2022届高考化学二轮专题复习学案练习专题八 题型专训(四)　化学工艺流程题

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1．解题要领必备
解答工艺流程综合题的关键是分析流程图，对于比较陌生且复杂的流程图，需要宏观把握整个流程，可针对问题分析细节，不必把每个环节的原理都弄清。总体方法：关注箭头的指向(聚焦局部，箭头指入——反应物，箭头指出——生成物)、前后追溯物质(放大局部)、考虑反应实际(物质性质、试剂用量)。
2．识记化工术语
3．常见操作的答题考虑角度
1．(2020·全国卷Ⅰ，26)钒具有广泛用途。黏土钒矿中，钒以＋3、＋4、＋5价的化合物存在，还包括钾、镁的铝硅酸盐，以及SiO2、Fe3O4。采用以下工艺流程可由黏土钒矿制备NH4VO3。
该工艺条件下，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：
(1)“酸浸氧化”需要加热，其原因是__________________________________________。
(2)“酸浸氧化”中，VO＋和VO2＋被氧化成VOeq \\al(＋,2)，同时还有________离子被氧化。写出VO＋转化为VOeq \\al(＋,2)反应的离子方程式________________________________________________。
(3)“中和沉淀”中，钒水解并沉淀为V2O5· xH2O，随滤液②可除去金属离子K＋、Mg2＋、Na＋、________，以及部分的________。
(4)“沉淀转溶”中，V2O5·xH2O转化为钒酸盐溶解。滤渣③的主要成分是_________。
(5)“调pH”中有沉淀产生，生成沉淀反应的化学方程式是_______________________。
(6)“沉钒”中析出NH4VO3晶体时，需要加入过量NH4Cl，其原因是______________。
答案 (1)加快酸浸氧化反应速率(促进氧化完全)
(2)Fe2＋ VO＋＋MnO2＋2H＋===VOeq \\al(＋,2)＋Mn2＋＋H2O
(3)Mn2＋ Fe3＋、Al3＋
(4)Fe(OH)3
(5)NaAlO2＋HCl＋H2O===NaCl＋Al(OH)3↓
(6)利用同离子效应，促进NH4VO3尽可能析出完全
解析 (1)“酸浸氧化”过程中钒矿粉、MnO2和30% H2SO4发生反应，常温下反应速率较小，加热的目的是加快酸浸氧化反应速率。
(2)Fe3O4与稀硫酸反应：Fe3O4＋8H＋===2Fe3＋＋Fe2＋＋4H2O，“酸浸氧化”过程中，Fe2＋具有还原性，也能被MnO2氧化生成Fe3＋。VO＋被氧化为VOeq \\al(＋,2)，MnO2则被还原为Mn2＋，溶液呈酸性，结合守恒规律，写出离子方程式：VO＋＋MnO2＋2H＋===VOeq \\al(＋,2)＋Mn2＋＋H2O。
(3)由表中数据可知，Mn2＋开始沉淀的pH为8.1，Al3＋开始沉淀的pH为3.0，沉淀完全的pH为4.7，Fe3＋沉淀完全的pH为3.2。“中和沉淀”中调节pH＝3.0～3.1，钒水解并沉淀为V2O5·xH2O，此时Mn2＋不沉淀，Al3＋部分沉淀，Fe3＋几乎沉淀完全，故随滤液②除去的金属离子有K＋、Mg2＋、Na＋、Mn2＋及部分Al3＋、Fe3＋。
(4)滤饼②中含V2O5·xH2O、Fe(OH)3和少量Al(OH)3，“沉淀转溶”中，加入NaOH溶液，调节pH＞13，V2O5·xH2O转化为钒酸盐溶解，Al(OH)3转化为NaAlO2，故滤渣③的主要成分是Fe(OH)3。
(5)滤液③中含有NaAlO2、NaVO3，“调pH”中加入HCl，调节pH＝8.5，此时NaAlO2＋HCl＋H2O===Al(OH)3↓＋NaCl。
(6)NH4VO3存在沉淀溶解平衡：NH4VO3(s)NHeq \\al(＋,4)(aq)＋VOeq \\al(－,3)(aq)，“沉钒”中加入过量NH4Cl，增大c(NHeq \\al(＋,4))，有利于NH4VO3结晶析出(同离子效应的应用)。
2．(2020·全国卷Ⅲ，27)某油脂厂废弃的油脂加氢镍催化剂主要含金属Ni、Al、Fe及其氧化物，还有少量其他不溶性物质。采用如下工艺流程回收其中的镍制备硫酸镍晶体(NiSO4·7H2O)：
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：
(1)“碱浸”中NaOH的两个作用分别是____________________________________________。为回收金属，用稀硫酸将“滤液①”调为中性，生成沉淀。写出该反应的离子方程式________________________。
(2)“滤液②”中含有的金属离子是________________。
(3)“转化”中可替代H2O2的物质是__________。若工艺流程改为先“调pH”后“转化”，即，“滤液③”中可能含有的杂质离子为____________。
(4)利用上述表格数据，计算Ni(OH)2的Ksp＝___________________________(列出计算式)。如果“转化”后的溶液中Ni2＋浓度为1.0 ml·L－1，则“调pH”应控制的pH范围是____。
(5)硫酸镍在强碱溶液中用NaClO氧化，可沉淀出能用作镍镉电池正极材料的NiOOH。写出该反应的离子方程式________________________________________________________。
(6)将分离出硫酸镍晶体后的母液收集、循环使用，其意义是______________________。
答案 (1)除去油脂，溶解铝及其氧化物 AlOeq \\al(－,2)＋H＋＋H2O===Al(OH)3↓
(2)Ni2＋、Fe2＋、Fe3＋
(3)O2或空气 Fe3＋
(4)0.01×(107.2－14)2[或10－5×(108.7－14)2] 3.2～6.2
(5)2Ni2＋＋ClO－＋4OH－===2NiOOH↓＋Cl－＋H2O
(6)提高镍的回收率
解析 (1)因为废镍催化剂表面沾有油脂，所以“碱浸”的目的是除去油脂，同时还可以溶解催化剂中混有的铝及氧化铝杂质。滤液①中存在的金属元素只有铝元素，铝元素以AlOeq \\al(－,2)的形式存在，当加酸调到中性时，发生反应的离子方程式为AlOeq \\al(－,2)＋H＋＋H2O===Al(OH)3↓。
(2)滤饼①加稀硫酸酸浸，产生的滤液中的金属离子有Ni2＋、Fe2＋、Fe3＋。
(3)过程中加入H2O2的目的是氧化Fe2＋，由于Fe2＋的还原性强，能与氧气反应，因此也可以用氧气或空气代替H2O2。如果过程中先“调pH”后“转化”，结合金属离子沉淀的有关pH数据可知，当调节pH小于7.2时，Fe2＋不能形成沉淀，加入H2O2后Fe2＋被氧化为Fe3＋，因此滤液③中可能混有Fe3＋。
(4)根据溶度积的表达式得Ksp[Ni(OH)2]＝c(Ni2＋)·c2(OH－)＝0.01×(107.2－14)2[或10－5×(108.7－14)2]。当溶液中c(Ni2＋)＝1.0 ml·L－1时，c(OH－)＝eq \r(\f(Ksp,cNi2＋))＝eq \r(\f(0.01×107.2－142,1))＝10－7.8，c(H＋)＝eq \f(Kw,cOH－)＝eq \f(10－14,10－7.8)＝10－6.2，pH＝－lg c(H＋)＝－lg 10－6.2＝6.2。所以当pH＝6.2时，Ni2＋开始产生沉淀，根据流程图可知，调pH的目的是让Fe3＋沉淀完全，所以需要调节pH大于3.2，综合分析，应控制pH的范围为3.2～6.2。
(6)分离出硫酸镍晶体后的母液中仍有Ni2＋，采用循环使用的意义是提高镍的回收率。
3．[2020·新高考全国卷Ⅰ(山东)，16]用软锰矿(主要成分为MnO2，含少量Fe3O4、Al2O3)和BaS制备高纯MnCO3的工艺流程如下：
已知：MnO2是一种两性氧化物；25 ℃时相关物质的Ksp见下表。
回答下列问题：
(1)软锰矿预先粉碎的目的是__________________________，MnO2与BaS溶液反应转化为MnO的化学方程式为_______________________________________________________。
(2)保持BaS投料量不变，随MnO2与BaS投料比增大，S的量达到最大值后无明显变化，而Ba(OH)2的量达到最大值后会减小，减小的原因是______________________。
(3)滤液Ⅰ可循环使用，应当将其导入到________操作中(填操作单元的名称)。
(4)净化时需先加入的试剂X为________(填化学式)，再使用氨水调溶液的pH，则pH的理论最小值为_____(当溶液中某离子浓度c≤1.0×10－5 ml·L－1时，可认为该离子沉淀完全)。
(5)碳化过程中发生反应的离子方程式为_________________________________________。
答案 (1)增大接触面积，充分反应，提高反应速率
MnO2＋BaS＋H2O===Ba(OH)2＋MnO＋S
(2)过量的MnO2消耗了产生的Ba(OH)2
(3)蒸发
(4)H2O2 4.9
(5)Mn2＋＋HCOeq \\al(－,3)＋NH3·H2O===MnCO3↓＋NHeq \\al(＋,4)＋H2O
解析 (1)软锰矿粉碎后，表面积增大，即在反应中增大了反应物的接触面积，一是可以使之充分反应；二是可以提高反应速率。由题给信息可知，反应物有MnO2、BaS，生成物有MnO；由流程图中给出的信息可知，生成物中还有Ba(OH)2和硫黄。根据原子守恒和得失电子守恒，可写出该反应的化学方程式MnO2＋BaS＋H2O===MnO＋Ba(OH)2＋S。
(2)增大MnO2与BaS的投料比，S的量达到最大值后不再变化，说明过量的MnO2与S不反应；Ba(OH)2的量达到最大值后会减小，说明过量的MnO2与Ba(OH)2发生了反应，消耗了产生的Ba(OH)2。
(3)滤液Ⅰ中还含有未结晶的Ba(OH)2，可循环使用，应将其导入蒸发操作中。
(4)软锰矿中含有的Fe3O4、Al2O3杂质与硫酸反应生成FeSO4、Fe2(SO4)3、Al2(SO4)3，要除去Fe2＋，应先将Fe2＋氧化为Fe3＋，为了不引入其他杂质，加入的氧化剂X可选用H2O2。因Fe(OH)3和Al(OH)3的组成相似，且Fe(OH)3的Ksp小于Al(OH)3的，因此当Al3＋完全沉淀时，Fe3＋也完全沉淀，由Ksp[Al(OH)3]＝1×10－32.3可知，c(Al3＋)·c3(OH－)＝1×10－32.3，由题意知，当c(Al3＋)≤1.0×10－5 ml·L－1时沉淀完全，可求得c(OH－)≥1×10－9.1 ml·L－1，即c(H＋) ≤1×10－4.9 ml·L－1，pH的理论最小值为4.9。
(5)由流程图提供的信息可知，碳化时的反应物有碳酸氢铵、氨水、Mn2＋，生成物有MnCO3，由此可写出该反应的离子方程式为Mn2＋＋HCOeq \\al(－,3)＋NH3·H2O===MnCO3↓＋NHeq \\al(＋,4)＋H2O。
4．(2019·全国卷Ⅰ，26)硼酸(H3BO3)是一种重要的化工原料，广泛应用于玻璃、医药、肥料等工业。一种以硼镁矿(含Mg2B2O5·H2O、SiO2及少量Fe2O3、Al2O3)为原料生产硼酸及轻质氧化镁的工艺流程如下：
回答下列问题：
(1)在95 ℃“溶浸”硼镁矿粉，产生的气体在“吸收”中反应的化学方程式为________。
(2)“滤渣1”的主要成分有______________________________________________________。为检验“过滤1”后的滤液中是否含有Fe3＋离子，可选用的化学试剂是________。
(3)根据H3BO3的解离反应：H3BO3＋H2OH＋＋B(OH)eq \\al(－,4)，Ka＝5.81×10－10，可判断H3BO3是________酸；在“过滤2”前，将溶液pH调节到3.5，目的是___________________。
(4)在“沉镁”中生成Mg(OH)2·MgCO3沉淀的离子方程式为___________________________，母液经加热后可返回_____工序循环使用。由碱式碳酸镁制备轻质氧化镁的方法是_____。
答案 (1)NH4HCO3＋NH3===(NH4)2CO3
(2)SiO2、Fe2O3、Al2O3 KSCN
(3)一元弱 转化为H3BO3，促进析出
(4)2Mg2＋＋3COeq \\al(2－,3)＋2H2O===Mg(OH)2·MgCO3↓＋2HCOeq \\al(－,3)[或2Mg2＋＋2COeq \\al(2－,3)＋H2O===Mg(OH)2·MgCO3↓＋CO2↑] 溶浸 高温焙烧
解析 (1)硫酸铵溶液中存在平衡：NHeq \\al(＋,4)＋H2ONH3·H2O＋H＋，硼酸镁能与水解出的H＋反应，促进平衡向右移动，生成的一水合氨浓度增大，因溶液中存在平衡NH3·H2ONH3＋H2O，一水合氨浓度增大，促进NH3·H2O分解产生NH3。用NH4HCO3溶液吸收氨气，发生的反应为NH4HCO3＋NH3===(NH4)2CO3。(2)二氧化硅、氧化铁、氧化铝不溶于硫酸铵溶液，滤渣1的主要成分是二氧化硅、氧化铁、氧化铝。检验Fe3＋的试剂可选用KSCN。(3)由题给硼酸的解离反应方程式知，硼酸是一元弱酸。“过滤2”之前，调节pH≈3.5的目的是将硼元素转化为硼酸，促进硼酸析出。(4)“沉镁”中，碳酸铵溶液与硫酸镁溶液发生相互促进的水解反应生成碱式碳酸镁：2Mg2＋＋2COeq \\al(2－,3)＋H2O===Mg(OH)2·MgCO3↓＋CO2↑，或者反应生成碱式碳酸镁和碳酸氢盐。母液含硫酸铵，可以将母液返回“溶浸”工序循环使用，体现绿色化学理念和环境保护思想。碱式碳酸镁转化成轻质氧化镁，联系碳酸镁、氢氧化镁受热都能分解生成氧化镁，也可以联系碱式碳酸铜分解生成氧化铜、水和二氧化碳，可知采用的方法是高温焙烧法，化学方程式为Mg(OH)2·MgCO3eq \(=====,\s\up7(高温))2MgO＋H2O＋CO2↑。
5．(2019·全国卷Ⅱ，26)立德粉ZnS·BaSO4(也称锌钡白)，是一种常用白色颜料。回答下列问题：
(1)利用焰色反应的原理既可制作五彩缤纷的节日烟花，亦可定性鉴别某些金属盐。灼烧立德粉样品时，钡的焰色为________(填标号)。
A．黄色 B．红色 C．紫色 D．绿色
(2)以重晶石(BaSO4)为原料，可按如下工艺生产立德粉：
①在回转炉中重晶石被过量焦炭还原为可溶性硫化钡，该过程的化学方程式为__________。回转炉尾气中含有有毒气体，生产上可通过水蒸气变换反应将其转化为CO2和一种清洁能源气体，该反应的化学方程式为________________________________________________。
②在潮湿空气中长期放置的“还原料”，会逸出臭鸡蛋气味的气体，且水溶性变差，其原因是“还原料”表面生成了难溶于水的____________________(填化学式)。
③沉淀器中反应的离子方程式为______________________________________________。
(3)成品中S2－的含量可以用“碘量法”测得。称取m g样品，置于碘量瓶中，移取25.00 mL 0.100 0 ml·L－1的I2-KI溶液于其中，并加入乙酸溶液，密闭，置暗处反应5 min，有单质硫析出。以淀粉为指示剂，过量的I2用0.100 0 ml·L－1 Na2S2O3溶液滴定，反应式为I2＋2S2Oeq \\al(2－,3)===2I－＋S4Oeq \\al(2－,6)。测定时消耗Na2S2O3溶液体积V mL。终点颜色变化为________________，样品中S2－的含量为__________________(写出表达式)。
答案 (1)D
(2)①BaSO4＋4Ceq \(=========,\s\up7(900～1200 ℃))BaS＋4CO↑ CO＋H2O(g)===CO2＋H2 ②BaCO3 ③S2－＋Ba2＋＋Zn2＋＋SOeq \\al(2－,4)===ZnS·BaSO4↓
(3)浅蓝色至无色 eq \f(25.00－\f(1,2)V×0.100 0×32,m×1 000)×100%
解析 (1)灼烧立德粉样品时钡的焰色为绿色。(2)①由流程图中经浸出槽后得到净化的BaS溶液以及回转炉尾气中含有有毒气体可知，在回转炉中BaSO4与过量的焦炭粉反应生成可溶性的BaS和CO；生产上可通过水蒸气变换反应除去回转炉中的有毒气体CO，即CO与H2O(g)反应生成CO2和H2。②所得“还原料”的主要成分是BaS，BaS在潮湿空气中长期放置能与空气中的H2O反应生成具有臭鸡蛋气味的H2S气体，“还原料”的水溶性变差，表明其表面生成了难溶性的BaCO3。③结合立德粉的成分可写出沉淀器中S2－、Ba2＋、Zn2＋、SOeq \\al(2－,4)反应生成ZnS·BaSO4的离子方程式。(3)达到滴定终点时I2完全反应，可观察到溶液颜色由浅蓝色变成无色，且半分钟内颜色不再发生变化；根据滴定过量的I2消耗Na2S2O3溶液的体积和关系式I2～2S2Oeq \\al(2－,3)，可得n(I2)过量＝eq \f(1,2)×0.100 0V×10－3ml，再根据关系式S2－～I2可知，n(S2－)＝0.100 0×25.00×10－3 ml－eq \f(1,2)×0.100 0V×10－3ml＝(25.00－eq \f(V,2))×0.100 0×10－3ml，则样品中S2－的含量为eq \f(25.00－\f(V,2)×0.100 0×32,m×1 000)×100%。
6．(2019·全国卷Ⅲ，26)高纯硫酸锰作为合成镍钴锰三元正极材料的原料，工业上可由天然二氧化锰粉与硫化锰矿(还含Fe、Al、Mg、Zn、Ni、Si等元素)制备，工艺如图所示。回答下列问题：
相关金属离子[c0(Mn＋)＝0.1 ml·L－1]形成氢氧化物沉淀的pH范围如下：
(1)“滤渣1”含有S和________；写出“溶浸”中二氧化锰与硫化锰反应的化学方程式：_________________________________________________________________________。
(2)“氧化”中添加适量的MnO2的作用是_____________________________________。
(3)“调pH”除铁和铝，溶液的pH范围应调节为________～6之间。
(4)“除杂1”的目的是除去Zn2＋和Ni2＋，“滤渣3”的主要成分是_______________。
(5)“除杂2”的目的是生成MgF2沉淀除去Mg2＋。若溶液酸度过高，Mg2＋沉淀不完全，原因是_______________________________________________________________________。
(6)写出“沉锰”的离子方程式：_____________________________________________。
(7)层状镍钴锰三元材料可作为锂离子电池正极材料，其化学式为LiNixCyMnzO2，其中Ni、C、Mn的化合价分别为＋2、＋3、＋4。当x＝y＝eq \f(1,3)时，z＝________。
答案 (1)SiO2(或不溶性硅酸盐) MnO2＋MnS＋2H2SO4===2MnSO4＋S＋2H2O (2)将Fe2＋氧化为Fe3＋ (3)4.7 (4)NiS和ZnS (5)F－与H＋结合形成弱电解质HF，MgF2(s)Mg2＋(aq)＋2F－(aq)平衡向右移动 (6)Mn2＋＋2HCOeq \\al(－,3)===MnCO3↓＋CO2↑＋H2O (7)eq \f(1,3)
解析 (1)硫化锰矿中硅元素主要以SiO2或不溶性硅酸盐形式存在，则“滤渣1”的主要成分为S和SiO2(或不溶性硅酸盐)。结合“滤渣1”中含S，可知“溶浸”时MnO2与MnS在酸性条件下发生氧化还原反应生成MnSO4和S，根据化合价升降法可配平该反应的化学方程式。(2)“溶浸”后溶液中含Fe2＋，“氧化”中加入的适量MnO2能将Fe2＋氧化为Fe3＋。(3)“调pH”除去Fe3＋和Al3＋时，结合表格中数据信息可知需控制溶液的pH在4.7～6之间。(4)“除杂1”中加入Na2S能将Zn2＋和Ni2＋分别转化为沉淀除去，故“滤渣3”的主要成分为NiS和ZnS。(5)“除杂2”中F－与Mg2＋反应生成MgF2沉淀，若溶液酸度过高，则F－与H＋结合生成弱电解质HF，导致MgF2(s)Mg2＋(aq)＋2F－(aq)平衡向右移动，Mg2＋不能完全除去。(6)“沉锰”时Mn2＋与HCOeq \\al(－,3)反应生成MnCO3并放出CO2，由此可写出离子方程式。(7)化合物LiNixCyMnzO2中，当x＝y＝eq \f(1,3)时，根据化合物中正负化合价代数和为0知1＋2×eq \f(1,3)＋3×eq \f(1,3)＋4z－2×2＝0，解得z＝eq \f(1,3)。
1．(2020·深圳外国语学校高三4月测试)铍铜是广泛应用于制造高级弹性元件的良好合金。某科研小组从某废旧铍铜元件(含25%BeO、71%CuS、少量FeS和SiO2)中回收铍和铜两种金属的工艺流程如下：
已知：Ⅰ.铍、铝元素化学性质相似；BeCl2熔融时能微弱电离；
Ⅱ.常温下部分难溶物的溶度积常数如下表：
(1)滤液A的主要成分除NaOH外，还有________(填化学式)，写出反应Ⅰ中含铍化合物与过量盐酸反应的离子方程式：__________________________________________________。
(2)①滤液C中含NaCl、BeCl2和少量HCl，为提纯BeCl2，最合理的实验步骤顺序为______(填字母)。
a．加入过量的氨水 b．通入过量的CO2 c．加入过量的NaOH d．加入适量的HCl e．洗涤 f．过滤
②从BeCl2溶液中获得BeCl2的晶体易带结晶水，但是将BeCl2晶体与SOCl2(易水解，产物之一能使品红褪色)混合可得无水BeCl2，请从平衡移动角度解释原因：____________。
(3)MnO2能将金属硫化物中的硫元素氧化为硫单质，写出反应Ⅱ中CuS发生反应的化学方程式：______________________________________________________________________。
(4)滤液D中c(Cu2＋)＝2.2 ml·L－1、c(Fe3＋)＝0.008 0 ml·L－1、c(Mn2＋)＝0.010 ml·L－1，缓慢通氨气调节pH可将其依次分离(体积变化忽略不计)。当Cu2＋恰好完全沉淀[c(Cu2＋)＝1.0×10－5 ml·L－1]时，溶液中eq \f(cCu2＋,cFe3＋)约为________。(eq \r(22)≈4.7，保留两位有效数字)
(5)电解NaCl－BeCl2混合熔盐可制备金属铍。
①电解过程中，加入氯化钠的目的是__________________________________________。
②电解得到的Be蒸气中约含1%的Na蒸气，除去Be中少量Na的方法为__________。
已知部分物质的熔沸点如下表：
答案 (1)Na2BeO2、Na2SiO3 BeOeq \\al(2－,2)＋4H＋===Be2＋＋2H2O (2)①afed ②SOCl2＋H2OSO2＋2HCl，SOCl2能吸收水，同时产生HCl，抑制BeCl2的水解 (3)MnO2＋CuS＋2H2SO4===MnSO4＋S＋CuSO4＋2H2O (4)2.6×1010 (5)①增强熔融物的导电性 ②可以控制温度在1 156～3 243 K之间冷却
解析 (2)①滤液C中含NaCl、BeCl2和少量HCl，为提纯BeCl2，可先加入过量的氨水生成Be(OH)2，过滤，洗涤后再加入盐酸，可生成BeCl2，操作顺序为afed。②已知SOCl2易水解，产物之一能使品红褪色，发生的反应为SOCl2＋H2OSO2＋2HCl，则SOCl2能吸收水，同时产生HCl，抑制BeCl2的水解。
(4)已知Ksp[Cu(OH)2]＝ 2.2×10－20，当Cu2＋恰好完全沉淀[c(Cu2＋)＝1.0×10－5ml·L－1]时，c(OH－)＝eq \r(\f(2.2×10－20,1.0×10－5))ml·L－1；则根据Ksp[Fe(OH)3]＝4.0×10－38，可知溶液中c(Fe3＋)＝eq \f(4.0×10－38,\r(\f(2.2×10－20,1.0×10－5))3)ml·L－1，故溶液中eq \f(cCu2＋,cFe3＋)＝1.0×10－5÷eq \f(4.0×10－38,\r(\f(2.2×10－20,1.0×10－5))3)≈2.6×1010。
(5)①熔融的NaCl能导电，则电解过程中，加入氯化钠能增强熔融物的导电性。②电解得到的Be蒸气中约含1%的Na蒸气，由表中熔沸点可知，除去Be中少量Na的方法为控制温度在1 156～3 243 K之间冷却。
2．(2020·太原市第五中学高三二模)一种以冷热镀管废料锌灰制ZnSO4·7H2O晶体，进而获取ZnO，并探索氢电极增压还原氧化锌电解法制锌的方法，工艺流程如图所示：
已知：①锌灰的主要成分为ZnO、ZnCl2，还含有SiO2、CuO、PbO和FeO。
②Cu＋＋Cl－===CuCl↓。
回答下列问题：
(1)滤渣1的主要成分为SiO2和________。
(2)酸浸时，硫酸浓度不能过高，原因是_______________________________________。
(3)写出“沉铜”时的离子方程式：___________________________________________。
(4)在pH为5.6的条件下氧化后，再加入聚丙烯酰胺絮凝剂并加热搅拌，其目的是____。
(5)氢电极增压还原氧化锌的装置如图所示，储罐内ZnO溶解后形成Zn(OH)eq \\al(2－,4)离子，每溶解1 ml ZnO需消耗______ml KOH。电解池中的总反应离子方程式为：___________。
(6)该工艺废水中含有Zn2＋，排放前需处理。向废水中加入CH3COOH和CH3COONa组成的缓冲溶液调节pH，通入H2S发生反应：Zn2＋＋H2SZnS(s)＋2H＋。处理后的废水中部分微粒浓度为：
处理后的废水的pH＝________，c(Zn2＋)＝________。[已知：Ksp(ZnS)＝1.0×10－23，Ka1(H2S)＝1.0×10－7，Ka2(H2S)＝1.0×10－14，Ka(CH3COOH)＝2.0×10－5]
答案 (1)PbSO4 (2)会产生SO2气体，污染环境或无法反应(速率慢)等 (3)Zn＋2Cu2＋＋2Cl－===2CuCl↓＋Zn2＋ (4)促使Fe(OH)3胶体聚沉，有利于过滤分离 (5)2 H2＋Zn(OH)eq \\al(2－,4)eq \(=====,\s\up7(电解))2H2O＋Zn＋2OH－ (6)5 1×10－11ml·L－1
解析 (5)储罐内ZnO溶解后形成Zn(OH)eq \\al(2－,4)离子，发生的离子反应为2OH－＋ZnO＋H2O===Zn(OH)eq \\al(2－,4)，则每溶解1 ml ZnO，需消耗2 ml KOH；电解池阳极上的H2在碱性条件下失电子氧化生成H2O，电极反应为H2－2e－＋2OH－===2H2O，阴极上Zn(OH)eq \\al(2－,4)得电子还原生成Zn，电极反应式为Zn(OH)eq \\al(2－,4)＋2e－===Zn＋4OH－，则电解池中的总反应离子方程式为H2＋Zn(OH)eq \\al(2－,4)eq \(=====,\s\up7(电解))2H2O＋Zn＋2OH－。
(6)已知Ka(CH3COOH)＝eq \f(cH＋·cCH3COO－,cCH3COOH)＝eq \f(cH＋×0.10,0.05)＝2.0×10－5，则c(H＋)＝1×10－5ml·L－1，此时溶液pH＝5；Ka1(H2S)×Ka2(H2S)＝eq \f(cH＋·cHS－,cH2S)×eq \f(cH＋·cS2－,cHS－)＝eq \f(c2H＋·cS2－,cH2S)＝1.0×10－7×1.0×10－14，其中c(H＋)＝1×10－5ml·L－1，c(H2S)＝0.10 ml·L－1，则c(S2－)＝1.0×10－12 ml·L－1，此时Ksp(ZnS)＝1.0×10－23＝c(Zn2＋)·c(S2－)，则c(Zn2＋)＝1×10－11ml·L－1。
3．(2020·开封高三三模)钛酸锰(MnTiO3)纳米材料是一种多用途催化剂。工业上用红钛锰矿(主要成分有MnTiO3，还含有少量FeO、Fe2O3、SiO2等杂质)来制备MnTiO3，其工艺流程如图所示：
已知：①红钛锰矿“酸溶”后Ti元素主要以TiO2＋的形式存在；
②H2TiO3不溶于无机酸和碱，不溶于水；
③在空气中加热无水MnCl2分解放出HCl，生成Mn3O4。
回答下列问题：
(1)“粉碎”的目的是________________________________________________________。
(2)“酸溶”中发生的主要反应化学方程式为____________________________________。
(3)为了更好地把滤渣2分离出来，除搅拌外，还需要________(填操作名称)。
(4)“氧化”的氧化剂选用的是高锰酸钾，而不选择通常人们认可的绿色氧化剂“双氧水”，除了高锰酸钾氧化性强、反应快之外，还可能的原因是_____________(写出一条即可)。
(5)“沉锰”的条件一般控制在45 ℃以下的原因是_______________________________。
(6)TiO2＋的水解率受温度和H＋浓度的影响如图所示，TiO2＋最适宜的水解条件是__________________________________________________________________________。
(7)测定所得MnCl2·xH2O晶体中结晶水的含量。取29.70 g样品加热分解，热重曲线(TG)如图所示。
所得氯化锰晶体x的值是________。
答案 (1)增大接触面积，加快反应速度，提高浸取率 (2)MnTiO3＋2H2SO4===MnSO4＋TiOSO4＋2H2O (3)加热(或电泳) (4)根据反应过程中颜色变化可以判断Fe2＋是否氧化完全(或Fe2＋、Fe3＋存在时，加速H2O2分解，导致原料利用率太低，答案合理即可) (5)升温可以加快反应速度，但超过45 ℃，NH4HCO3易分解，所以控制在45 ℃以下可以提高原料利用率(转化率) (6)温度105 ℃，H＋浓度0.90 g·L－1 (7)4
解析 (5)沉锰的反应为：MnSO4＋2NH4HCO3===(NH4)2SO4＋MnCO3↓＋CO2↑＋H2O，“沉锰”的条件一般控制在45 ℃以下的原因是升温可以加快反应速度，但超过45 ℃，NH4HCO3易分解，所以控制在45 ℃以下可以提高原料利用率(转化率)。
(7)由题中信息，在空气中加热无水MnCl2分解放出HCl，生成Mn3O4。200 ℃时，失去全部结晶水，eq \f(18.90,126)∶eq \f(29.70－18.90,18)＝1∶x，x＝4，所得氯化锰晶体x的值是4。关键词
释义
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
灼烧(煅烧)
使固体在高温下分解或改变结构，使杂质高温氧化、分解等。如煅烧石灰石、高岭土、硫铁矿
浸取
向固体中加入适当溶剂或溶液，使其中可溶性的物质溶解，包括水浸取、酸溶、碱溶、醇溶等
浸出率
固体溶解后，离子在溶液中的含量多少
酸浸
在酸性溶液中使可溶性金属离子进入溶液，不溶物通过过滤除去的过程
水浸
与水接触反应或溶解
过滤
固体与液体的分离
滴定
定量测定，可用于某种未知浓度物质的物质的量浓度的测定
蒸发结晶
蒸发溶剂，使溶液由不饱和变为饱和，继续蒸发，过剩的溶质就会呈晶体析出
蒸发浓缩
蒸发除去部分溶剂，提高溶液的浓度
水洗
用水洗去可溶性杂质，类似的还有酸洗、醇洗等
酸作用
溶解、去氧化物(膜)、抑制某些金属离子的水解、除去杂质离子等
碱作用
去油污、去铝片氧化膜，溶解铝、二氧化硅，调节pH、促进水解(沉淀)
常见的操作
答题要考虑的角度
分离、提纯
过滤、蒸发、萃取、分液、蒸馏等常规操作；
从溶液中得到晶体的方法：蒸发浓缩—冷却结晶—过滤—洗涤、干燥
提高原子利用率
绿色化学(物质的循环利用、废物处理、原子利用率、能量的充分利用)
在空气中或在其他气体中进行的反应或操作
要考虑O2、H2O、CO2或其他气体是否参与反应或能否达到隔绝空气、防氧化、水解、潮解等目的
判断沉淀是否洗涤干净
取最后洗涤液少量，检验其中是否还有某种离子存在等
控制溶液的pH
①调节溶液的酸碱性，抑制水解(或使其中某些金属离子形成氢氧化物沉淀)
②“酸作用”还可除去氧化物(膜)
③“碱作用”还可除去油污，除去铝片氧化膜，溶解铝、二氧化硅等
④特定的氧化还原反应需要的酸性条件(或碱性条件)
控制温度(常用水浴、冰浴或油浴)
①防止副反应的发生
②使化学平衡移动；控制化学反应的方向
③控制固体的溶解与结晶
④控制反应速率：使催化剂达到最大活性
⑤升温：促进溶液中的气体逸出，使某物质达到沸点挥发
⑥加热煮沸：促进水解，聚沉后利于过滤分离
⑦趁热过滤：减少因降温而析出的溶质的量
⑧降温：防止物质高温分解或挥发；降温(或减压)可以减少能源成本，降低对设备的要求
洗涤晶体
①水洗：通常是为了除去晶体表面水溶性的杂质
②“冰水洗涤”：能洗去晶体表面的杂质离子，且防止晶体在洗涤过程中的溶解损耗
③用特定的有机试剂清洗晶体：洗去晶体表面的杂质，降低晶体的溶解度有利于析出，减少损耗等
④洗涤沉淀方法：往漏斗中加入蒸馏水至浸没沉淀，待水自然流下后，重复以上操作2～3次
表面处理
用水洗除去表面可溶性杂质，金属晶体可用机械法(打磨)或化学法除去表面氧化物、提高光洁度等
金属离子
Fe3＋
Fe2＋
Al3＋
Mn2＋
开始沉淀pH
1.9
7.0
3.0
8.1
完全沉淀pH
3.2
9.0
4.7
10.1
金属离子
Ni2＋
Al3＋
Fe3＋
Fe2＋
开始沉淀时
(c＝0.01 ml·L－1)的pH
7.2
3.7
2.2
7.5
沉淀完全时
(c＝1.0×10－5 ml·L－1)的pH
8.7
4.7
3.2
9.0
物质
Fe(OH)2
Fe(OH)3
Al(OH)3
Mn(OH)2
Ksp
1×10－16.3
1×10－38.6
1×10－32.3
1×10－12.7
金属离子
Mn2＋
Fe2＋
Fe3＋
Al3＋
Mg2＋
Zn2＋
Ni2＋
开始沉淀的pH
8.1
6.3
1.5
3.4
8.9
6.2
6.9
沉淀完全的pH
10.1
8.3
2.8
4.7
10.9
8.2
8.9
难溶物
Cu(OH)2
Fe(OH)3
Mn(OH)2
溶度积常数(Ksp)
2.2×10－20
4.0×10－38
2.1×10－13
物质
熔点(K)
沸点(K)
Be
1 551
3 243
Na
370
1 156
微粒
H2S
CH3COOH
CH3COO－
浓度/(ml·L－1)
0.10
0.05
0.10