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新高考化学二轮复习导学案课件 微主题9 化学工艺流程（含解析）
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这是一份新高考化学二轮复习导学案课件 微主题9 化学工艺流程（含解析），共60页。PPT课件主要包含了命题规律，高考回眸，或增大硫酸的浓度，＋MnO2↓＋5H＋，Fe2＋，作还原剂，Na＋，7≤pH＜62，0×10－4，加热搅拌可等内容，欢迎下载使用。
考向1 化学工艺流程1. (2022·湖南卷)铝电解厂烟气净化的一种简单流程如图。下列说法错误的是( )A. 不宜用陶瓷作吸收塔内衬材料B. 采用溶液喷淋法可提高吸收塔内烟气吸收效率C. 合成槽中产物主要有Na3AlF6和CO2D. 滤液可回收进入吸收塔循环利用
2. (双选)(2022·山东卷)高压氢还原法可直接从溶液中提取金属粉。以硫化铜精矿(含Zn、Fe元素的杂质)为主要原料制备Cu粉的工艺流程如图，可能用到的数据见下表。
下列说法错误的是( )A. 固体X主要成分是Fe(OH)3和S；金属M为ZnB. 浸取时，增大O2压强可促进金属离子浸出C. 中和调pH的范围为3.2～4.2D. 还原时，增大溶液酸度有利于Cu的生成
4. (2021·山东卷)工业上以SO2和纯碱为原料制备无水NaHSO3的主要流程如图，下列说法错误的是( )A. 吸收过程中有气体生成B. 结晶后母液中含有NaHCO3C. 气流干燥湿料时温度不宜过高D. 中和后溶液中含Na2SO3和NaHCO3
5. (2022·全国甲卷)硫酸锌(ZnSO4)是制备各种含锌材料的原料，在防腐、电镀、医学上有诸多应用。硫酸锌可由菱锌矿制备，菱锌矿的主要成分为ZnCO3，杂质为SiO2以及Ca、Mg、Fe、Cu等的化合物。其制备流程如图：
本题中所涉及离子的氢氧化物溶度积常数如下表：
回答下列问题：(1) 菱锌矿焙烧生成氧化锌的化学方程式为_____________________________。(2) 为提高锌的浸取效果，可采取的措施有______________________________ ______________________。(3) 加入物质X调溶液pH＝5，最适宜使用的X是______(填标号)。A. NH3·H2O B. Ca(OH)2 C. NaOH滤渣①的主要成分是_______________________________。
适当升温、将焙烧后的产物碾碎
Fe(OH)3、CaSO4、SiO2
(4) 向80～90 ℃的滤液①中分批加入适量KMnO4溶液充分反应后过滤，滤渣②中有MnO2，该步反应的离子方程式为______________________________________ ______________________。(5) 滤液②中加入锌粉的目的是________________________________。(6) 滤渣④与浓硫酸反应可以释放HF并循环利用，同时得到的副产物是________________________。
将Cu2＋置换出来，除去Cu
CaSO4、MgSO4
6. (2022·全国乙卷)废旧铅蓄电池的铅膏中主要含有PbSO4、PbO2、PbO和Pb。还有少量Ba、Fe、Al的盐或氧化物等。为了保护环境、充分利用铅资源，通过如图流程实现铅的回收。
一些难溶电解质的溶度积常数如下表：
一定条件下，一些金属氢氧化物沉淀时的pH如下表：
回答下列问题：(1) 在“脱硫”中PbSO4转化反应的离子方程式为_______________________ ___________________________，用沉淀溶解平衡原理解释选择Na2CO3的原因：_____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。
(2) 在“脱硫”中，加入Na2CO3不能使铅膏中BaSO4完全转化，原因是______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。
(3) 在“酸浸”中，除加入醋酸(HAc)，还要加入H2O2。①能被H2O2氧化的离子是____________。②H2O2促进了金属Pb在醋酸中转化为Pb(Ac)2，其化学方程式为_____________________________________________。③H2O2也能使PbO2转化为Pb(Ac)2，H2O2的作用是____________。(4) “酸浸”后溶液的pH约为4.9，滤渣的主要成分是__________________。(5) “沉铅”的滤液中，金属离子有_______________。
Pb＋H2O2＋2HAc===Pb(Ac)2＋2H2O
Fe(OH)3、Al(OH)3
【解析】 (3) ①过氧化氢有氧化性，亚铁离子有还原性，会被过氧化氢氧化。②过氧化氢促进金属Pb在醋酸溶液中转化为Pb(Ac)2，过氧化氢与Pb、HAc发生氧化还原反应生成Pb(Ac)2和H2O；③过氧化氢也能使PbO2转化为Pb(Ac)2，铅元素化合价由＋4降低到＋2，PbO2是氧化剂，则过氧化氢是还原剂。(4) 酸浸后溶液的pH约为4.9，依据金属氢氧化物沉淀时的pH可知，滤渣主要成分为氢氧化铝、氢氧化铁。(5) 依据分析可知，加入碳酸钠不能使铅膏中的BaSO4完全转化，铁离子、铝离子转化为了氢氧化铁、氢氧化铝沉淀，铅转化为了氢氧化铅、最终变为了氧化铅，因此沉铅的滤液中，金属离子有Ba2＋和加入碳酸钠、氢氧化钠时引入的Na＋。
7. (2022·广东卷)稀土(RE)包括镧、钇等元素，是高科技发展的关键支撑。我国南方特有的稀土矿可用离子交换法处理，一种从该类矿(含铁、铝等元素)中提取稀土的工艺如下：
已知：月桂酸(C11H23COOH)熔点为44 ℃；月桂酸和(C11H23COO)3RE均难溶于水。该工艺条件下，稀土离子保持＋3价不变；(C11H23COO)2Mg的Ksp＝1.8×10－8，Al(OH)3开始溶解时的pH为8.8；有关金属离子沉淀相关pH见下表。
(1) “氧化调pH”中，化合价有变化的金属离子是____________。(2) “过滤1”前，用NaOH溶液调pH至________________的范围内，该过程中Al3＋发生反应的离子方程式为_________________________________。
Al3＋＋3OH－===Al(OH)3↓
(3) “过滤2”后，滤饼中检测不到Mg元素，滤液2中Mg2＋浓度为2.7 g/L。为尽可能多地提取RE3＋，可提高月桂酸钠的加入量，但应确保“过滤2”前的溶液中c(C11H23COO－)低于_______________ ml/L(保留两位有效数字)。(4) ①“加热搅拌”有利于加快RE3＋溶出、提高产率，其原因是____________ ______________________________________________________________________。②“操作X”的过程为先____________，再固液分离。(5) 该工艺中，可再生循环利用的物质有______________(写化学式)。(6) 稀土元素钇(Y)可用于制备高活性的合金类催化剂Pt3Y。①还原YCl3和PtCl4熔融盐制备Pt3Y时，生成1 ml Pt3Y转移________ ml电子。②Pt3Y/C用作氢氧燃料电池电极材料时，能在碱性溶液中高效催化O2的还原，发生的电极反应式为_______________________________。
加快反应速率，搅拌增加溶剂与溶质的接触面积，使溶出更彻底，提高产率
O2＋4e－＋2H2O===4OH－
溶液和月桂酸。(5) 滤液2中含有硫酸镁，浸取时需要加入硫酸镁，则该工艺中，可再生循环利用的物质有MgSO4。(6) ①YCl3中Y元素化合价为＋3，PtCl4中Pt为＋4价，Pt3Y中Y、Pt均为0价，还原YCl3和PtCl4熔融盐制备Pt3Y时，生成1 ml Pt3Y转移电子的物质的量为1 ml×[(＋4－0)×3＋(＋3－0)×1]＝15 ml；②碱性氢氧燃料电池中，正极上O2得电子和水反应生成OH－。
8. (2021·广东卷)对废催化剂进行回收可有效利用金属资源。某废催化剂主要含铝(Al)、钼(M)、镍(Ni)等元素的氧化物，一种回收利用工艺的部分流程如下：
(5) 高纯AlAs(砷化铝)可用于芯片制造。芯片制造中的一种刻蚀过程如图所示，图中所示致密保护膜为一种氧化物，可阻止H2O2刻蚀液与下层GaAs(砷化镓)反应。①该氧化物为______________。②已知：Ga和Al同族，As和N同族。在H2O2与上层GaAs的反应中，As元素的化合价变为＋5，则该反应的氧化剂与还原剂物质的量之比为__________。
9. (2021·全国甲卷)碘(紫黑色固体，微溶于水)及其化合物广泛用于医药、染料等方面。回答下列问题：(1) I2的一种制备方法如图所示：①加入Fe粉进行转化反应的离子方程式为______________________________，生成的沉淀与硝酸反应，生成__________后可循环使用。
Fe＋2AgI===Fe2＋＋2Ag＋2I－
FeI2＋Cl2===
过量的氯气继续氧化I2，导致碘的回收率降低
10. (2021·全国乙卷)磁选后的炼铁高钛炉渣，主要成分有TiO2、SiO2、Al2O3、MgO、CaO以及少量的Fe2O3。为节约和充分利用资源，通过如下工艺流程回收钛、铝、镁等。
该工艺条件下，有关金属离子开始沉淀和沉淀完全的pH见下表：
回答下列问题：(1) “焙烧”中，TiO2、SiO2几乎不发生反应，Al2O3、MgO、CaO、Fe2O3转化为相应的硫酸盐。写出Al2O3转化为NH4Al(SO4)2的化学方程式：___________________________________________________________________。(2) “水浸”后“滤液”的pH约为2.0，在“分步沉淀”时用氨水逐步调节pH至11.6，依次析出的金属离子是________________________。(3) 计算“母液①”中Mg2＋浓度为________________ml/L。(4) “水浸渣”在160℃“酸溶”，最适合的酸是________。“酸溶渣”的成分是____________________。
Fe3＋、Al3＋、Mg2＋
(5) “酸溶”后，将溶液适当稀释并加热，TiO2＋水解析出TiO2·xH2O沉淀，该反应的离子方程式是_______________________________________________。(6) 将“母液①”和“母液②”混合，吸收尾气，经处理得__________循环利用。
1. (2022·茂名二模)对废催化剂进行回收可有效利用金属资源，某含银废催化剂主要含Ag、α－Al2O3(α－Al2O3为载体，不溶于硝酸)及少量MgO、SiO2、K2O、Fe2O3等，一种回收制备高纯银粉工艺的部分流程如下。回答下列问题：
(1) 银与稀硝酸反应的离子方程式是_____________________________________, 废渣的主要成分是_____________________，酸浸时，硝酸加入量及反应温度对银浸取率的影响如图，根据图中数据分析，该工艺宜选用硝酸的加入量和温度是____________________。
α－Al2O3、SiO2
(2) “还原”中有无毒气体生成，氧化剂与还原剂物质的量之比是__________，“溶解”得到的溶解液里Ag元素以[Ag(NH3)2]＋存在，若用H2O2代替N2H4·H2O完成还原过程，发生反应的离子方程式是________________________________________ ___________________。 (3) 粗银中银的质量分数w的测定：取m g粗银样品用硝酸溶解，以铁铵矾[NH4Fe(SO4)2·12H2O]为指示剂，用c ml/L 的KSCN标准溶液滴定，消耗标准溶液V mL。已知：①AgSCN是白色沉淀，Ksp(AgSCN)＝2.0×10－12；②浓硝酸可氧化AgSCN。滴定终点的现象是_______________________________，w＝______%，若测得w>100%，可能的原因是_____________________________________________。
溶液变为红色，且半分钟内不褪色
硝酸浓度过高氧化AgSCN，KSCN标准液消耗过多
2. (2022·安徽马鞍山二模)超细碳酸锶是重要的无机化工产品。利用锶渣(主要成分SrSO4，含少量CaCO3、Fe2O3、Al2O3、MgCO3等杂质)制备超细碳酸锶的工艺如下：
回答下列问题：(1) “粉碎”的目的是________________________________________________。(2) “酸浸”过程中主要反应的化学方程式为____________________________。(3) “除铁铝”过程中温度控制在75 ℃左右，适宜的加热方式为____________。(4) “操作Ⅰ”为____________。(5) ①写出“沉锶”的离子方程式：_____________________________________ ______________________。
增大接触面积，加快反应速率，提高原料的利用率
SrS＋2HCl===SrCl2＋H2S↑
②反应温度对锶转化率的影响如图，温度高于60 ℃时，“锶转化率”降低的原因为______________________________。③从平衡移动的角度分析“沉锶”过程中控制pH≥10的原因：_____________ ______________________________________________________________________。
温度高于60 ℃时，NH4HCO3分解
能力1 化学工艺流程题的命题特点1. 流程图的结构特点
例如：由碳酸锰矿(主要成分MnCO3，还含有FeCO3、MnO2、Al2O3、SiO2等)中提取金属锰的一种流程如下：
能力2 常见化工操作及目的1. 常见操作及目的
能力3 物质转化与跟踪1. 物质的跟踪原料到产品的转化：比对原料与产品，确定要除去什么元素，引进什么元素。[沉淀成分的判断]
CaCO3、Ca(OH)2
[条件的控制](1) 控制溶液的pH①使某种或几种金属离子转化为氢氧化物沉淀，而目标离子不生成沉淀，以达到分离的目的(常利用题给金属离子开始沉淀和完全沉淀的pH信息，选择pH范围，使杂质离子以氢氧化物沉淀出来)。②“酸作用”还可除去氧化物(膜)、抑制某些金属离子的水解等。③“碱作用”还可除去油污、除去铝片表面的氧化膜、溶解铝等。④金属离子的萃取率与溶液的pH 密切相关。⑤调节溶液pH常用试剂a. 调节溶液呈酸性：稀盐酸、稀硫酸、稀硝酸(注意氧化性)、金属氧化物、酸性气体(二氧化硫)等。b. 调节溶液呈碱性：氢氧化钠、氨水、碳酸钠、碳酸氢铵等。
例1 以软锰矿(主要成分为MnO2，含少量铁的氧化物)制备高纯MnCO3。流程如图：
(1) 酸溶还原时，MnO2发生反应的离子方程式为___________________________ ________________________。(2) 在常温下，已知：Ksp[Mn(OH)2]＝2×10－13、Ksp[Fe(OH)3]＝1×10－39。工业上，当某离子浓度小于1×10－6 ml/L时，认为该离子已除净。氧化后所得溶液中c(Mn2＋)＝0.2 ml/L，为使溶液中Fe3＋除净，调节pH的范围应为_______________。
MnO2＋2Fe2＋＋4H＋===
Mn2＋＋2Fe3＋＋2H2O
(2) 控制温度(常用水浴、冰浴或油浴)①控制反应速率(升温加快反应速率)、适宜的温度使催化剂的活性最大、防止副反应的发生。②控制化学反应进行的方向，使化学平衡移动。③升温：使溶液中的气体逸出，使易挥发物质挥发，使易分解的物质分解。煮沸：使气体逸出；促进水解，聚沉后利于过滤分离。④控制温度结晶与过滤。
[工艺流程中的分离技术](1) 过滤(分离固、液混合物)例2 从工厂采集废液(含FeSO4和少量ZnSO4、MgSO4)，进行四氧化三铁的制备实验。制备流程如图所示，则操作a、b的名称为________。
例3 先氧化再转化为沉淀除去(以除去Mn2＋溶液中含有的Fe2＋为例)已知Fe(OH)3、Fe(OH)2、Mn(OH)2开始沉淀和沉淀完全时的pH如下表所示：
若Fe2＋沉淀完全，则大部分Mn2＋与Fe2＋共同沉淀，无法有效分离；若先将Fe2＋氧化为Fe3＋，可使Fe3＋沉淀完全而Mn2＋不沉淀。故先把Fe2＋氧化为Fe3＋，再调溶液pH为________________________，使Fe3＋沉淀完全而Mn2＋不沉淀。
继续向萃取分液后的有机相加稀硫酸调pH＝0.5以下(或1以下)，然后分液
pH在5左右时钴、锂的分离效率最高
富集钼酸根离子(或将钼酸根离子和其他杂质分离)
(4) 结晶与过滤从溶液中得到晶体的过程：蒸发浓缩→冷却结晶→过滤→洗涤、干燥。需要加热得到的晶体(或物质)：蒸发结晶、趁热过滤。需要冷却得到的晶体(或物质)：蒸发________、____________。
例4 制备MnSO4·H2O晶体。已知溶解度曲线如图1所示，MnSO4·H2O晶体在曲线拐点右侧。操作方法：滴加稀硫酸酸化，温度________ 40 ℃，________结晶、________过滤，酒精洗涤，低温干燥。例5 制备FeSO4·7H2O晶体：已知溶解度曲线如图2所示，FeSO4·7H2O晶体在曲线拐点左侧。操作方法：加热________，得到________ ℃饱和溶液，冷却至______ ℃结晶，过滤，少量冰水洗涤，低温干燥。
[及时巩固]由图3和图4，确定以下物质的制备方法：
①制备KNO3：____________、____________(过滤、洗涤、干燥)②制备KCl：蒸发________、____________(洗涤、干燥)③制备无水Na2SO3：在________34 ℃条件下，___________，____________ (洗涤、干燥)
2. 副产品的确定3. 循环物质的确定
能力4 图像曲线分析1. 浸出过程中时间和液固比对锰浸出率的影响分别如图甲、图乙所示。则适宜的浸出时间和液固比分别为________________、______。
2. “酸浸”实验中，镁的浸出率结果如图1所示。由图可知，当镁的浸出率为80%时，所采用的实验条件为______________________________。
100 ℃、2.8 h左右
3. 酸浸时，若使钛的浸出率(η)达到90%，则根据图2工业上应采取的适宜条件是硫酸浓度和液固比的取值分别约为__________、__________。4. 图3为黄铁矿的质量分数对锰浸出率的影响，仅据图中信息，黄铁矿的质量分数应保持在________%左右。
5. 溶液温度和浸出时间对钴的浸出率影响如图4所示，则浸出过程的最佳条件是____________________。
75 ℃，30 min
2Na2CrO4＋2CO2＋H2O=== Na2Cr2O7＋2NaHCO3↓
FeCO3↓＋CO2↑＋H2O
Al(OH)3↓＋3CO2↑
Fe(OH)3↓＋3CO2↑
ZnCO3·2Zn(OH)2·H2O↓＋5CO2↑
2PbCrO4＋2H＋
2. 陌生情景的氧化还原反应方程式书写(1) 根据流程图的目的，分析元素化合价的变化。(2) 根据流程图的转化信息和反应规律预测产物。(3) 根据得失电子、溶液的酸碱性，配平化学(或离子)方程式。
[及时巩固](1) 在酸性条件下，用过氧化氢氧化Fe2＋ 发生反应的离子方程式：______________________________________________；若用HNO3代替H2O2的不足之处是____________________________。(2) NaClO3溶液中加入盐酸，反应生成ClO2和Cl2，反应的化学方程式：____________________________________________________。(3) 写出FeS和MnO2在酸性溶液中反应(有Fe3＋、S生成)的离子方程式：______________________________________________________。(4) 写出图中“酸浸”时发生氧化还原反应的化学方程式：________________ ____________________________。
2NaClO3＋4HCl===2NaCl＋2ClO2↑＋Cl2↑＋2H2O
H2O2＋2Fe2＋＋2H＋===2Fe3＋＋2H2O
产生氮的氧化物，污染空气
2FeS＋3MnO2＋12H＋===2Fe3＋＋2S＋3Mn2＋＋6H2O
H2SO4===2CSO4＋H2O
(5) 溶液中的Mn2＋可被酸性(NH4)2S2O8溶液氧化为MnO，该方法可用于检验Mn2＋。①用酸性(NH4)2S2O8溶液检验Mn2＋时的实验现象为_____________________。②该反应的离子方程式：____________________________________________。(6) 工业上可以用FePO4、Li2CO3和H2C2O4作原料高温焙烧制备 LiFePO4，该反应的化学方程式：______________________________________________________。
考向1 流程图中物质的转化反应与物质的跟踪 (2022·广州二模)金属镓拥有电子工业脊梁的美誉，镓与铝同族，化学性质相似。一种从高铝粉煤灰(主要成分是Al2O3，还含有少量Ga2O3和Fe2O3等)中回收镓的工艺如下。回答下列问题：
(1) “焙烧”过程中，Ga2O3转化成NaGaO2的化学方程式为__________________ _____________________。(2) “碱浸”所得浸出渣的主要成分是_________。 (3) “转化1”中通入过量CO2至溶液pH＝8，过滤，所得滤渣的主要成分是Al(OH)3和Ga(OH)3，写出生成Al(OH)3的离子方程式：_______________________ __________________。(4) “溶镓”所得溶液中存在的阴离子主要有____________________。
2NaGaO2＋CO2↑
(5) “电解”所用装置如图所示，阴极的电极反应式为______________________ ____________。若电解获得1 ml Ga，则阳极产生的气体在标准状况下的体积至少为____________L，电解后，阳极室所得溶液中的溶质经加热分解生成__________________ (填化学式)可循环利用。
考向2 转化条件的控制 (2022·安徽芜湖二模)硫酸锰是一种重要的化工中间体。一种以高硫锰矿(主要成分为含锰化合物及FeS)与氧化锰矿(主要成分为MnO2等锰的氧化物)为原料制备硫酸锰的工艺流程如下：
已知：①“混合焙烧”后烧渣含MnSO4、Fe2O3及少量FeO、Al2O3、MgO。②金属离子在水溶液中沉淀的pH范围如下表所示(25 ℃)：
③离子浓度≤10－5 ml/L时，离子沉淀完全。(1) “混合焙烧”的主要目的是__________________________________________ _______________。(2) 若试剂a为MnO2，则氧化步骤发生反应的离子方程式为___________________________________________________，若省略“氧化”步骤，造成的影响是_____________________________________________________。
除去矿物中的硫元素(或将硫化物转变为金属
2Fe2＋＋MnO2＋4H＋===2Fe3＋＋Mn2＋＋2H2O
Fe2＋完全沉淀时Mn2＋已经完全沉淀，造成Mn2＋损失
(3) “中和除杂”时，应控制溶液的pH范围是_________________。(4) “氟化除杂”后，溶液中c(F－)浓度为0.05 ml/L。则溶液中c(Mg2＋)和c(Ca2＋)的比值＝___________________________[已知：Ksp(MgF2)＝6.4×10－10；Ksp(CaF2)＝3.6×10－12]。(5) “碳化结晶”时发生反应的离子方程式为____________________________ __________________________，选择NH4HCO3而不选择Na2CO3溶液的原因是______________________________________________________。
碳酸钠溶液碱性强，会使Mn2＋水解为Mn(OH)2
回答下列问题：(1) 焙烧时，MnO2和Fe2O3在纤维素作用下分别转化为MnO、Fe3O4，则纤维素的作用是__________。
(2) 酸浸时，浸出液的pH与锰的浸出率关系如图2所示。实际生产中，酸浸时控制硫酸的量不宜过多，使pH在2左右。请结合上图和制备硫酸锰的流程，说明硫酸的量不宜过多的原因：__________________________________________________。(3) 净化时，加入30% H2O2的目的是(用离子方程式表示)__________________ ____________________；加氨水，调pH为5.5的目的是__________________________ _______________。
硫酸过多，后续调pH除杂质时会多消耗氨水而造成浪费
2Fe2＋＋H2O2＋2H＋
===2Fe3＋＋2H2O
使Al3＋、Fe3＋完全沉淀而
(4) 结合MgSO4与MnSO4溶解度曲线(如图3)，简述“结晶分离”的具体实验操作__________________________________________。
将溶液蒸发浓缩结晶，趁热过滤，洗涤干燥
(5) 产品MnSO4·H2O纯度测定：称取a g产品，在适宜的条件下用适量NH4NO3将Mn2＋氧化为Mn3＋，再用0.100 0 ml/L (NH4)2Fe(SO4)2溶液b mL刚好把Mn3＋转化为Mn2＋。通过计算可知，产品纯度为______(用质量分数表示)。
考向4 工艺流程与定量计算 (2022·佛山质量检测一)铜转炉烟灰含金属元素(主要为Cu、Zn、Pb、Fe)的硫酸盐和氧化物以及SiO2。其有价金属回收工艺流程如下。已知：25 ℃时，Ksp(PbSO4)＝1.82×10－8，Ksp(PbCO3)＝1.46×10－13。回答下列问题：
(1) “浸出液①”中所含有的金属阳离子有________________和Fe2＋、Fe3＋。“浸出”中，当硫酸浓度大于1.8 ml/L时，金属离子浸出率反而下降，原因是_________________________________________________________________。 (2) “除杂”中，加入ZnO调pH至5.2，用KMnO4溶液氧化后，所得滤渣主要成分为Fe(OH)3、MnO2，该氧化过程的离子方程式为_____________________________ ___________________________________。
难溶物PbSO4覆盖在铜转炉灰表面，阻碍铜、锌元素的浸出
3Fe(OH)3↓＋MnO2↓＋5H＋
(3) ZnSO4的溶解度随温度变化曲线如图所示。“浓缩结晶”的具体操作步骤如下：
①在100 ℃时蒸发至溶液出现晶膜，停止加热。②降温至________℃蒸发至溶液出现晶膜，停止加热。 该步骤的目的是________________。③冷却至室温，过滤、洗涤、干燥。(4) “转化”后，滤饼的主要成分是SiO2和______________。该工艺中，可循环利用的物质有____________。 (5) 测定烟灰中的Pb2＋：取20 mL硝酸浸出液于锥形瓶中，调pH为5，加入指示剂后用a ml/L的EDTA标准溶液(Na2H2Y)滴定至终点(离子方程式为Pb2＋＋H2Y2－===PbY2－＋2H＋)，消耗EDTA标准溶液 b mL，则Pb2＋的浓度为____________g/L。
1. (2022·深圳二模)高磷镍铁是生产钙镁磷肥的副产品。以高磷镍铁(主要含Ni、Fe、P，还含有少量Fe、Cu、Zn的磷化物)为原料生产硫酸镍晶体(NiSO4·6H2O)的工艺流程如图。回答下列问题：
已知：电解时，选用2 ml/L H2SO4溶液为电解液。
(1) 先将高磷镍铁制成电极板，“电解”时，该电极板作______极；阴极产物主要为________，此外，溶液中的Cu2＋有部分在阴极放电。 (2) “除铁磷”时，溶液中Fe2＋先被氧化为Fe3＋，该过程中发生反应的离子方程式为___________________________________________；再加入Na2CO3调pH＝2，并将溶液加热至50 ℃，形成铁、磷共沉淀。(3) “滤渣2”的主要成分为ZnS和__________(填化学式)。 (4) “沉镍”时，为确保镍沉淀完全，理论上应调节溶液pH≥____________(已知：25 ℃时，Ksp[Ni(OH)2]＝2.0×10－15；lg2＝0.3；当溶液中离子浓度≤1.0×10－5 ml/L 时，可认为该离子沉淀完全)。 (5) “母液”中的溶质主要有____________、________________(填化学式)。
2Fe2＋＋ClO－＋2H＋===2Fe3＋＋Cl－＋H2O
(6) 硫代硫酸镍(NiS2O3)在冶金工业中有广泛应用。向上述流程制得的NiSO4溶液中加入BaS2O3固体，充分反应后，过滤得到NiS2O3溶液；再向该溶液加入无水乙醇，析出NiS2O3晶体。已知：25 ℃时，Ksp(BaSO4)＝1.0×10－10、Ksp(BaS2O3)＝1.6×10－5。①生成NiS2O3的化学方程式为______________________________________；该反应可以进行得较完全，结合相关数据说明理由：____________________________ ________________________________。②加入无水乙醇有利于NiS2O3晶体析出，其原因是______________________ __________________。
BaS2O3＋NiSO4===NiS2O3＋BaSO4
该反应的平衡常数K＝1.6×105，
K大于105，反应进行得较完全
无水乙醇可以降低NiS2O3
2. 从湿法炼锌厂除钴过程中产生的有机钴渣[主要成分有 、ZnSO4·6H2O和Fe4(OH)2(SO4)5]中回收钴的工艺流程如图。
已知：25 ℃时，几种难溶物的溶度积如下表。
(1) “酸浸”过程金属元素的浸出率随硫酸初始浓度变化曲线如图。
①为有效分离Zn、C元素，应选择最佳的硫酸初始浓度为______g/L。②Fe4(OH)2(SO4)5中铁元素价态为________，其溶于硫酸的离子方程式为_____________________________________________________。(2) “煅烧”过程随着温度升高，含钴产物发生转化为C3S4―→CO―→ C3O4。①“煅烧”过程产生的污染性气体经碱洗，可返回“____________”工序循环使用。②C3O4极难溶于稀硫酸，故“煅烧”时应调控______________________。(3) “沉钴”过程，C2＋转化为沉淀的离子方程式为_______________________ ____________________。
2C2＋＋H2O2＋4OH－
===2C(OH)3↓
(4) “酸洗”过程，应调节溶液pH为______(填标号；已知lg3＝0.48)。A. 0.5～1 B. 1～1.5C. 1.5～2 D. 2～2.5(5) 298.15 K时，部分标准电极电势E 如下表。电极电势高的电极，其氧化型的氧化能力强；电极电势低的电极，其还原型的还原能力强。
结合数据分析能否用盐酸溶解C(OH)3得到CCl3溶液并说明理由_____________________________________________________________________。
考向1 化学工艺流程1. (2022·湖南卷)铝电解厂烟气净化的一种简单流程如图。下列说法错误的是( )A. 不宜用陶瓷作吸收塔内衬材料B. 采用溶液喷淋法可提高吸收塔内烟气吸收效率C. 合成槽中产物主要有Na3AlF6和CO2D. 滤液可回收进入吸收塔循环利用
2. (双选)(2022·山东卷)高压氢还原法可直接从溶液中提取金属粉。以硫化铜精矿(含Zn、Fe元素的杂质)为主要原料制备Cu粉的工艺流程如图，可能用到的数据见下表。
下列说法错误的是( )A. 固体X主要成分是Fe(OH)3和S；金属M为ZnB. 浸取时，增大O2压强可促进金属离子浸出C. 中和调pH的范围为3.2～4.2D. 还原时，增大溶液酸度有利于Cu的生成
4. (2021·山东卷)工业上以SO2和纯碱为原料制备无水NaHSO3的主要流程如图，下列说法错误的是( )A. 吸收过程中有气体生成B. 结晶后母液中含有NaHCO3C. 气流干燥湿料时温度不宜过高D. 中和后溶液中含Na2SO3和NaHCO3
5. (2022·全国甲卷)硫酸锌(ZnSO4)是制备各种含锌材料的原料，在防腐、电镀、医学上有诸多应用。硫酸锌可由菱锌矿制备，菱锌矿的主要成分为ZnCO3，杂质为SiO2以及Ca、Mg、Fe、Cu等的化合物。其制备流程如图：
本题中所涉及离子的氢氧化物溶度积常数如下表：
回答下列问题：(1) 菱锌矿焙烧生成氧化锌的化学方程式为_____________________________。(2) 为提高锌的浸取效果，可采取的措施有______________________________ ______________________。(3) 加入物质X调溶液pH＝5，最适宜使用的X是______(填标号)。A. NH3·H2O B. Ca(OH)2 C. NaOH滤渣①的主要成分是_______________________________。
适当升温、将焙烧后的产物碾碎
Fe(OH)3、CaSO4、SiO2
(4) 向80～90 ℃的滤液①中分批加入适量KMnO4溶液充分反应后过滤，滤渣②中有MnO2，该步反应的离子方程式为______________________________________ ______________________。(5) 滤液②中加入锌粉的目的是________________________________。(6) 滤渣④与浓硫酸反应可以释放HF并循环利用，同时得到的副产物是________________________。
将Cu2＋置换出来，除去Cu
CaSO4、MgSO4
6. (2022·全国乙卷)废旧铅蓄电池的铅膏中主要含有PbSO4、PbO2、PbO和Pb。还有少量Ba、Fe、Al的盐或氧化物等。为了保护环境、充分利用铅资源，通过如图流程实现铅的回收。
一些难溶电解质的溶度积常数如下表：
一定条件下，一些金属氢氧化物沉淀时的pH如下表：
回答下列问题：(1) 在“脱硫”中PbSO4转化反应的离子方程式为_______________________ ___________________________，用沉淀溶解平衡原理解释选择Na2CO3的原因：_____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。
(2) 在“脱硫”中，加入Na2CO3不能使铅膏中BaSO4完全转化，原因是______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。
(3) 在“酸浸”中，除加入醋酸(HAc)，还要加入H2O2。①能被H2O2氧化的离子是____________。②H2O2促进了金属Pb在醋酸中转化为Pb(Ac)2，其化学方程式为_____________________________________________。③H2O2也能使PbO2转化为Pb(Ac)2，H2O2的作用是____________。(4) “酸浸”后溶液的pH约为4.9，滤渣的主要成分是__________________。(5) “沉铅”的滤液中，金属离子有_______________。
Pb＋H2O2＋2HAc===Pb(Ac)2＋2H2O
Fe(OH)3、Al(OH)3
【解析】 (3) ①过氧化氢有氧化性，亚铁离子有还原性，会被过氧化氢氧化。②过氧化氢促进金属Pb在醋酸溶液中转化为Pb(Ac)2，过氧化氢与Pb、HAc发生氧化还原反应生成Pb(Ac)2和H2O；③过氧化氢也能使PbO2转化为Pb(Ac)2，铅元素化合价由＋4降低到＋2，PbO2是氧化剂，则过氧化氢是还原剂。(4) 酸浸后溶液的pH约为4.9，依据金属氢氧化物沉淀时的pH可知，滤渣主要成分为氢氧化铝、氢氧化铁。(5) 依据分析可知，加入碳酸钠不能使铅膏中的BaSO4完全转化，铁离子、铝离子转化为了氢氧化铁、氢氧化铝沉淀，铅转化为了氢氧化铅、最终变为了氧化铅，因此沉铅的滤液中，金属离子有Ba2＋和加入碳酸钠、氢氧化钠时引入的Na＋。
7. (2022·广东卷)稀土(RE)包括镧、钇等元素，是高科技发展的关键支撑。我国南方特有的稀土矿可用离子交换法处理，一种从该类矿(含铁、铝等元素)中提取稀土的工艺如下：
已知：月桂酸(C11H23COOH)熔点为44 ℃；月桂酸和(C11H23COO)3RE均难溶于水。该工艺条件下，稀土离子保持＋3价不变；(C11H23COO)2Mg的Ksp＝1.8×10－8，Al(OH)3开始溶解时的pH为8.8；有关金属离子沉淀相关pH见下表。
(1) “氧化调pH”中，化合价有变化的金属离子是____________。(2) “过滤1”前，用NaOH溶液调pH至________________的范围内，该过程中Al3＋发生反应的离子方程式为_________________________________。
Al3＋＋3OH－===Al(OH)3↓
(3) “过滤2”后，滤饼中检测不到Mg元素，滤液2中Mg2＋浓度为2.7 g/L。为尽可能多地提取RE3＋，可提高月桂酸钠的加入量，但应确保“过滤2”前的溶液中c(C11H23COO－)低于_______________ ml/L(保留两位有效数字)。(4) ①“加热搅拌”有利于加快RE3＋溶出、提高产率，其原因是____________ ______________________________________________________________________。②“操作X”的过程为先____________，再固液分离。(5) 该工艺中，可再生循环利用的物质有______________(写化学式)。(6) 稀土元素钇(Y)可用于制备高活性的合金类催化剂Pt3Y。①还原YCl3和PtCl4熔融盐制备Pt3Y时，生成1 ml Pt3Y转移________ ml电子。②Pt3Y/C用作氢氧燃料电池电极材料时，能在碱性溶液中高效催化O2的还原，发生的电极反应式为_______________________________。
加快反应速率，搅拌增加溶剂与溶质的接触面积，使溶出更彻底，提高产率
O2＋4e－＋2H2O===4OH－
溶液和月桂酸。(5) 滤液2中含有硫酸镁，浸取时需要加入硫酸镁，则该工艺中，可再生循环利用的物质有MgSO4。(6) ①YCl3中Y元素化合价为＋3，PtCl4中Pt为＋4价，Pt3Y中Y、Pt均为0价，还原YCl3和PtCl4熔融盐制备Pt3Y时，生成1 ml Pt3Y转移电子的物质的量为1 ml×[(＋4－0)×3＋(＋3－0)×1]＝15 ml；②碱性氢氧燃料电池中，正极上O2得电子和水反应生成OH－。
8. (2021·广东卷)对废催化剂进行回收可有效利用金属资源。某废催化剂主要含铝(Al)、钼(M)、镍(Ni)等元素的氧化物，一种回收利用工艺的部分流程如下：
(5) 高纯AlAs(砷化铝)可用于芯片制造。芯片制造中的一种刻蚀过程如图所示，图中所示致密保护膜为一种氧化物，可阻止H2O2刻蚀液与下层GaAs(砷化镓)反应。①该氧化物为______________。②已知：Ga和Al同族，As和N同族。在H2O2与上层GaAs的反应中，As元素的化合价变为＋5，则该反应的氧化剂与还原剂物质的量之比为__________。
9. (2021·全国甲卷)碘(紫黑色固体，微溶于水)及其化合物广泛用于医药、染料等方面。回答下列问题：(1) I2的一种制备方法如图所示：①加入Fe粉进行转化反应的离子方程式为______________________________，生成的沉淀与硝酸反应，生成__________后可循环使用。
Fe＋2AgI===Fe2＋＋2Ag＋2I－
FeI2＋Cl2===
过量的氯气继续氧化I2，导致碘的回收率降低
10. (2021·全国乙卷)磁选后的炼铁高钛炉渣，主要成分有TiO2、SiO2、Al2O3、MgO、CaO以及少量的Fe2O3。为节约和充分利用资源，通过如下工艺流程回收钛、铝、镁等。
该工艺条件下，有关金属离子开始沉淀和沉淀完全的pH见下表：
回答下列问题：(1) “焙烧”中，TiO2、SiO2几乎不发生反应，Al2O3、MgO、CaO、Fe2O3转化为相应的硫酸盐。写出Al2O3转化为NH4Al(SO4)2的化学方程式：___________________________________________________________________。(2) “水浸”后“滤液”的pH约为2.0，在“分步沉淀”时用氨水逐步调节pH至11.6，依次析出的金属离子是________________________。(3) 计算“母液①”中Mg2＋浓度为________________ml/L。(4) “水浸渣”在160℃“酸溶”，最适合的酸是________。“酸溶渣”的成分是____________________。
Fe3＋、Al3＋、Mg2＋
(5) “酸溶”后，将溶液适当稀释并加热，TiO2＋水解析出TiO2·xH2O沉淀，该反应的离子方程式是_______________________________________________。(6) 将“母液①”和“母液②”混合，吸收尾气，经处理得__________循环利用。
1. (2022·茂名二模)对废催化剂进行回收可有效利用金属资源，某含银废催化剂主要含Ag、α－Al2O3(α－Al2O3为载体，不溶于硝酸)及少量MgO、SiO2、K2O、Fe2O3等，一种回收制备高纯银粉工艺的部分流程如下。回答下列问题：
(1) 银与稀硝酸反应的离子方程式是_____________________________________, 废渣的主要成分是_____________________，酸浸时，硝酸加入量及反应温度对银浸取率的影响如图，根据图中数据分析，该工艺宜选用硝酸的加入量和温度是____________________。
α－Al2O3、SiO2
(2) “还原”中有无毒气体生成，氧化剂与还原剂物质的量之比是__________，“溶解”得到的溶解液里Ag元素以[Ag(NH3)2]＋存在，若用H2O2代替N2H4·H2O完成还原过程，发生反应的离子方程式是________________________________________ ___________________。 (3) 粗银中银的质量分数w的测定：取m g粗银样品用硝酸溶解，以铁铵矾[NH4Fe(SO4)2·12H2O]为指示剂，用c ml/L 的KSCN标准溶液滴定，消耗标准溶液V mL。已知：①AgSCN是白色沉淀，Ksp(AgSCN)＝2.0×10－12；②浓硝酸可氧化AgSCN。滴定终点的现象是_______________________________，w＝______%，若测得w>100%，可能的原因是_____________________________________________。
溶液变为红色，且半分钟内不褪色
硝酸浓度过高氧化AgSCN，KSCN标准液消耗过多
2. (2022·安徽马鞍山二模)超细碳酸锶是重要的无机化工产品。利用锶渣(主要成分SrSO4，含少量CaCO3、Fe2O3、Al2O3、MgCO3等杂质)制备超细碳酸锶的工艺如下：
回答下列问题：(1) “粉碎”的目的是________________________________________________。(2) “酸浸”过程中主要反应的化学方程式为____________________________。(3) “除铁铝”过程中温度控制在75 ℃左右，适宜的加热方式为____________。(4) “操作Ⅰ”为____________。(5) ①写出“沉锶”的离子方程式：_____________________________________ ______________________。
增大接触面积，加快反应速率，提高原料的利用率
SrS＋2HCl===SrCl2＋H2S↑
②反应温度对锶转化率的影响如图，温度高于60 ℃时，“锶转化率”降低的原因为______________________________。③从平衡移动的角度分析“沉锶”过程中控制pH≥10的原因：_____________ ______________________________________________________________________。
温度高于60 ℃时，NH4HCO3分解
能力1 化学工艺流程题的命题特点1. 流程图的结构特点
例如：由碳酸锰矿(主要成分MnCO3，还含有FeCO3、MnO2、Al2O3、SiO2等)中提取金属锰的一种流程如下：
能力2 常见化工操作及目的1. 常见操作及目的
能力3 物质转化与跟踪1. 物质的跟踪原料到产品的转化：比对原料与产品，确定要除去什么元素，引进什么元素。[沉淀成分的判断]
CaCO3、Ca(OH)2
[条件的控制](1) 控制溶液的pH①使某种或几种金属离子转化为氢氧化物沉淀，而目标离子不生成沉淀，以达到分离的目的(常利用题给金属离子开始沉淀和完全沉淀的pH信息，选择pH范围，使杂质离子以氢氧化物沉淀出来)。②“酸作用”还可除去氧化物(膜)、抑制某些金属离子的水解等。③“碱作用”还可除去油污、除去铝片表面的氧化膜、溶解铝等。④金属离子的萃取率与溶液的pH 密切相关。⑤调节溶液pH常用试剂a. 调节溶液呈酸性：稀盐酸、稀硫酸、稀硝酸(注意氧化性)、金属氧化物、酸性气体(二氧化硫)等。b. 调节溶液呈碱性：氢氧化钠、氨水、碳酸钠、碳酸氢铵等。
例1 以软锰矿(主要成分为MnO2，含少量铁的氧化物)制备高纯MnCO3。流程如图：
(1) 酸溶还原时，MnO2发生反应的离子方程式为___________________________ ________________________。(2) 在常温下，已知：Ksp[Mn(OH)2]＝2×10－13、Ksp[Fe(OH)3]＝1×10－39。工业上，当某离子浓度小于1×10－6 ml/L时，认为该离子已除净。氧化后所得溶液中c(Mn2＋)＝0.2 ml/L，为使溶液中Fe3＋除净，调节pH的范围应为_______________。
MnO2＋2Fe2＋＋4H＋===
Mn2＋＋2Fe3＋＋2H2O
(2) 控制温度(常用水浴、冰浴或油浴)①控制反应速率(升温加快反应速率)、适宜的温度使催化剂的活性最大、防止副反应的发生。②控制化学反应进行的方向，使化学平衡移动。③升温：使溶液中的气体逸出，使易挥发物质挥发，使易分解的物质分解。煮沸：使气体逸出；促进水解，聚沉后利于过滤分离。④控制温度结晶与过滤。
[工艺流程中的分离技术](1) 过滤(分离固、液混合物)例2 从工厂采集废液(含FeSO4和少量ZnSO4、MgSO4)，进行四氧化三铁的制备实验。制备流程如图所示，则操作a、b的名称为________。
例3 先氧化再转化为沉淀除去(以除去Mn2＋溶液中含有的Fe2＋为例)已知Fe(OH)3、Fe(OH)2、Mn(OH)2开始沉淀和沉淀完全时的pH如下表所示：
若Fe2＋沉淀完全，则大部分Mn2＋与Fe2＋共同沉淀，无法有效分离；若先将Fe2＋氧化为Fe3＋，可使Fe3＋沉淀完全而Mn2＋不沉淀。故先把Fe2＋氧化为Fe3＋，再调溶液pH为________________________，使Fe3＋沉淀完全而Mn2＋不沉淀。
继续向萃取分液后的有机相加稀硫酸调pH＝0.5以下(或1以下)，然后分液
pH在5左右时钴、锂的分离效率最高
富集钼酸根离子(或将钼酸根离子和其他杂质分离)
(4) 结晶与过滤从溶液中得到晶体的过程：蒸发浓缩→冷却结晶→过滤→洗涤、干燥。需要加热得到的晶体(或物质)：蒸发结晶、趁热过滤。需要冷却得到的晶体(或物质)：蒸发________、____________。
例4 制备MnSO4·H2O晶体。已知溶解度曲线如图1所示，MnSO4·H2O晶体在曲线拐点右侧。操作方法：滴加稀硫酸酸化，温度________ 40 ℃，________结晶、________过滤，酒精洗涤，低温干燥。例5 制备FeSO4·7H2O晶体：已知溶解度曲线如图2所示，FeSO4·7H2O晶体在曲线拐点左侧。操作方法：加热________，得到________ ℃饱和溶液，冷却至______ ℃结晶，过滤，少量冰水洗涤，低温干燥。
[及时巩固]由图3和图4，确定以下物质的制备方法：
①制备KNO3：____________、____________(过滤、洗涤、干燥)②制备KCl：蒸发________、____________(洗涤、干燥)③制备无水Na2SO3：在________34 ℃条件下，___________，____________ (洗涤、干燥)
2. 副产品的确定3. 循环物质的确定
能力4 图像曲线分析1. 浸出过程中时间和液固比对锰浸出率的影响分别如图甲、图乙所示。则适宜的浸出时间和液固比分别为________________、______。
2. “酸浸”实验中，镁的浸出率结果如图1所示。由图可知，当镁的浸出率为80%时，所采用的实验条件为______________________________。
100 ℃、2.8 h左右
3. 酸浸时，若使钛的浸出率(η)达到90%，则根据图2工业上应采取的适宜条件是硫酸浓度和液固比的取值分别约为__________、__________。4. 图3为黄铁矿的质量分数对锰浸出率的影响，仅据图中信息，黄铁矿的质量分数应保持在________%左右。
5. 溶液温度和浸出时间对钴的浸出率影响如图4所示，则浸出过程的最佳条件是____________________。
75 ℃，30 min
2Na2CrO4＋2CO2＋H2O=== Na2Cr2O7＋2NaHCO3↓
FeCO3↓＋CO2↑＋H2O
Al(OH)3↓＋3CO2↑
Fe(OH)3↓＋3CO2↑
ZnCO3·2Zn(OH)2·H2O↓＋5CO2↑
2PbCrO4＋2H＋
2. 陌生情景的氧化还原反应方程式书写(1) 根据流程图的目的，分析元素化合价的变化。(2) 根据流程图的转化信息和反应规律预测产物。(3) 根据得失电子、溶液的酸碱性，配平化学(或离子)方程式。
[及时巩固](1) 在酸性条件下，用过氧化氢氧化Fe2＋ 发生反应的离子方程式：______________________________________________；若用HNO3代替H2O2的不足之处是____________________________。(2) NaClO3溶液中加入盐酸，反应生成ClO2和Cl2，反应的化学方程式：____________________________________________________。(3) 写出FeS和MnO2在酸性溶液中反应(有Fe3＋、S生成)的离子方程式：______________________________________________________。(4) 写出图中“酸浸”时发生氧化还原反应的化学方程式：________________ ____________________________。
2NaClO3＋4HCl===2NaCl＋2ClO2↑＋Cl2↑＋2H2O
H2O2＋2Fe2＋＋2H＋===2Fe3＋＋2H2O
产生氮的氧化物，污染空气
2FeS＋3MnO2＋12H＋===2Fe3＋＋2S＋3Mn2＋＋6H2O
H2SO4===2CSO4＋H2O
(5) 溶液中的Mn2＋可被酸性(NH4)2S2O8溶液氧化为MnO，该方法可用于检验Mn2＋。①用酸性(NH4)2S2O8溶液检验Mn2＋时的实验现象为_____________________。②该反应的离子方程式：____________________________________________。(6) 工业上可以用FePO4、Li2CO3和H2C2O4作原料高温焙烧制备 LiFePO4，该反应的化学方程式：______________________________________________________。
考向1 流程图中物质的转化反应与物质的跟踪 (2022·广州二模)金属镓拥有电子工业脊梁的美誉，镓与铝同族，化学性质相似。一种从高铝粉煤灰(主要成分是Al2O3，还含有少量Ga2O3和Fe2O3等)中回收镓的工艺如下。回答下列问题：
(1) “焙烧”过程中，Ga2O3转化成NaGaO2的化学方程式为__________________ _____________________。(2) “碱浸”所得浸出渣的主要成分是_________。 (3) “转化1”中通入过量CO2至溶液pH＝8，过滤，所得滤渣的主要成分是Al(OH)3和Ga(OH)3，写出生成Al(OH)3的离子方程式：_______________________ __________________。(4) “溶镓”所得溶液中存在的阴离子主要有____________________。
2NaGaO2＋CO2↑
(5) “电解”所用装置如图所示，阴极的电极反应式为______________________ ____________。若电解获得1 ml Ga，则阳极产生的气体在标准状况下的体积至少为____________L，电解后，阳极室所得溶液中的溶质经加热分解生成__________________ (填化学式)可循环利用。
考向2 转化条件的控制 (2022·安徽芜湖二模)硫酸锰是一种重要的化工中间体。一种以高硫锰矿(主要成分为含锰化合物及FeS)与氧化锰矿(主要成分为MnO2等锰的氧化物)为原料制备硫酸锰的工艺流程如下：
已知：①“混合焙烧”后烧渣含MnSO4、Fe2O3及少量FeO、Al2O3、MgO。②金属离子在水溶液中沉淀的pH范围如下表所示(25 ℃)：
③离子浓度≤10－5 ml/L时，离子沉淀完全。(1) “混合焙烧”的主要目的是__________________________________________ _______________。(2) 若试剂a为MnO2，则氧化步骤发生反应的离子方程式为___________________________________________________，若省略“氧化”步骤，造成的影响是_____________________________________________________。
除去矿物中的硫元素(或将硫化物转变为金属
2Fe2＋＋MnO2＋4H＋===2Fe3＋＋Mn2＋＋2H2O
Fe2＋完全沉淀时Mn2＋已经完全沉淀，造成Mn2＋损失
(3) “中和除杂”时，应控制溶液的pH范围是_________________。(4) “氟化除杂”后，溶液中c(F－)浓度为0.05 ml/L。则溶液中c(Mg2＋)和c(Ca2＋)的比值＝___________________________[已知：Ksp(MgF2)＝6.4×10－10；Ksp(CaF2)＝3.6×10－12]。(5) “碳化结晶”时发生反应的离子方程式为____________________________ __________________________，选择NH4HCO3而不选择Na2CO3溶液的原因是______________________________________________________。
碳酸钠溶液碱性强，会使Mn2＋水解为Mn(OH)2
回答下列问题：(1) 焙烧时，MnO2和Fe2O3在纤维素作用下分别转化为MnO、Fe3O4，则纤维素的作用是__________。
(2) 酸浸时，浸出液的pH与锰的浸出率关系如图2所示。实际生产中，酸浸时控制硫酸的量不宜过多，使pH在2左右。请结合上图和制备硫酸锰的流程，说明硫酸的量不宜过多的原因：__________________________________________________。(3) 净化时，加入30% H2O2的目的是(用离子方程式表示)__________________ ____________________；加氨水，调pH为5.5的目的是__________________________ _______________。
硫酸过多，后续调pH除杂质时会多消耗氨水而造成浪费
2Fe2＋＋H2O2＋2H＋
===2Fe3＋＋2H2O
使Al3＋、Fe3＋完全沉淀而
(4) 结合MgSO4与MnSO4溶解度曲线(如图3)，简述“结晶分离”的具体实验操作__________________________________________。
将溶液蒸发浓缩结晶，趁热过滤，洗涤干燥
(5) 产品MnSO4·H2O纯度测定：称取a g产品，在适宜的条件下用适量NH4NO3将Mn2＋氧化为Mn3＋，再用0.100 0 ml/L (NH4)2Fe(SO4)2溶液b mL刚好把Mn3＋转化为Mn2＋。通过计算可知，产品纯度为______(用质量分数表示)。
考向4 工艺流程与定量计算 (2022·佛山质量检测一)铜转炉烟灰含金属元素(主要为Cu、Zn、Pb、Fe)的硫酸盐和氧化物以及SiO2。其有价金属回收工艺流程如下。已知：25 ℃时，Ksp(PbSO4)＝1.82×10－8，Ksp(PbCO3)＝1.46×10－13。回答下列问题：
(1) “浸出液①”中所含有的金属阳离子有________________和Fe2＋、Fe3＋。“浸出”中，当硫酸浓度大于1.8 ml/L时，金属离子浸出率反而下降，原因是_________________________________________________________________。 (2) “除杂”中，加入ZnO调pH至5.2，用KMnO4溶液氧化后，所得滤渣主要成分为Fe(OH)3、MnO2，该氧化过程的离子方程式为_____________________________ ___________________________________。
难溶物PbSO4覆盖在铜转炉灰表面，阻碍铜、锌元素的浸出
3Fe(OH)3↓＋MnO2↓＋5H＋
(3) ZnSO4的溶解度随温度变化曲线如图所示。“浓缩结晶”的具体操作步骤如下：
①在100 ℃时蒸发至溶液出现晶膜，停止加热。②降温至________℃蒸发至溶液出现晶膜，停止加热。 该步骤的目的是________________。③冷却至室温，过滤、洗涤、干燥。(4) “转化”后，滤饼的主要成分是SiO2和______________。该工艺中，可循环利用的物质有____________。 (5) 测定烟灰中的Pb2＋：取20 mL硝酸浸出液于锥形瓶中，调pH为5，加入指示剂后用a ml/L的EDTA标准溶液(Na2H2Y)滴定至终点(离子方程式为Pb2＋＋H2Y2－===PbY2－＋2H＋)，消耗EDTA标准溶液 b mL，则Pb2＋的浓度为____________g/L。
1. (2022·深圳二模)高磷镍铁是生产钙镁磷肥的副产品。以高磷镍铁(主要含Ni、Fe、P，还含有少量Fe、Cu、Zn的磷化物)为原料生产硫酸镍晶体(NiSO4·6H2O)的工艺流程如图。回答下列问题：
已知：电解时，选用2 ml/L H2SO4溶液为电解液。
(1) 先将高磷镍铁制成电极板，“电解”时，该电极板作______极；阴极产物主要为________，此外，溶液中的Cu2＋有部分在阴极放电。 (2) “除铁磷”时，溶液中Fe2＋先被氧化为Fe3＋，该过程中发生反应的离子方程式为___________________________________________；再加入Na2CO3调pH＝2，并将溶液加热至50 ℃，形成铁、磷共沉淀。(3) “滤渣2”的主要成分为ZnS和__________(填化学式)。 (4) “沉镍”时，为确保镍沉淀完全，理论上应调节溶液pH≥____________(已知：25 ℃时，Ksp[Ni(OH)2]＝2.0×10－15；lg2＝0.3；当溶液中离子浓度≤1.0×10－5 ml/L 时，可认为该离子沉淀完全)。 (5) “母液”中的溶质主要有____________、________________(填化学式)。
2Fe2＋＋ClO－＋2H＋===2Fe3＋＋Cl－＋H2O
(6) 硫代硫酸镍(NiS2O3)在冶金工业中有广泛应用。向上述流程制得的NiSO4溶液中加入BaS2O3固体，充分反应后，过滤得到NiS2O3溶液；再向该溶液加入无水乙醇，析出NiS2O3晶体。已知：25 ℃时，Ksp(BaSO4)＝1.0×10－10、Ksp(BaS2O3)＝1.6×10－5。①生成NiS2O3的化学方程式为______________________________________；该反应可以进行得较完全，结合相关数据说明理由：____________________________ ________________________________。②加入无水乙醇有利于NiS2O3晶体析出，其原因是______________________ __________________。
BaS2O3＋NiSO4===NiS2O3＋BaSO4
该反应的平衡常数K＝1.6×105，
K大于105，反应进行得较完全
无水乙醇可以降低NiS2O3
2. 从湿法炼锌厂除钴过程中产生的有机钴渣[主要成分有 、ZnSO4·6H2O和Fe4(OH)2(SO4)5]中回收钴的工艺流程如图。
已知：25 ℃时，几种难溶物的溶度积如下表。
(1) “酸浸”过程金属元素的浸出率随硫酸初始浓度变化曲线如图。
①为有效分离Zn、C元素，应选择最佳的硫酸初始浓度为______g/L。②Fe4(OH)2(SO4)5中铁元素价态为________，其溶于硫酸的离子方程式为_____________________________________________________。(2) “煅烧”过程随着温度升高，含钴产物发生转化为C3S4―→CO―→ C3O4。①“煅烧”过程产生的污染性气体经碱洗，可返回“____________”工序循环使用。②C3O4极难溶于稀硫酸，故“煅烧”时应调控______________________。(3) “沉钴”过程，C2＋转化为沉淀的离子方程式为_______________________ ____________________。
2C2＋＋H2O2＋4OH－
===2C(OH)3↓
(4) “酸洗”过程，应调节溶液pH为______(填标号；已知lg3＝0.48)。A. 0.5～1 B. 1～1.5C. 1.5～2 D. 2～2.5(5) 298.15 K时，部分标准电极电势E 如下表。电极电势高的电极，其氧化型的氧化能力强；电极电势低的电极，其还原型的还原能力强。
结合数据分析能否用盐酸溶解C(OH)3得到CCl3溶液并说明理由_____________________________________________________________________。
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