2027届高三化学一轮复习：工业流程大题专题练习

**基本信息** 以“方法总结+真题模拟”构建工业流程题突破体系，聚焦分离方法与答题逻辑，强化科学思维与问题解决能力。 **专项设计** |模块|题量/典例|方法提炼|知识逻辑| |----|-----------|----------|----------| |基础方法|2模块（分离方法/答题方向）|7种分离方法+8大表述词汇答题框架|从操作原理到规范表述，形成“概念→操作→应用”逻辑链| |高考真题|6年湖南真题|流程分析与规范答题（如沉铈离子方程式、除杂条件控制）|真题情境调用基础方法，体现“方法→真题→规范”推导过程| |模拟训练|10道综合题|综合应用与迁移能力（如萃取条件选择、晶胞计算）|复杂情境整合多方法，实现“单一方法→综合问题解决”拓展|

正确的方向+方法+坚持不懈的努力=目标成绩 2027届工业流程大题专题+高质量模拟 基础回顾 1．无机化工流程中的常见分离方法： （1）洗涤(冰水、热水)：洗去晶体表面的杂质离子。 （2）过滤(热滤或抽滤)：分离难溶物和易溶物。 （3）萃取和分液：利用溶质在互不相溶的溶剂里的溶解度不同提取分离物质。 （4）蒸发结晶：提取溶解度随温度的变化变化不大的溶质。 （5）冷却结晶：提取溶解度随温度的变化变化较大的溶质、易水解的溶质或结晶水合物。 （6）蒸馏或分馏：分离沸点不同且互溶的液体混合物。 （7）冷却水：利用气体易液化的特点分离气体。 2．化工流程题中表述性词汇“八大答题方向” (1)“控制较低温度”——常考虑物质的挥发、物质的不稳定性和物质的转化等。 (2)“加过量试剂”——常考虑反应完全或增大转化率、提高产率等。 (3)“能否加其他物质”——常考虑会不会引入杂质或是否影响产品的纯度。 (4)“在空气中或在其他气体中”——主要考虑O2、H2O、CO2、其他气体是否参与反应或达到防氧化、防水解、防潮解等目的。 (5)“判断沉淀是否洗净”——常取少量最后一次洗涤液于试管中，向其中滴加某试剂，以检验其中的某种离子。 (6)“检验某物质的设计方案”——通常取少量某液体于试管中，加入另一试剂产生某现象，然后得出结论。 (7)“控制pH”——常考虑防水解、促进生成沉淀或除去杂质等。 (8)“用某些有机试剂清洗”——①降低物质的溶解度，有利于产品析出；②洗涤沉淀：减少损耗和提高利用率等。 6年真题： 1．（2021·湖南·高考真题）可用于催化剂载体及功能材料的制备。天然独居石中，铈(Ce)主要以形式存在，还含有、、、等物质。以独居石为原料制备的工艺流程如下： 回答下列问题： (1)铈的某种核素含有58个质子和80个中子，该核素的符号为 ； (2)为提高“水浸”效率，可采取的措施有 (至少写两条)； (3)滤渣Ⅲ的主要成分是 (填化学式)； (4)加入絮凝剂的目的是 ； (5)“沉铈”过程中，生成的离子方程式为 ，常温下加入的溶液呈 (填“酸性”“碱性”或“中性”)(已知：的，的，)； (6)滤渣Ⅱ的主要成分为，在高温条件下，、葡萄糖()和可制备电极材料，同时生成和，该反应的化学方程式为 。 2．（2022·湖南·高考真题）钛(Ti)及其合金是理想的高强度、低密度结构材料。以钛渣(主要成分为，含少量V、Si和Al的氧化物杂质)为原料，制备金属钛的工艺流程如下： 已知“降温收尘”后，粗中含有的几种物质的沸点： 物质 沸点/ 136 127 57 180 回答下列问题： (1)已知，的值只决定于反应体系的始态和终态，忽略、随温度的变化。若，则该反应可以自发进行。根据下图判断：时，下列反应不能自发进行的是_______。    A． B． C． D． (2)与C、，在的沸腾炉中充分反应后，混合气体中各组分的分压如下表： 物质 分压 ①该温度下，与C、反应的总化学方程式为 ； ②随着温度升高，尾气中的含量升高，原因是 。 (3)“除钒”过程中的化学方程式为 ；“除硅、铝”过程中，分离中含、杂质的方法是 。 (4)“除钒”和“除硅、铝”的顺序 (填“能”或“不能”)交换，理由是 。 (5)下列金属冶炼方法与本工艺流程中加入冶炼的方法相似的是_______。 A．高炉炼铁 B．电解熔融氯化钠制钠 C．铝热反应制锰 D．氧化汞分解制汞 3．（2023·湖南·高考真题）超纯是制备第三代半导体的支撑源材料之一，近年来，我国科技工作者开发了超纯纯化、超纯分析和超纯灌装一系列高新技术，在研制超纯方面取得了显著成果，工业上以粗镓为原料，制备超纯的工艺流程如下：    已知：①金属的化学性质和相似，的熔点为； ②(乙醚)和(三正辛胺)在上述流程中可作为配体； ③相关物质的沸点： 物质 沸点/ 55.7 34.6 42.4 365.8 回答下列问题： (1)晶体的晶体类型是 ； (2)“电解精炼”装置如图所示，电解池温度控制在的原因是 ，阴极的电极反应式为 ；    (3)“合成”工序中的产物还包括和，写出该反应的化学方程式： ； (4)“残渣”经纯水处理，能产生可燃性气体，该气体主要成分是 ； (5)下列说法错误的是_______； A．流程中得到了循环利用 B．流程中，“合成”至“工序X”需在无水无氧的条件下进行 C．“工序X”的作用是解配，并蒸出 D．用核磁共振氢谱不能区分和 (6)直接分解不能制备超纯，而本流程采用“配体交换”工艺制备超纯的理由是 ； (7)比较分子中的键角大小： (填“>”“<”或“=”)，其原因是 。 4．（2024·湖南·高考真题）铜阳极泥(含有Au、、、等)是一种含贵金属的可再生资源，回收贵金属的化工流程如下： 已知：①当某离子的浓度低于时，可忽略该离子的存在； ②  ； ③易从溶液中结晶析出； ④不同温度下的溶解度如下： 温度/℃ 0 20 40 60 80 溶解度/g 14.4 26.1 37.4 33.2 29.0 回答下列问题： (1)Cu属于 区元素，其基态原子的价电子排布式为 ； (2)“滤液1”中含有和，“氧化酸浸”时反应的离子方程式为 ； (3)“氧化酸浸”和“除金”工序均需加入一定量的： ①在“氧化酸浸”工序中，加入适量的原因是 。 ②在“除金”工序溶液中，浓度不能超过 。 (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 。 (5) 滤液4中溶质主要成分为 (填化学式)；在连续生产的模式下，“银转化”和“银还原”工序需在℃左右进行，若反应温度过高，将难以实现连续生产，原因是 。 5．（2025·湖南·高考真题）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下： 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(假定浓度均为)开始沉淀和完全沉淀的： 开始沉淀的 1.9 3.3 4.7 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)“酸浸还原”时，“滤渣”的主要成分是 (写化学式)；还原的化学方程式为 。 (3)“沉铁”时，转化为的离子方程式为 ，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)“第二次萃取”时， 、 (填离子符号)与混合萃取剂形成的配合物(其结构如图所示，M表示金属元素)更稳定，这些配合物中氮原子的杂化类型为 。 6. （2026·湖南·高考真题）一种由硫化铅精矿(含PbS及少量ZnS、CdS)制备高纯铅的工艺流程如下： 已知：①乙二胺(，简写为en)为一种二元弱碱。 ②，。 ③金属离子浓度不超过时，认为该离子已沉淀完全。 回答下列问题： (1)Pb在元素周期表中的位置为第六周期第___________族。 (2)“加压氧化”中，PbS发生反应的离子方程式为__________________________；采用加压操作可提高反应速率，原因是_______________________________。 (3)“酸性溶液”经处理后，、浓度分别为、，调pH使恰好沉淀完全时(假设溶液体积不变)，______(填标号)。 a．沉淀完全    b．部分沉淀    c．未沉淀 (4)“胺浸”后，转化为配合物，“沉铅”所得固体为碱式碳酸铅[]。下列说法正确的是______(填标号)。 a．配合物中的配位原子为N b．“沉铅”过程中，溶液pH增大 c．流程中烯烃和乙二胺得到了循环利用 (5)“高温还原”中，生成Pb的化学方程式为__________________________；若用炭代替CH4，将导致铅纯度下降，原因是_____________________。 (6)“再生”时，得到的“含钙粗产品”的主要成分有___________、___________(写化学式)。 模拟10题： 1.以湿法炼锌厂所产的钴锰渣(主要成分为，含少量、等)为原料回收制备的工艺如下： 已知常温下，。 回答下列问题： (1)“酸浸”时其中，写出反应的化学方程式： 。 (2)“除铁”时，生成同时有CO2生成，写出该反应离子方程式为： 。 (3)“除铜锌”时，主要以而不是Cu(OH)2形式除去，结合计算说明其原因： (写出主要计算推理过程)。 (4)“滤渣3”中含有，写出“除锰”时生成的化学方程式： 。 (5)P204、P507对金属离子的萃取率与的关系如图1所示。 ①“P204萃取”后“萃取液1”进行“反萃取”的目的是 。 ②“P507萃取”时，选择合适的范围为 (填字母)。 A． B． C． D． (6)的立方晶胞结构如图2所示。若晶体密度为d g/cm3 ，则晶胞中与之间最近距离为 。 2.闭环循环有利于提高资源利用率和实现绿色化学的目标。利用氨法浸取可实现废弃物铜包钢的有效分离，同时得到的可用于催化、医药、冶金等重要领域。工艺流程如下： 已知：室温下的。 回答下列问题： (1)首次浸取所用深蓝色溶液①由铜毛丝、足量液氨、空气和盐酸反应得到，其主要成分为 (填化学式)。 (2)滤渣的主要成分为 (填化学式)。 (3)浸取工序的产物为，该工序发生反应的化学方程式为 。浸取后滤液的一半经氧化工序可得深蓝色溶液①，氧化工序发生反应的离子方程式为 。 (4)浸取工序宜在之间进行，当环境温度较低时，浸取液再生后不需额外加热即可进行浸取的原因是 。 (5)补全中和工序中主反应的离子方程式 + 。 (6)真空干燥的目的为 。 3．镓、锗均是重要金属，一种从炼锌矿渣{主要含铁酸锗()，铁酸镓[]，铁酸锌()}中回收镓、锗的工艺流程如下： 已知：时，、、、，、。 (1)Ga属于 区元素，其基态原子的价电子排布式为 。 (2)“酸浸还原”时(不溶于水)与硫酸和反应的离子方程式为 。 (3)时，“沉镓”过程中，若溶液中的、，当沉淀完全(离子浓度小于，可认为沉淀完全)时，、是否开始沉淀，判断并说明理由： ；使和分离的方法为 。 (4)以惰性材料为电极电解制备金属镓时，金属镓在 (填“阴”或“阳”)极生成；电解完成后的电解质残液可返回到 工序循环使用。 (5)“蒸馏”提纯时，下列图示中温度计位置正确的是 (填标号)。 (6)水解生成时，要加入大量的水，其目的是 。 4.锰废渣的硫酸浸出液含有大量、、以及少量的、、、。通过沉淀-萃取法可以回收其中的锰、钴、镍，流程如图所示。 已知： ①萃取剂a和b均为有机物，可用通式HR表示，萃取金属离子时，发生反应：(M代表被萃取的金属)。 ②已知常温下部分物质的如表。 物质 ③不同条件下加入对钙镁去除率的影响如图1、图2。 (1)基态Mn原子的价电子轨道表示式为 。 (2)写出加入后发生反应的离子方程式 。 (3)滤渣①的主要成分 。 (4)根据图1、图2，选择除去钙镁离子的最适宜温度和pH分别是 、 ，如果pH过低带来影响是 。 (5)用平衡移动原理解释加入反萃取剂的作用 。 (6)最后得到溶液中，调节溶液，加入让沉淀完全(浓度不高于)，则混合体系中的浓度不低于 。［已知：，，结果保留三位小数］ 5.工业上以铬铁矿(主要成分FeO·Cr2O3，含Al2O3、SiO2等杂质)为主要原料制备红矾钠(Na2Cr2O7·2H2O)的工艺流程如图a。回答下列问题： (1)“焙烧”时，将矿料磨碎且气体与矿料逆流而行，其目的是 。 (2)“焙烧”的目的是将FeO·Cr2O3转化为Na2CrO4，并将Al、Si氧化物转化为可溶性钠盐，写出焙烧时FeO·Cr2O3发生的化学方程式 。 (3)矿物中相关元素可溶性组分物质的量浓度c与pH的关系如图b所示。当溶液中可溶组分浓度c≤1.0×10-5mol/L时，可认为已除尽。 试分析：“中和”时pH的理论范围为 ；“酸化”的目的是 ；Fe元素在 (选填流程图a中操作步骤的名称)过程中除去。 (4)蒸发结晶步骤中的副产品主要是 。冷却结晶所得母液中，除Na2Cr2O7外，可在上述流程中循环利用的物质还有 。 (5)此方法生产过程中会产生大量含的酸性废水，可以用如图c装置处理。向废水中加入适量的NaCl进行电解，被电极产物还原为Cr2+，然后生成Cr(OH)3沉淀除去，废水则可以达到排放标准。 ①写出阳极的电极方程式 。 ②已知Ksp[Cr(OH)3]=1.0×10-32，若电解一段时间后，调节pH测得溶液中c(Fe3+)=1.0×10-12mol/L，则此时c(Cr3+)= mol/L。 6.铊（Tl）本身是一种剧毒物质，为毒性最大的金属元素之一，但是铊在工业中的用途非常广泛，主要存在于一些矿物和工业废水中，也可以从含铊的合金中提取．从某铅锌厂的富铊灰（主要成分为、、Fe2O3、、）中回收铊的工艺流程如图所示： 已知： ①在氯化物-硫酸水溶液中，铊元素以形式存在； （2）萃取过程的反应原理为． 请回答下列问题： (1)基态原子核外电子的运动状态有 种． (2)“浸取I”过程中为提高铊的浸取速率，可采取的措施有 （写出两条）． (3)写出“浸取I”中发生反应的化学方程式： ，“滤渣”的主要成分是 （填化学式）． (4)请从化学平衡的角度解释“反萃取”过程中加入溶液的原因： ． (5)写出“还原氯化沉淀”中反应的离子方程式： ． (6)通过沉淀法也可以去除工业废水中的和． ①已知，某地区规定工业污水中铊的污染物排放限值为，若铊的含量符合国家排放限值，则处理后的废水中 （假设污水中铊全部以形式存在）． ②向含铊废水中加入溴水，使充分氧化成，调节溶液pH，沉淀去除铊元素．若pH过大，铊元素去除率下降的原因是 ． 7.三氯化钌（）是重要的化工原料，广泛应用于催化、电镀、电解阳极、电子工业等。从催化剂废料中分离制备和的一种工艺流程如图所示。 回答下列问题： (1)基态原子的价电子排布式为 。 (2)“焙烧”后所得固体主要成分为、、和 。 (3)“还原”过程会产生和沉淀，该反应的化学方程式为 。 (4)“酸溶”过程中，先加入盐酸溶解，然后加入盐酸羟胺（）得到和。则该两种产物的物质的量之比为 。 (5)“蒸发结晶”在真空度为时进行（此时水的沸点是），其目的是 。 (6)若维持不变，让沉淀完全（浓度不高于），则混合体系中的浓度不低于 。[已知：，，结果保留三位小数] (7)“沉钴”时，若得到的是晶体，该反应的离子方程式为 。 (8)该流程中，还有一种重要成分未提取，你认为在哪一步骤后进行最合适： 。 8．稀土元素被誉为“现代工业的维生素”，由普通级氯化镧(LaCl3)料液制备高纯氧化镧(La2O3)的新工艺流程如图所示。回答下列问题： 已知：①EDTA的结构简式为。 ②淋洗液pH太高，EDTA和[La(EDTA)]Cl3会结晶沉淀。 (1)EDTA中，VSEPR模型与N相同的原子还有 (填元素符号)；基态碳原子中自旋方向相反的价电子数之比为 。 (2)“淋洗、脱附”时，经氨水处理过的淋洗液再经EDTA淋洗，发生如下反应：(G—SO3)3La2+3N+2EDTA=3G—SO3N+2[La(EDTA)]3+，淋洗液的浓度和pH对脱附分离效率的影响如图1、图2所示。则在恒定流速和温度条件下，淋洗时最适宜的条件为 。淋洗液的pH>11.0时，分离效率迅速下降，原因是 。 (3)“吸附”过程中，氯化镧料液中La3+通过树脂(G—SO3H-)时产生H+，在树脂吸附柱上发生反应的离子方程式为 。某温度时，吸附后的溶液中c(H+)随时间变化关系如图3所示，t1~t2时间段的平均反应速率v(La3+)= 。 (4)“沉镧”时，用草酸溶液将[La(EDTA)]3+中的La3+以形式沉淀出来。某温度时，沉淀物饱和溶液的浓度为1.0×10-6 mol·L-1，该温度下沉淀物的Ksp= 。 (5)“焙烧”时反应的化学方程式： 。 (6)镧镍合金LaNix可作储氢材料，能快速可逆地存储和释放H2，其储氢原理为镧镍合金吸附H2，H2解离为原子，H储存在其中形成LaNixH6，晶胞结构如图所示，晶胞参数为a nm。 ①若A的分数坐标为(0，0.5，0.5)，B的分数坐标(0.75，0.75，0)，则C的分数坐标为 。 ②设阿伏加德罗常数的值为NA，则该晶体的密度为 g·cm-3(列出计算表达式)。 9．工业上提钒尾渣中钒的高效回收具有重要的意义，某工艺如下： 已知： ①提钒尾渣中钒主要以焦钒酸盐(如、)存在，另外还含有及其他不溶杂质。 ②酸浸后钒以存在。 ③“沉钒”的主要反应为： 回答下列问题： (1)写出基态钒的价层电子排布式： 。 (2)钒可形成多种含氧酸盐，其中正钒酸根的空间构型为： 。 (3)写出焦钒酸锰在“酸浸”中发生反应的离子方程式： ；为提高“酸浸”效率可采取的措施是： 。(写一条) (4)“除铁”中，当时 mol/L。(已知：) (5)综合考虑，试剂X最好选择： (填标号)。 A．    B．    C． (6)钒浸出率随pH、温度T、时间t的变化如下图： ①综合分析，最佳的“酸浸”条件是： 。 ②分析30min后浸出率几乎不变的原因可能是： 。 10.可用于玻璃和陶瓷的着色剂。由含钴可矿（元素主要以的形式存在，还含有元素，碳及有机物等）制取氯化钴晶体的一种工艺流程如图所示： 已知：①焦亚硫酸钠常用作食品抗氧化剂。 ②难溶于水。 ③部分金属阳离子形成氢氧化物沉淀的如表所示： 开始沉淀 0.3 2.7 7.2 7.6 9.6 完全沉淀 1.1 3.2 9.2 9.6 11.1 回答下列问题： (1)“焙烧”的目的是 。 (2)“浸取”的过程中，的主要作用是 （用离子方程式表示）。若用盐酸代替和的混合液也能达到目的，从环保角度分析不采用盐酸的原因 。 (3)“滤液1”中加入溶液，反应过程中氧化剂与还原剂的物质的量之比为 。 (4)“滤渣2”的主要成分为 （填化学式）。 (5)已知，当恰好沉淀完全时（浓度为），溶液中 （保留3位有效数字）。 (6)钴的合金材料广泛应用于航空航天、机械制造等领域。用乙醇燃料电池作为电源电解含的水溶液制备金属钴的装置如图2、3所示。 ①图3中电极应连接乙醇燃料电池的 极（填“a”或“b”）。 ②电解过程中Ⅱ室溶液变小，则离子交换膜2为 （填“阴”或“阳”）离子交换膜。 1 学科网（北京）股份有限公司 $正确的方向+方法+坚持不懈的努力=目标成绩 2027届工业流程大题专题+高质量模拟 基础回顾 1．无机化工流程中的常见分离方法： （1）洗涤(冰水、热水)：洗去晶体表面的杂质离子。 （2）过滤(热滤或抽滤)：分离难溶物和易溶物。 （3）萃取和分液：利用溶质在互不相溶的溶剂里的溶解度不同提取分离物质。 （4）蒸发结晶：提取溶解度随温度的变化变化不大的溶质。 （5）冷却结晶：提取溶解度随温度的变化变化较大的溶质、易水解的溶质或结晶水合物。 （6）蒸馏或分馏：分离沸点不同且互溶的液体混合物。 （7）冷却水：利用气体易液化的特点分离气体。 2．化工流程题中表述性词汇“八大答题方向” (1)“控制较低温度”——常考虑物质的挥发、物质的不稳定性和物质的转化等。 (2)“加过量试剂”——常考虑反应完全或增大转化率、提高产率等。 (3)“能否加其他物质”——常考虑会不会引入杂质或是否影响产品的纯度。 (4)“在空气中或在其他气体中”——主要考虑O2、H2O、CO2、其他气体是否参与反应或达到防氧化、防水解、防潮解等目的。 (5)“判断沉淀是否洗净”——常取少量最后一次洗涤液于试管中，向其中滴加某试剂，以检验其中的某种离子。 (6)“检验某物质的设计方案”——通常取少量某液体于试管中，加入另一试剂产生某现象，然后得出结论。 (7)“控制pH”——常考虑防水解、促进生成沉淀或除去杂质等。 (8)“用某些有机试剂清洗”——①降低物质的溶解度，有利于产品析出；②洗涤沉淀：减少损耗和提高利用率等。 6年真题： 1．（2021·湖南·高考真题）可用于催化剂载体及功能材料的制备。天然独居石中，铈(Ce)主要以形式存在，还含有、、、等物质。以独居石为原料制备的工艺流程如下： 回答下列问题： (1)铈的某种核素含有58个质子和80个中子，该核素的符号为 ； (2)为提高“水浸”效率，可采取的措施有 (至少写两条)； (3)滤渣Ⅲ的主要成分是 (填化学式)； (4)加入絮凝剂的目的是 ； (5)“沉铈”过程中，生成的离子方程式为 ，常温下加入的溶液呈 (填“酸性”“碱性”或“中性”)(已知：的，的，)； (6)滤渣Ⅱ的主要成分为，在高温条件下，、葡萄糖()和可制备电极材料，同时生成和，该反应的化学方程式为 。 1． 适当升高温度，将独居石粉碎等 Al(OH)3和Fe(OH)3 促使铝离子沉淀 ↑ 碱性 3++6=6+9CO↑+6H2O 【分析】焙烧浓硫酸和独居石的混合物、水浸，转化为Ce2(SO4)3和H3PO4，与硫酸不反应，转化为Al2(SO4)3，转化为Fe2(SO4)3，转化为CaSO4和HF，酸性废气含HF；后过滤，滤渣Ⅰ为和硫酸钙、FePO4，滤液主要含H3PO4，Ce2(SO4)3，Al2(SO4)3，Fe2(SO4)3，加氯化铁溶液除磷，滤渣Ⅱ为FePO4；聚沉将铁离子、铝离子转化为沉淀，过滤除去，滤渣Ⅲ主要为氢氧化铝，还含氢氧化铁；加碳酸氢铵沉铈得Ce2(CO3)3·nH2O。 【详解】(1)铈的某种核素含有58个质子和80个中子，则质量数为58+80=138，该核素的符号为； (2)为提高“水浸”效率，可采取的措施有适当升高温度，将独居石粉碎等； (3)结合流程可知，滤渣Ⅲ的主要成分是Al(OH)3和Fe(OH)3； (4)加入絮凝剂的目的是促使铝离子沉淀； (5)用碳酸氢铵“沉铈”，则结合原子守恒、电荷守恒可知生成的离子方程式为↑；铵根离子的水解常数Kh()=≈5.7×10-10，碳酸氢根的水解常数Kh()=≈2.3×10-8，则Kh()<Kh()，因此常温下加入的溶液呈碱性； (6)由在高温条件下，、葡萄糖()和可制备电极材料，同时生成和可知，该反应中Fe价态降低，C价态升高，结合得失电子守恒、原子守恒可知该反应的化学方程式为3++6=6+9CO↑+6H2O。 2．（2022·湖南·高考真题）钛(Ti)及其合金是理想的高强度、低密度结构材料。以钛渣(主要成分为，含少量V、Si和Al的氧化物杂质)为原料，制备金属钛的工艺流程如下： 已知“降温收尘”后，粗中含有的几种物质的沸点： 物质 沸点/ 136 127 57 180 回答下列问题： (1)已知，的值只决定于反应体系的始态和终态，忽略、随温度的变化。若，则该反应可以自发进行。根据下图判断：时，下列反应不能自发进行的是_______。    A． B． C． D． (2)与C、，在的沸腾炉中充分反应后，混合气体中各组分的分压如下表： 物质 分压 ①该温度下，与C、反应的总化学方程式为 ； ②随着温度升高，尾气中的含量升高，原因是 。 (3)“除钒”过程中的化学方程式为 ；“除硅、铝”过程中，分离中含、杂质的方法是 。 (4)“除钒”和“除硅、铝”的顺序 (填“能”或“不能”)交换，理由是 。 (5)下列金属冶炼方法与本工艺流程中加入冶炼的方法相似的是_______。 A．高炉炼铁 B．电解熔融氯化钠制钠 C．铝热反应制锰 D．氧化汞分解制汞 2．(1)C (2) 5TiO2+6C+10Cl25TiCl4+2CO+4CO2 随着温度升高，CO2与C发生反应 (3) 3VOCl3+Al=3VOCl2+AlCl3 蒸馏 (4) 不能 若先“除硅、铝”再“除钒”，“除钒”时需要加入Al，又引入Al杂质； (5)AC 【分析】钛渣中加入C、Cl2进行沸腾氯化，转化为相应的氯化物，降温收尘后得到粗TiCl4，加入单质Al除钒，再除硅、铝得到纯TiCl4，加入Mg还原得到Ti。 【详解】（1）记①，②，③，④； A．由图可知，600℃时的，反应自发进行，故A不符合题意； B．由图可知，600℃时的，反应自发进行，故B不符合题意； C．由图可知，600℃时的，反应不能自发进行，故C符合题意； D．根据盖斯定律，可由①+③得到，则600℃时其，反应自发进行，故D不符合题意； 故选C； （2）①根据表中数据可知，该温度下C主要生成CO和CO2，根据相同条件下气体的压强之比是物质的量之比可知TiCl4、CO和CO2的物质的量之比约是5：2：4，所以TiO2与C、Cl2反应的总化学方程式为5TiO2+6C+10Cl25TiCl4+2CO+4CO2，故答案为：5TiO2+6C+10Cl25TiCl4+2CO+4CO2； ②随着温度升高，CO2与C发生反应，导致CO含量升高，故答案为：随着温度升高，CO2与C发生反应； （3）“降温收尘”后钒元素主要以VOCl3形式存在，加入Al得到VOCl2渣，根据得失电子守恒和元素守恒配平方程式为3VOCl3+Al=3VOCl2+AlCl3；AlCl3、SiCl4与TiCl4沸点差异较大，“除硅、铝"过程中可采用蒸馏的方法分离AlCl3、SiCl4，故答案为：3VOCl3+Al=3VOCl2+AlCl3；蒸馏； （4）若先“除硅、铝”再“除钒”，“除钒”时需要加入Al，又引入Al杂质，因此“除钒”和“除硅、铝”的顺序不能交换，故答案为：不能；若先“除硅、铝”再“除钒”，“除钒”时需要加入Al，又引入Al杂质； （5）本工艺中加入Mg冶炼Ti的方法为热还原法； A．高炉炼铁的原理是用还原剂将铁矿石中铁的氧化物还原成金属铁，属于热还原法，故A符合题意； B．电解熔融氯化钠制取金属钠的原理是电解法，故B不符合题意； C．铝热反应制锰是利用Al作还原剂，将锰从其化合物中还原出来，为热还原法，故C符合题意； D．Hg为不活泼金属，可以直接用加热分解氧化汞的方法制备汞，故D不符合题意； 故答案选AC，故答案为：AC。 3．（2023·湖南·高考真题）超纯是制备第三代半导体的支撑源材料之一，近年来，我国科技工作者开发了超纯纯化、超纯分析和超纯灌装一系列高新技术，在研制超纯方面取得了显著成果，工业上以粗镓为原料，制备超纯的工艺流程如下：    已知：①金属的化学性质和相似，的熔点为； ②(乙醚)和(三正辛胺)在上述流程中可作为配体； ③相关物质的沸点： 物质 沸点/ 55.7 34.6 42.4 365.8 回答下列问题： (1)晶体的晶体类型是 ； (2)“电解精炼”装置如图所示，电解池温度控制在的原因是 ，阴极的电极反应式为 ；    (3)“合成”工序中的产物还包括和，写出该反应的化学方程式： ； (4)“残渣”经纯水处理，能产生可燃性气体，该气体主要成分是 ； (5)下列说法错误的是_______； A．流程中得到了循环利用 B．流程中，“合成”至“工序X”需在无水无氧的条件下进行 C．“工序X”的作用是解配，并蒸出 D．用核磁共振氢谱不能区分和 (6)直接分解不能制备超纯，而本流程采用“配体交换”工艺制备超纯的理由是 ； (7)比较分子中的键角大小： (填“>”“<”或“=”)，其原因是 。 3．(1)分子晶体 (2) 温度太低，不利于Ga的熔化，温度太高，Ga可能与NaoH反应产生大量氢气，会有爆炸危险。 +3eˉ+2H2O=Ga+4OH-（或[Ga(OH)4]-+3eˉ=Ga+4OH-） (3)8CH3I+2Et2O+Ga2Mg5=2+3+2； (4)CH4 (5)D (6)NR3沸点较高，易与Ga(CH3)3分离，Et2O的沸点低于Ga(CH3)3，一起气化，难以得到超纯Ga(CH3)3 (7) > Ga(CH3)3中Ga为sp2杂化，所以为平面结构，而Ga(CH3)3(Et2O)中Ga为sp3杂化，所以为四面体结构，故夹角较小 【分析】以粗镓为原料，制备超纯，粗Ga经过电解精炼得到纯Ga，Ga和Mg反应生产Ga2Mg5，Ga2Mg5和CH3I、Et2O反应生成、MgI2和CH3MgI，然后经过蒸发溶剂、蒸馏，除去残渣MgI2、CH3MgI，加入NR3进行配体交换、进一步蒸出得到超纯，Et2O重复利用，据此解答。 【详解】（1）晶体的沸点较低，晶体类型是分子晶体； （2）电解池温度控制在，温度太低，不利于Ga的熔化，温度太高，Ga可能与NaoH反应产生大量氢气，会有爆炸危险；粗Ga在阳极失去电子，阴极得到Ga，电极反应式为+3eˉ+2H2O=Ga+4OH-（或[Ga(OH)4]-+3eˉ=Ga+4OH-）； （3）“合成”工序中的产物还包括和，该反应的化学方程式8CH3I+2Et2O+Ga2Mg5=2+3+2； （4）“残渣”含，经纯水处理，能产生可燃性气体CH4； （5）A.根据分析，流程中得到了循环利用，A正确； B. 容易和水反应，容易被氧化，则流程中，“合成”至“工序X”需在无水无氧的条件下进行，B正确； C. “配体交换”得到，“工序X”先解构后蒸出，C正确； D.二者甲基的环境不同，核磁共振氢谱化学位移不同，用核磁共振氢谱能区分和，D错误； 故选D； （6）直接分解时由于Et2O的沸点较低，与Ga(CH3)3一起蒸出，不能制备超纯，而本流程采用“配体交换”工艺制备超纯的理由是，根据题给相关物质沸点可知，NR3沸点远高于Ga(CH3)3，与Ga(CH3)3易分离； （7）分子中的键角>，其原因是Ga(CH3)3中Ga为sp2杂化，所以为平面结构，而Ga(CH3)3(Et2O)中Ga为sp3杂化，所以为四面体结构，故夹角较小。 4．（2024·湖南·高考真题）铜阳极泥(含有Au、、、等)是一种含贵金属的可再生资源，回收贵金属的化工流程如下： 已知：①当某离子的浓度低于时，可忽略该离子的存在； ②  ； ③易从溶液中结晶析出； ④不同温度下的溶解度如下： 温度/℃ 0 20 40 60 80 溶解度/g 14.4 26.1 37.4 33.2 29.0 回答下列问题： (1)Cu属于 区元素，其基态原子的价电子排布式为 ； (2)“滤液1”中含有和，“氧化酸浸”时反应的离子方程式为 ； (3)“氧化酸浸”和“除金”工序均需加入一定量的： ①在“氧化酸浸”工序中，加入适量的原因是 。 ②在“除金”工序溶液中，浓度不能超过 。 (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 。 (5) 滤液4中溶质主要成分为 (填化学式)；在连续生产的模式下，“银转化”和“银还原”工序需在℃左右进行，若反应温度过高，将难以实现连续生产，原因是 。 4．(1) ds 3d104s1 (2) (3) 使硒化银完全转化为AgCl，防止氯化钠过少导致转化不完全，并且防止氯化钠过量导致AgCl转化为 0.5 (4)0.05 (5) 高于40℃后，的溶解度下降，“银转化”和“银还原”的效率降低，且易堵塞管道，难以实现连续生产 【分析】铜阳极泥（含有Au、Ag2Se、Cu2Se、PbSO4等）加入H2O2、H2SO4、NaCl氧化酸浸，由题中信息可知，滤液1中含有Cu2+和H2SeO3，滤渣1中含有Au、AgCl、PbSO4；滤渣1中加入NaClO3、H2SO4、NaCl，将Au转化为Na[AuCl4]除去，滤液2中含有Na[AuCl4]，滤渣2中含有AgCl、PbSO4；在滤渣2中加入Na2SO3，将AgCl转化为和，过滤除去PbSO4，滤液3中加入Na2S2O4，将Ag元素还原为Ag单质，Na2S2O4转化为Na2SO3，滤液4中溶质主要为Na2SO3，可继续进行银转化过程。 【详解】（1）Cu的原子序数为29，位于第四周期第ⅠB族，位于ds区，其基态原子的价电子排布式为3d104s1，故答案为：ds；3d104s1； （2）滤液1中含有Cu2+和H2SeO3，氧化酸浸时Cu2Se与H2O2、H2SO4发生氧化还原反应，生成、和，反应的离子方程式为：，故答案为：； （3）①在“氧化酸浸”工序中，加入适量的原因是：使硒化银完全转化为AgCl，防止氯化钠过少导致转化不完全，并且防止氯化钠过量导致AgCl转化为； ②由题目可知，在“除金”工序溶液中，若加入过多，AgCl则会转化为，当某离子的浓度低于1.0×10−5mol⋅L−1时，可忽略该离子的存在，为了不让AgCl发生转化，则令，由，可得，即浓度不能超过，故答案为：0.5； （4）在“银转化”体系中，和浓度之和为，溶液中存在平衡关系：，根据图可知当时，此时，则该平衡关系的平衡常数，当时，，解得此时，故答案为：0.05； （5）由分析可知滤液4中溶质主要成分为Na2SO3；由不同温度下的溶解度可知，高于40℃后，的溶解度下降，“银转化”和“银还原”的效率降低，且易堵塞管道，难以实现连续生产，故答案为：；高于40℃后，的溶解度下降，“银转化”和“银还原”的效率降低，且易堵塞管道，难以实现连续生产。 5．（2025·湖南·高考真题）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下： 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(假定浓度均为)开始沉淀和完全沉淀的： 开始沉淀的 1.9 3.3 4.7 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)“酸浸还原”时，“滤渣”的主要成分是 (写化学式)；还原的化学方程式为 。 (3)“沉铁”时，转化为的离子方程式为 ，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)“第二次萃取”时， 、 (填离子符号)与混合萃取剂形成的配合物(其结构如图所示，M表示金属元素)更稳定，这些配合物中氮原子的杂化类型为 。 5．(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) sp2 【分析】金属结核[主要含，有少量的]加入、进行酸浸还原，得到的滤渣含有，滤液中含有，通入空气，调解pH=3.2，沉铁得到滤渣，继续加入NaOH调节pH=5.2沉铝主要得到，加入萃取剂第一次萃取，分液得到的萃取液1，萃余液1中加入混合萃取剂进行第二次萃取，得到电池级镍钴锰混合溶液，萃余液2中电解得到金属锰，据此解答。 【详解】（1）原子的价电子是指和能级上的电子，所以基态原子的价电子排布式为； （2）由分析可知，“酸浸还原”时，“滤渣”的主要成分是；将3价钴还原为2价钴，同时由于硫酸的作用得到，化学方程式为； （3）“沉铁”时，转化为，铁元素化合价上升，则做氧化剂，离子反应为：；已知金属氢氧化物胶体具有吸附性，可吸附金属阳离子，则加热至的主要原因是防止形成胶体，防止其吸附其他金属阳离子，造成产率下降； （4）由表可知，，“沉铝”时，未产生沉淀，则； （5）由流程可知，第二次萃取时，主要萃取，因此与混合萃取剂形成的配合物更稳定；六元杂环是平面结构，N原子提供单电子用于环内形成大π键，剩余1对孤对电子形成配位键，N的价层电子对数为3，是sp2杂化。 6. （2026·湖南·高考真题）一种由硫化铅精矿(含PbS及少量ZnS、CdS)制备高纯铅的工艺流程如下： 已知：①乙二胺(，简写为en)为一种二元弱碱。 ②，。 ③金属离子浓度不超过时，认为该离子已沉淀完全。 回答下列问题： (1)Pb在元素周期表中的位置为第六周期第___________族。 (2)“加压氧化”中，PbS发生反应的离子方程式为__________________________；采用加压操作可提高反应速率，原因是_______________________________。 (3)“酸性溶液”经处理后，、浓度分别为、，调pH使恰好沉淀完全时(假设溶液体积不变)，______(填标号)。 a．沉淀完全    b．部分沉淀    c．未沉淀 (4)“胺浸”后，转化为配合物，“沉铅”所得固体为碱式碳酸铅[]。下列说法正确的是______(填标号)。 a．配合物中的配位原子为N b．“沉铅”过程中，溶液pH增大 c．流程中烯烃和乙二胺得到了循环利用 (5)“高温还原”中，生成Pb的化学方程式为__________________________；若用炭代替CH4，将导致铅纯度下降，原因是_____________________。 (6)“再生”时，得到的“含钙粗产品”的主要成分有___________、___________(写化学式)。 6.（(1)IVA (2) 增大体系中氧气的压强（或浓度），从而加快反应速率 (3)b (4)ac (5) 炭为固体，过量的炭容易混入生成的铅中，导致铅的纯度下降 (6) 【解析】 步骤一：关键概念/材料解读 工艺流程主线：硫化铅精矿经加压氧化生成PbSO₄和S；用乙二胺胺浸使PbSO₄转化为可溶性配合物[Pb(en)]²⁺；通入CO₂沉铅生成Pb₂(OH)₂CO₃；高温下用CH₄还原得到Pb；再生步骤回收乙二胺并处理含钙副产物。 步骤二：设问逐一分析 （1）Pb的原子序数为82，与碳、硅等同族，位于元素周期表第六周期第IVA族。 （2）“加压氧化”中，与空气中的及加入的硫酸反应，生成沉淀和单质。根据电子守恒和原子守恒，可写出离子方程式为。采用加压操作可以增大氧气的溶解度或浓度，从而有效加快反应速率。 （3） 当恰好沉淀完全时，溶液中，此时溶液中。 对于，其浓度商。 因为，故有沉淀生成； 若沉淀完全，需要，说明此时并未沉淀完全。因此部分沉淀，选b。 （4）a．乙二胺()中的氮原子含有孤电子对，可作为配位原子与形成配位键，正确； b．“沉铅”过程中通入，生成碱式碳酸铅[]，消耗了溶液中的碱性物质（乙二胺），导致溶液pH减小，错误； c．由流程图可知，“再生”工序加入后重新得到乙二胺，同时烯烃并未被消耗，二者返回胺浸工序循环利用，正确； 故选ac。 （5）“高温还原”中，与反应生成、和。反应中元素化合价由+2降至0，元素化合价由-4升至+4，根据得失电子守恒配平化学方程式为。若用炭代替，由于炭是固体，反应后过量的炭容易作为杂质混入液态或固态铅中难以分离，从而导致铅的纯度下降。 （6）“沉铅”后的溶液中含有硫酸根离子和通入后产生的碳酸根离子（或碳酸氢根离子），加入进行“再生”时，钙离子会与硫酸根离子、碳酸根离子反应生成微溶的和难溶的沉淀，因此得到的“含钙粗产品”的主要成分为和。 模拟10题： 1.以湿法炼锌厂所产的钴锰渣(主要成分为，含少量、等)为原料回收制备的工艺如下： 已知常温下，。 回答下列问题： (1)“酸浸”时其中，写出反应的化学方程式： 。 (2)“除铁”时，生成同时有CO2生成，写出该反应离子方程式为： 。 (3)“除铜锌”时，主要以而不是Cu(OH)2形式除去，结合计算说明其原因： (写出主要计算推理过程)。 (4)“滤渣3”中含有，写出“除锰”时生成的化学方程式： 。 (5)P204、P507对金属离子的萃取率与的关系如图1所示。 ①“P204萃取”后“萃取液1”进行“反萃取”的目的是 。 ②“P507萃取”时，选择合适的范围为 (填字母)。 A． B． C． D． (6)的立方晶胞结构如图2所示。若晶体密度为d g/cm3 ，则晶胞中与之间最近距离为 。 答案．(1) (2) (3)根据，反应进行彻底，主要以形式除去 (4) (5) 从萃取液中反萃取出，减少产品损失 B (6) 【分析】钴锰渣(主要成分为 CO2O3、CoO、NiO、MnO2，含少量 Fe2O3、ZnO、CuO、CaO 等) 中加入稀硫酸、K2SO3溶液进行酸浸，所得滤渣1中含有CaSO4；滤液中加入H2O2，将Fe2+氧化为Fe3+，再加入K2CO3调节pH，得到KFe3(SO4)2(OH)6沉淀；滤液1中加入KHS、K2S混合溶液除铜锌，生成CuS、ZnS沉淀；滤液2中加入Co(OH)3除锰，生成S、MnO2沉淀；滤液3中加入P204萃取，钴镍进入萃取液中，加入硫酸反萃取后与萃余液1合并，再用P507萃取，钴进入萃取液中，镍进入萃余液2中；萃取液2中加入草酸进行反萃取，从而获得CoC2O4； 2.闭环循环有利于提高资源利用率和实现绿色化学的目标。利用氨法浸取可实现废弃物铜包钢的有效分离，同时得到的可用于催化、医药、冶金等重要领域。工艺流程如下： 已知：室温下的。 回答下列问题： (1)首次浸取所用深蓝色溶液①由铜毛丝、足量液氨、空气和盐酸反应得到，其主要成分为 (填化学式)。 (2)滤渣的主要成分为 (填化学式)。 (3)浸取工序的产物为，该工序发生反应的化学方程式为 。浸取后滤液的一半经氧化工序可得深蓝色溶液①，氧化工序发生反应的离子方程式为 。 (4)浸取工序宜在之间进行，当环境温度较低时，浸取液再生后不需额外加热即可进行浸取的原因是 。 (5)补全中和工序中主反应的离子方程式 + 。 (6)真空干燥的目的为 。 【答案】 (1) (2) (3) (4)盐酸和液氨反应放热 (5) (6)防止干燥过程中被空气中的氧化 【详解】由题给流程可知，铜包钢用由铜毛丝、足量液氨、空气和盐酸反应得到的二氯化四氨合铜深蓝色溶液浸取，将铜转化为一氯化二氨合亚铜，过滤得到含有铁的滤渣和一氯化二氨合亚铜滤液；将滤液的一半经氧化工序将一氯化二氨合亚铜可以循环使用的二氯化四氨合铜；滤液的一半加入加入硫酸、盐酸中和，将一氯化二氨合亚铜转化为硫酸亚铜和氯化亚铜沉淀，过滤得到含有硫酸铵、硫酸亚铜的滤液和氯化亚铜；氯化亚铜经盐酸、乙醇洗涤后，真空干燥得到氯化亚铜；硫酸亚铜溶液发生置换反应生成海绵铜。 3．镓、锗均是重要金属，一种从炼锌矿渣{主要含铁酸锗()，铁酸镓[]，铁酸锌()}中回收镓、锗的工艺流程如下： 已知：时，、、、，、。 (1)Ga属于 区元素，其基态原子的价电子排布式为 。 (2)“酸浸还原”时(不溶于水)与硫酸和反应的离子方程式为 。 (3)时，“沉镓”过程中，若溶液中的、，当沉淀完全(离子浓度小于，可认为沉淀完全)时，、是否开始沉淀，判断并说明理由： ；使和分离的方法为 。 (4)以惰性材料为电极电解制备金属镓时，金属镓在 (填“阴”或“阳”)极生成；电解完成后的电解质残液可返回到 工序循环使用。 (5)“蒸馏”提纯时，下列图示中温度计位置正确的是 (填标号)。 (6)水解生成时，要加入大量的水，其目的是 。 3．(1) p (2) (3) 未开始沉淀，沉淀完全时的，和开始沉淀的pH均为5.5 加入双氧水氧化，然后加入氧化锌调pH小于5.5，将铁元素沉淀完全后，过滤 (4) 阴 碱溶 (5)A (6)促进水解完全 【分析】炼锌矿渣[主要含铁酸锗GeFe2O5、铁酸镓Ga2(Fe2O4)3、铁酸锌ZnFe2O4]，得到目标产物：Ca、Ce，除杂元素：Fe、Zn；酸浸还原GeFe2O5、Ga2(Fe2O4)3、ZnFe2O4中的Fe(+3价)在H2SO4溶液中被SO2还原为Fe2+，所以“酸浸还原”后的溶液中含金属阳离子有(Ge4+、Ga3+、Fe2+、Zn2+，其中Ga2(Fe2O4)3发生的反应为Ga2(Fe2O4)3+3SO2+12H+=6Fe2++2Ga3++3+6H2O；沉锗：溶液中的Ge4+与通入的H2S反应生成GeS2沉淀；分离：“沉锗”后的溶液中含有的金属阳离子有Ga3+、Fe2+、Zn2+，通过分离出FeSO4使溶液进一步纯化；沉镓：向含Ga3+和Zn2+的溶液中通入NH3，可将Ga3+转化为Ga(OH)3；碱溶：Ga(OH)3与NaOH发生的反应为Ga(OH)3+NaOH=Na[Ga(OH)4]或Ga(OH)3+NaOH=NaGaO2+2H2O；电解：电解NaGaO2{或Na[Ga(OH)4]}得到Ga；氧化：GeS2中的S(-2价)在HCl作用下被NaClO3、氧化为S，而NaClO3被还原为Cl-，所以由得失电于守恒可知4n(GeS2)=6n(NaClO3)，由于在该反应中GeS2作还原剂、NaClO3作氧化剂，所以氧化剂与还原剂的物质的量上比为2：3；蒸馏：氧化后得到的GeCl4通过蒸馏的方法从溶液中分离；水解：GeCl4水解生成GeO2；还原：GeO2经原后生成Ge； 4.锰废渣的硫酸浸出液含有大量、、以及少量的、、、。通过沉淀-萃取法可以回收其中的锰、钴、镍，流程如图所示。 已知： ①萃取剂a和b均为有机物，可用通式HR表示，萃取金属离子时，发生反应：(M代表被萃取的金属)。 ②已知常温下部分物质的如表。 物质 ③不同条件下加入对钙镁去除率的影响如图1、图2。 (1)基态Mn原子的价电子轨道表示式为 。 (2)写出加入后发生反应的离子方程式 。 (3)滤渣①的主要成分 。 (4)根据图1、图2，选择除去钙镁离子的最适宜温度和pH分别是 、 ，如果pH过低带来影响是 。 (5)用平衡移动原理解释加入反萃取剂的作用 。 (6)最后得到溶液中，调节溶液，加入让沉淀完全(浓度不高于)，则混合体系中的浓度不低于 。［已知：，，结果保留三位小数］ 4．(1)3d54s2 (2)MnO2+2Fe2++4H+=Mn2++2Fe3++2H2O (3)氢氧化铁(Fe(OH)3) (4) 90℃ 4 钙镁离子的残留量较高 (5)加入反萃取剂发生反应MnR2+2H+⇌2HR+Mn2+，加入含H+的反萃取剂使平衡正向移动，得到Mn2+溶液 (6)0.167mol⋅L−1 【分析】锰废渣的硫酸浸出液含有大量Mn2+、Co2+、Ni2+以及少量的Ca2+、Mg2+、Fe3+、Fe2+，往其中加二氧化锰将二价铁氧化为三价铁，加碳酸钙调溶液pH，使铁离子转化为氢氧化铁沉淀，往滤液中加MnF2沉淀钙离子和镁离子，过滤，往滤液中加萃取剂a萃取锰离子，所得有机相中加入反萃取剂得到含Mn2+的溶液；无机相用萃取剂b萃取Co2+，所得无机相为含Ni2+的溶液、有机相中加入反萃取剂得到含Co2+的溶液。 5.工业上以铬铁矿(主要成分FeO·Cr2O3，含Al2O3、SiO2等杂质)为主要原料制备红矾钠(Na2Cr2O7·2H2O)的工艺流程如图a。回答下列问题： (1)“焙烧”时，将矿料磨碎且气体与矿料逆流而行，其目的是 。 (2)“焙烧”的目的是将FeO·Cr2O3转化为Na2CrO4，并将Al、Si氧化物转化为可溶性钠盐，写出焙烧时FeO·Cr2O3发生的化学方程式 。 (3)矿物中相关元素可溶性组分物质的量浓度c与pH的关系如图b所示。当溶液中可溶组分浓度c≤1.0×10-5mol/L时，可认为已除尽。 试分析：“中和”时pH的理论范围为 ；“酸化”的目的是 ；Fe元素在 (选填流程图a中操作步骤的名称)过程中除去。 (4)蒸发结晶步骤中的副产品主要是 。冷却结晶所得母液中，除Na2Cr2O7外，可在上述流程中循环利用的物质还有 。 (5)此方法生产过程中会产生大量含的酸性废水，可以用如图c装置处理。向废水中加入适量的NaCl进行电解，被电极产物还原为Cr2+，然后生成Cr(OH)3沉淀除去，废水则可以达到排放标准。 ①写出阳极的电极方程式 。 ②已知Ksp[Cr(OH)3]=1.0×10-32，若电解一段时间后，调节pH测得溶液中c(Fe3+)=1.0×10-12mol/L，则此时c(Cr3+)= mol/L。 【答案】 (1)增大接触面积，加快反应速率 (2) (3)4.5~9.3 把完全转化为 浸取 (4)Na2SO4 硫酸 (5)Fe-2e-=Fe2+ 1.0×10-6 【详解】铬铁矿主要成分FeO·Cr2O3，含Al2O3、SiO2等杂质。铬铁矿和纯碱在空气中灼烧生成Na2CrO4、偏铝酸钠、硅酸钠、氧化铁，“水浸”除去氧化铁，滤液中加硫酸“中和”生成氢氧化铝、硅酸沉淀，过滤，滤液中加硫酸酸化把完全转化为，蒸发结晶析出副产品硫酸钠，冷却结晶析出Na2Cr2O7·2H2O。 6.铊（Tl）本身是一种剧毒物质，为毒性最大的金属元素之一，但是铊在工业中的用途非常广泛，主要存在于一些矿物和工业废水中，也可以从含铊的合金中提取．从某铅锌厂的富铊灰（主要成分为、、Fe2O3、、）中回收铊的工艺流程如图所示： 已知： ①在氯化物-硫酸水溶液中，铊元素以形式存在； （2）萃取过程的反应原理为． 请回答下列问题： (1)基态原子核外电子的运动状态有 种． (2)“浸取I”过程中为提高铊的浸取速率，可采取的措施有 （写出两条）． (3)写出“浸取I”中发生反应的化学方程式： ，“滤渣”的主要成分是 （填化学式）． (4)请从化学平衡的角度解释“反萃取”过程中加入溶液的原因： ． (5)写出“还原氯化沉淀”中反应的离子方程式： ． (6)通过沉淀法也可以去除工业废水中的和． ①已知，某地区规定工业污水中铊的污染物排放限值为，若铊的含量符合国家排放限值，则处理后的废水中 （假设污水中铊全部以形式存在）． ②向含铊废水中加入溴水，使充分氧化成，调节溶液pH，沉淀去除铊元素．若pH过大，铊元素去除率下降的原因是 ． 答案：(1)81种； (2)搅拌、适当升温、增大浓度等； (3) PbSO4 (4)与H+反应，减小H+浓度，平衡逆向移动，使Tl元素以形式重新进入水层； (5)； (6) ； Tl(OH)3沉淀又转化成Tl(OH)进入溶液； 【分析】富铊灰的主要成分有 PbO、Fe2O3、FeO、Tl2O等，富铊灰加入 KMnO4、H2SO4的混合溶液浸取时 ZnO转化为 ZnSO4，PbO转化为 PbSO4、Fe2O3转化为Fe2(SO4)3，FeO被氧化为 Fe2(SO4)3、Tl2O转化为，过滤所得滤液加入萃取剂发生反应，然后反萃取得到，加入还原剂还原、氯化和沉淀得到 TlCl，TlCl焙烧、酸浸、水浸得到 Tl2SO4溶液，最后电解 Tl2SO4溶液得到 Tl和 Tl2(SO4)3溶液。 7.三氯化钌（）是重要的化工原料，广泛应用于催化、电镀、电解阳极、电子工业等。从催化剂废料中分离制备和的一种工艺流程如图所示。 回答下列问题： (1)基态原子的价电子排布式为 。 (2)“焙烧”后所得固体主要成分为、、和 。 (3)“还原”过程会产生和沉淀，该反应的化学方程式为 。 (4)“酸溶”过程中，先加入盐酸溶解，然后加入盐酸羟胺（）得到和。则该两种产物的物质的量之比为 。 (5)“蒸发结晶”在真空度为时进行（此时水的沸点是），其目的是 。 (6)若维持不变，让沉淀完全（浓度不高于），则混合体系中的浓度不低于 。[已知：，，结果保留三位小数] (7)“沉钴”时，若得到的是晶体，该反应的离子方程式为 。 (8)该流程中，还有一种重要成分未提取，你认为在哪一步骤后进行最合适： 。 【答案】 (1)3d74s2 (2)Na[Al(OH)4] (3) (4)2∶1 (5)低压低温蒸发，避免分解 (6)0.167mol⋅L-1 (7) (8)还原 【详解】“焙烧”过程Co、Ru分别被氧化为CoO、Na2RuO4，NaNO3被还原为NaNO2，同时Al2O3与NaOH反应生成Na[Al(OH)4](或NaAlO2)，“水浸”过程Na2RuO4、NaNO2和Na[Al(OH)4](或NaAlO2)溶解，CoO不溶，过滤得CoO固体和滤液，向滤液中加入乙醇，“还原”过程乙醇被氧化为CH3CHO，Na2RuO4被还原生成Ru(OH)4沉淀，同时产生NaOH，过滤得Ru(OH)4沉淀，经过“酸溶”得含RuCl3溶液，RuCl3溶液经过蒸发结晶得到RuCl3⋅6H2O；CoO进行酸浸得含Co2+溶液，用草酸溶液沉钴得到CoC2O4晶体，最后经系列操作得到Co(NO3)2⋅6H2O，据此解答。 8．稀土元素被誉为“现代工业的维生素”，由普通级氯化镧(LaCl3)料液制备高纯氧化镧(La2O3)的新工艺流程如图所示。回答下列问题： 已知：①EDTA的结构简式为。 ②淋洗液pH太高，EDTA和[La(EDTA)]Cl3会结晶沉淀。 (1)EDTA中，VSEPR模型与N相同的原子还有 (填元素符号)；基态碳原子中自旋方向相反的价电子数之比为 。 (2)“淋洗、脱附”时，经氨水处理过的淋洗液再经EDTA淋洗，发生如下反应：(G—SO3)3La2+3N+2EDTA=3G—SO3N+2[La(EDTA)]3+，淋洗液的浓度和pH对脱附分离效率的影响如图1、图2所示。则在恒定流速和温度条件下，淋洗时最适宜的条件为 。淋洗液的pH>11.0时，分离效率迅速下降，原因是 。 (3)“吸附”过程中，氯化镧料液中La3+通过树脂(G—SO3H-)时产生H+，在树脂吸附柱上发生反应的离子方程式为 。某温度时，吸附后的溶液中c(H+)随时间变化关系如图3所示，t1~t2时间段的平均反应速率v(La3+)= 。 (4)“沉镧”时，用草酸溶液将[La(EDTA)]3+中的La3+以形式沉淀出来。某温度时，沉淀物饱和溶液的浓度为1.0×10-6 mol·L-1，该温度下沉淀物的Ksp= 。 (5)“焙烧”时反应的化学方程式： 。 (6)镧镍合金LaNix可作储氢材料，能快速可逆地存储和释放H2，其储氢原理为镧镍合金吸附H2，H2解离为原子，H储存在其中形成LaNixH6，晶胞结构如图所示，晶胞参数为a nm。 ①若A的分数坐标为(0，0.5，0.5)，B的分数坐标(0.75，0.75，0)，则C的分数坐标为 。 ②设阿伏加德罗常数的值为NA，则该晶体的密度为 g·cm-3(列出计算表达式)。 8．(1) C、O 3∶1(或1∶3) (2) 淋洗液的浓度为30 mol·L-1左右和pH为10左右 淋洗液pH太高，EDTA和[La(EDTA)]Cl3会结晶沉淀，导致分离效率下降 (3) mol·L-1·s-1 (4)1.08×10-28 (5) (6) (1，0.5，1) 【分析】普通级氯化镧料液经过吸附柱和多次分离柱分离得到[La(EDTA)]3+，然后加入草酸溶液沉淀稀土元素，再进行高温焙烧得到La2O3； 【详解】（1） 由EDTA的结构简式可知，N原子的价层电子对数为4，杂化方式为sp3，VSEPR模型为四面体形，另外O和C原子的价层电子对数为4，杂化方式为sp3，与N原子的VSEPR模型相同，基态碳原子电子轨道表示式为，自旋方向相反的价电子数之比为1:3或3:1。 （2）由图，淋洗时最适宜的条件为淋洗液的浓度为30 mol·L-1左右和pH为10左右，此时分离效率最好；已知，淋洗液pH太高，EDTA和[La(EDTA)]Cl3会结晶沉淀，则淋洗液的pH>11.0时，分离效率迅速下降，原因是：淋洗液pH太高，EDTA和[La(EDTA)]Cl3会结晶沉淀，导致分离效率下降； （3）氯化镧料液中La3+通过树脂(G—SO3H-)时产生H+，结合质量守恒，同时生成，在树脂吸附柱上发生反应的离子方程式：；由图结合方程式，t1~t2时间段的平均反应速率； （4）某温度时，沉淀物饱和溶液的浓度为1.0×10-6 mol·L-1，，该温度下沉淀物的； （5）空气中氧气具有氧化性，“焙烧”时反应为和氧气发生氧化还原反应生成二氧化碳和，的化学方程式：； （6）①若A的分数坐标为(0，0.5，0.5)，B的分数坐标(0.75，0.75，0)，由结构，C在xyz轴上坐标投影分别为1、0.5、1，分数坐标为(1，0.5，1)。 ②据“均摊法”，晶胞中含个H2、个La、个Ni，则晶体密度为。 9．工业上提钒尾渣中钒的高效回收具有重要的意义，某工艺如下： 已知： ①提钒尾渣中钒主要以焦钒酸盐(如、)存在，另外还含有及其他不溶杂质。 ②酸浸后钒以存在。 ③“沉钒”的主要反应为： 回答下列问题： (1)写出基态钒的价层电子排布式： 。 (2)钒可形成多种含氧酸盐，其中正钒酸根的空间构型为： 。 (3)写出焦钒酸锰在“酸浸”中发生反应的离子方程式： ；为提高“酸浸”效率可采取的措施是： 。(写一条) (4)“除铁”中，当时 mol/L。(已知：) (5)综合考虑，试剂X最好选择： (填标号)。 A．    B．    C． (6)钒浸出率随pH、温度T、时间t的变化如下图： ①综合分析，最佳的“酸浸”条件是： 。 ②分析30min后浸出率几乎不变的原因可能是： 。 9．(1)3d34s2 (2)正四面体形 (3) Mn2V2O7+6H+=2VO2++2Mn2++3H2O 搅拌、粉碎、适当提高酸的浓度等 (4)2.64×10–6 (5)B (6) pH=0.5、室温(r=25℃)、30min Ca2V2O7在酸浸中生成CaSO4包裹在Ca2V2O7外，阻止了反应 【分析】由题给流程可知，向尾渣中稀硫酸酸浸，将钒元素转化为VO离子，钙元素、锰元素、铁元素转化为硫酸盐，过滤得到含有硫酸钙的滤渣和滤液；向滤液中加入碳酸氢铵调节溶液pH，将溶液中的铁离子转化为氢氧化铁沉淀，VO离子转化为H2V10O离子，过滤得到含有氢氧化铁的滤渣和滤液；向滤液中加入硫酸溶液，将溶液中的H2V10O离子和铵根离子转化为NH4V3O8沉淀，过滤得到滤液和NH4V3O8；NH4V3O8煅烧分解得到五氧化二钒。 10.可用于玻璃和陶瓷的着色剂。由含钴可矿（元素主要以的形式存在，还含有元素，碳及有机物等）制取氯化钴晶体的一种工艺流程如图所示： 已知：①焦亚硫酸钠常用作食品抗氧化剂。 ②难溶于水。 ③部分金属阳离子形成氢氧化物沉淀的如表所示： 开始沉淀 0.3 2.7 7.2 7.6 9.6 完全沉淀 1.1 3.2 9.2 9.6 11.1 回答下列问题： (1)“焙烧”的目的是 。 (2)“浸取”的过程中，的主要作用是 （用离子方程式表示）。若用盐酸代替和的混合液也能达到目的，从环保角度分析不采用盐酸的原因 。 (3)“滤液1”中加入溶液，反应过程中氧化剂与还原剂的物质的量之比为 。 (4)“滤渣2”的主要成分为 （填化学式）。 (5)已知，当恰好沉淀完全时（浓度为），溶液中 （保留3位有效数字）。 (6)钴的合金材料广泛应用于航空航天、机械制造等领域。用乙醇燃料电池作为电源电解含的水溶液制备金属钴的装置如图2、3所示。 ①图3中电极应连接乙醇燃料电池的 极（填“a”或“b”）。 ②电解过程中Ⅱ室溶液变小，则离子交换膜2为 （填“阴”或“阳”）离子交换膜。 10.(1)除去碳和有机物 (2) 4Co3+++3H2O=4Co2++2+6H+ 盐酸与Co3+反应产生Cl2且盐酸本身有挥发性，Cl2和HCl会污染环境 (3)1:6 (4)Fe(OH)3 (5)4.15×10-3mol⋅L−1 (6) a 阴 【分析】由题干流程图可知，由含钴矿(Co元素主要以Co2O3、CoO存在，还含有Fe、Mg、Ca元素，碳及有机物等)制取氯化钴晶体的一种工艺流程，含钴废料“550℃焙烧”以除去碳和有机物后加入稀硫酸和焦亚硫酸钠Na2S2O5，过滤得到滤渣1和滤液1，滤液1中加入NaClO3将亚铁离子氧化为三价铁离子，便于分离，加入碳酸钠溶液调节溶液pH3.0～3.5沉淀铁离子，过滤得到滤渣2和滤液2，滤液2中加入NaF调节溶液pH=4.0～5.0沉淀钙离子和镁离子，生成滤渣3为CaF2、MgF2难溶于水；向滤液3中加入萃取剂Ⅰ，分液得到有机层中然后用稀盐酸反萃取得到萃取剂Ⅰ和溶液4，经过一系列操作得到相应的盐，溶液中含钴离子和镍离子，加入萃取剂Ⅱ萃取分液得到含镍离子的溶液和有机层，加入稀盐酸反萃取得到氯化钴溶液。经过浓缩蒸发、冷却结晶、过滤洗涤、干燥得到晶体，据此分析解题。 1 学科网（北京）股份有限公司 $