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第17讲　无机化工流程
第四章　金属及其化合物
复习要点　1.了解流程的解题方法。2.了解流程中涉及的操作、试剂及目的原理。
3.了解流程中涉及的元素及化合物性质，如Zn、Ag、Co、Ni、V等。
考点1
考点 　无机化工流程分析及解题方法
一、“元素追踪法”快速拆解工艺流程
将工艺流程中的主要元素分为“产品元素”和“杂质元素”，关注流程中加入 了什么物质、进行了什么操作，“产品元素”和“杂质元素”分别进行了什么 反应、存在形式如何等，通过如下“元素追踪”策略，厘清工艺流程的各个步 骤，快速拆解工艺流程。
调研1　（2025 黑吉辽蒙卷T16节选）某工厂采用如下工艺回收废渣（含有ZnS、 PbSO4、FeS和CuCl）中的Zn、Pb元素。
已知：①“氧化浸出”时，PbSO4不发生变化，ZnS转变为［Zn（NH3）4］2＋；
②Ksp［Pb（OH）2］＝10－14.8；
③酒石酸（记作H2A）结构简式为HOOC（CHOH）2COOH。
（3）滤渣2中的金属元素为 （填元素符号）。
［Zn（NH3）4］2＋＋Cu　
Fe　
Pb（OOC—
策略应用：
二、“四步模型法”正确书写陌生氧化还原反应方程式
反应方程式的书写几乎是工艺流程题的必考点，考查的反应常常是相对陌生且难度较 大的氧化还原反应，可以分为两类：一类是熟悉元素的新性质；另一类是陌生元素与 熟悉元素相似的性质。对于这些陌生的反应，学生经常不知道如何分析并写出相应的 反应方程式，为解决此问题，可以采用如下的“四步模型”策略。
步骤一
定物质 分析试题情境，找出氧化剂、还原剂和氧化产物、还原产物
步骤二
析得失 分析变价元素得失电子情况，根据得失电子守恒配平参与电子得失的物 质（或元素）
步骤三
平电荷 对于离子方程式，需要根据电荷守恒，结合题干信息在方程式左、右两 边添加离子，对于在水溶液中进行的反应，通常添加H＋或OH－
步骤四
平原子 根据原子守恒补项并配平，通常添加H2O等小分子
调研2　（2026 山东滨州5月二模节选）工业上利用废酸（主要含H2SO4）浸出 冶炼铜产生的烟尘［含CuSO4、CuO、CuS、Fe2（SO4）3、FeS、Fe2O3、As2O3 等］，实现了除砷（以FeAsO4形式）及铜的回收，达到了以废治废的目的，工 艺流程如图所示。
（1）“氧化浸出”时，鼓入空气的主要目的是 ， CuS参与反应的离子方程式为 。
（2）“深度氧化”中，H3AsO3全部被氧化为H3AsO4，该反应的化学方程式 为 。
利用空气中的氧气作氧化剂　
回答下列问题：
策略应用：（1）“氧化浸出”时，鼓入空气的主要目的是利用空气中的氧气作氧化 剂，将二价铁氧化为三价铁，便于形成FeAsO4除去，同时将S2－氧化为S单质，促进 硫化物的浸出。“氧化浸出”过程中CuS参与的反应，根据“四步模型法”书写离子 方程式：
【步骤一　定物质】
【步骤二　析得失】
【步骤三　平电荷】
【步骤四　平原子】
【步骤一　定物质】
【步骤二　析得失】
【步骤三　平电荷】
化学方程式中利用平电荷补全物质
【步骤四　平原子】
三、“模板套用法”速解目的/作用、操作/措施类文字描述设问
化学工艺流程题中常涉及一些需要文字描述的设问，如某物质的作用、某操作的目 的、检验或提纯的操作等，这些设问需要学生运用严谨的化学思维和化学用语，根据 要求进行作答；运用以下策略，构建分析思路，套用答题模板，规范答题术语，同时 提高解题效率和精准度。
步骤一
找关键信息 从设问中找到答题的关键信息：①设问类型；②关键词
步骤二
套答题模板 由关键信息确定答题模板，再根据题目具体信息套用答题模板解答
设问类型 关键词 答题模板
目的/
作用类 将××预先粉碎（研磨）；浸取时加热搅拌；通气体时气体与矿料逆流而行 增大反应物之间的接触面积，充分反应；增 大反应速率；提高浸出率（或产率）
煅烧、焙烧、灼烧 除去碳及有机物；除去受热不稳定的杂质； 使××物质转化为金属氧化物等，便于后续 处理
控制温度为某一范围 若温度过低，反应速率（或溶解速率）较 慢；若温度过高，某物质（如H2O2、氨水、 草酸、浓硝酸、铵盐等）会分解（或挥 发）；反应过于剧烈会造成危险；有副反应 发生；增大能耗等
设问类型 关键词 答题模板
目的/
作用类 碱浸 除去油污；溶解酸性氧化物、铝及其氧化物等；调 节溶液pH，促进××物质水解（或沉淀）
酸浸、酸化 溶解金属和金属氧化物；提供H＋，促进物质A转化 为物质B，提高××产率；调节溶液pH，促使×× 物质水解（或沉淀）；增强××离子的氧化性
加入物质A 提供××离子；作氧化剂（或还原剂），将物质B转 化为物质C（一般为沉淀、气体）除去；促使平衡向 某个方向移动；提纯产物等
用酸（碱）溶液 洗涤××固体 抑制××固体溶解，提高产率；除去××固体表面 吸附的可溶于酸（碱）的杂质
设问类型 关键词 答题模板
操作/
措施类 提高浸出率 ①粉碎原料；②搅拌；③适当提高温度；④适当增 大浸取试剂的浓度
从溶液中得到晶体 ①对于溶解度随温度升高而增大的程度较大的物质或受热易分解的物质：蒸发浓缩（待有少量晶体或晶膜出现时停止加热）、冷却结晶、过滤、洗涤、干燥；
②对于溶解度随温度升高而减小或随温度升高变化不大且在蒸发时不分解、不水解的物质：蒸发浓缩（待有大量晶体出现时停止加热）、趁热过滤、洗涤、干燥
检验溶液中是否存在A离子 取少量待测液于试管中，滴加××溶液，若产生××色沉淀（或××色××味气体、溶液由××色变为××色），证明溶液中含有A离子，反之则不含
调研3　（2026 河北保定5月三模节选）高锰酸钾生产过程中产生的废锰渣（主要成 分为MnO2、KOH、MgO和Fe2O3）可用于制备MnSO4晶体，工艺流程如图所示。已知 硫铁矿的主要成分为FeS2（杂质不参与反应）；温度高于75 ℃时，硫酸锰的溶解度 随温度的升高而减小。
（3）滤渣Y的成分为
搅拌（或粉碎废锰渣、适当增大硫酸的浓
度等）　
Fe2 （SO4）3＋3MnSO4＋6H2O　
将滤液2中的
Fe2＋氧化为Fe3＋，便于后续分离　
取
少量“反应Ⅲ”后的溶液于试管中，加入K3［Fe（CN）6］溶液，若没有蓝色沉淀生
成，则该溶液中不含有Fe2＋，说明“反应Ⅲ”已完全反应，反之则没有完全反应　
Fe（OH）3、CaSO4、MnO2、CaCO3　
蒸发浓缩（待有大量晶体出现时停止加热）、趁热
过滤、洗涤、干燥　
回答下列问题：
策略应用：（1）
步骤一
找关键信息 提高“反应Ⅰ”（酸浸）速率的措施
步骤二
套答题模板 除“加热”外，还有①搅拌；②粉碎废锰渣；③适当增大硫酸的 浓度
步骤一
找关键信息 “反应Ⅲ”中加入过量MnO2的目的
步骤二
套答题模板 “反应Ⅱ”后的溶液中可能有Fe2＋，“反应Ⅲ”后“调pH”的目 的是将Fe3＋转化为Fe（OH）3除去，则加入的过量MnO2作为氧化 剂，将滤液2中的Fe2＋氧化为Fe3＋，便于后续分离
步骤一
找关键信息 检验“反应Ⅲ”是否完全反应的实验操作，即检验溶液中是否存 在Fe2＋的实验操作
步骤二
套答题模板 Fe2＋与K3［Fe（CN）6］反应生成蓝色沉淀，则实验操作为取少 量“反应Ⅲ”后的溶液于试管中，加入K3［Fe（CN）6］溶液， 若没有蓝色沉淀生成，则该溶液中不含有Fe2＋，说明“反应Ⅲ” 已完全反应，反之则没有完全反应
（3）结合上述分析可知，加入CaCO3调节溶液pH，将Fe3＋转化为Fe（OH）3沉淀， 则滤渣Y为Fe（OH）3、CaSO4（微溶）、未反应的MnO2和CaCO3。
步骤一
找关键信息 从溶液中获得产品的操作
步骤二
套答题模板 由已知信息可知，温度高于75 ℃时，硫酸锰的溶解度随温度的 升高而减小，则“系列操作”为蒸发浓缩（待有大量晶体出现时 停止加热）、趁热过滤、洗涤、干燥
四、“极值法”精准计算酸、碱条件控制问题
生产条件的控制是化学工艺流程的关键。高考试卷中的化学工艺流程题中经常考查金 属元素的除杂，常用方法就是调节溶液的pH，以下策略利用“极值法”，明确极限 条件，精准计算溶液pH的调节范围。
步骤一
明确沉淀对象 分析题干与流程，明确被沉淀的离子、保留在溶液中的离子 分别是什么
步骤二
利用极值计算 根据题给信息，计算被沉淀离子完全沉淀时的pH1、保留在溶 液中的离子开始沉淀时的pH2，控制溶液pH的范围：pH1≤pH ＜pH2
调研4　（2026 辽宁抚顺5月三模节选）综合利用某钨锰矿渣（主要成分为WO3、 MnO、Sc2O3、SiO2及铁的氧化物）的流程如图所示。
已知：①当溶液中离子浓度小于或等于1.0×10－5 mol L－1时，认为该离子沉淀 完全。
②常温下，一些常见物质的溶度积常数如表所示。
物质 Fe（OH）3 Fe（OH）2 Mn（OH）2
Ksp 2.8×10－39 4.9×10－17 1.6×10－13
③lg 2.8≈0.45，lg 2≈0.30。
若“除杂”时溶液中Mn2＋的浓度为0.01 mol L－1，则“除杂”时加入NaOH溶液控制 溶液pH的范围是 。
2.82≤pH＜8.60　
策略应用：
步骤一 明确沉 淀对象 根据钨锰矿渣成分信息和题给流程可知，“萃取分液”所得水相中的金 属离子为Fe2＋、Fe3＋、Mn2＋，“氧化”时加入活性MnO2将Fe2＋氧化为 Fe3＋，则“除杂”时溶液中的金属离子为Fe3＋、Mn2＋，“除杂”的目的 是分离Fe3＋、Mn2＋，即Fe3＋被沉淀，Mn2＋保留在溶液中
步骤二　 利用极 值计算
题组一　微型无机化工流程
A. 硫酸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：H2SO4催化纤维素的水解，又能使金属氧化物溶解，既用作催化剂又用作浸取 剂，A正确；稻草来源于农业生产，是可再生能源，B正确；由流程图分析可知， “浸出”后Fe元素以Fe3＋形式存在，未被还原，C错误；加入Na2S，生成CoS沉淀， 则CoS在溶液中存在沉淀溶解平衡，说明“沉钴”后上层清液为CoS饱和溶液，则
c（Co2＋） c（S2－）＝Ksp（CoS）＝10－20.4 ，D正确。
题组二　无机化工流程综合
2. （2025 重庆高考）硒（Se）广泛应用于农业和生物医药等领域，一种利用H2Se热 解制备高纯硒的流程如下：
已知H2Se的沸点为231 K，回答下列问题：
（1）真空焙烧时生成的主要产物为Al2Se3，其中Se的化合价为 ，Al元素基态 原子的电子排布式为 。
解析：（1）Al是ⅢA族元素，化合价为＋3价，则Se化合价为－2价；铝的基态电子 排布式为1s22s22p63s23p1。
－2　
1s22s22p63s23p1　
（2）氢化过程没有发生化合价的变化，Al元素转化为Al2O3 xH2O，则反应的化学方 程式为 。
（3）热解反应：H2Se（g） Se（g）＋H2（g）　ΔH＞0。冷凝时，将混合气体温度迅速降至500 K得到固态硒。Se由气态直接转变为固态的过程称为 。迅速降温的目的是 ；冷凝后尾气的成分为 （填化学式）。
解析：（3）从气态变为固态的过程为凝华；已知热解正向是吸热反应，降温时，为 避免平衡逆向移动，需要迅速冷凝Se蒸气，故目的是减少H2Se生成，提高Se产率；尾 气中含有H2以及少量的H2Se。
凝华　
减少H2Se生成，提高Se产率　
H2、H2Se　
（4）Se的含量可根据行业标准YS/T 226.12－2009进行测定，测定过程中Se的化合价 变化如下：
2I2＋Se＋3H2O　
94.8％　
考点2
考点 　无机化工流程常考元素——第ⅡB族Zn、第ⅠB族Ag
1. 锌及其化合物
2. 银及其化合物
（1）银（Ag）位于金属活动性顺序中H的后面，还原性较弱。
（2）氧化银（Ag2O）
①不稳定，见光易分解。
（3）氢氧化银（AgOH）
（4）硝酸银（AgNO3）
注意：Ag＋与卤素离子、S2－反应生成不同颜色的沉淀，故AgNO3可用于检验卤素离 子和S2－。
题组一　Ag及其化合物
A. 还原性：Ag＞Cu＞Fe
B. 按上述方案消耗1 mol Fe可回收1 mol Ag
D. 溶液①中的金属离子是Fe2＋
C
2. 利用CaO焙烧浸出法从炼钢粉尘（主要含ZnO和ZnFe2O4）中回收Zn的流程如图：
A. 若略去“焙烧”操作，则“盐浸”过程ZnFe2O4无法浸出
C. “盐浸”时通入适量HCl气体，可提高锌浸出率
D. “电解”时通入适量HCl气体，有利于Zn2＋放电
C
题组二　Zn及其化合物
考点3
考点 　无机化工流程常考元素——第ⅥB族Cr、第Ⅷ族Co、Ni
1. 铬（Cr）及其化合物的性质
化合价 物质 性质
0 单质 在冷的浓硝酸中钝化，能溶于稀酸，加热时能与氧气反 应生成Cr2O3
＋2 Cr2＋
化合价 物质 性质
＋3 Cr3＋
（紫色）
Cr2O3
Cr（OH）3
（灰绿色）
化合价 物质 性质
＋6
2. Co和Ni单质及其化合物性质
（1）钴和镍较稳定，常温下在空气中能稳定存在，加热条件下可分别生成CoO、 NiO。
（2）Fe2＋、Fe3＋、Co3＋与常见的配体（如CN－）会形成六配位的配位离子{如
［Fe（CN）6］3－}；而Ni2＋与常见的配体（如NH3）会形成四配位的配位离子{如［Ni（NH3）4］2＋}。
（3）二氯化钴含结晶水数目不同而呈现不同颜色：蓝色无水二氯化钴在潮湿的空气 中会逐渐变成粉红色的CoCl2 6H2O，常依据这一原理制作变色硅胶。
化合价 ＋2价的Co和Ni ＋3价的Co和Ni
性质 中间价态，具有氧化性和 还原性 具有强氧化性
化合价 ＋2价的Co和Ni ＋3价的Co和Ni
对 应 物 质 氧化物 主要表现氧化性：CoO在 一定条件下可被H2、C或 CO还原成单质钴
氢氧
化物 表现还原性：
①Co（OH）2在空气中被 缓慢地氧化为棕褐色的
Co（OH）3。
②Ni（OH）2在空气中较 稳定，可采用强氧化剂在 碱性条件下将其氧化
题组一　Co及其化合物
1. （2024 全国甲卷）钴在新能源、新材料领域具有重要用途。某炼锌废渣含有锌、 铅、铜、铁、钴、锰的＋2价氧化物及锌和铜的单质。从该废渣中提取钴的一种流程 如图。
注：加沉淀剂使一种金属离子浓度小于等于10－5 mol L－1，其他金属离子不沉淀，即 认为完全分离。
②以氢氧化物形式沉淀时，lg ［c（M）/（mol L－1）］和溶液pH的关系如图所示。
已知：①Ksp（CuS）＝6.3×10－36，Ksp（ZnS）＝2.5×10－22，Ksp（CoS）＝4.0×
10－21。
回答下列问题：
增大接触面积，加快反应速率，提高
原料利用率　
H2O　
（3）假设“沉铜”后得到的滤液中c（Zn2＋）和c（Co2＋）均为0.10 mol L－1，向其 中加入Na2S至Zn2＋沉淀完全，此时溶液中 c（Co2＋）＝ mol L－1，据此 判断能否实现Zn2＋和Co2＋的完全分离： （填“能”或“不能”）。
1.6×10－4　
不能　
解析：
（4）“沉锰”步骤中，生成1.0 mol MnO2，产生H＋的物质的量为 。
（5）“沉淀”步骤中，用NaOH调pH＝4，分离出的滤渣是 。
解析：（5）根据题给已知信息②可知，当pH＝4时只有Fe3＋可转化为沉淀，故滤渣 为Fe（OH）3。
4.0 mol　
Fe（OH）3　
解析：（7）“沉钴”后溶液pH＝5.0～5.5，此时滤液中的锌元素以Zn2＋的形式存 在，根据题给已知信息②可知，向滤液中继续加氢氧化钠至溶液8.2＜pH＜12，可将 Zn2＋完全转化为氢氧化锌且不会再次溶解。
向滤液
中继续加氢氧化钠至溶液8.2＜pH＜12，过滤、洗涤、干燥　
题组二　Ni及其化合物
2. （2026 南昌模拟）高镁低镍型红土镍矿中主要含有MgO、CoO、NiO、Fe2O3等。 一种处理高镁低镍型红土镍矿并回收金属元素Ni的湿法工艺流程如图所示。
ⅰ.“还原焙烧”后钴、镍元素以单质形式存在；Fe2O3大部分被还原为Fe3O4，少部分被还原为FeO、Fe，排出CO。
已知：
ⅱ.“氧化氨浸”时，Ni、Co以及FeO、Fe溶于氨水形成［Ni（NH3）6］2＋、
［Co（NH3）6］3＋、［Fe（NH3）2］2＋，Fe3O4不溶；［Fe（NH3）2］2＋不稳定，在有氧条件下转化为Fe（OH）3沉淀；三价钴离子有氧化性。
ⅲ.298 K时，［Co（OH）2］＝1×10－15，Ksp［CoS］＝4×10－21。
回答下列问题：
解析：（1）基态镍原子（28Ni）电子排布式为［Ar］3d84s2，未成对电子数为2，基 态钴原子（27Co）的电子排布式为［Ar］3d74s2，未成对电子数为3，所以基态镍原子 和钴原子的未成对电子数之比为2∶3。“细磨”的作用是增大与煤粉的接触面积，加 快反应速率，使反应更充分。
2∶3　
增
大与煤粉的接触面积，加快反应速率，使反应更充分　
4OH－＋10H2O）　
Mg、Fe　
（3）若“沉钴”后溶液的pH＝12，则溶液中c（S2－）为 mol L－1时， 沉淀中开始出现Co（OH）2；该过程中（NH4）2S的作用是 （答出2点即可）。
4×10－10　
还原Co3＋，沉淀Co2＋　
（4）碱式碳酸镍可以表示为Nix（OH）2x－2y（CO3）y zH2O，分析测得碱式碳酸 镍样品的摩尔质量为377 g mol－1，煅烧过程中固体质量随温度的变化关系如图所 示，则x＝ ，y＝ ，z＝ 。
3　
1　
4　
解析：（4）碱式碳酸镍可以表示为Nix（OH）2x－2y（CO3）y zH2O，摩尔质量为 377 g mol－1。假设煅烧1 mol碱式碳酸镍，380 K前发生：
（5）流程中所有工序中，副产物能循环利用的工序名称为 。
解析：（5）流程中所有工序中，“还原焙烧”中煤粉过量，所以生成CO，可以在 “还原”工序中还原NiO；“蒸氨”中产生的氨气，可以在“氧化氨浸”中循环利 用，所以流程中所有工序中，副产物能循环利用的工序名称为还原焙烧、蒸氨。
还原焙烧、蒸氨　
题组三　Cr及其化合物
3. （2026 河南第三次模拟）某兴趣小组利用铬铁矿无钙铬渣（主要成分包括 FeCr2O4、Al2O3、Cr2O3、MgO、SiO2等）制备K2Cr2O7的流程如图所示：
已知：①CO2饱和溶液的pH＝5.6；②当离子浓度≤10－5 mol L－1时，可认为已除尽。
（1）基态铬原子的价电子排布式是 ，这样的排布并不符合构造原理，原因 是 。
解析：（1）铬是24号元素，则基态铬原子的价电子排布式是3d54s1；电子排布最终使 原子的能量最低，则这样的排布并不符合构造原理，原因是3d轨道上的电子半充满状 态，能量低、结构稳定。
3d54s1　
3d轨道上的电子半充满状态，能量低、结构稳定　
（2）“氧化焙烧”时，FeCr2O4生成Na2CrO4和Fe2O3，写出该反应的化学方程 式： 。
（3）浸渣的主要成分为Fe2O3、 。
解析：（3）氧化焙烧时，FeCr2O4转化为Fe2O3和Na2CrO4，Cr2O3转化为Na2CrO4， Al2O3、SiO2和Na2CO3分别反应生成Na［Al（OH）4］、Na2SiO3，加水钠盐进入溶液 中，浸渣的主要成分为Fe2O3、MgO。
MgO　
（4）溶液中离子lg［c/（mol L－1）］与pH的关系如图所示。则“除杂”时溶液pH 的范围是 ；滤渣的主要成分为 、 。
5.6≤pH≤9.3　
Al（OH）3　
H2SiO3　
解析：（4）“除杂”时要除去硅酸根和四羟基合铝酸根离子，CO2饱和溶液的pH＝ 5.6，则“除杂”时溶液pH的范围是5.6≤pH≤9.3；滤渣的主要成分为Al（OH）3、 H2SiO3。
（5）“酸化”时，加入稀硫酸的目的是 ，不选用稀盐酸 的原因是 （用离子方程式表 示）。
98％　
考点4
考点 　无机化工流程常考元素——第ⅣB族Ti、第ⅤB族V、第ⅦB族Mn
一、钛及其化合物的性质
Ti
TiO2
TiCl4
二、钒（V）及其化合物的性质
化合价 物质 性质
0 单质 闪亮的银灰色金属，常温下不活泼，不能与非氧化性酸及碱 发生反应，能溶于氢氟酸、硝酸等
＋5 V2O5（常用 作催化剂）
NH4VO3
三、锰（Mn）及其化合物的性质
化合价 物质 性质
0 单质 ①灰色，较活泼，在空气中表面会形成一层褐色的氧化膜
②加热时与氧气反应生成Mn3O4
③与非氧化性酸反应生成H2
＋2 Mn2＋
化合价 物质 性质
＋4 MnO2
化合价 物质 性质
＋6 K2MnO4
＋7 KMnO4
题组一　Ti及其化合物
1. （2026 宣城第二次调研）钛白粉（TiO2）是一种性能优良、应用广泛的白色颜 料，工业上以钛铁矿精矿（主要成分为FeTiO3，含少量Al2O3、Fe2O3和SiO2）为原料 冶炼钛白粉的流程如图所示。
已知：酸解后，钛主要以TiO2＋形式存在。室温条件下，在pH＞3的溶液中TiO2＋会完 全水解生成H2TiO3沉淀。
（1）基态Ti原子核外价层电子排布式为 。
解析：（1）Ti是22号元素，基态Ti原子核外价层电子排布式为3d24s2。
（2）试剂X应为 （填化学式）。
解析：（2）“溶浸”的目的是除去Al2O3、SiO2，Al2O3、SiO2和氢氧化钠反应分别生 成四羟基合铝酸钠和硅酸钠，所以试剂X应为NaOH溶液。
3d24s2　
NaOH　
回答下列问题：
FeTiO3＋
解析：（4）Fe2O3与浓硫酸反应生成硫酸铁，酸解液中主要含有TiO2＋、Fe2＋、Fe3＋，Fe3＋易水解，为防止加纯碱调节pH时生成氢氧化铁沉淀，酸解后需要加入铁粉把Fe3＋
还原为Fe2＋。
防止加纯碱调节pH时生成氢氧化铁沉淀，
酸解后需要加入铁粉把Fe3＋还原为Fe2＋　
（5）测定样品中TiO2纯度：取2.2 g样品，在酸性条件下充分溶解，加入适量铝粉将 TiO2＋还原为Ti3＋。过滤并洗涤，将所得滤液和洗涤液合并配制成250 mL溶液。取 25.00 mL所配溶液于锥形瓶中，滴加几滴KSCN溶液，用0.10 mol L－1 NH4Fe（SO4）2标准溶液滴定，将Ti3＋转化成TiO2＋，重复操作3次，平均消耗25.10 mL标准溶液。
①该样品中TiO2的质量分数是 （保留2位有效数字）。
②若其他操作都正确，量取待测液的滴定管没有润洗，则测得结果将 （填 “偏高”“偏低”或“无影响”）。
91％　
偏低　
解析：（5）测定样品中TiO2纯度：取2.2 g样品，在酸性条件下充分溶解，加入适量铝粉将TiO2＋还原为Ti3＋。过滤并洗涤，将所得滤液和洗涤液合并配制成250 mL溶液。取25.00 mL所配溶液于锥形瓶中，滴加几滴KSCN溶液，用
0.10 mol L－1 NH4Fe（SO4）2标准溶液滴定，将Ti3＋转化成TiO2＋，Ti元素化合价由＋3升高为＋4，Fe元素化合价由＋3降低为＋2，根据得失电子守恒得滴定关系式NH4Fe（SO4）2～Ti3＋，根据钛元素守恒，NH4Fe（SO4）2～Ti3＋～TiO2，重复操作3次，平均消耗25.10 mL标准溶液，n（TiO2）＝n［NH4Fe（SO4）2］＝
0.1 mol L－1×0.025 1 L＝0.002 51 mol。
②若其他操作都正确，量取待测液的滴定管没有润洗，待测液浓度偏小，消耗标准液 体积偏小，则测得结果将偏低。
（6）一种四方晶系TiO2的晶胞结构如图所示，晶胞参数为a nm、a nm、c nm。O原 子的配位数是 ，该晶体的密度是 g cm－3（用含NA的代数式表 示）。
3　
题组二　V及其化合物
2. （2024 河北化学）V2O5是制造钒铁合金、金属钒的原料，也是重要的催化剂。以 苛化泥为焙烧添加剂从石煤中提取V2O5的工艺，具有钒回收率高、副产物可回收和不 产生气体污染物等优点。工艺流程如图所示。
已知：ⅰ.石煤是一种含V2O3的矿物，杂质为大量Al2O3和少量CaO等；苛化泥的主要成分为CaCO3、NaOH、Na2CO3等。
ⅱ.高温下，苛化泥的主要成分可与Al2O3反应生成四羟基合铝酸盐；室温下，偏钒酸 钙［Ca（VO3）2］和四羟基合铝酸钙均难溶于水。回答下列问题：
（1）钒原子的价层电子排布式为 ；焙烧生成的偏钒酸盐中钒的化合价 为 ，产生的气体①为 （填化学式）。
3d34s2　
＋5　
CO2　
（2）水浸工序得到滤渣①和滤液，滤渣①中含钒成分为偏钒酸钙，滤液中杂质的主 要成分为 （填化学式）。
解析：（2）由已知信息可知，高温下，苛化泥的主要成分与Al2O3反应生成四羟基合 铝酸钠和四羟基合铝酸钙，四羟基合铝酸钠溶于水，四羟基合铝酸钙难溶于水，所以 滤液中杂质的主要成分是Na［Al（OH）4］。
Na［Al（OH）4］　
离子交换　
（4）洗脱工序中洗脱液的主要成分为 （填化学式）。
解析：（4）由离子交换工序中树脂的组成可知，洗脱液中应含有Cl－，考虑到水浸所 得溶液中含有Na＋，为避免引入其他杂质离子，且NaCl廉价易得，故洗脱液的主要成 分应为NaCl。
NaCl　
（5）下列不利于沉钒过程的两种操作为 （填序号）。
a.延长沉钒时间 b.将溶液调至碱性
c.搅拌 d.降低NH4Cl溶液的浓度
bd　
题组三　Mn及其化合物
已知：①常温下Ksp（MgCO3）＝10－5.17，Ksp［Mg（OH）2］＝10－11.25，
Ksp［Mn（OH）2］＝10－12.72；
回答下列问题：
适当升高温度　
充
分搅拌　
6Mn
10－2.15　
（3）“沉锰Ⅱ”中，过量的（NH4）2S2O8经加热水解去除，最终产物是NH4HSO4 和 （填化学式）。
O2　
解析：（4）根据MgCO3和Mg（OH）2的Ksp可知，Mg（OH）2更难溶，当pH较大 时，溶液中c（OH－）较大，主要生成Mg（OH）2，煅烧时没有CO2气体生成，不能 得到疏松的轻质MgO。
pH
较大时，沉镁Ⅰ主要生成Mg（OH）2（生成物碱式碳酸镁中y值较大），煅烧时没有
CO2气体生成，使得MgO结构不疏松，密度较大，不能得到轻质MgO　
（6）“结晶”中，产物X的化学式为 。
（7）“焙烧”中，Mn元素发生了 （填“氧化”或“还原”）反应。
（NH4）2SO4　
还原　
限时跟踪检测
限时跟踪检测（十七）　无机化工流程
1. （2026 东北名校联考）某工业废渣的主要成分有PbCO3，还含有Fe2O3、FeO、 SiO2等杂质，回收该废渣中的铅元素制备铬黄（PbCrO4）的工艺流程如图所示。
B
A. “酸浸”过程中，可将HNO3更换为H2SO4
B. “酸浸”后所得溶液中含有的金属阳离子为
Pb2＋、Fe3＋
C. “除铁”过程中若溶液中的c（Pb2＋）＝
0.1 mol L－1，则调节pH的范围为2.8～7.4
D. “沉铅”过程中，Cr元素的化合价发生了变化
2. （2026 兰州诊断）某研究所设计以软锰矿（主要成分为MnO2，含少量Si、Al等的 氧化物）为原料制备KMnO4，其实验流程如图所示：
已知：K2MnO4固体和溶液均为墨绿色。
A. “熔融煅烧”过程中使用到的仪器主要有蒸发皿、三脚架和酒精灯
B. “滤渣1”的成分是Al（OH）3
D. “结晶”过程中获得KMnO4晶体可采用降温结晶法
D
3. （2026 湖南模拟二）硫酸锌（ZnSO4）是制备各种含锌材料的原料，在防腐、电 镀、医学上有诸多应用。硫酸锌可由菱锌矿制备。菱锌矿的主要成分为ZnCO3，杂质 为SiO2以及Ca、Mg、Fe、Cu等的化合物。其制备流程如图所示：
所涉及离子的氢氧化物溶度积常数如表所示：
离子 Fe3＋ Zn2＋ Cu2＋ Fe2＋ Mg2＋
Ksp 4.0×10－38 6.7×10－17 2.2×10－20 8.0×10－16 1.8×10－11
B
A. 滤渣①的成分可能有Fe（OH）3、SiO2、CaSO4
B. 调pH为5的X宜用Zn（OH）2、NH3 H2O，不能用Ca（OH）2等强碱
D. 脱钙镁的过程，酸性过强或碱性过强均不利于除钙镁
4. （2026 河南模拟）镍电池芯废料中主要含有金属镍，还含有金属钴、铁、铝。一 种从镍电池芯废料中回收金属的工艺流程如图所示：
A. “酸溶”时，若改用浓硫酸，反应速率更快，效果更好
B. H2O2在“氧化除杂”和“酸溶”中的作用不同
D. “结晶”时，快速蒸发溶液，得到的晶体颗粒较大
B
5. （2026 辽宁名校5月联合）碲、锑广泛应用于光伏、半导体领域。从分铜液净化渣 ［主要含铜、碲（Te）、锑（Sb）、砷（As）等元素的化合物］回收碲、锑的工艺流 程如图：
已知：①“碱浸”时，铜、锑转化为难溶物，碱浸液b含有Na2TeO3、Na3AsO4。
②“酸浸”时，含锑化合物生成难溶的Sb2O（SO4）4。
③常温下，H3AsO4的各级电离常数为Ka1＝6.3×10－3、Ka2＝1.0×10－7、Ka3＝ 3.2×10－12。
B. “氯盐酸浸”时，HCl的作用是将Sb2O（SO4）4还原为SbCl3
D. TeO2可用作电子元件材料，其熔点低于SO2
C
6. （2026 绍兴适应）以磷酸钙为原料可制备缓冲试剂磷酸二氢钾（KH2PO4），其工 艺流程如图所示：
C
A. “酸浸”是利用了浓硫酸的强氧化性和酸性
B. 流程中分离提纯操作Ⅰ与操作Ⅱ相同
C. 若副产品N为氮肥，则试剂M可选择氨水
D. 测定磷酸二氢钾（KH2PO4）的含量，可用甲基橙作指示剂，用标准NaOH溶液滴定
解析：“酸浸”是利用了浓硫酸的强酸性，发生强酸制取弱酸的反应，故A错误；流 程中分离提纯操作Ⅰ是过滤，操作Ⅱ是分液，故B错误；若副产品N为氮肥，则试剂M 可选择氨水，N为氯化铵，故C正确；测定磷酸二氢钾（KH2PO4）的含量，用标准 NaOH溶液滴定，终点时的溶液呈碱性，应该使用酚酞作指示剂，故D错误。
7. （2026 河南名校联盟）氰化法从金矿提取黄金的简易工艺流程如图所示（已知： 通常情况下，电负性较小的原子易提供孤电子对）：
A. “氰浸”中，NaCN作络合剂且N原子为配位原子
C. “还原”中，除生成两种配合物外，还产生一种助燃剂
D. “除锌”中，试剂X宜选择NaOH溶液、稀硫酸或硝酸等
B
8. （2026 日照模拟）以黄铁矿（主要含FeS2，还含有NiS、CoS、CuS以及少量Au） 为原料分离各种金属，工艺流程如图所示：
已知：①“焙烧”后烧渣主要成分是Fe2O3、NiO、CuO、Co3O4和Au。
②常温，Ksp［Fe（OH）3］＝10－38.6，Ksp［Cu（OH）2］＝10－19.8，Ksp［Co （OH）2］＝10－14.7，Ksp［Ni（OH）2］＝10－12.8，一般认为金属阳离子≤
10－5mol L－1为沉淀完全。
③氧化性：Co3＋＞Cl2。
④lg 5≈0.7。
A. “酸浸”时H2O2作为还原剂，若用盐酸代替硫酸和H2O2效果更佳
B. 当c（Co2＋）＝0.05 mol L－1，c（Ni2＋）＝0.1 mol L－1，“调pH”范围是 6.6≤pH＜7.3
D. 检验CoCO3是否洗涤干净的试剂可选用HCl和BaCl2
A
9. （2026 呼和浩特第一次模拟）为有效地将粗金泥（主要成分为Au，含少量Ag）中 的金、银分离，提高贵金属的回收率，设计如图所示工艺流程：
已知：酸浸后银以AgCl存在于王水分金渣中，有少量未被溶解的金被AgCl包覆。
A. “酸浸”中，盐酸的作用是提高硝酸的氧化性
C. 物质a为Au
D. 葡萄糖与［Ag（NH3）2］＋恰好反应时，物质的量之比为1∶2
A
10. （2026 萍乡一模）用精炼铜漂浮阳极泥（主要成分为BiAsO4、SbAsO4，还含有 少量Ag、Au）制备Bi2O3的工艺流程如图所示：
已知：①“转化”分两步进行，其第一步BiOCl转化为Bi（OH）3；
A. “滤渣1”的主要成分是Ag、Au，含砷废水主要成分是Na3AsO4
B. “水解”分离Sb和Bi的原理是Sb3＋水解的pH小于Bi3＋水解的pH
D. 若BiOCl恰好完全转化成Bi（OH）3，溶液中c（Cl－）＝0.04 mol L－1，则此时溶 液pH＝11
D
解析：漂浮阳极泥中的Ag、Au不与盐酸反应，故酸浸过滤后成为“滤渣1”的主要成 分，分析题图可知，水解步骤后Sb3＋水解生成SbOCl，经过滤变为滤渣除掉，调节pH 的目的是除砷，可推出含砷废水主要成分是Na3AsO4，A项正确；分析题图可知，加 NaOH之前，Sb3＋水解生成SbOCl，此时溶液pH较小，加入NaOH后，Bi3＋水解，故 “水解”分离Sb和Bi的原理是Sb3＋水解的pH低于Bi3＋水解的pH，B项正确；由题图可 判断出“转化”的反应物为BiOCl和NaOH，生成物为Bi2O3，再结合元素守恒可知离 子方程式正确，C项正确；BiOCl＋H2O Bi3＋＋2OH－＋Cl－的K＝c（Bi3＋）
c2（OH－） c（Cl－）＝1.6×10－31，等号两边同乘以c（OH－），c（Bi3＋）
c3（OH－） c（Cl－）＝c（OH－）×1.6×10－31，Ksp［Bi（OH）3］ c（Cl－）＝
c（OH－）×1.6×10－31，可得出c（OH－）＝0.1 mol L－1，pH＝13，D项错误。
11. （2026 湖北八市联考）在“双碳”背景下，我国新能源产业迅速发展，硫酸镍的 需求量也随之增加。某电解厂粗硫酸镍［主要含Ni（NH4）2（SO4）2 6H2O，同时含 有杂质Fe、Zn、Cu、Ca等元素的化合物］分离提纯的工艺流程如图所示：
已知：
①25 ℃时，Ksp［Fe（OH）3］＝4.0×10－38；
②皂化：HR＋NaOH NaR＋H2O；
转皂：2NaR＋Ni2＋ NiR2＋2Na＋；
萃取除杂：NiR2＋M2＋ MR2＋Ni2＋，
式中M2＋表示金属阳离子，HR为萃取剂。
③不同金属阳离子的萃取率与pH的关系如图所示。
根据以上信息回答下列问题：
（1）写出基态Ni的核外电子排布式 。
解析：（1）镍为28号元素，基态Ni的核外电子排布式1s22s22p63s23p63d84s2或
［Ar］3d84s2。
1s22s22p63s23p63d84s2或［Ar］3d84s2　
（2）已知气体A中含有SO2，Ni（NH4）2（SO4）2 6H2O“焙烧脱氨”反应的氧化产 物为 。
解析：（2）“焙烧脱氨”反应的氧化产物为氮气。
解析：（3）过氧化氢不稳定，受热容易分解，温度过低，反应速率较慢；温度过 高，H2O2分解，增加其消耗量，故“氧化”需控制温度在60～70 ℃。
N2　
温度过低，反应速率较慢；温度过
高，H2O2分解，增加其消耗量（或其他合理描述）　
（4）“反萃取”加入的试剂X为 。
解析：（4）已知萃取除杂过程为NiR2＋M2＋ MR2＋Ni2＋、皂化过程为HR＋ NaOH NaR＋H2O，则在反萃取过程中需要加入酸使得MR2转化为HR，且在生成硫 酸镍过程中不引入新杂质，那么“反萃取”加入的试剂X为H2SO4。
H2SO4　
（5）萃取时，调节pH在4左右进行萃取除杂，流程中“皂化”和“转皂”的目的 是 。
解析：（5）已知转皂过程中镍离子生成NiR2、萃取除杂过程中释放镍离子，故流程 中“皂化”和“转皂”的目的是尽量更多的回收Ni2＋，提高其产率（降低粗硫酸镍中 Ni2＋的萃取率）。
回收Ni2＋，提高其产率（或降低粗硫酸镍中Ni2＋的萃取率，合理即可）　
10％　
＋2H2O　
12. （2026 石家庄质检二）稀土元素号称“工业维生素”，以某种氟碳铈矿［主要成 分为LnFCO3（Ln代表稀土元素Ce、Yb、Eu）、Fe2O3、SiO2］等为原料提取稀土元 素的工艺流程如图所示：
已知：常温下，各物质的Ksp如表所示。
物质 MgF2 Yb（OH）3 Eu（OH）3 Eu（OH）2
Ksp 5.2×10－11 1.0×10－23 3.0×10－23 3×10－16
（1）基态Ce原子的核外电子排布式为［Xe］4f15d16s2，则Ce在元素周期表中位 于 区。
解析：（1）根据基态Ce原子的核外电子排布式为［Xe］4f15d16s2，Ce属于镧系元 素，则Ce在元素周期表中位于f区。
f　
回答下列问题：
2CO2↑　
（3）“酸浸”时，浸渣的成分为 （填化学式）。
解析：（3）根据分析，“酸浸”是将焙烧后的物质加盐酸溶解反应，其中稀土元素 和Fe2O3转化为离子，而浸渣中存在的是加入盐酸酸浸时不溶于盐酸的SiO2和MgF2。
（4）“氧化沉铈”时，只有Ce元素被氧化。该过程中Ce3＋发生反应的离子方程式 为 。
SiO2、MgF2　
解析：（5）根据题表数据可知：Ksp［Yb（OH）3］＝1.0×10－23与Ksp［Eu（OH）3］＝3.0×10－23比较接近，而Ksp［Eu（OH）2］＝3.0×10－16大得多，所以不将Eu3＋还原为Eu2＋即缺少“还原”步骤，则在“沉镱”时会出现：Yb3＋和Eu3＋共沉淀，无法分离的情况。
Yb3＋和Eu3＋共沉淀，无法分离（合
理即可）　
（6）“沉镱”时，当Yb3＋沉淀完全时［c（Y3＋）＜1×10－5 mol L－1］，应调节溶 液的pH不低于 。
8　
解析：（7）在“沉镱”时采用氨水和NH4Cl的原因是利用氨水与Eu2＋形成
［Eu（NH3）2］2＋，可降低游离的Eu2＋浓度，促使Yb元素充分沉淀为Yb（OH）3，过滤分离，若采用NaOH溶液代替氨水、NH4Cl调节溶液的pH，则可能会出现Yb3＋和Eu2＋ 共沉淀的情况。
否　
氨水与Eu2＋形成［Eu（NH3）2］2＋，可降低游
离的Eu2＋浓度，否则Yb3＋和Eu2＋共沉淀　

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