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高考化学二轮复习突破题专题10无机工业流程（强化训练）（2份打包，解析版+原卷版，可预览）
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专题10 无机工业流程题（强化训练）
1．由含碘废水制取碘酸钾的一种工艺如下：
⑴ 写出KIO3在日常生活中的一个重要应用________________________。
⑵ 检验“含碘废水”中是否含有单质I2的常用试剂是________(写试剂名称)。
⑶ 通入SO2的目的是将I2还原为I－，该反应的离子方程式为______________________。
⑷ 工艺中五种物质的制备反应中，不涉及氧化还原反应的步骤是“制________”。
⑸ “制KI(aq)”时，该温度下水的离子积为Kw＝1.0×10－13，Ksp[Fe(OH)2]＝9.0×10－15。
为避免0.9 mol·L－1 FeI2溶液中Fe2+水解生成胶状物吸附I-，起始加入K2CO3必须保持溶液的pH不大于______。
⑹ “制KIO3溶液”反应的离子方程式为__________________。
⑺ KCl、KIO3的溶解度曲线如图所示。流程中由“KIO3(aq)”得到KIO3晶体的操作步骤为_____________________。
2．以红土镍矿(主要含有Fe2O3、FeO、NiO、SiO2等)为原料，获取净水剂黄钠铁矾[NaFe(SO4)2(OH)6]和纳米镍粉的部分工艺流程如下：
（1）“酸浸”过程，为提高铁和镍元素的浸出率，可采取的措施有___________(写出两种)。
（2）“过滤Ⅰ”滤渣的主要成分是______。
（3）“氧化”过程欲使0.3molFe2+转变为Fe3+，则需氧化剂NaClO至少为________ mol。
（4）“沉铁”过程中加入碳酸钠调节浴液的pH至2，生成黃钠铁矾沉淀，写出该反应的化学方程式______。若碳酸钠过多会导致生成的沉淀由黄钠铁矾转变为_____(填化学式)。
（5）向“过滤Ⅱ”所得滤液(富含Ni2+)中加入N2H4·H2O，在不同浓度的氢氧化钠溶液中反应，含镍产物的XRD图谱如下图所示(XRD图谱可用于判断某晶态物质是否存在，不同晶态物质出现衍射峰的衍射角不同)。欲制得高纯纳米镍粉最适宜的NaOH的物质的量浓度为_____。写出该条件下制备纳米镍粉同时生成N2的离子方程式_____。
（6）高铁酸盐也是一种优良的含铁净水剂，J．C．Poggendor早在1841年利用纯铁作电极插入浓的NaOH溶液电解制得Na2FeO4，阳极生成FeO42－的电极反应式为______；Deininger等对其进行改进，在阴、阳电极间设置阳离子交换膜，有效提高了产率，阳离子交换膜的作用是_______。
3．工业上冶炼铝的原料是铝土矿( 主要成分是Al2O3，杂质为Fe2O3、FeO、SiO2等),某研究小组设计的提纯Al2O3的方案如下：
（1）加入过量盐酸后过滤出的滤渣中含有____________________，加入过量的NaOH 溶液，过滤后的滤液中含有的溶质有_______________________ (均填化学式)。
（2）加入过量NaOH溶液过滤后，若滤渣中Fe(OH)2也被氧化，则每消耗0.1mol氧气有多少_____mol Fe(OH)2被氧化。
（3）写出通入过量CO2生成沉淀A时反应的离子方程式为___________________，沉淀A加热得到Al2O3的化学方程式为____________________。
（4）假设铝土矿中含杂质49%，则1吨铝土矿理论上可生产多少__________mol铝。
4．镍废料中主要含有Ni，还有少量的Cu、Fe、Pb等。现从中制取Ni2O3，可用于制造人造卫星、宇宙飞船的高能电池，也可用于制成镍镉碱性电池。生产流程见下：
已知0.010 mol/L金属离子在不同pH下的沉淀情况如下：
Fe3+
Cu2+
Ni2+
Fe2+
开始沉淀pH
3.0
5.0
7.4
9.7
完全沉淀pH
4.0
6.5
9.0
11
回答下列问题：
（1）加入碳酸钙调pH的目的是___________________，“沉渣2”的主要成分是_____，必须先过滤“沉渣1”后再进行“除Cu”的原因是______________。
（2）用离子方程式解释加入NH4F “除Ca”的过程________________。
（3）“酸浸”时参与反应的H2SO4与HNO3物质的量比保持为3:2，此时Ni单质所发生的化学方程式为_______。
（4）“操作X”是________、________
（5）向NiO中加入盐酸溶解，待完全溶解后，加入足量NaOH溶液，再加入NaClO溶液，写出其中和NaClO相关的反应的离子方程式为__________________。
（6）根据上表数据，计算当0.010 mol/L NiSO4溶液中Ni2+完全沉淀时的c(Ni2+)＝ ____mol/L。
5．氯化铵焙烧菱锰矿制备高纯度碳酸锰的工艺流程如下：
已知：①菱锰矿石主要成分是，还含有少量Fe、Al、Ca、Mg等元素；
②相关金属离子形成氯氧化物沉淀时的pH如下：
金属离子
Al3+
Fe3+
Fe2+
Ca2+
Mn2+
Mg2+
开始沉淀的pH
3.8
1.5
6.3
10.6
8.8
9.6
沉淀完全的pH
5.2
2.8
8.3
12.6
10.8
11.6
③常温下， 的溶度积分别为
回答下列问题：
（1）“焙烧”时发生的主要化学反应方程式为_____________________。
（2）分析下列图1、图2、图3，氯化铵焙烧菱镁矿的最佳条件是：
焙烧温度_________，氯化铵与菱镁矿粉的质量之比为__________，焙烧时间为___________.
（3）浸出液“净化除杂”过程如下：首先加入氧化为，反应的离子方程式为________；然后调节溶液pH使沉淀完全，此时溶液的pH范围为____。再加入沉淀，当时， =______
（4）碳化结晶时，发生反应的离子方程式为___________。
（5）流程中能循环利用的固态物质是____________。
6．利用废旧锂离子电池的正极材料，主要成分为 LiCoO2(难溶于水)还含有 Al以及少量 Ca、Mg、Cu、Fe 等。制备 Co3O4 微球的工艺流程如下：
回答下列问题：
（1）LiCoO2 中 Co 元素的化合价为______。
（2）配平步骤①中生成 Co2+的离子方程式为__LiCoO2 +__H++__H2 O2 =__Co2++__O2 +__Li++__H 2O此过程中若用浓盐酸代替 H2SO4 和 H2O2的混合溶液，除因挥发使其利用率降低外，还有的缺点是_____。
（3）步骤②中，不同 pH 下溶液中金属离子的去除效果如下图所示。该过程加入NaOH调节溶液 pH 的最佳范围是______，理由是______。
（4）步骤④中，过滤、洗涤操作均需用到的玻璃仪器有烧杯、玻璃棒、_____。
（5）步骤⑤中，Co(OH)2 在空气中高温焙烧生成 Co3O4 的化学方程式为______。
7．海洋深处有丰富的软锰矿，以此为主要原料生产MnSO4的工业流程如下：
已知：①软锰矿的主要成分是MnO2，此外还含有Fe2O3、Al2O3、CuO、NiO、SiO2等少量杂质。
②几种离子沉淀时数据信息如下：
（1）写出酸浸过程中SO2与MnO2反应的离子方程式___________。
（2）为了探究MnO2与SO2反应情况，某研究小组将含有SO2尾气和一定比例的空气通入MnO2悬浊液中，保持温度不变的情况下，测得溶液中c(Mn2+)和c(SO42－)随反应时间的变化如图所示。导致溶液中c(Mn2+)和c(SO42－)的变化产生明显差异的原因是___________。
（3）操作I是“除铁铝”，其主要步骤为向滤液I中加入软锰矿，调节p=5.2~6.0左右，使其Fe3+、Al3+沉淀完全，再加入活性炭搅拌、抽滤。写出滤液I中生成Fe2+相关的离子方程式___________、___________。
（4）操作Ⅱ是“除铜镍”，其主要步骤为：向滤液Ⅱ中加入MnS(难溶物)，充分搅拌，过滤。加入MnS能除去滤液Ⅱ中Cu2+和Ni2+的原因是___________。
（5）以MnSO4溶液为原料可通过电解法制备超级电容器材料MnO2，其装置如图所示：
则电解过程中阳极电极反应式为___________，电解一段时间后，阴极溶液中H+的物质的量___________(填“变大”、“减小”或“不变”)。实际生产过程中___________(填“能”或“不能”)用MnCl2溶液代替MnSO4溶液。
8．聚硅酸铁是将铁离子引入到活性硅酸而制得的复合型混凝剂。用废铁皮(主要成分Fe和Fe3O4，少量碳)为原料制备的流程如下：
（1）废铁渣进行“粉碎”的目的是_________________。
（2）在实验室进行过滤操作时，所用到玻璃仪器有___________________________。
（3）“酸浸”需适宜的酸浓度、液固比、酸浸温度、氧流量等条件，其中酸浸温度对铁浸取率的影响如下表所示：
温度(℃)
40
60
80
100
120
铁浸取率(%)
50
62
79
92
83
已知：在一定温度下，Fe3+在pH=2开始沉淀，pH=3.7沉淀完全。
①酸浸时应控制溶液的pH___________
②酸浸时通入O2的目的是_______________________________。
③当酸浸温度超过100℃时，铁浸取率反而减小，其原因是__________________________。
（4）滤渣的主要成分为____________________________(填化学式)。
（5）“Fe3+浓度检测”是先用SnCl2将Fe3+还原为Fe2+；在酸性条件下，再用K2Cr2O7标准溶液滴定Fe2+(Cr2O72－被还原为Cr3+)，该滴定反应的离子方程式为_________________________；
已知称取2.60 g聚硅酸铁产品，加入硫酸，再加入足量SnCl2，用0.2000 mol/L K2Cr2O7标准溶液滴定，消耗K2Cr2O7溶液的体积为20.00 mL，则聚硅酸铁产品中铁元素的百分含量为_____________________(结果保留两位有效数字)。
9．化学来源于生活又服务于生活，化工生产是指对原料进行化学加工，最终获得有价值的产品的生产过程。某研究小组利用含硫酸亚铁和硫酸铜的工业废料制备铁红(氧化铁)和硫酸铵晶体。流程如下：
请回答下列问题：
（1）操作I的名称________________，滤渣的成分为__________________。
（2）简述下列实验操作：
①检验溶液A中金属阳离子的方法为____________________________________________________；
②检验固体B是否洗涤干净的方法是____________________________________________________。
（3）请写出溶液A中反应的离子方程式_______________________________________________________
（4） 测定废料中硫酸铜的质量分数：称取a g废料样品，将操作I得到的滤渣用足量的稀硫酸溶解、过滤、洗涤、干燥，称得固体的质量为b g，则废料中硫酸铜的质量分数为_______________(写出表达式。)
（5） 某同学提出另一种制备铁红的方法：往工业废水中加入足量的硫酸和双氧水，通过下列操作也可以得到铁红，请配平下列离子方程式_____ Fe2++ _____ H2O2 + _____ H+= _____ Fe3+ + ____ H2O
10．重铬酸钠是一种用途极广的强氧化剂，工业上可以用铬铁矿[主要成分为Fe(CrO2)2或FeO·Cr2O3，还含有Al2O3、Fe2O3、SiO2等杂质]制备，其主要工艺流程如图所示。请回答下列问题：
（1）煅烧铬铁矿生成Na2CrO4的化学方程式为______________________。
（2）调节溶液的pH所选的试剂为___________(填名称)，写出生成Al(OH)3的化学方程式______________________。
（3）Na2CrO4溶液酸化时发生反应2CrO42－(黄色)+2H+Cr2O72－(橙红色)+H2O。
①该反应___________氧化还原反应(填“是”或“不是”)，反应的平衡常数表达式：K=___________。
②若向Na2Cr2O7溶液(橙红色)中加入足量的NaOH固体，溶液___________(填标号)
A 变黄色 B 颜色不变 C 变红色溶液
③已知：25℃时，Ag2CrO4的Ksp=1.12×10－12，Ag2Cr2O7，的Ksp=2×10－7。25℃时，向Na2Cr2O7溶液中加入AgNO3溶液，生成砖红色沉淀，且溶液酸性增强，该沉淀的化学式是___________。
（4）用重铬酸钠(Na2Cr2O7)结晶后的母液生产重铬酸钾的反应为Na2Cr2O7+2KCl=K2Cr2O7+2NaCl，结合溶解度图回答，冷却结晶析出大量K2Cr2O7的原因是___________。
11．碱性锌锰电池的工作原理：Zn+2MnO2+2H2O2MnO(OH)+Zn(OH)2，其中的电解质溶液是KOH溶液。某课题组用废旧铁壳无汞碱性锌锰电池为原料，制备一种新型材料——MnxZn(1−x)Fe2O4，其工艺流程如图所示：
（1）已知MnxZn(1−x)Fe2O4中锰元素的化合价与实验室用二氧化锰制取氯气时还原产物中的锰相同，则铁元素的化合价为___________。
（2）“溶渣”工序中稀硫酸与铁反应生成的硫酸亚铁可将+3价锰的化合物全部还原成Mn2+，写出该反应的离子方程式：_________________________________。
（3）“调铁”工序的目的是调整滤液中铁离子的总浓度，使其中金属元素的物质的量之比与产品的化学式MnxZn(1−x)Fe2O4相符合。
①写出“调铁”工序中发生反应的离子方程式：______________________、_______。
②若测得滤液的成分为c(Mn2+)+c(Zn2+)=a mol·L−1，c(Fe2+)+c(Fe3+)=b mol·L−1，滤液体积为1 m3，“调铁”工序中，需加入的铁粉质量为___________kg(忽略溶液体积变化，用含a、b的代数式表示)。
（4）在“氧化”工序中，加入双氧水的目的是把 Fe 2+ 氧化为 Fe 3+；生产过程中发现实际消耗双氧水的量大于理论值，其可能原因除温度外，主要是______________________。
（5）用氨水“调pH”后，经“结晶”、“过滤”可得到产品和滤液C，从滤液C中还可分离出一种氮肥，该氮肥的溶液中离子浓度由大到小的排序为_______________。
12．碱式硫酸铁[Fe(OH)SO4]是一种用于污水处理的新型高效絮凝剂。工业上利用废铁屑（含少量氧化铝、氧化铁等）生产碱式硫酸铁的工艺流程如下：
已知：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
Al(OH)3
开始沉淀
2.3
7.5
3.4
完全沉淀
3.2
9.7
4.4
回答下列问题：
（1）加入少量NaHCO3的目的是调节pH在_____________________范围内。
（2）反应Ⅱ中加入NaNO2的目的是氧化亚铁离子，写出该反应的离子方程式为_____________________________________________________________。
（3）碱式硫酸铁溶于水后生成的Fe(OH)2+离子可部分水解生成Fe2(OH)42+ 聚合离子，该水解反应的离子方程式为_________________________________。
（4）在医药上常用硫酸亚铁与硫酸、硝酸的混合液反应制备碱式硫酸铁。根据我国质量标准，产品中不得含有Fe2+及NO3－。为检验所得产品中是否含有Fe2+，应使用的试剂为_________。
A．氯水 B．KSCN溶液 C．NaOH溶液 D．酸性KMnO4溶液
（5）为测定含Fe2+和Fe3+溶液中铁元素的总含量，实验操作如下：准确量取20.00mL溶液于带塞锥形瓶中，加入足量H2O2，调节pH<2，加热除去过量H2O2；加入过量KI充分反应后,再用 0.1000 mol·L-1 Na2S2O3标准溶液滴定至终点，消耗标准溶液20.00mL。
已知：2Fe3++2I-=2Fe2++I2 2S2O32-+I2=2I-+S4O62-
则溶液中铁元素的总含量为_________g·L-1。若滴定前溶液中H2O2没有除尽，所测定的铁元素的含量将会_______ (填“偏高” “偏低” “不变”)
13．氧化亚铜(Cu2O)是一种用途广泛的光电材料，某工厂以硫化铜矿石(含 CuFeS2、Cu2S等)为原料制取Cu2O的工艺流程如下：
常温下几种物质开始形成沉淀与完全沉淀时的pH如下表
（1）炉气中的有害气体成分是___________，Cu2S与O2反应时，氧化剂与还原剂的物质的量之比为___________。
（2）若试剂X是H2O2溶液，写出相应反应的离子方程式：______________________。当试剂X是___________时，更有利于降低生产成本。
（3）加入试剂Y调pH时，pH的调控范围是______________________。
（4）写出用N2H4制备Cu2O的化学方程式：______________________，操作X包括___________、洗涤、烘干，其中烘干时要隔绝空气，其目的是___________。
（5）以铜与石墨作电极，电解浓的强碱性溶液可制得纳米级Cu2O，写出阳极上生成Cu2O的电极反应式：_________________________________。
14．以废旧锌锰电池中的黑锰粉（MnO2、MnO(OH)、NH4Cl、少量ZnCl2及炭黑、氧化铁等）为原料制备MnCl2，实现锰的再利用。其工作流程如下：
（1）过程Ⅰ，在空气中加热黑锰粉的目的是除炭、氧化MnO(OH)等。O2氧化MnO(OH)的化学方程式是_______。
（2）溶液a的主要成分为NH4Cl，另外还含有少量ZnCl2等。
① 溶液a呈酸性，原因是______。
② 根据如图所示的溶解度曲线，将溶液a______（填操作），可得NH4Cl粗品。
③ 提纯NH4Cl粗品，有关性质数据如下：
化合物
ZnCl2
NH4Cl
熔点
365℃
337.8℃分解
沸点
732℃
-------------
根据上表，设计方案提纯NH4Cl：________。
（3）检验MnSO4溶液中是否含有Fe3+：取少量溶液，加入_______（填试剂和现象），证明溶液中Fe3+沉淀完全。
（4）探究过程Ⅱ中MnO2溶解的适宜条件。
ⅰ．向MnO2中加入H2O2溶液，产生大量气泡；再加入稀H2SO4，固体未明显溶解。
ⅱ．向MnO2中加入稀H2SO4，固体未溶解；再加入H2O2溶液，产生大量气泡，固体完全溶解。
① 用化学方程式表示ⅱ中MnO2溶解的原因：________。
② 解释试剂加入顺序不同，MnO2作用不同的原因：________。
上述实验说明，试剂加入顺序不同，物质体现的性质可能不同，产物也可能不同。
15．金属镓有“电子工业脊梁”的美誉，它与铝同主族，曾被称为“类铝”，其氧化物和氢氧化物均为两性化合物。工业制备镓的流程如下图所示：
（1）元素Ga位于Al的下一周期，写出镓(Ga)的原子结构示意图为 ____________CO2的电子式为_____________________
（2）下列有关Al、Ga的说法不正确的是______
A.由流程图可知酸性：Al(OH)3＞Ga(OH)3 B.Ga2O3可与盐酸反应生成GaCl3
C.Ga(OH)3可由Ga2O3与水反应得到 D.与酸反应的剧烈程度：Al
（4）步骤二中不能通入过量的CO2，理由_________________(用离子方程式表示)
（5）工业上通常用电解精炼法提纯镓。某待提纯的粗镓内含Zn、Fe、Cu杂质，以NaOH水溶液为电解质溶液。在电流作用下使粗镓溶解进入电解质溶液，通过某种离子迁移技术到达阴极，并在阴极放电析出高纯镓。(离子氧化性顺序为：Zn2+
A．阳极发生氧化反应，其主要电极反应式：Ga-3e- ═ Ga3+
B．电解过程中，阳极质量的减少与阴极质量的增加相等
C．在阴极除了析出高纯度的镓之外，还有H2产生
D．电解后，电解槽底部的阳极泥中只有Cu和Fe
②阴极析出高纯度镓的电极反应式__________________________________
（6）氮化镓在电和光的转化方面性能突出，是迄今理论上光电转化效率最高的材料。氮化镓(GaN)的一种制备方法是采用GaCl3与NH3在一定条件下反应，写出该反应的化学方程式__________________
16．NaH2PO2(次磷酸钠)易溶于水，水溶液近中性，具有强还原性，可用于化学镀银、镍、铬等。一种利用泥磷(含P4和少量CaO、Fe2O3、Al2O3、CaCl2等)为原料制备NaH2PO2·H2O的工艺流程如下：
已知P4与两种碱的反应主要有：
Ⅰ. 2Ca(OH)2+P4+4H2O=2Ca(H2PO2)2+2H2↑ Ⅱ. 4NaOH + P4+8H2O = 4NaH2PO2·H2O+2H2↑
Ⅲ. 4NaOH + P4+2H2O = 2Na2HPO3 +2PH3↑ Ⅳ. NaH2PO2+NaOH = Na2HPO3+H2↑
（1） 已知H3PO2是一元中强酸，NaH2PO2是___________(填“正盐”或“酸式盐”)。
（2）尾气中的PH3被NaClO溶液吸收可生成NaH2PO2，从吸收液中获得NaH2PO2·H2O的操作为______________、______________过滤、洗涤和干燥。
（3） 用NiCl2、NaH2PO2溶液化学镀Ni，同时生成H3PO4和氯化物的化学方程式为：______________________。
（4） “反应”在温度和水量一定时，混合碱总物质的量与P4的物质的量之比[n(碱)/ n(磷)]与NaH2PO2产率的关系如图所示。当n(碱)/ n(磷)＞2.6时，NaH2PO2的产率随n(碱)/ n(磷)的增大而降低的可能原因是______。
（5） 滤渣2主要成分为___________________ (填化学式)。
（6） “过滤2”的滤液须用Ag2SO4、Ba(OH) 2及Na2S溶液除去其中Cl－及Fe2+等，其中加入的Ag2SO4溶液不宜过量太多，其主要原因是_________________。
（7）在工业上，可以用惰性电极电解NaH2PO2溶液制取磷酸，请写出其阳极反应式_________________。
17．钼(Mo)及其合金在冶金、农业、电气、化工、环保和宇航等重要领域有着广泛的应用和良好的前景，成为国民经济中一种重要的原料和不可替代的战略物质。钼酸钠晶体(Na2MoO4 ·2H2O)是一种重要的金属缓蚀剂。某工厂利用钼精矿(主要成分 MoS2 )制备钼酸钠晶体和金属钼的流程如图所示：
请回答下列问题：
（1）Na2 MoO 4·2H2O 中 Mo 的化合价是 ________。
（2）已知“焙烧”过程中 MoS2 变成 MoO3，则气体 1 中对大气有污染的是 ________。
（3）“碱浸”过程中生成 Na2MoO4 的化学方程式是 ________；“结晶”的钼酸钠晶体仍含其他杂质，要得到较纯的晶体，还应采取的方法是 ________。
（4）“滤液”的主要成分是 ________。
（5）将过滤操作得到的钼酸沉淀进行高温焙烧，实验室模拟高温焙烧时用于盛放钼酸的仪器是 ________。
（6）钼酸高温焙烧的产物与 Al 在高温下发生反应的化学方程式是 ________。
（7）测得碱浸液中部分离子浓度为：c(MoO42－) =0.4 mol·L－1，c(SO42－) =0.02 mol·L－1。结晶前加入氢氧化钡固体除去SO42－，不考虑加入氢氧化钡固体后溶液体积的变化，当BaMoO4开始沉淀时，SO42－ 的去除率为 ________ (保留三位有效数字)。 [已知： Ksp(BaSO4)=1.1×10－10，Ksp(BaMoO4)=4.0×10－8]
专题10 无机工业流程题（强化训练）
1．由含碘废水制取碘酸钾的一种工艺如下：
⑴ 写出KIO3在日常生活中的一个重要应用________________________。
⑵ 检验“含碘废水”中是否含有单质I2的常用试剂是________(写试剂名称)。
⑶ 通入SO2的目的是将I2还原为I－，该反应的离子方程式为______________________。
⑷ 工艺中五种物质的制备反应中，不涉及氧化还原反应的步骤是“制________”。
⑸ “制KI(aq)”时，该温度下水的离子积为Kw＝1.0×10－13，Ksp[Fe(OH)2]＝9.0×10－15。
为避免0.9 mol·L－1 FeI2溶液中Fe2+水解生成胶状物吸附I-，起始加入K2CO3必须保持溶液的pH不大于______。
⑹ “制KIO3溶液”反应的离子方程式为__________________。
⑺ KCl、KIO3的溶解度曲线如图所示。流程中由“KIO3(aq)”得到KIO3晶体的操作步骤为_____________________。
2．以红土镍矿(主要含有Fe2O3、FeO、NiO、SiO2等)为原料，获取净水剂黄钠铁矾[NaFe(SO4)2(OH)6]和纳米镍粉的部分工艺流程如下：
（1）“酸浸”过程，为提高铁和镍元素的浸出率，可采取的措施有___________(写出两种)。
（2）“过滤Ⅰ”滤渣的主要成分是______。
（3）“氧化”过程欲使0.3molFe2+转变为Fe3+，则需氧化剂NaClO至少为________ mol。
（4）“沉铁”过程中加入碳酸钠调节浴液的pH至2，生成黃钠铁矾沉淀，写出该反应的化学方程式______。若碳酸钠过多会导致生成的沉淀由黄钠铁矾转变为_____(填化学式)。
（5）向“过滤Ⅱ”所得滤液(富含Ni2+)中加入N2H4·H2O，在不同浓度的氢氧化钠溶液中反应，含镍产物的XRD图谱如下图所示(XRD图谱可用于判断某晶态物质是否存在，不同晶态物质出现衍射峰的衍射角不同)。欲制得高纯纳米镍粉最适宜的NaOH的物质的量浓度为_____。写出该条件下制备纳米镍粉同时生成N2的离子方程式_____。
（6）高铁酸盐也是一种优良的含铁净水剂，J．C．Poggendor早在1841年利用纯铁作电极插入浓的NaOH溶液电解制得Na2FeO4，阳极生成FeO42－的电极反应式为______；Deininger等对其进行改进，在阴、阳电极间设置阳离子交换膜，有效提高了产率，阳离子交换膜的作用是_______。
3．工业上冶炼铝的原料是铝土矿( 主要成分是Al2O3，杂质为Fe2O3、FeO、SiO2等),某研究小组设计的提纯Al2O3的方案如下：
（1）加入过量盐酸后过滤出的滤渣中含有____________________，加入过量的NaOH 溶液，过滤后的滤液中含有的溶质有_______________________ (均填化学式)。
（2）加入过量NaOH溶液过滤后，若滤渣中Fe(OH)2也被氧化，则每消耗0.1mol氧气有多少_____mol Fe(OH)2被氧化。
（3）写出通入过量CO2生成沉淀A时反应的离子方程式为___________________，沉淀A加热得到Al2O3的化学方程式为____________________。
（4）假设铝土矿中含杂质49%，则1吨铝土矿理论上可生产多少__________mol铝。
4．镍废料中主要含有Ni，还有少量的Cu、Fe、Pb等。现从中制取Ni2O3，可用于制造人造卫星、宇宙飞船的高能电池，也可用于制成镍镉碱性电池。生产流程见下：
已知0.010 mol/L金属离子在不同pH下的沉淀情况如下：
Fe3+
Cu2+
Ni2+
Fe2+
开始沉淀pH
3.0
5.0
7.4
9.7
完全沉淀pH
4.0
6.5
9.0
11
回答下列问题：
（1）加入碳酸钙调pH的目的是___________________，“沉渣2”的主要成分是_____，必须先过滤“沉渣1”后再进行“除Cu”的原因是______________。
（2）用离子方程式解释加入NH4F “除Ca”的过程________________。
（3）“酸浸”时参与反应的H2SO4与HNO3物质的量比保持为3:2，此时Ni单质所发生的化学方程式为_______。
（4）“操作X”是________、________
（5）向NiO中加入盐酸溶解，待完全溶解后，加入足量NaOH溶液，再加入NaClO溶液，写出其中和NaClO相关的反应的离子方程式为__________________。
（6）根据上表数据，计算当0.010 mol/L NiSO4溶液中Ni2+完全沉淀时的c(Ni2+)＝ ____mol/L。
5．氯化铵焙烧菱锰矿制备高纯度碳酸锰的工艺流程如下：
已知：①菱锰矿石主要成分是，还含有少量Fe、Al、Ca、Mg等元素；
②相关金属离子形成氯氧化物沉淀时的pH如下：
金属离子
Al3+
Fe3+
Fe2+
Ca2+
Mn2+
Mg2+
开始沉淀的pH
3.8
1.5
6.3
10.6
8.8
9.6
沉淀完全的pH
5.2
2.8
8.3
12.6
10.8
11.6
③常温下， 的溶度积分别为
回答下列问题：
（1）“焙烧”时发生的主要化学反应方程式为_____________________。
（2）分析下列图1、图2、图3，氯化铵焙烧菱镁矿的最佳条件是：
焙烧温度_________，氯化铵与菱镁矿粉的质量之比为__________，焙烧时间为___________.
（3）浸出液“净化除杂”过程如下：首先加入氧化为，反应的离子方程式为________；然后调节溶液pH使沉淀完全，此时溶液的pH范围为____。再加入沉淀，当时， =______
（4）碳化结晶时，发生反应的离子方程式为___________。
（5）流程中能循环利用的固态物质是____________。
6．利用废旧锂离子电池的正极材料，主要成分为 LiCoO2(难溶于水)还含有 Al以及少量 Ca、Mg、Cu、Fe 等。制备 Co3O4 微球的工艺流程如下：
回答下列问题：
（1）LiCoO2 中 Co 元素的化合价为______。
（2）配平步骤①中生成 Co2+的离子方程式为__LiCoO2 +__H++__H2 O2 =__Co2++__O2 +__Li++__H 2O此过程中若用浓盐酸代替 H2SO4 和 H2O2的混合溶液，除因挥发使其利用率降低外，还有的缺点是_____。
（3）步骤②中，不同 pH 下溶液中金属离子的去除效果如下图所示。该过程加入NaOH调节溶液 pH 的最佳范围是______，理由是______。
（4）步骤④中，过滤、洗涤操作均需用到的玻璃仪器有烧杯、玻璃棒、_____。
（5）步骤⑤中，Co(OH)2 在空气中高温焙烧生成 Co3O4 的化学方程式为______。
7．海洋深处有丰富的软锰矿，以此为主要原料生产MnSO4的工业流程如下：
已知：①软锰矿的主要成分是MnO2，此外还含有Fe2O3、Al2O3、CuO、NiO、SiO2等少量杂质。
②几种离子沉淀时数据信息如下：
（1）写出酸浸过程中SO2与MnO2反应的离子方程式___________。
（2）为了探究MnO2与SO2反应情况，某研究小组将含有SO2尾气和一定比例的空气通入MnO2悬浊液中，保持温度不变的情况下，测得溶液中c(Mn2+)和c(SO42－)随反应时间的变化如图所示。导致溶液中c(Mn2+)和c(SO42－)的变化产生明显差异的原因是___________。
（3）操作I是“除铁铝”，其主要步骤为向滤液I中加入软锰矿，调节p=5.2~6.0左右，使其Fe3+、Al3+沉淀完全，再加入活性炭搅拌、抽滤。写出滤液I中生成Fe2+相关的离子方程式___________、___________。
（4）操作Ⅱ是“除铜镍”，其主要步骤为：向滤液Ⅱ中加入MnS(难溶物)，充分搅拌，过滤。加入MnS能除去滤液Ⅱ中Cu2+和Ni2+的原因是___________。
（5）以MnSO4溶液为原料可通过电解法制备超级电容器材料MnO2，其装置如图所示：
则电解过程中阳极电极反应式为___________，电解一段时间后，阴极溶液中H+的物质的量___________(填“变大”、“减小”或“不变”)。实际生产过程中___________(填“能”或“不能”)用MnCl2溶液代替MnSO4溶液。
8．聚硅酸铁是将铁离子引入到活性硅酸而制得的复合型混凝剂。用废铁皮(主要成分Fe和Fe3O4，少量碳)为原料制备的流程如下：
（1）废铁渣进行“粉碎”的目的是_________________。
（2）在实验室进行过滤操作时，所用到玻璃仪器有___________________________。
（3）“酸浸”需适宜的酸浓度、液固比、酸浸温度、氧流量等条件，其中酸浸温度对铁浸取率的影响如下表所示：
温度(℃)
40
60
80
100
120
铁浸取率(%)
50
62
79
92
83
已知：在一定温度下，Fe3+在pH=2开始沉淀，pH=3.7沉淀完全。
①酸浸时应控制溶液的pH___________
②酸浸时通入O2的目的是_______________________________。
③当酸浸温度超过100℃时，铁浸取率反而减小，其原因是__________________________。
（4）滤渣的主要成分为____________________________(填化学式)。
（5）“Fe3+浓度检测”是先用SnCl2将Fe3+还原为Fe2+；在酸性条件下，再用K2Cr2O7标准溶液滴定Fe2+(Cr2O72－被还原为Cr3+)，该滴定反应的离子方程式为_________________________；
已知称取2.60 g聚硅酸铁产品，加入硫酸，再加入足量SnCl2，用0.2000 mol/L K2Cr2O7标准溶液滴定，消耗K2Cr2O7溶液的体积为20.00 mL，则聚硅酸铁产品中铁元素的百分含量为_____________________(结果保留两位有效数字)。
9．化学来源于生活又服务于生活，化工生产是指对原料进行化学加工，最终获得有价值的产品的生产过程。某研究小组利用含硫酸亚铁和硫酸铜的工业废料制备铁红(氧化铁)和硫酸铵晶体。流程如下：
请回答下列问题：
（1）操作I的名称________________，滤渣的成分为__________________。
（2）简述下列实验操作：
①检验溶液A中金属阳离子的方法为____________________________________________________；
②检验固体B是否洗涤干净的方法是____________________________________________________。
（3）请写出溶液A中反应的离子方程式_______________________________________________________
（4） 测定废料中硫酸铜的质量分数：称取a g废料样品，将操作I得到的滤渣用足量的稀硫酸溶解、过滤、洗涤、干燥，称得固体的质量为b g，则废料中硫酸铜的质量分数为_______________(写出表达式。)
（5） 某同学提出另一种制备铁红的方法：往工业废水中加入足量的硫酸和双氧水，通过下列操作也可以得到铁红，请配平下列离子方程式_____ Fe2++ _____ H2O2 + _____ H+= _____ Fe3+ + ____ H2O
10．重铬酸钠是一种用途极广的强氧化剂，工业上可以用铬铁矿[主要成分为Fe(CrO2)2或FeO·Cr2O3，还含有Al2O3、Fe2O3、SiO2等杂质]制备，其主要工艺流程如图所示。请回答下列问题：
（1）煅烧铬铁矿生成Na2CrO4的化学方程式为______________________。
（2）调节溶液的pH所选的试剂为___________(填名称)，写出生成Al(OH)3的化学方程式______________________。
（3）Na2CrO4溶液酸化时发生反应2CrO42－(黄色)+2H+Cr2O72－(橙红色)+H2O。
①该反应___________氧化还原反应(填“是”或“不是”)，反应的平衡常数表达式：K=___________。
②若向Na2Cr2O7溶液(橙红色)中加入足量的NaOH固体，溶液___________(填标号)
A 变黄色 B 颜色不变 C 变红色溶液
③已知：25℃时，Ag2CrO4的Ksp=1.12×10－12，Ag2Cr2O7，的Ksp=2×10－7。25℃时，向Na2Cr2O7溶液中加入AgNO3溶液，生成砖红色沉淀，且溶液酸性增强，该沉淀的化学式是___________。
（4）用重铬酸钠(Na2Cr2O7)结晶后的母液生产重铬酸钾的反应为Na2Cr2O7+2KCl=K2Cr2O7+2NaCl，结合溶解度图回答，冷却结晶析出大量K2Cr2O7的原因是___________。
11．碱性锌锰电池的工作原理：Zn+2MnO2+2H2O2MnO(OH)+Zn(OH)2，其中的电解质溶液是KOH溶液。某课题组用废旧铁壳无汞碱性锌锰电池为原料，制备一种新型材料——MnxZn(1−x)Fe2O4，其工艺流程如图所示：
（1）已知MnxZn(1−x)Fe2O4中锰元素的化合价与实验室用二氧化锰制取氯气时还原产物中的锰相同，则铁元素的化合价为___________。
（2）“溶渣”工序中稀硫酸与铁反应生成的硫酸亚铁可将+3价锰的化合物全部还原成Mn2+，写出该反应的离子方程式：_________________________________。
（3）“调铁”工序的目的是调整滤液中铁离子的总浓度，使其中金属元素的物质的量之比与产品的化学式MnxZn(1−x)Fe2O4相符合。
①写出“调铁”工序中发生反应的离子方程式：______________________、_______。
②若测得滤液的成分为c(Mn2+)+c(Zn2+)=a mol·L−1，c(Fe2+)+c(Fe3+)=b mol·L−1，滤液体积为1 m3，“调铁”工序中，需加入的铁粉质量为___________kg(忽略溶液体积变化，用含a、b的代数式表示)。
（4）在“氧化”工序中，加入双氧水的目的是把 Fe 2+ 氧化为 Fe 3+；生产过程中发现实际消耗双氧水的量大于理论值，其可能原因除温度外，主要是______________________。
（5）用氨水“调pH”后，经“结晶”、“过滤”可得到产品和滤液C，从滤液C中还可分离出一种氮肥，该氮肥的溶液中离子浓度由大到小的排序为_______________。
12．碱式硫酸铁[Fe(OH)SO4]是一种用于污水处理的新型高效絮凝剂。工业上利用废铁屑（含少量氧化铝、氧化铁等）生产碱式硫酸铁的工艺流程如下：
已知：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
Al(OH)3
开始沉淀
2.3
7.5
3.4
完全沉淀
3.2
9.7
4.4
回答下列问题：
（1）加入少量NaHCO3的目的是调节pH在_____________________范围内。
（2）反应Ⅱ中加入NaNO2的目的是氧化亚铁离子，写出该反应的离子方程式为_____________________________________________________________。
（3）碱式硫酸铁溶于水后生成的Fe(OH)2+离子可部分水解生成Fe2(OH)42+ 聚合离子，该水解反应的离子方程式为_________________________________。
（4）在医药上常用硫酸亚铁与硫酸、硝酸的混合液反应制备碱式硫酸铁。根据我国质量标准，产品中不得含有Fe2+及NO3－。为检验所得产品中是否含有Fe2+，应使用的试剂为_________。
A．氯水 B．KSCN溶液 C．NaOH溶液 D．酸性KMnO4溶液
（5）为测定含Fe2+和Fe3+溶液中铁元素的总含量，实验操作如下：准确量取20.00mL溶液于带塞锥形瓶中，加入足量H2O2，调节pH<2，加热除去过量H2O2；加入过量KI充分反应后,再用 0.1000 mol·L-1 Na2S2O3标准溶液滴定至终点，消耗标准溶液20.00mL。
已知：2Fe3++2I-=2Fe2++I2 2S2O32-+I2=2I-+S4O62-
则溶液中铁元素的总含量为_________g·L-1。若滴定前溶液中H2O2没有除尽，所测定的铁元素的含量将会_______ (填“偏高” “偏低” “不变”)
13．氧化亚铜(Cu2O)是一种用途广泛的光电材料，某工厂以硫化铜矿石(含 CuFeS2、Cu2S等)为原料制取Cu2O的工艺流程如下：
常温下几种物质开始形成沉淀与完全沉淀时的pH如下表
（1）炉气中的有害气体成分是___________，Cu2S与O2反应时，氧化剂与还原剂的物质的量之比为___________。
（2）若试剂X是H2O2溶液，写出相应反应的离子方程式：______________________。当试剂X是___________时，更有利于降低生产成本。
（3）加入试剂Y调pH时，pH的调控范围是______________________。
（4）写出用N2H4制备Cu2O的化学方程式：______________________，操作X包括___________、洗涤、烘干，其中烘干时要隔绝空气，其目的是___________。
（5）以铜与石墨作电极，电解浓的强碱性溶液可制得纳米级Cu2O，写出阳极上生成Cu2O的电极反应式：_________________________________。
14．以废旧锌锰电池中的黑锰粉（MnO2、MnO(OH)、NH4Cl、少量ZnCl2及炭黑、氧化铁等）为原料制备MnCl2，实现锰的再利用。其工作流程如下：
（1）过程Ⅰ，在空气中加热黑锰粉的目的是除炭、氧化MnO(OH)等。O2氧化MnO(OH)的化学方程式是_______。
（2）溶液a的主要成分为NH4Cl，另外还含有少量ZnCl2等。
① 溶液a呈酸性，原因是______。
② 根据如图所示的溶解度曲线，将溶液a______（填操作），可得NH4Cl粗品。
③ 提纯NH4Cl粗品，有关性质数据如下：
化合物
ZnCl2
NH4Cl
熔点
365℃
337.8℃分解
沸点
732℃
-------------
根据上表，设计方案提纯NH4Cl：________。
（3）检验MnSO4溶液中是否含有Fe3+：取少量溶液，加入_______（填试剂和现象），证明溶液中Fe3+沉淀完全。
（4）探究过程Ⅱ中MnO2溶解的适宜条件。
ⅰ．向MnO2中加入H2O2溶液，产生大量气泡；再加入稀H2SO4，固体未明显溶解。
ⅱ．向MnO2中加入稀H2SO4，固体未溶解；再加入H2O2溶液，产生大量气泡，固体完全溶解。
① 用化学方程式表示ⅱ中MnO2溶解的原因：________。
② 解释试剂加入顺序不同，MnO2作用不同的原因：________。
上述实验说明，试剂加入顺序不同，物质体现的性质可能不同，产物也可能不同。
15．金属镓有“电子工业脊梁”的美誉，它与铝同主族，曾被称为“类铝”，其氧化物和氢氧化物均为两性化合物。工业制备镓的流程如下图所示：
（1）元素Ga位于Al的下一周期，写出镓(Ga)的原子结构示意图为 ____________CO2的电子式为_____________________
（2）下列有关Al、Ga的说法不正确的是______
A.由流程图可知酸性：Al(OH)3＞Ga(OH)3 B.Ga2O3可与盐酸反应生成GaCl3
C.Ga(OH)3可由Ga2O3与水反应得到 D.与酸反应的剧烈程度：Al
（4）步骤二中不能通入过量的CO2，理由_________________(用离子方程式表示)
（5）工业上通常用电解精炼法提纯镓。某待提纯的粗镓内含Zn、Fe、Cu杂质，以NaOH水溶液为电解质溶液。在电流作用下使粗镓溶解进入电解质溶液，通过某种离子迁移技术到达阴极，并在阴极放电析出高纯镓。(离子氧化性顺序为：Zn2+
A．阳极发生氧化反应，其主要电极反应式：Ga-3e- ═ Ga3+
B．电解过程中，阳极质量的减少与阴极质量的增加相等
C．在阴极除了析出高纯度的镓之外，还有H2产生
D．电解后，电解槽底部的阳极泥中只有Cu和Fe
②阴极析出高纯度镓的电极反应式__________________________________
（6）氮化镓在电和光的转化方面性能突出，是迄今理论上光电转化效率最高的材料。氮化镓(GaN)的一种制备方法是采用GaCl3与NH3在一定条件下反应，写出该反应的化学方程式__________________
16．NaH2PO2(次磷酸钠)易溶于水，水溶液近中性，具有强还原性，可用于化学镀银、镍、铬等。一种利用泥磷(含P4和少量CaO、Fe2O3、Al2O3、CaCl2等)为原料制备NaH2PO2·H2O的工艺流程如下：
已知P4与两种碱的反应主要有：
Ⅰ. 2Ca(OH)2+P4+4H2O=2Ca(H2PO2)2+2H2↑ Ⅱ. 4NaOH + P4+8H2O = 4NaH2PO2·H2O+2H2↑
Ⅲ. 4NaOH + P4+2H2O = 2Na2HPO3 +2PH3↑ Ⅳ. NaH2PO2+NaOH = Na2HPO3+H2↑
（1） 已知H3PO2是一元中强酸，NaH2PO2是___________(填“正盐”或“酸式盐”)。
（2）尾气中的PH3被NaClO溶液吸收可生成NaH2PO2，从吸收液中获得NaH2PO2·H2O的操作为______________、______________过滤、洗涤和干燥。
（3） 用NiCl2、NaH2PO2溶液化学镀Ni，同时生成H3PO4和氯化物的化学方程式为：______________________。
（4） “反应”在温度和水量一定时，混合碱总物质的量与P4的物质的量之比[n(碱)/ n(磷)]与NaH2PO2产率的关系如图所示。当n(碱)/ n(磷)＞2.6时，NaH2PO2的产率随n(碱)/ n(磷)的增大而降低的可能原因是______。
（5） 滤渣2主要成分为___________________ (填化学式)。
（6） “过滤2”的滤液须用Ag2SO4、Ba(OH) 2及Na2S溶液除去其中Cl－及Fe2+等，其中加入的Ag2SO4溶液不宜过量太多，其主要原因是_________________。
（7）在工业上，可以用惰性电极电解NaH2PO2溶液制取磷酸，请写出其阳极反应式_________________。
17．钼(Mo)及其合金在冶金、农业、电气、化工、环保和宇航等重要领域有着广泛的应用和良好的前景，成为国民经济中一种重要的原料和不可替代的战略物质。钼酸钠晶体(Na2MoO4 ·2H2O)是一种重要的金属缓蚀剂。某工厂利用钼精矿(主要成分 MoS2 )制备钼酸钠晶体和金属钼的流程如图所示：
请回答下列问题：
（1）Na2 MoO 4·2H2O 中 Mo 的化合价是 ________。
（2）已知“焙烧”过程中 MoS2 变成 MoO3，则气体 1 中对大气有污染的是 ________。
（3）“碱浸”过程中生成 Na2MoO4 的化学方程式是 ________；“结晶”的钼酸钠晶体仍含其他杂质，要得到较纯的晶体，还应采取的方法是 ________。
（4）“滤液”的主要成分是 ________。
（5）将过滤操作得到的钼酸沉淀进行高温焙烧，实验室模拟高温焙烧时用于盛放钼酸的仪器是 ________。
（6）钼酸高温焙烧的产物与 Al 在高温下发生反应的化学方程式是 ________。
（7）测得碱浸液中部分离子浓度为：c(MoO42－) =0.4 mol·L－1，c(SO42－) =0.02 mol·L－1。结晶前加入氢氧化钡固体除去SO42－，不考虑加入氢氧化钡固体后溶液体积的变化，当BaMoO4开始沉淀时，SO42－ 的去除率为 ________ (保留三位有效数字)。 [已知： Ksp(BaSO4)=1.1×10－10，Ksp(BaMoO4)=4.0×10－8]
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