碳酸钠后在空气中焙烧，将三氧化二钒转化为钒酸钠、二氧化硅转化为硅酸钠，向焙烧渣中加入钛白废酸，硅酸钠转化为硅酸、氧化钙转化为硫酸钙、氧化铁转化为铁离子、转化为，溶液中的钒元素以存在，过滤得到含有硅酸、硫酸钙、的滤渣和滤液；滤液加铁粉把和分别转化为与，便于萃取；加HR萃取分液，有机层中含有，加“反萃取”，把转化成，加氨气和氯化铵的混合液生成沉淀，过滤得到钒酸铵；钒酸铵煅烧分解生成五氧化二钒；水层含有，通入氨气和氧气反应生成氢氧化铁沉淀，过滤得到氢氧化铁，加热分解氢氧化铁得氧化铁，据此分析。 （1）基态V原子价层电子轨道表示式为； （2）加入还原剂且不引入新的杂质，则加入铁单质，将还原为，B符合题意； 据提示中②及流程分析可知还原剂的作用是将溶液中的+5价钒和分别转化为+4价钒与，利于+4价钒的萃取并实现钒和铁元素分离； （3）多次萃取可使萃取率增大，C符合题意； （4）“反萃取”过程中，在酸性条件下将氧化为，其离子反应方程式为：； （5）25℃时，“转化”后所得滤液中，“沉钒”时钒元素的沉淀率为98%，则“沉钒”后的溶液中，应调节溶液中至少为 （6）上述流程中，“反萃取”得到萃取剂HR，钒酸铵煅烧分解放出氨气，HR可用于“萃取”步骤，氨气可用于“沉钒”、“沉铁”步骤，可循环利用的物质除外，还有HR、。 7．（2026·河北衡水·模拟预测）含钴、钼等元素的催化剂广泛用于石油炼制工业中，鉴于环保和资源的再生原则，石油炼制后的废催化剂的合理化处理显得尤为重要。以含钴、钼的废催化剂(含、等)为原料，对钴、钼等元素进行回收的工艺流程如图。 已知：i．氧化性：。 ii．部分氢氧化物沉淀的pH： 氢氧化物 开始沉淀的金属离子浓度为 2.3 4.0 7.6 完全沉淀的金属离子浓度为 3.2 5.2 9.2 回答下列问题： （1）基态Co原子的价层电子轨道表示式为___________。 （2）Co元素在“焙烧”工序中化合价保持+2不变，则该工序中，发生反应的化学方程式是___________。 （3）滤饼中含有CoO、___________。“酸溶”工序中，CoO与稀硝酸反应生成的含钴物质是___________(写化学式)。 （4）理论上，“除铁”工序中，调节pH为___________，加入的“试剂X”的名称是___________。 （5）补全“煅烧”工序中发生反应的化学方程式：____________。 ____________________________________________。 （6）“滤液a”经过除杂、蒸发、结晶、过滤、煅烧等操作，可返回___________(写工序名称)工序中。 【答案】（1） （2） （3） （4） 7.6 氨水 （5）6O226H2O （6）焙烧 【解析】废催化剂，含、等，加入纯碱，在空气中焙烧，S变为，Co变为。Al变为，不反应和成为滤饼。滤液加入过量，变为沉淀，溶液继续加入将Mo沉淀。滤饼加入稀硝酸溶解，金属氧化物转化为硝酸盐，再将溶液pH调高变为沉淀除去。加碱变为沉淀，再用空气中的氧气氧化为。 （1）Co位于元素周期表第四周期，第9纵列，与Fe同属第VIII族，故基态Co原子的价层电子排布式是，故价层电子轨道表示式为。 （2）Co元素在“焙烧”工序中化合价保持+2不变，则可认为中Co是+2价，且“焙烧”工序中通入空气，故与氧气反应生成，反应的化学方程式是。 （3）“焙烧”时，不参与反应，故滤饼中含有。由“已知i”的信息可知，硝酸不能氧化+2价Co，故“酸溶”工序中，CoO与稀硝酸反应生成的含钴物质是。 （4）“酸溶”后溶液中含，由表格中、沉淀的pH可知，“除铁”工序中，时，可认为溶液中的完全转化为；7.6时，开始沉淀，故调节pH为。结合后续“沉钴”工序的试剂为氨水，则“除铁”工序加入的“试剂X”也应该为氨水。 （5）“煅烧”工序中通入空气，则+2价Co被氧化，故发生反应的化学方程式为。 （6）由工艺流程图中“焙烧”时加入纯碱，“中和”时通入过量，“沉钼”时加入可知，“滤液a”中含，故该溶液经过除去，再蒸发、结晶、过滤，得到，最后煅烧使转化为，最终可返回“焙烧”工序中。 8．（2026·山东菏泽·一模）从铜银锌共矿(主要成分等)中分离元素铜、银、锌的工艺流程如下： 已知：为一种捕收剂，能选择性与结合成配合物，使其具有强烈的疏水性且能附着在气泡上，但难溶物碱式碳酸锌附着在ZnS表面可防止ZnS被Z-200捕收；能与配位得到和。 回答下列问题： （1）“钝化”反应的离子方程式为_______。 （2）“酸浸”所得混合气体成分有_______(填化学式)，滤液2经处理后可导入_______(填操作单元的名称)循环利用。 （3）“浸取”时饱和溶液和浓盐酸不易过多，原因是_______。 （4）在“银转化”体系中，和浓度之和为，两种离子分布分数随浓度的变化关系如图所示，若浓度为，则的浓度为_______。若此时溶液的体积为1 L，则“银还原”中理论上应加入_______mol。 （5）用黄铜矿(主要成分为)、废铜渣和硫酸共同作用获得较纯净的的原理如图，该反应的化学方程式为_______。 【答案】（1） （2） “钝化” （3）防止在“银转化”中与反应，造成试剂用量增大 （4） 0.06 0.0375 （5） 【解析】本流程从含的银铜锌共生矿中，利用物质性质差异分步分离提取铜、银：首先通过“钝化”在ZnS表面生成碱式碳酸锌，避免ZnS后续被捕收剂Z-200收集，浮选后分离得到铜矿物；剩余含银矿物经酸浸除杂，再经氯化浸出、亚硫酸钠配位转化，最后用连二亚硫酸钠还原得到单质银，流程中滤液可循环利用，提升原料利用率。 （1）钝化的目的是生成碱式碳酸锌覆盖在ZnS表面，反应物为和，生成碱式碳酸锌沉淀和，配平后得到上述离子方程式为； （2）酸浸时，碱式碳酸锌与稀硫酸反应生成，ZnS与稀硫酸反应生成，故混合气体为和；滤液2中溶质主要为，可返回钝化工序循环利用。 （3）过多的和浓盐酸会引入大量、离子，后续“银转化”中与反应，提高后续处理的成本，浪费试剂，因此不易过量； （4）的平衡常数。当两种配合物分布分数δ均为0.5时，此时。由题意，根据分布分数图像交点特征，交点处对应，则，当时，设，。代入得：，解得。 总Ag的物质的量为，Ag从+1价被还原为0价，共得到电子；中S为+3价，被氧化后生成（S为+4价），1mol 失去2mol电子，根据电子守恒，需要的物质的量为。 （5）根据原理图，反应物为、Cu（废铜渣）、硫酸，产物为、、，配平后得到上述化学方程式。 20 / 28 学科网(北京)股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司zxxk.com 学科网（北京）股份有限公司 $ 第26天 押工艺流程 矿物开发：从矿石到产品的“浸出→除杂→分离”三步模型 （2024·吉林·高考真题）中国是世界上最早利用细菌冶金的国家。已知金属硫化物在“细菌氧化”时转化为硫酸盐，某工厂用细菌冶金技术处理载金硫化矿粉(其中细小的颗粒被、包裹)，以提高金的浸出率并冶炼金，工艺流程如下：例1 回答下列问题： （1）北宋时期我国就有多处矿场利用细菌氧化形成的天然“胆水”冶炼铜，“胆水”的主要溶质为_______(填化学式)。 （2）“细菌氧化”中，发生反应的离子方程式为_______。 （3）“沉铁砷”时需加碱调节，生成_______(填化学式)胶体起絮凝作用，促进了含微粒的沉降。 （4）“焙烧氧化”也可提高“浸金”效率，相比“焙烧氧化”，“细菌氧化”的优势为_______(填标号)。 A．无需控温 B．可减少有害气体产生 C．设备无需耐高温 D．不产生废液废渣 （5）“真金不怕火炼”，表明难被氧化，“浸金”中的作用为_______。 （6）“沉金”中的作用为_______。 （7）滤液②经酸化，转化为和的化学方程式为_______。用碱中和可生成_______(填溶质化学式)溶液，从而实现循环利用。 【答案】（1）CuSO4 （2） （3） （4）BC （5）做络合剂，将Au转化为从而浸出 （6）作还原剂，将还原为Au （7） NaCN 【解析】矿粉中加入足量空气和H2SO4，在pH=2时进行细菌氧化，金属硫化物中的S元素转化为硫酸盐，过滤，滤液中主要含有Fe3+、、As（V），加碱调节pH值，Fe3+转化为胶体，可起到絮凝作用，促进含As微粒的沉降，过滤可得到净化液；滤渣主要为Au，Au与空气中的O2和NaCN溶液反应，得到含的浸出液，加入Zn进行“沉金”得到Au和含的滤液②。 （1）“胆水”冶炼铜，“胆水”的主要成分为CuSO4； （2）“细菌氧化”的过程中，FeS2在酸性环境下被O2氧化为Fe3+和，离子方程式为：； （3）“沉铁砷”时，加碱调节pH值，Fe3+转化为胶体，可起到絮凝作用，促进含As微粒的沉降； （4）A．细菌的活性与温度息息相关，因此细菌氧化也需要控温，A不符合题意； B．焙烧氧化时，金属硫化物中的S元素通常转化为SO2，而细菌氧化时，金属硫化物中的S元素转化为硫酸盐，可减少有害气体的产生，B符合题意； C．焙烧氧化需要较高的温度，因此所使用的设备需要耐高温，而细菌氧化不需要较高的温度就可进行，设备无需耐高温，C符合题意； D．由流程可知，细菌氧化也会产生废液废渣，D不符合题意； 故选BC； （5）“浸金”中，Au作还原剂，O2作氧化剂，NaCN做络合剂，氰化钠能够与金离子形成稳定的络合物从而提升金单质的还原性，将Au转化为从而浸出； （6）“沉金”中Zn作还原剂，将还原为Au； （7）滤液②含有，经过H2SO4的酸化，转化为ZnSO4和HCN，反应得化学方程式为：；用碱中和HCN得到的产物，可实现循环利用，即用NaOH中和HCN生成NaCN，NaCN可用于“浸金”步骤，从而循环利用。 （2025·山东·高考真题）采用两段焙烧—水浸法从铁锰氧化矿(主要含及等元素的氧化物)分离提取等元素，工艺流程如下：例2 已知：该工艺条件下，低温分解生成，高温则完全分解为气体；在完全分解，其他金属硫酸盐分解温度均高于。 回答下列问题： （1）“低温焙烧”时金属氧化物均转化为硫酸盐。与反应转化为时有和NH3生成，该反应的化学方程式为_______。“高温焙烧”温度为，“水浸”所得滤渣主要成分除外还含有_______(填化学式)。 （2）在投料量不变的情况下，与两段焙烧工艺相比，直接“高温焙烧”，“水浸时金属元素的浸出率_______(填“增大”“减小”或“不变”)。 （3）萃取反应为：(有机相)(水相)(有机相)(水相)。“反萃取”时加入的试剂为_______(填化学式)。 （4）“沉钴”中，时恰好沉淀完全，则此时溶液中_______。已知：。“溶解”时发生反应的离子方程式为_______。 （5）“沉锰”所得滤液并入“吸收”液中，经处理后所得产品导入_______(填操作单元名称)循环利用。 【答案】（1） Fe2O3、CaSO4 （2）减小 （3）H2SO4 （4） 4×10-4 （5）低温焙烧 【解析】采用两段焙烧—水浸法从铁锰氧化矿中分离提取等元素，加入硫酸铵低温焙烧，金属氧化物均转化为硫酸盐，如硫酸锰、硫酸铁、硫酸钴、硫酸钙等，产生的气体有氨气，氮气等，氨气用稀硫酸吸收，得到硫酸铵溶液，得到的硫酸盐经高温焙烧，只有硫酸铁发生了分解，产生三氧化硫气体和氧化铁，水浸后，过滤分离出滤渣，滤渣主要为二氧化硅，氧化铁，及硫酸钙，后续萃取分离，将铜元素萃取到有机相中，最终得到硫酸铜溶液，水相主要含有钴元素和锰元素，加入硫化钠，调节pH，生成硫化钴，过滤分离最终得到硫酸钴溶液，滤液中加入碳酸氢铵，生成碳酸锰沉淀，据此解答。 （1）低温焙烧，金属氧化物均转化为硫酸盐，二氧化锰与硫酸氢铵反应，转化为硫酸锰和氮气，根据电子得失守恒可知还有氨气生成，化学方程式为：；根据已知条件，高温焙烧的温度为650℃，只有硫酸铁发生分解，生成三氧化硫气体和氧化铁，二氧化硅，氧化铁，硫酸钙等在水中溶解度都较小，所以“水浸”所得滤渣的主要成分除了SiO2外还含有，Fe2O3、CaSO4；故答案为：；Fe2O3、CaSO4； （2）根据已知条件，硫酸铵低温分解成硫酸氢铵，高温则完全分解成气体，如果直接高温焙烧，则硫酸铵会分解，物质的量减少，导致金属元素的浸出率减小，故答案为：减小； （3）根据萃取的化学方程式：(有机相)(水相)(有机相)(水相)，加入有机相将铜离子萃取到有机相中，反萃取时需要使平衡逆向移到，生成铜离子，而且为了不引入新的杂质，应加入的试剂为稀H2SO4，故答案为：H2SO4； （4）沉钴时，pH=4时Co2+恰好沉淀完全，其浓度为c(Co2+)=1×10-5mol/L，此时c(H+)=1×10-4mol/L，根据Ksp((CoS)= 4×10-21，推出，又因为Ka1(H2S)= 1×10-7，Ka2(H2S)= 1×10-13，，则c(H2S)= ==4×10-4 mol/L；由流程图可知，CoS溶解时加入了过氧化氢，稀硫酸，生成了CoSO4和S，化学方程式为：，改写成离子方程式为：。故答案为：4×10-4；； （5）由分析可知，沉锰过程中，加入碳酸氢铵，生成碳酸锰，二氧化碳，硫酸铵等，过滤后滤液中的硫酸铵可并入吸收液中，经过处理后导入低温焙烧循环使用，故答案为：低温焙烧。 （2024·北京·高考真题）利用黄铜矿(主要成分为，含有等杂质)生产纯铜，流程示意图如下。例3 （1）矿石在焙烧前需粉碎，其作用是_______。 （2）的作用是利用其分解产生的使矿石中的铜元素转化为。发生热分解的化学方程式是_______。 （3）矿石和过量按一定比例混合，取相同质量，在不同温度下焙烧相同时间，测得：“吸收”过程氨吸收率和“浸铜”过程铜浸出率变化如图；和时，固体B中所含铜、铁的主要物质如表。 温度/℃ B中所含铜、铁的主要物质 400 500 ①温度低于，随焙烧温度升高，铜浸出率显著增大的原因是_______。 ②温度高于，根据焙烧时可能发生的反应，解释铜浸出率随焙烧温度升高而降低的原因是_______。 （4）用离子方程式表示置换过程中加入的目的_______。 （5）粗铜经酸浸处理，再进行电解精炼；电解时用酸化的溶液做电解液，并维持一定的和。粗铜若未经酸浸处理，消耗相同电量时，会降低得到纯铜的量，原因是_______。 【答案】（1）增大矿石的接触面积，提高反应速率，使反应更充分 （2） （3） 随焙烧温度升高，生成的速率加快 发生分解生成难溶于水的 （4） （5）粗铜若未经酸浸，会残留较多的Fe，在电解时，阳极会发生反应Fe-2e-=Fe2+，溶液中的 Fe2+易被空气中O2氧化为 Fe3+，Fe3+在阴极发生反应Fe3++e-=Fe2+ 【解析】黄铜矿(主要成分为CuFeS2，含有SiO2等杂质)粉碎后加入硫酸铵通入空气焙烧，黄铜矿在硫酸铵生成的SO3作用下，转化成CuSO4，得到的混合气体中主要含NH3，用硫酸吸收，得到硫酸铵，是溶液A的主要溶质，可以循环利用，固体B为SiO2、CuSO4及含铁的化合物，加水分离，主要形成含硫酸铜的滤液和含SiO2的滤渣，分别为滤液C和滤渣D，向硫酸铜溶液中加入过量的铁，置换得到粗铜和FeSO4，粗铜再精炼可以得到纯铜。 （1）黄铜矿的矿石在焙烧前需粉碎，是为了增大矿石的接触面积，提高反应速率，使反应更充分； （2）铵盐不稳定，易分解，分解为非氧化还原反应，产物中有NH3和SO3，故化学方程式为； （3）①由图，温度低于425℃，随焙烧温度升高，铜浸出率显著增大，是因为温度低于425℃，随焙烧温度升高，(NH4)2SO4分解产生的SO3增多，生成的速率加快，故铜浸出率显著增加； ②温度高于425℃，随焙烧温度升高，CuSO4发生分解生成难溶于水的CuO，铜浸出率降低； （4）加入置换硫酸铜溶液中的铜，反应的离子方程式为； （5）粗铜中含有杂质，加酸可以除，但粗铜若未经酸浸处理，会残留较多的Fe，在电解时，阳极会发生反应Fe-2e-=Fe2+，溶液中的 Fe2+易被空气中O2氧化为 Fe3+，Fe3+在阴极发生反应Fe3++e-=Fe2+，降低得到纯铜的量。 “矿物开发工艺流程”是高考化学工艺流程题的主流载体，命题呈现“真实工业情境、多元素分离、操作与原理并重”的特点。试题常以金属硫化物、氧化矿、稀土矿等为原料，围绕“浸出→除杂→分离”三步模型，综合考查元素化合物性质（如Fe、Cu、Ni、Co、Mn、W、Zr等）、氧化还原反应方程式的书写、pH调控与沉淀分离、萃取与反萃取原理、Ksp与沉淀完全的计算、晶胞分析与化学式确定、操作名称与仪器选择、物质循环利用等核心知识。近年趋势是强化对复杂多金属体系分步分离的考查，注重对陌生信息（如萃取平衡、物种分布图）的快速解读，同时融入晶体结构、电化学、滴定等跨模块内容。预计2026年将继续以“陌生矿种+多步操作”为载体，要求学生建立“明确目标元素→分析价态变化→控制分离条件→计算产率纯度”的解题思路。 · “浸出”环节的条件优化：浸出方式（酸浸、碱浸、水浸、氯化焙烧等）的选择取决于矿石中目标元素的赋存状态。酸浸常用H₂SO₄、HCl、HNO₃等，需考虑金属氧化物的溶解性和杂质行为。碱浸用于两性元素（如Al、W、Mo）或硅酸盐。为提高浸出速率，可采取粉碎、升温、搅拌、增加浓度等措施。常见考点：黄铜矿加(NH₄)₂SO₄焙烧后水浸；钛铁矿浓硫酸酸浸；黑钨矿碱浸后酸化。 · “除杂”中pH调控与沉淀分离：利用金属氢氧化物或硫化物Ksp的差异，控制pH使目标离子与杂质离子分步沉淀。需根据表格数据计算开始沉淀和沉淀完全的pH，避免目标离子损失。常见考点：Fe³⁺、Al³⁺、Cu²⁺、Ni²⁺等分离；沉铁砷时生成Fe(OH)₃胶体絮凝；除镍时控制pH使NiS沉淀完全而MnS不沉淀。 · 氧化还原反应在流程中的应用：流程中常涉及变价元素的转化，如Fe²⁺/Fe³⁺、MnO₂/Mn²⁺、Cr³⁺/Cr⁶⁺等。需正确书写离子方程式或化学方程式，注意电子守恒和介质（酸性、碱性）。常见考点：H₂O₂氧化Fe²⁺；FeCl₃溶解FeS₂生成S；Pb₃O₄与盐酸反应生成Cl₂。 · 萃取与反萃取原理：萃取是利用物质在有机相和水相分配比的差异进行分离。反萃取通常改变酸度或加入特定试剂使平衡逆向移动。常见考点：叔胺萃取Mo、W；反萃取时加氨水或稀硫酸；N点萃取率与分配比的计算。 · Ksp在沉淀完全中的计算：沉淀完全通常指离子浓度≤1×10⁻⁵ mol/L。利用Ksp和pH关系，可计算沉淀完全所需pH或残留离子浓度。常见考点：CoS沉淀完全时溶液c(S²⁻)和c(H₂S)计算；Cr(OH)₃在氨水体系中的溶度积应用。 · 晶胞分析与化学式确定：根据晶胞结构图和均摊法，计算原子数目，确定化学式、密度、配位数、原子间距离等。常见考点：含铜化合物晶胞中Cu、Ni、O原子比；Zr结合剂的层状结构化学式。 · 电解制备与电极反应：电解精炼或电沉积金属时，阴极发生还原反应得到金属单质，阳极发生氧化反应。需正确书写电极反应式，注意介质。常见考点：电解硫酸铜溶液制铜；电解PbCl₄²⁻溶液得到Pb。 · 循环利用与绿色化学：工艺流程中某些物质（如萃取剂、酸、碱、盐）可回收再利用，既降低成本又减少污染。常见考点：NaCN循环用于浸金；(NH₄)₂SO₄返回低温焙烧；反萃取再生的叔胺返回萃取。 · 操作名称与仪器选择：根据实验步骤识别操作：过滤、蒸发、结晶、灼烧、蒸馏、分液等。常见仪器：漏斗、蒸发皿、坩埚、酒精灯、三脚架、泥三角等。常见考点：趁热过滤防止物质结晶析出；灼烧用坩埚；蒸发浓缩用蒸发皿。 · 温度控制对反应的影响：温度影响反应速率、平衡移动、物质分解、水解程度等。需结合已知信息分析最佳温度范围。常见考点：高温焙烧CuSO₄分解生成CuO降低浸出率；低温焙烧使(NH₄)₂SO₄不完全分解。 · 信息型方程式的书写：根据流程中的物质转化和已知信息，结合氧化还原配平或复分解规律，书写陌生化学方程式或离子方程式。常见考点：FeS₂与O₂和H₂O的细菌氧化反应；MoS₂与MnO₂和O₂的焙烧反应；V₂O₅与NaOH溶液的溶解反应。 · 物质存在形态与分布图解读：某些元素在不同pH下以不同离子形态存在（如V、Cr、As），需根据分布系数图判断主要形态，选择分离条件。常见考点：V₂O₅在pH=12时以VO₄³⁻形式存在；As(V)在碱性条件下沉降。 · 滴定分析与纯度计算：通过滴定实验测定产品纯度，涉及氧化还原滴定、配位滴定等。需写出滴定反应方程式，根据消耗标准溶液体积计算含量。常见考点：Li₂TiO₃纯度测定中用铝粉还原Ti⁴⁺为Ti³⁺，再以Fe³⁺标准溶液滴定，用KSCN作指示剂。 · 气体产物与尾气处理：焙烧或酸浸过程可能产生有毒气体（SO₂、Cl₂、H₂S等），需用吸收液处理或转化为有用物质。常见考点：Pb₃O₄与盐酸产生Cl₂；硫化物焙烧产生SO₂用氨水吸收。 · 硅酸盐与难溶杂质分离：矿石中的SiO₂通常不溶于酸，成为浸出渣；钙、镁等易与硫酸根形成微溶物（CaSO₄），需通过升温或稀释等方法提高其溶解度。常见考点：钛铁矿酸浸后滤渣含SiO₂和CaSO₄；黑钨矿酸浸后滤渣主要为SiO₂。 1．原料的预处理 常见术语 操作目的 研磨、雾化 将块状或颗粒状的物质磨成粉末或将液体分散成微小液滴，增大反应物的接触面积，以增大反应速率或提高原料利用率 灼烧（煅烧） ①除去硫、碳单质；②使有机物转化或被除去；③高温下原料与空气中的氧气反应；④除去热稳定性差的杂质等 水浸 与水接触反应或溶解 酸浸 ①溶解，使其转变成可溶物进入溶液中，以达到与难溶物分离的目的；②去除氧化物（膜） 碱浸 ①除去金属表面的油污；②溶解铝、氧化铝等 2．反应条件的控制 常用方法 作用分析 控制温度（常用水浴、冰浴或油浴） 加热：①增大反应速率或溶解速率；②促进平衡向吸热反应方向移动；③除去热稳定性差的杂质，如、等物质；④使沸点相对较低或易升华的原料汽化；⑤煮沸时促进溶液中气体（如氧气）的挥发等。 降温：①防止某物质在高温时溶解或分解；②使化学平衡向放热反应方向移动；③使某种沸点较高的产物液化，使其与其他物质分离等；④降低某些晶体的溶解度，减少损失等。 控温：①结晶获得所需物质；②防止某种物质（如、浓硝酸、铵盐等）温度过高时分解或挥发；③使某物质达到沸点挥发出来；④使催化剂的活性达到最高；⑤防止副反应的发生等 加入氧化剂（或还原剂） ①转化为目标产物的价态；②除去杂质离子［如把氧化成，而后调节溶液的，使其转化为沉淀除去］ 加入沉淀剂 ①生成硫化物沉淀（如加入硫化钠、硫化铵、硫化亚铁等）；②加入可溶性碳酸盐，生成碳酸盐沉淀；③加入氟化钠，除去、 控制溶液的 ①促使金属离子形成氢氧化物沉淀析出（或抑制水解）；②创造氧化还原反应所需要的酸性或碱性环 3．各类结晶方式的选择及操作 结晶方式 操作及适用范围 蒸发结晶 蒸发大部分溶剂，使晶体析出。适用于溶解度受温度影响不大的物质（如） 冷却结晶 将溶液加热浓缩至饱和，冷却热饱和溶液，使晶体析出。适用于溶解度受温度影响较大的物质（如） 重结晶 将晶体重复溶解、制成热饱和溶液、冷却结晶、再过滤、洗涤 改变溶剂结晶 ①盐析法：在溶液中加入大量无机盐，使某些物质的溶解度降低而析出，与其他成分分离的方法。如肥皂的制备、蛋白质的分离和提纯等； ②醇析法：在溶液中加入有机溶剂乙醇使晶体析出的方法。如向硫酸铜溶液中滴加氨水，生成蓝色沉淀，继续滴加氨水，沉淀溶解，得到深蓝色透明溶液，最后向该溶液中加入一定量乙醇，析出晶体 4．沉淀的洗涤 （1）洗涤试剂、适用范围及目的 洗涤试剂 适用范围 目的 蒸馏水 冷水 产物不溶于水 除去固体表面吸附的杂质，可适当降低固体因溶解而造成的损失 热水 物质的溶解度随着温度升高而减小 除去固体表面吸附的杂质，可适当降低固体因温度变化溶解而造成的损失 有机溶剂（酒精、丙酮等） 固体易溶于水，难溶于有机溶剂 减少固体溶解；利用有机溶剂的挥发性除去固体表面的水分，产品易干燥 饱和溶液 对纯度要求不高的产品 减少固体溶解 酸、碱溶液 产物不溶于酸或碱 除去固体表面吸附的可溶于酸或碱的杂质；减少固体溶解 （2）检验离子是否已经沉淀完全的方法:将反应混合液静置，向上层清液中继续滴加沉淀剂 ，若不再产生沉淀，则 离子已经沉淀完全，若产生沉淀，则 离子未完全沉淀。 （3）洗涤沉淀的方法：向过滤器中加入蒸馏水至浸没沉淀，待水自然流下后，重复以上操作次。 （4）检验沉淀是否洗涤干净的方法：取少量最后一次洗涤液于试管中，向其中滴入某试剂，若未出现特征反应现象，则沉淀已洗涤干净，否则沉淀未洗涤干净。 5．金属离子的萃取与反萃取 金属离子的萃取与反萃取是工艺流程中的一个重要环节，其过程可以达到使金属离子分离和富集的目的，具有简单、便于操作和周期短的特点。萃取与反萃取的原理如下： （1）溶剂萃取——利用物质在两种互不相溶的溶剂中的溶解度不同，达到分离和富集的目的。 （2）反萃取和洗脱——与萃取过程相反，用一定的酸、碱或盐溶液把金属离子从有机相中再次返回到水相中的过程。 例如，采用某萃取剂萃取水溶液中的，萃取过程可以简单地用离子方程式表示为（代表萃取剂）。正反应为萃取过程。向反应体系中加稀硫酸，平衡逆向移动，被释放出来，萃取剂获得再生，可以重复使用，这个过程就是反萃取。 6．其他操作的分析 （1）蒸发时的气体氛围抑制水解，如从溶液中析出、、等溶质时，应在的气氛中加热，以防止其水解。 （2）减压蒸馏的原因：减小压强，使液体沸点降低，防止受热分解、氧化等。 1．（2026·重庆·模拟预测）工业上以软锰矿(主要成分为，还含有少量)和辉钼矿(主要成分为，还含有少量、的氧化物)为原料，联合制备四钼酸铵晶体和硫酸锰晶体的工艺流程如下： 已知：①流程中“萃取”的原理为(叔胺)。 ②，常温下，NiS和MnS的p分别为19.4和12.6。 （1）已知基态的价层电子排布式为，则在元素周期表的位置为___________；是一种典型的过渡金属二硫化物，具有类似石墨烯的二维层状结构(如图)，说明链与链之间是靠___________维系的。 （2）“高温焙烧”过程中、转化为、，且不考虑产生其他物质，写出该反应的化学方程式___________。 （3）“酸浸”时加入稀硫酸的作用，除溶解焙烧产物、提供外，还能___________。(任答1点) （4）“反萃取”中的试剂X最适宜选用___________(填标号)； a．稀硫酸    b．氨水    c．NaOH溶液    d．溶液 从“母液”中回收的副产品在农业上可用于___________。 （5）四钼酸铵可以生产试剂级钼酸钠，已知钼酸钠的溶解度曲线如图所示，由钼酸钠溶液获得晶体的操作为___________、过滤、洗涤、烘干。 （6）若“调除镍”前溶液中，则“除镍”应控制溶液的范围是___________。(该溶液中，忽略溶液体积变化，) 【答案】（1） 第五周期第ⅥB族 范德华力 （2） （3）抑制水解；便于分离出；提供酸性环境，便于后续萃取(任答1点) （4） b 作氮肥 （5）蒸发浓缩、冷却至10℃以下结晶 （6） 【解析】由流程可知，软锰矿和辉钼矿在空气中高温焙烧时，二氧化锰、二硫化钼与氧气在高温条件下反应生成钼酸锰和硫酸锰，向焙烧渣中加入硫酸酸浸，将氧化铁、氧化镍溶解得到可溶性硫酸盐，二氧化硅与硫酸不反应，过滤得到含有二氧化硅的浸出渣和浸出液；向浸出液中加入叔胺萃取溶液中的钼元素，分液得到水相和有机相；向水相中加入碳酸钠溶液，将铁离子转化为黄钠铁矾，过滤得到黄钠铁矾和滤液；向滤液中加入硫化钠调节溶液pH，将镍离子转化为硫化镍沉淀，过滤得到含有硫化镍的滤渣和含有硫酸锰的滤液；滤液经蒸发浓缩、冷却结晶、过滤等操作制得四水硫酸锰晶体；向有机相中加入氨水反萃取、分液得到叔胺和四钼酸铵溶液；向溶液中加入硫酸，中和过量的氨水，使四钼酸铵转化为沉淀，过滤得到含有硫酸铵的母液和四钼酸铵晶体。 （1）①基态的价层电子排布式为，则在元素周期表的位置为第五周期第ⅥB族； ②是一种典型的过渡金属二硫化物，具有类似石墨烯的二维层状结构(如图)，说明链与链之间是靠范德华力维系的。 （2）高温焙烧时发生的反应为二氧化锰、二硫化钼与氧气在高温条件下反应生成钼酸锰和硫酸锰，反应的化学方程式为 （3）“酸浸”时加入稀硫酸的作用，除溶解焙烧产物、提供外，抑制水解；便于分离出；提供酸性环境，便于后续萃取； （4）①流程中“萃取”的原理为(叔胺)，加入氨水能中和溶液中的氢离子，使平衡向逆反应方向移动，有利于四钼酸铵的生成，且不引入新杂质，故选b； ②由分析可知，母液的主要成分为硫酸铵，则回收的副产品为硫酸铵，可以作氮肥； （5）温度高于10℃，便不再析出晶体，获得晶体的操作为溶解、蒸发浓缩、冷却至10℃以下结晶、过滤、洗涤、烘干； （6）由硫化锰的溶度积可知，溶液中锰离子浓度为0.5 mol/L时，溶液中，则，由硫化镍的溶度积可知，溶液中镍离子完全沉淀时，溶液中，则，则溶液中pH的范围为； 2．（2026·辽宁朝阳·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） 消耗使(萃取反应)平衡逆向移动，将与萃取剂分离 （5） （6） 【解析】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：。 3．（2026·广东江门·二模）开发深海矿产资源是人类可持续发展的重要选择。一种从深海富钴结壳(主要含、、、、、)中分离获得金属资源的工艺流程如图： 已知：①“还原浸出”后得到的滤液中、、、。 ②常温下，部分金属氢氧化物溶度积如下表。溶液中的金属离子浓度小于或等于时可认为完全沉淀。 氢氧化物 （1）“粉碎”的目的是___________。 （2）“还原浸出”过程中，还原的离子方程式为___________。 （3）“除铁”时，可调至___________(溶液体积变化忽略不计)。 （4）“萃取”过程中，与萃取剂 (图)形成的配合物结构如图所示。 下列说法正确的有___________(填标号)。 A．配位时被还原 B．与原子形成了配位键 C．配合物与水能形成分子间氢键 D．图、图中原子的杂化类型发生了改变 （5）画出电解硫酸铜溶液制备铜的电解池示意图___________。 （6）某含铜化合物在光电子学和太阳能电池领域有潜在应用，其晶胞结构和俯视图如图所示。该化合物中___________；晶体中与最近且等距离的原子的数目为___________。 （7）焙解(高温下隔绝空气发生分解)时的化学方程式为___________。 【答案】（1）增大反应速率 （2） （3） （4）BC （5） （6） （7） 【解析】在粉碎的富钴结壳中加入和溶液后，得到滤液（含有、、、、）和浸渣（），其中、和由、和分别被还原得到；向滤液中通入空气，被氧化为，向滤液中加入，调节后，滤液升高，生成沉淀，达到除铁的目的；向滤液（含有、、、）中加入萃取剂后，和萃取剂结合，剩余离子（含有、、）经硫化沉淀后分离；向和萃取剂结合的配合物中加入硫酸，使和萃取剂分离，得到溶液；溶液经电解，得到铜单质；经浓缩结晶得到的经过焙解可得到。 【解析】（1）将富钴结壳粉碎可以增大其与反应溶液的接触面积，从而增大反应速率； （2）和在酸性条件下发生氧化还原反应，被还原为，被氧化为，该反应的离子方程式为：； （3）除铁过程中转化为沉淀，除铁后滤液中的浓度小于或等于，设除铁后，此时滤液中存在化学平衡（），，将的浓度代入前式可以得到，由此可算出的浓度为；已知，将的浓度代入前式可得，由此可算出溶液中浓度为，则有；为了达到除铁的目的，滤液的，但同时又要避免滤液的过高，使得其他离子沉淀，已知滤液中的较小，这说明会在的浓度较小时沉淀，已知、，将的浓度代入前式得，由此可算出，此时的；故为了沉铁且避免其他离子沉淀的范围为； （4）A．形成配合物时，配体中配位原子的孤电子对向中心的空杂化轨道配位，形成配位键，该过程中没有电子的转移或电子对的偏移，中心离子（）的化合价不变，A错误； B．图中红圈中的原子的孤电子对向中心离子的空杂化轨道配位，形成配位键，B正确； C．配合物中含有能形成氢键的羟基（如图所示），其可与水形成分子间氢键，C正确； D．在形成配合物前后，萃取剂中的原子都是sp2杂化，其杂化类型不变，D错误； 故答案选BC。 （5）电解硫酸铜溶液制备铜时，阴离子（）向阳极（与直流电源的正极相连）迁移，阳离子（）向阴极（与直流电源的负极相连）迁移，如图所示，； （6）在含铜化合物的晶胞中，原子数为：，原子数为：，原子数为：，因此其化学式为，该化合物中；如图所示，在晶胞中，与蓝圈中最近且等距离的原子为图中红圈中的两个原子，以及与该晶胞顶部相邻的另一个晶胞中位于图中绿圈中位置的两个原子，故晶体中与最近且等距离的原子的数目为； （7）由工艺流程图可知，经焙解可产生，在该过程中失去电子，发生了氧化反应，的平均化合价从升高到，得到电子，发生了还原反应，其化合价从下降到，转化为，由此可看出一个得到了个电子，而一个失去了个电子，得失电子不平衡，故该过程中失去电子的还有一部分，中的一部分失去电子，被氧化为，故该过程的化学方程式为：。 4．（2026·贵州·模拟预测）一种多金属精矿中含有Fe、Al、Cu、Ni、Ca、Si、O等元素，现从中提取Fe、Cu、Ni的工艺如图所示： 已知：室温下相关物质的如下表。 氢氧化物                               回答下列问题： （1）基态的价层电子排布图为_____。 （2）固体残渣含有少量和_____。 （3）“高压加热”时，生成的离子方程式为_____。“电解”时，颗粒分散于溶液，以Fe片、石墨棒为电极，写出阴极的电极反应式_____。 （4）若滤液1中和的浓度均为，“沉铝”时，最高可调至_____（溶液体积变化可忽略，计算结果精确至小数点后2位）。 （5）“选择萃取”中，镍形成的配合物如图甲所示，下列说法正确的是_____。（填序号） A．配合物中Ni的化合价为+6 B．配合物中元素的电负性大小：N>O>S C．配合物中分子中 D．配合物中配位键中的电子由的轨道提供 （6）晶体的立方晶胞如图乙所示。已知：相邻原子间的最近距离之比，则_____；晶体中与原子最近且等距离的原子的数目为_____。 【答案】（1） （2）（或不溶性硅酸盐）、 （3） （4）5.15 （5）C （6） 12 【解析】矿粉酸浸时，加入硫酸和，固体残渣含有少量和、，浸取液中含有、、、等，调节pH=3.0，通入空气加热得到，可以通过电解得到Fe单质，滤液1在常温下沉铝，滤液2选择萃取得到含硫酸根的溶液和分别含Cu配合物和Ni配合物，最终得到产品，据此分析。 （1）Fe为26号元素，基态的价层电子排布图为。 （2）酸浸时，加入硫酸和，固体残渣含有少量和、，浸取液中含有、、、、少量。 （3）“高压加热”时，生成的离子方程式为。电解颗粒得到单质，在阴极发生还原反应，则片为阴极，电极反应为。 （4）“沉铝”时，要使和不出现沉淀，由于的溶度积更小，会先沉淀，因此要使不出现沉淀，最高可调至5.15。，，，。 （5）配体中提供孤对电子的原子带一个单位负电，可以视作是得到一个电子的阴离子，其余配体不带电，整个配合物不显电性，形成配合物后，中心离子还是，的化合价不变为+2价，A不符合题意；配合物中元素的电负性大小为：，B不符合题意；分子中原子提供孤电子对与中心离子形成配位键后，孤电子对与成键电子对间的排斥作用变成成键电子对间的排斥作用，排斥作用减弱，因此键角变大，C符合题意；配合物中配位键中的电子由的杂化轨道上的孤电子对提供，D不符合题意；故选C。 （6）根据相邻原子间的最近距离之比：：，设晶胞边长为，由几何关系可知，顶点的原子与体心的原子距离为，面心的原子与体心的原子距离为，则可以确定，晶胞中体心的原子为，有1个，顶点原子为，有个，面心原子为，有个，则。根据分析，以一个顶点Cu原子为研究对象，与之最近且等距离的原子是12个面心上的Ni原子。 5．（2026·山西太原·二模）镨（Pr）是重要的稀土元素，氟化镨（）常用作电弧碳棒添加剂。一种以孪生矿（主要含ZnS、FeS、、等）为原料制备氟化镨的工业流程如下。回答下列问题： 已知：①该实验条件下，金属离子生成氢氧化物开始沉淀和沉淀完全时的pH： 金属离子 开始沉淀时的pH 5.4 2.2 7.5 8.0 沉淀完全时的pH 6.5 3.1 9.0 8.9 ②较稳定，不易被过氧化氢、等常见氧化剂氧化。 ③常温下，两相平衡体系中，被萃取物在有机相和水相中的物质的量浓度之比称为分配比（D），萃取率（E）。 ④可与过量形成可溶性氟配合物，如。 （1）为提高“溶浸”速率，可采取的措施有________（答一点即可）。 （2）“溶浸”时可被氧化，生成淡黄色的沉淀，该反应的化学方程式为________。 （3）“除锌、铁”步骤中调节pH的范围为________。 （4）在某有机萃取剂和水中的分配比，现使用该萃取剂对1000L 的水溶液进行萃取，单次萃取率，则至少要加入萃取剂________L。（忽略溶液体积的变化） （5）萃取的原理为，“反萃取”步骤中，应加入的试剂是________（填化学式）。 （6）“转化”过程反应的离子方程式为________。 （7）“氟化”步骤中加入HF溶液时，反应温度过高会导致________；HF溶液加入过多会导致________。 【答案】（1）将孪生矿粉碎、搅拌、增大溶液的浓度、升高温度（答一点即可） （2） （3） （4）380 （5）HCl （6） （7） HF挥发 局部HF浓度过高，可与形成可溶性配合物，降低的产率 【解析】孪生矿加入溶液溶浸，将金属硫化物中的S元素氧化为硫单质，金属阳离子进入溶液，和生成的硫单质不溶为滤渣Ⅰ，过滤除去；滤液中加入双氧水将氧化为更容易除去的，之后调节pH除去、，滤渣Ⅱ为氢氧化铁、氢氧化锌沉淀；过滤后将所得滤液进行多次反复萃取(稀土元素在孪生矿中含量较低)，多次萃取后，反萃取，得到PrCl3；PrCl3与NH4HCO3溶液反应后转化为，再经HF溶液“氟化”得到PrF3。 （1）提高浸出速率的常见方法为将矿石粉碎或适当升高温度、搅拌、适当提高FeCl₃溶液浓度等； （2）淡黄色沉淀为S单质，被还原为，不被氧化，根据氧化还原反应得失电子守恒配平：； （3）调节pH的目的是使、完全沉淀除去，而不沉淀，因此pH需要大于等于沉淀完全的pH：6.5，小于开始沉淀的pH：8.0； （4）设加入萃取剂体积为V，D==50，，萃取率E=，解得：V≥380 L； （5）根据平衡方程式可知：，增大使平衡逆向移动实现反萃取，为不引入杂质，选择盐酸； （6）与碳酸氢铵反应发生双水解生成沉淀，同时放出，根据电荷、原子守恒配平： （7）①HF沸点低易挥发，温度过高会加速HF挥发；②根据已知信息，过量会与形成可溶性配合物，降低产物产率。 6．（2026·浙江嘉兴·二模）无水偏钛酸锂(，)作为新型固态电池电解质材料，具有极高稳定性与安全性。某实验小组以钛铁矿(主要含有及少量、FeO、、CaO)和碳酸锂()为主要原料制备偏钛酸锂的工艺流程如图所示： 已知：“酸浸”时，钛铁矿与发生非氧化还原反应 （1）滤渣1的主要成分为___________。 （2）下列说法正确的是___________。 A．操作1是趁热过滤，加入试剂X的目的是将还原为 B．操作3“稀释加热”的目的是促进和水解为 C．操作4用到的主要仪器有坩埚、坩埚钳、泥三角、三脚架、煤气灯等 D．“酸浸”中发生的主要反应的化学方程式： （3）测定样品中纯度。取3.000 g样品，在酸性条件下充分溶解，得到含的溶液。加入适量铝粉将还原为。过滤并洗涤，将所得滤液和洗涤液合并配制成250 mL溶液。取滴定管检漏、水洗(___________)装液(___________)(___________)(___________)(___________)用标准溶液滴定，将转化成，滴定至终点读数。重复操作3次，平均消耗标准溶液24.80 mL。 ①从下列选项中选择合适的操作补全测定步骤___________； a．滴加指示剂 b．调液面、读数 c．润洗 d．用移液管准确移取25.00 mL待测溶液加入锥形瓶 e．右手将滴定管倾斜左右，左手迅速打开活塞使溶液冲出，从而使溶液充满尖嘴 f．将胶管弯曲使玻璃尖嘴向上倾斜，用两指捏住胶管，轻轻挤压玻璃球，使溶液从尖嘴流出，即可赶出气泡 ②步骤a中滴加的指示剂为___________。 ③实验过程中用将转化为的离子方程式为___________。 ④该样品中的纯度为___________。 ⑤本实验中滴定管润洗的具体操作是___________。 【答案】（1）二氧化硅(或SiO2)、硫酸钙(或CaSO4) （2）ABC （3） cebda KSCN溶液 90.9% 加入3~5 mL待装溶液，倾斜转动滴定管，使溶液润湿全部内壁；轻轻转动活塞，使溶液从下口流出，重复操作2~3次 【解析】钛铁矿（主要成分为FeTiO3，含SiO2、FeO、Fe2O3、CaO等杂质）经150~200℃浓硫酸酸浸后，FeTiO3与浓硫酸发生非氧化还原反应生成FeSO4、Ti(SO4)2；FeO、Fe2O3分别与硫酸反应生成FeSO4、Fe2(SO4)3（由于酸浸过程中同时加入铁粉（试剂X），铁粉将Fe3+还原为Fe2+，因此Fe2(SO4)3被还原为FeSO4；CaO与硫酸反应生成微溶的CaSO4；SiO2不与硫酸反应；操作1为趁热过滤，滤渣1为不反应的SiO2和生成的CaSO4；滤液1含Ti(SO4)2、FeSO4，滤液1经操作2冷却结晶、过滤得到绿矾（FeSO4·7H2O）和含Ti(SO4)2的滤液2；滤液2经操作3稀释、加热，Ti4+、TiO2+水解生成H2TiO3沉淀，H2TiO3沉淀经操作4加热脱水得到TiO2；TiO2与Li2CO3高温反应生成Li2TiO3； （1）由分析知，滤渣1为不与硫酸反应的SiO2，以及微溶的CaSO4； （2）A．操作1趁热过滤可防止FeSO4因温度降低结晶析出，损失钛元素；加入铁粉（试剂X）将Fe3+还原为Fe2+，便于后续结晶提纯绿矾，A正确； B．滤液2稀释加热时，Ti4+、TiO2+的水解平衡Ti4++3H2OH2TiO3+4H+、TiO2++2H2OH2TiO3+2H+，加热促进水解平衡正向移动，生成H2TiO3沉淀，B正确； C．操作4是将高温分解为，该固体的灼烧过程需在坩埚中进行，用到的主要仪器有坩埚、坩埚钳、泥三角、三脚架、酒精灯或高温电炉等，C正确； D．“酸浸”时，钛铁矿与发生非氧化还原反应，中为+2价，为+4价，选项中给的方程式Fe元素化合价由+2价升高到+3价，Ti元素化合价由+4价降低到+3价，属于氧化还原反应，与题干信息不符，D错误； 故答案选ABC。 （3）①滴定管检漏、水洗后，先c润洗（用待装液润洗），再装液；装液后e赶气泡（酸式滴定管快速放液赶气泡、碱式滴定管弯曲胶管赶气泡）；然后b调液面、读数（调整至0刻度或零刻度以下）；接着d移取待测液（用移液管移取25.00 mL待测液至锥形瓶）；最后a加指示剂、滴定；故滴定管使用步骤为cebda； ②滴定反应为Ti3+++Fe3+=TiO2++ Fe2++2H+，Fe3+与KSCN溶液生成血红色配合物，滴定终点时Fe3+完全反应，血红色褪去，故指示剂为KSCN溶液。 ③Ti3+被Fe3+氧化为TiO2+，Fe3+被还原为Fe2+，结合酸性环境、电荷守恒与原子守恒，离子方程式为Ti3+ +Fe3++H2O = TiO2++Fe2++2H+； ④滴定关系：Li2TiO3~Ti3+~Fe3+（1molLi2TiO3对应1mol Fe3+）；标准液消耗：n(Fe3+) = 0.1000mol·L-1×24.80×10-3L= 2.48×10-3mol； 250 mL溶液中n(Li2TiO3) = 2.48×10-3mol×= 0.0248mol；m(Li2TiO3) = 0.0248mol×110g·mol-1= 2.728g； 样品Li2TiO3的纯度：×100% =90.9%； ⑤该实验选的滴定管为酸式滴定管，滴定管润洗操作：加入3~5mL待装溶液，倾斜滴定管至约30°，转动滴定管使溶液润湿全部内壁；轻轻转动活塞，使溶液从下口流出，重复操作2~3次。 7．（2026·四川内江·三模）2025年宁德时代推出了Na2ZrCl6作为固态电解质的第二代钠电池。以天然锆英石(ZrSiO4含Fe2O3、Cr2O3、Pb3O4、SiO2等杂质)为原料生产Na2ZrCl6并回收Pb的工艺流程如下： 已知：①“溶浸”后溶液中金属元素的存在形式为ZrO2+、Cr3+、Fe3+、[PbCl4]2-； ②PbCl2(s)+2Cl-(aq)[PbCl4]2-(aq)  ΔH>0； ③部分氯化物的沸点如下表： 物质 ZrCl4 FeCl3 FeCl2 CrCl3 CrCl2 沸点/℃ 329 321 700 1300 1150 ④25℃时，Ksp[Cr(OH)3]=6.0×10-31，Kb(NH3·H2O)=1.8×10-5。 回答下列问题： （1）Zr与Ti同族，Zr位于元素周期表的_______区。 （2）“溶浸”时Pb3O4反应产生了黄绿色气体，离子方程式为_______。 （3）“调pH”后，废液中，则废液中c(Cr3+)为_______mol/L。 （4）“转化”的目的是_______；整个流程中可循环使用的物质有_______、_______和NaCl。 （5）“惰性电极电解”制得Pb的电极反应式为_______。 （6）某含锆的结合剂是一种平面层状材料，其晶体部分结构如图。该结合剂的化学式为_______；层间区域可以容纳水分子的原因是_______。 【答案】（1）d （2） （3） （4） 把还原为沸点更高的，便于蒸馏分离出 HCl （5） （6） 或 层间含，能与层间区域水分子形成氢键 【解析】用浓盐酸+硝酸酸溶原料，不溶性的等杂质成为滤渣除去，所有金属元素分别转化为、、、进入溶液。加入沉铅，打破与的平衡，析出；经热熔、惰性电极电解回收铅；再加氨水溶液调pH，使转化为金属的氢氧化物；煅烧后生成金属的氧化物；加入高温氯化，生成；通入氢气还原，将还原为；蒸馏后，转化为气体，仍以固态形式存在；与NaCl在特定条件下化合，生成。 （1）Zr与Ti同族，为ⅣB族元素，元素周期表中ⅢB~Ⅷ族属于d区，因此Zr位于d区。 （2）黄绿色气体为，可看作，价Pb氧化生成，自身被还原为价Pb，结合信息Pb以存在，配平得到离子方程式： 。 （3）由，代入，得。再由，计算得。 （4）根据氯化物沸点，沸点接近，还原为后沸点远高于，蒸馏时仅蒸出，实现提纯；流程中“转化”生成的HCl可以循环用于溶浸，电解生成的可循环用于氯化步骤。 （5）由生成Pb是发生在阴极的反应，电极反应为。 （6）在1个结构单元中，1个P原子与3个O原子和1个相连，构成，而每个Zr原子被4个结构单元共用，则1个结构单元中含有Zr原子的个数为，且含2个，所以该结合剂的化学式为或；层间区域，中的，能与水分子间形成氢键，所以可以容纳水分子的原因是：层间含，能与层间区域水分子形成氢键。 8．（2026·河北张家口·二模）钨是一种战略稀有金属，黑钨矿是提取钨的重要原料。合理开发利用黑钨矿资源，对推动我国钨工业可持续发展具有重要意义。一种以黑钨精矿为原料提取的工艺流程如下： 已知：①黑钨精矿的主要成分为、，还含有方解石()。 ②“碱浸”中产生的在萃取前经酸化转化为钨聚合阴离子如等，三烷基胺()遇转化为胺盐如。 回答下列问题： （1）“磨矿”的目的是___________，为防止“酸浸”时产生大量气泡，产生“冒槽”现象，需采取的措施是___________。 （2）写出“雾化-氧化热解”时生成的化学方程式：___________。 （3）“萃取”的原理是胺盐与水溶液中的物质发生离子交换，则“反萃取”中发生反应生成的化学方程式是___________。 （4）萃余液中加入固体可制备，调整萃余液中的初始浓度，测得相同时间内不同初始下，与萃余液中的物质的量之比对的转化率的影响如图所示。 当与物质的量之比一定时，初始对应的的转化率最大，试分析原因：___________。 （5）“纯化”时加入HCl和的作用分别是___________、___________。 （6）此工艺流程实现了多种物质的循环利用，如“雾化—氧化热解”中生成的HCl可循环至“酸浸”或“纯化”、___________(再举一例)。 【答案】（1） 增大反应物接触面积，加快酸浸速率，使酸浸更充分 控制盐酸的加入速率（或分批缓慢加入盐酸，合理即可） （2） （3） （4）初始过低时，反应速率慢，相同时间内反应不完全，转化率低；初始过高时，沉淀转化过快，生成的会覆盖在表面，阻碍反应继续进行，转化率降低，因此初始c()=时转化率最高 （5） 除去未反应的杂质 将溶液中的转化为，提高的产率 （6）反萃取生成的​(三烷基胺)可循环至“萃取”工序(合理即可) 【解析】该工艺流程以黑钨精矿为原料，经磨矿、盐酸酸浸分离得到粗钨酸和含金属氯化物的酸母液，粗钨酸依次经碳酸钠碱浸、硫酸酸化、三烷基胺萃取、氨水反萃取得到目标产物​溶液，萃余液经碳酸钡转化、加盐酸和硫酸纯化得到纯硫酸钡，酸母液通入空气经雾化-氧化热解得到​、​、副产物，过程中还可实现HCl等物料的循环利用。 （1）磨矿的目的是增大接触面积，加快反应速率，使反应更充分；黑钨精矿中的会和盐酸快速反应生成大量，控制加酸速率可避免短时间生成过多气体，防止冒槽。 （2）酸浸后以形式存在于酸母液中，被空气中氧化热解生成，根据得失电子守恒，每个升1价，1个降4价，化学方程式为。 （3）萃取后结合钨聚合阴离子进入有机相，反萃取时与提供的反应生成，钨转化为钨酸铵，化学方程式为。 （4）初始过低时，反应速率慢，相同时间内反应不完全，转化率低；初始过高时，沉淀转化过快，生成的会覆盖在表面，阻碍反应继续进行，转化率降低，因此初始c()=时转化率最高。 （5）钡转化后产物中还有未反应的，可将未反应的溶解除去；溶解产生的加硫酸转化为，提高产率。 （6）流程中反萃取再生的萃取剂可返回萃取步骤循环使用。 28 / 28 学科网(北京)股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司zxxk.com 学科网（北京）股份有限公司 $