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(共34张PPT)
专题跟踪检测（二）
1. （2024·兰州高三诊断）甘肃矿产资源丰富，镍、钴、铂等金属储量全
国领先，利用紫硫镍铁矿石提取粗镍并回收铁、铜、钴等元素的工艺流
程如下：
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已知：①“加压氨浸”过程中镍硫化物发生反应的化学方程式为NiS＋
4FeS＋7O2＋10NH3＋2H2O [Ni（NH3）6]SO4＋2Fe2O3＋2（NH4）
2S2O3；在此过程中，钴硫化物的反应与镍硫化物相似。
②以上流程中均无SO2产生。
（1）滤渣1的主要成分为 。
Fe2O3
解析：“加压氨浸”过程中Ni、NiS→[Ni（NH3）6]SO4，Cu、
CuS→[Cu（NH3）4]SO4，CoS→对应络合物，FeS→Fe2O3，滤渣1
为Fe2O3；“蒸氨沉铜”过程得到NH3，还发生反应：Cu2＋＋S2
＋H2O CuS↓＋2H＋＋S ；
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“加压氧化”过程发生反应：（NH4）2S2O3＋2O2＋H2O＋2NH3 2（NH4）2SO4；“液相氢还原”过程发生反应：Ni2＋＋H2 Ni＋2H＋，滤渣2为CoS，滤液1为硫酸溶液。
（1）由已知①和②知，“加压氨浸”过程中Ni元素转化为[Ni（NH3）6]SO4、Co元素转化为对应络合物、Cu元素转化为[Cu（NH3）4]2＋，则滤渣1为Fe2O3。
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（2）结合下图选择“加压氨浸”的最佳条件是
。
氧分压为1.2 MPa，浸
出温度为120 ℃，浸出时间为2 h
解析：由图像可知，当氧分压为1.2 MPa，浸出温度为120 ℃，浸出时间为2 h时，镍浸出率均较高，之后再改变反应条件，镍浸出率变化
均不大，故“加压氨浸”的最佳条件为氧分压为1.2 MPa，浸出温度为120 ℃，浸出时间为2 h。
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（3）“加压氨浸”过程中“加压”的目的是 、
。
加快浸取速率
促
进浸取反应平衡正移，提高浸取率
Cu发生反应的化学方程式为
。
2Cu＋O2＋4NH3＋2（NH4）2SO4
2[Cu（NH3）4]SO4＋2H2O
解析：由“加压氨浸”的反应可知，该反应为气体分子数减小的反应，故“加压氨浸”过程中“加压”的目的除了加快反应速率外，还有促进浸取反应平衡正向移动，提高浸取率。
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（4）“加压氧化”的目的是氧化残留的 （填离子符号）。
S2
解析：由已知信息②知，整个过程中不产生SO2，而“加压氨浸”过程中产
生的有（NH4）2S2O3，因此“加压氧化”的目的是氧化残留的S2 ，使
其转化为S ，以免其在酸性环境中发生自身的氧化还原反应生成SO2。
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（5）“除钴”过程中发生反应的离子方程式为
。
Co2＋＋H2S CoS↓
＋2H＋
解析：“除钴”过程中加入H2S，H2S与Co2＋反应生成CoS沉淀，反应的离
子方程式为Co2＋＋H2S CoS↓＋2H＋。（6）由流程可知，该流程中可
以循环利用的物质有NH3、（NH4）2SO4、H2SO4。
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（6）流程中可以循环利用的物质有
（填化学式）。
NH3、（NH4）2SO4、H2SO4
解析： 由流程可知，该流程中可以循环利用的物质有NH3、（NH4）2SO4、H2SO4。
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2. （2024·山东名校联盟二模）以水钴矿（Co2O3·H2O，含Fe2O3、MgO、
CaO）和辉铜矿（Cu2S，含SiO2、Fe2O3）为原料制取胆矾和单质钴。
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①常温下，Ksp（MgF2）＝6.25×10－9，Ksp（CaSO4）＝7.1×10－7，
Ksp（CoCO3）＝2.4×10－7；
②部分阳离子以氢氧化物形式沉淀时溶液的pH见下表：
金属离子 Fe3＋ Fe2＋ Co2＋ Cu2＋
开始沉淀时（c＝0.01 mol·L－1）的pH 2.7 7.5 7.6 4.7
完全沉淀时（c＝10－5 mol·L－1）的pH 3.7 9.0 9.1 6.2
③萃取Cu2＋的反应原理：Cu2＋＋2HR CuR2＋2H＋；
④Mg、Ca、Fe、Co均能与强酸反应产生H2。
已知：
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回答下列问题：
（1）“酸浸”过程硫元素价态变为＋6价，写出“酸浸”过程中主要反
应的化学方程式：
。
Cu2S＋5Co2O3·H2O＋11H2SO4 2CuSO4＋
10CoSO4＋16H2O
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解析：水钴矿（Co2O3·H2O，含Fe2O3、MgO、CaO）和辉铜矿（Cu2S，含SiO2、Fe2O3）中加硫酸进行溶解，SiO2不能被硫酸溶解，同时生成CaSO4，过滤将二者除去；溶解过程中Co3＋将Cu2S氧化，自身被还原为Co2＋；加入CuO调节pH，将Fe3＋形成沉淀过滤除去；加入NaF，可将Mg2＋和Ca2＋形成沉淀，过滤除去；加入萃取剂对Cu2＋进行萃取，以将Cu2＋和Co2＋分离，分离后加入反萃取剂硫酸进行反萃取后得含CuSO4溶液，经操作得胆矾；萃取后水相中加入碳酸钠将Co2＋沉淀形成CoCO3，加盐酸溶解后对溶液进行电解得Co。
（1）“酸浸”过程Co元素化合价由＋3价降为＋2价，硫元素化合价由－2
价变为＋6价，Cu元素化合价由＋1价升高为＋2价，化学方程式：Cu2S＋
5Co2O3·H2O＋11H2SO4 2CuSO4＋10CoSO4＋16H2O。
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（2）“滤渣1”的主要成分为 。
解析： “滤渣1”的主要成分：SiO2、CaSO4。
SiO2、CaSO4
（3）常温下，“滤液1”中（Fe元素都以Fe3＋形式存在）加“氧化铜”
调pH不小于 。
解析：为确保Fe3＋完全沉淀，应调pH不小于3.7。
3.7
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（4）常温下，若“滤液2”中c（Mg2＋）＝0.015 mol·L－1（忽略溶液
中极少量的Ca2＋），除去2 L“滤液2”中的Mg2＋，至少需加入
NaF固体的质量为 g（忽略溶液体积的变化，保留三位有
效数字）。
4.62
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解析：“滤液2”中c（Mg2＋）＝0.015 mol·L－1，除去后认为溶液中c
（Mg2＋）≤10－5 mol·L－1，此时溶液中c（F－）＝ ＝
mol·L－1＝2.5×10－2 mol·L－1，该反应过程中Mg浓度变化：
（0.015－0.000 01）mol·L－1，则加入NaF的物质的量：n（NaF）＝2c
（Mg2＋）·V＋c（F－）·V＝0.029 98 mol·L－1×2 L＋2.5×10－2 mol·L－
1×2 L＝0.109 96 mol，对应质量：0.109 96 mol×42 g·mol－1≈4.62 g。
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（5）“反萃取”步骤中加入的“试剂a”为 。
解析：根据萃取Cu2＋的反应原理：Cu2＋＋2HR CuR2＋2H＋ 及产物需得胆矾可判断，“反萃取”步骤中加入的“试剂a”为稀硫酸。
稀硫酸
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（6）采用惰性电极电解CoCl2溶液，在无离子交换膜的条件下，不能用
CoSO4溶液代替CoCl2溶液的理由是
。
电解CoSO4溶液使溶液呈酸
性，将生成的Co再次溶解
解析：用CoSO4溶液代替CoCl2溶液，电解过程中阳极发生电极反应：2H2O－4e－ O2↑＋4H＋，导致溶液呈酸性，而阴极生成的Co在酸性环境下被溶解。
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3. （2024·江西九师大二模）以辉铜矿（主要成分为Cu2S，含少量SiO2）
为原料制备草酸铜（CuC2O4）的流程如图所示：
回答下列问题：
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（1）滤渣中含有单质S和 （填化学式），写出“浸取”时反应
的化学方程式： 。
解析：加入FeCl3溶液浸取，将Cu2S氧化为Cu2＋和S，而SiO2不溶解，故滤渣的成分为S和SiO2，浸取时FeCl3氧化Cu2S的化学方程式为Cu2S＋4FeCl3 2CuCl2＋4FeCl2＋S。
SiO2
Cu2S＋4FeCl3 2CuCl2＋4FeCl2＋S
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（2）“还原”时，除生成Cu外，还有N2生成，写出该反应的离子方程
式：
。
解析：加入N2H4·H2O将Cu2＋还原为Cu，同时生成N2，其离子方程式为4OH－＋2Cu2＋＋N2H4·H2O 2Cu↓＋N2↑＋5H2O或者N2H4·H2O＋2Cu2＋ 2Cu↓＋N2↑＋4H＋＋H2O。
4OH－＋2Cu2＋＋N2H4·H2O 2Cu↓＋N2↑＋5H2O（或
N2H4·H2O＋2Cu2＋ 2Cu↓＋N2↑＋4H＋＋H2O）
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（3）“氧化溶解”时，也可以直接用稀硝酸溶解Cu，但没有采用此
法，考虑的主要原因是
。
解析：氧化溶解时，也可以直接用稀硝酸溶解Cu，但没有采用此法，主要是因为稀硝酸溶解Cu时产生有毒气体NO，污染环境。
稀硝酸溶解Cu时产生有毒气体NO，污染
环境（或其他合理答案）
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解析：滤液1溶质的主要成分为FeCl2，可以通入Cl2，将其氧化为FeCl3，循环利用。
（4）向滤液1中加入（或通入） （填字母），可得到一种可循环
利用的物质。
A. 铁 B. 氯气
C. 高锰酸钾 D. 氯化氢
B
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（5）“制备”时，（NH4）2C2O4过多会导致Cu2＋与C2 生成环状结
构的配离子[Cu（C2O4）2]2－，该配离子的结构式为
（不考虑立体异构）。
解析：制备时（NH4）2C2O4过多会导致Cu2＋与C2 生成环状结构的配离子[Cu（C2O4）2]2－，由于Cu2＋形成四个配位键，O存在孤电子对，可知其结构为 。
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（6）将一定质量的CuC2O4置于Ar气中热解，测得剩余固体的质量与原
始固体的质量的比值随温度变化的曲线如图所示。350～400 ℃下
剩余固体的化学式为 。
Cu
解析：350～400 ℃下，剩余固体的质量与原始固体的质量的比值为42.11％，则剩余固体的摩尔质量为152 g·mol－1×42.11％≈64 g·mol－1，可知剩余固体为Cu。
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4. （2024·辽宁部分学校三模）镉（Cd）是炼锌业的副产品，主要用
在电池、染料稳定剂，同时也是重要的污染源，回收再利用以减少
排放是重要课题。某冶炼厂的镉废渣中主要含有Cd、CdO，还含有
Cu、Zn、Pb、Fe、CuO和SiO2等杂质，从镉废渣中回收镉的一种工
艺流程如图所示：
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已知：①Ksp（CaSO4）＝9.1×10－6，Ksp（PbSO4）＝1.6×10－8；
②溶液中金属离子开始沉淀和完全沉淀的pH如表所示：
离子 Zn2＋ Cd2＋ Fe2＋ Pb2＋ Cu2＋ Fe3＋
开始沉淀时（c＝0.01 mol·L－1） 8.2 7.8 7.5 6.7 5.2 2.2
完全沉淀时（c＝1.0×10－5mol·L－1） 9.7 9.3 9.0 8.5 6.7 3.2
回答下列问题：
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（1）将废渣先“浆化”再“酸浸”的目的是
。
解析：镉废渣中主要含有Cd、CdO，还含有Cu、Zn、Pb、Fe、
CuO和SiO2等杂质，将镉废渣浆化，再加入稀硫酸进行酸化，可
增大废渣与稀硫酸的接触面积，提高浸取率；加入稀硫酸后，
Cd、CdO、Zn、Pb、Fe、CuO溶解，此时SiO2、Cu、PbSO4不
溶，由于PbSO4的溶度积较大，溶液中仍溶有少量Pb2＋；加入
H2O2将Fe2＋氧化为Fe3＋，再加入石灰乳除铁，此时Fe3＋转化为Fe
（OH）3沉淀；滤液中加入足量Zn，Cd2＋被还原为Cd，少量的
Cu2＋、Pb2＋也会被还原；
增大接触面积，加快
“酸浸”速率和提高浸出率
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将海绵镉自然氧化，再用硫酸酸溶，加入新制海绵镉，此时对残余的微量的Cu2＋和Pb2＋进行深度脱除，以提高阴极镉产品的纯度；然后进行二次处理，再进行电积，得到阴极镉。（1）将废渣先“浆化”再“酸浸”的目的是增大接触面积，加快“酸浸”速率和提高浸出率。
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（2）“压滤”所得滤渣Ⅰ的主要成分是 （填化学
式）；“酸浸”后滤液中还含有微量的Pb2＋，其微量存在的主要
原因是
。
Cu、SiO2和PbSO4
PbSO4的Ksp不足够小或硫酸的浓度不够大，使溶液中仍
有微量Pb2＋存在
解析：“压滤”所得滤渣Ⅰ的主要成分是Cu、SiO2和PbSO4；Ksp（PbSO4）＝1.6×10－8，溶度积常数较大，使得“酸浸”后滤液中还含有微量的Pb2＋。
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（3）“除铁”时，加入的石灰乳调节溶液pH的范围是
，若石灰乳加过量，缺陷是 。
3.2≤pH＜
5.2
Cd（OH）2进入滤渣Ⅱ而损失
解析：“除铁”时，加入的石灰乳，目的是除去Fe3＋，不让其他离子（如Cu2＋）产生沉淀，则调节溶液pH的范围是3.2≤pH＜5.2。因CaSO4微溶，“除铁”时，所得滤渣Ⅱ的成分除Fe（OH）3外还有CaSO4；若石灰乳过量，滤渣Ⅱ中常含有Cd（OH）2和Cu（OH）2。
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（4）将“置换”出来的海绵镉在空气中堆放反复搅拌进行“自然氧化”，再用硫酸进行“酸溶”，“置换净化”处理是将残余的微量的Cu2＋和Pb2＋进行深度脱除，以提高阴极镉产品的纯度，写出“置换净化”除Pb2＋的离子反应方程式 。
Cd＋Pb2＋ Pb＋Cd2＋
解析：根据题意判断海绵镉中有Zn、Cd和微量Cu、Pb。“酸溶”所得的溶液中含有微量的Cu2＋和Pb2＋，在“置换净化”时加入更活泼的新制海绵镉，可以将Cu2＋和Pb2＋转化为单质而除去，离子反应方程式为Cd＋Pb2＋ Pb＋Cd2＋。
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（5）电极电位是表示某种离子或原子在溶液中得失电子的难易程度。
在25 ℃下，部分电对的电极电位如表所示。
电对 Fe3＋/Fe2＋ Cu2＋/Cu H＋/H2 Pb2＋/Pb
电极电位/V ＋0.771 ＋0.337 0 －0.126
电对 Cd2＋/Cd Fe2＋/Fe Zn2＋/Zn Ca2＋/Ca
电极电位/V －0.402 －0.442 －0.762 －2.86
根据表中信息和已有知识可知，采用低电流条件“电积”时，阴
极主要得到的是镉不是锌的原因
。
从表中可知Zn2＋氧化性弱于Cd2 ＋，
不被还原
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解析：根据金属活动性顺序和题表中电对的电极电位，可推断表中元素的活动性顺序为Ca＞Zn＞Fe＞Cd＞Pb＞H＞Cu，由此可以判断电对的电极电位数值越大，电对中氧化态的氧化能力越强。根据电极电位可知氧化性：Cd2＋＞Zn2＋，故采用低电流密度条件“电积”时，阴极主要发生的电极反应为Cd2＋＋2e－ Cd，Zn2＋不被还原。
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