非选择题——化学工艺流程专题训练

**基本信息** 以预处理方法体系和方程式书写技巧为核心，通过10道典型工艺流程题构建“原理-方法-应用”逻辑链，强化物质转化与分离提纯的科学思维。 **专项设计** |模块|题量/典例|方法提炼|知识逻辑| |----|-----------|----------|----------| |预处理与方程式|1方法总结+2示例|原料预处理分类（研磨/浸取/灼烧）及目的；氧化还原方程式书写四步法（标价态→电子守恒→电荷守恒→配平）|从单一操作原理到综合流程应用，体现“操作目的-反应原理-物质转化”的推导关系| |综合工艺流程|10道（铋/镍/镨等提取）|流程分析五环节（原料→预处理→核心反应→分离提纯→产品）；结合Ksp/pH控制/萃取计算等定量分析|涵盖金属矿、废渣等不同原料，整合元素周期律、氧化还原、沉淀溶解平衡等跨模块知识|

化学工艺流程专题训 【分点突破1】化工流程中的预处理与方程式书写 1．原料预处理的常用方法与结果(目的) 方法 释义 研磨、 雾化 将块状或颗粒状的物质磨成粉末或将液体雾化，增大反应物接触面积，以加快反应速率或使反应更充分 浸取 水浸 与水接触反应或溶解 酸浸 与酸接触反应或溶解，使可溶性金属离子进入溶液，不溶物通过过滤除去，可适当增大浓度 碱浸 除去油污，溶解酸性氧化物、铝及其氧化物 灼烧(焙烧) 除去可燃性杂质或使原料初步转化：①除去硫、碳单质；②有机物转化、除去有机物；③高温下原料与空气中氧气反应等 [注意]　加快矿石浸取速率的措施有研磨粉碎、搅拌、增大溶液浓度、加热等；对于加热措施要注意一些物质的分解(如H2O2、硝酸等要适当加热)；对于硫酸、硝酸要注意浓度改变对化学反应原理的影响。 2．化工流程中的方程式书写 (1)非氧化还原反应方程式书写 (2)氧化还原反应方程式书写[以Fe(OH)3与KClO在强碱性条件下反应制取K2FeO4的离子方程式为例] 1．铋()及其化合物应用广泛。某工厂采用辉铋矿(主要成分为，含少量、等杂质)冶炼粗铋，进一步精炼制备高纯铋，并测定其纯度。该工艺的部分流程如下： 已知：①焙砂的主要成分是、、。 ②时，完全转化为沉淀；时，完全转化为。 回答下列问题： (1)铋为83号元素，与N元素同族，基态铋原子的价电子排布式为______。 (2)工业上常采用沸腾焙烧技术完成“氧化焙烧”，采用沸腾焙烧的优点是______。 (3)转化时，加入的目的是______。 (4)“还原熔炼”时，将固体与足量碳、碳酸钠混合，高温还原得到粗铋和氯化钠以及一种还原性气体。写出该过程发生反应的化学方程式：______。 (5)粗铋中含有少量杂质，向熔融粗铋中通入氧气时，优先被氧化为，结合图示分析原因：______。 反应①：   反应②： (6)“粗铋”中含有的主要杂质是，可通过电解精炼除杂。电解质为熔融、，电解后精铋留在粗铋电极下方电解槽底部。电解时，粗铋与电源______(填“正”或“负”)极相连，阴极的电极反应式为______；铅元素的金属性比铋元素______(填“强”“弱”或“不能确定”)。 2．硫酸镍在新能源、电镀、催化和材料制造等领域占据核心地位；钴在催化、磁性材料和医疗领域发挥着不可替代的作用。以黄铁矿(主要成分为FeS，还含有NiS、CoS、CuS及少量Au)为原料制备硫酸镍同时回收Co的工艺流程如图： 已知：①焙烧过程中，金属硫化物均转化为相应的氧化物和(生成Co的氧化物为)。 ②流程中部分金属阳离子以氢氧化物形式沉淀时溶液的pH见下表： 沉淀物 开始沉淀 1.5 7.6 7.6 5.6 7.5 完全沉淀 3.7 9.6 9.2 6.7 8.0 (1)焙烧时，对固体进行粉碎处理的目的是_______，请写出在焙烧过程中生成的化学方程式_______。 (2)“酸浸”时，双氧水的作用是_______。 (3)“调pH”时，需调节的pH范围是_______。 (4)①“萃取”中，配合物的结构存在如下转变，下列说法错误的是_______。 A．转变过程中只涉及配位键的断裂与形成 B．配合物1内界中心原子配位数为6 C．转变前后，Co的化合价发生变化 D．两种配合物中均含有大π键 ②一定条件下，用萃取剂萃取，经充分振荡分层后，有机层和水层中浓度之比为，现有含的水溶液10 mL，用5 mL萃取剂萃取一次后，的萃取率为_______%(保留一位小数)。(已知：萃取率) (5)硫酸镍溶液在强碱中用NaClO氧化，可沉淀出能用作镍镉(Ni-Cd)电池正极材料的NiOOH，写出该反应的离子方程式_______。 3．镨(Pr)是重要的稀土元素，氟化镨(PrF3)常用作电弧碳棒添加剂。一种以孪生矿(主要含ZnS、FeS、Pr2S3、SiO2等)为原料制备氟化镨的工业流程如下。 已知：①该体系中，金属离子生成氢氧化物开始沉淀和沉淀完全的pH： 金属离子 开始沉淀的pH 5.4 2.2 7.5 8.0 沉淀完全的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，被萃取物在有机层和水层中的物质的量浓度之比称为分配比(D)，，萃取率。 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Pr2S3可被FeCl3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)用有机萃取剂HL萃取的原理为，某工厂取1000 L含浓度为c mg/L的溶液，若D＝50，单次萃取率E≥95%，则单次至少要加入萃取剂______L。 (5)反萃取步骤中，应加入的试剂是______(填化学式)。 (6)“转化”过程的离子方程式为：______。 (7)“氟化”步骤中加入HF溶液时，需控制反应温度和HF的滴加速度，原因是______、______。 4．是一种用途广泛的工业原料，主要用于污水处理、五金刻蚀、建筑工业制备混凝土等，有机工业中可用作催化剂、氧化剂等。某化学兴趣小组从含有、、的废液中回收金属铜并制备氯化铁晶体，其流程如图所示： 按要求回答下列问题： (1)写出反应①中发生的离子方程式：___________。(任写一个) (2)操作Ⅰ的名称为___________。 (3)滤渣Y的主要成分有___________(填化学式，下同)，试剂b是___________。 (4)试剂c可选择下列物质中的___________(填字母)。 A． B．HCl C．Zn D． (5)根据(4)中所选试剂，写出反应③的离子方程式：___________。 (6)该化学兴趣小组利用废液制得了一定质量的晶体(不考虑杂质)，并将其配成250 mL溶液。从中取25.00 mL该溶液与物质的量浓度为的溶液恰好完全反应，此时消耗溶液的体积为20.00 mL，反应原理如下请配平以上离子方程式___________。 (7)由溶液W获得晶体的一系列操作是___________过滤洗涤干燥。 5．(钒酸铋)具有优异的化学稳定性和光生载流子分离能力，在光催化、光电转换、环境治理等领域具有重要应用价值。一种利用石煤(主要成分为、，含有少量)制备的工艺流程如图所示： 已知：①价钒在溶液中的主要存在形式与溶液pH的关系如下表： pH 2~4 6~8 10~12 主要存在形式 ②60℃以上，的溶解度明显变大。 回答下列问题： (1)V位于元素周期表的_______区。 (2)将石煤与碳酸钠混合并进行球磨的目的是_______。 (3)焙烧过程中生成的化学方程式为_______。 (4)25℃、pH=8.36时，水浸液中的铝元素恰好完全转化为Al(OH)3沉淀，若反应的平衡常数，则x=_______(通常认为溶液中离子浓度小于或等于时沉淀完全，不考虑Al3+)。 (5)“沉钒”中得到BiVO4的离子方程式为_______。 (6)“盐浸”反应需控制pH≈8、温度为65~70℃的条件下进行。 ①“盐浸”的目的是_______。 ②简述“盐浸”反应需要控温的原因为_______。 6．一种从深海多金属结核[主要含、、，有少量的、、、]中分离获得金属资源和电池级镍钴锰混合溶液(、、)的工艺流程如图所示： 已知： ①金属氢氧化物胶体具有吸附性，可吸附金属阳离子。 ②常温下，溶液中金属离子开始沉淀和完全沉淀()的如下表： 开始沉淀的 1.9 3.3 - 6.9 7.4 8.1 完全沉淀的 3.2 4.6 6.7 8.9 9.4 10.1 回答下列问题： (1)基态的价层电子排布式为_______。 (2)还原的化学方程式为_______。 (3)“沉铁”时： ①转化为的离子方程式为_______。 ②加热至的主要原因是_______。 (4)“沉铝”时，未产生沉淀，该溶液中不超过_______。 (5)“第一次萃取”中使用的萃取剂可用HR来表示： ①萃取的反应为(有机相)+(水相)(有机相)+(水相)。向“萃取液1”中加入的试剂为_______(填化学式)可得溶液。 ②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。向含的溶液中加入萃取剂，充分振荡、静置后，水层中_______。 7．某含钒钢渣含、、、、和钒的相关化合物，一种从该废渣中无焙烧酸浸提钒的新工艺流程如图所示： 已知：①该工艺中使用的溶液，故仅可选择性浸出一种元素，其他组分的浸出可忽略不计。 ②溶液中相关离子开始沉淀和沉淀完全()时的pH如下： 开始沉淀pH 7.5 2.2 8.1 沉淀完全pH 9.5 3.8 9.4 ③萃取反应为。回答下列问题： (1)为增加“浸取”时的速率，可采取的措施为_______(写出一种即可)。 (2)基态钒原子的价层电子排布式为_______。 (3)“第二次酸浸”后浸渣的主要成分为_______(填化学式)。 (4)“萃取和反萃取”的目的是_______。 (5)已知：“沉钒”时先加氨水的目的是调节pH至8.5，使转化为。写出“氧化”步骤中发生的离子方程式：_______。 (6)25℃时，“沉钒”前测得溶液中。若钒元素的沉淀率达到98%，则溶液中为_______[已知：]。 (7)某种活性碳酸钙晶胞为正方体结构，晶胞结构如图所示，晶胞边长为a nm。该晶胞中有_______个，晶体密度为_______(列出计算式，阿伏加德罗常数的值为)。 8．电解铜的阳极泥中含PtTe、PdSe、Pt、Pd、Au、Cu等物质，以该阳极泥为原料，分离和回收Au、Pt、Pd、Cu等金属或其化合物的工艺流程如图所示。 已知：易溶于水，难溶于水。 回答下列问题： (1)Te位于周期表中第五周期第ⅥA族，Te的价层电子排布式为___________。 (2)PtTe中Pt为+2价，且“氧化焙烧”时，阳极泥中的化合态Pt、Pd均转化为单质，则“氧化焙烧”中，PtTe发生反应的化学方程式为___________。 (3)“酸浸”后滤液b中除外还主要含有溶质___________(填化学式)。 (4)“氯浸”工艺中，金属Pt、Pd、Au被氧化为配离子：、、，Au→的反应中氧化剂与还原剂的物质的量之比为___________。“氯浸”工艺中浓盐酸的作用是___________。 (5)“分金”时加入过量草酸的作用，除析出金属Au外，还有___________。 (6)利用“滤液c”(pH=1)可制备Pt，工艺流程如图所示。“沉铂”总反应的离子方程式为___________。 (7)Au的晶胞如图所示，晶胞中含Au原子的个数为___________，Au原子的配位数为___________。 9．铟（49In）在电子、航空航天等领域具有重要应用。一种从锡冶炼烟尘（主要含有In2O3、In2S3、SnO2、Zn2SnO4、PbO以及Fe的氧化物）中提取铟的工艺路线如下： 已知： ①锡冶炼烟尘中含氯较高，当烟尘中氯含量过高时易腐蚀设备；“氧化酸浸”过程中，硫元素被氧化为；不溶于水，溶于强酸后的产物不稳定，易脱水生成SnO2。 ②，，。 ③“萃取”原理可表示为：（有机相）（有机相）。 ④；。 回答下列问题： (1)基态铟原子的价层电子排布式为________。 (2)预处理中“水浸洗涤”的目的是________，“萃取分液”时需要的玻璃仪器有________。 (3)写出“氧化酸浸”过程中，除锡反应的离子方程式________。 (4)滤渣2的主要成分是________。 (5)常温下，第一次“调pH”时，溶液中浓度为，应控制溶液的pH范围为________（保留一位小数）。 (6)以下说法错误的有________（填标号）。 A．中存在配位键 B．两次调pH操作的目的一样 C．溶液的pH会影响铟的萃取率 D．试剂X用硫酸比用盐酸反萃取效果更好 10．工业上一种综合利用含钒钛磁铁矿石(主要成分除铁、钛、钒的氧化物外，还有少量二氧化硅)的工艺流程如图所示： 已知：①“浸取”所得溶液中铁、钒、钛以、、形式存在。 ②加入萃取剂R3N，溶液中VO2先转化为，进而发生反应，使钒进入有机相。 ③NH4VO3在冷水中溶解度较小。 回答下列问题： (1)基态V原子的价层电子排布式为___________。 (2)“浸取”后，滤渣经提纯后，可用于___________(填用途)。可用___________(填方法)判断其是否是晶体。 (3)加入Fe除“调pH”作用外，还可以避免生成Fe(OH)3，___________(用离子方程式表示)。“萃取”所需要的玻璃仪器包括___________(填字母)。 A．烧杯    B．分液漏斗    C．玻璃棒    D．冷凝管 (4)“反萃取”时，加入碳酸氢铵溶液的作用为___________(从平衡移动角度分析)。 (5)水相中富含，调节pH≥___________可使完全沉淀(lg 2=0.3，该温度下，时，认为该离子完全沉淀)。 (6)气体X的化学式为___________。 试卷第1页，共3页 试卷第1页，共3页 学科网（北京）股份有限公司 《2026年5月19日高中化学作业》参考答案 1．(1) (2)沸腾焙烧使矿粒悬浮，增大了其与空气的接触面积，加快了反应速率 (3)防止生成的BiOCl中混有杂质 (4) (5)相同温度下，Sb被氧化生成反应的更小，反应自发进行的趋势更大，因此Sb优先被氧化 (6) 正 强 【分析】辉铋矿(主要成分为Bi2S3，含少量FeS2、SiO2等杂质)进行氧化焙烧，将其中的硫化物转化为氧化物：Bi2O3、Fe2O3，二氧化硅不发生反应，同时产生的尾气主要是二氧化硫；焙砂加入盐酸浸取，Bi2O3、Fe2O3与盐酸反应进入溶液，二氧化硅不反应成为滤渣，向浸出液中加入Bi将溶液中的还原为Fe2+，得到BiOCl，BiOCl固体与足量碳、碳酸钠混合，高温还原得到粗铋，粗铋通过电解精炼得到精铋。 【详解】（1）铋（Bi）是83号元素，位于元素周期表第六周期第VA族，与氮（N）元素同族。第VA族元素的价电子排布通式为 。对于铋，其价电子层为第六层，因此基态铋原子的价电子排布式为：。 （2）沸腾焙烧是一种使固体颗粒在流体（通常是气体）作用下呈流化状态的焙烧技术。其主要优点是：沸腾焙烧使矿粒悬浮，增大了其与空气的接触面积，加快了反应速率。 （3）根据流程图，浸出液中含有和。已知信息指出，在pH>2.6时沉淀，而在pH>3.2时沉淀。如果直接调节pH，两者会同时或相继沉淀，无法分离。加入金属Bi的目的是利用其还原性，将溶液中的还原为。形成沉淀所需的pH远高于沉淀的pH，这样在调节pH使沉淀为BiOCl时，铁元素仍以形式留在溶液中，从而实现铋和铁的分离。所以，加入Bi的目的是：防止生成的BiOCl中混有杂质。 （4）“还原熔炼”时，将固体与足量碳、碳酸钠混合，高温还原得到粗铋和氯化钠以及一种还原性气体，BiOCl中Bi为+3价，被还原为0价的Bi，C单质被氧化为+2价的CO，还有碳酸钠中的碳元素被还原为一氧化碳，根据得失电子守恒和原子守恒配平化学方程式为：。 （5）图中纵坐标为，即吉布斯自由能变。越小，反应自发进行的趋势越大。相同温度下，Sb被氧化生成反应的更小，反应自发进行的趋势更大，因此Sb优先被氧化。 （6）在电解精炼中，待精炼的粗金属作阳极，发生氧化反应溶解。阳极与电源的正极相连。所以粗铋与电源的正极相连；电解后精铋留在粗铋电极下方电解槽底部，说明Bi在阳极没有放电，溶液中没有，阴极得到电子生成Pb电极反应式为：，铅（Pb）和铋（Bi）同处第六周期，Pb在第IVA族，Bi在第VA族。同周期元素从左到右，金属性逐渐减弱。因此，铅的金属性比铋强。 2．(1) 增大接触面积，加快反应速率，提高原料利用率 (2)还原剂，将还原为 (3) (4) AC 90.9 (5) 【分析】该流程以混有NiS、CoS、CuS和Au杂质的黄铁矿为原料，制备硫酸镍并回收钴，实现矿物资源的综合利用。首先粉碎原料增大焙烧接触面积，通入空气焙烧，将硫化物氧化为金属氧化物，同时得到副产物，可用于工业制硫酸，避免废气污染。焙烧后烧渣经硫酸、双氧水酸浸，不溶性Au被过滤分离;双氧水可将+3价钴还原为，便于后续分离。再加氨水调pH除去杂质，可通过沉钴得到碳酸钴，或经萃取反萃取分离镍钴，最终得到硫酸镍与硫酸钴产品，以此解答； 【详解】（1）焙烧时，对固体进行粉碎处理的目的是：增大接触面积，加快反应速率，提高原料利用率；焙烧过程中生成的化学方程式：； （2）焙烧后中含+3价Co，需要还原为+2价Co便于后续分离，双氧水作还原剂还原三价钴，故答案为：还原剂，将还原为； （3）调pH目的是使沉淀完全，不沉淀。因此pH范围为6.7≤pH<7.5； （4）①A．该反应为配体取代反应，主要涉及Co-O配位键的断裂和Co-N配位键的形成，但“只”涉及配位键的断裂与形成的说法过于绝对，A错误； B．根据配合物1的结构图，中心原子Co与5个氧原子、1个N原子形成配位键，内界中心原子配位数为6，B正确； C．配合物1和配合物2中Co的化合价都是+2价，转变前后，Co的化合价没有发生变化，C错误； D．两种配合物中，类似苯环的含N环状结构中有大π键，D正确；故选择AC。 ②设萃取后水层浓度为x，由题意有机层浓度为20x，总物质的量：，； （5）由题意可知，生成NiOOH的反应为碱性条件下镍离子与次氯酸根离子反应生成NiOOH、氯离子和水，反应的离子方程式为：； 3．(1)将孪生矿原料粉碎、“溶浸”时搅拌、适当增大FeCl3溶液的浓度(答一点即可) (2) (3)6.5≤pH＜8.0 (4)380 (5)HCl(稀HCl、浓HCl均可) (6) (7) 温度过高，HF易挥发 滴加速度过快，局部浓度过高，可与形成可溶性配合物，降低PrF3的产率 【分析】孪生矿加入FeCl3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，SiO2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Fe2+氧化为更容易除去的Fe3+，之后调节pH除去Fe3+、Zn2+，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PrOHCO3，再经HF溶液“氟化”得到PrF3。 【详解】（1）根据影响反应速率的因素，为提高“溶浸”速率，可采取的措施有：将孪生矿原料粉碎、“溶浸”时搅拌、适当增大FeCl3溶液的浓度等。 （2）“溶浸”时Pr2S3可被FeCl3氧化，生成淡黄色的S沉淀，同时生成PrCl3和FeCl2，根据得失电子守恒和电荷守恒配平反应的离子方程式为。 （3）调节pH的目的是使Zn2+、Fe3+完全沉淀除去，而Pr3+不沉淀，因此pH要大于等于Zn2+沉淀完全的pH=6.5，小于Pr3+开始沉淀的pH=8.0，调节pH的范围为：6.5≤pH＜8.0。 （4）设加入萃取剂体积为，根据定义，，代入，化简得，解得。 （5）用有机萃取剂HL萃取的原理为，反萃取需要增大氢离子浓度使平衡左移，且后续得到PrCl3，因此加入。 （6）“转化”过程中与发生双水解，生成沉淀和，配平得到该离子方程式为：。 （7）沸点低，温度过高易挥发，有毒会污染环境；根据已知信息，过量F-会与生成可溶性配合物，降低产物产率，因此需要控制温度和滴加速度。 4．(1)或 (2)过滤 (3) Fe、Cu HCl (4)D (5) (6) (7)蒸发浓缩、冷却结晶 【分析】在含有、、的废液中加入过量的铁粉，得到滤液X：氯化亚铁溶液，滤渣Y：铁粉、铜粉的混合物，铁粉、铜粉的混合物中加入过量盐酸过滤可得到金属铜和滤液Z：氯化亚铁溶液，氯化亚铁溶液中加入过氧化氢得到氯化铁溶液，氯化铁溶液经一系列操作得氯化铁晶体，据此解答。 【详解】（1）反应①为过量的铁粉与、、的工业废液反应，离子方程式为或； （2）废液经操作后得到滤渣和滤液，则操作Ⅰ为过滤； （3）根据分析，滤渣Y主要成分是铁粉、铜粉的混合物；试剂 b为盐酸； （4）试剂c作用是将Fe2+氧化成Fe3+，高锰酸钾反应后有杂质生成，Zn、HCl均不能将Fe2+氧化成Fe3+，过氧化氢具有氧化性，且反应后没有杂质生成，故答案为D； （5）根据(4)中所选试剂，反应③的离子方程式为； （6）变价元素分别为铁元素和硫元素，离子方程式为； （7）据分析，氯化铁溶液经蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤、干燥得晶体，防止水解。 5．(1)d (2)增大反应物接触面积，加快反应速率 (3) (4)0.64 (5) (6) 使钒元素进入滤液2中，提高原料利用率 温度低反应慢，温度高分解 【分析】石煤(主要成分为、，含有少量)，加入混合球磨后，在空气中高温焙烧，被氧化为，反应生成、，同时产生；焙烧固体加水水浸过滤，得到滤液1含、、剩余的，滤渣为难溶的、、；向滤液1中调，溶液中的转化为沉淀过滤除去，滤液中剩； 、、用盐浸，将转化为可溶的进入滤液2，转化为沉淀，最后合并两份含钒滤液，调节，溶液中的转化为，再加入沉钒，生成目标产物，最终过滤所得滤液3主要含有、等，据此解答。 【详解】（1）是23号元素，核外电子排布为，属于d区； （2）球磨将石煤和碳酸钠磨成粉末，增大反应物的接触面积，加快焙烧时的反应速率，使焙烧更充分，提高钒的转化率； （3）焙烧过程中通入氧化剂，将氧化为，反应的化学方程式为：； （4）时，，故，铝元素恰好完全转化为沉淀，此时溶液中（沉淀完全的临界浓度），代入计算得，故； （5）调后，钒元素以形式存在，加入，提供，与结合生成难溶的沉淀，故离子方程式为：； （6）①盐浸使用溶液，可将水浸后滤渣中的钒转化为可溶的含钒铵盐，进入滤液2，避免钒损失，提高钒的利用率； ②温度过低时，反应速率慢，钒的浸出率低，生产效率差；温度过高时，受热分解。 6．(1) (2) (3) 防止形成胶体，防止其吸附其他金属阳离子，造成产率下降 (4) (5) 0.018 【分析】深海多金属结核经 酸浸、 还原后，滤液在 高压、 条件下通空气“沉铁”得到 ；调节 “沉铝”得到 ；余液经两次萃取分离，第一次萃取获得 溶液，第二次萃取后余液电解得到 ，最终获得电池级镍钴锰混合溶液，整个流程通过酸浸还原、分步沉淀、萃取分离、电解实现金属资源的分离与回收。 【详解】（1） 的原子序数为 27，核外电子排布为 ，失去 2 个 4s 电子形成 ，故价层电子排布式为 。 （2） 为还原剂，将 还原为 ，自身被氧化为 ，结合酸性环境，反应为：。 （3）①在高压、、酸性条件下， 被 氧化为 并脱水生成 ，配平得：。 ②已知金属氢氧化物胶体能吸附金属阳离子，加热至高温可防止形成 胶体，避免其吸附其他金属阳离子，造成目标产物产率下降。 （4）“沉铝”时 ，则 。由表格知， 完全沉淀的 ，此时 ，， 时，未产生 沉淀，则：。 （5）① 萃取剂 萃取 的反应为：。要使平衡逆向移动，析出 得到 溶液，需加入酸增大 ，且不引入杂质，故试剂为 。 ②由题，分配比 。设平衡后水层中 ，则有机层中 。根据铜元素守恒，初始 ，平衡时，解得 。 7．(1)适当升高温度、将含钒钢渣粉碎、适当增大NH4Cl溶液浓度、搅拌等（任一）； (2)3d34s2 (3)SiO2 (4)富集钒元素，除去杂质离子，提高钒的纯度 (5) (6) (7) 4 【分析】将充分粉碎的含钒钢渣使用NH4Cl浸取，结合已知信息①可知，浸出的是Ca2+，并在后续通过(NH4)2CO3溶液沉钙；滤渣中有、、、和钒的相关化合物，第一次酸浸取Fe2+和Mg2+，取滤渣进行第二次酸浸，Fe3+和钒相关的离子被浸出，滤渣为SiO2，再对滤液通过萃取、反萃取分离钒和铁两种元素。 【详解】（1）可采取适当升高温度、将含钒钢渣粉碎、适当增大NH4Cl溶液浓度、搅拌等措施； （2）钒是23号元素，电子排布式为[Ar]3d34s2，价层电子排布式为3d34s2； （3）由已知信息②可知，第一次酸浸调pH=4时Fe3+已沉淀，取滤渣进行第二次酸浸调pH=2，结合流程和离子沉淀pH，第二次酸浸的滤渣主要成分应是SiO2； （4）根据萃取反应，萃取可以将VO2+与杂质分离，反萃取可以富集钒元素，所以目的是富集钒元素，除去杂质离子，提高钒的纯度； （5）氧化是NaClO3把VO2+（+4价）氧化为（+5价），后续转化为，NaClO3被还原为，酸性条件下的离子方程式是 （6）已知，沉淀率达到98%，则溶液中剩余，根据，可得； （7）由晶胞结构可知Ca2+在12条棱心和体心，由均摊法可知有个；在8顶点和6面心，有；晶胞密度=，所以晶胞密度=。 8．(1) (2) (3) (4) 3：2 提供阳离子，增大，促进、、的形成 (5)将还原为，便于后续使含Pt物种与含Pd物种分离 (6) (7) 4 12 【分析】向阳极泥（含PtTe、PdSe、Pt、Pd、Au、Cu等物质）中加入纯碱、通入空气进行“氧化焙烧”，再加水“浸取”，过滤得到含、的滤液a，分离出滤渣，向滤渣中加入稀硫酸“酸浸”，溶解氧化铜得到含硫酸铜的滤液b，分离出含Pt、Pd、Au的滤渣，再通入氯气、加入浓盐酸“氯浸”，将金属Pt、Pd、Au分别氧化为配离子：、、，再加入过量草酸“分金”，将还原为金单质、还原为，过滤分离出金单质，最后向滤液中加入氯化铵溶液“沉钯”得到含(NH4)2PtCl4滤液c和(NH4)2PdCl6沉淀，据此解答。 【详解】（1）Te 位于第五周期第 VIA 族，最外层有 6 个价电子，因此价层电子排布为； （2）PtTe中Pt为+2价，Te为−2价。氧化焙烧时，空气中的O2把Te氧化为+4价的 ，与生成；同时Pt2+转化为单质Pt，方程式为：； （3）酸浸时，氧化焙烧后生成的铜氧化物会与稀硫酸反应，进入滤液，所以滤液 b 中除硫酸外，主要溶质为 ； （4）氯浸时，Au 从0价升高到+3价，生成 ，Au 作还原剂；Cl2从 0 价降低到 −1 价，作氧化剂。2 mol Au共失去6 mol 电子，3 mol Cl2共得到6 mol 电子，所以氧化剂Cl2与还原剂 Au 的物质的量之比为3∶2；浓盐酸的作用是提供H+，增大，促进、、的形成； （5）草酸具有还原性，由分析可知，加入过量草酸“分金”将还原为金单质、还原为，“分金”时加入过量草酸的作用，除析出金属Au外，还有将还原为，便于后续使含Pt物种与含Pd物种分离； （6）滤液 c 经草酸处理后含 ，加入 、和酸，使被氧化为 ，再与 结合生成难溶的 ，离子方程式为：； （7）图中 Au 是面心立方晶胞，晶胞中 Au 原子数为：；面心立方晶体中每个原子周围最近且等距离的原子有 12 个，同层 6 个，上下层各 3 个，所以配位数为12。 9．(1)5s25p1 (2) 脱氯或除去含氯可溶性杂质，避免腐蚀设备 分液漏斗、烧杯 (3)Zn2SnO4+4H+ =2Zn2++SnO2+2H2O (4)PbSO4、SnO2 (5)2.8≤pH＜3.6 (6)BD 【分析】以锡冶炼烟尘（主要含有In2O3、In2S3、SnO2、Zn2SnO4、PbO以及Fe的氧化物）为原料，先水浸洗涤除去可溶性氯盐防腐蚀；再加硫酸和高锰酸钾氧化酸浸，使铟、锌、铁离子溶出，锡、铅分别转化为、形成滤渣2除去，滤液2含、、；滤液2用碳酸钠调pH，控制范围让铁离子完全沉淀为形成滤渣3分离出去；剩余含铟、锌的滤液3经萃取剂萃取，铟进入有机相、锌留在水相1被分离；有机相再经试剂X反萃取得到含铟水溶液，调pH后用铝置换，最终制得海绵铟。 【详解】（1）In原子序数为49，位于第五周期第ⅢA族，基态原子价层电子为最外层电子，排布式为 （2）题干说明氯含量过高易腐蚀设备，水浸可溶去可溶性氯化物，降低氯含量；萃取分液的玻璃仪器为分液漏斗、烧杯。 （3）由分析可知，溶于强酸后脱水生成，离子方程式为：Zn2SnO4+4H+ =2Zn2++SnO2+2H2O。 （4）原料本身含，酸浸也生成不溶于酸的， PbO与硫酸反应生成难溶的PbSO₄沉淀，实现铅与铟的分离，因此滤渣2主要成分为、。 （5）第一次调pH目的是使沉淀完全，不沉淀：沉淀完全时（）：，得，；（）开始沉淀时：，得，； 因此控制pH范围为。 （6）A：中提供空轨道，提供孤对电子，存在配位键，A正确； B：第一次调pH目的是除去等杂质，第二次调pH目的是沉淀，目的不同，B错误； C：萃取平衡（有机相）（有机相），pH改变会使平衡移动，影响萃取率，C正确； D：反萃取需要使萃取平衡逆向移动，盐酸提供，可与形成，降低浓度，促进平衡逆向移动，反萃取效果比硫酸更好，D错误； 故答案选BD。 10．(1)3d34s2 (2) 制光导纤维(玻璃等) X射线衍射法 (3) AB (4)消耗H+，使萃取反应的平衡逆向移动，使钒进入水层，同时提供NH，使V转化为沉淀 (5)3.2 (6)NH3 【分析】含钒钛磁铁矿石加入盐酸进行浸取，铁、钒、钛等以离子形式进入滤液，滤渣含，加适量铁粉调节溶液pH使TiO2+完全转化为TiO(OH)2沉淀，加入H2O2将氧化成，加入有机萃取剂，先转化为H2V10O，再与萃取剂R3N结合进入有机相，，有机相加入碳酸氢铵进行反萃取，得到钒酸铵沉淀，然后加热可得五氧化二钒。 【详解】（1）V为23号元素，故基态V原子价层电子排布式为3d34s2； （2）“浸取”后，滤渣主要成分为二氧化硅，提纯后，可用于制备光导纤维；鉴别晶体的方法是X射线衍射实验； （3）加入Fe可还原三价铁，防止生成Fe(OH)3沉淀，故离子方程式为；萃取所需要的玻璃仪器主要有分液漏斗、烧杯，故选AB； （4）由已知信息，可知反萃取时，加入碳酸氢铵溶液可消耗H+，从而使平衡逆向移动，得到钒酸根，同时提供NH，使钒形成钒酸铵沉淀。 （5），将代入，可得，，故，故需调节pH≥3.2。 （6）根据原子守恒，可知气体X为氨气。 答案第1页，共2页 答案第1页，共2页 学科网（北京）股份有限公司 $