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大单元八 大单元整合
提能力验考情八
能力提升
1
物质的跟踪
1. 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。
2. 沉淀成分的判断
SiO2
CaCO3、Ca(OH)2
SiO2、Cu
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_______________
Na2SO3 作还原剂(还原MnO2、Fe3＋等) 实际用量高于理论量的原因是___________________ _____________
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
Na2SO3被空气中
的O2氧化
试剂 目的 追问
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：_________ _______________________________________________________________
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
条件的控制目的
控制溶液 的pH ①使某种或几种金属离子转化为氢氧化物沉淀，而目标离子不生成沉淀，以达到分离的目的(常利用题给金属离子开始沉淀和完全沉淀的pH信息，选择pH范围，使杂质离子以氢氧化物形式沉淀出来)；
② “酸作用”可除去氧化物(膜)、抑制某些金属离子的水解等；
③ “碱作用”可除去油污、除去铝片表面的氧化膜、溶解铝等；
④ 金属离子的萃取率与溶液的pH 密切相关
3～8
控制溶液 的pH
控制溶液 的pH 调节溶液pH常用试剂：
① 稀盐酸、稀硫酸、稀硝酸(注意氧化性)、酸性气体(二氧化硫)等；
② 氢氧化钠、氨水、碳酸钠、碳酸氢铵、金属氧化物等
控制温度(常用水浴、冰水浴或油浴) ① 控制反应速率(升温加快反应速率)、适宜的温度使催化剂的活性最大、防止副反应的发生；
② 控制化学反应进行的方向，使化学平衡发生移动；
③ 升温：使溶液中的气体逸出，使易挥发的物质挥发，使易分解的物质分解；煮沸：使气体逸出；促进水解，聚沉后便于过滤分离；
④ 控制温度，结晶与过滤
4
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，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、草酸镁不溶于水 ______
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
高考新视野
1. (2025·甘肃卷)处理某酸浸液(主要含Li＋、Fe2＋、Cu2＋、Al3＋)的部分流程如下：
下列说法正确的是(　 　)
A. “沉铜”过程中发生反应的离子方程式：2Fe＋3Cu2＋===3Cu＋2Fe3＋
B. “碱浸”过程中NaOH固体加入量越多，Al(OH)3沉淀越完全
C. “氧化”过程中铁元素化合价降低
D. “沉锂”过程利用了Li2CO3的溶解度比Na2CO3小的性质
1
化学工艺流程(选择题)
D
【解析】 “沉铜”过程中离子方程式为Fe＋Cu2＋===Cu＋Fe2＋，A错误；Al(OH)3是两性氢氧化物，NaOH过量，Al(OH)3会溶解，B错误；“氧化”过程中将Fe2＋氧化为Fe3＋，铁元素化合价升高，C错误；加入Na2CO3得到Li2CO3沉淀， Li2CO3的溶解度比Na2CO3小，D正确。
2. (2025·湖南卷)工业废料的综合处理有利于减少环境污染并实现资源循环利用。从某工业废料中回收镉、锰的部分工艺流程如下：
已知：①富集液中两种金属离子浓度相当。②常温下，金属化合物的Ksp：
金属化合物 CdS CdCO3 MnS MnCO3
Ksp 8.0×10－27 1.0×10－12 2.5×10－13 2.3×10－11
下列说法错误的是(　 　)
A. 粉碎工业废料有利于提高金属元素的浸出率
B. 试剂X可以是Na2S溶液
C. “沉镉”和“沉锰”的顺序不能对换
D
3. (2025·黑吉辽蒙卷)某工厂利用生物质(稻草)从高锰钴矿(含MnO2、Co3O4和少量Fe2O3)中提取金属元素，流程如图所示，已知“沉钴”温度下Ksp(CoS)＝10－20.4。下列说法错误的是(　 　)
A. H2SO4用作催化剂和浸取剂
B. 使用生物质的优点是其来源广泛且可再生
C. “浸出”时，3种金属元素均被还原
D. “沉钴”后上层清液中c(Co2＋)·c(S2－)＝10－20.4
C
【解析】 矿石(含MnO2、Co3O4、Fe2O3)经过H2SO4和稻草浸出过滤得到滤液，滤液含有Fe3＋、Mn2＋、Co2＋，加入Na2CO3“沉铁”得到FeOOH，过滤，滤液再加入Na2S“沉钴”得到CoS，过滤，最后得到硫酸锰溶液。硫酸既能溶解金属氧化物，又能催化稻草酸性水解生成葡萄糖，葡萄糖作还原剂，硫酸作催化剂和浸取剂，A正确；稻草可再生且来源广泛，B正确； 根据图示可知，“浸出”时，Fe元素的化合价不变，C错误；“沉钴”后的上层清液为CoS的饱和溶液，满足Q＝Ksp＝c(Co2＋)·c(S2－)＝10－20.4，D正确。
4. (2025·山东卷)钢渣中富含CaO、SiO2、FeO、Fe2O3等氧化物，实验室利用酸碱协同法分离钢渣中的Ca、Si、Fe元素，流程如下：
已知：Fe2(C2O4)3能溶于水；Ksp(CaC2O4)＝2.3×10－9，Ksp(FeC2O4)＝3.2× 10－7。下列说法错误的是(　 　)
A. 试剂X可选用Fe粉
B. 试剂Y可选用盐酸
C. “分离”后Fe元素主要存在于滤液Ⅱ中
D. “酸浸”后滤液Ⅰ的pH过小会导致滤渣Ⅱ质量减少
A
5. (2025·江苏卷)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
工艺流程综合题型
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__________________________ ____________________。
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)。
氧化S2－生成S，促进“酸浸”反应正向进行
ZnO
(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。
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：_______________________
______________________________。
② 反应4 h后，砷回收率下降的原因有_________________________________________________________________________________。
2H3AsO3＋3ZnS＋6H＋
ZnS被As2S3覆盖；酸性减弱，As2S3转化为H3AsO3；As2S3的消耗速率大于生成速率
6. (2025·山东卷)采用两段焙烧－水浸法从铁锰氧化矿(主要含Fe2O3、MnO2及Co、Cu、Ca、Si等元素的氧化物)分离提取Cu、Co、Mn等元素，工艺流程如下：
已知：该工艺条件下，(NH4)2SO4低温分解生成NH4HSO4，高温则完全分解为气体；Fe2(SO4)3在650 ℃完全分解，其他金属硫酸盐分解温度均高于700 ℃。
回答下列问题：
(1) “低温焙烧”时金属氧化物均转化为硫酸盐。MnO2与NH4HSO4反应转化为
MnSO4时有N2生成，该反应的化学方程式为__________________________________ ____________________________。
“高温焙烧”温度为650 ℃，“水浸”所得滤渣主要成分除SiO2外还含有__________________(填化学式)。
(2) 在(NH4)2SO4投料量不变的情况下，与两段焙烧工艺相比，直接“高温焙烧”，“水浸”时金属元素的浸出率______(填“增大”“减小”或“不变”)。
＋N2↑＋NH3↑＋6H2O
Fe2O3、CaSO4
减小
H2SO4
(4) “沉钴”中，pH＝4时Co2＋恰好沉淀完全[c(Co2＋)＝1×10－5 mol/L]，则此时溶液中c(H2S)＝_____________ mol/L。已知：Ka1(H2S)＝1×10－7，Ka2(H2S)＝1×10－13，Ksp(CoS)＝4×10－21。CoS “溶解”时发生反应的离子方程式为______________________________________。
(5) “沉锰”所得滤液并入“吸收”液中，经处理后所得产品导入____________ (填操作单元名称)循环利用。
4×10－4
CoS＋H2O2＋2H＋===Co2＋＋S＋2H2O
低温焙烧
7. (2025·安徽卷)某含锶(Sr)废渣主要含有SrSO4、SiO2、CaCO3、SrCO3和MgCO3等，一种提取该废渣中锶的流程如图所示。已知25 ℃时，Ksp(SrSO4)＝ 10－6.46; Ksp(BaSO4)＝10－9.97。
回答下列问题：
(1) 锶位于元素周期表第五周期ⅡA族。基态锶原子价层电子排布式为______。
(2) “浸出液”中主要的金属离子有Sr2＋、________________(填离子符号)。
(3) “盐浸”中SrSO4转化反应的离子方程式为__________________________ ______________________；
5s2
Ca2＋、Mg2＋
BaSO4(s)＋Sr2＋(aq)
10－8.97
(4) 其他条件相同时，“盐浸”2 h，浸出温度对锶浸出率的影响如图1所示。随温度升高锶浸出率增大的原因是____________________________________________ _______________。
图1
(5) “浸出渣2”中主要含有SrSO4、_________________(填化学式)。
温度越高，沉淀转化速率越快，单位时间内浸出的Sr2＋越多
BaSO4、SiO2
(6) 将窝穴体a(结构如图2所示)与K＋形成的超分子加入“浸出液”中，能提取其中的Sr2＋，原因是_________________________________________________________ ___________________。
(7) 由SrCl2·6H2O制备无水SrCl2的最优方法是_______(填字母)。
a. 加热脱水 b. 在HCl气流中加热
c. 常温加压 d. 加热加压
图2
Sr2＋比K＋具有更多的空轨道，更易与N、O形成配位键，且形成的超分子更稳定
a

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