作业验收评价(28) 以工艺流程为主导的主观题(Word练习)-【新高考方案】2027年高考化学一轮总复习（江苏专版）

**基本信息** 以工艺流程为主导，系统整合元素化合物、反应原理与物质结构，通过典例提炼流程分析、氧化还原判断及数据计算等方法，强化科学思维与探究能力。 **专项设计** |模块|题量/典例|方法提炼|知识逻辑| |----|-----------|----------|----------| |流程分析与反应原理|4题（如褐铁矿提金银）|原料预处理→核心反应→产物分离三步法；依据反应方向判断氧化性顺序|元素化合物性质→氧化还原原理→物质转化规律| |分离提纯与实验操作|4题（如铟镓回收萃取）|萃取平衡移动分析；循环操作目的归纳（降成本、提纯度）|实验原理→平衡移动→绿色化学理念| |数据处理与结构分析|4题（如晶胞计算）|溶度积计算模型；晶胞均摊法与密度公式推导|定量计算→物质结构→宏观性质关联|

作业验收评价(二十八)　以工艺流程为主导的主观题 1.(14分)(2025·云南卷)从褐铁矿型金⁃银矿(含Au、Ag、Fe2O3、MnO2、CuO、SiO2等)中提取Au、Ag,并回收其他有价金属的一种工艺如下: 已知:①金⁃银矿中Cu、Mn元素的含量分别为0.19%、2.35%。 ②25 ℃时,Mn(OH)2的Ksp为1.9×10-13。 回答下列问题: (1)基态Cu原子的价层电子排布式为　 　　　　。  (2)“还原酸浸”时,MnO2反应的离子方程式为 　。  (3)“浸金银”时,Au溶解涉及的主要反应如下: ①Au+5S2+[Cu(NH3)4]2+== [Au(S2O3)2]3-+[Cu(S2O3)3]5-+4NH3 ②4[Cu(S2O3)3]5-+16NH3+O2+2H2O==4[Cu(NH3)4]2++4OH-+12S2 上述过程中的催化剂为　　　　　　　。  (4)“沉铜”前,“滤液1”多次循环的目的为 　。  (5)根据“还原酸浸”“氧化”,推断Fe3+、Cu2+、MnO2的氧化性由强到弱的顺序为 　。 (6)25 ℃“沉铁”后,调节“滤液4”的pH至8.0,无Mn(OH)2析出,则c(Mn2+)≤　　　mol·L-1。  (7)一种锑锰(Mn3Sb)合金的立方晶胞结构如图。 ①该晶胞中,每个Sb周围与它最近且相等距离的Mn有　　　　个。  ②NA为阿伏加德罗常数的值,晶胞边长为a nm,则晶体的密度为　　　　g·cm-3(列出计算式即可)。  2.(14分)(2026·江苏姜堰、南菁、金陵、前黄中学联考)稀有金属铟(In)、镓(Ga)被广泛应用于电子、航空航天等高新技术领域。某锌冶炼厂产生的废渣中主要含In、Ga、Zn、Fe、Pb、Si等元素的氧化物,现通过如下工艺流程对铟、镓进行回收。 已知:“高酸浸出”后铟以In3+形式、铁以Fe3+形式存在于溶液中。回答下列问题: (1)基态In原子的价层电子排布式为5s25p1,In元素在周期表中的位置是　　　　　。  (2)“高酸浸出”中滤渣1的主要成分是　　　　　(填化学式)。  (3)采用新型萃取剂(H2A2)协同萃取法可提高金属的综合回收率,溶液中金属阳离子M3+的萃取原理为M3++3H2A2MA3·3HA+3H+。“萃取”步骤中Ga3+、In3+的萃取率随c(H+) 变化如图甲所示,为达到萃取目的,此时c(H+)应约为　　mol·L-1,萃取率随c(H+)增大而减小的原因是 　　。  (4)“置换”中发生的主要反应离子方程式为 　。  (5)CIGS薄膜太阳能电池以其转化率高、光谱响应范围宽等优势作为公认的第二代太阳能电池,形成CIGS的固溶体之一的晶胞由闪锌矿结构嵌套而成,该晶胞结构如图乙所示。 ①该固溶体的化学式为　　　　。  ②In的配位数是　　　　　。  3.(14分)(2026·江苏无锡高三期中教学质量调研)以氟碳铈矿(CeFCO3、含少量铁的氧化物)为原料制备高纯度CeO2的流程如下: 已知:Ce4+与S结合成[CeSO4]2+;在硫酸中Ce4+能被(HA)2萃取,Ce3+不能。 (1)“焙烧”时CeFCO3转化成CeO2。写出焙烧时发生的化学方程式: 　。  (2)“氧化1”的目的是将Ce2O3中的铈元素转化为+4价,便于后续除杂。写出“氧化1”发生反应的离子方程式: 　 。  (3)“除杂”后的溶液[CeSO4]SO4含微量Ce2(SO4)3。采用萃取剂对该溶液进行萃取和反萃取。 ①“萃取”时发生反应:Ce4++n(HA)2==Ce·(H2n-4A2n)+4H+。用有机物(HA)2萃取时,分配比随硫酸根离子浓度的变化如图所示(保持其他条件不变)。D随起始料液中c(S)变化的原因是 　。  ②“反萃取”是在萃取所得有机层加入过氧化氢和硫酸进行多次处理。使用过氧化氢的目的是 　。  (4)CeO2晶胞中掺杂Y2O3,Y3+占据原来Ce4+的位置,可以得到更稳定的结构,如图所示(已知:O2-的空缺率=×100%)。 ①晶体CeO2中每个Ce周围与其最近的Ce个数为　　　　　。  ②若掺杂Y2O3后晶体中O2-的空缺率为10%,则n(CeO2)∶n(Y2O3)=　　　　　。  4.(14分)(2026·辽宁抚顺一模)某钨锰矿渣(主要成分为WO3、MnO、Sc2O3、SiO2及铁的氧化物)综合利用的流程如图: 已知:①P204的萃取机理: 2RH+M2+⇌R2M+2H+。 ②当溶液中离子浓度小于或等于10-5 mol·L-1时,认为该离子沉淀完全。 ③常温下,一些常见物质的溶度积常数如下表: 物质 Fe(OH)3 Fe(OH)2 Mn(OH)2 Ksp 2.8×10-39 4.9×10-17 1.6×10-13 ④lg 2.8≈0.45、lg 2≈0.30。 回答下列问题: (1)“沉淀1”的主要成分是　　　　　(填化学式)。  (2)使“有机相2”中的P204萃取剂再生,需选择的试剂为　　　　　(填名称)。  (3)“沉钪”工序中发生沉钪反应的化学方程式为　　　　　　　　　　 　　　　　　　　　　。  (4)“氧化”工序中加入活性MnO2,其优点是　　　　　　　　　　　　　　　　　;该工序中发生反应的离子方程式为 　。  (5)若“除杂”时溶液中Mn2+的浓度为0.01 mol·L-1,则加入NaOH控制pH的范围是　　　~　　　(溶液体积变化忽略不计,保留3位有效数字);出现沉淀后要加热煮沸一段时间的目的是　　　　　　　　　　　　　　　。  答案 评价(二十八)　以工艺流程为主导的主观题 1.解析:由流程可知,矿石经“还原酸浸”,Fe2O3、MnO2被还原为Fe2+和Mn2+,CuO被溶解为Cu2+,Au、Ag、SiO2不溶进入“滤渣1”;“沉铜”时,Cu2+被铁粉还原为Cu;“氧化”时Fe2+被氧化为Fe3+;“沉铁”时,Fe3+转化为沉淀,后续转化为氧化铁;“沉锰”时,Mn2+沉淀为碳酸锰。“浸金银”时,Au、Ag被混合液浸出,后续提炼出Au、Ag。(1)Cu为29号元素,其价层电子排布式为3d104s1。(2)“还原酸浸”时,MnO2被亚硫酸钠还原为Mn2+,该反应的离子方程式为MnO2+S+2H+==Mn2++S+H2O。(3)由已知两反应可知,[Cu(NH3)4]2+参与了反应①,但在反应②又重新生成,其质量和性质在反应前后没发生变化,因此,该过程中的催化剂为[Cu(NH3)4]2+。(4)“还原酸浸”所得“滤液1”中含有一定浓度的未反应的硫酸和亚硫酸钠,多次循环利用“滤液1”对矿石进行“还原酸浸”可以充分利用其中的有效成分,大大减少了原料的浪费,从而有效降低成本;其次,持续地将杂质元素溶解并带出矿石体系,可以使矿石中的金银的相对品位得到提升,为后续提纯工序创造更好的条件;第三,还可以减少废水的排放量和处理成本;第四,可以回收更多的有价值的溶解成分。综上所述,“沉铜”前,“滤液1”多次循环的目的为大幅度降低硫酸和亚碳酸钠的消耗成本,同时减少废水产生量及处理成本,并通过持续去除杂质提高金银的富含度。(5)“还原酸浸”时,Fe2O3和CuO可以被硫酸溶解转化为Fe3+和Cu2+,亚硫酸钠将部分Fe3+还原为Fe2+,而Cu2+并未被还原,因此,Fe3+的氧化性强于Cu2+;“氧化”时,Fe2+被MnO2氧化为Fe3+,因此,MnO2的氧化性强于Fe3+。综上所述,根据“还原酸浸”“氧化”,推断Fe3+、Cu2+、MnO2的氧化性由强到弱的顺序为MnO2>Fe3+>Cu2+。(6)25 ℃“沉铁”后,调节“滤液4”的pH至8.0,此时c(OH-)=10-6mol·L-1,无Mn(OH)2析出,根据Mn(OH)2的Ksp为1.9×10-13,则c(Mn2+)≤=0.19 mol·L-1。(7)①由晶胞结构可知,该晶胞为面心立方, Sb位于晶胞的顶点,其与邻近的3个面的面心上的Mn距离最近且距离相等,每个顶点参与形成8个晶胞,而每个面心参与形成2个晶胞,因此,该晶胞中,每个Sb周围与它最近且相等距离的Mn有=12个。②由晶胞结构和均摊法可知,该晶胞中平均占有1个Sb和3个Mn,因此,该晶胞的质量为 g,该晶胞的体积为(a nm)3=a3×10-21 cm3,晶体的密度为= g·cm-3。 答案:(1)3d104s1　(2)MnO2+S+2H+==Mn2++S+H2O　(3)[Cu(NH3)4]2+ (4)大幅度降低硫酸和亚硫酸钠的消耗成本,同时减少废水产生量及处理成本,并通过持续去除杂质提高金银的富含度 (5)MnO2>Fe3+>Cu2+ (6)0.19　(7)①12　② 2.解析:往某锌冶炼厂产生的废渣中加入硫酸“中性浸出”后除去Zn元素,浸渣中含In、Ga、Fe、Pb、Si等元素;经过“高酸浸出”后铟以In3+形式、铁以Fe3+形式、镓以Ga3+形式存在于溶液中,故“滤渣1”含有Pb、Si元素;滤液加入Na2CO3调pH=5,将Fe3+以Fe(OH)3在“滤渣2”中分离;滤液经过“萃取”分离In3+(有机相)、Ga3+(水相);有机相加入试剂1进行“反萃取”得到含有In3+的溶液,通过Zn的置换得到In单质。(1)基态In原子的价层电子排布式为5s25p1,故最外层在第五层属于第五周期,价电子数为三,故属于第ⅢA族,In元素在周期表中的位置是第五周期ⅢA族。(2)“高酸浸出”流程中In、Ga、Fe的氧化物与稀硫酸反应形成易溶于水的硫酸盐进入“中和除杂”、Pb的氧化物与硫酸反应生成难溶物PbSO4进入“滤渣1”、Si的氧化物SiO2不与稀硫酸反应,进入“滤渣1”,滤渣1的主要成分是PbSO4、SiO2。(3)萃取率是金属离子进入有机相的百分数,“萃取”步骤中Ga3+进入水相、In3+进入有机相,故要求Ga3+的萃取率最小、In3+的萃取率最大,c(H+)约为1.0 mol·L-1可达到比较好的萃取目的。随c(H+)增大,M3++3H2A2MA3·3HA+3H+平衡逆移,金属离子在水中的浓度增大,萃取率降低。(4)“置换”中In3+与Zn发生置换反应,主要反应离子方程式为2In3++3Zn==2In+3Zn2+。(5)①根据均摊法,In位于晶胞的面上和棱心,个数=6×+4×=4;Cu位于晶胞的顶点、面上和体心,个数=4×+8×+1=4;Se位于晶胞内部共8个;该固溶体的化学式为CuInSe2。②In和Cu均与Se成键,最上面面心处In与2个Se距离相等且最近,该In上方也有2个Se,故配位数是4。 答案:(1)第五周期ⅢA族　(2)PbSO4、SiO2 (3)1.0　随c(H+)增大,M3++3H2A2MA3·3HA+3H+平衡逆移,金属离子在水中的浓度增大,萃取率降低 (4)2In3++3Zn==2In+3Zn2+ (5)①CuInSe2　②4 3.解析:氟碳铈矿(主要含CeFCO3)中加入碳酸氢钠“焙烧”,+3价铈氧化成+4价,CeFCO3转化成CeO2;加硫酸和(NH4)2S2O8,将Ce2O3中的铈元素转化为+4价,便于后续除杂;“除杂”后的溶液[CeSO4]SO4含微量Ce2(SO4)3,加萃取剂(HA)2,Ce4+被萃取,加反萃取剂,H2O2又将Ce4+还原为Ce3+,发生反应2Ce4++H2O2==2Ce3++O2↑+2H+,加碱后Ce3+转化为沉淀,加NaClO将铈从+3价氧化为+4价,最终得到产品。(1)“焙烧”时CeFCO3转化成CeO2,+3价铈氧化成+4价,发生的化学方程式:4CeFCO3+4NaHCO3+O24NaF+4CeO2+8CO2+2H2O。(2)“氧化1”的目的是利用(NH4)2S2O8的氧化性将Ce2O3中的铈元素转化为+4价,Ce4+与S结合成[CeSO4]2+,“氧化1”发生反应的离子方程式:Ce2O3+6H++S2==2[CeSO4]2++3H2O。(3)①“萃取”时存在反应:Ce4++n(HA)2==Ce·(H2n-4A2n)+4H+,随着c(S)增大,水层中Ce4+与S结合成[CeSO4]2+,导致萃取平衡向左移动,D迅速减小。②在稀硫酸和H2O2的作用下,发生反应2Ce4++H2O2==2Ce3++O2↑+2H+,将Ce4+转化为Ce3+,防止转化为[CeSO4]2+。(4)①根据图示,CeO2晶胞中,每个Ce周围与其最近的Ce的个数为12。②氧化铈(CeO2)晶胞中掺杂Y2O3,Y3+占据原来Ce4+的位置,未掺杂之前,每个晶胞中有8×+6×=4个Ce4+,8个O2-,若每个晶胞掺杂x个Y2O3,每个晶胞中Ce和Y共4个时,分别含有(4-2x)个Ce4+和2x个Y3+,则含有(4-2x)×2+x×3个O2-,则此晶体中O2-的空缺率为×100%=10%,x=0.8,掺杂Y2O3后晶体中含有2.4个CeO2,0.8个Y2O3,n(CeO2)∶n(Y2O3)=3∶1。 答案:(1)4CeFCO3+4NaHCO3+O24NaF+4CeO2+8CO2+2H2O (2)Ce2O3+6H++S2==2[CeSO4]2++3H2O (3)①随着c(S)增大,水层中Ce4+与S结合成[CeSO4]2+,导致萃取平衡向左移动,D迅速减小 ②将Ce4+转化为Ce3+,防止转化为[CeSO4]2+ (4)①12　②3∶1 4.解析:首先用盐酸对原料进行酸浸,其中WO3、SiO2和盐酸不反应,成为沉淀1的主要成分,同时滤液1中含有二价锰离子、三价钪离子,同时可能含有二价和三价铁离子,滤液用P204萃取分液,有机相加入氢氧化钠沉钪得到Sc(OH)3沉淀3,加热得到Sc2O3,水相加入二氧化锰氧化亚铁离子为铁离子,加入氢氧化钠将铁离子转化为氢氧化铁沉淀得到沉淀4,过滤,滤液3加入碳酸氢钠得到碳酸锰沉淀;沉淀1加入氢氧化钠碱浸、过滤,滤液2加入盐酸得到钨酸沉淀2,过滤分离出钨酸沉淀,加入氨水溶解得到钨酸铵。(1)由分析,“沉淀1”的主要成分是SiO2、WO3。(2)P204的萃取机理:2RH+M2+⇌R2M+2H+,则使“有机相2”中的P204萃取剂再生,可以加入盐酸,氢离子浓度增大,使得平衡逆向移动,使得P204萃取剂再生,故需选择的试剂为盐酸。(3)“沉钪”工序中反应为有机相中R3Sc和氢氧化钠反应生成氢氧化钪沉淀、RNa,反应为R3Sc+3NaOH==Sc(OH)3↓+3RNa。(4)二氧化锰具有氧化性,能氧化亚铁离子为铁离子:2Fe2++4H++MnO2==2Fe3++Mn2++2H2O,便于后续铁离子去除,且“氧化”工序中加入活性MnO2,反应生成锰离子,提高了MnCO3的产量且不引入新的杂质金属离子。(5)常温下,由已知表格数据可知,当铁离子完全沉淀时,c(OH-)== mol·L-1= mol·L-1,pOH=11.18,pH=2.82;该过程中锰离子不能沉淀,且溶液中Mn2+的浓度为0.01 mol·L-1,则c(OH-)== mol·L-1= mol·L-1,pOH=5.40,pH=8.60,故控制pH的范围是2.82~8.60;加热可以促进胶体聚沉,则出现沉淀后要加热煮沸一段时间的目的是促进Fe(OH)3胶体聚沉。 答案:(1)WO3、SiO2　(2)盐酸 (3)R3Sc+3NaOH==Sc(OH)3↓+3RNa (4)提高了MnCO3的产量且不引入新的金属离子　 2Fe2++4H++MnO2==2Fe3++Mn2++2H2O (5)2.82　8.60　促进Fe(OH)3胶体聚沉 5 / 5 学科网（北京）股份有限公司 $