笃学好“钴”“镍”而不渝-2025年高考化学一轮复习工业流程

笃学好“钻”，“银”而不渝

初识柘原

钻、银都是中等活泼的金属元素，化合物性质比较接近，但也存在差异，这与它们

的电子层结构有关。

由于原子核的核电荷数以及半径不同导致对电子的吸引能力不同，所以铁的金属

活泼性稍强于钻和银；

单质由于表面具有一层致密的氧化膜，常温下钻、镶在空气中能稳定存在；

加热条件下可生成CoO、NiO；

与稀H2SO4和稀盐酸反应较缓慢，钻与硝酸易反应；

化合价+2价+3价

CoO：一定条件下可被氏或C。还

CO2O3、Ni2O3在酸性溶液中具有强氧化性：

原成单质钻。能溶于酸和强碱，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在酸性溶液中有强氧化

CO(OH)2：在空气中被缓慢氧化为

性。

棕褐色的CO(OH)3，可被强氧化剂

氢氧化+2+

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

(如H2O2)迅速氧化。2

物

6H2O

Ni(OH)：在空气中较稳定，可采用

22

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

氧化性较强的C12将其氧化。

6H2O

CoCb、NiCb在不同的温度时可含

Co3\Ni3+仅能够存在于固态物质或配合物

不同数目的结晶水，前者因结晶水

中，在水溶液中会发生如下反应(保同)：

数目的不同呈现不同的颜色，可用

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

氯化物于制造变色硅胶，还可用作干湿指22

C0CI3在加热或遇水时发生分解：

示剂NiCb通常在有机溶剂中的溶

解度比CoCh小得多，利用这一性△或水，

2coeb2coe12+Cl2T

质可分离二者。

行H制综

1.(2023上•江苏扬州•高三扬州市新华中学校考阶段练习)近年来，废旧锂离子电池的

回收成为目前新能源产业重要的发展方向。某锂离子二次电池的正极材料主要为

LiCoO2,还含有少量Al、Fe、Mn、Ni的化合物。通过如图流程利用废旧锂离子电池制

备草酸钻晶体(CoCzOrxH?。)：

NHC

H2so4NH4HCO3NaClOP507萃取剂（4）22°4

已知该工艺条件下，有关金属离子沉淀完全（c=lxl（T5moi.匚|）的pH见表:

离子Co2+Fe3+Fe2+Al3+Mn2+Ni2+

pH9.33.29.04.710.18.9

回答下列问题:

（1广酸浸还原"时，LiCoO2发生的反应中氧化产物为硫酸盐的化学方程式为。

⑵水解净化的"滤渣"成分o

⑶氧化过滤的目的是沉铁和沉锦，其操作为控制体系的pH在4~5,加入NaClO溶液。

写出其中沉铁的离子方程式;实际生产中，随着反应时间的延长，锦和铁的沉淀

率逐渐增大，但钻的损失量也随之增大，可能的原因为：。

⑷利用"P507萃取剂"从"滤液"中分离C02+。萃取时，Co、Ni的浸出率和钻/保分离因素

与水相pH的如图所示。Co/Ni分离因素越大，表明萃取剂对Co/Ni分离效果越好。由图

可知，萃取时的最佳水相pH为（填字母）。

▲▲Co

••Ni

-a~■-Co/Ni分离因素

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

2.（2023上•江苏南通・高三江苏省如东高级中学校联考学业考试）某工厂采用如下工艺

处理镶钻矿硫酸浸取液（含Ni2+、C02+、Fe2+、Fe3+、Mg?+和乂/+）,实现银、钻、镁元

素的回收。

混合气

石j乳（SC）2j空气）Na『HNa；H

硫酸浸取液一।氧化।'滤液A|沉丘银।滤液■阮蔺一上层清液

滤渣钻银渣沉渣

回答下列问题：

①在一定温度下，用硫酸浸取已粉碎的银钻矿时，提高浸取速率的方法为o（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（H2SO5）,写

出H2SO5的结构式：-

⑶"氧化"中，用石灰乳调节pH=4,MM+被H2sO5氧化为MnCh,该反应的离子方程式

为o（H2s05的电离第一步完全，第二步微弱）

⑷"氧化"中保持空气通入速率不变，Mn（助氧化率与时间的关系如图。S02体积分数为

9%时，Mn（固氧化速率最大；继续增大S02体积分数时，Mn（助氧化速率减小的原因

%

、

树

崛

(

n

)

u

n

NaClONa2cO3H2so4

溶液溶液溶液

浓盐酸

①写出"钻银分离"时发生反应的离子方程式：

②喉钻分离”后溶液中c(Ni2+)=1.0molL1,若"滤液1"中c(CO3-)=10-5molL1,则沉保率=

(要求写出计算过程)。［己知：KsP(NiCO3)=1.0xl0-7,沉银率;因沉淀［少的：网道)］

初始c(Ni)

3.(2023上•福建莆田•高三莆田第二十五中学校考阶段练习)银、钻是重要的战略物资,

但资源匮乏。一种利用酸浸出法从冶金厂废炉渣中提取银和钻的工艺流程如下:

一系列操作,

过量铁粉煤油

硫酸NaC103NaFP507+含NiSO4溶液NiSO4(s)

11

废炉渣,酸浸一除铜一除铁—>1除钙镁卜一萃取一

1LJ

I1~T-Co负载____CoSO

酸浸渣滤渣黄钠铁帆滤渣反萃取4

12看和相一溶液

晶体

已知：i.酸浸液中的金属阳离子有Ni2+、Co2\Cu2\Mg2+、Ca2+等

ii.NiSCU在水中的溶解度随温度升高而增大

回答下列问题:

(l)Co2+的价电子排布式,SO：空间构型为

⑵提高"酸浸"速率的方法有。(任写一条)

(3广滤渣1”的主要成分是=(写化学式)

⑷黄钠铁矶的化学式为Na2Fe6(SC>4)4(OH)i2,"除铁”的离子方程式为。

(5广除钙镁"时，随pH降低，NaF用量急剧增加，原因是(结合平衡理论解释)。

Ca2+和Mg?+沉淀完全时，溶液中厂的浓度“厂)最小为已知离子浓度SUF

10-11

5moi时，认为该离子沉淀完全，Ksp(CaF2)=1.0xlO_,KSp(MgF2)=7.5xlO)o

⑹获得NiSCMs)的"一系列操作”是0

⑺工艺流程中，可循环利用的物质是。

4.(2024上•广东深圳•高三统考期末)某钻土矿主要含有银(Ni)、钻(Co)、铁(Fe)、铝(Al)、

钙(Ca)、硅(Si)等元素的氧化物，一种综合回收利用钻土矿的部分流程如下：

硫酸

硫酸NaClC>3溶液Na2cC\溶液KNO?饱和溶液

已知：①25回时,相关金属离子［c(Mn+)=O.lmol-L-1］形成氢氧化物沉淀的pH范围如下:

金属离子Fe2+Fe3+Al3+Ni2+Co2+

开始沉淀的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元素的化合价均为+2价。

⑴"酸浸"时，滤渣的主要成分为（填化学式）。

（2广除铁、铝”时，应控制溶液pH范围为,使用NaOH溶液可将滤渣2中铁、

铝元素分离，涉及化学方程式为。

（3广沉钻”时，滤渣3的成分为亚硝酸钻钾（K3[Co（NO2）61），同时有无色气体（遇空气变

为红棕色）生成，写出"沉钻”步骤的离子方程式o

⑷亚硝酸钻钾（K3[Co（NO2）61）的中心离子的配位数为,配体中配位原子（N）

的杂化方式为。

⑸C。的一种氧化物Cos。,是重要的化工原料。CO3O4晶体为尖晶石结构，其晶胞结构

如下图所示。已知晶胞边长为apm,设NA为阿伏加德罗常数的值，则该晶体中C<?+与

5.（2023上•福建莆田•高三莆田一中校考期中）废铝催化剂中铝、钻、银等有价金属作

为二次资源可加以回收利用，一种从废铝催化剂（主要成分为Mo03、MoS2,含少量Co。、

CoS.NiO、FezCh等）中回收有价金属的一种工艺流程如图。

已知：溶液中金属离子开始沉淀和完全沉淀的pH如下表所示:

回答下列问题:

⑴Ni在元素周期表中的位置为,"焙烧"时产生的气体A的主要成分

为o

（2广焙烧”时M0S2转化为Mods,写出“碱浸"时MoO3参与反应的离子方程式

⑶“碱浸"时NaOH加入量、浸出温度、浸出时间对铝浸出率的影响如图所示。

1_

10a00

90180

%%80F<

、/60

<<70l<_

王

汨

汨60l

贬

财

妻-

麻

军

职

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

氢氧化钠加入量/铝理论耗量浸出温度/C浸出时间/h

则应选择的适宜的生产工艺条件为、、=

⑷"除铁"时应调节溶液pH的范围为，"沉淀"时调节溶液pH=9.0,则此时溶

(pX=-lgX)o

⑸"系列操作"为、、过滤洗涤、干燥得到（NH4）2MOO4-7H2。晶体。

（6）50.00kg该废铝催化剂（含Mo元素质量分数为10.56%）通过该工艺最终得到15.05kg

七水铝酸镂（相对分子质量为322）产品，则该工艺中七水铝酸镂的收率为%（保

目标产物实际生成量

留小数点后一位数字。收率=xl00%)

目标产物理论生成量o

6.（2023上,山东•高三山东省实验中学校考阶段练习）银、钻是重要的战略物资，但资

源匮乏。一种利用酸浸出法从冶金厂废炉渣中提取银和钻的工艺流程如下:

煤油广含NiSCU一系列操作》NiSO4（s）

硫酸过量铁粉NaC103NaF

废!溶液

炉

萃取

渣

负载|后效曲

」C有o机相T反簪iC溶o液SO4

矶沉淀t

硫酸

已知：I.酸浸液中的金属阳离子有Ni2+、Co2\Cu2\Mg2+、Ca2+等

ii.NiSCU在水中的溶解度随温度升高而增大

回答下列问题：

⑴“滤渣1”的主要成分是-（写化学式）

⑵黄钠铁矶的化学式为Na2Fe6（SO4）4（OH）i2,"除铁”的离子方程式为。

（3广除钙镁“时，随pH降低，NaF用量急剧增加，原因是（结合平衡理论解释）。

Ca2+和Mg?+沉淀完全时，溶液中F的浓度c（F）最小为moLL^o［已知离子浓度

<10-5mol/L认为该离子沉淀完全，Ksp(CaF2)=1.0xl06*10(ii.mol/L)3,

Ksp（MgF2）=7.5xlO_1:L（mol/L）3]

⑷银、钻萃取率与料液pH、萃取剂体积与料液体积比Va：V。的关系曲线如下图所示,

则"萃取"时应选择的pH和Va：Vo分别为、O

⑸获得NiSCMs）的"一系列操作”是。

⑹该工艺流程中，可循环利用的物质是。

7.（2023・辽宁•统考高考真题）某工厂采用如下工艺处理银钻矿硫酸浸取液（含

Ni2\Co2\Fe2\Fe31Mg?+和乂丁+）。实现镶、钻、镁元素的回收。

混合气

石灰乳（SO2+空气）NaOHNaOH

硫酸浸取液上层清液

滤渣钻银渣沉渣

已知:

Fe(OH)

物质3CO(OH)2Ni(OH)2Mg(OH)2

%10-37.4w14710-14710To.8

回答下列问题:

（1）用硫酸浸取银钻矿时，提高浸取速率的方法为（答出一条即可）。

（2广氧化”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（H2so5）,

ImolH^SOs中过氧键的数目为o

⑶"氧化"中，用石灰乳调节pH=4,被H2sO5氧化为MnC>2,该反应的离子方程

式为（H2s的电离第一步完全，第二步微弱）；滤渣的成分为Mn。?、（填

化学式）。

⑷"氧化”中保持空气通入速率不变，Mn（回）氧化率与时间的关系如下。SO。体积分数为

时，Mn（回）氧化速率最大；继续增大SO?体积分数时，Mn（助氧化速率减小的原因

是O

%

、

树

^

场

(

I

D

U

n

⑸"沉钻银"中得到的Co（勖在空气中可被氧化成CoO（OH）,该反应的化学方程式

为_____

⑹"沉镁"中为使Mg?+沉淀完全（25℃）,需控制pH不低于（精确至0.1）。

8.（2023・河北•张家口市宣化第一中学校联考二模）电池正极片由银钻镒酸锂

（LiNi,Co,Mni_,,O2）正极材料和铝片组成，以其为原料回收各金属工艺流程如下:

♦、©

•CoO

回答下列问题：

⑴滤液1中含铝微粒为o

（2广碱浸”后需进行过滤、洗涤，简述洗涤的操作过程：。

⑶"还原”时,参加反应的“（Co"）:«（H2O2）=o

（4）"分离〃过程包含萃取和反萃取，萃取时必须使用的仪器是；萃取时利用有

机物HT将C02+从水溶液中萃取出来，该过程可表示为C02+（水层）+2HT（有机层）工

CoT2（有机层）+2H+（水层）。向CoT2（有机层）中加入稀硫酸能获得较纯的含C02+的水溶液，

从平衡角度解释其原因：O

⑸"氧化"过程中MnS04发生反应生成MnO2>（NH4）2SO4^H2sO4的化学方程式

为_________

⑹"沉钻"后获得COC204-2H20,取mgCoC2O4-2H2O进行"高温分解"，测得固体的失重率

（原固体质量-剩余固体质量

（原固体质量x100%）与温度的关系曲线如图所示。写出加热到160回时

反应的化学方程式：;"高温分解"需控制的最低温度为

八失重率/%

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

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

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

150290890温度/℃

9.（2023・湖北荆州•统考模拟预测）保、钻是重要的战略金属。广泛应用于国防、新能

源、电子等工业，一种利用酸浸出法从冶金厂废炉渣（含Ni、Co及少量Cu、Mg、Ca、

Fe的氧化物）中提取铜、银和钻的部分工艺流程如图：

草酸核溶液

已知：

i.Ksp（CaF,）=l.OxlO10,Ksp（MgF,）=7.5xlOn；离子浓度WlO^moLL-时，认为

该离子沉淀完全。

ii.NISO,在水中的溶解度随温度升高明显增大，不溶于乙醇和苯。

⑴基态Ni?+和C6+中的未成对电子数之比为0

⑵除铁是用NaClC>3将溶液中的Fe?+氧化为Fe3+,再通过调pH,转化为黄钠铁矶，写出

2+

NaClO3氧化Fe的离子方程式：。

⑶除钙镁时，随pH降低，NaF用量急剧增加，原因是；当Mg2+沉淀完全时,

溶液中c（Ca2+）是否沉淀完全？（写出计算过程）

⑷已知：萃取剂P204和P507对金属离子的萃取率与平衡pH的关系如图甲、乙所示,

则萃取步骤中应选择的萃取剂是，最佳pH在_________左右。

⑸实验室从NiSO,溶液中得到NiSO「7H2。晶体，操作过程为：蒸发浓缩、当_______

（填现象），停止加热，冷却结晶，过滤、洗涤干燥等。

10.（2023•山东临沂•校联考模拟预测）银电池的电极活性材料为多组分合金（主要成分

为银、钻，还含有铝、铁等），可重新回收利用。利用废银电池资源化生产醋酸钻晶体

[CO（CH3COO）2-4H2O]的工艺流程如下。

H2SO4NaHCO3

硫酸冰醋酸

H2O2NaClOH2O2溶液

银电»醋酸钻

池废料晶体

废渣滤渣1滤液1滤液2

已知：①浸取母液中除铝元素外，其他金属元素的化合价均为+2价。

②部分金属阳离子沉淀的pH如下表。

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

沉淀物Fe(OH3Fe(OH23CO(OH)3Ni(OH2

开始沉淀pH2.27.47.60.14.07.6

完全沉淀pH3.28.99.21.15.29.2

请回答下列问题：

⑴“浸取”时可以提高浸取率的操作有（任写1条）。

（2广调pH”时溶液的pH范围是，所得滤渣1的主要成分为（填化学式）。

⑶"氧化分离”操作控制溶液pH=2,加入NaClO发生反应的离子方程式为o

⑷"溶解甘操作中加入的作用为，"沉钻”操作过程中发生反应的离子方

H2O2

程式为o

（5广溶解2”操作后得到醋酸钻晶体，要使该醋酸钻晶体的纯度更高，所采取的实验操作

名称应为O

参考答案:

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】该工艺流程的原料为废旧锂电池的正极材料(主要为LiCoO?,还含有少量Al、Fe、

Mn、Ni的化合物)，产品为草酸钻晶体(CoCzOrxH?。)，流程主线中的主元素为C。，则AI、

Fe、Mn、Ni元素在该工艺流程中作为杂质被除去，"酸浸还原"过程中，LiCoO?、H2sO,与

NazSQs反应生成CoS。”、Li2soa,Al、Fe、Mn、Ni的化合物也都与H2sO」反应生成

Al3\Fe2\Mn2\Ni?+的硫酸盐，在"水解净化"过程中碳酸氢钱和A?+发生双水解反应生成

氢氧化铝沉淀而除去，"氧化沉铁、镒”过程是NaClO将Fe?+、Mi?+分别氧化为Fe(OH)3、

MnO?过滤除去，利用"P507萃取剂"从"滤液"中分离Ct?*,再反萃取后加入(NHJC2。,，

最终得到COC2OTXH2O。

【详解】(1)"酸浸还原"过程中，LiCoO?、HAO,与NaSOs反应生成CoSO」、Li2so4,

故化学反应方程式为8LiCoO2+Na2S2O3+HH2SO4=4Li2SO4+8CoSO4+Na2SO4+11H2O；

(2)“酸浸还原"后溶液中含有CcAu\Al*,Fe2*Mn2\Ni2\Na*等阳离子，在“水解

净化"过程中碳酸氢镀中的HCO；和AP+发生双水解反应生成氢氧化铝沉淀而过滤除去，故

"滤渣"为AI(OH)3；

(3)在“氧化沉铁、锦”过程中NaClO将Fe?+、Mn"分别氧化为Fe(0H)3、MnO?从而过滤除

2++

去，故NaClO与Fe?+发生的离子反应为2Fe+C1O+5H2O=2Fe(OH)3+CP+4H；

随着反应时间的延长，NaClO具有较强氧化性，氧化Co?*,使其转化为LiCoO?沉淀，而造

成钻的损失;

(4)根据图像，pH为3.5时，钻的萃取率高，锲的萃取率低，且Co/Ni分离因素最大，分

离效果最好，故萃取时的最佳水相pH为3.5,C正确；

答案选C。

2.⑴适当增大硫酸浓度

()

(2)H—O—S—O—O—H

I

O

2+-

(3)H2O+Mn+HSO；=MnO2+SO4+3H*

(4)SO2有还原性，过多将会降低H2s。5的浓度，降低Mn(EI)氧化速率

2+

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

【分析】混合气中的氧气具有强氧化性，酸性条件下，将亚铁离子和镒离子转化为为氢氧化

铁和二氧化锦，钙离子被硫酸根离子沉淀，锲离子、镁离子先后转化为氢氧化物沉淀，而实

现银、钻、镁元素的回收。

⑸滤液中加NaCIO将Co?+氧化为CO(OH)3,反应的离子方程式为

2++

CIO+2CO+5H2O=2CO(OH)3X1/+CI+4H；再加Na2co3,将蚱+转化为NiCCh沉淀，离子方程式

为Ni2++CO；=NiCO3』；NiCCb中加H2so4,反应生成NiSCU,经蒸发浓缩、冷却结晶，可得

NiSO4-7H2O；钻银分离后得到的Co(OH)3加浓HCI,可将三价的Co还原为二价，得到CoCL,

经蒸发浓缩、冷却结晶，可得CoCl2$H2。。

【详解】(1)提高浸取率可以适当增大硫酸浓度或适当升高温度或将锲钻矿粉碎增大接触面

积等方法增大反应速率，故答案为：适当增大硫酸浓度或适当升高温度或将馍钻矿粉碎增大

接触面积；

(2)过一硫酸可以看做过氧化氢中的一个氢原子被磺酸基取代，因此结构式为

()

I

H—O—S—O—O—H；

I

()

(3)H2s。5的电离第一步完全，第二步微弱，S主要以HSO5存在，-1价的o将Mn2+氧化为

二氧化镒，方程式为H2O+M/+HSO5=MnO2+SO/3H+；

(4)二氧化硫有还原性，二氧化硫的体积分数较大时，二氧化硫将H2s05还原，Mn(助氧化

速率减小，则原因为S02有还原性，过多将会降低H2s05的浓度，降低Mn(助氧化速率；

(5)根据分析，钻镇分离时发生的反应为CIO-2co2++5H2O=2Co(OH)3J+C卜+4H+；c(CO

7

,^(NiCO3)l.OxlO

t)=10-5mol/L,根据Kw(NiCO3)=lQxl0-7可知，c(Ni2+)=«(2评)=1OxlS7=00的。1小沉

阳年因沉淀减少的c(Ni?+)0.1mol/L-0.01mol/L八"

银率二初始c(N产)=—ME—=0-"0

3.(1)3d7正四面体

(2)搅拌(或适当升温、适当增大硫酸的浓度、粉碎炉渣)

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平衡正向移动，溶液中c(F)减小，为使CaFz和

MgF2的溶解平衡逆向移动，NaF用量更多1。25

⑹蒸发浓缩、冷却结晶、过滤

⑺P507+煤油

【分析】根据题干已知信息，酸浸液中的金属阳离子有"+、C02+、eg、Mg2+、Ca2+等，加

入过量铁粉后置换出铜，滤渣1为铜和过量的铁粉，加入氯酸钠将亚铁氧化为三价铁，发生

+2++

反应：2Na+ClO-+6Fe+4SO；+9H2O=Na2Fe6(SO4)4(OH)l2+C1+6H,过滤除铁，继续

2+2+

加入氟化钠，发生离子方程式：2F+Ca=CaR；,2F-+Mg=MgF2,除去钙镁，过滤后滤

液中还含有Ni2+、C02+,加入P507+煤油将Co?+萃取进入有机相，分液得到硫酸保溶液和含

Co?+的有机相，再用硫酸将Co?+反萃取进入无机相，得到硫酸钻溶液，硫酸镁溶液经蒸发浓

缩、冷却结晶、过滤、干燥得到硫酸锲晶体。

【详解】(1)钻的原子序数为27,其基态原子核外电子排布式为：Is22s22P63s23P63dzs2或

[Ar]3d74s2,则Co?+的价电子排布式3d7,SO;中心原子孤电子对数="彳29=0、价

电子对数==4+A°-+U9:-/?X4=4,则其空间构型为正四面体；

(2)提高"酸浸"速率的方法有搅拌、适当升温、适当增大硫酸的浓度、粉碎炉渣等；

(3)据分析，"滤渣1”的主要成分是Fe、Cu；

(4)除铁"步骤是用NaCI03将溶液中的Fe2+氧化为黄钠铁矶，黄钠铁矶的化学式为Na?Fe

6(SO4)4(OH)12,则离子方程式为：

+2++

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

(5)"除钙镁"时，随着pH的降低，溶液中的H+增加，H++FHF的平衡正向移动，溶液

51

中c(F)减小,为使CaF2和MgF2的溶解平衡逆向移动,NaF用量更多；已知离子浓度IOmol-L

11

时，认为该离子沉淀完全，且Ksp(CaF2)=l.OxlO-i。，Ksp(MgF2)=7.5xlO-,钙离子沉淀完全时，

10

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

V1x10-5V1x10-5

以为使Ca2+和Mg2+沉淀完全，溶液中c(F-)的浓度最小为10-2-5mol/L；

(6)已知NiS04在水中的溶解度随温度升高而增大，由NiSCU溶液获得NiS04(s)应采用重结

晶的方法，故获得NiS04⑸的一系列操作为：蒸发浓缩、冷却结晶、过滤；

(7)由工艺流程分析可知，可循环利用的物质是萃取剂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】钻土矿加入硫酸溶解，溶解后溶液中存在镁(Ni)、钻(Co)、铁(Fe)、铝(Al)相对应金

属离子，二氧化硅不与硫酸反应，钙离子与硫酸根离子形成微溶物硫酸钙，过滤后滤渣1

中主要成分为SiO?、CaSO4；氧化过程中Ni、Co元素的化合价为+2价不变，主要是为了

将亚铁离子氧化为铁离子；加入碳酸钠将铝和铁分别形成氢氧化铝和氢氧化铁沉淀；过程后

向溶液中加入硫酸、KN02饱和溶液，将钻形成沉淀与Ni分离，经过系列操作，得到相应产

物；

【详解】(1)根据分析可知，"酸浸"时，滤渣的主要成分：SiO2,CaSO4；

(2)"除铁、铝”时，要使二者完全沉淀，而钻和保不能沉淀，则应控制溶液pH范围为：4.7~6.9；

氢氧化铝与氢氧化钠反应的方程式为AI(OH)3+NaOH=NaAIO2+2H2。。

(3)“沉钻”时，滤渣3的成分为亚硝酸钻钾(K3[Co(NO2)6，，同时有无色气体(遇空气变

为红棕色)生成，说明该气体为NO,则"沉钻”步骤的离子方程式：

2++

3K++Co+7NO；+2H=K3[CO(NO2)6]J+NOT+H,O；

(4)亚硝酸钻钾(K3[Co(NO2)61)的中心离子为Co2+,连接6个NO£,则其配位数为6；

配体中配位原子(N)阶层电子对数：2+1(6-2x2)=3,其杂化方式为sp?杂化；

(5)结合晶胞结构示意图，根据均摊法计算，Co?+位于晶胞顶点和体心，个数：8X1+1=2；

O

C03+位于晶胞体心，个数：4,Co?+与C03+的个数比值：1：2；结合晶胞与晶体结构示意图

可知,在该晶体中，C。离子总个数：24,0离子总个数：32,晶体总质量：(16x32+59x24)/NAg,

_16x32+59x24

lo353

晶体总体积：(axlO)cm-,晶体密度：N(axlo-iO)3°

5.(1)第四周期回族S02

-

(2)MOO3+2OH=MOO4+H2O

⑶NaOH加入量/铝理论耗量为1.0浸出温度85团浸出时间2.4h

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

⑸蒸发浓缩冷却结晶

(6)85.0

【分析】由题干工艺流程图可知，废铝催化剂在空气中焙烧将MOS2氧化为MOO3,CoS转化

为CoO,同时放出气体A为SO2,向固体中加入NaOH和H2O2进行"碱浸"将MoO3转化为

Na2Moe)4溶液，过滤得到滤渣主要成分为CoO、NiO、Fe2O3,滤液主要为Na2Moe)4溶液，

向滤渣中加入稀HNCh,将氧化为转化为C02+、Ni2+和Fe3+,然后加入NaOH溶液调节pH值

进行除铁，即产生Fe(0H)3过滤除去，向滤液中继续加入NaOH溶液，将C02+、Ni?+转化为

CO(OH)2、Ni(0H)2沉淀，向Na2Mo。4溶液中加入稀硝酸进行沉铝转化为H2Mo。4沉淀，向沉

淀中加入氨水，将沉淀转化为(NH4)2MOO4溶液，经过蒸发浓缩、冷却结晶、过滤洗涤干燥

等一系列操作即得(NH4)2MOO#7H2。晶体，据此分析解题。

【详解】(1)己知Ni是28号元素，其核外电子排布式为：[Ar：13d84s2,故Ni在元素周期表

中的位置为第四周期回族，由分析可知，"焙烧"时产生的气体A的主要成分为S02,故答案

为：第四周期回族；S02；

(2)"焙烧"时M0S2转化为MOO3,“碱浸"时MOO3参与反应生成NazMoQ溶液，故该反应

的离子方程式为：Mo03+20H=MoOt+H20,故答案为：MoO3+2OH=MoOf+H20；

(3)由题干"碱浸"时NaOH加入量、浸出温度、浸出时间对铝浸出率的影响图示信息可知,

NaOH加入量/铜理论耗量为1.0、浸出温度为85回、浸出时间约为2.4h的条件下，铝浸出

率最大，则应选择的适宜的生产工艺条件为NaOH加入量/铝理论耗量为1.0、浸出温度为

85回、浸出时间约为2.4h,故答案为：NaOH加入量/铝理论耗量为1.0；浸出温度为85团；

浸出时间约为2.4h；

（4）由题干表中数据可知，"除铁"时即让Fe3+完全沉淀而Ni2+、Co?+不沉淀，则应调节溶液

pH的范围为3.2WpH<6.4,"沉淀”时调节溶液pH=9Q,即溶液中40甘）=10=0儿则此时

Ksp[Ni(OH)]1Q-5?(府*2)34ifep[Co(OH)]

溶液中c(Ni2+)=2=1im。儿*。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,故答案为：3.2<pH<6.4；0.6；

c(Co)c(Co)

（5）由分析可知，"系列操作"为蒸发浓缩、冷却结晶、过滤洗涤、干燥得到（NH4）2MOO,7H2O

晶体，故答案为：蒸发浓缩；冷却结晶;

（6）根据M。元素守恒可知，50.00kg该废铝催化剂（含Mo元素质量分数为10.56%）理论

322

上应该生成七水铝酸镂的质量为：50.00kgxl0.56%x—=17.71kg,通过该工艺最终得到

96

15.05kg七水铝酸镀（相对分子质量为322）产品，则该工艺中七水铝酸钱的收率为粤誉

17.71kg

xl00%=85.0%,故答案为：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）减小，为使CaF2和MgF2的溶解平衡逆向移

动，NaF用量更多1025

（4）4.01.00

⑸蒸发浓缩、冷却结晶、过滤

⑹P507+煤油

【分析】由提示信息，酸浸液中的金属阳离子有Ni2+、Co2\Cu2\Mg2+、Ca2+等，用铁除铜，

置换反应，滤渣1为Cu、过量的Fe；用NaCI03与Fe"发生氧化还原反应除铁，用NaF生

成沉淀除Ca、Mg；用P507煤油萃取，把Ni与C。分开。

【详解】（1）由分析滤渣1为Cu、Fe；

（2）根据氧化还原反应配平方程式：

+2++

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

(3)①"除钙镁"时，随pH降低，c(H+)增大，H++F-簿？HF,平衡右移，c(F-)减小,

为使CaFz和MgFz的溶解平衡逆向移动，NaF用量急剧增加；②已知离子浓度410-5moi

lo11

时,认为该离子沉淀完全，且Ksp(CaF2)=l.OxlO/Ksp(MgF2)=7.5xl0,钙离子沉淀完全

ll.OxlO,0=10以5(mol/L),镁离子沉淀完全时，75xl77Jxl0-3(mol/L),

时,c(F)=c(F)=-0°=

\1x10-5V1x10-5

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

(4)萃取目的是为了获取NiSCU溶液和Co负载有机相，所以Co萃取率越高越好,Ni萃取率

越低越好,所以由图分析可知应选择的pH和Va:Vo分别为4.0和1.00

(5)NiS04在水中的溶解度随温度升高而增大，由NiSCU溶液获得NiSC)4(s)应采用重结晶的

方法，故一系列操作为:蒸发浓缩、冷却结晶、过滤。

(6))由工艺流程分析可知，可循环利用的物质是萃取剂P507十煤油。

7.(1)适当增大硫酸浓度或适当升高温度或将银钻矿粉碎增大接触面积

(2)NA

2++

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

(4)9.0%SO2有还原性，过多将会降低H2SO5的浓度，降低Mn(团)氧化速率

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

(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

(H2so5),用石灰乳调节pH=4,Ml?+被H2SO5氧化为MnO?,发生反应

2++2+

H2O+Mn+HSO5=MnO2+SO；+3H,Fe3+水解同时生成氢氧化铁，"沉钻保"过程中，Co

变为CO(OH)2,在空气中可被氧化成COO(OH)。

【详解】(1)用硫酸浸取银钻矿时，为提高浸取速率可适当增大硫酸浓度、升高温度或将银

钻矿粉碎增大接触面积

O

(2)(H2so5)的结构简式为O=S—O—O—H，所以ImolH2s中过氧