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第一篇
高考专题
专题二　化学实验与计算　化学工艺流程
微主题5　化学工艺流程
高考溯源
1. (2021·江苏卷)通过如图实验可从I2的CCl4溶液中回收I2。下列说法正确的是(　　)
1
化学工艺流程(选择题)
D
2. (2025·江苏卷节选)ZnS可用于制备光学材料和回收砷。
(1)制备ZnS。由闪锌矿[含ZnS、FeS及少量硫化镉(CdS)等]制备ZnS的过程如下：
2
浸取率、萃取(反萃取)与化学计算
已知：Ksp(ZnS)＝1.6×10－24，Ksp(CdS)＝8.0×10－27，Ka1(H2S)＝1.0×10－7，Ka2(H2S)＝1.2×10－13。当离子浓度小于1.0×10－5 mol/L时，认为离子沉淀完全。
①“酸浸”时通入O2可提高Zn2＋浸出率的原因是__________________________ __________________。
将S2－氧化为S，促进“酸浸”反应正向进行
②通入H2S“除镉”。通过计算判断当溶液pH＝0、c(H2S)＝0.01 mol/L时， Cd2＋是否沉淀完全(写出计算过程)
③“沉锌”前调节溶液的pH至4～5，加入的氧化物为__________(填化学式)。
(2)回收砷。用ZnS去除酸性废液中的三价砷[As(Ⅲ)]，并回收生成的As2S3沉淀。
ZnO
①写出ZnS与H3AsO3反应生成As2S3的离子方程式：_____________________ _____________________________________。
②反应4 h后，砷回收率下降的原因有___________________________________ _________________________________________________________________________________________________________________。
【解析】 闪锌矿中含ZnS、FeS、CdS等，加入H2SO4、通入O2酸浸后，ZnS、FeS、CdS分别转化为Zn2＋、Fe3＋、Cd2＋，硫元素转化为硫单质，经过“除铁”、“除镉”除去Fe3＋与Cd2＋，“调pH”、“沉锌”后获得ZnS。(1)①“酸浸”时，通入O2可以氧化ZnS中的S2－生成S，促进“酸浸”反应正向进行，提高Zn2＋浸出率。③“除镉”时溶液酸性较强，故应在不引入新杂质的同时消耗溶液中的H＋，加入的氧化物为ZnO。
2H3AsO3＋3ZnS＋6H＋===As2S3＋3Zn2＋＋6H2O
3. (2023·江苏卷节选)废催化剂的回收。回收V2O5-WO3/TiO2废催化剂并制备NH4VO3的过程可表示如下：
“酸浸”时，加料完成后，以一定速率搅拌反应。提高钒元素浸出率的方法还有________________________________。
升高反应温度、延长酸浸时间等
4. (2024·江苏卷节选)回收磁性合金钕铁硼(Nd2Fe14B)可制备半导体材料铁酸铋和光学材料氧化钕。
①含铁滤渣的主要成分为__________(填化学式)。
②浸出初期Fe浸出率先上升后下降的原因是______________________________ ________________________________________________________________。
Fe2O3
浸出初期，c(H＋)较大，铁的浸出率较大，约5 min后，溶液酸性减弱，Fe3＋水解生成Fe(OH)3进入滤渣
(2)含铁滤渣用硫酸溶解，经萃取、反萃取提纯后，用于制备铁酸铋。
5. (2021·江苏卷)以锌灰(含ZnO及少量PbO、CuO、Fe2O3、SiO2)和Fe2(SO4)3为原料制备的ZnFe2O4脱硫剂，可用于脱除煤气中的H2S。脱硫剂的制备、硫化、再生过程如下：
(1)“除杂”包括加足量锌粉、过滤加H2O2氧化等步骤。除Pb2＋和Cu2＋外，与锌粉反应的离子还有____________(填化学式)。
Fe3＋、H＋
(2)“调配比”前，需测定ZnSO4溶液的浓度。准确量取2.50 mL除去Fe3＋的ZnSO4溶液于100 mL容量瓶中，加水稀释至刻度；准确量取20.00 mL稀释后的溶液于锥形瓶中，滴加氨水调节溶液pH＝10，用0.015 0 mol/L EDTA(Na2H2Y)溶液滴定至终点(滴定反应为Zn2＋＋Y4－===ZnY2－)，平行滴定3次，平均消耗EDTA溶液 25.00 mL。计算ZnSO4溶液的物质的量浓度(写出计算过程)。
(3)400 ℃时，将一定比例 H2、CO、CO2和H2S 的混合气体以一定流速通过装有ZnFe2O4脱硫剂的硫化反应器。
①硫化过程中ZnFe2O4与H2、H2S反应生成ZnS和FeS，其化学方程式为
____________________________________________________。
②硫化一段时间后，出口处检测到COS。研究表明ZnS参与了H2S与CO2生成COS的反应，反应前后 ZnS的质量不变，该反应过程可描述为_______________ _______________________________________。
ZnS＋CO2=== ZnO＋COS、ZnO＋H2S===ZnS＋H2O
(4)将硫化后的固体在N2∶O2＝95∶5(体积比)的混合气体中加热再生，固体质量随温度变化的曲线如图所示。
在280～400 ℃范围内，固体质量增加的主要原因是_______________________ _____________。
ZnS和FeS部分被氧化为硫酸盐
【解析】 (1)锌灰中含ZnO及少量PbO、CuO、Fe2O3、SiO2，加入稀硫酸浸取，SiO2和硫酸不反应，所得溶液中含有Zn2＋、Pb2＋、Cu2＋、Fe3＋、H＋，加入足量锌粉，除Pb2＋和Cu2＋外，与锌粉反应的离子还有Fe3＋、H＋。(3)②硫化一段时间后，出口处检测到COS，表明ZnS参与了H2S与CO2生成COS的反应，反应前后ZnS的质量不变，ZnS为催化剂，该反应过程可描述为ZnS＋CO2===ZnO＋COS、ZnO＋H2S===ZnS＋H2O。(4)在280～400 ℃范围内，ZnS和FeS与O2反应，部分被氧化为硫酸盐，固体质量增加。
6. (2018·江苏卷)以高硫铝土矿(主要成分为Al2O3、Fe2O3、SiO2，少量FeS2和金属硫酸盐)为原料，生产氧化铝并获得Fe3O4的部分工艺流程如下：
(1)焙烧过程均会产生SO2，写出用NaOH溶液吸收过量SO2的离子方程式：____________________________。
(2)添加1% CaO和不添加CaO的矿粉焙烧，硫去除率随温度变化曲线如图所示。
①不添加CaO的矿粉在低于500 ℃焙烧时，去除的硫元素主要来源于_______。
②700 ℃焙烧时，添加1% CaO的矿粉硫去除率比不添加CaO的矿粉硫去除率低，其主要原因是________________________________________________。
(3)向“过滤”得到的滤液中通入过量CO2，铝元素存在的形式由____________ (填化学式，下同)转化为____________。
(4)“过滤”得到的滤渣中含大量的Fe2O3。Fe2O3与FeS2混合后在缺氧条件下焙烧生成Fe3O4和SO2，理论上完全反应消耗的n(FeS2)∶n(Fe2O3)＝____________。
FeS2
硫元素与CaO反应转化为CaSO4而留在矿粉中
Na[Al(OH)4]
Al(OH)3
1∶16
能力提升
1. 工艺流程常见考查特点
(1)化学工艺流程一般涉及原料处理、除杂类型与方法、核心反应、物质的分离与提纯等过程。
(2)流程中需分析每个步骤的目的和可能发生的化学反应，并能书写化学(或离子)方程式。
(3)分析流程时，需跟踪物质，尤其是需要判断滤渣、滤液中的物质。
核心突破
1
化学工艺流程的命题特点
2. 目标产物的生成与提纯
(1)核心反应：提纯后，加入有关试剂，控制反应条件，生成目标产物。
(2)物质的分离：一般涉及过滤、蒸发、萃取、分液、蒸馏等操作方法。
①从溶液中得到晶体的过程：蒸发浓缩→冷却结晶→过滤→(洗涤、干燥)。
②需要加热得到的晶体(或物质)：蒸发结晶、趁热过滤。
③需要冷却得到的晶体(或物质)：蒸发浓缩、冷却结晶。
(3)产品纯度或产率计算。
3. 其他：如产物晶体的结构分析
1. 原料处理
(1)粉碎。将矿石粉碎的目的是增大物质的接触面积，加快反应速率(或溶解速率)。
(2)焙烧。焙烧常见目的如下：
①高温下，除去硫。硫化物与空气中的O2反应生成SO2或S。如FeS2与O2反应生成Fe2O3和SO2；
②高温下，除去有机物、碳等。
2
化学工艺流程的解题特点
2. 提高浸取率的主要方法
(1)将矿石粉碎。
(2)适当加热。
(3)充分搅拌。
(4)适当提高浸取液的浓度。
(5)适当延长浸取时间等。
[注意事项]
①分析“浸出率”图表，解释“浸出率”发生高低变化的原因：“浸出率”升高，一般是反应温度升高，反应速率加快；但当“浸出率”达到最大值后，温度升高，“浸出率”反而下降，可能原因是温度过高，有的试剂的会挥发或分解(如H2O2、HNO3)。
②控制浸取的最佳条件，即选择达到最高“浸出率”的时间、温度等。
③虽然提高浸取液的浓度(如提高稀硫酸的浓度)，有利于提高浸取率，但是酸的浓度又不能太高，因后续除杂流程中可能还会需要提高溶液的pH，若酸的浓度太高，就会消耗更多的碱性物质。
3. 酸浸与碱浸的目的
(1)酸浸的主要目的是将矿石(或原料)中金属、金属氧化物等转化为可溶性的金属离子；
(2)碱浸的主要目的一般是除去原料中的油脂、溶解两性氧化物(如氧化铝)等；氨水还能与金属离子形成配离子进入溶液。
4. 沉淀除杂
Al(OH)3、Fe(OH)3
Fe(OH)3↓＋3CO2↑
Al(OH)3↓＋3CO2↑
CaF2
MgF2
降低F－的浓度
CoCO3↓＋H2O＋CO2↑
除杂离子 除杂类型及方法 说明或相关离子方程式
Cu2＋、Zn2＋、 Fe2＋、Hg2＋ 加入Na2S溶液可使Cu2＋、Zn2＋、 Fe2＋、Hg2＋形成_______________ _________________沉淀 ①也可以用一些Ksp较大的硫化物(如FeS、MnS等)通过沉淀转化使某些金属离子转化为更难溶的硫化物；
②Cu2＋也可用Zn除去
CuS、ZnS、
FeS、HgS
[注意事项]
(1)调节溶液的pH常用的试剂：
①酸性物质：稀盐酸、稀硫酸、稀硝酸(注意其氧化性)、酸性气体(二氧化硫)等
碱性物质：氢氧化钠、氨水、碳酸钠、碳酸氢铵、相应金属的氧化物等
②缓冲溶液：如醋酸-醋酸钠(酸性)、氨水-氯化铵(碱性)
(2)有关Fe2＋的氧化：由于Fe(OH)2沉淀的溶液是碱性环境，所以常在酸性溶液中将其氧化为Fe3＋，再调节溶液的pH，使其生成Fe(OH)3沉淀而除去；一般在酸性条件下，常选用MnO2 、H2O2等作为氧化剂：
①若氧化剂为MnO2时，反应的离子方程式为___________________________________ _______________；
②若氧化剂为H2O2时，反应的离子方程式为___________________________________。
当有MnO2 和H2O2作为氧化剂选项时候，一般选择MnO2更好，原因是_____________ ___________________________________________________________
MnO2＋2Fe2＋＋4H＋===Mn2＋＋2Fe3＋
＋2H2O
2Fe2＋＋H2O2＋2H＋===2Fe3＋＋2H2O
反应产生的
Fe3＋可以作为H2O2分解的催化剂，促进其分解加速，增加投料成本
5. 萃取与反萃取
(1)如果萃取剂与杂质离子反应，那么萃取后有机相就应弃去。
(2)如果萃取剂与目标产物中的离子反应，那么萃取后就要进行反萃取，反萃取时是在有机相中加酸。
(3)萃取剂的选择(举例说明)：
例1　已知萃取剂A、B中，pH对Co2＋、Mn2＋萃取率的影响如图所示：
为了除去Mn2＋，应选择萃取剂______(填“A”或“B”)。
B
例2　萃取剂对Al3＋、Co2＋萃取率与pH的关系如图所示：
萃取分离Co2＋、Al3＋的实验操作： 向萃取分液后的有机相中加稀硫酸调pH＝3～4，分液可得CoSO4溶液，_______________________________________________ _______________________________，可得 Al2(SO4)3溶液。
继续向萃取分液后的有机相中加稀硫酸调pH至0.5以下(或1以下)，然后分液
(4)提高萃取效率的方法：
①萃取剂一般是有机酸，金属离子与萃取剂反应时，加入______(填“酸”或“碱”)有利于萃取平衡正向移动。
②可以采取“萃取剂总量一定，多次少量”的方法加入萃取剂。
③萃取时适当增大搅拌速率，可以增大有机相和水相的接触面积，提高萃取率。但搅拌速率过快，容易造成有机相的乳化，进入有机层的离子减少，会导致萃取率降低。
④萃取率与平衡时溶液pH的关系(举例说明)：
碱
例　萃取分离溶液中钴、锂的萃取率与平衡时溶液pH的关系如图所示：
pH一般选择5左右，理由是________________________________________。
pH在5左右时，钴、锂的分离效率最高
6. 解题建模——有关溶液pH的控制
在化学工艺流程中，可以通过金属氢氧化物的Ksp的计算，来确定所控制溶液的pH的范围。
例1　一种从湿法炼锌产生的废渣(主要含Co、Zn、Pb、Fe的单质或氧化物)中富集回收得到含锰高钴成品的工艺流程如下：
已知溶液中相关离子开始沉淀和沉淀完全(c≤1.0×10－5 mol/L)时的pH：
金属离子 Fe3＋ Fe2＋ Co3＋ Co2＋ Zn2＋
开始沉淀的pH 1.5 6.9 － 7.4 6.2
沉淀完全的pH 3.1 8.4 1.1 9.4 8.2
(1)“酸浸”前废渣需粉碎处理，目的是__________________________________ __________________。“滤渣1”中的主要成分为____________。
(2)“过滤1”后的溶液中加入MnO2的作用是____________________。取少量反应后的溶液，加入化学试剂__________________________检验________，若出现蓝色沉淀，需补加MnO2。
增大固液接触面积，从而加快酸浸速率，提高浸取效率
PbSO4
将Fe2＋氧化为Fe3＋
K3[Fe(CN)6]溶液
Fe2＋
(3)“氧化沉钴”中发生氧化还原反应的离子方程式为______________________ _____________________________、________________________________________。
(4)“除钴液”中主要的盐有_________________，残留Co3＋浓度为________。
ZnSO4、K2SO4
10－16.7
例2　某油脂厂废弃的油脂氢化镍催化剂主要成分为金属Ni、Al、Fe及其氧化物，还有少量其他不溶性物质。回收其中的镍制备硫酸镍晶体(NiSO4·6H2O)的工艺流程如下。
已知：Ksp[Ni(OH)2]＝10－15.6、Ksp[Al(OH)3]＝10－32.9、Ksp[Fe(OH)2]＝10－15、Ksp[Fe(OH)3]＝10－37.4。
(1)“滤液①”中主要溶质的化学式为______________________。
(2)加入H2O2溶液“转化”后，溶液中大量减少的阳离子是____________。
(3)“转化”后，若溶液中c(Ni2＋)＝0.1 mol/L，调溶液的pH范围是_________。
NaOH和Na[Al(OH)4]
Fe2＋、H＋
3.2～6.7
例3　以含钴废料(含Co2O3和少量Fe、Al、Mn、Ca、Mg等的氧化物及活性炭)为原料制取钴的氧化物的流程如下。
(1)除Fe、Al：先加入NaClO3溶液，再加入Na2CO3溶液调节pH。写出NaClO3氧化Fe2＋的离子方程式：____________________________________________。
(2)除Ca、Mg：当某离子浓度小于或等于1.0×10－6 mol/L时，认为该离子已除尽。
已知：Ksp(CaF2)＝1.0×10－10，Ksp(MgF2)＝7.4×10－11，Ka(HF)＝3.5×10－4。
①为使Ca2＋、Mg2＋除尽，则需要保证氟离子浓度至少为________________。
②若调节溶液的pH偏低，将会导致Ca2＋、Mg2＋沉淀不完全，其原因是____________________________________________________________________________________________。
0.01 mol/L
pH偏低，较多的F－与H＋形成弱酸HF，导致溶液中F－浓度减小，使Ca2＋、Mg2＋不能完全转化为沉淀
(3)萃取、反萃取：加入某有机酸萃取剂(HA)2，实验测得Co2＋萃取率随pH的变化如图所示。
①该工艺中设计萃取、反萃取的目的是____________________________。
②Co2＋萃取率随pH升高先增大后减小的可能原因是______________________ ______________________________________________________________________________________________________________________________________________。
③将Co2＋从滤液中提取到有机层中，然后分液后再反萃取到水层中，反萃取时应加入__________，Co2＋离子进入水相。
分离提纯并富集Co2＋的浓度
当pH<6.5时，随着pH升高，溶液中c(H＋)减小，萃取平衡正向移动，更多的Co2＋与萃取剂反应，当pH>6.5时，随着pH升高，溶液中c(OH－)增大，Co2＋与OH－形成Co(OH)2沉淀
稀硫酸
原料到产品的转化：比对原料与产品，确定要除去什么元素，要引进什么元素。
1. 沉淀成分的判断
3
工艺流程中物质的跟踪
考查角度 举例 滤渣的成分
(填化学式)
原料中不参与反应的物质 蛇纹石是一种富镁硅酸盐矿物的总称，工业上由蛇纹石(主要成分MgO、FeO和Fe2O3、Al2O3、SiO2)制取碱式碳酸镁产品的流程如下： 滤渣a为__________
SiO2
考查角度 举例 滤渣的成分(填化学式)
原料中不参与反应的物质及过量的反应物 以电石渣[主要成分为Ca(OH)2和CaCO3]为原料制备KClO3的流程如图： 滤渣为
___________________
原料中不参与反应的物质及生成物 某粉煤灰经预处理后含Cu2O、SiO2、Al2O3、FeO，一种综合利用工艺设计的流程如下： 已知：Cu2O＋2H＋===Cu＋Cu2＋＋H2O 滤渣Ⅰ为
________________
CaCO3、Ca(OH)2
SiO2、Cu
考查角度 举例 滤渣的成分
(填化学式)
杂质转化 的物质 工业上利用废铁屑(含少量氧化铝、氧化铁等)生产碱式硫酸铁[Fe(OH)SO4， 易溶于水]的工艺流程如图： 滤渣为________________
Al(OH)3
2. 对所加试剂的要求
试剂 目的 追问
硫酸 酸溶 酸液不能加过多，否则___________________ _______________
盐酸 酸溶 盐酸不能加过多，否则后续可能会与KMnO4等氧化剂反应并生成有毒气体Cl2
碱液 碱溶(溶解Al、Al2O3等物质) 碱液不能加过多，否则___________________ _______________
SO2 作还原剂(还原MnO2、Fe3＋等) 温度不宜过高，温度越高，SO2的__________
会造成后续调pH
时消耗过多试剂
会造成后续调pH
时消耗过多试剂
溶解度越小
试剂 目的 追问
Na 2SO3 作还原剂(还原MnO2、Fe3＋等) 实际用量高于理论量的原因是
________________________________
NH4F、NaF 除去Ca2＋、Mg2＋ pH太小，Ca2＋、Mg2＋去除率降低的原因：
______________________________________________________________
Na2S、FeS 除重金属离子(如Cu2＋、Hg2＋) pH太小，Cu2＋、Hg2＋去除率降低的原因：
____________________________________________________________________
部分Na2SO3被空气中的O2氧化
pH太小，溶液中的F－与H＋结合生成HF，使溶液中的F－浓度减小
pH太小，溶液中的S2－与H＋结合生成HS－、H2S，使溶液中的S2－浓度减小
3. 循环物质的确定
考查角度 举例 可循环物质
可逆反应的反应物 __________
N2、H2
考查角度 举例 可循环物质
前面步骤的反应物是后面步骤的生成物 以菱锰矿(主要成分为MnCO3，还含有FeCO3、CaCO3、SiO2、Al2O3、Fe2O3、MgCO3等杂质)为原料制备二氧化锰的工艺流程如图： 已知：草酸钙、草酸镁难溶于水 ________
硫酸
考查角度 举例 可循环物质
箭头回头 联碱法(侯氏制碱法)和氨碱法的生产流程简要表示如图： _____________
母液、CO2
1. 影响化学反应速率
·OH是一种重要的活性基团，·OH容易发生淬灭。·OH可用于脱除苯酚生成CO2。其他条件不变时，不同温度下苯酚的浓度随时间的变化如图所示。
4
有关图像曲线的分析与答题
0～20 min内，50 ℃的化学反应速率与40 ℃的基本相同，原因是_______________________________________ ______________________________________________________。
0～20 min，与40 ℃相比，50 ℃时温度较高化学反应速率加快，·OH更易发生淬灭，导致c(·OH)下降
[归纳总结] 出现矛盾结论可能的原因：
改变条件 正常情况 反常情况 可能的原因
升高温度 速率增大 速率减小 催化剂失活
速率不变 反应物中有易分解的物质
减小浓度 速率减小 速率增大 反应为放热反应
2. 影响浸取率
(1)温度、水解程度影响浸取率
用稀硫酸浸取氧化铁，如图1所示，当温度超过100 ℃时，铁浸取率反而减小，原因是_______________________________________________________________。
图1
温度超过100 ℃时，Fe3＋水解反应速率明显加快，导致Fe3＋浓度降低
(2)温度、物质的稳定性影响浸取率
图2
硫化铵受热分解，导致S2－浓度减小，硫单质浸取率下降
(3)温度、气体的溶解度影响浸取率
其他条件相同时，用SO2还原浸出Cu(AsO2)2 1 h，不同温度下砷的浸出率如图所示。
随着温度升高，砷的浸出率先增大后减小的原因是________________________ ________________________________________________________________________________________________________________________________。
升温能加快反应速率，同时温度升高，SO2的溶解度减小，反应速率减小，T＜60 ℃，升温对反应速率影响大，T＞60 ℃，SO2的溶解度减小对反应速率影响大
(4)锰浸出率与浸出过程中时间和液固比的关系分别如图甲、图乙所示。
则适宜的浸出时间和液固比分别为____________、______。
60 min
3
例1　(2025·南京期末)高铁锌焙烧矿渣主要含ZnO、ZnFe2O4、SiO2。一种利用焙烧矿渣制备ZnSO4·7H2O并生产黄铵铁矾的流程如图所示：
典型考题
1
物质的除杂、跟踪及有关计算
(1)“酸浸”前要将焙烧矿渣进行粉碎处理的原因是______________________ ________________________________。
增大与酸接触面积，加快反应速率，提高焙烧矿渣浸出率
(2)“酸浸”时，控制反应温度65 ℃、硫酸初始酸度50 g/L，滤渣中锌元素的质量分数随时间变化的关系如图1所示。当浸出时间超过60 min后，滤渣中锌元素的质量分数反而升高的原因是_________________________________________________ ___________________________________________________________________________________________________________________________________________。
图1
浸出时间超过60 min，溶液中H＋被消耗，pH升高，Fe3＋水解程度增大，生成的Fe(OH)3胶体吸附溶液中Zn2＋；Fe3＋还可生成Fe(OH)3沉淀，附着在焙烧矿渣表面阻碍锌的浸出，使滤渣中锌元素质量分数升高
(3)“沉矾”生成NH4Fe3(SO4)2(OH)6(黄铵铁矾)，需控制溶液pH＝1.5、温度不超过85 ℃。
①写出生成黄铵铁矾的化学方程式：
_______________________________________________________________________________。
②控制溶液温度不能过高的原因是________________________________。
温度过高，NH4HCO3受热分解
(4)加热28.7 g ZnSO4·7H2O晶体，测得加热过程中剩余固体的质量随温度的变化关系如图2所示。A点物质为______________(填化学式)。
图2
ZnSO4·H2O
例2　(2025·苏北四市一调)从高铟烟灰中(主要含In2O3、In2S3、PbO、SiO2等)提取铟的过程如下：
2
萃取与反萃取
①写出In2S3参与反应的离子方程式：_____________________________________ __________________________。
②“过滤”所得滤渣含MnO2、SiO2和____________(填化学式)。
PbSO4
图1
搅拌速率增大，有机相和水相的接触面积增大，提高萃取率；但搅拌速率过快，容易造成有机相的乳化，进入有机层的铟离子减少，导致铟的萃取率降低
图2
4∶1
反萃取率最高
(4)制备铟：分液，向水相中加入足量Zn，反应的化学方程式为_____________ _______________________。
若锌粉的利用率为78%，获得6.9 kg铟时需要使用锌粉_________kg(写出计算过程，In—115)。
4Zn＋2HInCl4 ===2In＋4ZnCl2＋H2↑
10.0
【解析】 (1)②在“氧化酸浸”的过程中，PbO与H2SO4反应生成难溶的PbSO4，故滤渣的成分中还含有PbSO4。(2)开始时，搅拌速率比较小，随着搅拌速率增大，有机相和水相的接触面积增大，提高萃取率；结合“已知”中的说明可知，随着搅拌速率过快，容易造成有机相的乳化，进入有机层的铟离子减少，导致铟的萃取率降低。
例3　(2025·常州期末)以铜碲渣为原料制备单质碲(Te)并回收铜的过程如下：
3
化学工艺流程与曲线分析
(1)原料铜碲渣主要成分为Cu2Te(晶胞结构如图1所示)、Ag2Te、Cu等，“氧化酸浸”的浸出液中碲主要以H2TeO3形式存在，滤渣可用于提炼贵金属银。
①Cu2Te晶胞中Te的配位数为______。
②“氧化酸浸”时温度控制在80 ℃左右，目的是__________________________ __________________________。
③写出Cu2Te发生反应的离子方程式：_________________________________ ___________________。
④滤渣中含银物质的化学式为____________。
图1
4
温度较低时反应速率较慢，但温度过高会加速H2O2分解
Cu2Te＋4H＋＋4H2O2===H2TeO3＋2Cu2＋＋5H2O
Ag2SO4
(2)“沉铜”时测得铜沉淀率随Na2C2O4投入量的变化关系如图2所示。后续向沉铜后的溶液中加入Na2SO3溶液“还原”制得单质Te。
图2
①铜沉淀率随Na2C2O4投入量的增大先增加后下降，原因是_______________________________ _______________________________________________________________________________。
②增大Na2C2O4投入量，碲损失率略有增加的原因可用离子方程式解释为___________________ ______________________________。
(3)“热解”在氩气氛围中进行。实验测得升温过程中固体质量保留百分数(剩余固体质量与起始CuC2O4质量的比值)随温度变化的关系如图3所示。温度在330～400 ℃之间，剩余固体的质量保持恒定，此时获得的含铜固体产物为________(填化学式)。
图3
Cu
例4　(2025·南通二调)以酸泥(主要含无定形Se、HgSe和少量Ag2Se)为原料制备灰硒(Se6)的流程如下：
已知：Ka1(H2SeO3)＝3×10－3、Ka2(H2SeO3)＝5×10－8。
Se＋2OH－＋
(2)“除银”时向滤渣中加入NaClO溶液和盐酸，Ag2Se、HgSe被氧化为H2SeO3。
①“除银”过程中的加料方式为_____________________________________。
②写出Ag2Se发生反应的化学方程式：___________________________________ ________________。
(3)“沉汞”过程中，溶液pH＝7时存在的主要阴离子有___________________。
向滤渣中先加入NaClO溶液再加入盐酸
Ag2Se＋3NaClO＋2HCl===H2SeO3＋2AgCl＋3NaCl
(4)通过如下步骤测定灰硒产品中Se的质量分数。
步骤1：准确称取0.160 0 g灰硒产品，加入足量硝酸充分反应后生成H2SeO3溶液，配成100.00 mL溶液；
步骤2：取25.00 mL溶液于锥形瓶中，加入过量的硫酸酸化的KI溶液，充分反应；
步骤3：以淀粉作指示剂，用0.100 0 mol/L Na2S2O3标准溶液滴定至终点，消耗20.00 mL Na2S2O3溶液。
(5)Cu2－xSe是一种钠离子电池的正极材料，放电过程中晶胞变化如图所示。
①1 mol Cu2－xSe转化为NayCu2－xSe时转移电子的物质的量为__________mol。
②NayCu2－xSe中Cu＋与Cu2＋的个数之比为__________。
0.25
5∶1
1. (2025·湖南卷)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：
高考视野
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0.1 mol/L)开始沉淀和完全沉淀(c≤1.0×10－5 mol/L)的pH：
金属离子 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
(1)基态Ni原子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______________________________________________。
3d84s2
SiO2
SO2＋Co2O3＋H2SO4===2CoSO4＋H2O
(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。
(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轨道类型为________。
2Fe2O3↓＋8H＋
破坏Fe(OH)3胶体的形成，防止其吸附其他金属阳离子，造成产率下降
1×10－2
Co2＋
Ni2＋
sp2
2. (2025·河北卷)铬盐产品广泛应用于化工、医药、印染等领域。通过闭环生产工艺将铬铁矿转化为重铬酸钾同时回收利用钾资源，可实现绿色化学的目标。过程如下：
已知：铬铁矿主要成分是Fe(CrO2)2、Mg(CrO2)2、Al2O3、SiO2。
(1)基态铬原子的价层电子排布式为____________。
(2)“煅烧”工序中Fe(CrO2)2反应生成K2CrO4的化学方程式：________________
_______________________________________________________。
(3)“浸取”工序中滤渣Ⅰ的主要成分为Fe2O3、H2SiO3、________________、__________(填化学式)。
(4)“酸化”工序中需加压的原因为_____________________________________ _____。
(5)滤液Ⅱ的主要成分为__________(填化学式)。
(6)补全“还原、分离”工序中发生反应的化学方程式：
Fe(CO)5＋_________＋______===Cr(OH)3↓＋_________＋_______＋____CO↑
(7)滤渣Ⅱ可返回________(填工序名称)工序。
3d54s1
4Fe(CrO2)2＋
Al(OH)3
MgO
增大CO2的溶解度，保证酸化反应充分进行
KHCO3
K2CrO4
4H2O
Fe(OH)3↓
2KOH
5
煅烧
【解析】 (4)向K2CrO4中加水溶解，并通入过量CO2酸化，将K2CrO4转化为K2Cr2O7，加大压强，可以增大CO2的溶解度，使液体中CO2浓度增大，保证酸化反应充分进行。
能力评价
1. (2025·泰州调研)铟及其化合物应用广泛。工业上用含铟铁渣(含In2O3、ZnFe2O4、PbSO4、As2O3等)提取铟的流程如下：
(1)热酸浸出。一定温度下，控制盐酸用量为理论值的2倍，反应2 h、过滤得酸浸液。
①写出ZnFe2O4溶于盐酸的离子方程式：
__________________________________________。
②酸浸液中，As元素以H3AsO3形式存在，已知H3AsO3的核磁共振氢谱只有一
个峰，其结构式为___________________。
③向反应体系中加水，测得液固体积质量比对铅浸出率的影响如图1所示。液固体积质量比大于4.5 mL/g 时，铅浸出率降低的原因为_________________________ ____________________________________________________________________________________________________________________________。
图1
(2)还原硫化。在搅拌下，向酸浸液中加入FeS，充分反应后过滤。
①加入FeS的目的是__________________________________________________ ____________________________________________________。
②FeS晶胞及z轴方向投影如图2所示，Fe2＋的配位数为______。
(3)萃取。萃取时，pH过大或过小都不利于In3＋和Zn2＋的萃取，原因是__________________________________________________________________________________________。
将Fe3＋还原为难萃取的Fe2＋，将溶液中的PbCl2及[PbCl4]2－转化为PbS沉淀、H3AsO3转化为As2S3沉淀除去
6
pH过大，In3＋和Zn2＋会形成氢氧化物沉淀；pH过小，TBP与H＋结合，影响In3＋和Zn2＋的萃取
2. (2025·南京二模)从铜阳极泥(含Cu、Ag、Au、Pd等)中回收贵金属的工艺流程如下：
(1)“酸浸”(已知柠檬酸化学式为H3C6H5O7，是一种三元弱酸)。
①只用稀硝酸也可氧化浸出Pd生成Pd2＋和NO，反应的离子方程式为______________________________________________。
②添加柠檬酸可提高Pd的浸出率，除因为形成[Pd(C6H5O7)]－外，还有____________________________________________。
③HNO3和柠檬酸协同浸出Pd时，HNO3浓度过大使Pd浸出率降低的原因是______________________________________。
(2)“沉银”时[Ag(C6H5O7)]2－转化为AgCl。[Ag(C6H5O7)]2－中与Ag＋配位的原子为______。
增大c(H＋)，加快了HNO3氧化Pd的速率
HNO3氧化柠檬酸，使柠檬酸浓度下降
O
1.98×10－3
(4)“还原”在碱性条件下进行。理论上获得的 n(Ag)∶n(N2)＝__________。
4∶1微专题5　化学工艺流程
纲举目张
　化学工艺流程(选择题)
1. (2021·江苏卷)通过如图实验可从I2的CCl4溶液中回收I2。下列说法正确的是(D)
A. NaOH溶液与I2反应的离子方程式：I2＋2OH－===I－＋IO＋H2O
B. 通过过滤可将水溶液与CCl4分离
C. 向加酸后的上层清液中滴加AgNO3溶液生成AgI沉淀，1个AgI晶胞(见图)中含14个I－
D. 回收的粗碘可通过升华进行纯化
【解析】 NaOH溶液与I2反应生成碘离子、碘酸根离子和水，正确的离子方程式为3I2＋6OH－===5I－＋IO＋3H2O，A错误；水与四氯化碳的混合液会分层，应该通过分液分离，通过过滤操作无法将水溶液与CCl4分离，B错误；由图可知，8个顶点和6个面心上各含有1个I－，利用均摊法可知，1个AgI晶胞中含有I－的数目为8×＋6×＝4，C错误；由于碘单质受热易升华，则回收的粗碘可通过升华进行纯化，D正确。
　浸取率、萃取(反萃取)与化学计算
2. (2025·江苏卷节选)ZnS可用于制备光学材料和回收砷。
(1)制备ZnS。由闪锌矿[含ZnS、FeS及少量硫化镉(CdS)等]制备ZnS的过程如下：
已知：Ksp(ZnS)＝1.6×10－24，Ksp(CdS)＝8.0×10－27，Ka1(H2S)＝1.0×10－7，Ka2(H2S)＝1.2×10－13。当离子浓度小于1.0×10－5 mol/L时，认为离子沉淀完全。
①“酸浸”时通入O2可提高Zn2＋浸出率的原因是 将S2－氧化为S，促进“酸浸”反应正向进行 。
②通入H2S“除镉”。通过计算判断当溶液pH＝0、c(H2S)＝0.01 mol/L时，Cd2＋是否沉淀完全(写出计算过程)
未沉淀完全
pH＝0时，c(H＋)＝1 mol/L，
由Ka1(H2S)·Ka2(H2S)＝可得：
c(S2－)＝＝1.0×10－7×1.2×10－13×0.01 mol/L＝1.2×10－22 mol/L，
c(Cd2＋)＝＝ mol/L≈6.67×10－5 mol/L>1.0×10－5 mol/L，则Cd2＋未沉淀完全
③“沉锌”前调节溶液的pH至4～5，加入的氧化物为 ZnO (填化学式)。
(2)回收砷。用ZnS去除酸性废液中的三价砷[As(Ⅲ)]，并回收生成的As2S3沉淀。
已知：溶液中As(Ⅲ)主要以弱酸H3AsO3形式存在，As2S3＋6H2O??2H3AsO3＋3H2S。60 ℃时，按n(S)∶n(As)＝7∶1向酸性废液中加入ZnS，砷回收率随反应时间的变化如图所示。
①写出ZnS与H3AsO3反应生成As2S3的离子方程式： 2H3AsO3＋3ZnS＋6H＋===As2S3＋3Zn2＋＋6H2O 。
②反应4 h后，砷回收率下降的原因有 随着反应的进行，溶液pH增大，溶液中H2S、H3AsO3的浓度减小，促进As2S3＋6H2O??2H3AsO3＋3H2S平衡正向移动，As2S3重新溶解，砷回收率下降 。
【解析】 闪锌矿中含ZnS、FeS、CdS等，加入H2SO4、通入O2酸浸后，ZnS、FeS、CdS分别转化为Zn2＋、Fe3＋、Cd2＋，硫元素转化为硫单质，经过“除铁”、“除镉”除去Fe3＋与Cd2＋，“调pH”、“沉锌”后获得ZnS。(1)①“酸浸”时，通入O2可以氧化ZnS中的S2－生成S，促进“酸浸”反应正向进行，提高Zn2＋浸出率。③“除镉”时溶液酸性较强，故应在不引入新杂质的同时消耗溶液中的H＋，加入的氧化物为ZnO。
3. (2023·江苏卷节选)废催化剂的回收。回收V2O5-WO3/TiO2废催化剂并制备NH4VO3的过程可表示如下：
“酸浸”时，加料完成后，以一定速率搅拌反应。提高钒元素浸出率的方法还有 升高反应温度、延长酸浸时间等 。
4. (2024·江苏卷节选)回收磁性合金钕铁硼(Nd2Fe14B)可制备半导体材料铁酸铋和光学材料氧化钕。
(1)钕铁硼在空气中焙烧转化为Nd2O3、Fe2O3等(忽略硼的化合物)，用0.4 mol/L盐酸酸浸后过滤得到NdCl3溶液和含铁滤渣。Nd、Fe浸出率随浸取时间变化如图所示。
①含铁滤渣的主要成分为 Fe2O3 (填化学式)。
②浸出初期Fe浸出率先上升后下降的原因是 浸出初期，c(H＋)较大，铁的浸出率较大，约5 min后，溶液酸性减弱，Fe3＋水解生成Fe(OH)3进入滤渣 。
(2)含铁滤渣用硫酸溶解，经萃取、反萃取提纯后，用于制备铁酸铋。
①用含有机胺(R3N)的有机溶剂作为萃取剂提纯一定浓度的Fe2(SO4)3溶液，原理为(R3NH)2SO4＋Fe3＋＋SO＋H2OH＋＋(R3NH)2Fe(OH)(SO4)2(有机层)。已知：(R3NH)2SO4＋H＋＋HSO??2(R3NH·HSO4)，其他条件不变，水层初始pH在0.2～0.8范围内，随水层pH增大，有机层中Fe元素含量迅速增多的原因是 随水层pH增大，H＋的浓度减小，反应(R3NH)2SO4＋Fe3＋＋SO＋H2OH＋＋(R3NH)2Fe(OH)(SO4)2的平衡正向移动，(R3NH)2SO4＋H＋＋HSO??2(R3NH·HSO4)的平衡逆向移动，(R3NH)2SO4浓度增大，进一步促进萃取平衡向萃取方向移动，导致(R3NH)2Fe(OH)(SO4)2的浓度增大，有机层中Fe元素含量迅速增多 。
②反萃取后，Fe2(SO4)3经转化可得到铁酸铋。
5. (2021·江苏卷)以锌灰(含ZnO及少量PbO、CuO、Fe2O3、SiO2)和Fe2(SO4)3为原料制备的ZnFe2O4脱硫剂，可用于脱除煤气中的H2S。脱硫剂的制备、硫化、再生过程如下：
(1)“除杂”包括加足量锌粉、过滤加H2O2氧化等步骤。除Pb2＋和Cu2＋外，与锌粉反应的离子还有 Fe3＋、H＋ (填化学式)。
(2)“调配比”前，需测定ZnSO4溶液的浓度。准确量取2.50 mL除去Fe3＋的ZnSO4溶液于100 mL容量瓶中，加水稀释至刻度；准确量取20.00 mL稀释后的溶液于锥形瓶中，滴加氨水调节溶液pH＝10，用0.015 0 mol/L EDTA(Na2H2Y)溶液滴定至终点(滴定反应为Zn2＋＋Y4－===ZnY2－)，平行滴定3次，平均消耗EDTA溶液25.00 mL。计算ZnSO4溶液的物质的量浓度(写出计算过程)。
计算过程：
根据Zn2＋＋Y4－===ZnY2－可知，20.00 mL稀释后的溶液中含ZnSO4的物质的量为25.00×10－3 L×0.015 0 mol/L＝3.75×10－4 mol；ZnSO4溶液的物质的量浓度为 mol/L＝0.750 mol/L
(3)400 ℃时，将一定比例 H2、CO、CO2和H2S 的混合气体以一定流速通过装有ZnFe2O4脱硫剂的硫化反应器。
①硫化过程中ZnFe2O4与H2、H2S反应生成ZnS和FeS，其化学方程式为 ZnFe2O4＋3H2S＋H2ZnS＋2FeS＋4H2O 。
②硫化一段时间后，出口处检测到COS。研究表明ZnS参与了H2S与CO2生成COS的反应，反应前后 ZnS的质量不变，该反应过程可描述为 ZnS＋CO2===ZnO＋COS、ZnO＋H2S===ZnS＋H2O 。
(4)将硫化后的固体在N2∶O2＝95∶5(体积比)的混合气体中加热再生，固体质量随温度变化的曲线如图所示。
在280～400 ℃范围内，固体质量增加的主要原因是 ZnS和FeS部分被氧化为硫酸盐 。
【解析】 (1)锌灰中含ZnO及少量PbO、CuO、Fe2O3、SiO2，加入稀硫酸浸取，SiO2和硫酸不反应，所得溶液中含有Zn2＋、Pb2＋、Cu2＋、Fe3＋、H＋，加入足量锌粉，除Pb2＋和Cu2＋外，与锌粉反应的离子还有Fe3＋、H＋。(3)②硫化一段时间后，出口处检测到COS，表明ZnS参与了H2S与CO2生成COS的反应，反应前后ZnS的质量不变，ZnS为催化剂，该反应过程可描述为ZnS＋CO2===ZnO＋COS、ZnO＋H2S===ZnS＋H2O。(4)在280～400 ℃范围内，ZnS和FeS与O2反应，部分被氧化为硫酸盐，固体质量增加。
6. (2018·江苏卷)以高硫铝土矿(主要成分为Al2O3、Fe2O3、SiO2，少量FeS2和金属硫酸盐)为原料，生产氧化铝并获得Fe3O4的部分工艺流程如下：
(1)焙烧过程均会产生SO2，写出用NaOH溶液吸收过量SO2的离子方程式： SO2＋OH－===HSO 。
(2)添加1% CaO和不添加CaO的矿粉焙烧，硫去除率随温度变化曲线如图所示。
已知：多数金属硫酸盐的分解温度都高于600 ℃。硫去除率＝×100%。
①不添加CaO的矿粉在低于500 ℃焙烧时，去除的硫元素主要来源于 FeS2 。
②700 ℃焙烧时，添加1% CaO的矿粉硫去除率比不添加CaO的矿粉硫去除率低，其主要原因是 硫元素与CaO反应转化为CaSO4而留在矿粉中 。
(3)向“过滤”得到的滤液中通入过量CO2，铝元素存在的形式由 Na[Al(OH)4] (填化学式，下同)转化为 Al(OH)3 。
(4)“过滤”得到的滤渣中含大量的Fe2O3。Fe2O3与FeS2混合后在缺氧条件下焙烧生成Fe3O4和SO2，理论上完全反应消耗的n(FeS2)∶n(Fe2O3)＝ 1∶16 。
【解析】 (2)①已知多数金属硫酸盐的分解温度都高于600 ℃，则在低于500 ℃焙烧时，去除的硫元素主要来自FeS2。②若矿粉中添加CaO,2CaO＋2SO2＋O22CaSO4，硫酸钙分解温度高，不易分解，留在矿粉中，使得硫去除率降低。(3)碱浸时，矿粉中的Al2O3与NaOH反应生成可溶性的Na[Al(OH)4]进入滤液中，向滤液中通入过量CO2，铝元素存在的形式由Na[Al(OH)4]转化为Al(OH)3。(4)根据反应：FeS2＋Fe2O3―→Fe3O4＋SO2，设n(FeS2)∶n(Fe2O3)＝x∶y，根据得失电子守恒，列式：x＋2x[4－(－1)]＝2y，解得x∶y＝1∶16，即n(FeS2)∶n(Fe2O3)＝1∶16。
　化学工艺流程的命题特点
1. 工艺流程常见考查特点
(1)化学工艺流程一般涉及原料处理、除杂类型与方法、核心反应、物质的分离与提纯等过程。
(2)流程中需分析每个步骤的目的和可能发生的化学反应，并能书写化学(或离子)方程式。
(3)分析流程时，需跟踪物质，尤其是需要判断滤渣、滤液中的物质。
2. 目标产物的生成与提纯
(1)核心反应：提纯后，加入有关试剂，控制反应条件，生成目标产物。
(2)物质的分离：一般涉及过滤、蒸发、萃取、分液、蒸馏等操作方法。
①从溶液中得到晶体的过程：蒸发浓缩→冷却结晶→过滤→(洗涤、干燥)。
②需要加热得到的晶体(或物质)：蒸发结晶、趁热过滤。
③需要冷却得到的晶体(或物质)：蒸发浓缩、冷却结晶。
(3)产品纯度或产率计算。
3. 其他：如产物晶体的结构分析
　化学工艺流程的解题特点
1. 原料处理
(1)粉碎。将矿石粉碎的目的是增大物质的接触面积，加快反应速率(或溶解速率)。
(2)焙烧。焙烧常见目的如下：
①高温下，除去硫。硫化物与空气中的O2反应生成SO2或S。如FeS2与O2反应生成Fe2O3和SO2；
②高温下，除去有机物、碳等。
2. 提高浸取率的主要方法
(1)将矿石粉碎。
(2)适当加热。
(3)充分搅拌。
(4)适当提高浸取液的浓度。
(5)适当延长浸取时间等。
[注意事项]
①分析“浸出率”图表，解释“浸出率”发生高低变化的原因：“浸出率”升高，一般是反应温度升高，反应速率加快；但当“浸出率”达到最大值后，温度升高，“浸出率”反而下降，可能原因是温度过高，有的试剂的会挥发或分解(如H2O2、HNO3)。
②控制浸取的最佳条件，即选择达到最高“浸出率”的时间、温度等。
③虽然提高浸取液的浓度(如提高稀硫酸的浓度)，有利于提高浸取率，但是酸的浓度又不能太高，因后续除杂流程中可能还会需要提高溶液的pH，若酸的浓度太高，就会消耗更多的碱性物质。
3. 酸浸与碱浸的目的
(1)酸浸的主要目的是将矿石(或原料)中金属、金属氧化物等转化为可溶性的金属离子；
(2)碱浸的主要目的一般是除去原料中的油脂、溶解两性氧化物(如氧化铝)等；氨水还能与金属离子形成配离子进入溶液。
4. 沉淀除杂
除杂离子 除杂类型及方法 说明或相关离子方程式
Al3＋、Fe3＋ 用碱性物质(如NaHCO3等)来调高溶液的pH，使Al3＋、Fe3＋等金属杂质离子以 Al(OH)3、Fe(OH)3 完全沉淀出来而除去 Fe3＋＋3HCO=== Fe(OH)3↓＋3CO2↑、Al3＋＋3HCO=== Al(OH)3↓＋3CO2↑
Ca2＋ 、Mg2＋ 加入NaF 或NH4F可使Ca2＋ 、Mg2＋形成 CaF2 、 MgF2 沉淀而除去。此时要注意溶液的酸性不能太强，否则会 降低F－的浓度 溶液中的Mg2＋也可通过控制溶液的pH(大于10.2)，形成Mg(OH)2除去
Zn2＋、Co2＋Mn2＋、Ca2＋ 将金属离子转化为碳酸盐沉淀除去①Zn2＋可用Na2CO3溶液，生成ZnCO3沉淀；②Co2＋可用NH4HCO3溶液，生成CoCO3沉淀；③Mn2＋可用NH4HCO3-氨水，生成MnCO3沉淀 Zn2＋＋ CO===ZnCO3↓Co2＋＋2HCO=== CoCO3↓＋H2O＋CO2↑Mn2＋＋HCO＋NH3·H2O===MnCO3↓＋ NH＋H2O
Cu2＋、Zn2＋、Fe2＋、Hg2＋ 加入Na2S溶液可使Cu2＋、Zn2＋、Fe2＋、Hg2＋形成 CuS、ZnS、FeS、HgS 沉淀 ①也可以用一些Ksp较大的硫化物(如FeS、MnS等)通过沉淀转化使某些金属离子转化为更难溶的硫化物；②Cu2＋也可用Zn除去
[注意事项](1)调节溶液的pH常用的试剂：①酸性物质：稀盐酸、稀硫酸、稀硝酸(注意其氧化性)、酸性气体(二氧化硫)等碱性物质：氢氧化钠、氨水、碳酸钠、碳酸氢铵、相应金属的氧化物等②缓冲溶液：如醋酸-醋酸钠(酸性)、氨水-氯化铵(碱性)(2)有关Fe2＋的氧化：由于Fe(OH)2沉淀的溶液是碱性环境，所以常在酸性溶液中将其氧化为Fe3＋，再调节溶液的pH，使其生成Fe(OH)3沉淀而除去；一般在酸性条件下，常选用MnO2 、H2O2等作为氧化剂：①若氧化剂为MnO2时，反应的离子方程式为 MnO2＋2Fe2＋＋4H＋===Mn2＋＋2Fe3＋＋2H2O ；②若氧化剂为H2O2时，反应的离子方程式为 2Fe2＋＋H2O2＋2H＋===2Fe3＋＋2H2O 。当有MnO2 和H2O2作为氧化剂选项时候，一般选择MnO2更好，原因是 反应产生的Fe3＋可以作为H2O2分解的催化剂，促进其分解加速，增加投料成本
5. 萃取与反萃取
(1)如果萃取剂与杂质离子反应，那么萃取后有机相就应弃去。
(2)如果萃取剂与目标产物中的离子反应，那么萃取后就要进行反萃取，反萃取时是在有机相中加酸。
(3)萃取剂的选择(举例说明)：
例1　已知萃取剂A、B中，pH对Co2＋、Mn2＋萃取率的影响如图所示：
为了除去Mn2＋，应选择萃取剂 B (填“A”或“B”)。
例2　萃取剂对Al3＋、Co2＋萃取率与pH的关系如图所示：
萃取分离Co2＋、Al3＋的实验操作： 向萃取分液后的有机相中加稀硫酸调pH＝3～4，分液可得CoSO4溶液， 继续向萃取分液后的有机相中加稀硫酸调pH至0.5以下(或1以下)，然后分液 ，
可得 Al2(SO4)3溶液。
(4)提高萃取效率的方法：
①萃取剂一般是有机酸，金属离子与萃取剂反应时，加入 碱 (填“酸”或“碱”)有利于萃取平衡正向移动。
②可以采取“萃取剂总量一定，多次少量”的方法加入萃取剂。
③萃取时适当增大搅拌速率，可以增大有机相和水相的接触面积，提高萃取率。但搅拌速率过快，容易造成有机相的乳化，进入有机层的离子减少，会导致萃取率降低。
④萃取率与平衡时溶液pH的关系(举例说明)：
例　萃取分离溶液中钴、锂的萃取率与平衡时溶液pH的关系如图所示：
pH一般选择5左右，理由是 pH在5左右时，钴、锂的分离效率最高 。
6. 解题建模——有关溶液pH的控制
在化学工艺流程中，可以通过金属氢氧化物的Ksp的计算，来确定所控制溶液的pH的范围。
例1　一种从湿法炼锌产生的废渣(主要含Co、Zn、Pb、Fe的单质或氧化物)中富集回收得到含锰高钴成品的工艺流程如下：
已知溶液中相关离子开始沉淀和沉淀完全(c≤1.0×10－5 mol/L)时的pH：
金属离子 Fe3＋ Fe2＋ Co3＋ Co2＋ Zn2＋
开始沉淀的pH 1.5 6.9 － 7.4 6.2
沉淀完全的pH 3.1 8.4 1.1 9.4 8.2
(1)“酸浸”前废渣需粉碎处理，目的是 增大固液接触面积，从而加快酸浸速率，提高浸取效率 。“滤渣1”中的主要成分为 PbSO4 。
(2)“过滤1”后的溶液中加入MnO2的作用是 将Fe2＋氧化为Fe3＋ 。取少量反应后的溶液，加入化学试剂 K3[Fe(CN)6]溶液 检验 Fe2＋ ，若出现蓝色沉淀，需补加MnO2。
(3)“氧化沉钴”中发生氧化还原反应的离子方程式为 3Co2＋＋MnO＋7H2O===3Co(OH)3↓＋MnO2↓＋5H＋ 、 3Mn2＋＋2MnO＋2H2O===5MnO2↓＋4H＋ 。
(4)“除钴液”中主要的盐有 ZnSO4、K2SO4 ，残留Co3＋浓度为 10－16.7 。
[解题要点](2)酸浸液中含有Co2＋、Zn2＋、Fe2＋、Fe3＋、SO等离子，由题表中数据可知，当Fe3＋完全沉淀时，Co2＋未开始沉淀，而当Fe2＋完全沉淀时，Co2＋已有一部分沉淀，因此为了除去溶液中的Fe元素且Co2＋不沉淀，应先将Fe2＋氧化为Fe3＋，然后调节溶液的pH使Fe3＋完全转化为Fe(OH)3沉淀，故MnO2的作用是氧化Fe2＋；常用K3[Fe(CN)6]溶液检验Fe2＋，若生成蓝色沉淀，则说明溶液中仍存在Fe2＋，需补加MnO2。(3)“氧化沉钴”，加入强氧化剂KMnO4，将溶液中Co2＋氧化为Co3＋，在pH＝5时Co3＋形成Co(OH)3沉淀，而KMnO4则被还原为MnO2，KMnO4还会与溶液中的Mn2＋发生归中反应生成MnO2，得到Co(OH)3和MnO2的混合物。
【解析】 (4)由表可知，当溶液pH＝1.1时，Co3＋恰好完全沉淀，此时溶液中c(Co3＋)＝1.0×10－5 mol/L，
c(OH－)＝＝10－12.9 mol/L，
则Ksp[Co(OH)3]＝1.0×10－5×(10－12.9)3＝10－43.7
“除钴液”的pH＝5，即c(H＋)＝10－5 mol/L，
则c(OH－)＝＝10－9 mol/L
此时溶液中c(Co3＋)＝＝ mol/L＝10－16.7 mol/L，残留的Co3＋浓度为10－16.7mol/L。
例2　某油脂厂废弃的油脂氢化镍催化剂主要成分为金属Ni、Al、Fe及其氧化物，还有少量其他不溶性物质。回收其中的镍制备硫酸镍晶体(NiSO4·6H2O)的工艺流程如下。
已知：Ksp[Ni(OH)2]＝10－15.6、Ksp[Al(OH)3]＝10－32.9、Ksp[Fe(OH)2]＝10－15、Ksp[Fe(OH)3]＝10－37.4。
(1)“滤液①”中主要溶质的化学式为 NaOH和Na[Al(OH)4] 。
(2)加入H2O2溶液“转化”后，溶液中大量减少的阳离子是 Fe2＋、H＋ 。
(3)“转化”后，若溶液中c(Ni2＋)＝0.1 mol/L，调溶液的pH范围是 3.2～6.7 。
[解题要点](1)X溶液为NaOH溶液，故“浸取1”的目的是溶解Al、除油脂。(2)溶液Y为稀硫酸，“浸取2”中，Fe转化为Fe2＋，加入H2O2溶液，氧化Fe2＋。(3)控制溶液pH范围，目的是使Fe3＋沉淀完全而Ni2＋不沉淀，故根据Ksp[Fe(OH)3]＝10－37.4，所以Fe3＋完全沉淀时，c(OH－)＝＝mol/L＝10－10.8 mol/L，则pH＝3.2，已知Ksp[Ni(OH)2]＝10－15.6，Ni2＋开始沉淀时，c(OH－)＝＝ mol/L＝10－7.3 mol/L，则pH＝6.7。
例3　以含钴废料(含Co2O3和少量Fe、Al、Mn、Ca、Mg等的氧化物及活性炭)为原料制取钴的氧化物的流程如下。
已知：萃取时发生的反应为Co2＋＋n(HA)2??CoA2·(n－1)(HA)2＋2H＋。
(1)除Fe、Al：先加入NaClO3溶液，再加入Na2CO3溶液调节pH。写出NaClO3氧化Fe2＋的离子方程式： 6Fe2＋＋ClO＋6H＋===6Fe3＋＋Cl－＋3H2O 。
(2)除Ca、Mg：当某离子浓度小于或等于1.0×10－6 mol/L时，认为该离子已除尽。
已知：Ksp(CaF2)＝1.0×10－10，Ksp(MgF2)＝7.4×10－11，Ka(HF)＝3.5×10－4。
①为使Ca2＋、Mg2＋除尽，则需要保证氟离子浓度至少为 0.01 mol/L 。
②若调节溶液的pH偏低，将会导致Ca2＋、Mg2＋沉淀不完全，其原因是 pH偏低，较多的F－与H＋形成弱酸HF，导致溶液中F－浓度减小，使Ca2＋、Mg2＋不能完全转化为沉淀 。
(3)萃取、反萃取：加入某有机酸萃取剂(HA)2，实验测得Co2＋萃取率随pH的变化如图所示。
①该工艺中设计萃取、反萃取的目的是 分离提纯并富集Co2＋的浓度 。
②Co2＋萃取率随pH升高先增大后减小的可能原因是 当pH<6.5时，随着pH升高，溶液中c(H＋)减小，萃取平衡正向移动，更多的Co2＋与萃取剂反应，当pH>6.5时，随着pH升高，溶液中c(OH－)增大，Co2＋与OH－形成Co(OH)2沉淀 。
③将Co2＋从滤液中提取到有机层中，然后分液后再反萃取到水层中，反萃取时应加入 稀硫酸 ，Co2＋离子进入水相。
【解析】 (2)①c(F－)＝＝ mol/L≥0.01 mol/L
　工艺流程中物质的跟踪
原料到产品的转化：比对原料与产品，确定要除去什么元素，要引进什么元素。
1. 沉淀成分的判断
考查角度 举例 滤渣的成分(填化学式)
原料中不参与反应的物质 蛇纹石是一种富镁硅酸盐矿物的总称，工业上由蛇纹石(主要成分MgO、FeO和Fe2O3、Al2O3、SiO2)制取碱式碳酸镁产品的流程如下： 滤渣a为 SiO2
原料中不参与反应的物质及过量的反应物 以电石渣[主要成分为Ca(OH)2和CaCO3]为原料制备KClO3的流程如图： 滤渣为CaCO3、Ca(OH)2
原料中不参与反应的物质及生成物 某粉煤灰经预处理后含Cu2O、SiO2、Al2O3、FeO，一种综合利用工艺设计的流程如下：已知：Cu2O＋2H＋===Cu＋Cu2＋＋H2O 滤渣Ⅰ为 SiO2、Cu
杂质转化的物质 工业上利用废铁屑(含少量氧化铝、氧化铁等)生产碱式硫酸铁[Fe(OH)SO4，易溶于水]的工艺流程如图： 滤渣为 Al(OH)3
2. 对所加试剂的要求
试剂 目的 追问
硫酸 酸溶 酸液不能加过多，否则 会造成后续调pH时消耗过多试剂
盐酸 酸溶 盐酸不能加过多，否则后续可能会与KMnO4等氧化剂反应并生成有毒气体Cl2
碱液 碱溶(溶解Al、Al2O3等物质) 碱液不能加过多，否则 会造成后续调pH时消耗过多试剂
SO2 作还原剂(还原MnO2、Fe3＋等) 温度不宜过高，温度越高，SO2的 溶解度越小
Na 2SO3 作还原剂(还原MnO2、Fe3＋等) 实际用量高于理论量的原因是 部分Na2SO3被空气中的O2氧化
NH4F、NaF 除去Ca2＋、Mg2＋ pH太小，Ca2＋、Mg2＋去除率降低的原因： pH太小，溶液中的F－与H＋结合生成HF，使溶液中的F－浓度减小
Na2S、FeS 除重金属离子(如Cu2＋、Hg2＋) pH太小，Cu2＋、Hg2＋去除率降低的原因： pH太小，溶液中的S2－与H＋结合生成HS－、H2S，使溶液中的S2－浓度减小
3. 循环物质的确定
考查角度 举例 可循环物质
可逆反应的反应物 N2、H2
前面步骤的反应物是后面步骤的生成物 以菱锰矿(主要成分为MnCO3，还含有FeCO3、CaCO3、SiO2、Al2O3、Fe2O3、MgCO3等杂质)为原料制备二氧化锰的工艺流程如图：已知：草酸钙、草酸镁难溶于水 硫酸
箭头回头 联碱法(侯氏制碱法)和氨碱法的生产流程简要表示如图： 母液、CO2
　有关图像曲线的分析与答题
1. 影响化学反应速率
·OH是一种重要的活性基团，·OH容易发生淬灭。·OH可用于脱除苯酚生成CO2。其他条件不变时，不同温度下苯酚的浓度随时间的变化如图所示。
0～20 min内，50 ℃的化学反应速率与40 ℃的基本相同，原因是 0～20 min，与40 ℃相比，50 ℃时温度较高化学反应速率加快，·OH更易发生淬灭，导致c(·OH)下降 。
[归纳总结] 出现矛盾结论可能的原因：
改变条件 正常情况 反常情况 可能的原因
升高温度 速率增大 速率减小 催化剂失活
速率不变 反应物中有易分解的物质
减小浓度 速率减小 速率增大 反应为放热反应
2. 影响浸取率
(1)温度、水解程度影响浸取率
用稀硫酸浸取氧化铁，如图1所示，当温度超过100 ℃时，铁浸取率反而减小，原因是 温度超过100 ℃时，Fe3＋水解反应速率明显加快，导致Fe3＋浓度降低 。
　　　
图1　　　　　　　　　　　　图2
(2)温度、物质的稳定性影响浸取率
(NH4)2S溶液浸取滤渣时的反应为(n－1)S＋S2－===S，单质硫浸取率随温度变化曲线如图2所示。温度高于30 ℃，单质硫浸取率下降的可能原因是 硫化铵受热分解，导致S2－浓度减小，硫单质浸取率下降 。
(3)温度、气体的溶解度影响浸取率
其他条件相同时，用SO2还原浸出Cu(AsO2)2 1 h，不同温度下砷的浸出率如图所示。
随着温度升高，砷的浸出率先增大后减小的原因是 升温能加快反应速率，同时温度升高，SO2的溶解度减小，反应速率减小，T＜60 ℃，升温对反应速率影响大，T＞60 ℃，SO2的溶解度减小对反应速率影响大 。
(4)锰浸出率与浸出过程中时间和液固比的关系分别如图甲、图乙所示。
　
则适宜的浸出时间和液固比分别为 60 min 、 3 。
　物质的除杂、跟踪及有关计算
例1　(2025·南京期末)高铁锌焙烧矿渣主要含ZnO、ZnFe2O4、SiO2。一种利用焙烧矿渣制备ZnSO4·7H2O并生产黄铵铁矾的流程如图所示：
(1)“酸浸”前要将焙烧矿渣进行粉碎处理的原因是 增大与酸接触面积，加快反应速率，提高焙烧矿渣浸出率 。
(2)“酸浸”时，控制反应温度65 ℃、硫酸初始酸度50 g/L，滤渣中锌元素的质量分数随时间变化的关系如图1所示。当浸出时间超过60 min后，滤渣中锌元素的质量分数反而升高的原因是 浸出时间超过60 min，溶液中H＋被消耗，pH升高，Fe3＋水解程度增大，生成的Fe(OH)3胶体吸附溶液中Zn2＋；Fe3＋还可生成Fe(OH)3沉淀，附着在焙烧矿渣表面阻碍锌的浸出，使滤渣中锌元素质量分数升高 。
图1
(3)“沉矾”生成NH4Fe3(SO4)2(OH)6(黄铵铁矾)，需控制溶液pH＝1.5、温度不超过85 ℃。
①写出生成黄铵铁矾的化学方程式：
3Fe2(SO4)3＋5ZnO＋2NH4HCO3＋5H2O2NH4Fe3(SO4)2(OH)6＋5ZnSO4＋2CO2↑ 。
②控制溶液温度不能过高的原因是 温度过高，NH4HCO3受热分解 。
③溶液pH超过1.5，可发生反应：Fe3＋＋3HCO＋3H2O===Fe(OH)3↓＋3H2CO3。该反应的平衡常数K与Ka1(H2CO3)、Ksp[Fe(OH)3]的代数关系式为 K＝ 。
(4)加热28.7 g ZnSO4·7H2O晶体，测得加热过程中剩余固体的质量随温度的变化关系如图2所示。A点物质为 ZnSO4·H2O (填化学式)。
图2
【解析】 (3)③该反应的平衡常数K＝
＝
＝。
(4)n(ZnSO4·7H2O)＝0.1 mol，A点的质量与样品的质量相差10.8 g，即H2O的质量，则n(H2O)＝0.6 mol，A点的固体中n(H2O)＝0.1 mol，故A点物质的化学式为ZnSO4·H2O。
　萃取与反萃取
例2　(2025·苏北四市一调)从高铟烟灰中(主要含In2O3、In2S3、PbO、SiO2等)提取铟的过程如下：
已知：使用有机萃取剂时，搅拌速度过快，易造成有机相乳化。
(1)氧化酸浸：向高铟烟灰中加入MnO2和稀硫酸充分反应，硫元素被氧化为SO。
①写出In2S3参与反应的离子方程式： In2S3＋12MnO2＋24H＋===2In3＋＋12Mn2＋＋3SO＋12H2O 。
②“过滤”所得滤渣含MnO2、SiO2和 PbSO4 (填化学式)。
(2)萃取：向滤液中加入有机萃取剂(HA)并搅拌，发生反应：In3＋(水相)＋3HA(有机相)??InA3(有机相)＋3H＋(水相)。在一定条件下，搅拌速度与铟萃取率关系如图1所示，铟萃取率先增大后减小的可能原因是 搅拌速率增大，有机相和水相的接触面积增大，提高萃取率；但搅拌速率过快，容易造成有机相的乳化，进入有机层的铟离子减少，导致铟的萃取率降低 。
图1
(3)反萃取：InA3(有机相)＋4HCl(水相)??HInCl4(水相)＋3HA(有机相)，有机相与水相体积比和反萃取率、水相中铟浓度的关系如图2所示，操作时选择有机相与水相体积之比为 4∶1 ，原因是 反萃取率最高 。
图2
(4)制备铟：分液，向水相中加入足量Zn，反应的化学方程式为 4Zn＋2HInCl4===2In＋4ZnCl2＋H2↑ 。
若锌粉的利用率为78%，获得6.9 kg铟时需要使用锌粉 10.0 kg(写出计算过程，In—115)。
计算过程：
由化学方程式可得关系式：2Zn～In
n(In)＝＝＝60.0 mol
n(Zn)＝2n(In)＝2×60.0 mol＝120.0 mol
m(Zn)＝＝
＝10 000 g＝10.0 kg
【解析】 (1)②在“氧化酸浸”的过程中，PbO与H2SO4反应生成难溶的PbSO4，故滤渣的成分中还含有PbSO4。(2)开始时，搅拌速率比较小，随着搅拌速率增大，有机相和水相的接触面积增大，提高萃取率；结合“已知”中的说明可知，随着搅拌速率过快，容易造成有机相的乳化，进入有机层的铟离子减少，导致铟的萃取率降低。
　化学工艺流程与曲线分析
例3　(2025·常州期末)以铜碲渣为原料制备单质碲(Te)并回收铜的过程如下：
已知：①Ka1(H2TeO3)＝2.7×10－3、Ka2(H2TeO3)＝1.8×10－8；Ksp(CuC2O4)＝2.8 ×10－8。②CuC2O4＋C2O??[Cu(C2O4)2]2－　K＝1.8×10－10。
(1)原料铜碲渣主要成分为Cu2Te(晶胞结构如图1所示)、Ag2Te、Cu等，“氧化酸浸”的浸出液中碲主要以H2TeO3形式存在，滤渣可用于提炼贵金属银。
图1
①Cu2Te晶胞中Te的配位数为 4 。
②“氧化酸浸”时温度控制在80 ℃左右，目的是 温度较低时反应速率较慢，但温度过高会加速H2O2分解 。
③写出Cu2Te发生反应的离子方程式： Cu2Te＋4H＋＋4H2O2===H2TeO3＋2Cu2＋＋5H2O 。
④滤渣中含银物质的化学式为 Ag2SO4 。
(2)“沉铜”时测得铜沉淀率随Na2C2O4投入量的变化关系如图2所示。后续向沉铜后的溶液中加入Na2SO3溶液“还原”制得单质Te。
图2
①铜沉淀率随Na2C2O4投入量的增大先增加后下降，原因是 c(C2O)增加，生成的CuC2O4沉淀增多；继续增大c(C2O)，生成的CuC2O4沉淀与C2O反应生成[Cu(C2O4)2]2－而溶解 。
②增大Na2C2O4投入量，碲损失率略有增加的原因可用离子方程式解释为 H2TeO3＋2C2O＋4H＋===Te↓＋4CO2↑＋3H2O 。
(3)“热解”在氩气氛围中进行。实验测得升温过程中固体质量保留百分数(剩余固体质量与起始CuC2O4质量的比值)随温度变化的关系如图3所示。温度在330～400 ℃之间，剩余固体的质量保持恒定，此时获得的含铜固体产物为 Cu (填化学式)。
图3
【解析】 (1)①根据均摊法可知，黑球代表Cu，白球代表Te，故Te配位数为4。④Ag2Te在H2SO4环境中被H2O2氧化后，Ag＋与SO结合形成Ag2SO4。(2)①c(C2O)增加，生成的CuC2O4沉淀增多，故铜的沉淀率增大；结合“已知②”信息可知，继续增大c(C2O)时，生成的CuC2O4沉淀与C2O反应生成易溶的[Cu(C2O4)2]2－，从而导致铜的沉淀率减小。②Te的存在形式主要是H2TeO3，Te损失说明H2TeO3参与反应，结合“还原”步骤中的原理，增大Na2C2O4投入量时，H2TeO3被Na2C2O4还原，反应的离子方程式为H2TeO3＋2C2O＋4H＋===Te↓＋4CO2↑＋3H2O。(3)CuC2O4的相对分子质量为152，设有152 g固体进行热解，最终所剩固体的质量＝152 g×42.1%≈64 g，故热解后的固体为Cu单质。
例4　(2025·南通二调)以酸泥(主要含无定形Se、HgSe和少量Ag2Se)为原料制备灰硒(Se6)的流程如下：
已知：Ka1(H2SeO3)＝3×10－3、Ka2(H2SeO3)＝5×10－8。
(1)“氧化碱浸”中无定形Se被氧化为SeO的离子方程式为 Se＋2OH－＋2H2O2===3H2O＋SeO ；其他条件不变时，Se浸出率随双氧水用量变化如图所示，当双氧水用量从80 mL/L增加到120 mL/L时，溶液中并未检测到H2O2残留，其原因是 H2O2被SeO还原 。
(2)“除银”时向滤渣中加入NaClO溶液和盐酸，Ag2Se、HgSe被氧化为H2SeO3。
①“除银”过程中的加料方式为 向滤渣中先加入NaClO溶液再加入盐酸 。
②写出Ag2Se发生反应的化学方程式： Ag2Se＋3NaClO＋2HCl===H2SeO3＋2AgCl＋3NaCl 。
(3)“沉汞”过程中，溶液pH＝7时存在的主要阴离子有 SeO、HSeO、Cl－ 。
(4)通过如下步骤测定灰硒产品中Se的质量分数。
步骤1：准确称取0.160 0 g灰硒产品，加入足量硝酸充分反应后生成H2SeO3溶液，配成100.00 mL溶液；
步骤2：取25.00 mL溶液于锥形瓶中，加入过量的硫酸酸化的KI溶液，充分反应；
步骤3：以淀粉作指示剂，用0.100 0 mol/L Na2S2O3标准溶液滴定至终点，消耗20.00 mL Na2S2O3溶液。
已知：H2SeO3＋4I－＋4H＋===Se↓＋2I2＋3H2O；I2＋2S2O===2I－＋S4O。计算灰硒产品中Se的质量分数(写出计算过程，Se—79)。
计算过程：
由题意可得关系式：Se～H2SeO3～2I2～4S2O
25 mL溶液中，n(Se)＝n(S2O)＝×20.00×10－3 L×0.100 0 mol/L＝5.000×10－4 mol
产品中Se的质量分数w(Se)＝×100%＝98.75%
(5)Cu2－xSe是一种钠离子电池的正极材料，放电过程中晶胞变化如图所示。
①1 mol Cu2－xSe转化为NayCu2－xSe时转移电子的物质的量为 0.25 mol。
②NayCu2－xSe中Cu＋与Cu2＋的个数之比为 5∶1 。
【解析】 (2)①由于NaClO具有强氧化性，也能将盐酸氧化，故应向滤渣中先加入NaClO溶液再加入盐酸。(3)pH＝7时，Ka2＝＝5×10－8，＝＝0.5，即c(SeO)＝c(HSeO)，故当溶液pH＝7时存在的主要阴离子有SeO、HSeO、Cl－。(5)①在放电时每个晶胞中嵌入一个Na＋，由晶胞结构看出，每个晶胞中Se2－数目为8×＋6×＝4，则NayCu2－xSe中y＝0.25，1 mol Cu2－xSe转化为NayCu2－xSe时Cu元素化合价降低0.25，故转移电子的物质的量为0.25 mol。②由图中右边的晶胞可知其化学式可表示为NaCu6Se4，设Cu＋、Cu2＋的个数分别为x、y，则有x＋y＝6(Cu原子守恒)、x＋2y＋1＝4×2(电荷守恒)，解得x＝5、y＝1，故二者之比为 5∶1。
1. (2025·湖南卷)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0.1 mol/L)开始沉淀和完全沉淀(c≤1.0×10－5 mol/L)的pH：
金属离子 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
(1)基态Ni原子的价层电子排布式为 3d84s2 。
(2)“酸浸还原”时，“滤渣”的主要成分是 SiO2 (写化学式)；SO2还原Co2O3的化学方程式为 SO2＋Co2O3＋H2SO4===2CoSO4＋H2O 。
(3)“沉铁”时，Fe2＋转化为Fe2O3的离子方程式为 4Fe2＋＋O2＋4H2O2Fe2O3↓＋8H＋ ；加热至200℃的主要原因是 破坏Fe(OH)3胶体的形成，防止其吸附其他金属阳离子，造成产率下降 。
(4)“沉铝”时，未产生Cu(OH)2沉淀，该溶液中c(Cu2＋)不超过 1×10－2 mol/L。
(5)“第二次萃取”时， Co2＋ 、 Ni2＋ (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轨道类型为 sp2 。
【解析】 (3)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 ℃的主要原因是防止形成Fe(OH)3胶体吸附其他金属阳离子，造成产率下降。(4)根据Cu2＋完全沉淀时的pH可知，Ksp[Cu(OH)2]＝c(Cu2＋)·c2(OH－)＝1.0×10－5×2＝10－19.6，“沉铝”时，pH＝5.2，未产生Cu(OH)2沉淀，则c(Cu2＋)＜＝mol/L＝1×10－2 mol/L。(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；六元杂环是平面形结构，N原子提供单电子用于环内形成大π键∏，剩余1个孤电子对形成配位键，N的价层电子对数为3，采取sp2杂化。
2. (2025·河北卷)铬盐产品广泛应用于化工、医药、印染等领域。通过闭环生产工艺将铬铁矿转化为重铬酸钾同时回收利用钾资源，可实现绿色化学的目标。过程如下：
已知：铬铁矿主要成分是Fe(CrO2)2、Mg(CrO2)2、Al2O3、SiO2。
(1)基态铬原子的价层电子排布式为 3d54s1 。
(2)“煅烧”工序中Fe(CrO2)2反应生成K2CrO4的化学方程式： 4Fe(CrO2)2＋7O2＋16KOH2Fe2O3＋8K2CrO4＋8H2O 。
(3)“浸取”工序中滤渣Ⅰ的主要成分为Fe2O3、H2SiO3、 Al(OH)3 、 MgO (填化学式)。
(4)“酸化”工序中需加压的原因为 增大CO2的溶解度，保证酸化反应充分进行 。
(5)滤液Ⅱ的主要成分为 KHCO3 (填化学式)。
(6)补全“还原、分离”工序中发生反应的化学方程式：
Fe(CO)5＋ K2CrO4 ＋ 4H2O ===Cr(OH)3↓＋ Fe(OH)3↓ ＋ 2KOH ＋ 5 CO↑
(7)滤渣Ⅱ可返回 煅烧 (填工序名称)工序。
【解析】 (4)向K2CrO4中加水溶解，并通入过量CO2酸化，将K2CrO4转化为K2Cr2O7，加大压强，可以增大CO2的溶解度，使液体中CO2浓度增大，保证酸化反应充分进行。
1. (2025·泰州调研)铟及其化合物应用广泛。工业上用含铟铁渣(含In2O3、ZnFe2O4、PbSO4、As2O3等)提取铟的流程如下：
已知：①该实验条件下，PbCl2微溶于水，PbCl2＋2Cl－??[PbCl4]2－；
②TBP易与Fe3＋、In3＋、Zn2＋配位或与H＋结合实现萃取，对Fe2＋萃取率较低。
(1)热酸浸出。一定温度下，控制盐酸用量为理论值的2倍，反应2 h、过滤得酸浸液。
①写出ZnFe2O4溶于盐酸的离子方程式： ZnFe2O4＋8H＋Zn2＋＋2Fe3＋＋4H2O 。
②酸浸液中，As元素以H3AsO3形式存在，已知H3AsO3的核磁共振氢谱只有一个峰，其结构式为　。
③向反应体系中加水，测得液固体积质量比对铅浸出率的影响如图1所示。液固体积质量比大于4.5 mL/g 时，铅浸出率降低的原因为 液固体积质量比大于4.5 mL/g时，平衡PbCl2＋2Cl－??[PbCl4]2－左移，使PbCl2溶解量减小的幅度大于水量增多使PbCl2溶解量增加的幅度，使得Pb浸出率降低 。
　　　　
图1　　　　　　　　　　　　图2
(2)还原硫化。在搅拌下，向酸浸液中加入FeS，充分反应后过滤。
①加入FeS的目的是 将Fe3＋还原为难萃取的Fe2＋，将溶液中的PbCl2及[PbCl4]2－转化为PbS沉淀、H3AsO3转化为As2S3沉淀除去 。
②FeS晶胞及z轴方向投影如图2所示，Fe2＋的配位数为 6 。
(3)萃取。萃取时，pH过大或过小都不利于In3＋和Zn2＋的萃取，原因是 pH过大，In3＋和Zn2＋会形成氢氧化物沉淀；pH过小，TBP与H＋结合，影响In3＋和Zn2＋的萃取 。
【解析】 (1)③液固体积质量比大于4.5 mL/g时，随着液固体积质量比的增大，相当于逐渐加水稀释，导致平衡PbCl2＋2Cl－??[PbCl4]2－左移，使PbCl2溶解量减小的幅度大于水量增多使PbCl2溶解量增加的幅度，使得Pb浸出率降低。(2)①结合“还原硫化”可知，加入的FeS作还原剂，FeS提供的S2－能将Fe3＋还原为难萃取的Fe2＋，也能将溶液中的PbCl2及[PbCl4]2－转化为PbS沉淀，将H3AsO3转化为As2S3沉淀除去。
2. (2025·南京二模)从铜阳极泥(含Cu、Ag、Au、Pd等)中回收贵金属的工艺流程如下：
(1)“酸浸”(已知柠檬酸化学式为H3C6H5O7，是一种三元弱酸)。
①只用稀硝酸也可氧化浸出Pd生成Pd2＋和NO，反应的离子方程式为 3Pd＋8H＋＋2NO===3Pd2＋＋2NO↑＋4H2O 。
②添加柠檬酸可提高Pd的浸出率，除因为形成[Pd(C6H5O7)]－外，还有 增大c(H＋)，加快了HNO3氧化Pd的速率 。
③HNO3和柠檬酸协同浸出Pd时，HNO3浓度过大使Pd浸出率降低的原因是 HNO3氧化柠檬酸，使柠檬酸浓度下降 。
(2)“沉银”时[Ag(C6H5O7)]2－转化为AgCl。[Ag(C6H5O7)]2－中与Ag＋配位的原子为 O 。
(3)“氨浸”时反应为AgCl(s)＋2NH3(aq)??[Ag(NH3)2]＋(aq)＋Cl－(aq)。该反应的平衡常数数值为 1.98×10－3 {已知：Ksp(AgCl)＝1.8×10－10；反应Ag＋(aq)＋2NH3(aq)??[Ag(NH3)2]＋(aq)的平衡常数K＝1.1×107}。
(4)“还原”在碱性条件下进行。理论上获得的 n(Ag)∶n(N2)＝ 4∶1 。
(5)“置换”后的滤液可制备CuSO4·5H2O晶体，该晶体分解的TG(热重)曲线及DSC(热量变化)曲线如下图所示。DSC曲线上650～850 ℃有两个吸热峰，可能发生的吸热反应为 CuSO4CuO＋SO3↑、 2SO32SO2＋O2 。
【解析】 铜阳极泥(含Cu、Ag、Au、Pd等)用硝酸和柠檬酸酸浸，Au不溶于硝酸和柠檬酸存在于滤渣中，滤液中存在Cu2＋、Ag＋和Pd2＋，加入NaCl将Ag＋转化为AgCl，过滤后AgCl用氨水碱浸转化为[Ag(NH3)2]＋，加入N2H4·H2O将[Ag(NH3)2]＋还原为Ag，滤液中加入Cu置换出Pd。(2)柠檬酸的结构简式为，O原子含有孤电子对，可以提供电子形成配位键。(3)根据“氨浸”时反应离子方程式可知该反应平衡常数K＝＝＝Ksp(AgCl)·K＝1.8×10－10×1.1×107＝1.98×10－3。(4)“还原”在碱性条件下进行，N2H4·H2O将[Ag(NH3)2]＋还原为Ag，N元素由－2价上升到0价，Ag元素由＋1价下降到0价，根据得失电子守恒可知n(Ag)∶n(N2)＝4∶1。(5)DSC曲线上650～850 ℃有两个吸热峰，从TG 图像可以看出，CuSO4发生热分解反应，剩余固体百分比从64%→32%，质量减少量为原CuSO4质量的一半，说明有固体CuO剩余，还有其他气体产出，此时气体产物为SO2、SO3、O2，可能出现的化学方程式为CuSO4CuO＋SO3↑、2SO32SO2＋O2。

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