工业流程大题 专项训练-2027届高三化学一轮复习

**基本信息** 以分离方法分类与八大答题方向为核心方法体系，通过6年真题与模拟题构建操作-原理-应用的递进式知识逻辑，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| |----|-----------|----------|----------| |基础回顾|2模块（分离方法+答题方向）|7种分离方法操作与目的；八大表述词汇答题角度|从具体操作到原理应用，构建“操作方法-反应原理-问题解决”逻辑链| |真题训练|6年湖南高考真题|结合真题情境迁移基础方法，强化规范答题|覆盖金属提取、物质制备等典型流程，体现高考命题趋势| |模拟题|多道综合流程题|融合Ksp计算、萃取分离等进阶技巧|从基础分离到复杂体系提纯，实现知识应用的深化|

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： 3. (2021·湖南·高考真题)Ce2(CO3)3 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 CePO4 形式存在，还含有 SiO2、Al2O3、Fe2O3、CaF2 等物质。以独居石为原料制备 Ce2(CO3)3 ⋅ nH2O 的工艺流程如下： ·1· 学科网（北京）股份有限公司 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 Ce2(CO3)3 ⋅ nH2O 的离子方程式为 ，常温下加入的 NH4HCO3 溶液呈 (填“酸性”“碱性”或“中性”) (已知：NH3 ⋅ H2O 的 Kb = 1.75 × 10-5，H2CO3 的 Kal = 4.4 × 10-7，Ka2 = 4.7 × 10-11)； (6) 滤渣Ⅱ的主要成分为 FePO4，在高温条件下，Li2CO3、葡萄糖 (C6H12O6) 和 FePO4 可制备电极材料 LiFePO4，同时生成 CO 和 H2O，该反应的化学方程式为 。 【答案】138Ce 适当升高温度，将独居石粉碎等 Al(OH ) 和 Fe(OH ) 促使铝离子沉淀 58 3 3 6HCO- + 2Ce3+ + (n - 3)H O = Ce (CO ) ⋅ nH O + 3CO ↑ 碱性 3Li CO + C H O 3 2 2 3 3 2 2 2 3 6 12 6 + 6FePO4 = 6LiFePO4 + 9CO ↑+6H2O 【分析】焙烧浓硫酸和独居石的混合物、水浸，CePO4 转化为 Ce2(SO4)3 和 H3PO4，SiO2 与硫酸不反应，Al2O3 转化为 Al2(SO4)3，Fe2O3 转化为 Fe2(SO4)3，CaF2 转化为 CaSO4 和 HF ，酸性废气含 HF；后过滤，滤渣Ⅰ为 SiO2 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 138Ce；58 (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 Ce2(CO3)3 ⋅ nH2O 的离子方程式为 6HCO- + 2Ce3+ + (n - 3)H O = Ce (CO ) ⋅ nH O + 3CO ↑；铵根离子的水解常数 K (NH +) = 3 2 2 3 3 2 2 h 4 10-14 ≈ 5.7 × 10-10，碳酸氢根的水解常数 K (HCO-) = Kw = 10-14 ≈ 2.3 × 10-8，则 K 1.75 ×10-5 h 3 Ka1 4.4 ×10-7 h (NH +) < K (HCO-)，因此常温下加入的 NH HCO 溶液呈碱性； 4 h 3 4 3 (6) 由在高温条件下，Li2CO3、葡萄糖 (C6H12O6) 和 FePO4 可制备电极材料 LiFePO4，同时生成 CO 和 H2O 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 3Li2CO3 + C6H12O6 + 6FePO4 = 6LiFePO4 + 9CO ↑+6H2O。 4. (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 TiO2，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 TiCl4 中含有的几种物质的沸点： 物质 TiCl4 VOCl3 SiCl4 AlCl3 沸点/℃ 136 127 57 180 回答下列问题： (1) 已知ΔG = ΔH - TΔS，ΔG 的值只决定于反应体系的始态和终态，忽略 ΔH 、ΔS 随温度的变化。若ΔG < 0，则该反应可以自发进行。根据下图判断：600℃ 时，下列反应不能自发进行的是 。 A. C(s) + O2(g) = CO2(g) B. 2C(s) + O2(g) = 2CO(g) C. TiO2(s) + 2Cl2(g) = TiCl4(g) + O2(g) D. TiO2(s) + C(s) + 2Cl2(g) = TiCl4(g) + CO2(g) (2) TiO2 与 C、Cl2，在 600℃ 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 TiCl4 CO CO2 Cl2 分压 MPa 4.59 × 10-2 1.84 × 10-2 3.70 × 10-2 5.98 × 10-9 ①该温度下，TiO2 与 C、Cl2 反应的总化学方程式为 ； ②随着温度升高，尾气中 CO 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 TiCl4 中含 Si、Al 杂质的方法是 o (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 Mg 冶炼 Ti 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 【答案】(1)C (2) 5TiO2 + 6C + 10Cl2600℃ 5TiCl4 + 2CO + 4CO2 随着温度升高，CO2 与 C 发生反应 C + CO2高温 2CO (3) 3VOCl3 + Al = 3VOCl2 + AlCl3 蒸馏 (4) 不能 若先“除、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、铝得到纯 TiCl4，加入 Mg 还原得到 Ti。 【详解】(1) 记① C(s) + O2(g) = CO2(g)，② 2C(s) + O2(g) = 2CO(g)，③ TiO2(s) + 2Cl2(g) = TiCl4(g) + O2(g)，④ TiO2(s) + C(s) + 2Cl2(g) = TiCl4(g) + CO2(g)； A. 由图可知，600℃ 时 C(s) + O2(g) = CO2(g) 的 ΔG < 0，反应自发进行，故 A 不符合题意； B．由图可知，600℃ 时 2C(s) + O2(g) = 2CO(g) 的 ΔG < 0，反应自发进行，故 B 不符合题意； C．由图可知，600℃ 时 TiO2(s) + 2Cl2(g) = TiCl4(g) + O2(g) 的 ΔG > 0，反应不能自发进行，故 C 符合题意； D．根据盖斯定律，TiO2(s) + C(s) + 2Cl2(g) = TiCl4(g) + CO2(g) 可由① + ③得到，则 600℃ 时其 ΔG < 0，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 + 10Cl2600℃ 5TiCl4 + 2CO + 4CO2，故答案为：5TiO2 + 6C + 10Cl2600℃ 5TiCl4 + 2CO + 4CO2； ②随着温度升高，CO2 与 C 发生反应 C + CO2高温 2CO，导致 CO 含量升高，故答案为：随着温度升高，CO2 与 C 发生反应 C + CO2高温 2CO； (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、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、铝”再“除钒”，“除钒”时需要加入 Al，又引入 Al 杂质，因此“除钒”和“除、铝”的顺 序不能交换，故答案为：不能；若先“除、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。 5. (2023·湖南·高考真题) 超纯 Ga(CH3)3 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 Ga(CH3)3 方面取得了显著成果，工业上以粗镓为原料，制备超纯 Ga(CH3)3 的工艺流程如下： 已知：①金属 Ga 的化学性质和 Al 相似，Ga 的熔点为 29.8℃； ② Et2O(乙醚) 和 NR3(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 Ga(CH3)3 Et2O CH3I NR3 沸点/℃ 55.7 34.6 42.4 365.8 回答下列问题： (1) 晶体 Ga(CH3)3 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 40 - 45℃ 的原因是 ，阴极的电极反应式为 ； (3) “合成 Ga(CH3 3(Et2O ”工序中的产物还包括 MgI2 和 CH3MgI ，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 Et2O 得到了循环利用 B. 流程中，“合成 Ga2Mg5”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 Ga(CH3 3(NR3 ，并蒸出 Ga(CH3 3 D. 用核磁共振氢谱不能区分 Ga(CH3 3 和 CH3I (6) 直接分解 Ga(CH3 3(Et2O) 不能制备超纯 Ga(CH3 3，而本流程采用“配体交换”工艺制备超纯 Ga(CH3 3 的理由是 ； (7) 比较分子中的 C - Ga - C 键角大小：Ga(CH3 3 Ga(CH3 3(Et2O) (填“>”“<”或“=”)，其原因是 。 【答案】(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。 GaO- + 3eˉ +2H O = Ga + 4OH -(或[Ga(OH ) ]- + 3eˉ = Ga + 4OH -) 2 2 4 (3)8CH3I + 2Et2O + Ga2Mg5 = 2Ga(CH3 3(Et2O (4) CH4 (5) D + 3MgI2 + 2CH3MgI； (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 Ga(CH3)3，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 Ga(CH3 3(Et2O)、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 Ga(CH3)3，Et2O 重复利用，据此解答。 【详解】(1) 晶体 Ga(CH3)3 的沸点较低，晶体类型是分子晶体； (2) 电解池温度控制在 40 - 45℃，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 GaO- + 3eˉ2 +2H2O = Ga + 4OH -(或[Ga(OH )4]- + 3eˉ = Ga + 4OH -)； (3) “合成 Ga(CH3 3(Et2O ”工序中的产物还包括 MgI2 和 CH3MgI ，该反应的化学方程式 8CH3I + 2Et2O + Ga2Mg5 = 2Ga(CH3 3(Et2O + 3MgI2 + 2CH3MgI； (4) “残渣”含 CH3MgI ，经纯水处理，能产生可燃性气体 CH4； (5) A. 根据分析，流程中 Et2O 得到了循环利用，A 正确； B. Ga(CH3 3(Et2O 容易和水反应，容易被氧化，则流程中，“合成 Ga2Mg5”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 Ga(CH3 3(NR3 ，“工序 X”先解构 Ga(CH3 3(NR3 后蒸出 Ga(CH3 3，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 Ga(CH3 3 和 CH3I ， D 错误；故选 D； (6) 直接分解 Ga(CH3 3(Et2O) 时由于 Et2O 的沸点较低，与 Ga(CH3)3 一起蒸出，不能制备超纯 Ga(CH3 3，而本流程采用“配体交换”工艺制备超纯 Ga(CH3 3 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 C - Ga - C 键角 Ga(CH3 3 > Ga(CH3 3(Et2O)，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。 6. (2024·湖南·高考真题) 铜阳极泥 (含有 Au、Ag2Se、Cu2Se、PbSO4 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 1.0 × 10-5mol ⋅ L-1 时，可忽略该离子的存在； 2 AgCl(s + Cl-(aq ;  AgCl2 -(aq K = 2.0 × 10-5 ； 3 Na2SO3 易从溶液中结晶析出； ④不同温度下 Na2SO3 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 Cu2+ 和 H2SeO3，“氧化酸浸”时 Cu2Se 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 NaCl： ①在“氧化酸浸”工序中，加入适量 NaCl 的原因是 。 ②在“除金”工序溶液中，Cl- 浓度不能超过 mol ⋅ L-1。 (4) 在“银转化”体系中，Ag(SO3 2 3- 和 Ag(SO3 3 5- 浓度之和为 0.075mol ⋅ L-1，两种离子分布分 数  3- 𝜕 𝜕( Ag(SO3 2 = n( Ag(SO3 2 3- 随 SO2- 浓度的变化关系如图所示， l n( Ag(SO3 2 3- +n( Ag(SO3 3 5- 若 SO2- 浓度为 1.0mol ⋅ L-1，则 Ag(SO3 3 5- 的浓度为 mol ⋅ L-1。3 3 (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 40℃ 左右进行，若反应温度过高，将难以实现连续生产，原因是 。 【答案】(1) ds 3d104s1 (2)Cu2Se + 4H2O2 + 4H + = 2Cu2+ + H2SeO3 + 5H2O (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AgCl2 - 0.5 (4)0.05 (5) Na2SO3 高于 40℃ 后，Na2SO3 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Ag(SO3 2 3- 和Ag(SO3 3 5-，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Ⅰ B 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 CuSO4、H2SeO3 和 H2O，反应的离子方程式为：Cu2Se + 4H2O2 + 4H + = 2Cu2+ + H2SeO3 + 5H2O，故答案为：Cu2Se + 4H2O2 + 4H + = 2Cu2+ + H2SeO3 + 5H2O； (3) ①在“氧化酸浸”工序中，加入适量 NaCl 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AgCl2 -； ②由题目可知 AgCl(s + Cl-(aq ⇌ AgCl2 -(aq ，在“除金”工序溶液中，若 Cl- 加入过多，AgCl 则 会转化为AgCl2 -，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 cAgCl2 - = 1.0 × 10-5mol/L，由 K = cAgCl2 - c(Cl- = 2.0 × 10-5，可得 c(Cl- = 0.5mol/L，即 Cl- 浓度不能超过 0.5mol/L，故答案为：0.5； (4) 在“银转化”体系中，Ag(SO3 2 3- 和Ag(SO3 3 5- 浓度之和为 0.075mol ⋅ L-1，溶液中存在平衡关3 3 系：Ag(SO3 2 3- + SO2- ⇌ Ag(SO3 3 5-，根据图可知当 c(SO2-) = 0.5mol/L 时，此时 cAg(SO3 2 3- = cAg(SO3 3 5- = 0.0375mol/L，则该平衡关系的平衡常数 K = cAg(SO3 3 5- = 0.0375 = 2，当 c(SO2-) = 1mol/L 时，K = cAg(SO3 3 5- cAg(SO3 2 3-⋅ c(SO2-) 0.0375 ×0.5 3 cAg(SO3 2 3-⋅ c(SO2-) cAg(SO3 3 5-3 3 = (0.075 -cAg(SO3 3 5- ×1 = 2，解得此时 cAg(SO3 3 5- = 0.05mol/L，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 Na2SO3 的溶解度可知，高于 40℃后，Na2SO3 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：Na2SO3；高于 40℃ 后，Na2SO3 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。 7. (2025·湖南·高考真题) 一种从深海多金属结核 [主要含 MnO2、FeO(OH )、SiO2，有少量的 Co2O3、 Al2O3、NiO、CuO] 中分离获得金属资源和电池级镍钴锰混合溶液 (NiSO4、CoSO4 、MnSO4 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 0.1mol ⋅ L-1) 开始沉淀和完全沉淀 (c≤1.0 ×10-5mol ⋅ L-1 的 pH ： Fe3+ Al3+ Cu2+ Ni2+ Co2+ Mn2+ 开始沉淀的 pH 1.9 3.3 4.7 6.9 7.4 8.1 完全沉淀的 pH 3.2 4.6 6.7 8.9 9.4 10.1 回答下列问题： (1) 基态 Ni 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)；SO2 还原 Co2O3 的化学方程式为 o (3) “沉铁”时，Fe2+ 转化为 Fe2O3 的离子方程式为 ，加热至 200℃ 的主要原因是 。 (4) “沉铝”时，未产生 Cu(OH )2 沉淀，该溶液中 c(Cu2+ 不超过 mol ⋅ L-1。 (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 。 【答案】(1)3d84s2 (2) SiO2 SO2 + Co2O3 + H2SO4 = 2CoSO4 + H2O (3) 4Fe2+ + O + 4H O 高 压_ 2Fe O + 8H + 防止形成 Fe(OH ) 胶体，防止其吸附其他金属 ·10· 学科网（北京）股份有限公司 2 阳离子，造成产率下降 (4)1 × 10-2 2 2 3 3 200℃ (5) Co2+ Ni2+ sp2 【分析】金属结核 [主要含 MnO2、FeO(OH )、SiO2，有少量的 Co2O3、Al2O3、NiO、CuO] 加入 SO2、 H2SO4 进行酸浸还原，得到的滤渣含有 SiO2，滤液中含有 Mn2+、Fe2+、Co2+、Al3+、Ni2+、Cu2+，通入空气，调解 pH = 3.2，沉铁得到 Fe2O3 滤渣，继续加入 NaOH 调节 pH = 5.2 沉铝主要得到 Al(OH )3，加入萃取剂第一次萃取 Cu2+，分液得到 Cu2+ 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)Ni 原子的价电子是指 3d 和 4s 能级上的电子，所以基态 Ni 原子的价电子排布式为 3d84s2； (2) 由分析可知，“酸浸还原”时，“滤渣”的主要成分是 SiO2；SO2 将 3 价钴还原为 2 价钴，同时由于硫酸的作用得到 CoSO4，化学方程式为 SO2 + Co2O3 + H2SO4 = 2CoSO4 + H2O； (3) “沉铁”时，Fe2+ 转化为 Fe2O3，铁元素化合价上升，则 O2 做氧化剂，离子反应为：4Fe2+ + O2 + 4H O 高 压_ 2Fe O + 8H +；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 200℃ 2 2 3 200℃ 的主要原因是防止形成 Fe(OH )3 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，K sp Cu(OH 2 = 1.0 × 10-5mol/L × 10-14 10( -6.7 2 = 10-19.6，“沉铝”时，未产生 Cu(OH )2 沉 淀，则 c(Cu2+ < KspCu(OH 2 = 10-19.6 mol/L = 1 × 10-2mol/L； c2(OH - (10-8.8 2 (5) 由流程可知，第二次萃取时，主要萃取 Co2+、Ni2+，因此 Co2+、Ni2+ 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∏6 大 π 键，剩余 1 对孤对电子形成配位6 键，N 的价层电子对数为 3，是 sp2 杂化。 8. (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 (H2NCH2CH2NH2，简写为 en) 为一种二元弱碱。 ② KspZn(OH )2 = 3.0 × 10-17，KspCd(OH )2 = 7.2 × 10-15。 ③金属离子浓度不超过 1.0 × 10-5mol ⋅ L-1 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 o (3) “酸性溶液”经处理后，Cd2+、Zn2+ 浓度分别为 0.01mol ⋅ L-1、0.02mol ⋅ L-1，调 pH 使 Zn2+ 恰好沉淀完全时 (假设溶液体积不变)，Cd2+ (填标号)。 a．沉淀完全 b．部分沉淀 c．未沉淀 (4) “胺浸”后，PbSO4 转化为配合物 Pb(en)2 SO4，“沉铅”所得固体为碱式碳酸铅 [Pb2(OH )2CO3]。下列说法正确的是 (填标号)。 a. 配合物 Pb(en)2 SO4 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 o (6) “再生”时，得到的“含钙粗产品”的主要成分有 、 (写化学式)。 【答案】((1)IVA (2)2PbS + O2 + 4H + + 2SO2- = 2PbSO4 + 2S + 2H2O4 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 高 温_ (5) 2Pb2(OH CO + CH 4Pb + 3CO + 4H O2 3 4 2 2 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) CaSO4 CaCO3 【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 PbSO ₄和 S；用乙二胺胺浸使 PbSO ₄转化为可溶性配合物 [Pb(en)]2 ⁺；通入 CO ₂沉铅生成 Pb ₂ (OH ) ₂ CO ₃；高温下用 CH ₄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、 等同族，位于元素周期表第六周期第 IVA 族。 (2) “加压氧化”中，PbS 与空气中的 O2 及加入的硫酸反应，生成 PbSO4 沉淀和单质 S。根据电子守恒和原子守恒，可写出离子方程式为 2PbS + O2 + 4H + + 2SO2- = 2PbSO4 + 2S + 2H2O。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。4 (3) 当 Zn2+ 恰好沉淀完全时，溶液中 c(Zn2+) = 1.0 × 10-5 * mol ⋅ L-1，此时溶液中 c2(OH -) = Ksp[Zn(OH )2] c(Zn2+) = 3.0 ×10-17 1.0 ×10-5 = 3.0 × 10-12。 对于 Cd2+，其浓度商 Qc = c(Cd2+) ⋅ c2(OH -) = 0.01 × 3.0 × 10-12 = 3.0 × 10-14。 因为 Qc = 3.0 × 10-14 > Ksp[Cd(OH )2] = 7.2 × 10-15，故有 Cd(OH )2 沉淀 生成；若 Cd2+ 沉淀完全，需要 c2(OH -) = 7.2 ×10-15 1.0 ×10-5 = 7.2 × 10-10 > 3.0 × 10-12，说明此时 Cd2+ 并未 沉淀完全。因此 Cd2+ 部分沉淀，选 b。 (4) a．乙二胺(H2NCH2CH2NH2) 中的氮原子含有孤电子对，可作为配位原子与 Pb2+ 形成配位键，正确； b. “沉铅”过程中通入 CO2，生成碱式碳酸铅 [Pb2(OH )2CO3]，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 Ca(OH 浸工序循环利用，正确；故选 ac。 2 后重新得到乙二胺，同时烯烃并未被消耗，二者返回胺 (5) “高温还原”中，Pb2(OH )2CO3 与 CH4 反应生成 Pb、CO2 和 H2O。反应中 Pb 元素化合价由+2 降 至 0，C 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 2Pb2(OH 2CO3 + CH 高 温_4Pb + 3CO + 4H O。若用炭代替 CH ，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。4 2 2 4 (6) “沉铅”后的溶液中含有硫酸根离子和通入 CO2 后产生的碳酸根离子(或碳酸氢根离子)，加入 Ca(OH )2 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 CaSO4 和难溶的 CaCO3 沉淀，因此得到的“含钙粗产品”的主要成分为 CaSO4 和 CaCO3。 模拟 题： 9. 以湿法炼锌厂所产的钴锰渣 (主要成分为 Co2O3、CoO、NiO、MnO2 ，含少量 Fe2O3、ZnO、CuO、 CaO 等) 为原料回收制备 CoC2O4 的工艺如下： 已知常温下，Ksp(CuS) = 1.3 × 10-36,KspCu(OH )2 = 2.2 × 10-20,Ksp(ZnS) = 1.3 × 10-24。 回答下列问题： (1) “酸浸”时其中 Co2O3 → Co2+,MnO2 → Mn2+,Fe2O3 → Fe2+，写出 Co2O3 反应的化学方程式： o (2) “除铁”时，生成 KFe3(SO4 2(OH )6 同时有 CO2 生成，写出该反应离子方程式为： o (3) “除铜锌”时，Cu2+ 主要以 CuS 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 MnO2，写出“除锰”时生成 MnO2 的化学方程式： 。 (5) P204、P507 对金属离子的萃取率与 pH 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 pH 范围为 (填字母)。 A. 3~4 B. 4~5 C. 5~6 D. 6~7 (6) K2S 的立方晶胞结构如图 2 所示。若K2S 晶体密度为 d g/cm3 ，则晶胞中 K+ 与 S2- 之间最近距离为 nm。 【答案】(1)Co2O3 + K2SO3 + 2H2SO4 = 2CoSO4 + K2SO4 + 2H2O (2)2K+ + 6Fe2+ + 3H2O2 + 4SO2- + 3CO2- + 3H2O = 2KFe3(SO4 (OH )6 ↓+3CO2 ↑ 4 3 2 (3) 根据 Cu(OH ) (s) + S2-(aq) ⇌ CuS(s) + 2OH -(aq),K = KspCu(OH )2 = 2.2 ×10-20 = 1.7 ×2 Ksp (CuS) 1.3 ×10-36 1016 > 105，反应进行彻底，Cu2+ 主要以 CuS 形式除去 (4)H2SO4 + MnSO4 + 2Co(OH )3 = MnO2 + 2CoSO4 + 4H2O (5) 从萃取液中反萃取出 Co2+、Ni2+，减少产品损失 B3 440 dNA (6) 3 4 × × 107 【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； 10. 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 CuCl 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 Ksp(CuCl) = 10-6.8。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 Cu(NH3 2 Cl，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 30~40℃ 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 Cu(NH3 2 + + 2H + + Cl- = + 。 (6) 真空干燥的目的为 。 【答案】 (1) Cu(NH3 4 Cl2 (2) Fe (3) Cu(NH3 4 Cl2 + Cu = 2Cu(NH3 2 Cl 8NH3 + 4Cu(NH3 2 + + O2 + 4H + = 4Cu(NH3 4 2+ + 2H2O (4) 盐酸和液氨反应放热 (5) CuCl ↓ 2NH +4 (6) 防止干燥过程中 CuCl 被空气中的 O2 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。 11. 镓、锗均是重要金属，一种从炼锌矿渣 {主要含铁酸锗 (GeFe2O5) ，铁酸镓 Ga2(Fe2O4 3 (ZnFe2O4)} 中回收镓、锗的工艺流程如下： ，铁酸锌 已知：25℃ 时，KspGa(OH )3 = 8.0 × 10-35、KspZn(OH )2 = 2.0 × 10-17、KspFe(OH )3 = 2.8 × 10-39、KspFe(OH )2 = 4.9 × 10-17，lg2 = 0.3、lg5 = 0.7。 (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 ZnFe2O4(不溶于水) 与硫酸和 SO2 反应的离子方程式为 。 (3) 25℃ 时，“沉镓”过程中，若溶液中的 c(Fe2+ = 5.0mol ⋅ L-1、c(Zn2+ = 2.0mol ⋅ L-1，当 Ga3+ 沉淀 完全 (离子浓度小于 10-5mol ⋅ L-1，可认为沉淀完全) 时，Fe2+、Zn2+ 是否开始沉淀，判断并说明理由： ；使 Fe2+ 和 Zn2+ 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 GeCl4 时，下列图示中温度计位置正确的是 (填标号)。 (6) GeCl4 水解生成 GeO2 时，要加入大量的水，其目的是 。 【答案】(1) p 4s24p1 (2)ZnFe2O4 + SO2 + 4H + = 2Fe2+ + Zn2+ + SO2- + 2H2O4 (3) 未开始沉淀，Ga3+ 沉淀完全时的 pH = 4.3，Fe2+ 和 Zn2+ 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 GeCl4 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+ + 3SO2- + 6H2O；沉锗：4 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； 12. 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+。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：nHR + Mn ⇌ MRn + nH +(M 代表被萃取的金属)。 ②已知常温下部分物质的 Ksp 如表。 物质 Fe(OH 3 NiCO3 Mg(OH 2 Ni(OH 2 Mn(OH 2 CaF2 MgF2 Ksp 10-37.4 10-7 10-12 10-16 10-14 10-11 10-9 ③不同条件下加入 MnF2 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 MnO2 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 Co2+ 溶液中，调节溶液 pH = 2，加入 H2C2O4 让 Co2+ 沉淀完全 (Co2+ 浓度不高于 1 × 10-5mol ⋅ L-1)，则混合体系中 H2C2O4 的浓度不低于 。 [已知：Ksp(CoC2O4 = 6.3 × 10-8， Ka1(H2C2O4 = 5.9 × 10-2，Ka2(H2C2O4 = 6.4 × 10-5 结果保留三位小数] 【答案】(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。 13. 工业上以铬铁矿 ( 主要成分 FeO · Cr 2 O 3 ，含 Al 2 O 3 、SiO 2 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 Cr2O2- 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，Cr2O2- 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7 7 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 Δ (2) 4FeO ⋅ Cr2O3 + 7O2 + 8Na2CO3=8Na2CrO4 + 2Fe2O3 + 8CO2 (3) 4.5~9.3 把 CrO2- 完全转化为 Cr2O2- 浸取 4 7 (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、 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、 酸沉淀，过滤，滤液中加硫酸酸化把 CrO2- 完全转化为 Cr2O2-，蒸发结晶析出副产品硫酸钠，冷却结晶 4 7 析出 Na2Cr2O7·2H2O。 14. 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 PbO、FeO、Fe2O3、ZnO、Tl2O) 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 TlCl4 - 形式存在； (2) 萃取过程的反应原理为 H + + R + TlCl4 - ⇌ HRTlCl4．请回答下列问题： (1) 基态 81Tl 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 Tl2O 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 CH3COONH4 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 Tl+ 和 Tl3+． ①已知 Ksp(Tl2S = 5 × 10-21，某地区规定工业污水中铊的污染物排放限值为 5.1 × 10-3mg/L，若铊的 含量符合国家排放限值，则处理后的废水中 c(S2- ≥ mol/L(假设污水中铊全部以 Tl+ 形式存在)． ②向含铊废水中加入溴水，使 Tl+ 充分氧化成 Tl3+，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) 5Tl2O + 4KMnO4 + 21H2SO4 = 5Tl2(SO4)3 + 4MnSO4 + 21H2O + 2K2SO4 PbSO4 (4) CH3COO- 与 H + 反应，减小 H + 浓度，平衡逆向移动，使 Tl 元素以TlCl4 - 形式重新进入水层； (5) TlCl - + SO2- + H O = SO2- + TlCl- + 3Cl- + 2H +； 4 3 2 4 (6) 8 × 10-6mol/L； Tl(OH )3 沉淀又转化成 Tl(OH )- 进入溶液；4 【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TlCl4 -，过滤所得滤液加入萃取剂发生反应 H + + R + TlCl4 - ⇌ HRTlCl4，然后反 萃取得到TlCl4 -，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。 15. 三氯化钌 (RuCl3) 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 Co - Ru - Al2O3 催化剂废料中分离制备 RuCl3 和 Co(NO3 2 的一种工艺流程如图所示。 回答下列问题： (1) 基态 Co 原子的价电子排布式为 。 (2) “焙烧”后所得固体主要成分为 CoO、Na2RuO4、NaNO2 和 。 (3) “还原”过程会产生 CH3CHO 和 Ru(OH )4 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 Ru(OH )4，然后加入盐酸羟胺 (NH2OH ⋅ HCl) 得到 RuCl3 和 N2。则该两种产物的物质的量之比为 。 (5) “蒸发结晶”在真空度为 40kPa 时进行 (此时水的沸点是 28°C)，其目的是 。 (6) 若维持 pH = 2 不变，让 Co2+ 沉淀完全 (Co2+ 浓度不高于 1 × 10-5mol ⋅ L-1)，则混合体系中 H2C2O4 的浓度不低于 。 [已知：Ksp(CoC2O4 = 6.3 × 10-8，Kal(H2C2O4 = 5.9 × 10-2，Ka2(H2C2O4 = 6.4 × 10-5 结果保留三位小数] (7) “沉钴”时，若得到的是 CoC2O4 ⋅ xH2O 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 Al2O3 未提取，你认为在哪一步骤后进行最合适： 。 ·20· 学科网（北京）股份有限公司 【答案】 (1) 3d74s2 (2) Na[Al(OH )4] (3)CH3CH2OH + Na2RuO4 + 2H2O = CH3CHO + Ru(OH (4)2 ∶ 1 (5) 低压低温蒸发，避免 RuCl3·6H2O 分解 (6)0.167mol ⋅ L-1 (7)H2C2O4 + Co2+ + xH2O = CoC2O4·xH2O + 2H + (8) 还原 4 ↓+2NaOH 【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。 16. 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：① EDTA 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 + 3NH + + 2EDTA = 3G - SO3NH - + 2[La(EDTA)]3+，淋洗液的浓度和 pH 对脱附分离效率的影响如 4 4 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 La2(C2O4)3 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)。 【答案】(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) 2La3+ + 3G - SO H - = (G - SO ) La + 3H + 2(c2 -c1 mol·L-1·s-1 3 (4)1.08 × 10-28 3 3 2 3(t2-t1 (5)2La (C O ) + 3O 焙烧 2La O + 12CO2 2 4 3 2 2 3 2 (6) (1 ，0.5 ，1) (139 +5 ×59 +2 ×3 a3NA ×1021 【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 (G - SO3)3La2，在树脂吸附柱上发生反应的离子方程式：2La3+ + 3G - SO3H - = (G - SO3)3La2 + 3H +；由图结合方 程式，t1~t2 时间段的平均反应速率 v(La3+ = 2 v(H + 3 = 2 3 × c2 -c1 mol/(L⋅ s ； t2-t1 (4) 某温度时，沉淀物 La2(C2O4)3 饱和溶液的浓度为 1.0 × 10-6 mol·L-1，La2(C2O4)3 ;  2La3+ + 3C2O2-，该温度下沉淀物的 Ksp = c2(La3+ c3(C2O2- = (2.0 ×10-6 2(3.0 ×10-6 3 = 1.08 × 10-28； 4 4 (5) 空气中氧气具有氧化性，“焙烧”时反应为 La2(C2O4)3 和氧气发生氧化还原反应生成二氧化碳和 La O ，的化学方程式：2La (C O ) + 3O 焙烧 2La O + 12CO ；2 3 2 2 4 3 2 2 3 2 (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 8 × 1 4 + 2 × 1 2 = 3 个 H 、8 × 1 82 = 1 个 La、1 + 8 × 1 2 = 5 个 Ni，则晶体密 M 度为 NA a3 × 1021 g ⋅ cm-3 = (139 +5 ×59 +2 ×3 a3NA ×1021 g ⋅ cm -3。 17. 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 Ca2V2O7、Mn2V2O7) 存在，另外还含有 Fe2O3 及其他不溶杂质。 ②酸浸后钒以 VO+ 存在。2 ③“沉钒”的主要反应为：3H2V10O4- + 10NH + + 2H + = 10NH VO ↓+4H O 回答下列问题： 28 4 4 3 8 2 (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 VO3- 的空间构型为： 。4 (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： o (写一条) (4) “除铁”中，当 pH = 3.0 时 c(Fe3+ = mol/L。 (已知：KspFe(OH 3 = 2.64 × 10-39) (5) 综合考虑，试剂 X 最好选择： (填标号)。 A. NaOH B. NH4HCO3 C. NaHCO3 (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： 。 【答案】(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2 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 H V O4- 离子，过滤得到含有氢氧化铁的滤渣和滤 2 2 10 28 液；向滤液中加入硫酸溶液，将溶液中的 H2V10O4- 离子和铵根离子转化为 NH VO 沉淀，过滤得到滤 28 液和 NH4V3O8；NH4V3O8 煅烧分解得到五氧化二钒。 4 3 8 18. CoCl2 可用于玻璃和陶瓷的着色剂。由含钴可矿 (Co 元素主要以 Co2O3、CoO 的形式存在，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如图所示： 已知：①焦亚硫酸钠 (Na2S2O5 常用作食品抗氧化剂。 ② CaF2、MgF2 难溶于水。 ③部分金属阳离子形成氢氧化物沉淀的 pH 如表所示： Co3+ Fe3+ Co2+ Fe2+ Mg2+ 开始沉淀 pH 0.3 2.7 7.2 7.6 9.6 完全沉淀 pH 1.1 3.2 9.2 9.6 11.1 回答下列问题： (1) “550°C 焙烧”的目的是 。 (2) “浸取”的过程中，Na2S2O5 的主要作用是 (用离子方程式表示)。若用盐酸代替H2SO4 和 Na2S2O5 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 NaClO3 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 Ksp(CaF2 = 2.7 × 10-11,Ksp(MgF2 = 6.5 × 10-9，当 Mg2+ 恰好沉淀完全时 (浓度为 1 × 10-5mol ⋅ L-1)，溶液中 c(Ca2+ = (保留 3 位有效数字)。 (6) 钴 (Co) 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 Co2+ 的水溶液制备金属钴的装置如图 2、3 所示。 ①图 3 中 Co 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 pH 变小，则离子交换膜 2 为 (填“阴”或“阳”) 离子交换膜。 【答案】(1) 除去碳和有机物 (2) 4Co3+ + S2O2- + 3H O = 4Co2+ + 2SO2- + 6H + 盐酸与 Co3+ 反应产生 Cl 且盐酸本身 5 2 4 2 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 pH 3.0~3.5 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。 $ 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： 3. (2021·湖南·高考真题)Ce2(CO3)3 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 CePO4 形式存在，还含有 SiO2、Al2O3、Fe2O3、CaF2 等物质。以独居石为原料制备 Ce2(CO3)3 ⋅ nH2O 的工艺流程如下： ·1· 学科网（北京）股份有限公司 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 Ce2(CO3)3 ⋅ nH2O 的离子方程式为 ，常温下加入的 NH4HCO3 溶液呈 (填“酸性”“碱性”或“中性”) (已知：NH3 ⋅ H2O 的 Kb = 1.75 × 10-5，H2CO3 的 Kal = 4.4 × 10-7，Ka2 = 4.7 × 10-11)； (6) 滤渣Ⅱ的主要成分为 FePO4，在高温条件下，Li2CO3、葡萄糖 (C6H12O6) 和 FePO4 可制备电极材料 LiFePO4，同时生成 CO 和 H2O，该反应的化学方程式为 。 4. (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 TiO2，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 TiCl4 中含有的几种物质的沸点： 物质 TiCl4 VOCl3 SiCl4 AlCl3 沸点/℃ 136 127 57 180 回答下列问题： (1) 已知ΔG = ΔH - TΔS，ΔG 的值只决定于反应体系的始态和终态，忽略 ΔH 、ΔS 随温度的变化。若ΔG < 0，则该反应可以自发进行。根据下图判断：600℃ 时，下列反应不能自发进行的是 。 A. C(s) + O2(g) = CO2(g) B. 2C(s) + O2(g) = 2CO(g) C. TiO2(s) + 2Cl2(g) = TiCl4(g) + O2(g) D. TiO2(s) + C(s) + 2Cl2(g) = TiCl4(g) + CO2(g) (2) TiO2 与 C、Cl2，在 600℃ 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 TiCl4 CO CO2 Cl2 分压 MPa 4.59 × 10-2 1.84 × 10-2 3.70 × 10-2 5.98 × 10-9 ①该温度下，TiO2 与 C、Cl2 反应的总化学方程式为 ； ②随着温度升高，尾气中 CO 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 TiCl4 中含 Si、Al 杂质的方法是 o (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 Mg 冶炼 Ti 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 5. (2023·湖南·高考真题) 超纯 Ga(CH3)3 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 Ga(CH3)3 方面取得了显著成果，工业上以粗镓为原料，制备超纯 Ga(CH3)3 的工艺流程如下： 已知：①金属 Ga 的化学性质和 Al 相似，Ga 的熔点为 29.8℃； ② Et2O(乙醚) 和 NR3(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 Ga(CH3)3 Et2O CH3I NR3 沸点/℃ 55.7 34.6 42.4 365.8 回答下列问题： (1) 晶体 Ga(CH3)3 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 40 - 45℃ 的原因是 ，阴极的电极反应式为 ； (3) “合成 Ga(CH3 3(Et2O ”工序中的产物还包括 MgI2 和 CH3MgI ，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 Et2O 得到了循环利用 B. 流程中，“合成 Ga2Mg5”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 Ga(CH3 3(NR3 ，并蒸出 Ga(CH3 3 D. 用核磁共振氢谱不能区分 Ga(CH3 3 和 CH3I (6) 直接分解 Ga(CH3 3(Et2O) 不能制备超纯 Ga(CH3 3，而本流程采用“配体交换”工艺制备超纯 Ga(CH3 3 的理由是 ； (7) 比较分子中的 C - Ga - C 键角大小：Ga(CH3 3 Ga(CH3 3(Et2O) (填“>”“<”或“=”)，其原因是 。 6. (2024·湖南·高考真题) 铜阳极泥 (含有 Au、Ag2Se、Cu2Se、PbSO4 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 1.0 × 10-5mol ⋅ L-1 时，可忽略该离子的存在； 2 AgCl(s + Cl-(aq ;  AgCl2 -(aq K = 2.0 × 10-5 ； 3 Na2SO3 易从溶液中结晶析出； ④不同温度下 Na2SO3 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 Cu2+ 和 H2SeO3，“氧化酸浸”时 Cu2Se 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 NaCl： ①在“氧化酸浸”工序中，加入适量 NaCl 的原因是 。 ②在“除金”工序溶液中，Cl- 浓度不能超过 mol ⋅ L-1。 (4) 在“银转化”体系中，Ag(SO3 2 3- 和 Ag(SO3 3 5- 浓度之和为 0.075mol ⋅ L-1，两种离子分布分 数  3- 𝜕 𝜕( Ag(SO3 2 = n( Ag(SO3 2 3- 随 SO2- 浓度的变化关系如图所示， l n( Ag(SO3 2 3- +n( Ag(SO3 3 5- 若 SO2- 浓度为 1.0mol ⋅ L-1，则 Ag(SO3 3 5- 的浓度为 mol ⋅ L-1。3 3 (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 40℃ 左右进行，若反应温度过高，将难以实现连续生产，原因是 。 7. (2025·湖南·高考真题) 一种从深海多金属结核 [主要含 MnO2、FeO(OH )、SiO2，有少量的 Co2O3、 Al2O3、NiO、CuO] 中分离获得金属资源和电池级镍钴锰混合溶液 (NiSO4、CoSO4 、MnSO4 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 0.1mol ⋅ L-1) 开始沉淀和完全沉淀 (c≤1.0 ×10-5mol ⋅ L-1 的 pH ： Fe3+ Al3+ Cu2+ Ni2+ Co2+ Mn2+ 开始沉淀的 pH 1.9 3.3 4.7 6.9 7.4 8.1 完全沉淀的 pH 3.2 4.6 6.7 8.9 9.4 10.1 回答下列问题： (1) 基态 Ni 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)；SO2 还原 Co2O3 的化学方程式为 o (3) “沉铁”时，Fe2+ 转化为 Fe2O3 的离子方程式为 ，加热至 200℃ 的主要原因是 。 (4) “沉铝”时，未产生 Cu(OH )2 沉淀，该溶液中 c(Cu2+ 不超过 mol ⋅ L-1。 (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 。 8. (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 (H2NCH2CH2NH2，简写为 en) 为一种二元弱碱。 ② KspZn(OH )2 = 3.0 × 10-17，KspCd(OH )2 = 7.2 × 10-15。 ③金属离子浓度不超过 1.0 × 10-5mol ⋅ L-1 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 o (3) “酸性溶液”经处理后，Cd2+、Zn2+ 浓度分别为 0.01mol ⋅ L-1、0.02mol ⋅ L-1，调 pH 使 Zn2+ 恰好沉淀完全时 (假设溶液体积不变)，Cd2+ (填标号)。 a. 沉淀完全 b．部分沉淀 c．未沉淀 (4) “胺浸”后，PbSO4 转化为配合物 Pb(en)2 SO4，“沉铅”所得固体为碱式碳酸铅 [Pb2(OH )2CO3]。下列说法正确的是 (填标号)。 a. 配合物 Pb(en)2 SO4 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 o (6) “再生”时，得到的“含钙粗产品”的主要成分有 、 (写化学式)。 模拟 题： 9. 以湿法炼锌厂所产的钴锰渣 (主要成分为 Co2O3、CoO、NiO、MnO2 ，含少量 Fe2O3、ZnO、CuO、 CaO 等) 为原料回收制备 CoC2O4 的工艺如下： 已知常温下，Ksp(CuS) = 1.3 × 10-36,KspCu(OH )2回答下列问题： = 2.2 × 10-20,Ksp(ZnS) = 1.3 × 10-24。 (1) “酸浸”时其中 Co2O3 → Co2+,MnO2 → Mn2+,Fe2O3 → Fe2+，写出 Co2O3 反应的化学方程式： o (2) “除铁”时，生成 KFe3(SO4 2(OH )6 同时有 CO2 生成，写出该反应离子方程式为： o (3) “除铜锌”时，Cu2+ 主要以 CuS 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 MnO2，写出“除锰”时生成 MnO2 的化学方程式： 。 (5) P204、P507 对金属离子的萃取率与 pH 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 pH 范围为 (填字母)。 A. 3~4 B. 4~5 C. 5~6 D. 6~7 (6) K2S 的立方晶胞结构如图 2 所示。若K2S 晶体密度为 d g/cm3 ，则晶胞中 K+ 与 S2- 之间最近距离为 nm。 10. 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 CuCl 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 Ksp(CuCl) = 10-6.8。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 Cu(NH3 2 Cl，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 30~40℃ 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 Cu(NH3 2 + + 2H + + Cl- = + 。 (6) 真空干燥的目的为 。 11. 镓、锗均是重要金属，一种从炼锌矿渣 {主要含铁酸锗 (GeFe2O5) ，铁酸镓 Ga2(Fe2O4 3 (ZnFe2O4)} 中回收镓、锗的工艺流程如下： ，铁酸锌 已知：25℃ 时，KspGa(OH )3 = 8.0 × 10-35、KspZn(OH )2 = 2.0 × 10-17、KspFe(OH )3 = 2.8 × 10-39、KspFe(OH )2 = 4.9 × 10-17，lg2 = 0.3、lg5 = 0.7。 (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 ZnFe2O4(不溶于水) 与硫酸和 SO2 反应的离子方程式为 。 (3) 25℃ 时，“沉镓”过程中，若溶液中的 c(Fe2+ = 5.0mol ⋅ L-1、c(Zn2+ = 2.0mol ⋅ L-1，当 Ga3+ 沉淀 完全 (离子浓度小于 10-5mol ⋅ L-1，可认为沉淀完全) 时，Fe2+、Zn2+ 是否开始沉淀，判断并说明理由： ；使 Fe2+ 和 Zn2+ 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 GeCl4 时，下列图示中温度计位置正确的是 (填标号)。 (6) GeCl4 水解生成 GeO2 时，要加入大量的水，其目的是 。 12. 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+。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：nHR + Mn ⇌ MRn + nH +(M 代表被萃取的金属)。 ②已知常温下部分物质的 Ksp 如表。 物质 Fe(OH 3 NiCO3 Mg(OH 2 Ni(OH 2 Mn(OH 2 CaF2 MgF2 Ksp 10-37.4 10-7 10-12 10-16 10-14 10-11 10-9 ③不同条件下加入 MnF2 对钙镁去除率的影响如图 1、图 2。 ·10· 学科网（北京）股份有限公司 (1) 基态 Mn 原子的价电子轨道表示式为 。 (2) 写出加入 MnO2 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 Co2+ 溶液中，调节溶液 pH = 2，加入 H2C2O4 让 Co2+ 沉淀完全 (Co2+ 浓度不高于 1 × 10-5mol ⋅ L-1)，则混合体系中 H2C2O4 的浓度不低于 。 [已知：Ksp(CoC2O4 = 6.3 × 10-8， Ka1(H2C2O4 = 5.9 × 10-2，Ka2(H2C2O4 = 6.4 × 10-5 结果保留三位小数] 13. 工业上以铬铁矿 ( 主要成分 FeO · Cr 2 O 3 ，含 Al 2 O 3 、SiO 2 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 Cr2O2- 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，Cr2O2- 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7 7 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。 14. 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 PbO、FeO、Fe2O3、ZnO、Tl2O) 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 TlCl4 - 形式存在； (2) 萃取过程的反应原理为 H + + R + TlCl4 - ⇌ HRTlCl4．请回答下列问题： (1) 基态 81Tl 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 Tl2O 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 CH3COONH4 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 Tl+ 和 Tl3+． ①已知 Ksp(Tl2S = 5 × 10-21，某地区规定工业污水中铊的污染物排放限值为 5.1 × 10-3mg/L，若铊的 含量符合国家排放限值，则处理后的废水中 c(S2-存在)． ≥ mol/L(假设污水中铊全部以 Tl+ 形式 ②向含铊废水中加入溴水，使 Tl+ 充分氧化成 Tl3+，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 ． 15. 三氯化钌 (RuCl3) 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 Co - Ru - Al2O3 催化剂废料中分离制备 RuCl3 和 Co(NO3 2 的一种工艺流程如图所示。 回答下列问题： (1) 基态 Co 原子的价电子排布式为 。 (2) “焙烧”后所得固体主要成分为 CoO、Na2RuO4、NaNO2 和 。 (3) “还原”过程会产生 CH3CHO 和 Ru(OH )4 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 Ru(OH )4，然后加入盐酸羟胺 (NH2OH ⋅ HCl) 得到 RuCl3 和 N2。则该两种产物的物质的量之比为 。 (5) “蒸发结晶”在真空度为 40kPa 时进行 (此时水的沸点是 28°C)，其目的是 。 (6) 若维持 pH = 2 不变，让 Co2+ 沉淀完全 (Co2+ 浓度不高于 1 × 10-5mol ⋅ L-1)，则混合体系中 H2C2O4 的浓度不低于 。 [已知：Ksp(CoC2O4 = 6.3 × 10-8，Kal(H2C2O4 = 5.9 × 10-2，Ka2(H2C2O4 = 6.4 × 10-5 结果保留三位小数] (7) “沉钴”时，若得到的是 CoC2O4 ⋅ xH2O 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 Al2O3 未提取，你认为在哪一步骤后进行最合适： 。 16. 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：① EDTA 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 + 3NH + + 2EDTA = 3G - SO3NH - + 2[La(EDTA)]3+，淋洗液的浓度和 pH 对脱附分离效率的影响如 4 4 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 La2(C2O4)3 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)。 17. 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 Ca2V2O7、Mn2V2O7) 存在，另外还含有 Fe2O3 及其他不溶杂质。 ②酸浸后钒以 VO+ 存在。2 ③“沉钒”的主要反应为：3H2V10O4- + 10NH + + 2H + = 10NH VO ↓+4H O 回答下列问题： 28 4 4 3 8 2 (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 VO3- 的空间构型为： 。4 (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： o (写一条) (4) “除铁”中，当 pH = 3.0 时 c(Fe3+ = mol/L。 (已知：KspFe(OH 3 = 2.64 × 10-39) (5) 综合考虑，试剂 X 最好选择： (填标号)。 A. NaOH B. NH4HCO3 C. NaHCO3 (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： 。 18. CoCl2 可用于玻璃和陶瓷的着色剂。由含钴可矿 (Co 元素主要以 Co2O3、CoO 的形式存在，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如图所示： 已知：①焦亚硫酸钠 (Na2S2O5 ② CaF2、MgF2 难溶于水。 常用作食品抗氧化剂。 ③部分金属阳离子形成氢氧化物沉淀的 pH 如表所示： Co3+ Fe3+ Co2+ Fe2+ Mg2+ 开始沉淀 pH 0.3 2.7 7.2 7.6 9.6 完全沉淀 pH 1.1 3.2 9.2 9.6 11.1 回答下列问题： (1) “550°C 焙烧”的目的是 。 (2) “浸取”的过程中，Na2S2O5 的主要作用是 (用离子方程式表示)。若用盐酸代替H2SO4 和 Na2S2O5 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 NaClO3 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 Ksp(CaF2 = 2.7 × 10-11,Ksp(MgF2 = 6.5 × 10-9，当 Mg2+ 恰好沉淀完全时 (浓度为 1 × 10-5mol ⋅ L-1)，溶液中 c(Ca2+ = (保留 3 位有效数字)。 (6) 钴 (Co) 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 Co2+ 的水溶液制备金属钴的装置如图 2、3 所示。 ①图 3 中 Co 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 pH 变小，则离子交换膜 2 为 (填“阴”或“阳”) 离子交换膜。 $