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第51讲　化学工艺流程题的解题策略〔能力课〕
复习目标
　1.培养从试题提供的新信息中准确地提取实质性内容，并与已有知识块整合重组为新知识块的能力。
2．培养将分析和解决问题的过程及成果用正确的化学术语及文字、图表、模型等表达并做出解释的能力。
能力点一　原料的预处理
要点归纳 · 发掘教材
方法 目的
研磨、雾化 将块状或颗粒状的物质磨成粉末或将液体分散成微小液滴，增大反应物接触面积，以加快反应速率或使反应更充分
水浸 与水接触反应或溶解
酸浸 与酸接触反应或溶解，使可溶性金属离子进入溶液，不溶物通过过滤除去
碱浸 除去油污，溶解酸性氧化物、铝及其氧化物
灼烧 除去可燃性杂质或使原料初步转化，如从海带中提取碘时的灼烧就是为了除去可燃性杂质
焙烧 改变结构，使一些物质能溶解，并使一些杂质在高温下氧化、分解
师说·助学
提高浸出率的方法
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。
关键能力 · 拓展教材
1.某工厂采用如下工艺处理镍钴矿硫酸浸取液(含Ni2+、Co2+、Fe2+、Fe3+、Mg2+和Mn2+)，实现镍、钴、镁元素的回收。
用硫酸浸取镍钴矿时，提高浸取速率的方法为__________________________(答出一条即可)。
2．(2025·甘肃卷，16节选)研究人员设计了一种从铜冶炼烟尘(主要含S、As2O3及Cu、Zn、Pb的硫酸盐)中高效回收砷、铜、锌和铅的绿色工艺，部分流程如下：
已知：As2O3熔点314 ℃，沸点460 ℃。
分解温度：CuO 1 100 ℃，CuSO4 560 ℃，ZnSO4 680 ℃，PbSO4高于1 000 ℃。
Ksp(PbSO4)＝1.8×10-8
(1)设计焙烧温度为600 ℃，理由为
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(2)酸浸的目的为
________________________________________________________________________。
能力点二　反应条件的控制
要点归纳 · 发掘教材
1.控制溶液的pH
(1)控制反应的发生，增强物质的氧化性或还原性，或改变水解程度。
(2)控制pH以除去某些杂质。
①控制溶液的酸碱性使其中的某些金属离子形成氢氧化物沉淀。如若要除去Al3+、Mn2+溶液中含有的Fe2+，先用氧化剂把Fe2+氧化为Fe3+，再调溶液的pH。
②用于调节pH的物质一般应满足两点：能与H＋或OH－反应，使溶液pH增大或减小；不引入新杂质。例如：若要除去Cu2+溶液中混有的Fe3+，可加入CuO、、CuCO3、 等物质来调节溶液的pH。
2．控制反应的温度
(1)控制化学反应速率。
(2)控制平衡移动方向。
(3)控制固体的溶解与结晶，如趁热过滤能防止某物质降温时析出。
(4)促进溶液中气体的逸出或实现蒸馏。
(5)防止或实现某物质水解或分解。
(6)使催化剂达到最大活性。
(7)防止副反应的发生。
3．调节反应物的浓度
(1)根据需要选择适宜浓度，控制一定的反应速率，使平衡移动有利于目标产物的生成，减小对后续操作产生的影响。
(2)反应物过量，能保证反应的完全发生或提高其他物质的转化率，但对后续操作也会产生影响。
4．控制反应体系的压强
(1)改变化学反应速率。
(2)影响平衡移动的方向。
5．使用催化剂
加快反应速率，提高生产效率。
关键能力 · 拓展教材
1.(温度控制)辉铜矿石主要含有硫化亚铜(Cu2S)及少量脉石(SiO2)。一种以辉铜矿石为原料制备硝酸铜的工艺流程如图所示。
(1)“回收S”过程中温度控制在50～60 ℃之间，不宜过高或过低的原因是________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(2)“保温除铁”过程中，加入CuO的目的是______________________________；“蒸发浓缩、冷却结晶”过程中，要用HNO3溶液调节溶液的pH，其理由是
________________________________________________________________________。
2．(酸碱度控制——调pH)利用水钴矿(主要成分为Co2O3，含少量Fe2O3、Al2O3、MnO、MgO、CaO、SiO2等)可以制取多种化工试剂，以下为草酸钴晶体和氯化钴晶体的制备流程。
已知：①浸出液中含有的阳离子主要有H＋、Co2+、Fe2+、Mn2+、Al3+、Mg2+、Ca2+等。
②沉淀Ⅰ中只含有两种沉淀。
③流程中部分阳离子以氢氧化物形式沉淀时溶液的pH见下表：
沉淀 物 Fe(OH)3 Fe(OH)2 Co(OH)2 Al(OH)3 Mn(OH)2
开始 沉淀 2.7 7.6 7.6 4.0 7.7
完全 沉淀 3.7 9.6 9.2 5.2 9.8
回答下列问题。
(1)加入NaClO3的作用是______________________________________。
(2)加入Na2CO3调pH至5.2，目的是____________________；萃取剂层含锰元素，则沉淀Ⅱ的主要成分为____________。
能力点三　物质的分离与提纯
要点归纳 · 发掘教材
一、沉淀的洗涤
1．洗涤剂的选择
洗涤试剂 适用范围 目的
蒸馏水 冷水 产物不溶于水 除去固体表面吸附着的××杂质；可适当降低固体因溶解而造成的损失
热水 有特殊的物质其溶解度随着温度升高而下降 除去固体表面吸附着的××杂质；可适当降低固体因为温度变化而造成溶解的损失
有机溶剂(乙醇、丙酮等) 固体易溶于水，难溶于有机溶剂 减少固体溶解；利用有机溶剂的挥发性除去固体表面的水分，产品易干燥
饱和溶液 对纯度要求不高的产品 减少固体溶解
酸、碱溶液 产物不溶于酸、碱 除去固体表面吸附的可溶于酸、碱的杂质；减少固体溶解
2.洗涤的方法
(1)洗涤的方法：让过滤后的晶体继续留在过滤器中，沿玻璃棒向过滤器中加入洗涤剂至浸没晶体，让洗涤液自然流下，重复2～3次即可。
(2)注意点：在洗涤过程中不能搅拌。因为滤纸已经润湿，如果搅拌很容易搅破滤纸，造成晶体损失。
(3)三个得分点：注洗涤液→加洗涤液→重复操作。
①注洗涤液操作：沿玻璃棒向漏斗中注入洗涤液。
②加洗涤液多少：洗涤液完全浸没晶体。
③重复操作：重复操作2～3次。
二、产品分离、提纯的常用方法
1．分离、提纯的常用方法
(1)过滤：分离难溶物和易溶物，根据特殊需要采用趁热过滤或者抽滤等方法。
(2)萃取与反萃取
①萃取：利用物质在两种互不相溶的溶剂中的溶解度不同，将物质从一种溶剂转移到另一种溶剂的过程。如用CCl4萃取溴水中的Br2。
②反萃取：用反萃取剂使被萃取物从负载有机相返回水相的过程，为萃取的逆过程。
(3)蒸发结晶：提取溶解度随温度变化不大的溶质，如从溶液中提取NaCl。
(4)冷却结晶：提取溶解度随温度变化较大的溶质、易水解的溶质或结晶水合物，如KNO3、FeCl3、CuCl2、CuSO4·5H2O、FeSO4·7H2O等。
(5)蒸馏或分馏：分离沸点不同且互溶的液体混合物，如分离乙醇和甘油。
(6)冷却法：利用气体液化的特点分离气体，如合成氨工业采用冷却法分离平衡混合气体中的氨气。
2．根据溶解度曲线判断结晶的方法
(1)溶解度受温度影响较小的(如NaCl)采取蒸发结晶的方法。
(2)溶解度受温度影响较大的采取蒸发浓缩、冷却结晶的方法。
(3)带有结晶水的盐，一般采取蒸发浓缩、冷却结晶的方法。
关键能力 · 拓展教材
1.SnSO4是一种重要的硫酸盐，在工业生产中有着广泛的应用。其制备路线如下：
实验室中“漂洗”沉淀的实验操作方法是________________________________________________________________________
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
2．以磷石膏(主要成分为CaSO4，杂质SiO2、Al2O3等)为原料可制备轻质CaCO3。
匀速向浆料中通入CO2，当浆料清液pH接近6.5时，过滤并洗涤固体。滤液中物质的量浓度最大的两种阴离子为和，检验固体洗涤是否完全的方法是________________________________________________________________________
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
3．(反萃取)钼(Mo)是重要的过渡金属元素，具有广泛用途。由钼精矿(主要成分是MoS2)湿法回收钼酸铵[(NH4)2MoO4]部分工艺流程如图：
“滤液2”先加入有机溶剂“萃取”，再加氨水“反萃取”，进行“萃取”和“反萃取”操作的目的是
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
4．(结晶与过滤)(1)制备MnSO4·H2O晶体。已知溶解度曲线如图甲所示，MnSO4·H2O晶体在曲线拐点右侧。操作方法：滴加稀硫酸酸化，温度________(填“高于”“低于”或“等于”)40 ℃，________结晶、________，酒精洗涤，低温干燥。
　
(2)制备FeSO4·7H2O晶体。已知溶解度曲线如图乙所示，FeSO4·7H2O晶体在曲线拐点左侧。
操作方法：____________，得到________ ℃饱和溶液，冷却至________ ℃结晶，过滤，少量冰水洗涤，低温干燥。
(3)由图丙和图丁，确定以下物质的制备方法。
　
①制备KNO3：____________、____________、过滤、洗涤、干燥。
②制备NaCl：____________、____________、洗涤、干燥。
③制备无水Na2SO3：在________(填“高于”“低于”或“等于”)34 ℃条件下，____________、____________、洗涤、干燥。
能力点四　整合精品组件
要点归纳 · 发掘教材
1.常考无机化工流程的呈现形式
2．读图要领
(1)看原料：明确化工生产或化学实验所需的材料。
(2)看目的：把握题干中的“制备”或“提纯”等关键词，确定化工生产或化学实验的目的。
(3)看箭头：进入的是投料(即反应物)；出去的是生成物(包括主产物和副产物)。
(4)看三线：主线主产品；分支副产品；回头为循环。
(5)找信息：明确反应条件控制和分离提纯方法。
(6)关注所加物质的可能作用：参与反应、提供反应氛围、满足定量要求。
3．审题——破题秘诀
(1)粗读题干，挖掘图示，明确目的
图示中一般会出现超出教材范围的知识，但题目会有提示或者问题中不涉及，关注题目的每一个关键字，尽量弄懂流程图，但不必将每一种物质都推出，只需问什么推什么。通过阅读明确目的，找到制备物质所需的原料及所含杂质。
(2)携带问题，精读信息
读主干抓住关键字、词；读流程图，重点抓住物质流向(进入与流出)、实验操作方法。
(3)看清问题，准确规范作答
答题时要看清问题，不能答非所问，要注意语言表达的科学性和准确性，答题时不具有“连带效应”，即前一问未答出，不会影响后面答题。
关键能力 · 拓展教材
【典题示例】
[示例]　磷酸铁锂(LiFePO4)被认为是最有前途的锂离子电池正极材料。某企业利用富铁浸出液生成磷酸铁锂，开辟了一条处理硫酸亚铁废液的新途径。其主要流程如下：
已知：H2TiO3是一种难溶于水的物质。
(1)钛铁矿用浓硫酸处理之前，需要粉碎，其目的是__________________________。
(2)TiO2+水解生成H2TiO3的离子方程式为__________________________。
(3)加入NaClO发生反应的离子方程式为__________________________。
(4)在实验中，从溶液中过滤出H2TiO3后，所得滤液浑浊，应如何操作？________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(5)为测定钛铁矿中铁的含量，某同学取经浓硫酸等处理的溶液(此时钛铁矿中的铁已全部转化为二价铁离子)，采取KMnO4标准液滴定Fe2+的方法：(不考虑KMnO4与其他物质反应)在滴定过程中，若未用标准液润洗滴定管，则使测定结果________(填“偏高”“偏低”或“无影响”)，滴定终点的现象是
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
滴定分析时，称取a g钛铁矿，处理后，用c mol·L-1 KMnO4标准液滴定，消耗V mL，则铁元素的质量分数的表达式为________。
素养落实·活用教材
考教互应　命题溯源悟真谛——考教衔接突出创新性应用性
命题溯源
[示例]　(2025·山东卷，17)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”)。
(3)HR萃取Cu2+的反应为2HR(有机相)＋Cu2+(水相) CuR2(有机相)＋2H＋(水相)。“反萃取”时加入的试剂为________(填化学式)。
(4)“沉钴”中，pH＝4时Co2+恰好沉淀完全[c(Co2+)＝1×10-5 mol·L-1]，则此时溶液中c(H2S)＝________ mol·L-1。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。
[教材溯源]　必修第一册第一章第三节氧化还原反应，第三章第一节铁及其化合物，选择性必修1第三章第四节沉淀溶解平衡。
[价值引领]　本题以从铁锰氧化矿中分离提取元素的实际工业生产过程为背景，考查学生对化工生产流程的理解和分析能力。引导学生关注化学在资源回收和利用中的应用，培养学生工程思维和解决实际问题的能力，符合《普通高中化学课程标准》中“认识化学对资源合理开发与可持续发展的重要意义”的要求，考查学生“科学探究与创新意识”“科学态度与社会责任”核心素养。
[关键能力]　本题主要考查考生信息获取与加工、分析问题、解决问题的能力。采用两段焙烧—水浸法从铁锰氧化矿中分离提取Cu、Co、Mn等元素，加入(NH4)2SO4低温焙烧，金属氧化物均转化为硫酸盐，如MnSO4、、CoSO4、CaSO4等，产生的气体有NH3、N2等，NH3用稀H2SO4吸收，得到(NH4)2SO4溶液，得到的硫酸盐经650 ℃高温焙烧，只有发生了分解，产生SO3气体和Fe2O3，水浸后，过滤分离出滤渣，滤渣主要为SiO2、Fe2O3及CaSO4，后续萃取分离，将Cu元素萃取到有机相中，再反萃取最终得到CuSO4溶液，水相主要含有Co元素和Mn元素，加入Na2S，调节pH，生成CoS沉淀，加入H2O2、稀H2SO4使CoS溶解并发生氧化还原反应，得到CoSO4溶液，向沉钴后的滤液中加入NH4HCO3，生成MnCO3沉淀。(1)低温焙烧，金属氧化物均转化为硫酸盐，MnO2与NH4HSO4反应，转化为MnSO4和N2，根据电子得失守恒可知还有NH3生成，化学方程式为3MnO2＋3NH4HSO4；根据已知条件，高温焙烧的温度为" 650 ℃，发生分解，生成" "等在水中溶解度都较小，所以“水浸 ”所得滤渣的主要成分除了
(2)根据已知条件，低温分解成，高温则完全分解成气体，如果直接高温焙烧，可能导致完全分解，金属氧化物的转化率降低，导致 “水浸”时金属元素的浸出率减小。加入有机相将萃取到有机相中，反萃取时需要使平衡逆向移动，生成而且为了不引入新的杂质，应加入的试剂为稀。(4)沉钴时，恰好沉淀完全，，此时溶液中＝1×10-4 mol·L-1，根据Ksp(CoS)＝4×10-21，推出c(S2-)＝＝1×10-7，Ka2(H2S)＝1×10-13，Ka1(H2S)×Ka2(H2S)＝，则c(H2S)＝ mol·L-1＝4×10-4 mol·L-1；由流程图可知，CoS溶解时加入了H2O2和稀H2SO4，生成了CoSO4和S，反应的离子方程式为CoS＋H2O2＋2H＋===Co2+＋S＋2H2O。(5)沉锰过程中，加入NH4HCO3，生成MnCO3、CO2、(NH4)2SO4等，过滤后所得滤液可并入吸收液中，经过处理后导入低温焙烧循环利用。
[考教衔接]　解答工艺流程题的方法——先点后线法：先答以“点”设问的问题，即不需要厘清工艺流程图的主线就能答题；再答以“线”设问的问题，即先厘清工艺流程图的前后关系才能答题。
真题体验
(2025·河南卷，15)一种从预处理得到的贵金属合金粉[主要成分为Fe、Rh(铑)、Pt，含有少量SiO2]中尽可能回收铑的工艺流程如下：
回答下列问题：
(1)“酸溶1”的目的是
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(2)已知“酸溶2”中Rh转化为H3[RhCl6]，则生成该物质的化学方程式为________________________________________________________________________
________________________________________________________________________；
“滤渣”的主要成分是________(填化学式)。
(3)“沉铑”中得到的沉淀经“灼烧”后分解成铑单质，但夹杂少量Rh2O3和RhCl3，则“高温还原”中发生反应的化学方程式为
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(4)若“活化还原”在室温下进行，SnCl2初始浓度为1.0×10-4 mol·L-1，为避免生成Sn(OH)2沉淀，溶液适宜的pH为________(填标号)[已知Sn(OH)2的Ksp＝5.5×10-28]。
A．2.0　　　B．4.0　　　C．6.0
(5)“活化还原”中，SnCl2必须过量，其与Rh(Ⅲ)反应可生成[Rh(SnCl3)5]4-，提升了Rh的还原速率，该配离子中Rh的化合价为________；反应中同时生成[SnCl6]2-，Rh(Ⅲ)以[RhCl6]3-计，则理论上SnCl2和Rh(Ⅲ)反应的物质的量之比为________。
(6)“酸溶3”的目的是
________________________________________________________________________。
提示：完成课时作业(五十一)
第51讲　化学工艺流程题的解题策略 〔能力课〕
能力点一　原料的预处理
关键能力·拓展教材
1．答案：适当增大硫酸浓度(或适当升高温度、将镍钴矿粉碎)
2．答案：(1)使CuSO4受热分解，ZnSO4和PbSO4不分解，同时使As2O3沸腾，便于收集　(2)溶解CuO分离出PbSO4，得到纯净的CuSO4溶液
能力点二　反应条件的控制
关键能力·拓展教材
1．解析：(1)苯是有机溶剂，易挥发，所以温度过高苯容易挥发，而温度过低S的溶解速率小，因此回收S过程中温度控制在50～60 ℃之间，不宜过高或过低。(2)氧化铜是碱性氧化物，能与H＋反应调节溶液的pH，所以氧化铜的作用是调节溶液的pH，使Fe3+完全转化为Fe(OH)3沉淀而析出。
答案：(1)温度高苯容易挥发，温度低S的溶解速率小　(2)调节溶液的pH，使Fe3+完全转化为沉淀　抑制Cu2+的水解
2．解析：(1)加入NaClO3的作用是将Fe2+氧化为Fe3+，便于后面调节pH时生成Fe(OH)3沉淀而除去。(2)根据工艺流程图，结合表格中提供的数据可知，加Na2CO3调pH至5.2，目的是使Fe3+和Al3+沉淀完全。滤液Ⅰ中含有的金属阳离子为Co2+、Mn2+、Mg2+、Ca2+等，萃取剂层含锰元素，水层含钴元素，结合工艺流程图中向滤液Ⅰ中加入了NaF溶液，知沉淀Ⅱ的主要成分为MgF2、CaF2。
答案：(1)将Fe2+氧化为Fe3+，便于后面调节pH时生成Fe(OH)3沉淀而除去　(2)使Fe3+和Al3+沉淀完全　CaF2、MgF2
能力点三　物质的分离与提纯
关键能力·拓展教材
1．解析：“漂洗”沉淀就是洗涤沉淀，需要直接在过滤器中进行，(沿着玻璃棒)向漏斗(或过滤器)中加蒸馏水至浸没沉淀，(静置)待水全部流出后，重复操作2～3次。
答案：(沿着玻璃棒)向漏斗(或过滤器)中加蒸馏水至浸没沉淀，(静置)待水全部流出后，重复操作2～3次
2．解析：滤液中物质的量浓度最大的两种阴离子为和，固体洗涤是否干净应检验是否存在。
答案：取少量最后一次洗涤液于试管中，向其中滴加盐酸酸化后，再滴加BaCl2溶液，若不产生白色沉淀，则表明已洗涤完全
3．答案：富集钼酸根离子(或将钼酸根离子和其他杂质分离)
4．答案：(1)高于　蒸发　趁热过滤　(2)加热浓缩　60　0　(3)①蒸发浓缩　冷却结晶　②蒸发结晶　趁热过滤　③高于　蒸发结晶　趁热过滤
能力点四　整合精品组件
关键能力·拓展教材
【典题示例】
[示例]　解析：工艺流程解读如下。
(1)将钛铁矿粉碎，可以增大其表面积，增大与浓硫酸的接触面积，加快反应速率。(2)TiO2+水解生成H2TiO3，同时生成氢离子，离子方程式为TiO2+＋2H2O===H2TiO3↓＋2H＋。(3)ClO－具有强氧化性，将Fe2+氧化为Fe3+，自身被还原为Cl－，酸性条件下，同时生成水，反应的离子方程式为ClO－＋2Fe2+＋2H＋===2Fe3+＋Cl－＋H2O。(4)从溶液中过滤出H2TiO3后，所得滤液浑浊，需要更换过滤器，重新过滤。(5)如果未用标准液润洗滴定管，会导致标准液被稀释，消耗KMnO4标准液体积偏大，使测定结果偏高；当滴定达终点时，滴加最后半滴KMnO4标准液，溶液变成浅紫红色，且半分钟内不褪色。由～5Fe2+知，w(Fe)＝×100%＝%。
答案：(1)增大固体的表面积，增大反应物之间的接触面积，加快化学反应速率　(2)TiO2+＋2H2O===H2TiO3↓＋2H＋　(3)ClO－＋2Fe2+＋2H＋===2Fe3+＋Cl－＋H2O　(4)换上新的过滤器，将浑浊滤液重新过滤　(5)偏高　滴加最后半滴KMnO4标准液，溶液变成浅紫红色，且在半分钟内不褪色　%
素养落实·活用教材
命题溯源
[示例]　答案：(1)3MnO2＋3NH4HSO4＋NH3↑＋6H2O　Fe2O3、CaSO4　(2)减小　(3)H2SO4　(4)4×10-4　CoS＋H2O2＋2H＋===Co2+＋S＋2H2O　(5)低温焙烧
真题体验
解析：贵金属合金粉[主要成分为Fe、Rh(铑)、Pt，含有少量SiO2]中尽可能回收铑的工艺流程中，加入浓盐酸溶解其中Fe，过滤后实现分离，再向滤渣中加入王水(浓盐酸与浓硝酸混合酸)氧化溶解Rh和Pt，Rh转化为H3[RhCl6]，Pt转化为相关可溶物，SiO2不溶，过滤后进行分离；煮沸滤液除去盐酸、硝酸，再加入浓盐酸、DETA将部分铑元素沉淀，过滤后，滤渣进行灼烧分解为Rh、Rh2O3和RhCl3，再用H2进行高温还原得到铑单质，向滤液中加入NH4Cl将铂元素相关化合物转化为沉淀除去，加入SnCl2将Rh(Ⅲ)转化为[Rh(SnCl3)5]4-，再加入Zn进行还原，生成Rh，由于Zn过量有剩余，加入浓盐酸溶解过量的Zn，实现Zn与Rh分离，过滤获得铑粉。(1)原料合金粉主要成分为Fe、Rh、Pt和少量SiO2，Fe易溶于酸(如盐酸或硫酸)，而Rh和Pt在常温下不易被非氧化性酸溶解，SiO2不溶于酸，因此“酸溶1”使用非氧化性酸溶解Fe生成可溶性盐，过滤后Fe(Ⅱ)进入滤液，剩余滤渣主要为Rh、Pt和SiO2，实现初步分离。(2)“酸溶2”中Rh转化为H3[RhCl6]，Rh元素化合价由0升高至＋3，HNO3中N元素化合价由＋5降低至＋2价，结合化合价升降守恒以及原子守恒可知反应化学方程式为Rh＋6HCl＋HNO3===H3[RhCl6]＋NO↑＋2H2O；该过程中滤渣的主要成分为SiO2。(3)“高温还原”过程中，Rh2O3和RhCl3均被H2还原为Rh，Rh元素化合价均由＋3降低至0，根据化合价升降守恒以及原子守恒可知反应方程式为Rh2O3＋3H22Rh＋3H2O、2RhCl3＋3H22Rh＋6HCl。(4)SnCl2初始浓度为1.0×10-4 mol·L-1，则溶液中c(Sn2+)＝1.0×10-4 mol·L-1，当恰好生成Sn(OH)2沉淀时，c(OH－)＝＝＝－lg(4.3×10-3)≈3－0.6＝2.4，因此为避免生成Sn(OH)2沉淀，溶液的pH<2.4。(5)配离子中，配体[SnCl3]－带1个负电荷，设Rh的化合价为x，则x＋5×(－1)＝－4，则x＝＋1；Rh(Ⅲ)以[RhCl6]3-计，反应中Rh(Ⅲ)被还原为Rh(Ⅰ)，每个Rh得到2个电子，SnCl2为还原剂，部分被氧化为[SnCl6]2-，Sn(Ⅱ)被氧化为Sn(Ⅳ)，每个Sn失去2个电子，同时反应过程中，部分SnCl2结合一个Cl－形成[SnCl3]－，作为新的配体，每生成1个，需要5个SnCl2，因此理论上SnCl2和Rh(Ⅲ)反应的物质的量之比为(1＋5)∶1＝6∶1。(6)由于“二次还原”过程中，为确保[Rh(SnCl3)5]4-完全反应，加入的Zn需过量，过滤后剩余Zn和生成物Rh以及生成的Sn存在于滤渣中需酸溶除去。
答案：(1)溶解Fe，使其进入溶液，从而通过过滤实现分离　(2)Rh＋6HCl＋HNO3===H3[RhCl6]＋NO↑＋2H2O　SiO2
(3)Rh2O3＋3H22Rh＋3H2O、2RhCl3＋3H22Rh＋6HCl　(4)A　(5)＋1　6∶1　(6)除去滤渣中未反应的Zn和生成的Sn(共98张PPT)
第51讲　化学工艺流程题的解题策略〔能力课〕
复习目标
　1.培养从试题提供的新信息中准确地提取实质性内容，并与已有知识块整合重组为新知识块的能力。
2．培养将分析和解决问题的过程及成果用正确的化学术语及文字、图表、模型等表达并做出解释的能力。
要点归纳 · 发掘教材
方法 目的
研磨、雾化 将块状或颗粒状的物质磨成粉末或将液体分散成微小液滴，增大反应物接触面积，以加快反应速率或使反应更充分
水浸 与水接触反应或溶解
酸浸 与酸接触反应或溶解，使可溶性金属离子进入溶液，不溶物通过过滤除去
碱浸 除去油污，溶解酸性氧化物、铝及其氧化物
灼烧 除去可燃性杂质或使原料初步转化，如从海带中提取碘时的灼烧就是为了除去可燃性杂质
焙烧 改变结构，使一些物质能溶解，并使一些杂质在高温下氧化、分解
师说·助学
提高浸出率的方法
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。
关键能力 · 拓展教材
1.某工厂采用如下工艺处理镍钴矿硫酸浸取液(含Ni2+、Co2+、Fe2+、Fe3+、Mg2+和Mn2+)，实现镍、钴、镁元素的回收。
用硫酸浸取镍钴矿时，提高浸取速率的方法为_______________(答出一条即可)。
适当增大硫酸浓度
2．(2025·甘肃卷，16节选)研究人员设计了一种从铜冶炼烟尘(主要含S、As2O3及Cu、Zn、Pb的硫酸盐)中高效回收砷、铜、锌和铅的绿色工艺，部分流程如下：
已知：As2O3熔点314 ℃，沸点460 ℃。
分解温度：CuO 1 100 ℃，CuSO4 560 ℃，ZnSO4 680 ℃，PbSO4高于1 000 ℃。
Ksp(PbSO4)＝1.8×10-8
(1)设计焙烧温度为600 ℃，理由为
_________________________________________________________。
(2)酸浸的目的为
_______________________________________________。
使CuSO4受热分解，ZnSO4和PbSO4不分解，同时使As2O3沸腾，便于收集
溶解CuO分离出PbSO4，得到纯净的CuSO4溶液
2．控制反应的温度
(1)控制化学反应速率。
(2)控制平衡移动方向。
(3)控制固体的溶解与结晶，如趁热过滤能防止某物质降温时析出。
(4)促进溶液中气体的逸出或实现蒸馏。
(5)防止或实现某物质水解或分解。
(6)使催化剂达到最大活性。
(7)防止副反应的发生。
3．调节反应物的浓度
(1)根据需要选择适宜浓度，控制一定的反应速率，使平衡移动有利于目标产物的生成，减小对后续操作产生的影响。
(2)反应物过量，能保证反应的完全发生或提高其他物质的转化率，但对后续操作也会产生影响。
4．控制反应体系的压强
(1)改变化学反应速率。
(2)影响平衡移动的方向。
5．使用催化剂
加快反应速率，提高生产效率。
关键能力 · 拓展教材
1.(温度控制)辉铜矿石主要含有硫化亚铜(Cu2S)及少量脉石(SiO2)。一种以辉铜矿石为原料制备硝酸铜的工艺流程如图所示。
(1)“回收S”过程中温度控制在50～60 ℃之间，不宜过高或过低的原因是________________________________________。
(2)“保温除铁”过程中，加入CuO的目的是
_______________________________________；“蒸发浓缩、冷却结晶”过程中，要用HNO3溶液调节溶液的pH，其理由是
___________________。
温度高苯容易挥发，温度低S的溶解速率小
抑制Cu2+的水解
解析：(1)苯是有机溶剂，易挥发，所以温度过高苯容易挥发，而温度过低S的溶解速率小，因此回收S过程中温度控制在50～60 ℃之间，不宜过高或过低。(2)氧化铜是碱性氧化物，能与H＋反应调节溶液的pH，所以氧化铜的作用是调节溶液的pH，使Fe3+完全转化为Fe(OH)3沉淀而析出。
2．(酸碱度控制——调pH)利用水钴矿(主要成分为Co2O3，含少量Fe2O3、Al2O3、MnO、MgO、CaO、SiO2等)可以制取多种化工试剂，以下为草酸钴晶体和氯化钴晶体的制备流程。
已知：①浸出液中含有的阳离子主要有H＋、Co2+、Fe2+、Mn2+、Al3+、Mg2+、Ca2+等。
②沉淀Ⅰ中只含有两种沉淀。
③流程中部分阳离子以氢氧化物形式沉淀时溶液的pH见下表：
沉淀物 Fe(OH)3 Fe(OH)2 Co(OH)2 Al(OH)3 Mn(OH)2
开始沉淀 2.7 7.6 7.6 4.0 7.7
完全沉淀 3.7 9.6 9.2 5.2 9.8
回答下列问题。
(1)加入NaClO3的作用是
__________________________________________________。
(2)加入Na2CO3调pH至5.2，目的是____________________；萃取剂层含锰元素，则沉淀Ⅱ的主要成分为____________。
将Fe2+氧化为Fe3+，便于后面调节pH时生成Fe(OH)3沉淀而除去
使Fe3+和Al3+沉淀完全
CaF2、MgF2
解析：(1)加入NaClO3的作用是将Fe2+氧化为Fe3+，便于后面调节pH时生成Fe(OH)3沉淀而除去。(2)根据工艺流程图，结合表格中提供的数据可知，加Na2CO3调pH至5.2，目的是使Fe3+和Al3+沉淀完全。滤液Ⅰ中含有的金属阳离子为Co2+、Mn2+、Mg2+、Ca2+等，萃取剂层含锰元素，水层含钴元素，结合工艺流程图中向滤液Ⅰ中加入了NaF溶液，知沉淀Ⅱ的主要成分为MgF2、CaF2。
要点归纳 · 发掘教材
一、沉淀的洗涤 1．洗涤剂的选择
洗涤试剂 适用范围 目的
蒸馏水 冷水 产物不溶于水 除去固体表面吸附着的××杂质；可适当降低固体因溶解而造成的损失
热水 有特殊的物质其溶解度随着温度升高而下降 除去固体表面吸附着的××杂质；可适当降低固体因为温度变化而造成溶解的损失
有机溶剂(乙醇、丙酮等) 固体易溶于水，难溶于有机溶剂 减少固体溶解；利用有机溶剂的挥发性除去固体表面的水分，产品易干燥
饱和溶液 对纯度要求不高的产品 减少固体溶解
酸、碱溶液 产物不溶于酸、碱 除去固体表面吸附的可溶于酸、碱的杂质；减少固体溶解
2.洗涤的方法
(1)洗涤的方法：让过滤后的晶体继续留在过滤器中，沿玻璃棒向过滤器中加入洗涤剂至浸没晶体，让洗涤液自然流下，重复2～3次即可。
(2)注意点：在洗涤过程中不能搅拌。因为滤纸已经润湿，如果搅拌很容易搅破滤纸，造成晶体损失。
(3)三个得分点：注洗涤液→加洗涤液→重复操作。
①注洗涤液操作：沿玻璃棒向漏斗中注入洗涤液。
②加洗涤液多少：洗涤液完全浸没晶体。
③重复操作：重复操作2～3次。
二、产品分离、提纯的常用方法
1．分离、提纯的常用方法
(1)过滤：分离难溶物和易溶物，根据特殊需要采用趁热过滤或者抽滤等方法。
(2)萃取与反萃取
①萃取：利用物质在两种互不相溶的溶剂中的溶解度不同，将物质从一种溶剂转移到另一种溶剂的过程。如用CCl4萃取溴水中的Br2。
②反萃取：用反萃取剂使被萃取物从负载有机相返回水相的过程，为萃取的逆过程。
(3)蒸发结晶：提取溶解度随温度变化不大的溶质，如从溶液中提取NaCl。
(4)冷却结晶：提取溶解度随温度变化较大的溶质、易水解的溶质或结晶水合物，如KNO3、FeCl3、CuCl2、CuSO4·5H2O、FeSO4·7H2O等。
(5)蒸馏或分馏：分离沸点不同且互溶的液体混合物，如分离乙醇和甘油。
(6)冷却法：利用气体液化的特点分离气体，如合成氨工业采用冷却法分离平衡混合气体中的氨气。
2．根据溶解度曲线判断结晶的方法
(1)溶解度受温度影响较小的(如NaCl)采取蒸发结晶的方法。
(2)溶解度受温度影响较大的采取蒸发浓缩、冷却结晶的方法。
(3)带有结晶水的盐，一般采取蒸发浓缩、冷却结晶的方法。
关键能力 · 拓展教材
1.SnSO4是一种重要的硫酸盐，在工业生产中有着广泛的应用。其制备路线如下：
实验室中“漂洗”沉淀的实验操作方法是
(沿着玻璃棒)向漏斗(或过滤器)中加蒸馏水至浸没沉淀，(静置)待水全部流出后，重复操作2～3次
解析：“漂洗”沉淀就是洗涤沉淀，需要直接在过滤器中进行，(沿着玻璃棒)向漏斗(或过滤器)中加蒸馏水至浸没沉淀，(静置)待水全部流出后，重复操作2～3次。
取少量最后一次洗涤液于试管中，向其中滴加盐酸酸化后，再滴加BaCl2溶液，若不产生白色沉淀，则表明已洗涤完全
3．(反萃取)钼(Mo)是重要的过渡金属元素，具有广泛用途。由钼精矿(主要成分是MoS2)湿法回收钼酸铵[(NH4)2MoO4]部分工艺流程如图：
“滤液2”先加入有机溶剂“萃取”，再加氨水“反萃取”，进行“萃取”和“反萃取”操作的目的是
__________________________________________________________。
富集钼酸根离子(或将钼酸根离子和其他杂质分离)
4．(结晶与过滤)(1)制备MnSO4·H2O晶体。已知溶解度曲线如图甲所示，MnSO4·H2O晶体在曲线拐点右侧。操作方法：滴加稀硫酸酸化，温度________(填“高于”“低于”或“等于”)40 ℃，_____结晶、________，酒精洗涤，低温干燥。
　　
高于
蒸发
趁热过滤
(2)制备FeSO4·7H2O晶体。已知溶解度曲线如图乙所示，FeSO4·7H2O晶体在曲线拐点左侧。
操作方法：_________，得到_____ ℃饱和溶液，冷却至_____ ℃结晶，过滤，少量冰水洗涤，低温干燥。
0
加热浓缩
60
(3)由图丙和图丁，确定以下物质的制备方法。
①制备KNO3：____________、____________、过滤、洗涤、干燥。
②制备NaCl：____________、____________、洗涤、干燥。
③制备无水Na2SO3：在______(填“高于”“低于”或“等于”)34 ℃条件下，____________、____________、洗涤、干燥。
蒸发浓缩
冷却结晶
蒸发结晶
趁热过滤
高于
蒸发结晶
趁热过滤
要点归纳 · 发掘教材
1.常考无机化工流程的呈现形式
2．读图要领
(1)看原料：明确化工生产或化学实验所需的材料。
(2)看目的：把握题干中的“制备”或“提纯”等关键词，确定化工生产或化学实验的目的。
(3)看箭头：进入的是投料(即反应物)；出去的是生成物(包括主产物和副产物)。
(4)看三线：主线主产品；分支副产品；回头为循环。
(5)找信息：明确反应条件控制和分离提纯方法。
(6)关注所加物质的可能作用：参与反应、提供反应氛围、满足定量要求。
3．审题——破题秘诀
(1)粗读题干，挖掘图示，明确目的
图示中一般会出现超出教材范围的知识，但题目会有提示或者问题中不涉及，关注题目的每一个关键字，尽量弄懂流程图，但不必将每一种物质都推出，只需问什么推什么。通过阅读明确目的，找到制备物质所需的原料及所含杂质。
(2)携带问题，精读信息
读主干抓住关键字、词；读流程图，重点抓住物质流向(进入与流出)、实验操作方法。
(3)看清问题，准确规范作答
答题时要看清问题，不能答非所问，要注意语言表达的科学性和准确性，答题时不具有“连带效应”，即前一问未答出，不会影响后面答题。
关键能力 · 拓展教材
【典题示例】
[示例]　磷酸铁锂(LiFePO4)被认为是最有前途的锂离子电池正极材料。某企业利用富铁浸出液生成磷酸铁锂，开辟了一条处理硫酸亚铁废液的新途径。其主要流程如下：
已知：H2TiO3是一种难溶于水的物质。
(1)钛铁矿用浓硫酸处理之前，需要粉碎，其目的是
________________________________________________________。
(2)TiO2+水解生成H2TiO3的离子方程式为
____________________________。
(3)加入NaClO发生反应的离子方程式为
______________________________________。
(4)在实验中，从溶液中过滤出H2TiO3后，所得滤液浑浊，应如何操作？__________________________________。
增大固体的表面积，增大反应物之间的接触面积，加快化学反应速率
TiO2+＋2H2O===H2TiO3↓＋2H＋
ClO－＋2Fe2+＋2H＋===2Fe3+＋Cl－＋H2O
换上新的过滤器，将浑浊滤液重新过滤
(5)为测定钛铁矿中铁的含量，某同学取经浓硫酸等处理的溶液(此时钛铁矿中的铁已全部转化为二价铁离子)，采取KMnO4标准液滴定Fe2+的方法：(不考虑KMnO4与其他物质反应)在滴定过程中，若未用标准液润洗滴定管，则使测定结果________(填“偏高”“偏低”或“无影响”)，滴定终点的现象是
__________________________________________________________。
滴定分析时，称取a g钛铁矿，处理后，用c mol·L-1 KMnO4标准液滴定，消耗V mL，则铁元素的质量分数的表达式为________。
偏高
滴加最后半滴KMnO4标准液，溶液变成浅紫红色，且在半分钟内不褪色
解析：工艺流程解读如下。
命题溯源
[示例]　(2025·山东卷，17)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)。
Fe2O3、CaSO4
(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”)。
(3)HR萃取Cu2+的反应为2HR(有机相)＋Cu2+(水相) CuR2(有机相)＋2H＋(水相)。“反萃取”时加入的试剂为________(填化学式)。
减小
H2SO4
(4)“沉钴”中，pH＝4时Co2+恰好沉淀完全[c(Co2+)＝1×10-5 mol·L-1]，则此时溶液中c(H2S)＝________ mol·L-1。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
[教材溯源]　必修第一册第一章第三节氧化还原反应，第三章第一节铁及其化合物，选择性必修1第三章第四节沉淀溶解平衡。
[价值引领]　本题以从铁锰氧化矿中分离提取元素的实际工业生产过程为背景，考查学生对化工生产流程的理解和分析能力。引导学生关注化学在资源回收和利用中的应用，培养学生工程思维和解决实际问题的能力，符合《普通高中化学课程标准》中“认识化学对资源合理开发与可持续发展的重要意义”的要求，考查学生“科学探究与创新意识”“科学态度与社会责任”核心素养。
由流程图可知，CoS溶解时加入了H2O2和稀H2SO4，生成了CoSO4和S，反应的离子方程式为CoS＋H2O2＋2H＋===Co2+＋S＋2H2O。(5)沉锰过程中，加入NH4HCO3，生成MnCO3、CO2、(NH4)2SO4等，过滤后所得滤液可并入吸收液中，经过处理后导入低温焙烧循环利用。
[考教衔接]　解答工艺流程题的方法——先点后线法：先答以“点”设问的问题，即不需要厘清工艺流程图的主线就能答题；再答以“线”设问的问题，即先厘清工艺流程图的前后关系才能答题。
真题体验
(2025·河南卷，15)一种从预处理得到的贵金属合金粉[主要成分为Fe、Rh(铑)、Pt，含有少量SiO2]中尽可能回收铑的工艺流程如下：
回答下列问题：
(1)“酸溶1”的目的是
_______________________________________________。
(2)已知“酸溶2”中Rh转化为H3[RhCl6]，则生成该物质的化学方程式为_____________________________________________；
“滤渣”的主要成分是________(填化学式)。
溶解Fe，使其进入溶液，从而通过过滤实现分离
Rh＋6HCl＋HNO3===H3[RhCl6]＋NO↑＋2H2O
SiO2
(3)“沉铑”中得到的沉淀经“灼烧”后分解成铑单质，但夹杂少量Rh2O3和RhCl3，则“高温还原”中发生反应的化学方程式为
_______________________________________________________。
(4)若“活化还原”在室温下进行，SnCl2初始浓度为1.0×10-4 mol·L-1，为避免生成Sn(OH)2沉淀，溶液适宜的pH为____ (填标号)[已知
Sn(OH)2的Ksp＝5.5×10-28]。
A．2.0　　　B．4.0　　　C．6.0
A
(5)“活化还原”中，SnCl2必须过量，其与Rh(Ⅲ)反应可生成[Rh(SnCl3)5]4-，提升了Rh的还原速率，该配离子中Rh的化合价为___；反应中同时生成[SnCl6]2-，Rh(Ⅲ)以[RhCl6]3-计，则理论上SnCl2和Rh(Ⅲ)反应的物质的量之比为_______。
(6)“酸溶3”的目的是_____________________________________。
＋1
6∶1
除去滤渣中未反应的Zn和生成的Sn
解析：贵金属合金粉[主要成分为Fe、Rh(铑)、Pt，含有少量SiO2]中尽可能回收铑的工艺流程中，加入浓盐酸溶解其中Fe，过滤后实现分离，再向滤渣中加入王水(浓盐酸与浓硝酸混合酸)氧化溶解Rh和Pt，Rh转化为H3[RhCl6]，Pt转化为相关可溶物，SiO2不溶，过滤后进行分离；煮沸滤液除去盐酸、硝酸，再加入浓盐酸、DETA将部分铑元素沉淀，过滤后，滤渣进行灼烧分解为Rh、Rh2O3和RhCl3，再用H2进行高温还原得到铑单质，向滤液中加入NH4Cl将铂元素相关化合物转化为沉淀除去，加入SnCl2将Rh(Ⅲ)转化为[Rh(SnCl3)5]4-，再加入Zn进行还原，生成Rh，由于Zn过量有剩余，加入浓盐酸溶解过量的Zn，实现Zn与Rh分离，过滤获得铑粉。
(1)原料合金粉主要成分为Fe、Rh、Pt和少量SiO2，Fe易溶于酸(如盐酸或硫酸)，而Rh和Pt在常温下不易被非氧化性酸溶解，SiO2不溶于酸，因此“酸溶1”使用非氧化性酸溶解Fe生成可溶性盐，过滤后Fe(Ⅱ)进入滤液，剩余滤渣主要为Rh、Pt和SiO2，实现初步分离。(2)“酸溶2”中Rh转化为H3[RhCl6]，Rh元素化合价由0升高至＋3，HNO3中N元素化合价由＋5降低至＋2价，结合化合价升降守恒以及原子守恒可知反应化学方程式为Rh＋6HCl＋HNO3===H3[RhCl6]＋NO↑＋2H2O；该过程中滤渣的主要成分为SiO2。
1．(14分)(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-1)开始沉淀和完全沉淀(c≤1.0×10-5 mol·L-1)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
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______(填化学式)；SO2还原Co2O3的化学方程式为________________________________。
(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______________________________________________________。
3d84s2
SiO2
SO2＋Co2O3＋H2SO4===2CoSO4＋H2O
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)“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_____。
1×10-2
Co2+
Ni2+
sp2
解析：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。(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．(14分)(2025·黑吉辽内蒙古卷)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。
2
温度升高反应速率增大，浸出率增大；温度过高会导致NH3·H2O分解使NH3逸出，且温度高时(NH4)2S2O8分解，反应物浓度降低，浸出率减小(其他合理答案均可)
(4)“除铜”步骤中发生反应的离子方程式为
______________________________________________。
(5)滤渣2中的金属元素为____(填元素符号)。
(6)“浸铅”步骤，PbSO4和Na2A反应生成PbA。PbA产率随体系pH升高先增大的原因为_______________________________，
pH过高可能生成________(填化学式)。
(7)290 ℃“真空热解”生成2种气态氧化物，该反应的化学方程式为____________________________________________________。
Cu(NH3)4]2+＋Zn===[Zn(NH3)4]2+＋Cu
Fe
pH升高，c(A2-)增大，有利于生成PbA

3．(14分)(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。流程如下：
已知：铬铁矿主要成分是
Fe(CrO2)2、Mg(CrO2)2、
Al2O3、SiO2
回答下列问题：
(1)基态铬原子的价层电子排布式：________。
(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：Fe2O3、H2SiO3、________、________(填化学式)。
3d54s1
MgO
Al(OH)3
(4)酸化工序中需加压的原因：
_______________________________________________。
(5)滤液Ⅱ的主要成分：________(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________工序。(填工序名称)
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
4．(14分)(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下所示。
已知25 ℃时，Ksp(SrSO4)＝10-6.46，Ksp(BaSO4)＝10-9.97。
5s2
Ca2+、Mg2+
SrSO4(s)＋Ba2+(aq)===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甲所示。随温度升高锶浸出率增大的原因是
______________________________________________________。
(5)“浸出渣2”中主要含有SrSO4、__________(填化学式)。
温度升高，Ba2+与SrSO4的有效碰撞次数增加，导致锶的浸出率加快
BaSO4、SiO2
(6)将窝穴体a(结构如图乙所示)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____(填标号)。
a．加热脱水 b．在HCl气流中加热
c．常温加压 d．加热加压
窝穴体a的空腔与Sr2+的粒径相匹配，可通过分子间相互作用形成超分子
a
解析：(1)Sr位于元素周期表第五周期第ⅡA族，所以其基态原子价电子排布式为5s2。(3)根据“盐浸”时的反应列三段式如下：
搅拌
适当升温等
(2)“沉锰Ⅰ”中，写出形成的Mn(OH)2被氧化成Mn3O4的化学方程式______________________________________________。
当Mg2+(c＝10-0.68 mol·L-1)将要开始沉淀时，溶液中剩余Mn2+浓度为
________mol·L-1。
(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)。
6Mn(OH)2＋O2＝2Mn3O4＋6H2O
10-2.15
O2
(4)“沉镁Ⅰ”中，当pH为8.0～10.2时，生成碱式碳酸镁[xMgCO3·yMg(OH)2·zH2O]，煅烧得到疏松的轻质MgO。pH过大时，不能得到轻质MgO的原因是
__________________________________________________________。
pH过大，沉淀为Mg(OH)2，不能分解产生CO2，不能得到疏松的轻质MgO
(5)“沉镁Ⅱ”中，加H3PO4至pH＝8.0时，Mg2+沉淀完全；若加至
pH＝4.0时沉淀完全溶解，据图分析，写出沉淀溶解的离子方程式
______________________________________。
(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
解析：废盐溶液加入氨水，通入氧气沉锰Ⅰ得到Mn3O4，溶液再加入(NH4)2S2O8，进行沉锰Ⅱ得到MnO2，产生有气体O2，溶液再加入NH4HCO3和NH3·H2O调节pH沉镁Ⅰ，得到MgCO3，煅烧得到MgO，溶液再加入H3PO4沉镁Ⅱ，得到MgNH4PO4·6H2O沉淀，溶液加入H2SO4调节pH＝6.0结晶得到X硫酸铵，最后与MnO2和Mn3O4焙烧，经过多步处理得到MnSO4·H2O。(1)加快废盐的溶解可以采取搅拌、适当升温、粉碎等。

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