篤學(xué)好“鈷”“鎳”而不渝-2025年高考化學(xué)一輪復(fù)習(xí)工業(yè)流程

篤學(xué)好“鉆”，“銀”而不渝

初識柘原

鉆、銀都是中等活潑的金屬元素，化合物性質(zhì)比較接近，但也存在差異，這與它們

的電子層結(jié)構(gòu)有關(guān)。

由于原子核的核電荷數(shù)以及半徑不同導(dǎo)致對電子的吸引能力不同，所以鐵的金屬

活潑性稍強(qiáng)于鉆和銀；

單質(zhì)由于表面具有一層致密的氧化膜，常溫下鉆、鑲在空氣中能穩(wěn)定存在；

加熱條件下可生成CoO、NiO；

與稀H2SO4和稀鹽酸反應(yīng)較緩慢，鉆與硝酸易反應(yīng)；

化合價+2價+3價

CoO：一定條件下可被氏或C。還

CO2O3、Ni2O3在酸性溶液中具有強(qiáng)氧化性：

原成單質(zhì)鉆。能溶于酸和強(qiáng)堿，不

氧化物

CoO+6HC1=2COC12+Clt+3HO

溶于水、醇和氨水。2322

Ni2O3+6HCl=2NiCl2+Cbf+3H2O

NiO：能溶于酸和氨水，不溶于水。

CO(OH)3>Ni(OH)3在酸性溶液中有強(qiáng)氧化

CO(OH)2：在空氣中被緩慢氧化為

性。

棕褐色的CO(OH)3，可被強(qiáng)氧化劑

氫氧化+2+

2CO(OH)3+6H+2CP=2Co+Clf+

(如H2O2)迅速氧化。2

物

6H2O

Ni(OH)：在空氣中較穩(wěn)定，可采用

22

2Ni(OH)3+6H++2C1-=2Ni++Cl2T+

氧化性較強(qiáng)的C12將其氧化。

6H2O

CoCb、NiCb在不同的溫度時可含

Co3\Ni3+僅能夠存在于固態(tài)物質(zhì)或配合物

不同數(shù)目的結(jié)晶水，前者因結(jié)晶水

中，在水溶液中會發(fā)生如下反應(yīng)(保同)：

數(shù)目的不同呈現(xiàn)不同的顏色，可用

4c(?++2HO=4CO2++4H++OT

氯化物于制造變色硅膠，還可用作干濕指22

C0CI3在加熱或遇水時發(fā)生分解：

示劑NiCb通常在有機(jī)溶劑中的溶

解度比CoCh小得多，利用這一性△或水，

2coeb2coe12+Cl2T

質(zhì)可分離二者。

行H制綜

1.(2023上?江蘇揚州?高三揚州市新華中學(xué)校考階段練習(xí))近年來，廢舊鋰離子電池的

回收成為目前新能源產(chǎn)業(yè)重要的發(fā)展方向。某鋰離子二次電池的正極材料主要為

LiCoO2,還含有少量Al、Fe、Mn、Ni的化合物。通過如圖流程利用廢舊鋰離子電池制

備草酸鉆晶體(CoCzOrxH?。)：

NHC

H2so4NH4HCO3NaClOP507萃取劑（4）22°4

已知該工藝條件下，有關(guān)金屬離子沉淀完全（c=lxl（T5moi.匚|）的pH見表:

離子Co2+Fe3+Fe2+Al3+Mn2+Ni2+

pH9.33.29.04.710.18.9

回答下列問題:

（1廣酸浸還原"時，LiCoO2發(fā)生的反應(yīng)中氧化產(chǎn)物為硫酸鹽的化學(xué)方程式為。

⑵水解凈化的"濾渣"成分o

⑶氧化過濾的目的是沉鐵和沉錦，其操作為控制體系的pH在4~5,加入NaClO溶液。

寫出其中沉鐵的離子方程式;實際生產(chǎn)中，隨著反應(yīng)時間的延長，錦和鐵的沉淀

率逐漸增大，但鉆的損失量也隨之增大，可能的原因為：。

⑷利用"P507萃取劑"從"濾液"中分離C02+。萃取時，Co、Ni的浸出率和鉆/保分離因素

與水相pH的如圖所示。Co/Ni分離因素越大，表明萃取劑對Co/Ni分離效果越好。由圖

可知，萃取時的最佳水相pH為（填字母）。

▲▲Co

??Ni

-a~■-Co/Ni分離因素

A.2.5B.3.0C.3.5D.4.0

2.（2023上?江蘇南通?高三江蘇省如東高級中學(xué)校聯(lián)考學(xué)業(yè)考試）某工廠采用如下工藝

處理鑲鉆礦硫酸浸取液（含Ni2+、C02+、Fe2+、Fe3+、Mg?+和乂/+）,實現(xiàn)銀、鉆、鎂元

素的回收。

混合氣

石j乳（SC）2j空氣）Na『HNa；H

硫酸浸取液一?氧化?'濾液A|沉丘銀?濾液■阮藺一上層清液

濾渣鉆銀渣沉渣

回答下列問題：

①在一定溫度下，用硫酸浸取已粉碎的銀鉆礦時，提高浸取速率的方法為o（答

出一條即可）

（2）"氧化"中，混合氣在金屬離子的催化作用下產(chǎn)生具有強(qiáng)氧化性的過一硫酸（H2SO5）,寫

出H2SO5的結(jié)構(gòu)式：-

⑶"氧化"中，用石灰乳調(diào)節(jié)pH=4,MM+被H2sO5氧化為MnCh,該反應(yīng)的離子方程式

為o（H2s05的電離第一步完全，第二步微弱）

⑷"氧化"中保持空氣通入速率不變，Mn（助氧化率與時間的關(guān)系如圖。S02體積分?jǐn)?shù)為

9%時，Mn（固氧化速率最大；繼續(xù)增大S02體積分?jǐn)?shù)時，Mn（助氧化速率減小的原因

%

、

樹

崛

(

n

)

u

n

NaClONa2cO3H2so4

溶液溶液溶液

濃鹽酸

①寫出"鉆銀分離"時發(fā)生反應(yīng)的離子方程式：

②喉鉆分離”后溶液中c(Ni2+)=1.0molL1,若"濾液1"中c(CO3-)=10-5molL1,則沉保率=

(要求寫出計算過程)。［己知：KsP(NiCO3)=1.0xl0-7,沉銀率;因沉淀［少的：網(wǎng)道)］

初始c(Ni)

3.(2023上?福建莆田?高三莆田第二十五中學(xué)?？茧A段練習(xí))銀、鉆是重要的戰(zhàn)略物資,

但資源匱乏。一種利用酸浸出法從冶金廠廢爐渣中提取銀和鉆的工藝流程如下:

一系列操作,

過量鐵粉煤油

硫酸NaC103NaFP507+含NiSO4溶液NiSO4(s)

11

廢爐渣,酸浸一除銅一除鐵—>1除鈣鎂卜一萃取一

1LJ

I1~T-Co負(fù)載____CoSO

酸浸渣濾渣黃鈉鐵帆濾渣反萃取4

12看和相一溶液

晶體

已知：i.酸浸液中的金屬陽離子有Ni2+、Co2\Cu2\Mg2+、Ca2+等

ii.NiSCU在水中的溶解度隨溫度升高而增大

回答下列問題:

(l)Co2+的價電子排布式,SO：空間構(gòu)型為

⑵提高"酸浸"速率的方法有。(任寫一條)

(3廣濾渣1”的主要成分是=(寫化學(xué)式)

⑷黃鈉鐵磯的化學(xué)式為Na2Fe6(SC>4)4(OH)i2,"除鐵”的離子方程式為。

(5廣除鈣鎂"時，隨pH降低，NaF用量急劇增加，原因是(結(jié)合平衡理論解釋)。

Ca2+和Mg?+沉淀完全時，溶液中廠的濃度“廠)最小為已知離子濃度SUF

10-11

5moi時，認(rèn)為該離子沉淀完全，Ksp(CaF2)=1.0xlO_,KSp(MgF2)=7.5xlO)o

⑹獲得NiSCMs)的"一系列操作”是0

⑺工藝流程中，可循環(huán)利用的物質(zhì)是。

4.(2024上?廣東深圳?高三統(tǒng)考期末)某鉆土礦主要含有銀(Ni)、鉆(Co)、鐵(Fe)、鋁(Al)、

鈣(Ca)、硅(Si)等元素的氧化物，一種綜合回收利用鉆土礦的部分流程如下：

硫酸

硫酸NaClC>3溶液Na2cC\溶液KNO?飽和溶液

已知：①25回時,相關(guān)金屬離子［c(Mn+)=O.lmol-L-1］形成氫氧化物沉淀的pH范圍如下:

金屬離子Fe2+Fe3+Al3+Ni2+Co2+

開始沉淀的pH6.31.83.46.97.1

沉淀完全的PH8.33.24.78.99.1

②氧化前后，溶液中Ni、Co元素的化合價均為+2價。

⑴"酸浸"時，濾渣的主要成分為（填化學(xué)式）。

（2廣除鐵、鋁”時，應(yīng)控制溶液pH范圍為,使用NaOH溶液可將濾渣2中鐵、

鋁元素分離，涉及化學(xué)方程式為。

（3廣沉鉆”時，濾渣3的成分為亞硝酸鉆鉀（K3[Co（NO2）61），同時有無色氣體（遇空氣變

為紅棕色）生成，寫出"沉鉆”步驟的離子方程式o

⑷亞硝酸鉆鉀（K3[Co（NO2）61）的中心離子的配位數(shù)為,配體中配位原子（N）

的雜化方式為。

⑸C。的一種氧化物Cos。,是重要的化工原料。CO3O4晶體為尖晶石結(jié)構(gòu)，其晶胞結(jié)構(gòu)

如下圖所示。已知晶胞邊長為apm,設(shè)NA為阿伏加德羅常數(shù)的值，則該晶體中C<?+與

5.（2023上?福建莆田?高三莆田一中校考期中）廢鋁催化劑中鋁、鉆、銀等有價金屬作

為二次資源可加以回收利用，一種從廢鋁催化劑（主要成分為Mo03、MoS2,含少量Co。、

CoS.NiO、FezCh等）中回收有價金屬的一種工藝流程如圖。

已知：溶液中金屬離子開始沉淀和完全沉淀的pH如下表所示:

回答下列問題:

⑴Ni在元素周期表中的位置為,"焙燒"時產(chǎn)生的氣體A的主要成分

為o

（2廣焙燒”時M0S2轉(zhuǎn)化為Mods,寫出“堿浸"時MoO3參與反應(yīng)的離子方程式

⑶“堿浸"時NaOH加入量、浸出溫度、浸出時間對鋁浸出率的影響如圖所示。

1_

10a00

90180

%%80F<

、/60

<<70l<_

王

汨

汨60l

貶

財

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麻

軍

職

1

6。1-------1-------1-------1-------1-------1-----150J-1~'~~1~1~1~~1~1~1一40^~?--------1---------1---------1---------1

0.50.60.70.80.91.01.1505560657075808590951000.51.01.52.02.53.0

氫氧化鈉加入量/鋁理論耗量浸出溫度/C浸出時間/h

則應(yīng)選擇的適宜的生產(chǎn)工藝條件為、、=

⑷"除鐵"時應(yīng)調(diào)節(jié)溶液pH的范圍為，"沉淀"時調(diào)節(jié)溶液pH=9.0,則此時溶

(pX=-lgX)o

⑸"系列操作"為、、過濾洗滌、干燥得到（NH4）2MOO4-7H2。晶體。

（6）50.00kg該廢鋁催化劑（含Mo元素質(zhì)量分?jǐn)?shù)為10.56%）通過該工藝最終得到15.05kg

七水鋁酸鏤（相對分子質(zhì)量為322）產(chǎn)品，則該工藝中七水鋁酸鏤的收率為%（保

目標(biāo)產(chǎn)物實際生成量

留小數(shù)點后一位數(shù)字。收率=xl00%)

目標(biāo)產(chǎn)物理論生成量o

6.（2023上,山東?高三山東省實驗中學(xué)?？茧A段練習(xí)）銀、鉆是重要的戰(zhàn)略物資，但資

源匱乏。一種利用酸浸出法從冶金廠廢爐渣中提取銀和鉆的工藝流程如下:

煤油廣含NiSCU一系列操作》NiSO4（s）

硫酸過量鐵粉NaC103NaF

廢!溶液

爐

萃取

渣

負(fù)載|后效曲

」C有o機(jī)相T反簪iC溶o液SO4

磯沉淀t

硫酸

已知：I.酸浸液中的金屬陽離子有Ni2+、Co2\Cu2\Mg2+、Ca2+等

ii.NiSCU在水中的溶解度隨溫度升高而增大

回答下列問題：

⑴“濾渣1”的主要成分是-（寫化學(xué)式）

⑵黃鈉鐵磯的化學(xué)式為Na2Fe6（SO4）4（OH）i2,"除鐵”的離子方程式為。

（3廣除鈣鎂“時，隨pH降低，NaF用量急劇增加，原因是（結(jié)合平衡理論解釋）。

Ca2+和Mg?+沉淀完全時，溶液中F的濃度c（F）最小為moLL^o［已知離子濃度

<10-5mol/L認(rèn)為該離子沉淀完全，Ksp(CaF2)=1.0xl06*10(ii.mol/L)3,

Ksp（MgF2）=7.5xlO_1:L（mol/L）3]

⑷銀、鉆萃取率與料液pH、萃取劑體積與料液體積比Va：V。的關(guān)系曲線如下圖所示,

則"萃取"時應(yīng)選擇的pH和Va：Vo分別為、O

⑸獲得NiSCMs）的"一系列操作”是。

⑹該工藝流程中，可循環(huán)利用的物質(zhì)是。

7.（2023?遼寧?統(tǒng)考高考真題）某工廠采用如下工藝處理銀鉆礦硫酸浸取液（含

Ni2\Co2\Fe2\Fe31Mg?+和乂丁+）。實現(xiàn)鑲、鉆、鎂元素的回收。

混合氣

石灰乳（SO2+空氣）NaOHNaOH

硫酸浸取液上層清液

濾渣鉆銀渣沉渣

已知:

Fe(OH)

物質(zhì)3CO(OH)2Ni(OH)2Mg(OH)2

%10-37.4w14710-14710To.8

回答下列問題:

（1）用硫酸浸取銀鉆礦時，提高浸取速率的方法為（答出一條即可）。

（2廣氧化”中，混合氣在金屬離子的催化作用下產(chǎn)生具有強(qiáng)氧化性的過一硫酸（H2so5）,

ImolH^SOs中過氧鍵的數(shù)目為o

⑶"氧化"中，用石灰乳調(diào)節(jié)pH=4,被H2sO5氧化為MnC>2,該反應(yīng)的離子方程

式為（H2s的電離第一步完全，第二步微弱）；濾渣的成分為Mn。?、（填

化學(xué)式）。

⑷"氧化”中保持空氣通入速率不變，Mn（回）氧化率與時間的關(guān)系如下。SO。體積分?jǐn)?shù)為

時，Mn（回）氧化速率最大；繼續(xù)增大SO?體積分?jǐn)?shù)時，Mn（助氧化速率減小的原因

是O

%

、

樹

^

場

(

I

D

U

n

⑸"沉鉆銀"中得到的Co（勖在空氣中可被氧化成CoO（OH）,該反應(yīng)的化學(xué)方程式

為_____

⑹"沉鎂"中為使Mg?+沉淀完全（25℃）,需控制pH不低于（精確至0.1）。

8.（2023?河北?張家口市宣化第一中學(xué)校聯(lián)考二模）電池正極片由銀鉆鎰酸鋰

（LiNi,Co,Mni_,,O2）正極材料和鋁片組成，以其為原料回收各金屬工藝流程如下:

?、?

?CoO

回答下列問題：

⑴濾液1中含鋁微粒為o

（2廣堿浸”后需進(jìn)行過濾、洗滌，簡述洗滌的操作過程：。

⑶"還原”時,參加反應(yīng)的“（Co"）:?（H2O2）=o

（4）"分離〃過程包含萃取和反萃取，萃取時必須使用的儀器是；萃取時利用有

機(jī)物HT將C02+從水溶液中萃取出來，該過程可表示為C02+（水層）+2HT（有機(jī)層）工

CoT2（有機(jī)層）+2H+（水層）。向CoT2（有機(jī)層）中加入稀硫酸能獲得較純的含C02+的水溶液，

從平衡角度解釋其原因：O

⑸"氧化"過程中MnS04發(fā)生反應(yīng)生成MnO2>（NH4）2SO4^H2sO4的化學(xué)方程式

為_________

⑹"沉鉆"后獲得COC204-2H20,取mgCoC2O4-2H2O進(jìn)行"高溫分解"，測得固體的失重率

（原固體質(zhì)量-剩余固體質(zhì)量

（原固體質(zhì)量x100%）與溫度的關(guān)系曲線如圖所示。寫出加熱到160回時

反應(yīng)的化學(xué)方程式：;"高溫分解"需控制的最低溫度為

八失重率/%

59.02-----------------------------------------------

56.10—--------------------------------------------

19.671-------------------------------------------------------->

150290890溫度/℃

9.（2023?湖北荊州?統(tǒng)考模擬預(yù)測）保、鉆是重要的戰(zhàn)略金屬。廣泛應(yīng)用于國防、新能

源、電子等工業(yè)，一種利用酸浸出法從冶金廠廢爐渣（含Ni、Co及少量Cu、Mg、Ca、

Fe的氧化物）中提取銅、銀和鉆的部分工藝流程如圖：

草酸核溶液

已知：

i.Ksp（CaF,）=l.OxlO10,Ksp（MgF,）=7.5xlOn；離子濃度WlO^moLL-時，認(rèn)為

該離子沉淀完全。

ii.NISO,在水中的溶解度隨溫度升高明顯增大，不溶于乙醇和苯。

⑴基態(tài)Ni?+和C6+中的未成對電子數(shù)之比為0

⑵除鐵是用NaClC>3將溶液中的Fe?+氧化為Fe3+,再通過調(diào)pH,轉(zhuǎn)化為黃鈉鐵磯，寫出

2+

NaClO3氧化Fe的離子方程式：。

⑶除鈣鎂時，隨pH降低，NaF用量急劇增加，原因是；當(dāng)Mg2+沉淀完全時,

溶液中c（Ca2+）是否沉淀完全？（寫出計算過程）

⑷已知：萃取劑P204和P507對金屬離子的萃取率與平衡pH的關(guān)系如圖甲、乙所示,

則萃取步驟中應(yīng)選擇的萃取劑是，最佳pH在_________左右。

⑸實驗室從NiSO,溶液中得到NiSO「7H2。晶體，操作過程為：蒸發(fā)濃縮、當(dāng)_______

（填現(xiàn)象），停止加熱，冷卻結(jié)晶，過濾、洗滌干燥等。

10.（2023?山東臨沂?校聯(lián)考模擬預(yù)測）銀電池的電極活性材料為多組分合金（主要成分

為銀、鉆，還含有鋁、鐵等），可重新回收利用。利用廢銀電池資源化生產(chǎn)醋酸鉆晶體

[CO（CH3COO）2-4H2O]的工藝流程如下。

H2SO4NaHCO3

硫酸冰醋酸

H2O2NaClOH2O2溶液

銀電?醋酸鉆

池廢料晶體

廢渣濾渣1濾液1濾液2

已知：①浸取母液中除鋁元素外，其他金屬元素的化合價均為+2價。

②部分金屬陽離子沉淀的pH如下表。

))CO(OH)AI(OH)3)

沉淀物Fe(OH3Fe(OH23CO(OH)3Ni(OH2

開始沉淀pH2.27.47.60.14.07.6

完全沉淀pH3.28.99.21.15.29.2

請回答下列問題：

⑴“浸取”時可以提高浸取率的操作有（任寫1條）。

（2廣調(diào)pH”時溶液的pH范圍是，所得濾渣1的主要成分為（填化學(xué)式）。

⑶"氧化分離”操作控制溶液pH=2,加入NaClO發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為o

⑷"溶解甘操作中加入的作用為，"沉鉆”操作過程中發(fā)生反應(yīng)的離子方

H2O2

程式為o

（5廣溶解2”操作后得到醋酸鉆晶體，要使該醋酸鉆晶體的純度更高，所采取的實驗操作

名稱應(yīng)為O

參考答案:

1.(1)8LiCoO2+Na2S2O3+HH2SO4=4Li2SO4+8CoSO4+Na2SO4+l1H2O

(2)Al(OH)3

⑶2Fe"+ClCF+5H2O=2Fe(OH)3+Cr+4H+NaClO氧化Co?+,使其生成

LiCoO?沉淀出去

⑷C

【分析】該工藝流程的原料為廢舊鋰電池的正極材料(主要為LiCoO?,還含有少量Al、Fe、

Mn、Ni的化合物)，產(chǎn)品為草酸鉆晶體(CoCzOrxH?。)，流程主線中的主元素為C。，則AI、

Fe、Mn、Ni元素在該工藝流程中作為雜質(zhì)被除去，"酸浸還原"過程中，LiCoO?、H2sO,與

NazSQs反應(yīng)生成CoS?！?、Li2soa,Al、Fe、Mn、Ni的化合物也都與H2sO」反應(yīng)生成

Al3\Fe2\Mn2\Ni?+的硫酸鹽，在"水解凈化"過程中碳酸氫錢和A?+發(fā)生雙水解反應(yīng)生成

氫氧化鋁沉淀而除去，"氧化沉鐵、鎰”過程是NaClO將Fe?+、Mi?+分別氧化為Fe(OH)3、

MnO?過濾除去，利用"P507萃取劑"從"濾液"中分離Ct?*,再反萃取后加入(NHJC2。,，

最終得到COC2OTXH2O。

【詳解】(1)"酸浸還原"過程中，LiCoO?、HAO,與NaSOs反應(yīng)生成CoSO」、Li2so4,

故化學(xué)反應(yīng)方程式為8LiCoO2+Na2S2O3+HH2SO4=4Li2SO4+8CoSO4+Na2SO4+11H2O；

(2)“酸浸還原"后溶液中含有CcAu\Al*,Fe2*Mn2\Ni2\Na*等陽離子，在“水解

凈化"過程中碳酸氫鍍中的HCO；和AP+發(fā)生雙水解反應(yīng)生成氫氧化鋁沉淀而過濾除去，故

"濾渣"為AI(OH)3；

(3)在“氧化沉鐵、錦”過程中NaClO將Fe?+、Mn"分別氧化為Fe(0H)3、MnO?從而過濾除

2++

去，故NaClO與Fe?+發(fā)生的離子反應(yīng)為2Fe+C1O+5H2O=2Fe(OH)3+CP+4H；

隨著反應(yīng)時間的延長，NaClO具有較強(qiáng)氧化性，氧化Co?*,使其轉(zhuǎn)化為LiCoO?沉淀，而造

成鉆的損失;

(4)根據(jù)圖像，pH為3.5時，鉆的萃取率高，鍥的萃取率低，且Co/Ni分離因素最大，分

離效果最好，故萃取時的最佳水相pH為3.5,C正確；

答案選C。

2.⑴適當(dāng)增大硫酸濃度

()

(2)H—O—S—O—O—H

I

O

2+-

(3)H2O+Mn+HSO；=MnO2+SO4+3H*

(4)SO2有還原性，過多將會降低H2s。5的濃度，降低Mn(EI)氧化速率

2+

(5)CIO-+2CO+5H2O=2CO(OH)3SJ/+CI4-4H+99%或0.99

【分析】混合氣中的氧氣具有強(qiáng)氧化性，酸性條件下，將亞鐵離子和鎰離子轉(zhuǎn)化為為氫氧化

鐵和二氧化錦，鈣離子被硫酸根離子沉淀，鍥離子、鎂離子先后轉(zhuǎn)化為氫氧化物沉淀，而實

現(xiàn)銀、鉆、鎂元素的回收。

⑸濾液中加NaCIO將Co?+氧化為CO(OH)3,反應(yīng)的離子方程式為

2++

CIO+2CO+5H2O=2CO(OH)3X1/+CI+4H；再加Na2co3,將蚱+轉(zhuǎn)化為NiCCh沉淀，離子方程式

為Ni2++CO；=NiCO3』；NiCCb中加H2so4,反應(yīng)生成NiSCU,經(jīng)蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶，可得

NiSO4-7H2O；鉆銀分離后得到的Co(OH)3加濃HCI,可將三價的Co還原為二價，得到CoCL,

經(jīng)蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶，可得CoCl2$H2。。

【詳解】(1)提高浸取率可以適當(dāng)增大硫酸濃度或適當(dāng)升高溫度或?qū)㈠涖@礦粉碎增大接觸面

積等方法增大反應(yīng)速率，故答案為：適當(dāng)增大硫酸濃度或適當(dāng)升高溫度或?qū)x鉆礦粉碎增大

接觸面積；

(2)過一硫酸可以看做過氧化氫中的一個氫原子被磺酸基取代，因此結(jié)構(gòu)式為

()

I

H—O—S—O—O—H；

I

()

(3)H2s。5的電離第一步完全，第二步微弱，S主要以HSO5存在，-1價的o將Mn2+氧化為

二氧化鎰，方程式為H2O+M/+HSO5=MnO2+SO/3H+；

(4)二氧化硫有還原性，二氧化硫的體積分?jǐn)?shù)較大時，二氧化硫?qū)2s05還原，Mn(助氧化

速率減小，則原因為S02有還原性，過多將會降低H2s05的濃度，降低Mn(助氧化速率；

(5)根據(jù)分析，鉆鎮(zhèn)分離時發(fā)生的反應(yīng)為CIO-2co2++5H2O=2Co(OH)3J+C卜+4H+；c(CO

7

,^(NiCO3)l.OxlO

t)=10-5mol/L,根據(jù)Kw(NiCO3)=lQxl0-7可知，c(Ni2+)=?(2評)=1OxlS7=00的。1小沉

陽年因沉淀減少的c(Ni?+)0.1mol/L-0.01mol/L八"

銀率二初始c(N產(chǎn))=—ME—=0-"0

3.(1)3d7正四面體

(2)攪拌(或適當(dāng)升溫、適當(dāng)增大硫酸的濃度、粉碎爐渣)

⑶Fe、Cu

+2++

(4)2Na+C1O-+6Fe+4SO^+9H2O=Na2Fe6(SO4)4(OH)12J+C1+6H

(5)pH降低，c(H+)增大，H++FHF平衡正向移動，溶液中c(F)減小，為使CaFz和

MgF2的溶解平衡逆向移動，NaF用量更多1。25

⑹蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶、過濾

⑺P507+煤油

【分析】根據(jù)題干已知信息，酸浸液中的金屬陽離子有"+、C02+、eg、Mg2+、Ca2+等，加

入過量鐵粉后置換出銅，濾渣1為銅和過量的鐵粉，加入氯酸鈉將亞鐵氧化為三價鐵，發(fā)生

+2++

反應(yīng)：2Na+ClO-+6Fe+4SO；+9H2O=Na2Fe6(SO4)4(OH)l2+C1+6H,過濾除鐵，繼續(xù)

2+2+

加入氟化鈉，發(fā)生離子方程式：2F+Ca=CaR；,2F-+Mg=MgF2,除去鈣鎂，過濾后濾

液中還含有Ni2+、C02+,加入P507+煤油將Co?+萃取進(jìn)入有機(jī)相，分液得到硫酸保溶液和含

Co?+的有機(jī)相，再用硫酸將Co?+反萃取進(jìn)入無機(jī)相，得到硫酸鉆溶液，硫酸鎂溶液經(jīng)蒸發(fā)濃

縮、冷卻結(jié)晶、過濾、干燥得到硫酸鍥晶體。

【詳解】(1)鉆的原子序數(shù)為27,其基態(tài)原子核外電子排布式為：Is22s22P63s23P63dzs2或

[Ar]3d74s2,則Co?+的價電子排布式3d7,SO;中心原子孤電子對數(shù)="彳29=0、價

電子對數(shù)==4+A°-+U9:-/?X4=4,則其空間構(gòu)型為正四面體；

(2)提高"酸浸"速率的方法有攪拌、適當(dāng)升溫、適當(dāng)增大硫酸的濃度、粉碎爐渣等；

(3)據(jù)分析，"濾渣1”的主要成分是Fe、Cu；

(4)除鐵"步驟是用NaCI03將溶液中的Fe2+氧化為黃鈉鐵磯，黃鈉鐵磯的化學(xué)式為Na?Fe

6(SO4)4(OH)12,則離子方程式為：

+2++

2Na+C1O-+6Fe+4SO^+9H2O=Na2Fe6(SO4)4(OH)12J+C1+6H

(5)"除鈣鎂"時，隨著pH的降低，溶液中的H+增加，H++FHF的平衡正向移動，溶液

51

中c(F)減小,為使CaF2和MgF2的溶解平衡逆向移動,NaF用量更多；已知離子濃度IOmol-L

11

時，認(rèn)為該離子沉淀完全，且Ksp(CaF2)=l.OxlO-i。，Ksp(MgF2)=7.5xlO-,鈣離子沉淀完全時，

10

c(F.}l.OxlO-=lxl0-2.5mo|,L-i,鎂離子沉淀完全時，C(F)=7.5x10：=而x]0_3,所

V1x10-5V1x10-5

以為使Ca2+和Mg2+沉淀完全，溶液中c(F-)的濃度最小為10-2-5mol/L；

(6)已知NiS04在水中的溶解度隨溫度升高而增大，由NiSCU溶液獲得NiS04(s)應(yīng)采用重結(jié)

晶的方法，故獲得NiS04⑸的一系列操作為：蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶、過濾；

(7)由工藝流程分析可知，可循環(huán)利用的物質(zhì)是萃取劑P507+煤油。

4.(l)SiO2,CaSO4

(2)4.7~6.9A1(OH)3+NaOH=NaAlO2+2H2O

+2++

(3)3K+CO+7NO；+2H=K3[Co(NO2)6]J+NOT+H2O

⑷6sp2

16x32+59x24

1：2

⑸名(310*3

【分析】鉆土礦加入硫酸溶解，溶解后溶液中存在鎂(Ni)、鉆(Co)、鐵(Fe)、鋁(Al)相對應(yīng)金

屬離子，二氧化硅不與硫酸反應(yīng)，鈣離子與硫酸根離子形成微溶物硫酸鈣，過濾后濾渣1

中主要成分為SiO?、CaSO4；氧化過程中Ni、Co元素的化合價為+2價不變，主要是為了

將亞鐵離子氧化為鐵離子；加入碳酸鈉將鋁和鐵分別形成氫氧化鋁和氫氧化鐵沉淀；過程后

向溶液中加入硫酸、KN02飽和溶液，將鉆形成沉淀與Ni分離，經(jīng)過系列操作，得到相應(yīng)產(chǎn)

物；

【詳解】(1)根據(jù)分析可知，"酸浸"時，濾渣的主要成分：SiO2,CaSO4；

(2)"除鐵、鋁”時，要使二者完全沉淀，而鉆和保不能沉淀，則應(yīng)控制溶液pH范圍為：4.7~6.9；

氫氧化鋁與氫氧化鈉反應(yīng)的方程式為AI(OH)3+NaOH=NaAIO2+2H2。。

(3)“沉鉆”時，濾渣3的成分為亞硝酸鉆鉀(K3[Co(NO2)6，，同時有無色氣體(遇空氣變

為紅棕色)生成，說明該氣體為NO,則"沉鉆”步驟的離子方程式：

2++

3K++Co+7NO；+2H=K3[CO(NO2)6]J+NOT+H,O；

(4)亞硝酸鉆鉀(K3[Co(NO2)61)的中心離子為Co2+,連接6個NO￡,則其配位數(shù)為6；

配體中配位原子(N)階層電子對數(shù)：2+1(6-2x2)=3,其雜化方式為sp?雜化；

(5)結(jié)合晶胞結(jié)構(gòu)示意圖，根據(jù)均攤法計算，Co?+位于晶胞頂點和體心，個數(shù)：8X1+1=2；

O

C03+位于晶胞體心，個數(shù)：4,Co?+與C03+的個數(shù)比值：1：2；結(jié)合晶胞與晶體結(jié)構(gòu)示意圖

可知,在該晶體中，C。離子總個數(shù)：24,0離子總個數(shù)：32,晶體總質(zhì)量：(16x32+59x24)/NAg,

_16x32+59x24

lo353

晶體總體積：(axlO)cm-,晶體密度：N(axlo-iO)3°

5.(1)第四周期回族S02

-

(2)MOO3+2OH=MOO4+H2O

⑶NaOH加入量/鋁理論耗量為1.0浸出溫度85團(tuán)浸出時間2.4h

(4)3,2<pH<6,40,6

⑸蒸發(fā)濃縮冷卻結(jié)晶

(6)85.0

【分析】由題干工藝流程圖可知，廢鋁催化劑在空氣中焙燒將MOS2氧化為MOO3,CoS轉(zhuǎn)化

為CoO,同時放出氣體A為SO2,向固體中加入NaOH和H2O2進(jìn)行"堿浸"將MoO3轉(zhuǎn)化為

Na2Moe)4溶液，過濾得到濾渣主要成分為CoO、NiO、Fe2O3,濾液主要為Na2Moe)4溶液，

向濾渣中加入稀HNCh,將氧化為轉(zhuǎn)化為C02+、Ni2+和Fe3+,然后加入NaOH溶液調(diào)節(jié)pH值

進(jìn)行除鐵，即產(chǎn)生Fe(0H)3過濾除去，向濾液中繼續(xù)加入NaOH溶液，將C02+、Ni?+轉(zhuǎn)化為

CO(OH)2、Ni(0H)2沉淀，向Na2Mo。4溶液中加入稀硝酸進(jìn)行沉鋁轉(zhuǎn)化為H2Mo。4沉淀，向沉

淀中加入氨水，將沉淀轉(zhuǎn)化為(NH4)2MOO4溶液，經(jīng)過蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶、過濾洗滌干燥

等一系列操作即得(NH4)2MOO#7H2。晶體，據(jù)此分析解題。

【詳解】(1)己知Ni是28號元素，其核外電子排布式為：[Ar：13d84s2,故Ni在元素周期表

中的位置為第四周期回族，由分析可知，"焙燒"時產(chǎn)生的氣體A的主要成分為S02,故答案

為：第四周期回族；S02；

(2)"焙燒"時M0S2轉(zhuǎn)化為MOO3,“堿浸"時MOO3參與反應(yīng)生成NazMoQ溶液，故該反應(yīng)

的離子方程式為：Mo03+20H=MoOt+H20,故答案為：MoO3+2OH=MoOf+H20；

(3)由題干"堿浸"時NaOH加入量、浸出溫度、浸出時間對鋁浸出率的影響圖示信息可知,

NaOH加入量/銅理論耗量為1.0、浸出溫度為85回、浸出時間約為2.4h的條件下，鋁浸出

率最大，則應(yīng)選擇的適宜的生產(chǎn)工藝條件為NaOH加入量/鋁理論耗量為1.0、浸出溫度為

85回、浸出時間約為2.4h,故答案為：NaOH加入量/鋁理論耗量為1.0；浸出溫度為85團(tuán)；

浸出時間約為2.4h；

（4）由題干表中數(shù)據(jù)可知，"除鐵"時即讓Fe3+完全沉淀而Ni2+、Co?+不沉淀，則應(yīng)調(diào)節(jié)溶液

pH的范圍為3.2WpH<6.4,"沉淀”時調(diào)節(jié)溶液pH=9Q,即溶液中40甘）=10=0兒則此時

Ksp[Ni(OH)]1Q-5?(府*2)34ifep[Co(OH)]

溶液中c(Ni2+)=2=1im。兒*。2+)=』丁丁2

C2((9H)"io7

IO-5?(It)2)

10-5

2+

rc(Ni)c(N，+)

P[]=[g[:2+：]=-lgl0?6=0.6,故答案為：3.2<pH<6.4；0.6；

c(Co)c(Co)

（5）由分析可知，"系列操作"為蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶、過濾洗滌、干燥得到（NH4）2MOO,7H2O

晶體，故答案為：蒸發(fā)濃縮；冷卻結(jié)晶;

（6）根據(jù)M。元素守恒可知，50.00kg該廢鋁催化劑（含Mo元素質(zhì)量分?jǐn)?shù)為10.56%）理論

322

上應(yīng)該生成七水鋁酸鏤的質(zhì)量為：50.00kgxl0.56%x—=17.71kg,通過該工藝最終得到

96

15.05kg七水鋁酸鍍（相對分子質(zhì)量為322）產(chǎn)品，則該工藝中七水鋁酸錢的收率為粵譽

17.71kg

xl00%=85.0%,故答案為：85.0?

6.⑴Cu、Fe

2++

⑵2Na++CIO；+6Fe+4SO:+9H2O=Na.Fee(S(94)4(OH)「J+Cl-+6H

（3）pH降低，c（H+）增大，溶液中c（F）減小，為使CaF2和MgF2的溶解平衡逆向移

動，NaF用量更多1025

（4）4.01.00

⑸蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶、過濾

⑹P507+煤油

【分析】由提示信息，酸浸液中的金屬陽離子有Ni2+、Co2\Cu2\Mg2+、Ca2+等，用鐵除銅，

置換反應(yīng)，濾渣1為Cu、過量的Fe；用NaCI03與Fe"發(fā)生氧化還原反應(yīng)除鐵，用NaF生

成沉淀除Ca、Mg；用P507煤油萃取，把Ni與C。分開。

【詳解】（1）由分析濾渣1為Cu、Fe；

（2）根據(jù)氧化還原反應(yīng)配平方程式：

+2++

2Na+CIO；+6Fe+4SO；~+9H2O=Na2Fe6(SO//OH\2J+Cl~+6H

(3)①"除鈣鎂"時，隨pH降低，c(H+)增大，H++F-簿？HF,平衡右移，c(F-)減小,

為使CaFz和MgFz的溶解平衡逆向移動，NaF用量急劇增加；②已知離子濃度410-5moi

lo11

時,認(rèn)為該離子沉淀完全，且Ksp(CaF2)=l.OxlO/Ksp(MgF2)=7.5xl0,鈣離子沉淀完全

ll.OxlO,0=10以5(mol/L),鎂離子沉淀完全時，75xl77Jxl0-3(mol/L),

時,c(F)=c(F)=-0°=

\1x10-5V1x10-5

所以為使Ca2+和Mg2+沉淀完全,溶液中c(F)最小為1.0xl0-2-5mol/L;

(4)萃取目的是為了獲取NiSCU溶液和Co負(fù)載有機(jī)相，所以Co萃取率越高越好,Ni萃取率

越低越好,所以由圖分析可知應(yīng)選擇的pH和Va:Vo分別為4.0和1.00

(5)NiS04在水中的溶解度隨溫度升高而增大，由NiSCU溶液獲得NiSC)4(s)應(yīng)采用重結(jié)晶的

方法，故一系列操作為:蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶、過濾。

(6))由工藝流程分析可知，可循環(huán)利用的物質(zhì)是萃取劑P507十煤油。

7.(1)適當(dāng)增大硫酸濃度或適當(dāng)升高溫度或?qū)y鉆礦粉碎增大接觸面積

(2)NA

2++

(3)H2O+Mn+HSO5=MnO2+80^-+3HCaSO4>Fe(OH)3

(4)9.0%SO2有還原性，過多將會降低H2SO5的濃度，降低Mn(團(tuán))氧化速率

(5)4CO(OH)2+O2=4COO(OH)+2H2O

(6)11.1

【分析】在“氧化"中，混合氣在金屬離子的催化作用下產(chǎn)生具有強(qiáng)氧化性的過一硫酸

(H2so5),用石灰乳調(diào)節(jié)pH=4,Ml?+被H2SO5氧化為MnO?,發(fā)生反應(yīng)

2++2+

H2O+Mn+HSO5=MnO2+SO；+3H,Fe3+水解同時生成氫氧化鐵，"沉鉆保"過程中，Co

變?yōu)镃O(OH)2,在空氣中可被氧化成COO(OH)。

【詳解】(1)用硫酸浸取銀鉆礦時，為提高浸取速率可適當(dāng)增大硫酸濃度、升高溫度或?qū)y

鉆礦粉碎增大接觸面積

O

(2)(H2so5)的結(jié)構(gòu)簡式為O=S—O—O—H，所以ImolH2s中過氧