重难15 钒、铬、锰、钴等过渡金属化合物的制备流程（重难专练）（全国适用）（原卷版及解析）

PAGE重难15钒、铬、锰、钴等过渡金属化合物的制备流程内容导航内容导航速度提升技巧掌握手感养成重难考向聚焦锁定目标精准打击：快速指明将要攻克的核心靶点，明确主攻方向重难技巧突破授予利器瓦解难点：总结瓦解此重难点的核心方法论与实战技巧重难保分练稳扎稳打必拿分数：聚焦可稳拿分数题目，确保重难点基础分值重难抢分练突破瓶颈争夺高分：聚焦于中高难度题目，争夺关键分数重难冲刺练模拟实战挑战顶尖：挑战高考压轴题，养成稳定攻克难题的“题感”一、过渡金属——多变价（1）高价态金属通常形成含氧酸根离子的盐，具有较强的氧化性，如KMnO4、K2Cr2O7、K2FeO4等，均能将浓盐酸氧化成Cl2。（2）在空气中灼烧一些不稳定的低价金属的化合物，在分解的同时可能被氧化：MnOOHMnO2；Fe(OH)2Fe2O3；CoC2O4Co3O4。（3）低价金属的氢氧化物，为难溶性的弱碱，且易分解成氧化物，如Fe(OH)2、Mn(OH)2、Cr(OH)3。（4）低价硫化物，通常为有色难溶物，如HgS(黑或红)、FeS(黑)、Cu2S(黑)、FeS2(金黄)。工业生产中，常通过转化价态、调节pH将过渡金属转化为氢氧化物沉淀或难溶硫化物分离除去。二、过渡金属易形成配合物（1）过渡金属离子常易水解，其水合离子通常显色，如Cu2＋(aq，蓝)、Fe2＋(aq，浅绿)、Fe3＋(aq，棕黄)、Cr3＋(aq，绿)。（2）容易形成配合物的中心离子，如[Cu(NH3)4]2＋、[Ag(NH3)2]＋、[Fe(SCN)6]3－、[Cr(NH3)3(H2O)2Cl]2＋。（3）向一些盐溶液中滴加氨水，先生成难溶性碱，继续滴加，生成含氨配合物，如CuSO4(aq)[或AgNO3(aq)]Cu(OH)2(s)[或AgOH(s)][Cu(NH3)4]2＋｛或[Ag(NH3)2]＋｝。三、铬的重要化合物（1）Cr2O3和Cr(OH)3显两性，其转化关系如下：Cr3＋Cr(OH)3[Cr(OH)4]－。反应的离子方程式：①Cr3＋＋3OH－=Cr(OH)3↓；②Cr(OH)3＋OH－=[Cr(OH)4]－，Cr3＋＋4OH－=[Cr(OH)4]－；③[Cr(OH)4]－＋H＋=Cr(OH)3↓＋H2O；④Cr(OH)3＋3H＋=Cr3＋＋3H2O，[Cr(OH)4]－＋4H＋=Cr3＋＋4H2O。（2）铬(Ⅵ)最重要的化合物是K2Cr2O7，在水溶液中Cr2O72−和Cr2CrO42−(黄色)＋2H＋Cr2O72−四、锰的化合物（1）Mn2＋①在酸性条件下，很难被氧化，只有强氧化剂[如NaBiO3、PbO2、(NH4)2S2O8]才能将其氧化，如2Mn2＋＋5NaBiO3＋14H＋=5Na＋＋5Bi3＋＋2MnOeq\o\al(\s\up11(－),\s\do4(4))＋7H2O。在碱性条件下，Mn2＋易被氧化为MnOeq\o\al(\s\up11(－),\s\do4(4))等，如5ClO－＋2Mn2＋＋6OH－=5Cl－＋2MnOeq\o\al(\s\up11(－),\s\do4(4))＋3H2O。②Mn(OH)2为白色难溶物，极易被空气氧化，水中少量氧气能将其氧化成褐色MnO(OH)2沉淀：2Mn(OH)2＋O2=2MnO(OH)2。（2）Mn(Ⅳ)最重要的化合物是MnO2，是黑色结晶体或无定形粉末，在自然界中以软锰矿(MnO2·xH2O)形式存在，不溶于水和硝酸。①在酸性介质中，MnO2是较强的氧化剂，本身被还原为Mn2＋：MnO2＋2Fe2＋＋4H＋=2Fe3＋＋Mn2＋＋2H2O。②氧化H2O2：MnO2＋H2O2＋2H＋=Mn2＋＋O2↑＋2H2O。③碱熔条件下可被强氧化剂O2、KClO3、MnOeq\o\al(\s\up11(－),\s\do4(4))等氧化为MnOeq\o\al(\s\up11(2－),\s\do4(4))，如2MnO2＋4KOH＋O2=2K2MnO4＋2H2O。④锌锰干电池(Zn­MnO2­KOH)，正极：MnO2＋e－＋H2O=MnO(OH)＋OH－。（3）Mn(Ⅵ)MnOeq\o\al(\s\up11(2－),\s\do4(4))(绿色)存在于强碱性溶液中，最重要的化合物是Na2MnO4和K2MnO4①在中性、酸性环境中MnOeq\o\al(\s\up11(2－),\s\do4(4))均发生歧化反应：3MnOeq\o\al(\s\up11(2－),\s\do4(4))＋2H2O=2MnOeq\o\al(\s\up11(－),\s\do4(4))＋MnO2↓＋4OH－；3MnOeq\o\al(\s\up11(2－),\s\do4(4))＋4H＋=2MnOeq\o\al(\s\up11(－),\s\do4(4))＋MnO2↓＋2H2O。②锰酸钾是制备高锰酸钾(KMnO4)的中间体：2MnOeq\o\al(\s\up11(2－),\s\do4(4))＋2H2Oeq\o(=,\s\up7(电解))2MnOeq\o\al(\s\up11(－),\s\do4(4))＋2OH－＋H2↑。（4）KMnO4热稳定性差，通常保存在棕色试剂瓶中：2KMnO4eq\o(=,\s\up7(△))K2MnO4＋MnO2＋O2↑。①在酸性介质中，MnOeq\o\al(\s\up11(－),\s\do4(4))具有强氧化性，可以氧化Fe2＋、Cl－、H2C2O4、H2O2等，本身被还原为Mn2＋，如MnOeq\o\al(\s\up11(－),\s\do4(4))＋5Fe2＋＋8H＋=Mn2＋＋5Fe3＋＋4H2O。②在弱碱性、中性或微弱酸性溶液中，MnOeq\o\al(\s\up11(－),\s\do4(4))仍旧是氧化剂，本身被还原为MnO2。③在强碱性溶液中，当MnOeq\o\al(\s\up11(－),\s\do4(4))过量时，还原产物是MnOeq\o\al(\s\up11(2－),\s\do4(4))。五、钒的重要化合物（1）五氧化二钒既能溶于强碱，又能溶于强酸，如：V2O5＋6NaOH=2Na3VO4＋3H2O；V2O5＋6HCl=2VOCl2＋Cl2↑＋3H2O。（2）VO2＋、VO2＋：在酸性介质中，VVO2＋＋Fe2＋＋2H＋=VO2＋＋Fe3＋＋H2VO2＋＋H2C2O4＋2H＋=2VO2＋＋2CO2↑＋2H六、钴及其化合物1．钴(Co)（1）常温下与氧、硫等非金属单质无显著作用，但在高温时有剧烈反应。（2）与稀H2SO4和稀盐酸反应较缓慢。（3）在冷的浓硝酸中易钝化，与稀硝酸易反应。（4）钴是两性金属。2．钴的氧化物CoOCo2O3——氧化高钴①物理性质：黑灰色，不溶于水、醇和氨水②化学性质：一定条件下可被H2或CO还原成单质钴。能溶于酸和强碱①物理性质：黑色，不溶于水②化学性质：具有强氧化性Co2O3＋6HCl=2CoCl2＋Cl2↑＋3H2O3.钴的氢氧化物Co(OH)2Co(OH)3①物理性质：不溶于水②化学性质a.能与酸反应：Co(OH)2＋H2SO4=CoSO4＋2H2Ob.弱还原性：在空气中被缓慢氧化为棕褐色的Co(OH)3；可被强氧化剂(如H2O2)迅速氧化①物理性质：棕色固体，不溶于水和乙醇②化学性质：具有强氧化性2Co(OH)3＋6HCl=2CoCl2＋Cl2↑＋6H2O4.Co3＋仅能够存在于固态物质或配合物中，在水溶液中会发生反应4Co3＋＋2H2O=4Co2＋＋4H＋＋O2↑。（建议用时：20分钟）1.某科研团队从铬钒渣中分离钒并制备Cr(OH)3的流程如图：已知：①“溶解”后所得滤液为Na2CrO4、Na[Al(OH)4]和NaVO3的混合溶液；②Cr的最高价含氧酸根离子在酸性介质中主要以Cr2O72−存在，在碱性介质中主要以下列说法错误的是()A.“灼烧”步骤的尾气中含CO2B.“沉铝”步骤的离子方程式为2[Al(OH)4]－＋CO2=2Al(OH)3↓＋CO32−C.“分离钒”之后Cr元素的存在形式主要为Cr2OD.“转化沉铬”步骤中氧化剂与还原剂的物质的量之比为1∶32．（2026·陕西省西安市西北大学附属中学模拟）五氧化二钒(V2O5)可用于冶炼钒铁、用作合金添加剂、化工催化剂等。工业上利用石煤矿粉(主要含V2O3及少量Al2O3、SiO2)为原料生产V2O5的工艺流程如下：已知：①“水溶”、“转沉”、“转化”后，所得含钒物质分别为NaVO3、Ca3(VO4)2、(NH4)3VO4。②不同pH下，正五价钒在溶液中主要存在形式见下表：pH主要离子③25℃时，。回答下列问题：（1）“焙烧”时，V2O3发生反应的化学方程式为。（2）“滤渣Ⅰ”的成分为(填化学式，下同)，“滤液Ⅰ”中溶质的成分为。（3）先“转沉”后“转化”的目的是。（4）“滤渣Ⅱ”经高温煅烧后水浸，所得物质可导入到操作中循环使用。（5）“沉钒”中析出NH4VO3晶体时，需要加入过量NH4Cl，其原因是(写出两条)。（6）“煅烧”NH4VO3，制得产品V2O5，但反应体系中，若不及时分离出气体Ⅱ，部分V2O5.会转化成V2O4。已知V2O5转化成V2O4过程中，消耗的氧化剂与还原剂的物质的量之比为3∶2，则V2O5转化成V2O4的化学方程式为。3．（2025·山东卷）采用两段焙烧—水浸法从铁锰氧化矿(要含及等元素的氧化物)分离提取等元素，工艺流程如下：已知：该工艺条件下，低温分解生成，高温则完全分解为气体；在完全分解，其他金属硫酸盐分解温度均高于。回答下列问题：（1）“低温焙烧”时金属氧化物均转化为硫酸盐。与反应转化为时有生成，该反应的化学方程式为。“高温焙烧”温度为，“水浸”所得滤渣主要成分除外还含有(填化学式)。（2）在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）萃取反应为：(有机相)(水相)(有机相)(水相)。“反萃取”时加入的试剂为(填化学式)。（4）“沉钴”中，时恰好沉淀完全，则此时溶液中。已知：。“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．（2025·山东济宁·二模）旧电池的回收利用成为当前世界各国研究的重要课题，从废旧酸性锌锰电池(主要成份为碳棒、Zn、Fe、Cu、ZnCl2、NH4Cl以及MnO2)中回收Zn和MnO2的工艺如图所示：已知：的平衡常数称为稳定平衡常数，；当离子浓度小于时，可认为该离子完全除去。回答以下问题：（1）“浸出”时为了加快浸出速率，可采取的措施有(写出一点)。（2）“溶解”时加入的作用是，的实际消耗量比理论值高的原因。（3）“沉锰”时，发生反应的离子方程式为，“煅烧”时参加反应的气体与生成气体的物质的量之比为。（4）已知“浸出”液中Fe2+、Zn2+的浓度均为0.1mol·L-1，“净化”时，需调节溶液pH的合理范围是。化合物Zn(OH)2Fe(OH)2Fe(OH)3Ksp近似值10-1710-1710-38Zn(OH)2为两性氢氧化物，可与NaOH溶液发生反应Zn(OH)2(s)+2OH-(aq)[Zn(OH)4]2-(aq)，其平衡常数K=。5．（2024·新课标卷）钴及其化合物在制造合金、磁性材料、催化剂及陶瓷釉等方面有着广泛应用。一种从湿法炼锌产生的废渣(主要含Co、Zn、Pb、Fe的单质或氧化物)中富集回收得到含锰高钴成品的工艺如下：已知溶液中相关离子开始沉淀和沉淀完全()时的pH：开始沉淀的pH1.56.9—7.46.2沉淀完全的pH2.88.41.19.48.2回答下列问题：（1）“酸浸”前废渣需粉碎处理，目的是；“滤渣1”中金属元素主要为。（2）“过滤1”后的溶液中加入的作用是。取少量反应后的溶液，加入化学试剂检验，若出现蓝色沉淀，需补加。（3）“氧化沉钴”中氧化还原反应的离子方程式为、。（4）“除钴液”中主要的盐有(写化学式)，残留的浓度为。（建议用时：10分钟）1.以含镍废料(主要成分为NiO，含少量FeO、Fe2O3、CoO、BaO和SiO2)为原料制备NixOy和碳酸亚钴(CoCO3)的工艺流程如图。下列说法不正确的是()A.“滤渣Ⅰ”的主要成分是SiO2、BaSO4B.“氧化”时的离子反应为6Fe2＋＋6H＋＋ClO3−=6Fe3＋＋Cl－C.“调pH”过程中形成黄钠铁矾渣，Na2CO3必须过量D.“沉钴”过程发生的反应为Co2＋＋2HCO3−=CoCO3↓＋CO22．（2023·辽宁卷）某工厂采用如下工艺处理镍钴矿硫酸浸取液含（和)。实现镍、钴、镁元素的回收。

已知：物质回答下列问题：（1）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）“氧化”中，混合气在金属离子的催化作用下产生具有强氧化性的过一硫酸，中过氧键的数目为_______。（3）“氧化”中，用石灰乳调节，被氧化为，该反应的离子方程式为_______(的电离第一步完全，第二步微弱)；滤渣的成分为、_______(填化学式)。（4）“氧化”中保持空气通入速率不变，(Ⅱ)氧化率与时间的关系如下。体积分数为_______时，(Ⅱ)氧化速率最大；继续增大体积分数时，(Ⅱ)氧化速率减小的原因是_______。

（5）“沉钴镍”中得到的(Ⅱ)在空气中可被氧化成，该反应的化学方程式为_______。（6）“沉镁”中为使沉淀完全，需控制不低于_______(精确至0.1)。3．（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下。注：加沉淀剂使一种金属离子浓度小于等于，其他金属离子不沉淀，即认为完全分离。已知：①。②以氢氧化物形式沉淀时，和溶液的关系如图所示。回答下列问题：（1）“酸浸”前，需将废渣磨碎，其目的是。（2）“酸浸”步骤中，发生反应的化学方程式是。（3）假设“沉铜”后得到的滤液中和均为，向其中加入至沉淀完全，此时溶液中，据此判断能否实现和的完全分离(填“能”或“不能”)。（4）“沉锰”步骤中，生成，产生的物质的量为。（5）“沉淀”步骤中，用调，分离出的滤渣是。（6）“沉钴”步骤中，控制溶液，加入适量的氧化，其反应的离子方程式为。（7）根据题中给出的信息，从“沉钴”后的滤液中回收氢氧化锌的方法是。4．（2025·山东日照·二模）利用废旧三元锂离子电池正极材料(主要成分为、还有铝箔、炭黑、有机粘合剂等)综合回收钴、锰、镍、锂的工艺流程如下图所示：已知：①溶解度随温度升高而减小。②、易与转化为稳定配离子；③，，。回答下列问题：（1）三元锂废料中Ni、Mn的化合价分别为+2、+4价，若，则Co元素的化合价为。（2）“碱浸”后的滤液中存在的阴离子有(填化学式)。（3）“酸浸”后溶液中、、的浓度均为，欲使沉淀完全(离子浓度小于)，而不沉淀、理论上需调节溶液范围为。实际“沉钴”时，在加入之前需要先加入一定量氨水，其目的是。（4）“沉锰”时需要调pH=5，此时锰以形式存在，加入溶液后，溶液先变成紫红色，后紫红色又褪去。则溶液变紫红色发生反应的离子方程式为。（5）“沉锂”时发生反应(已知、、，用含a、b、c的代数式表示)。（6）“沉锂”操作中需升温到90℃，原因是①加快反应速率；②。5．（2026·辽宁省名校联盟联考）一种废旧三元锂电池正极材料(主要成分为，含少量元素和元素)的回收再生工艺如图所示。回答下列问题：已知：HES为辛酸和月桂酸混合而成的疏水型溶剂。（1）已知该正极材料中镍离子的价层电子数与基态铁原子的相同，则该镍离子的化合价为。（2）“还原浸出”时，LCHM(半胱氨酸盐酸盐)的浓度和咖啡渣的相对含量与金属离子浸出率的关系如图所示。①最佳的浸出条件是，相对含量。②浸出时，LCHM中的阳离子将还原为，自身被氧化为含—的弱酸性微粒，该过程的离子方程式为。③咖啡渣作为辅助还原剂，其优点为(写出一点即可)。（3）“萃取”时，HES能选择性萃取和，从化学键形成的角度分析，能与HES中的羧基结合的原因是。（4）“反萃取”后得到的滤液需经过(填操作名称)将HES从体系中分离。（5）前驱体与混合，在空气中经高温固相反应再生成正极材料的化学方程式为。6．（2023·新课标卷）铬和钒具有广泛用途。铬钒渣中铬和钒以低价态含氧酸盐形式存在，主要杂质为铁、铝、硅、磷等的化合物，从铬钒渣中分离提取铬和钒的一种流程如下图所示：

已知：最高价铬酸根在酸性介质中以Cr2O存在，在碱性介质中以CrO存在。回答下列问题：（1）煅烧过程中，钒和铬被氧化为相应的最高价含氧酸盐，其中含铬化合物主要为___________(填化学式)。（2）水浸渣中主要有SiO2和___________。（3）“沉淀”步骤调pH到弱碱性，主要除去的杂质是___________。（4）“除硅磷”步骤中，使硅、磷分别以MgSiO3和MgNH4PO4的形式沉淀，该步需要控制溶液的pH≈9以达到最好的除杂效果，若pH<9时，会导致___________；pH>9时，会导致___________。（5）“分离钒”步骤中，将溶液pH调到1.8左右得到V2O5沉淀，V2O5在pH<1时，溶解为VO或VO3+在碱性条件下，溶解为VO或VO，上述性质说明V2O5具有___________(填标号)。A．酸性

B．碱性

C．两性（6）“还原”步骤中加入焦亚硫酸钠(Na2S2O5)溶液，反应的离子方程式为___________。7．（2025·山东日照·一模）以赤泥熔炼渣(主要成分为Fe2O3、SiO2、CaO，少量Sc2O3)为原料分离稀土元素钪(Sc)的一种工艺流程如下：已知：①萃取剂为磷酸三丁酯、磷酸二丁酯和磺化煤油；②Sc3+的氧化性很弱。回答下列问题：（1）“浸渣”的主要成分为(填化学式)。（2）“反萃取”的目的是分离Sc和Fe元素。向“萃取液”中加入NaOH，(Fe2+、Fe3+、Sc3+)的沉淀率随pH的变化如图。试剂X为(填Na2SO3或NaClO)，应调节pH最佳为。（3）已知Sc2(C2O4)3难溶于水，难溶于酸；Ka1(H2C2O4)=a，Ka2(H2C2O4)=b，Ksp[Sc2(C2O4)3]=c，“沉钪”时，发生反应：2Sc3++3H2C2O4=Sc2(C2O4)3+6H+，此反应的平衡常数K=。(用含a、b、c代数式表示)（4）Sc2(C2O4)3经系列操作可得，加热脱水时生成ScOCl的化学方程式为。（5）在一定条件下，一种物质在两种互不相溶的溶剂A、B中的浓度之比是一个常数(分配系数Kd)；萃取率=。萃取Sc的过程中，若Sc元素的分配系数，取100mL含钪的溶液，一次性加入60mL萃取剂，则Sc的萃取率为%(保留到小数点后一位，下同)；若将60mL萃取剂分成3次萃取，每次用20mL，则最后一次水层中钪的残留率为%。（建议用时：20分钟）1．（2025·甘肃卷）研究人员设计了一种从铜冶炼烟尘(主要含S、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：熔点314℃，沸点460℃分解温度：，，，高于（1）设计焙烧温度为600℃，理由为。（2）将通入和的混合溶液可制得，该反应的化学方程式为。（3）酸浸的目的为。（4）从浸出液得到Cu的方法为(任写一种)。（5）某含Pb化合物是一种被广泛应用于太阳能电池领域的晶体材料，室温下该化合物晶胞如图所示，晶胞参数，。与Pb之间的距离为pm(用带有晶胞参数的代数式表示)；该化合物的化学式为，晶体密度计算式为(用带有阿伏加德罗常数的代数式表示和分别表示Cs、Pb和Br的摩尔质量)。2．（2025·山东青岛·二模）利用水钴矿(主要成分为，含少量、、、、、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常温下。流程中部分阳离子以氢氧化物形式沉淀时溶液的如表所示：沉淀物开始沉淀2.77.67.64.07.7完全沉淀3.79.69.25.29.8②、均难溶于水。（1）写出盐酸酸浸水钴矿过程中发生的主要反应的离子方程式。（2）结合以上制备流程，推测在此反应条件下，、、的氧化性从强到弱的顺序。（3）已知氧化性ClO，则沉淀I的主要成分是，萃取剂层所含金属元素只有锰元素，则萃取后的水层包含的金属阳离子有。（4）得到氯化钴晶体的操作I主要包括：向水层中加入调整至，、过滤、洗涤、减压烘干等过程。（5）根据表格中的数据计算，若某溶液中同时存在和两种沉淀，则此溶液中和的浓度比值的数量级是。（6）取一定质量的二水合草酸钴产品，在空气中加热令其分解，得到钴氧化物(其中钴的价态为，用的盐酸溶液恰好将此钴氧化物完全溶解，得到溶液和标准状况下2.24L黄绿色气体，则此钴氧化物的摩尔质量为。3．（2024·河北卷）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。工艺流程如下。已知：i石煤是一种含的矿物，杂质为大量和少量等；苛化泥的主要成分为等。ⅱ高温下，苛化泥的主要成分可与反应生成偏铝酸盐；室温下，偏钒酸钙和偏铝酸钙均难溶于水。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)。（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)。（3）在弱碱性环境下，偏钒酸钙经盐浸生成碳酸钙发生反应的离子方程式为；加压导入盐浸工序可提高浸出率的原因为；浸取后低浓度的滤液①进入(填工序名称)，可实现钒元素的充分利用。（4）洗脱工序中洗脱液的主要成分为(填化学式)。（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．降低溶液的浓度

重难15钒、铬、锰、钴等过渡金属化合物的制备流程内容导航内容导航速度提升技巧掌握手感养成重难考向聚焦锁定目标精准打击：快速指明将要攻克的核心靶点，明确主攻方向重难技巧突破授予利器瓦解难点：总结瓦解此重难点的核心方法论与实战技巧重难保分练稳扎稳打必拿分数：聚焦可稳拿分数题目，确保重难点基础分值重难抢分练突破瓶颈争夺高分：聚焦于中高难度题目，争夺关键分数重难冲刺练模拟实战挑战顶尖：挑战高考压轴题，养成稳定攻克难题的“题感”一、过渡金属——多变价（1）高价态金属通常形成含氧酸根离子的盐，具有较强的氧化性，如KMnO4、K2Cr2O7、K2FeO4等，均能将浓盐酸氧化成Cl2。（2）在空气中灼烧一些不稳定的低价金属的化合物，在分解的同时可能被氧化：MnOOHMnO2；Fe(OH)2Fe2O3；CoC2O4Co3O4。（3）低价金属的氢氧化物，为难溶性的弱碱，且易分解成氧化物，如Fe(OH)2、Mn(OH)2、Cr(OH)3。（4）低价硫化物，通常为有色难溶物，如HgS(黑或红)、FeS(黑)、Cu2S(黑)、FeS2(金黄)。工业生产中，常通过转化价态、调节pH将过渡金属转化为氢氧化物沉淀或难溶硫化物分离除去。二、过渡金属易形成配合物（1）过渡金属离子常易水解，其水合离子通常显色，如Cu2＋(aq，蓝)、Fe2＋(aq，浅绿)、Fe3＋(aq，棕黄)、Cr3＋(aq，绿)。（2）容易形成配合物的中心离子，如[Cu(NH3)4]2＋、[Ag(NH3)2]＋、[Fe(SCN)6]3－、[Cr(NH3)3(H2O)2Cl]2＋。（3）向一些盐溶液中滴加氨水，先生成难溶性碱，继续滴加，生成含氨配合物，如CuSO4(aq)[或AgNO3(aq)]Cu(OH)2(s)[或AgOH(s)][Cu(NH3)4]2＋｛或[Ag(NH3)2]＋｝。三、铬的重要化合物（1）Cr2O3和Cr(OH)3显两性，其转化关系如下：Cr3＋Cr(OH)3[Cr(OH)4]－。反应的离子方程式：①Cr3＋＋3OH－=Cr(OH)3↓；②Cr(OH)3＋OH－=[Cr(OH)4]－，Cr3＋＋4OH－=[Cr(OH)4]－；③[Cr(OH)4]－＋H＋=Cr(OH)3↓＋H2O；④Cr(OH)3＋3H＋=Cr3＋＋3H2O，[Cr(OH)4]－＋4H＋=Cr3＋＋4H2O。（2）铬(Ⅵ)最重要的化合物是K2Cr2O7，在水溶液中Cr2O72−和Cr2CrO42−(黄色)＋2H＋Cr2O72−四、锰的化合物（1）Mn2＋①在酸性条件下，很难被氧化，只有强氧化剂[如NaBiO3、PbO2、(NH4)2S2O8]才能将其氧化，如2Mn2＋＋5NaBiO3＋14H＋=5Na＋＋5Bi3＋＋2MnOeq\o\al(\s\up11(－),\s\do4(4))＋7H2O。在碱性条件下，Mn2＋易被氧化为MnOeq\o\al(\s\up11(－),\s\do4(4))等，如5ClO－＋2Mn2＋＋6OH－=5Cl－＋2MnOeq\o\al(\s\up11(－),\s\do4(4))＋3H2O。②Mn(OH)2为白色难溶物，极易被空气氧化，水中少量氧气能将其氧化成褐色MnO(OH)2沉淀：2Mn(OH)2＋O2=2MnO(OH)2。（2）Mn(Ⅳ)最重要的化合物是MnO2，是黑色结晶体或无定形粉末，在自然界中以软锰矿(MnO2·xH2O)形式存在，不溶于水和硝酸。①在酸性介质中，MnO2是较强的氧化剂，本身被还原为Mn2＋：MnO2＋2Fe2＋＋4H＋=2Fe3＋＋Mn2＋＋2H2O。②氧化H2O2：MnO2＋H2O2＋2H＋=Mn2＋＋O2↑＋2H2O。③碱熔条件下可被强氧化剂O2、KClO3、MnOeq\o\al(\s\up11(－),\s\do4(4))等氧化为MnOeq\o\al(\s\up11(2－),\s\do4(4))，如2MnO2＋4KOH＋O2=2K2MnO4＋2H2O。④锌锰干电池(Zn­MnO2­KOH)，正极：MnO2＋e－＋H2O=MnO(OH)＋OH－。（3）Mn(Ⅵ)MnOeq\o\al(\s\up11(2－),\s\do4(4))(绿色)存在于强碱性溶液中，最重要的化合物是Na2MnO4和K2MnO4①在中性、酸性环境中MnOeq\o\al(\s\up11(2－),\s\do4(4))均发生歧化反应：3MnOeq\o\al(\s\up11(2－),\s\do4(4))＋2H2O=2MnOeq\o\al(\s\up11(－),\s\do4(4))＋MnO2↓＋4OH－；3MnOeq\o\al(\s\up11(2－),\s\do4(4))＋4H＋=2MnOeq\o\al(\s\up11(－),\s\do4(4))＋MnO2↓＋2H2O。②锰酸钾是制备高锰酸钾(KMnO4)的中间体：2MnOeq\o\al(\s\up11(2－),\s\do4(4))＋2H2Oeq\o(=,\s\up7(电解))2MnOeq\o\al(\s\up11(－),\s\do4(4))＋2OH－＋H2↑。（4）KMnO4热稳定性差，通常保存在棕色试剂瓶中：2KMnO4eq\o(=,\s\up7(△))K2MnO4＋MnO2＋O2↑。①在酸性介质中，MnOeq\o\al(\s\up11(－),\s\do4(4))具有强氧化性，可以氧化Fe2＋、Cl－、H2C2O4、H2O2等，本身被还原为Mn2＋，如MnOeq\o\al(\s\up11(－),\s\do4(4))＋5Fe2＋＋8H＋=Mn2＋＋5Fe3＋＋4H2O。②在弱碱性、中性或微弱酸性溶液中，MnOeq\o\al(\s\up11(－),\s\do4(4))仍旧是氧化剂，本身被还原为MnO2。③在强碱性溶液中，当MnOeq\o\al(\s\up11(－),\s\do4(4))过量时，还原产物是MnOeq\o\al(\s\up11(2－),\s\do4(4))。五、钒的重要化合物（1）五氧化二钒既能溶于强碱，又能溶于强酸，如：V2O5＋6NaOH=2Na3VO4＋3H2O；V2O5＋6HCl=2VOCl2＋Cl2↑＋3H2O。（2）VO2＋、VO2＋：在酸性介质中，VVO2＋＋Fe2＋＋2H＋=VO2＋＋Fe3＋＋H2VO2＋＋H2C2O4＋2H＋=2VO2＋＋2CO2↑＋2H六、钴及其化合物1．钴(Co)（1）常温下与氧、硫等非金属单质无显著作用，但在高温时有剧烈反应。（2）与稀H2SO4和稀盐酸反应较缓慢。（3）在冷的浓硝酸中易钝化，与稀硝酸易反应。（4）钴是两性金属。2．钴的氧化物CoOCo2O3——氧化高钴①物理性质：黑灰色，不溶于水、醇和氨水②化学性质：一定条件下可被H2或CO还原成单质钴。能溶于酸和强碱①物理性质：黑色，不溶于水②化学性质：具有强氧化性Co2O3＋6HCl=2CoCl2＋Cl2↑＋3H2O3.钴的氢氧化物Co(OH)2Co(OH)3①物理性质：不溶于水②化学性质a.能与酸反应：Co(OH)2＋H2SO4=CoSO4＋2H2Ob.弱还原性：在空气中被缓慢氧化为棕褐色的Co(OH)3；可被强氧化剂(如H2O2)迅速氧化①物理性质：棕色固体，不溶于水和乙醇②化学性质：具有强氧化性2Co(OH)3＋6HCl=2CoCl2＋Cl2↑＋6H2O4.Co3＋仅能够存在于固态物质或配合物中，在水溶液中会发生反应4Co3＋＋2H2O=4Co2＋＋4H＋＋O2↑。（建议用时：20分钟）1.某科研团队从铬钒渣中分离钒并制备Cr(OH)3的流程如图：已知：①“溶解”后所得滤液为Na2CrO4、Na[Al(OH)4]和NaVO3的混合溶液；②Cr的最高价含氧酸根离子在酸性介质中主要以Cr2O72−存在，在碱性介质中主要以下列说法错误的是()A.“灼烧”步骤的尾气中含CO2B.“沉铝”步骤的离子方程式为2[Al(OH)4]－＋CO2=2Al(OH)3↓＋CO32−C.“分离钒”之后Cr元素的存在形式主要为Cr2OD.“转化沉铬”步骤中氧化剂与还原剂的物质的量之比为1∶3【答案】B【解析】在“灼烧”步骤，Cr2O3、V2O3、Al2O3与Na2CO3、O2反应产生相应钠盐的同时产生CO2，因此所得的尾气中含CO2，A正确；“沉铝”步骤通入足量CO2，该反应的离子方程式为[Al(OH)4]－＋CO2=Al(OH)3↓＋HCO3−，B错误；“分离钒”之后，所得溶液显强酸性，根据题意可知，酸性介质中Cr元素的存在形式主要为Cr2O72−，C正确；Cr2O72−具有强氧化性，与Na2C2O4和NaOH反应生成Cr(OH)3沉淀：Cr2O72−＋3C2O42−＋H2O＋4OH－2．（2026·陕西省西安市西北大学附属中学模拟）五氧化二钒(V2O5)可用于冶炼钒铁、用作合金添加剂、化工催化剂等。工业上利用石煤矿粉(主要含V2O3及少量Al2O3、SiO2)为原料生产V2O5的工艺流程如下：已知：①“水溶”、“转沉”、“转化”后，所得含钒物质分别为NaVO3、Ca3(VO4)2、(NH4)3VO4。②不同pH下，正五价钒在溶液中主要存在形式见下表：pH主要离子③25℃时，。回答下列问题：（1）“焙烧”时，V2O3发生反应的化学方程式为。（2）“滤渣Ⅰ”的成分为(填化学式，下同)，“滤液Ⅰ”中溶质的成分为。（3）先“转沉”后“转化”的目的是。（4）“滤渣Ⅱ”经高温煅烧后水浸，所得物质可导入到操作中循环使用。（5）“沉钒”中析出NH4VO3晶体时，需要加入过量NH4Cl，其原因是(写出两条)。（6）“煅烧”NH4VO3，制得产品V2O5，但反应体系中，若不及时分离出气体Ⅱ，部分V2O5.会转化成V2O4。已知V2O5转化成V2O4过程中，消耗的氧化剂与还原剂的物质的量之比为3∶2，则V2O5转化成V2O4的化学方程式为。【答案】（1）（2）Al2O3、SiO2NaOH（3）富集钒元素（4）转沉（5）调节pH，将转化为；利用同离子效应，促进NH4VO3尽可能析出完全（6）【分析】石煤矿粉(主要含V2O3及少量Al2O3、SiO2)中加入NaCl(s)，并通入O2、水蒸气进行焙烧，发生反应，生成NaVO3、HCl等；水溶后过滤，可得到NaVO3溶液和滤渣Ⅰ(Al2O3、SiO2)；往滤液中加入Ca(OH)2进行转沉，NaVO3转化为Ca3(VO4)2，过滤得滤渣；往滤渣中加入(NH4)2CO3，过滤得到(NH4)3VO4溶液和CaCO3滤渣；往滤液中加入NH4Cl，(NH4)3VO4转化为NH4VO3；煅烧NH4VO3，可得到V2O5和NH3。【解析】（1）“焙烧”时，V2O3与NaCl(s)、O2、水蒸气发生反应，生成NaVO3、HCl等，化学方程式为；（2）由分析可知，“滤渣Ⅰ”的成分为Al2O3、SiO2；往滤液中加入Ca(OH)2进行转沉，NaVO3转化为Ca3(VO4)2，同时生成NaOH，所以“滤液Ⅰ”中溶质的成分为NaOH；（3）先将NaVO3“转沉”为Ca3(VO4)2后，再加入(NH4)2CO3，将Ca3(VO4)2“转化”为(NH4)3VO4溶液和CaCO3滤渣，可通过控制(NH4)2CO3的浓度，获得较大浓度的(NH4)3VO4溶液，所以其目的是富集钒元素；（4）“滤渣Ⅱ”为CaCO3，经高温煅烧后生成CaO等，将CaO水浸，所得物质为Ca(OH)2，可导入到转沉操作中循环使用；（5）“沉钒”中析出NH4VO3晶体时，一方面需要将(NH4)3VO4转化为NH4VO3，另一方面需要降低其溶解度，所以加入过量NH4Cl，其原因是：调节pH，将转化为；利用同离子效应，促进NH4VO3尽可能析出完全；（6）NH3具有还原性，能将部分V2O5转化成V2O4，同时生成N2等，已知V2O5转化成V2O4过程中，消耗的氧化剂(V2O5)与还原剂(NH3)的物质的量之比为3∶2，则V2O5转化成V2O4的化学方程式为。3．（2025·山东卷）采用两段焙烧—水浸法从铁锰氧化矿(要含及等元素的氧化物)分离提取等元素，工艺流程如下：已知：该工艺条件下，低温分解生成，高温则完全分解为气体；在完全分解，其他金属硫酸盐分解温度均高于。回答下列问题：（1）“低温焙烧”时金属氧化物均转化为硫酸盐。与反应转化为时有生成，该反应的化学方程式为。“高温焙烧”温度为，“水浸”所得滤渣主要成分除外还含有(填化学式)。（2）在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）萃取反应为：(有机相)(水相)(有机相)(水相)。“反萃取”时加入的试剂为(填化学式)。（4）“沉钴”中，时恰好沉淀完全，则此时溶液中。已知：。“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。【答案】（1）Fe2O3、CaSO4（2）减小（3）H2SO4（4）4×10-4（5）低温焙烧【分析】采用两段焙烧—水浸法从铁锰氧化矿中分离提取等元素，加入硫酸铵低温焙烧，金属氧化物均转化为硫酸盐，如硫酸锰、硫酸铁、硫酸钴、硫酸钙等，产生的气体有氨气，氮气等，氨气用稀硫酸吸收，得到硫酸铵溶液，得到的硫酸盐经高温焙烧，只有硫酸铁发生了分解，产生三氧化硫气体和氧化铁，水浸后，过滤分离出滤渣，滤渣主要为二氧化硅，氧化铁，及硫酸钙，后续萃取分离，将铜元素萃取到有机相中，最终得到硫酸铜溶液，水相主要含有钴元素和锰元素，加入硫化钠，调节pH，生成硫化钴，过滤分离最终得到硫酸钴溶液，滤液中加入碳酸氢铵，生成碳酸锰沉淀，据此解答。【解析】（1）低温焙烧，金属氧化物均转化为硫酸盐，二氧化锰与硫酸氢铵反应，转化为硫酸锰和氮气，根据电子得失守恒可知还有氨气生成，化学方程式为：；根据已知条件，高温焙烧的温度为650℃，只有硫酸铁发生分解，生成三氧化硫气体和氧化铁，二氧化硅，氧化铁，硫酸钙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SiO2外还含有，Fe2O3、CaSO4；故答案为：；Fe2O3、CaSO4；（2）根据已知条件，硫酸铵低温分解成硫酸氢铵，高温则完全分解成气体，如果直接高温焙烧，则硫酸铵会分解，物质的量减少，导致金属元素的浸出率减小，故答案为：减小；（3）根据萃取的化学方程式：(有机相)(水相)(有机相)(水相)，加入有机相将铜离子萃取到有机相中，反萃取时需要使平衡逆向移到，生成铜离子，而且为了不引入新的杂质，应加入的试剂为稀H2SO4，故答案为：H2SO4；（4）沉钴时，pH=4时Co2+恰好沉淀完全，其浓度为c(Co2+)=1×10-5mol/L，此时c(H+)=1×10-4mol/L，根据Ksp((CoS)=4×10-21，推出，又因为Ka1(H2S)=1×10-7，Ka2(H2S)=1×10-13，，则c(H2S)===4×10-4mol/L；由流程图可知，CoS溶解时加入了过氧化氢，稀硫酸，生成了CoSO4和S，化学方程式为：，改写成离子方程式为：。故答案为：4×10-4；；（5）由分析可知，沉锰过程中，加入碳酸氢铵，生成碳酸锰，二氧化碳，硫酸铵等，过滤后滤液中的硫酸铵可并入吸收液中，经过处理后导入低温焙烧循环使用，故答案为：低温焙烧。4．（2025·山东济宁·二模）旧电池的回收利用成为当前世界各国研究的重要课题，从废旧酸性锌锰电池(主要成份为碳棒、Zn、Fe、Cu、ZnCl2、NH4Cl以及MnO2)中回收Zn和MnO2的工艺如图所示：已知：的平衡常数称为稳定平衡常数，；当离子浓度小于时，可认为该离子完全除去。回答以下问题：（1）“浸出”时为了加快浸出速率，可采取的措施有(写出一点)。（2）“溶解”时加入的作用是，的实际消耗量比理论值高的原因。（3）“沉锰”时，发生反应的离子方程式为，“煅烧”时参加反应的气体与生成气体的物质的量之比为。（4）已知“浸出”液中Fe2+、Zn2+的浓度均为0.1mol·L-1，“净化”时，需调节溶液pH的合理范围是。化合物Zn(OH)2Fe(OH)2Fe(OH)3Ksp近似值10-1710-1710-38Zn(OH)2为两性氢氧化物，可与NaOH溶液发生反应Zn(OH)2(s)+2OH-(aq)[Zn(OH)4]2-(aq)，其平衡常数K=。【答案】（1）适当升高温度、适当增大酸的浓度（2）还原剂催化过氧化氢分解（3）1：2（4）3～60.45【分析】黑色固体混合物中主要含有、碳等，机械分离后将黑色固体水浸，过滤后进行灼烧，得到粗二氧化锰，然后加入双氧水和硫酸，对其进行还原，方程式为：，然后加入碳酸氢铵，发生复分解反应，离子方程式为：，最后煅烧获得，金属外壳含有Zn、Fe、Cu，加入稀硫酸以后，形成相应的金属离子，加入双氧水，把氧化为，加入氢氧化钠，将转化为氢氧化物沉淀除去，最后电解硫酸锌得到锌。【解析】（1）“浸出”时为了加快浸出速率，可采取的措施有适当升高温度、适当增大酸的浓度、搅拌等。（2）溶解的时候，加入双氧水是作还原剂，将还原为，由于混合物中含有二氧化锰，可以作为双氧水分解的催化剂，导致双氧水损失，所以的实际消耗量比理论值高。（3）“沉锰”时加入碳酸氢铵，发生复分解反应，离子方程式为：，“煅烧”时的方程式为：，参加反应的气体与生成气体的物质的量之比为。（4）“浸出”液中和的浓度均为，加入双氧水，把氧化为，由的溶度积，求得沉淀完全时的氢氧根浓度为：，则；再由的溶度积，计算出开始沉淀时的氢氧根浓度为：，其，所以“净化”时，要保证把完全沉淀而锌离子不沉淀，需调节溶液的合理范围是。根据，其平衡常数表达式为：，对其进行变形，可得。5．（2024·新课标卷）钴及其化合物在制造合金、磁性材料、催化剂及陶瓷釉等方面有着广泛应用。一种从湿法炼锌产生的废渣(主要含Co、Zn、Pb、Fe的单质或氧化物)中富集回收得到含锰高钴成品的工艺如下：已知溶液中相关离子开始沉淀和沉淀完全()时的pH：开始沉淀的pH1.56.9—7.46.2沉淀完全的pH2.88.41.19.48.2回答下列问题：（1）“酸浸”前废渣需粉碎处理，目的是；“滤渣1”中金属元素主要为。（2）“过滤1”后的溶液中加入的作用是。取少量反应后的溶液，加入化学试剂检验，若出现蓝色沉淀，需补加。（3）“氧化沉钴”中氧化还原反应的离子方程式为、。（4）“除钴液”中主要的盐有(写化学式)，残留的浓度为。【答案】（1）增大固液接触面积，加快酸浸速率，提高浸取效率Pb（2）将溶液中的氧化为，以便在后续调pH时除去Fe元素溶液（3）（4）、【分析】由题中信息可知，用硫酸处理含有Co、Zn、Pb、Fe的单质或氧化物的废渣，得到含有、、、、等离子的溶液，Pb的单质或氧化物与硫酸反应生成难溶的，则“滤渣1”为“酸浸”时生成的；向滤液中加入将氧化为，然后加入ZnO调节pH=4使完全转化为，则“滤渣Ⅱ”的主要成分为，滤液中的金属离子主要是、和；最后“氧化沉钴”，加入强氧化剂，将溶液中氧化为，在时形成沉淀，而则被还原为，还会与溶液中的发生归中反应生成，得到和的混合物，“除钴液”主要含有ZnSO4、K2SO4，据此解答。【解析】（1）在原料预处理过程中，粉碎固体原料能增大固体与液体的接触面积，从而加快酸浸的反应速率，提高浸取效率；由分析可知，“滤渣1”的主要成分为PbSO4，则“滤渣1”中金属元素主要为Pb；（2）酸浸液中含有、、、、等离子。由题表中数据可知，当完全沉淀时，未开始沉淀，而当完全沉淀时，已有一部分沉淀，因此为了除去溶液中的Fe元素且不沉淀，应先将氧化为，然后调节溶液的pH使完全水解转化为沉淀，因此，的作用是将氧化为，以便在后续调pH时除去Fe元素。常用溶液检验，若生成蓝色沉淀，则说明溶液中仍存在，需补加；（3）由分析可知，该过程发生两个氧化还原反应，根据分析中两个反应的反应物、产物与反应环境()，结合得失电子守恒、电荷守恒和原子守恒可写出两个离子方程式：、；（4）最终得到的“除钴液”中含有的金属离子主要是最初“酸浸”时与加入ZnO调pH时引入的、加入“氧化沉钴”时引入的，而阴离子是在酸浸时引入的，因此其中主要的盐有和。当溶液时，恰好完全沉淀，此时溶液中，则，则。“除钴液”的，即，则，此时溶液中。（建议用时：10分钟）1.以含镍废料(主要成分为NiO，含少量FeO、Fe2O3、CoO、BaO和SiO2)为原料制备NixOy和碳酸亚钴(CoCO3)的工艺流程如图。下列说法不正确的是()A.“滤渣Ⅰ”的主要成分是SiO2、BaSO4B.“氧化”时的离子反应为6Fe2＋＋6H＋＋ClO3−=6Fe3＋＋Cl－C.“调pH”过程中形成黄钠铁矾渣，Na2CO3必须过量D.“沉钴”过程发生的反应为Co2＋＋2HCO3−=CoCO3↓＋CO2【答案】C【解析】废料中加入硫酸，NiO、FeO、Fe2O3、CoO、BaO均能与硫酸反应，生成的NiSO4、FeSO4、Fe2(SO4)3、CoSO4进入溶液，SiO2和硫酸钡为滤渣，A正确；“调pH”过程中形成黄钠铁矾渣，Na2CO3不能过量，防止Co2＋、Ni2＋形成沉淀而损失，C错误。2．（2023·辽宁卷）某工厂采用如下工艺处理镍钴矿硫酸浸取液含（和)。实现镍、钴、镁元素的回收。

已知：物质回答下列问题：（1）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）“氧化”中，混合气在金属离子的催化作用下产生具有强氧化性的过一硫酸，中过氧键的数目为_______。（3）“氧化”中，用石灰乳调节，被氧化为，该反应的离子方程式为_______(的电离第一步完全，第二步微弱)；滤渣的成分为、_______(填化学式)。（4）“氧化”中保持空气通入速率不变，(Ⅱ)氧化率与时间的关系如下。体积分数为_______时，(Ⅱ)氧化速率最大；继续增大体积分数时，(Ⅱ)氧化速率减小的原因是_______。

（5）“沉钴镍”中得到的(Ⅱ)在空气中可被氧化成，该反应的化学方程式为_______。（6）“沉镁”中为使沉淀完全，需控制不低于_______(精确至0.1)。【答案】（1）适当增大硫酸浓度或适当升高温度或将镍钴矿粉碎增大接触面积（2）NA（3）Fe(OH)3（4）9.0%SO2有还原性，过多将会降低的浓度，降低(Ⅱ)氧化速率（5）（6）11.1【分析】在“氧化”中，混合气在金属离子的催化作用下产生具有强氧化性的过一硫酸，用石灰乳调节，被氧化为，发生反应，Fe3+水解同时生成氢氧化铁，“沉钻镍”过程中，Co2+变为Co(OH)2，在空气中可被氧化成。【解析】（1）用硫酸浸取镍钴矿时，为提高浸取速率可适当增大硫酸浓度、升高温度或将镍钴矿粉碎增大接触面积（2）的结构简式为，所以中过氧键的数目为NA（3）用石灰乳调节，被氧化为，该反应的离子方程式为：；氢氧化铁的Ksp=10-37.4，当铁离子完全沉淀时，溶液中c(Fe3+)=10-5mol/L，，c(OH-)=10-10.8mol/L，根据Kw=10-14，pH=3.2，此时溶液的pH=4，则铁离子完全水解，生成氢氧化铁沉淀，故滤渣还有氢氧化铁；（4）根据图示可知体积分数为0.9%时，(Ⅱ)氧化速率最大；继续增大体积分数时，由于SO2有还原性，过多将会降低的浓度，降低(Ⅱ)氧化速率（5）“沉钻镍”中得到的Co(OH)2，在空气中可被氧化成，该反应的化学方程式为：；（6）氢氧化镁的Ksp=10-10.8，当镁离子完全沉淀时，c(Mg2+)=10-5mol/L，根据Ksp可计算c(OH-)=10-2.9mol/L，根据Kw=10-14，c(H+)=10-11.1mol/L，所以溶液的pH=11.1；3．（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下。注：加沉淀剂使一种金属离子浓度小于等于，其他金属离子不沉淀，即认为完全分离。已知：①。②以氢氧化物形式沉淀时，和溶液的关系如图所示。回答下列问题：（1）“酸浸”前，需将废渣磨碎，其目的是。（2）“酸浸”步骤中，发生反应的化学方程式是。（3）假设“沉铜”后得到的滤液中和均为，向其中加入至沉淀完全，此时溶液中，据此判断能否实现和的完全分离(填“能”或“不能”)。（4）“沉锰”步骤中，生成，产生的物质的量为。（5）“沉淀”步骤中，用调，分离出的滤渣是。（6）“沉钴”步骤中，控制溶液，加入适量的氧化，其反应的离子方程式为。（7）根据题中给出的信息，从“沉钴”后的滤液中回收氢氧化锌的方法是。【答案】（1）增大固体与酸反应的接触面积，提高钴元素的浸出效率（2）（3）不能（4）（5）（6）（7）向滤液中滴加溶液，边加边搅拌，控制溶液的pH接近12但不大于12，静置后过滤、洗涤、干燥【解析】炼锌废渣含有锌、铅、铜、铁、钴、锰的价氧化物及锌和铜的单质，经稀硫酸酸浸时，铜不溶解，Zn及其他价氧化物除铅元素转化为硫酸铅沉淀外，其他均转化为相应的+2价阳离子进入溶液；然后通入硫化氢沉铜生成CuS沉淀；过滤后，滤液中加入Na2S2O8将锰离子氧化为二氧化锰除去，同时亚铁离子也被氧化为铁离子；再次过滤后，用氢氧化钠调节pH=4，铁离子完全转化为氢氧化铁沉淀除去；第三次过滤后的滤液中加入次氯酸钠沉钴，得到Co(OH)3。（1）“酸浸”前，需将废渣磨碎，其目的是增大固体与酸反应的接触面积，提高钴元素的浸出效率。（2）“酸浸”步骤中，Cu不溶解，Zn单质及其他价氧化物除铅元素转化为硫酸铅沉淀外，其他均转化为相应的+2价阳离子进入溶液，即为转化为CoSO4，反应的化学方程式为。（3）假设“沉铜”后得到的滤液中和均为，向其中加入至沉淀完全，此时溶液中，则，小于，说明大部分也转化为硫化物沉淀，据此判断不能实现Zn2+和Co2+的完全分离。（4）“沉锰”步骤中，Na2S2O8将Mn2+氧化为二氧化锰除去，发生的反应为，因此，生成，产生的物质的量为。（5）“沉锰”步骤中，同时将氧化为，“沉淀”步骤中用调pH=4，可以完全沉淀为，因此，分离出的滤渣是。（6）“沉钴”步骤中，控制溶液pH=5.0~5.5，加入适量的NaClO氧化，为了保证被完全氧化，NaClO要适当过量，其反应的离子方程式为。（7）根据题中给出的信息，“沉钴”后的滤液的pH=5.0~5.5，溶液中有元素以形式存在，当pH＞12后氢氧化锌会溶解转化为，因此，从“沉钴”后的滤液中回收氢氧化锌的方法是：向滤液中滴加溶液，边加边搅拌，控制溶液的pH接近12但不大于12，静置后过滤、洗涤、干燥。4．（2025·山东日照·二模）利用废旧三元锂离子电池正极材料(主要成分为、还有铝箔、炭黑、有机粘合剂等)综合回收钴、锰、镍、锂的工艺流程如下图所示：已知：①溶解度随温度升高而减小。②、易与转化为稳定配离子；③，，。回答下列问题：（1）三元锂废料中Ni、Mn的化合价分别为+2、+4价，若，则Co元素的化合价为。（2）“碱浸”后的滤液中存在的阴离子有(填化学式)。（3）“酸浸”后溶液中、、的浓度均为，欲使沉淀完全(离子浓度小于)，而不沉淀、理论上需调节溶液范围为。实际“沉钴”时，在加入之前需要先加入一定量氨水，其目的是。（4）“沉锰”时需要调pH=5，此时锰以形式存在，加入溶液后，溶液先变成紫红色，后紫红色又褪去。则溶液变紫红色发生反应的离子方程式为。（5）“沉锂”时发生反应(已知、、，用含a、b、c的代数式表示)。（6）“沉锂”操作中需升温到90℃，原因是①加快反应速率；②。【答案】（1）+3（2）和（3）、易与NH3转化为稳定配离子，沉钴时不发生共沉淀（4）（5）（6）Li2CO3的溶解度随温度升高而减小，有利于沉锂；随温度升高到90℃，碳酸分解，平衡正向移动，提高产率【分析】三元锂离子电池正极材料粉碎灼烧除去炭黑、有机粘合剂，铝箔转化为氧化铝，碱浸后氧化铝转化为四羟基合铝酸钠，酸浸时加入硫酸和过氧化氢将金属转化成离子，通过加一水合氨、草酸铵“沉钴”除去钴元素，产生的是CoC2O4•2H2O，说明此时钴元素的价态为+2价，说明加入的过氧化氢作为还原剂还原钴元素为+2价，加入K2S2O8溶液通过氧化还原将锰元素转化为二氧化锰，加入碳酸钠和氢氧化钠除镍，最后将锂离子转化成碳酸锂。【解析】（1）根据已知，三元锂废料化学式为，Li、Ni、Mn、O的化合价分别为+1、+2、+4、-2价，则Co的化合价为，故答案为+3。（2）“碱浸”时碱将氧化铝转化成四羟基合铝酸钠钠，所以滤液中大量存在的阴离子和剩余的，故答案为：和。（3）当完全沉淀(离子浓度小于)时：，，，所以只要锰离子不沉淀，镍离子就一定不沉淀，当锰离子恰好不沉淀时，浓度均为，，需调节的范围为，加入之前须先加入一定量氨水，推测所加氨水的作用为将、转化为稳定配离子，避免沉钴时与共沉淀。答案：；、易与NH3转化为稳定配离子，沉钴时不发生共沉淀。（4）首先被氧化为，离子方程式为。（5）。（6）沉锂操作过程中需将温度升高到90℃的原因有：加快反应速率；Li2CO3的溶解度随温度升高而减小，温度升高到90℃，有利于沉锂；温度升高到90℃，碳酸分解，平衡正向移动，提高产率。5．（2026·辽宁省名校联盟联考）一种废旧三元锂电池正极材料(主要成分为，含少量元素和元素)的回收再生工艺如图所示。回答下列问题：已知：HES为辛酸和月桂酸混合而成的疏水型溶剂。（1）已知该正极材料中镍离子的价层电子数与基态铁原子的相同，则该镍离子的化合价为。（2）“还原浸出”时，LCHM(半胱氨酸盐酸盐)的浓度和咖啡渣的相对含量与金属离子浸出率的关系如图所示。①最佳的浸出条件是，相对含量。②浸出时，LCHM中的阳离子将还原为，自身被氧化为含—的弱酸性微粒，该过程的离子方程式为。③咖啡渣作为辅助还原剂，其优点为(写出一点即可)。（3）“萃取”时，HES能选择性萃取和，从化学键形成的角度分析，能与HES中的羧基结合的原因是。（4）“反萃取”后得到的滤液需经过(填操作名称)将HES从体系中分离。（5）前驱体与混合，在空气中经高温固相反应再生成正极材料的化学方程式为。【答案】（1）+2（2）0.30.50咖啡渣废物再利用，绿色环保；减少还原剂LCHM的用量（3）有空轨道，可与羧基中的形成配位键（4）分液（5）【分析】废旧正极片经预处理（如拆解、粉碎等）得到粉料，随后通过“还原浸出”过程，利用合适试剂使正极材料中的金属元素（），以及杂质进入溶液，为后续分离做准备，加入HES萃取出这些离子，然后加入草酸共沉淀，及加入碳酸钠沉锂，最终得到再生正极片。【解析】（1）基态铁原子的核外电子排布式为，其价层电子为。已知该正极材料中镍离子的价层电子数与基态铁原子的相同，镍原子的核外电子排布式为，若镍离子价层电子数为8（基态铁原子价层电子数为8），则镍原子失去2个电子，所以该镍离子的化合价为+2，故答案为：+2；（2）①有图可知，时金属离子浸出率高且不浪费原料，相对含量为时金属离子浸出率最高，故答案为：0.3；0.50；②浸出时，LCHM中的阳离子将还原为，自身被氧化为含—的弱酸性微粒，该过程的离子方程式为；③咖啡渣废物再利用，绿色环保；作为辅助还原剂可以减少还原剂LCHM的用量，故答案为：咖啡渣废物再利用，绿色环保；减少还原剂LCHM的用量；（3）因后续要再生正极片，所以“萃取”这一步要把、元素除掉；有空轨道，可与羧基中的形成配位键，故答案为：；有空轨道，可与羧基中的形成配位键；（4）由已知可知HES为疏水型溶剂，所以与水溶液分离需采取分液操作，故答案为：分液；（5）由题，前驱体与混合，在空气中经高温固相反应再生成正极材料的化学方程式为。【点睛】本题主要考查了物质的分离，掌握物质分离的方法，结合物质性质，提炼题给信息是解答该题的关键。6．（2023·新课标卷）铬和钒具有广泛用途。铬钒渣中铬和钒以低价态含氧酸盐形式存在，主要杂质为铁、铝、硅、磷等的化合物，从铬钒渣中分离提取铬和钒的一种流程如下图所示：

已知：最高价铬酸根在酸性介质中以Cr2O存在，在碱性介质中以CrO存在。回答下列问题：（1）煅烧过程中，钒和铬被氧化为相应的最高价含氧酸盐，其中含铬化合物主要为___________(填化学式)。（2）水浸渣中主要有SiO2和___________。（3）“沉淀”步骤调pH到弱碱性，主要除去的杂质是___________。（4）“除硅磷”步骤中，使硅、磷分别以MgSiO3和MgNH4PO4的形式沉淀，该步需要控制溶液的pH≈9以达到最好的除杂效果，若pH<9时，会导致___________；pH>9时，会导致___________。（5）“分离钒”步骤中，将溶液pH调到1.8左右得到V2O5沉淀，V2O5在pH<1时，溶解为VO或VO3+在碱性条件下，溶解为VO或VO，上述性质说明V2O5具有___________(填标号)。A．酸性

B．碱性

C．两性（6）“还原”步骤中加入焦亚硫酸钠(Na2S2O5)溶液，反应的离子方程式为___________。【答案】（1）Na2CrO4（2）Fe2O3（3）Al(OH)3（4）磷酸根会与H+反应使其浓度降低导致MgNH4PO4无法完全沉淀，同时可能产生硅酸胶状沉淀不宜处理会导镁离子生成氢氧化镁沉淀，不能形成MgSiO3沉淀，导致产品中混有杂质，同时溶液中铵根离子浓度降低导致MgNH4PO4无法完全沉淀（5）C（6）2Cr2O+3S2O+10H+=4Cr3++6SO+5H2O【分析】由题给流程可知，铬钒渣在氢氧化钠和空气中煅烧，将钒、铬、铝、硅、磷等元素转化为相应的最高价含氧酸盐，煅烧渣加入水浸取、过滤得到含有二氧化硅、氧化铁的滤渣和滤液；向滤液中加入稀硫酸调节溶液pH将Al元素转化为氢氧化铝沉淀，过滤得到强氧化铝滤渣和滤液；向滤液中加入硫酸镁溶液、硫酸铵溶液将硅元素、磷元素转化为MgSiO3和MgNH4PO4沉淀，过滤得到含有MgSiO3、MgNH4PO4的滤渣和滤液；向滤液中加入稀硫酸调节溶液pH将钒元素转化为五氧化二钒，过滤得到五氧化二钒和滤液；向滤液中焦亚硫酸钠溶液将铬元素转化为三价铬离子，调节溶液pH将铬元素转化为氢氧化铬沉淀，过滤得到氢氧化铬。【解析】（1）由分析可知，煅烧过程中，铬元素转化为铬酸钠，故答案为：Na2CrO4；（2）由分析可知，水浸渣中主要有二氧化硅、氧化铁，故答案为：Fe2O3；（3）由分析可知，沉淀步骤调pH到弱碱性的目的是将Al元素转化为氢氧化铝沉淀，故答案为：Al(OH)3；（4）由分析可知，加入硫酸镁溶液、硫酸铵溶液的目的是将硅元素、磷元素转化为MgSiO3和MgNH4PO4沉淀，若溶液pH<9时，磷酸根会与H+反应使其浓度降低导致MgNH4PO4无法完全沉淀，同时可能产生硅酸胶状沉淀不宜处理；若溶液pH>9时，会导镁离子生成氢氧化镁沉淀，不能形成MgSiO3沉淀，导致产品中混有杂质，同时溶液中铵根离子浓度降低导致MgNH4PO4无法完全沉淀，故答案为：磷酸根会与H+反应使其浓度降低导致MgNH4PO4，同时可能产生硅酸胶状沉淀不宜处理；会导镁离子生成氢氧化镁沉淀，不能形成MgSiO3沉淀，导致产品中混有杂质，同时溶液中铵根离子浓度降低导致MgNH4PO4无法完全沉淀；（5）由题给信息可知，五氧化二钒水能与酸溶液反应生成盐和水，也能与碱溶液发生生成盐和水的两性氧化物，故选C；（6）由题意可知，还原步骤中加入焦亚硫酸钠溶液的目的是将铬元素转化为铬离子，反应的离子方程式为2Cr2O+3S2O+10H+=4Cr3++6SO+5H2O，故答案为：2Cr2O+3S2O+10H+=4Cr3++6SO+5H2O。7．（2025·山东日照·一模）以赤泥熔炼渣(主要成分为Fe2O3、SiO2、CaO，少量Sc2O3)为原料分离稀土元素钪(Sc)的一种工艺流程如下：已知：①萃取剂为磷酸三丁酯、磷酸二丁酯和磺化煤油；②Sc3+的氧化性很弱。回答下列问题：（1）“浸渣”的主要成分为(填化学式)。（2）“反萃取”的目的是分离Sc和Fe元素。向“萃取液”中加入NaOH，(Fe2+、Fe3+、Sc3+)的沉淀率随pH的变化如图。试剂X为(填Na2SO3或NaClO)，应调节pH最佳为。（3）已知Sc2(C2O4)3难溶于水，难溶于酸；Ka1(H2C2O4)=a，Ka2(H2C2O4)=b，Ksp[Sc2(C2O4)3]=c，“沉钪”时，发生反应：2Sc3++3H2C2O4=Sc2(C2O4)3+6H+，此反应的平衡常数K=。(用含a、b、c代数式表示)（4）Sc2(C2O4)3经系列操作可得，加热脱水时生成ScOCl的化学方程式为。（5）在一定条件下，一种物质在两种互不相溶的溶剂A、B中的浓度之比是一个常数(分配系数Kd)；萃取率=。萃取Sc的过程中，若Sc元素的分配系数，取100mL含钪的溶液，一次性加入60mL萃取剂，则Sc的萃取率为%(保留到小数点后一位，下同)；若将60mL萃取剂分成3次萃取，每次用20mL，则最后一次水层中钪的残留率为%。【答案】（1）CaSO4、SiO2（2）Na2SO32（3）（4）ScCl3·6H2OScOCl+2HCl↑+5H2O（5）81.86.4【分析】熔炼渣主要成分为Fe2O3、SiO2、CaO，少量Sc2O3，其中二氧化硅不溶，氧化钙和硫酸反应生成硫酸钙，故“浸渣”的主要成分为CaSO4、SiO2；Fe2O3和Sc2O3和硫酸反应生成相应的盐，随后用萃取剂萃取，将钪元素和铁元素分类出来，加入试剂X将三价铁还原为二价铁，加入氢氧化钠实现钪和铁的分离，过滤后加入硝酸溶解，随后加入草酸沉钪，处理后得到单质钪，以此解题。【解析】（1）熔炼渣主要成分为Fe2O3、SiO2、CaO，少量Sc2O3，其中二氧化硅不溶，氧化钙和硫酸反应生成硫酸钙，故“浸渣”的主要成分为CaSO4、SiO2；（2）由图可知，二价铁更容易和Sc分离，故试剂X应该是将三价铁转化为二价铁，则试剂X为Na2SO3；由图可知，pH为2时，二价铁没有沉淀，Sc的沉淀率已经很大，故应调节pH最佳为2；（3）已知Ka1(H2C2O4)=a，Ka2(H2C2O4)=b，Ksp[Sc2(C2O4)3]=c，则结合平衡常数的定义可知反应2Sc3++3H2C2O4=Sc2(C2O4)3+6H+的平衡常数K==；（4）ScCl3·6H2O沉淀在高温脱水的过程中，ScCl3发生了水解反应，方程式为：ScCl3·6H2OScOCl+2HCl↑+5H2O；（5）设100mL含Sc的溶液中Sc的物质的量为amol，一次性加入60mL萃取剂，其中可以萃取的Sc的物质的量为xmol，则，解得x=0.818a，Sc的萃取率=；若将60mL萃取剂分成3次萃取，每次用20mL，设100mL含Sc的溶液中Sc的物质的量为amol，一次性加入20mL萃取剂，其中可以萃取的Sc的物质的量为xmol，则，解得x=0.6a，Sc的萃取率=，钪的残留率为1-60%=40%，没有每次萃取时，使用的萃取剂体积都是20mL，则每次的萃取率相同，故最后一次水层中钪的残留率=40%×40%×40%=6.4%。（建议用时：20分钟）1．（2025·甘肃卷）研究人员设计了一种从铜冶炼烟尘(主要含S、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：熔点314℃，沸点460℃分解温度：，，，高于（1）设计焙烧温度为600℃，理由为。（2）将通入和的混合溶液可制得，该反应的化学方程式为。（3）酸浸的目的为。（4）从浸出液得到Cu的方法为(任写一种)。（5）某含Pb化合物是一种被广泛应用于太阳能电池领域的晶体材料，室温下该化合物晶胞如图所示，晶胞参数，。与Pb之间的距离为pm(用带有晶胞参数的代数式表示)；该化合物的化学式为