2024年高考化学三轮冲刺考前巩固专题训练48 工艺流程答案

这是一份2024年高考化学三轮冲刺考前巩固专题训练48 工艺流程答案，共50页。试卷主要包含了非选择题等内容，欢迎下载使用。

一、非选择题
1．SrCO3是一种重要的含锶化合物，广泛应用于许多领域。以天青石(主要成分为SrSO4)为原料制备SrCO3的一种工艺方法如下：
天青石主要元素质量分数如下：
Ksp(SrSO4)=3.4×10−7，Ksp(BaSO4)=1.0×10−10。
回答下列问题：
（1）天青石与碳粉在一定投料比下“煅烧”生成SrS和碳氧化物，据矿样成分分析结果计算得出，生成CO2、CO时失重率分别为30.4%、38.6%，实际热重分析显示失重率为32.6%，则“煅烧”中主要生成的碳氧化物为 (填“CO”或“CO2”)。
（2）“煅烧”过程中还可能产生少量对环境有危害的气体，化学式为 和 。
（3）“水浸”后滤渣的主要成分除CaSiO3和C外，还有两种氧化物，化学式为 和 。
（4）“水浸”时需加热，SrS与热水作用后的溶液呈碱性的主要原因为 (用化学方程式表示)
（5）“水浸”后的滤液中c(Sr2+)=0.680ml⋅L−1，c(Ba2+)=0.024ml⋅L−1，“除杂”过程中(忽略H2SO4溶液引起的体积变化)，为使Sr2+不沉淀，应控制溶液中c(Ba2+)≥ ml⋅L−1，每升滤液中篇加入1.0ml⋅L−1H2SO4溶液的体积≤ mL。
（6）“沉锶”过程中，可溶性Sr(OH)2发生反应的离子方程式为 。
【答案】（1）CO2
（2）CO；SO2
（3）Al2O3；SiO2
（4）SrS+2H2O⇌ΔH2S+Sr(OH)2
（5）2×10-4；23.8
（6）Sr2++2OH-+CO2=SrCO3↓+H2O
2．锡在材料、医药、化工等方面有广泛的应用，锡精矿(SnO2)中主要有Fe、S、As、Sb、Pb等杂质元素。下图为锡的冶炼工艺流程。
已知：SnO2性质稳定，难溶于酸。
回答下列问题：
（1）锡的原子序数为50，其价层电子排布式为 ，在元素周期表中位于 区。
（2）烟尘中的主要杂质元素是 (填元素符号)。
（3）酸浸时，PbO生成[PbCl4]2−，该反应的离子方程式为 ，为了提高铅的浸出率，最宜添加 (填标号)。
A．KCl B．HCl C．H2SO4 D．NaCl
（4）还原时需加入过量的焦炭，写出该反应的化学方程式 。
（5）电解精炼时，以SnSO4和少量H2SO4作为电解液，电源的负极与 (填“粗锡”或“精锡”)相连；H2SO4的作用是 、 。
（6）酸浸滤液中的Pb2+可用Na2S沉淀，并通过与强碱反应获得Pb，写出PbS与熔融NaOH反应的化学方程式 。
【答案】（1）5s25p2；p
（2）S、As、Sb
（3）PbO+2H++4Cl−=[PbCl4]2−+H2O；D
（4）SnO2+2C=Sn+2CO↑
（5）精锡；增强溶液的导电性；防止Sn2+的水解
（6）3PbS+6NaOH=熔融3Pb+2Na2S+Na2SO3+3H2O
3．钢渣是钢铁行业的固体废弃物，含有2CaO⋅SiO2、Fe2O3、FeO、Al2O3和V2O3等物质。一种以钢渣粉为原料固定CO2并制备V2O3的工艺流程如图所示。
已知钢渣中Ca元素质量分数为30%，V2O3在稀盐酸和NH4Cl混合溶液中不易被浸出。该工艺条件下，有关金属离子开始沉淀和沉淀完全的pH如下表所示：
回答下列问题：
（1）浸出1过程生成的SiO2“包裹”在钢渣表面形成固体膜，阻碍反应物向钢渣扩散。提高浸出率的措施有 (除粉碎外，举1例)。该浸出过程不使用稀硫酸代替稀盐酸的原因是 。
（2）为避免引入杂质离子，氧化剂A应为 (举1例)。
（3）滤液C的溶质可循环利用，试剂B应为 。
（4）若Ca的浸出率为90%，理论上1吨钢渣在“固碳”中可固定 kgCO2。
（5）富钒渣焙烧可生成钒钙盐，不同钒钙盐的溶解率随pH变化如图所示。已知浸出2的pH约为2.5，则应控制焙烧条件使该钒钙盐为 。该培烧反应的化学方程式是 。
（6）微细碳酸钙广泛应用于医药、食品等领域，某种碳酸钙晶胞如图所示。已知a=b=4.99nm，c=17.3nm，α=β=90°，γ=120°，该晶体密度为 g⋅cm−3(列出计算式，阿伏加德罗常数的值为NA)。
【答案】（1）适当增大盐酸的浓度、适当升高温度、搅拌；稀硫酸与2CaO∙SiO2反应形成微溶于水的CaSO4覆盖在钢渣表面，阻碍反应物向钢渣扩散
（2）H2O2或氯水
（3）氨水
（4）297
（5）Ca2V2O7；V2O3+2CaCO3+O2焙烧__Ca2V2O7+2CO2
（6）123×4.992×17.3NA×1023
4．钼(M)及其化合物广泛地应用于医疗卫生、国防等领域。某镍钼矿中的镍和钼以NiS和MS2形式存在，从镍钼矿中分离钼，并得到Na2SO4的一种工艺流程如下：
回答下列问题：
（1）Ni位于元素周期表第 周期第 族。(NH4)2MO4中钼元素的化合价为 。
（2）“焙烧”中生成Na2MO4的化学方程式为 。
（3）Na2CO3用量对钼浸出率和浸取液中CO32−浓度的影响如图1所示，分析实际生产中选择Na2CO3用量为理论用量1.2倍的原因： 。
（4）Na2MO4、Na2SO4的溶解度曲线如图2所示，为充分分离Na2SO4，工艺流程中的“操作X”应为____(填标号)。
A．蒸发结晶B．低温结晶C．蒸馏D．萃取
（5）为充分利用资源，“离子交换萃取”步骤产生的交换溶液应返回“ ”步骤。
（6）(NH4)2MO4分解可得MO3。高温下，用铝粉还原MO3得到金属钼的化学方程式为 。
【答案】（1）四；Ⅷ；+6
（2）2MS2+6Na2CO3+9O2焙烧__2Na2MO4+6CO2+4Na2SO4
（3）若高于1.2倍，会导致净化过程消耗过多的硫酸镁，若低于1.2倍，钼浸出率较低
（4）B
（5）净化
（6）高温下，用铝粉还原MO3得到金属钼和氧化铝，化学方程式为：MO3+2Al高温__M+Al2O3
5．层状结构MS2薄膜能用于制作电极材料。MS2薄膜由辉钼矿(主要含MS2及少量FeO、SiO2)制得MO3后再与S经气相反应并沉积得到，其流程如下。
回答下列问题：
（1）“焙烧”产生的SO2用NaOH溶液吸收生成NaHSO3的离子方程式为 。
（2）“焙烧”后的固体用氨水“浸取”得到重钼酸铵[(NH4)2M2O7]溶液，为提高“浸取”速率，可采用的措施是 (举一例)。
（3）“灼烧”过程中需回收利用的气体是 (填化学式)。
（4）在650℃下“气相沉积”生成MS2的反应需在特定气流中进行，选用Ar而不选用H2形成该气流的原因是 。
（5）层状MS2晶体与石墨晶体结构类似，层状MS2的晶体类型为 。将Li+嵌入层状MS2充电后得到的LixMS2可作电池负极，该负极放电时的电极反应式为 。结合原子结构分析，Li+能嵌入MS2层间可能的原因是 。
【答案】（1）SO2+OH−=HSO3−
（2）将固体粉碎
（3）NH3
（4）H2和S在加热条件下发生生成H2S
（5）混合晶体；LixMS2−xe−=MS2+xLi+；Li+为Li失去一个电子形成，原子半径小
6．以软锰矿与黄铁矿为主要原料制备高品质MnO2的工艺流程：
已知：①软锰矿与黄铁矿的主要成分分别为MnO2、FeS2，还均含少量Fe、Ca、Mg、Al、Si等元素的氧化物；
②该工艺条件下，相关金属离子形成氢氧化物沉淀的pH：
回答下列问题：
（1）基态Fe2+的价层电子排布图为 。
（2）“酸浸”过程中，为提高反应速率可以采取的措施有 （写一条）。
（3）“酸浸”加入H2SO4后，主要反应的离子方程式：
2FeS2+3MnO2+12H+ __2Fe3++3Mn2++4S↓+6H2O
2Fe2++MnO2+4H+ __2Fe3++Mn2++2H2O
滤渣1的主要成分为S、 ，加入H2O2后迅速产生大量气泡，可减少滤渣1在矿粉表面的附着，有利于酸浸。分析迅速产生气泡的原因： 。
（4）“调pH”操作中需调节溶液pH范围为4.7～6.0，此时滤渣2的主要成分为 （填化学式）。
（5）“沉锰”步骤发生主要反应的离子方程式为 。
（6）利用惰性电极电解H2SO4−MnSO4−H2O体系获得MnO2的机理如左图所示，硫酸浓度与电流效率η的关系如右图所示。硫酸浓度超过3.0ml⋅L−1时，电流效率η降低的原因是 。（η=实际产物的质量理论上产物的质量×100%）
【答案】（1）
（2）将矿石粉碎；适当升高温度；适当提高酸的浓度；机械搅拌
（3）SiO2，CaSO4；MnO2或Fe3+或Mn2+等作催化剂，加快H2O2的分解
（4）Al(OH)3，Fe(OH)3
（5）Mn2++2HCO3− __MnCO3↓+CO2↑+H2O
（6）从电极反应来看，H+浓度太大，不利于反应ⅲ正向进行，MnOOH直接与H+反应
7．某钴土矿主要含有镍(Ni)、钴(C)、铁(Fe)、铝(Al)、钙(Ca)、硅(Si)等元素的氧化物，一种综合回收利用钴土矿的部分流程如下：
已知：①25℃时，相关金属离子[c(Mn+)=0.1ml⋅L−1]形成氢氧化物沉淀的pH范围如下：
②氧化前后，溶液中Ni、C元素的化合价均为+2价。
（1）“酸浸”时，滤渣的主要成分为 （填化学式）。
（2）“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）“沉钴”时，滤渣3的成分为亚硝酸钴钾(K3[C(NO2)6])，同时有无色气体（遇空气变为红棕色）生成，写出“沉钴”步骤的离子方程式 。
（4）亚硝酸钴钾(K3[C(NO2)6])的中心离子的配位数为 ，配体中配位原子(N)的杂化方式为 。
（5）C的一种氧化物C3O4是重要的化工原料。C3O4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C2+与C3+的个数比为 ，晶体的密度为 g⋅cm−3（列出计算式）。
【答案】（1）SiO2、CaSO4
（2））4.7~6.9；Al(OH)3+NaOH __NaAlO2+2H2O
（3）3K++C2++7NO2−+2H+ __K3[C(NO2)6]↓+NO↑+H2O
（4）6；sp2
（5）1：2；16×32+59×24NA(a×10−10)3
8．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，工艺如下图。回答下列问题：
相关金属离子[c(Mn+)=0.1ml⋅L−1]形成氢氧化物沉淀的pH范围如下：
（1）为了加快溶浸效果，可采取的措施有 （任写一条）；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的作用是将Fe2+氧化为Fe3+，写出该反应的离子方程式 。
（3）滤渣2除了含有Al(OH)3还含有 。
（4）“除杂1”的目的是除去Zn2+和Ni2+，“滤渣3”的主要成分是 。
（5）写出“沉锰”的离子方程 。
（6）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=13时，z= 。
【答案】（1）将矿物碾碎；MnO2+MnS+2H2SO4=2MnSO4+S+2H2O
（2）MnO2+2Fe2++4H+=2Fe3++Mn2++2H2O
（3）Fe(OH)3
（4）NiS和ZnS
（5）Mn2++2HCO3−=MnCO3↓+CO2↑+H2O
（6）13
9．氧化铈（CeO2）是一种应用非常广泛的稀土氧化物。现以氟碳铈矿（含CeFCO3、BaO、SiO2等）为原料制备氧化铈，其工艺流程如图所示：
已知：①稀土离子易与SO42-形成复盐沉淀，Ce3+和SO42-发生反应：Ce2（SO4）3+Na2SO4+nH2O=Ce2（SO4）↓；
②硫脲：SH2NC‖NH2具有还原性，酸性条件下易被氧化为（SCN2H3）2；
③Ce3+在空气中易被氧化为Ce4+，两者均能形成氢氧化物沉淀；
④Ce2（CO3)3为白色粉末，难溶于水。
回答下列问题：
（1）滤渣A的主要成分是 （填写化学式）。
（2）在另一种生产工艺中，在氟碳铈矿矿石粉中加入碳酸氢钠同时通入氧气焙烧，焙烧得到NaF和CeO2两种固体以及两种高温下的气态物质，请写出焙烧过程中相应的化学方程式 。
（3）焙烧后加入稀硫酸浸出，为提高Ce的浸出率，需控制硫酸浓度不能太大的原因是 。
（4）加入硫脲的目的是将CeF22+还原为Ce3+，反应的离子方程式为 。
（5）步骤③加入盐酸后，通常还需加入另一种化学试剂X，根据题中信息推测，加入X的作用为 。
（6）下列关于步骤④的说法正确的是____（填字母）。
A．该步骤发生的反应是2Ce3++6HCO3−=Ce2（CO3）3↓+3CO2↑+3H2O
B．可以用Na2CO3溶液代替NH4HCO3溶液，不影响产品纯度
C．过滤时选择减压过滤能够大大提高过滤效率
D．过滤后的滤液中仍含有较多Ce3+，需要将滤液循环以提高产率
（7）取所得产品7.00gCeO2溶解后配成250mL溶液。取25.00mL该溶液用硫酸亚铁铵【（NH4）2Fe（SO4）2】溶液滴定，滴定时发生反应Fe2++Ce4+=Fe3++Ce3+，达到滴定终点时消耗硫酸亚铁铵溶液18.50mL，则该产品的纯度为 。（保留三位有效数字）。
【答案】（1）BaSO4、SiO2
（2）4CeFeO3+4NaHCO3+O2高温__4NaF+4CeO2+8CO2+2H2O
（3）硫酸根离子浓度过大时，容易和Ce3+发生反应生成沉淀，从而使浸出率降低
（4）S2CeF22++2H2NC‖NH2=2Ce3++（SCN2H3）2+2HF+2F−
（5）防止Ce3+被氧化
（6）A；C
（7）90.9%
10．一种“氢氧化锶-氯化镁法”制备“牙膏用氯化锶（SrCl2·6H2O）”的工艺流程如下：
（1）锶与钙元素同主族。金属锶应保存在 中（填“水”、“乙醇”或“煤油”）。
（2）天青石(主要成分SrSO4)经过多步反应后可制得工业碳酸锶。其中第一步是与过量焦炭隔绝空气微波加热还原为硫化锶，该过程的化学方程式为 。
（3）工业碳酸锶中含有CaCO3、MgCO3、BaCO3等杂质。“滤渣”的主要成分是 。
（4）“重结晶”时蒸馏水用量（以质量比mH2O：mSrO表示）对Sr(OH)2·8H2O纯度及产率的影响如下表。最合适的质量比为 ，当质量比大于该比值时，Sr(OH)2·8H2O产率减小，其原因是 。
（5）水氯镁石是盐湖提钾后的副产品，其中SO42-含量约为1%，“净化”过程中常使用SrCl2除杂，写出该过程的离子方程式 。
（6）将精制氢氧化锶完全溶于水，与氯化镁溶液在90℃时反应一段时间，下列判断MgCl2是否反应完全的最简易可行的方法是____（填标号）。
A．反应器中沉淀量不再增加
B．测定不同时间反应液pH
C．测定Sr2+浓度变化
D．向反应器中滴加AgNO3溶液观察是否有沉淀
（7）若需进一步获得无水氯化锶，必须对SrCl2·6H2O(M=267g·ml-1)进行脱水。脱水过程采用烘干法在170℃下预脱水，失重达33.7%，此时获得的产物化学式为 。
【答案】（1）煤油
（2）SrSO4+4CSrS+4CO↑
（3）Ca(OH)2，MgO
（4）8：1；随着蒸馏水溶剂的增加，在冷却结晶、过滤的过程中部分氢氧化锶留在母液中导致产率减小
（5）SO42-+Sr2+= SrSO4↓
（6）B
（7）SrCl2·H2O
11．以某工业废锰渣(含MnO2及少量KOH、MgO、Fe2O3)为原料制备MnSO4晶体，其工艺流程如下：
该工艺条件下金属离子开始沉淀和完全沉淀(c≤10-5ml/L)的pH如表所示：
（1）“反应I”中加入硫铁矿(主要成分FeS2)将MnO2还原为Mn2+。滤渣1的主要成分除FeS2外，还有一种相对分子质量为192的单质，该物质的化学式为 。
（2）“反应I”的离子方程式为 。
（3）“某碳酸盐”的化学式 ，加热的目的是 。
（4）为检验MnSO4受热分解是否生成SO2或SO3，某同学设计探究实验装置如图所示：
①装置B、C、D中的溶液依次为 （填字母）。
a．Ba(NO3)2b．BaCl2c．品红 d．浓硫酸e．Ca(OH)2 f．NaOH
②实验结束时，为防止倒吸，正确的操作方法是 。
（5）测定产品纯度。取制得的MnSO4晶体0.1510g，溶于适量水中，加硫酸酸化；用过量NaBiO3（难溶于水）将Mn2+完全氧化为MnO4−，过滤；洗涤未溶解固体2-3次，向滤液中加入Na2C2O4固体0.5360 g，振荡，充分溶解并反应后，用0.0320 ml·L-1KMnO4溶液滴定(MnO4−被还原为Mn2+)，用去20.00 mL。已知：Mr(Na2C2O4)=134，Mr(MnSO4)=151。
①计算产品中MnSO4的质量分数 （保留两位有效数字）。
②为提高测定的精度，应补充的实验操作 。
【答案】（1）S6
（2）3MnO2+3FeS2+12H+=3Mn2++3Fe2++S6+6H2O
（3）MnCO3；促进Fe(OH)3胶体聚沉，或促进产生Fe(OH)3沉淀
（4）b c f；先停止加热，继续通N2至装置冷却到室温再停止通N2
（5）96%；将2～3次洗涤的滤液与过滤所得的滤液合并，重复实验2～3次
12．钕铁硼废料是一种具有较高经济价值的废弃物，主要成分为稀土元素钕（Nd）、Fe、B.一种采用分步沉淀从钕铁硼油泥中回收Nd2(C2O4)3⋅10H2O和FeC2O4⋅2H2O的工艺流程如图：
已知：①200℃下氧化焙烧，钕铁硼废料中钕和铁主要以Nd2O3和Fe2O3的形式存在，硼常温下稳定，加热至300℃被氧化，不与稀酸反应.
②H2C2O4易与Fe3+形成多种配合物离子，易与Fe2+形成FeC2O4⋅2H2O沉淀.
回答下列问题：
（1）“预处理”是洗去钕铁硼表面的油污，可选择 （填化学式）溶液.
（2）“滤渣1”的主要成分是 （填名称）.“浸出”时，盐酸浓度和固液比对钕、铁的浸出率影响如图所示，则浸出过程的最佳条件是 .
（3）写出“沉钕”时生成沉淀的离子方程式： .
（4）“沉铁”时，加入铁粉的作用是 .
（5）FeC2O4⋅2H2O晶体结构片段如图所示.其中，Fe2+的配位数为 ；碳原子采用 杂化.现测定草酸亚铁晶体纯度.准确称取Wg样品于锥形瓶，加入适量的稀硫酸，用cml⋅L−1KMnO4溶液滴定至终点，消耗KMnO4溶液bmL.滴定反应：FeC2O4+MnO4−+H+→Fe3++CO2+Mn2++H2O（未配平）.该样品纯度为 %.
【答案】（1）NaOH（或热的Na2CO3）
（2）硼；6ml⋅L−1的盐酸、固液比为5：1
（3）2Nd3++3H2C2O4+10H2O=Nd2(C2O4)3⋅10H2O↓+6H+
（4）将Fe3+还原为Fe2+，与溶液中的草酸根生成FeC2O4⋅2H2O的沉淀
（5）6；sp2；30bcW
13．绿色化学在推动社会可持续发展中发挥着重要作用。某科研团队设计了一种熔盐液相氧化法制备高价铬盐的新工艺，该工艺不消耗除铬铁矿、氢氧化钠和空气以外的其他原料，不产生废弃物，实现了Cr—Fe—Al—Mg的深度利用和Na+内循环。工艺流程如图：
回答下列问题：
（1）高温连续氧化工序中被氧化的元素是 (填元素符号)，Cr元素在元素周期表中的位置 ，
（2）滤渣I的主要成分是 (填化学式)。
（3）工序③中发生反应的离子方程式为 。
（4）物质V可代替高温连续氧化工序中的NaOH，此时发生的主要反应的化学方程式为 。钠在火焰上灼烧产生的黄光是一种 (填“吸收光谱” 或“发射光谱”)。
（5）工序④溶液中的铝元素恰好完全转化为沉淀的pH为 。(通常认为溶液中离子浓度小于10-5ml•L-1为沉淀完全；Al(OH)3+OH-⇌Al(OH)4−：K=100.63，Kw=10-14，Ksp[Al(OH)3]=10-33)
（6）基态Al原子的核外电子排布式为 。Fe的晶胞结构如图所示，已知NA表示阿伏加德罗常数的值，若晶胞参数为a nm，则Fe晶胞的密度为 g•cm-3(用含NA和a的代数式表示)。
【答案】（1）Fe、Cr；第四周期第VIB族
（2）MgO、Fe2O3
（3）2Na++2CrO42−+2CO2+H2O=Cr2O72−+2NaHCO3↓
（4）4Fe(CrO2)2+ 7O2+16NaHCO3高温__8Na2CrO4+2 Fe2O3+ 16CO2+8H2O；发射光谱
（5）8.37
（6）1s22s22p63s23p1；2×56NAa3×10−21
14．金属铼广泛用于航空航天等领域．工业上用富铼渣（铼元素主要以ReS2形式存在，砷主要以As2S3形式存在）制取铼粉．工艺流程如下：
已知：常温下lgKb(NH3⋅H2O)=−4.7；As为第四周期第ⅤA族元素；高铼酸铵微溶于冷水，易溶于热水．
回答下列问题：
（1）As的简化电子排布式为 ．
（2）“氧化”时铼转化为强酸高铼酸(HReO4)．“滤渣1”的主要成分是硫单质．写出“氧化”时ReS2发生反应的离子方程式： ．
（3）综合考虑，富铼渣“氧化”中浸出温度选择20~25℃为宜，原因是 ．
（4）常温下，“反萃取”得到高铼酸铵溶液的pH=9.0，则溶液中c(NH4+) c(NH3⋅H2O)（填“>”“<”或“=”）．
（5）“析晶”得到的主要产品是NH4ReO4．提纯粗高铼酸铵固体的方法是 ，图1是NH4ReO4的X射线衍射图谱，则NH4ReO4属于 （填“晶体”或“非晶体”）．
图1：高铼酸铵XRD谱 图2
（6）“热解”产生可再生循环利用的物质是 ．
（7）已知ReO3的立方晶胞如图2，则Re在晶胞中的位置为 ；晶体中一个Re周围与其最近的O的个数为 ．
【答案】（1）[Ar]3d104s24p3
（2）2ReS2+7H2O2 __2H++2ReO4−+4S+6H2O
（3）温度过低反应速率慢；温度过高H2O2分解，浸出率低．
（4）>
（5）重结晶；晶体
（6）氨气
（7）顶角；6
15．碱式氧化镍(NiOOH)为镍氢电池的正极材料。用含镍废渣（主要成分为NiO、Fe3O4。还含有少量的CuO、Cr2O3、SiO2等杂质）为主要原料制取NiOOH的工艺流程如图1所示。
已知：①部分金属硫化物的Ksp (25℃)为Ksp(FeS)=6.3×10-18、Ksp(CuS)=6.3×10-36。
②当溶液pH>12时，Cr(OH)3会转化为CrO2-。
回答下列问题：
（1）Fe、Ni元素在周期表位于 区。与Cr原子具有相同最外层电子排布的基态原子还有 。
（2）“酸浸”后所得废渣的主要成分为 （填“化学式”）；除铜步骤的离子方程式为 。
（3）“氧化”时，若用稀硝酸代替过氧化氢氧化Fe2+，从环保角度分析其 （填“是合理的”或“是不合理的”），理由是 。
（4）黄钠铁矾的化学式为NaFe3(SO4)2(OH)6，其属于 （填“正盐”“酸式盐”或“碱式盐”）。“沉铁”时，加入Na2CO3溶液的目的是 。
（5）“沉镍”时，加入NaOH溶液调节pH至13，滤液中的Cr2(SO4)3转化为NaCrO2，写出该反应的离子方程式 。
（6）“灼烧”反应过程中氧化剂与还原剂的物质的量之比为 。
【答案】（1）d；M
（2）SiO2；Cu2++FeS=CuS+Fe2+
（3）是不合理的；稀硝酸被Fe2+还原为NO污染环境
（4）碱式盐；调节溶液pH使Fe3+转化为黄钠铁矾沉淀
（5）ClO-+2Ni2++4OH-＝2NiOOH↓+Cl-+H2O
（6）1：4
16．赤泥含有Sc2O3(氧化钪)、Al2O3、Fe2O3、SiO2等，以赤泥为原料提取钪(Sc)、氧化钪(Sc2O3)的流程如下：
已知：①P2O4为磷酸酯萃取剂；②Sc3+易水解；③Ksp[Sc(OH)3]=8.00×10-31。
请回答下列问题：
（1）滤渣主要成分是 (填化学式)。
（2）“酸浸”时温度过高，酸浸速率反而减慢，其原因是 。
（3）“回流过滤”中SOCl2作用有将Sc(OH)3转化成ScCl3、作溶剂和 。
（4）“热还原”的化学方程式为 。
（5）利用ScCl3制备Sc2O3的方法是ScCl3溶于水，加入草酸产生草酸钪沉淀，过滤洗涤灼烧(空气中)草酸钪得到Sc2O3。灼烧草酸钪的副产物主要是 。(填化学式)。
（6）P2O4萃取浸出液，其浓度、料液温度对萃取率的影响如下所示，萃取时P2O4最佳浓度及料液温度分别为 ， 。若“洗涤”操作于实验室中进行，所需玻璃仪器有 。
（7）已知：c(Sc3＋)≤1.0×10-5ml·L-1时表明完全沉淀，萃取剂混合液的pH为6时是否完全沉淀？ (填“已完全沉淀”或“未完全沉淀”)，通过计算作出判断： 。
【答案】（1）SiO2
（2）盐酸易挥发，“酸浸”时温度过高，会使氯化氢大量挥发，盐酸浓度减小
（3）抑制Sc3+水解
（4）2ScCl3+3Mg高温__2Sc+3MgCl2
（5）CO2
（6）3%；65℃；分液漏斗、烧杯
（7）已完全沉淀；c(Sc3+)=Ksp[SC(OH)3]c3(OH−)=8.00×10−31(1×10−8)3=8.00×10−7<1.0×10-5ml/L
17．硫化镉（CdS）是一种新型半导体材料，一种以镉铜渣（主要成分是Cd、Cu，还含少量Fe等）为原料合成CdS的路线（部分条件和产物省略）如下：
回答下列问题：
（1）提高“浸取”速率时宜采取的措施主要有____（填标号）。
A．粉碎镉铜渣B．增大压强
C．适当降温D．适当增大硫酸浓度
（2）“浸渣1”的主要成分是 （填化学式）。
（3）“除铁”中加入MnO2的作用是 。
（4）对“滤液”进行蒸发浓缩、 、过滤、洗涤、干燥，得到ZnSO4⋅7H2O。
（5）“提纯镉”时加入NaOH溶液除锌反应的离子方程式为 。
（6）制备硫化镉时，在氩气氛围中进行，这样操作的目的是 。
（7）CdS晶胞的结构如图所示。其晶胞参数为anm，以晶胞参数建立坐标系，1号原子的坐标为(0，0，0)，3号原子的坐标为(1，1，1)，设NA为阿伏加德罗常数的值。
①硫离子的配位数为 。
②2号原子的坐标为 。
③该晶体的密度为 g⋅cm−3。
【答案】（1）A；D
（2）Cu
（3）氧化Fe2+
（4）降温结晶
（5）Zn+2OH−+2H2O __[Zn(OH)4]2−+H2↑
（6）避免氧气氧化硫、镉等
（7）4；(34，34，14)；5.76NA×a3×1023
18．稀土元素是国家战略资源，目前我国稀土提炼技术处于世界领先地位。某课题组以废显示屏玻璃碴（含较多的SiO2、CeO2、FeO、Fe2O3及少量其他可溶于酸的物质）为原料，设计如图流程回收稀土元素铈，实现资源再利用。
已知：CeO2不溶于稀硫酸，也不溶于NaOH溶液。
回答下列问题：
（1）为提高“酸溶”的速率，可采取的措施是 （填一种）；K3[Fe(CN)6]可用于检验“滤液1”中含有的Fe2+，K3[Fe(CN)6]中铁元素的化合价为价 价。
（2）获得NH4Fe(SO4)2晶体的“一系列操作”包含蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤、常温晾干，则NH4Fe(SO4)2晶体的溶解度随温度的变化关系为 。
（3）“滤渣2”中主要成分的化学式为 ；“反应3”的离子方程式为 ，其中H2O2的作用与“反应1”中H2O2的作用 （填“相同”或“不相同”）。
（4）“反应4”的离子方程式为 。
（5）NH4Fe(SO4)2可用作净水剂，其净水原理是 （用离子方程式表示）。等物质的量浓度的下列三种溶液中，NH4+浓度由小到大的顺序是 （用标号表示）。
①NH4Cl溶液 ②CH3COONH4溶液 ③NH4Fe(SO4)2溶液
（6）取上述流程中得到的Ce(OH)4产品0.640g，加稀硫酸溶解后，用0.1000ml⋅L−1FeSO4标准溶液滴定至终点时（铈被还原为Ce3+），消耗标准溶液的体积为25.00mL，则测得该产品中Ce元素的质量分数约为 （保留三位有效数字）。
【答案】（1）适当升高酸溶的温度；+3
（2）溶解度随温度的升高而增大
（3）SiO2；2CeO2+H2O2+6H+=2Ce3++O2↑+4H2O；不相同
（4）4Ce3++O2+12OH−+2H2O=4Ce(OH)4↓
（5）Fe3++3H2O⇌Fe(OH)3（胶体）+3H+；②＜①＜③
（6）54.7％或0.547
19．焦亚硫酸钠（Na2S2O5）是工业上常用的抗氧化剂。一种湿法制备Na2S2O5的生产工艺如下：
回答下列问题：
（1）Na2S2O5中硫元素的化合价为 。
（2）反应Ⅰ中通入NH3和CO2的顺序为 。
（3）关于上述流程，下列说法正确的是（ ）（填字母）。
A．该流程中，CO2可以循环使用
B．反应Ⅱ为分解反应
C．反应Ⅲ证明硫的非金属性比碳的强
D．氨气溶于水使溶液呈碱性的原因是存在NH3+H2O⇌NH3⋅H2O⇌NH4++OH−反应
（4）工业上添加Na2S2O5作抗氧化剂时会放出一种有刺激性气味的气体。实验室检验该气体的常用试剂是 。
（5）溶液A中阳离子有Na+、H+和X离子．检验X离子的操作和现象是 。
（6）获得Na2S2O5需要经过多步反应，其中包括反应Ⅲ制备NaHSO3溶液，然后加入Na2CO3溶液调pH转化为Na2SO3溶液，再通入SO2生成NaHSO3，当溶液中NaHSO3含量达到过饱和浓度时，析出Na2S2O5晶体，反应方程式为2NaHSO3 __Na2S2O5+H2O。
①反应Ⅲ的化学方程式为 。
②加入Na2CO3转化为Na2SO3的离子方程式为 。
（7）工业上可用焦亚硫酸钠（Na2S2O5）处理含有Cr2O72−的酸性废水，使其转化为毒性较低的Cr3+，理论上处理200LCr2O72−浓度为10−5ml⋅L−1的废水需要焦亚硫酸钠 g。
【答案】（1）+4
（2）先通NH3，后通CO2
（3）A；B；D
（4）品红溶液
（5）取少量溶液于试管中，加入NaOH溶液，加热，用湿润红色石蕊试纸靠近试管口，试纸变蓝
（6）Na2CO3+2SO2+H2O __2NaHSO3+CO2；CO32−+2HSO3− __2SO32−+CO2↑+H2O（或写成CO32−+HSO3− __SO32−+HCO3−）
（7）0.57
20．铟是一种稀有贵金属，广泛应用于航空航天、太阳能电池等高科技领域。从高铟烟灰渣(主要含PbO、SiO2、FeAsO4⋅2H2O、In2O3)中提取铟的工艺流程如下：
已知：FeS4O6为强电解质；P2O4为磷酸二异辛酯。
回答下列问题：
（1）“硫酸化焙烧”后金属元素均以硫酸盐的形式存在。在其他条件一定时，“水浸”铟、铁的浸取率结果如下图所示，则浸取所采用的最佳实验条件 。
（2）“水浸”时，浸渣除了As2O3外，还含有 。
（3）“还原铁”时反应的离子方程式为 。
（4）有实验小组“萃取”过程中用酸作萃取剂，用H2A2表示，使In3+进入有机相，萃取过程In3+发生的反应方程式为：In3++3H2A2⇌In(HA2)3+3H+，平衡常数为K。“萃取”时萃取率的高低受溶液的pH影响很大，已知与萃取率(E%)的关系符合如下公式：lgE%1−E%=lgK−lgc3(H+)c3(H2A2)。当pH=2.30时，萃取率为50%，若将萃取率提升到95%，应调节溶液的pH= (已知lg19=1.28，忽略萃取剂浓度的变化，结果保留三位有效数字)。
（5）已知In3+易水解，常温下pH为3时即可沉淀完全。“萃取除铁”时，用30%的P2O4作萃取剂时，发现当溶液pH>1.5后，铟萃取率随pH值的升高而下降，原因是 。
（6）“置换铟”时，发现溶液中残留溶解的As2O3也与Zn反应，会有少量的气体AsH3生成，该过程的离子方程式为 。
（7）整个工艺流程中，可循环利用的溶液是 。
【答案】（1）30℃、5min
（2）PbSO4、SiO2
（3）2Fe3++2S2O32−=2Fe2++S4O62−
（4）2.73
（5）当溶液pH>1.5后，溶液中的铟离子发生水解，形成难被P2O4萃取的粒子，导致铟萃取率下降
（6）As2O3+6Zn+12H+=2AsH3↑+6Zn2++3H2O
（7）萃余液
21．电池级碳酸锂是制造LiCO2等锂离子电池必不可少的原材料。享誉“亚洲锂都”的宜春拥有亚洲储量最大的锂云母矿，以锂云母浸出液(含Li+、Fe3+、Mg2+、SO42−等)为原料制取电池级Li2CO3的工艺流程如图：
已知：①HR为有机萃取剂，难溶于水，可萃取Fe3+，萃取时发生反应可表示为：Fe3++3HR⇌FeR3+3H+；
②常温时，1ml·L-1LiOH溶液的pH=14。
回答下列问题：
（1）“有机层”的主要成分为 (填化学式，下同)；“滤渣1”中含有的物质为 ；使用HR萃取剂时，需加入一定量的NaOH进行处理，其目的是 。
（2）某种HR的结构简式为，该分子中可能与Fe3+形成配位键的原子有 。
（3）加适量草酸的目的 。
（4）“混合沉锂”的离子方程式为 。
（5）Li2CO3与C3O4在空气中加热可以制备重要的电极材料钴酸锂(LiCO2)。写出对应的化学方程式 。
（6）钴酸锂(LiCO2)是常见的锂离子电池正极材料，其晶胞结构示意图如下图所示，各离子位于晶胞的顶点、棱和体内。
①基态C原子核外电子排布式为 。
②该晶胞密度为 g·cm-3。(写出计算式，阿伏加德罗常数为NA)
【答案】（1）FeR3和HR；Li2CO3、MgCO3；消耗萃取反应时生成的H+，促进萃取反应的正向进行，提高萃取率
（2）O、N
（3）使钙离子生成草酸钙，便于除掉
（4）2Li++HCO3−+OH-=H2O+Li2CO3↓
（5）6Li2CO3+4C3O4+O2Δ__12LiCO2+6CO2
（6）[Ar]3d74s2；2.94×10−23NAa2b
22．某锂离子二次电池的正极材料主要为LiCO2，还含有少量Al、Fe、Mn、Ni的化合物。通过如下流程利用废旧锂离子电池制备草酸钴晶体(CC2O4⋅xH2O)：
已知该工艺条件下，有关金属离子沉淀完全(c=1×10−5ml⋅L−1)的pH见下表：
回答下列问题：
（1）“酸浸还原”步骤，LiCO2发生的反应中氧化产物为硫酸盐，则氧化剂与还原剂的物质的量之比为 。
（2）“滤渣”成分是 。“水解净化”时，温度不宜超过70℃，原因是 。
（3）“氧化沉铁锰”中，反应生成MnO2的离子方程式为 。
（4）利用“P507萃取剂”从“滤液”中分离C2+。研究水相pH对金属离子分离的影响，所得结果如下图所示，其中分离因素β越大，表明萃取剂对不同离子分离效果越好。
图1 水相pH对萃取率的影响 图2 水相pH对分离因素β的影响
由图可知，萃取时的最佳水相pH为____（填字母）。
A．2.5B．3.0C．3.5D．4.0
（5）“沉钴”适宜温度为50℃，温度过高会使C2+沉淀率下降，可能的原因是 。
（6）采用热重分析法测定草酸钴晶体样品所含结晶水数目，将样品加热到140℃时失掉1个结晶水，失重9.84%。CC2O4⋅xH2O中x= 。
【答案】（1）8：1
（2）Al(OH)3；避免NH4HCO3受热分解
（3）Mn2++ClO−+H2O __MnO2↓+2H++Cl−
（4）C
（5）温度过高，CC2O4的溶解度增大
（6）2
23．烟道灰中含有MnO、CuO、Fe2O3、ZnO等，分离回收其中的金属资源可有效缓解矿藏资源不足的问题。分离回收时的流程如下：
已知：
①该工艺条件下，溶液中金属离子开始沉淀和完全沉淀时的pH如下表所示．
②ZnO的化学性质与Al2O3相似。常温下，水溶液中不同形式含锌微粒物质的量浓度的对数(lgc)与pH的关系如图所示。
回答下列问题：
（1）基态Fe原子、Mn原子核外未成对电子数之比为 ．
（2）试剂X可能为____．
A．NaOH溶液B．氨水C．Na2CO3溶液D．稀H2SO4
（3）步骤M的目的是 ；
（4）步骤M后应调节pH的范围为 ；不同pH，含Zn微粒在体系中的存在形式不同，依据图a数据，求该温度下Zn(OH)2的Ksp为 ．
（5）Mn(OH)2在空气中易被氧化为Mn3O4，反应的化学方程式为 ．
（6）某实验室设计了如图b所示装置，通过通入NH3来制备N2H4。双极膜是阴、阳复合膜，层间的H2O解离成OH−和H+并可分别通过阴、阳膜定向移动。
石墨电极反应式为 ．
【答案】（1）4：5
（2）A
（3）将Fe2+全部氧化成Fe3+
（4）3.2≤pH<8.1；1.0×10−17
（5）6Mn(OH)2+O2=2Mn3O4+6H2O
（6）ClO−+2e−+H2O=Cl−+2OH−
24．MnCO3是制造电信器材软磁铁氧体，合成二氧化锰和制造其他锰盐的原料。用MnO2粉与MnS矿(还含Fe、Al、Mg、Zn、Ni、Si等元素)制备MnCO3的工艺如下图所示：
相关金属离子[c0(Mn+)=0.1ml⋅L−1]形成氢氧化物沉淀的pH范围如下：
（1）已知“滤渣1”含有S和SiO2，写出“溶浸”中生成S的化学方程式 。
（2）加入MnO2氧化的是哪种离子 ？
（3）“调pH”控制的pH为4.7~6.0之间，写出“滤渣2”的化学式 。
（4）“除杂1”的目的是加入Na2S除去Zn2+和Ni2+，分析该步骤不能通过调节pH除杂的原因 。
（5）写出“沉锰”的离子方程式 。
（6）MnCO3在空气中加热易转化为不同价态的锰的氧化物，某小组称取一定质量的MnCO3固体在空气中加热，测得固体质量的残留率随着温度的变化如图所示。
①写出从开始加热到A点过程中发生反应的化学方程式 。
②若D点对应的固体残留率为64.52%，写出D点残留固体的成分及物质的量之比 。
【答案】（1）MnO2+MnS+2H2SO4=2MnSO4+S+2H2O
（2）Fe2+
（3）Al(OH)3、Fe(OH)3
（4）当调节pH使Zn2+和Ni2+完全沉淀时，Mn2+也会被部分沉淀
（5）Mn2++2HCO3−=MnCO3↓+CO2↑+H2O
（6）2MnCO3+O2300℃__2MnO2+2CO2；n(Mn3O4)：n(MnO)=1：2
25．钴及其化合物广泛应用于磁性材料、电池材料及超硬材料等领域。工业制备钴常用硫钴矿石(主要成分C3S4常含钙、镁、铜、铁等化合物)，流程如下：
已知：①常温相关氢氧化物的Ksp值如下：
②酸性条件下C2+极难被氧化。
（1）基态钴原子价层电子排布式为 。
（2）已知钴与铁均为Ⅷ族元素，具有类似的化合价，C3S4中C的化合价 。
（3）硫酸浸取焙砂的过程中，温度及硫酸的浓度对金属离子浸出的影响如图所示，考虑生产成本和效率，最佳的浸出温度为 ℃，最佳的硫酸浓度为 ml/L。
（4）向浸取液中加入KClO3发生的主要反应的离子方程式为 ，滤渣1的主要成分是 。
（5）电解精炼的过程中，粗钴与电源 极相连，用硫酸钴溶液作为电解质，控制阴极室pH为3～5之间，若pH值过低，在纯钴的电极表面产生气体，该气体可能是 。
A．O2 B．Cl2 C．H2 D．CO2
（6）若沉钴中得到二水合草酸钴CC2O4⋅2H2O(M=183g/ml)热分解质量变化过程如图所示。其中600℃以前是隔绝空气加热，600℃以后是在空气中加热。A、B、C均为纯净物，请写出从反应B点到C点的化学方程式 。
【答案】（1）3d74s2
（2）+2、+3
（3）50℃；3ml/L
（4）ClO3−+6Fe2++6H+=6Fe3++Cl-+3H2O；Fe(OH)3
（5）正；C
（6）4C3O4+O2=6C2O3
26．锰酸锂(LiMn2O4)可作为锂离子电池的正极材料，在工业上可利用软锰矿浆(主要成分为MnO2，含少量Fe2O3、FeO、Al2O3、SiO2等杂质)吸收含硫烟气(主要成分SO2)制备锰酸锂，生产流程：
已知：①软锰矿浆在吸收含硫烟气的过程中酸性逐渐增强。
②在此流程中部分金属阳离子生成氢氧化物沉淀的pH如表：
（1）含硫烟气在通入软锰矿浆前需要先冷却，冷却的原因是 。
（2）滤液1中所含金属阳离子有 (填离子符号)。
（3）在实际生产中，Li2CO3与MnO2按物质的量之比1∶4混合均匀加热制取LiMn2O4，反应过程：升温到515℃时，Li2CO3开始分解产生CO2和碱性氧化物A，写出A的名称 ，此时比预计Li2CO3的分解温度(723℃)低得多，可能原因是 。
（4）由“滤液1”得到“滤液2”同时回收Al(OH)3的实验方案如下：边搅拌边向滤液1中加入 ，再加入NaOH溶液调节pH范围为 ，过滤得到滤液2和滤渣，向滤渣中加入NaOH溶液pH≥12，搅拌、过滤，再向所得滤液中通入过量的CO2过滤、洗涤、低温烘干得Al(OH)3。
（5）工业上，将Li2CO3粗品制备成高纯Li2CO3的部分工艺：
a.将Li2CO3溶于盐酸作电解槽的阳极液，LiOH溶液做阴极液，两者用离子选择透过膜隔开，用惰性电极电解。
b.电解后向LiOH溶液中加入少量NH4HCO3溶液并共热，过滤、烘干得高纯Li2CO3。
①a中，阳极的电极反应式是 ，宜选用 (“阳”或“阴”)离子交换膜。
②b中，生成Li2CO3反应的化学方程式是 。
【答案】（1）有利于SO2的吸收，提高含硫烟气中SO2的吸收率
（2）Fe2+、Mn2+、Al3+
（3）氧化锂；MnO2对Li2CO3的分解起到催化作用
（4）足量H2O2；4.7≤PH≤7.7
（5）Cl−−2e−=Cl2↑；阳；2LiOH+NH4HCO3=ΔLi2CO3+2H2O+2NH3↑
27．钕铁硼(NdFeB)磁铁因其超强的磁性被誉为“永磁之王”。已知某钕铁硼废料中主要成分为Nd、Fe、C、Al、Mn等金属单质，还含有不溶于水和盐酸的硼、硅酸盐及硫化物。以下为一种利用钕铁硼废料制取Nd2O3和C2O3的工艺流程：
①钕的活动性较强，能与酸发生置换反应，其稳定的化合价为+3价；
②某些金属氢氧化物沉淀完全时的pH如下表所示：
回答下列问题：
（1）钴(C)元素在元素周期表第 周期第 族。
（2）钕铁硼废料“浸出”前需“预处理”，先将其进行粉碎，再除去表面的矿物油污。除去矿物油污可以选择的试剂是____(填标号)。
A．苯B．NaOH溶液C．纯碱溶液D．稀硫酸
（3）“沉钕”过程调pH=2.3，得到Nd2(C2O4)3⋅10H2O晶体，写出生成沉淀的离子方程式 。
（4）“沉钕”后的滤液中加入试剂1的作用是 ；若溶液中c(C2+)=0.1ml/L，根据表中数据计算，加入试剂2调节pH范围是6~ (忽略过程中溶液体积变化)。
（5）“萃取”时发生反应：C2++n(HA)2⇌CA2⋅(n−1)(HA)2+2H+，则试剂3为 ，设计萃取、反萃取的目的是 。
（6）某钴的一种氧化物也是一种磁性材料，其晶胞结构如图甲所示，俯视图如图乙所示。
①以晶胞参数为单位长度建立的坐标系可以表示晶胞中各原子的位置，称作原子分数坐标，例如图甲中原子A的坐标为(0，0，0)，B为(0.69，0.31，0)，则C原子的坐标为 。
②若阿伏加德罗常数的值为NA，则晶体密度为 g⋅cm−3(列出计算式)。
【答案】（1）四或4；Ⅷ
（2）A
（3）2Nd3++3H2C2O4+10H2O=Nd2(C2O4)3⋅10H2O+6H+
（4）将Fe2+氧化为Fe3+；7.4
（5）盐酸或稀硫酸；将C2+与Mn2+分离，并富集C2+
（6）(0.31，0.69，1)或(0.31，0.69，0)；91×2NAabd×10−21
28．为回收利用废钒催化剂(含有V2O5、VOSO4及不溶性残渣)，科研人员研制了一种回收V2O5的新工艺，主要流程如下图。
已知：i.部分含钒物质常温下在水中的溶解性如下表所示：
ii.VO2++ 2 OH- ⇌ VO3−+H2O
回答下列问题：
（1）用水浸泡废钒催化剂，为了提高单位时间内废钒的浸出率，可以采取的措施为 ； (写两条)。
（2）滤液1和滤液2中含钒的主要物质成分相同。在滤渣1中加入Na2SO3和过量H2SO4溶液发生反应的化学方程式为 。
（3）生成VO2+的反应中消耗1ml KClO3时转移6ml电子，该反应的离子方程式为 。
（4）结合化学用语，用平衡移动原理解释加入氨水的作用为 。
（5）最后钒以NH4VO3的形式沉淀出来。以沉钒率(NH4VO3沉淀中V的质量和废催化剂中V的质量之比)表示该步反应钒的回收率。请解释下图温度超过80℃以后，沉钒率下降的可能原因是 ； (写两条)。
（6）测定产品中V2O5的纯度，称取a g产品，先用硫酸溶解，得到 (VO2)2SO4溶液，再加入b1 mL c1 ml·L−1 H2C2O4溶液(2VO2+＋H2C2O4＋2H＋= 2VO2＋＋2CO2↑＋2H2O)，最后用c2 ml·L-1 KMnO4溶液滴定过量的H2C2O4至终点，消耗KMnO4溶液的体积为b2 mL。已知MnO4−被还原为Mn2+，假设杂质不参与反应。则产品中V2O5(摩尔质量：182 g·ml−1)的质量分数是 (列出计算式)。
【答案】（1）粉碎废钒；搅拌；适当升温
（2）V2O5＋Na2SO3＋2H2SO4=2VOSO4＋Na2SO4＋2H2O
（3）6VO2＋＋ClO3−＋ 3H2O= 6VO2+＋ Cl-＋ 6H＋
（4）作用1：溶液中存在平衡： VO2++2OH⇌VO3−+H2O，加入氨水，使OH-浓度增大，该平衡正移，从而使VO2+尽可能都转化为VO3−；作用2：溶液中存在平衡： NH4VO3(s) ⇌NH4+ (aq)+ VO3− (aq)， 加入氨水，使NH4+浓度增大，该平衡逆移，从而使NH4VO3尽可能沉淀析出
（5）原因1：温度升高，NH4VO3溶解度增大，沉钒率下降；原因2：温度升高，氨水受热分解逸出溶液，使NH4+浓度下降，沉钒率下降 原因3：温度升高，氨水受热分解逸出溶液，使OH-浓度下降，VO2++2OH- ⇌VO3−+H2O，该平衡逆移，导致VO3−浓度下降，沉钒率下降 原因4：平衡VO2++2OH-⇌VO3−+H2O，正反应可能是放热反应，温度升高，该平衡逆移，导致VO3−浓度下降，沉钒率下降
（6）182(c1b1−2.5c2b2)1000a
29．五氧化二钒(V2O5)在冶金、化工等领域有重要应用。实验室以含钒废料(含V2O3、FeO、CuO、MnO、SiO2、Al2O3、有机物)为原料制备V2O5的一种流程如图：
已知：25℃时，难溶电解质的溶度积常数如表所示：
（1）“焙烧”的目的是 。
（2）酸溶时加入H2O2的目的是 。
（3）常温下，若“调pH”为7，Cu2+是否能沉淀完全： (填“是”或“否”)(溶液中离子浓度小于10−5 ml∙L−1时，认为该离子沉淀完全)。
（4）“沉锰”需将温度控制在70℃左右，温度不能过高或过低的原因为 。
（5）结晶所得的NH4VO3需进行水洗、干燥。证明NH4VO3已洗涤干净的实验操作及现象为 。
（6）在煅烧NH4VO3生成的V2O5过程中，固体残留率=剩余固体质量原始固体质量×100%随温度变化的曲线如图所示。其分解过程中，A点失去的物质是 (填写化学式)。
（7）为测定该产品的纯度，兴趣小组同学准确称取V2O5产品2.000g，加入过量稀硫酸使其完全反应，生成(VO2)2SO4，并配成100mL溶液。取10.00mL溶液用0.1000 ml∙L−1的H2C2O4标准溶液滴定，滴定到终点时消耗标准液10.00mL。已知滴定过程中H2C2O4被氧化为CO2，VO2+黄色(被还原为VO2+蓝色)，该反应的离子方程式： ；该产品的纯度为 。
【答案】（1）除去有机物杂质，将V2O3氧化为V2O5
（2）将可能存在的Fe2+氧化为Fe3+
（3）是
（4）温度过低，反应速率慢，NH4VO3可能提前结晶析出导致产率低，温度过高，NH4HCO3分解，导致原料利用率低
（5）取少量最后一次洗涤液于洁净试管中，滴加BaCl2溶液，无明显现象，证明NH4VO3已洗涤干净
（6）NH3
（7）2VO2+＋2H+＋H2C2O4＝2VO2+＋2CO2↑＋2H2O；91.00%
30．一水合硫酸锰(MnSO4⋅H2O)主要用于饲料添加剂和植物合成叶绿素的催化剂。一种以软锰矿(主要成分是MnO2，还有CaO、MgO2，Al2O3、SiO2等杂质)和废铁屑(主要成分是Fe，还含有少量Cu)为原料制备MnSO4⋅H2O的工艺流程如下：
已知：25℃时相关物质的Ksp如下表：
回答下列问题：
（1）净化铁屑：为去除废铁屑表面的油污，可采用的方法为 。
（2）“浸出”时，锰的浸出率随Fe/MnO2摩尔比、反应温度的变化曲线如下图所示，则最佳的反应条件为 。
（3）“浸出”后所得混合溶液中部分离子浓度如下表所示：
①Fe、稀硫酸、MnO2发生总反应的离子方程式为 。
②反应过程中硫酸不能过量太多的原因是 。
（4）“氧化”时，过氧化氢的实际消耗量大于理论消耗量的原因是 。
（5）“除铁、铝”调节溶液的pH不小于 (保留1位小数；已知：离子浓度小于1.0×10−5ml⋅L−1时，可认为该离子沉淀完全)。
（6）滤渣Ⅳ的主要成分是 (填化学式)。
（7）硫酸锰在不同温度下的溶解度和一定温度范围内析出晶体的组成如图所示，“除杂”所得滤液控制温度在80~90℃之间蒸发结晶， (填操作名称)，得到MnSO4⋅H2O。
【答案】（1）用热的纯碱溶液浸泡废铁屑
（2）Fe/MnO2摩尔比为0.75、反应温度为50℃
（3）4MnO2+3Fe+16H+=4Mn2++Fe2++2Fe3++8H2O；会增大后续碳酸钙的消耗量
（4）Fe3+是过氧化氢分解的催化剂
（5）4.7
（6）MgF2、CaF2
（7）趁热过滤、洗涤、干燥元素
Sr
Ba
Ca
Al
Si
质量分数(%)
36.4
2.0
4.0
0.5
5.0
金属离子
Fe3+
Fe2+
Al3+
Ca2+
开始沉淀的pH
1.9
7.2
3.5
12.4
沉淀完全的pH
2.9
8.2
5.1
13.8
金属离子
Fe2+
Fe3+
Mn2+
Mg2+
Al3+
开始沉淀的pH
6.9
1.9
6.6
9.1
3.4
沉淀完全（c=1.0×10−5ml⋅L−1）的pH
8.3
3.2
10.1
10.9
4.7
金属离子
Fe2+
Fe3+
Al3+
Ni2+
C2+
开始沉淀的pH
6.3
1.8
3.4
6.9
7.1
沉淀完全的pH
8.3
3.2
4.7
8.9
9.1
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
质量mH2O：mSrO
4：1
5：1
6：1
7：1
8：1
9：1
10：1
Sr(OH)2·8H2O纯度%
98.64
98.68
98.65
98.64
98.63
98.63
98.65
Sr(OH)2·8H2O产率%
17.91
53.36
63.50
72.66
92.17
89.65
88.93
金属离子
Fe3+
Fe2+
Mn2+
Mg2+
开始沉淀pH
2.10
7.45
9.27
9.60
完全沉淀pH
3.20
8.95
10.87
11.13
试验编号
P2O4浓度/%
分相情况
钪萃取率/%
铁萃取率/%
1-1
1
分相快
90.76
15.82
1-2
2
分相容易
91.53
19.23
1-3
3
分相容易
92.98
13.56
1-4
4
有第三相
90.69
30.12
1-5
5
轻微乳化
91.74
39.79
离子
C2+
Fe3+
Fe2+
Al3+
Mn2+
Ni2+
pH
9.3
3.2
9.0
4.7
10.1
8.9
金属离子
Fe2+
Fe3+
Mn2+
开始沉淀的pH
7.0
1.9
8.1
完全沉淀的pH
9.0
3.2
10.1
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
物质
Fe(OH)3
Fe(OH)2
C(OH)2
Cu(OH)2
Ca(OH)2
Mg(OH)2
Ksp
3.0×10−38
8.0×10−16
5.9×10−15
2.2×10−20
5.5×10−6
1.8×10−11
沉淀物
Fe(OH)3
Fe(OH)2
Al(OH)3
Mn(OH)2
开始沉淀
2.7
7.6
3.4
7.7
完全沉淀
3.7
9.6
4.7
9.8
沉淀
Al(OH)3
Fe(OH)3
C(OH)2
Fe(OH)2
Mn(OH)2
Nd(OH)3
沉淀完全的pH
5.2
3.2
9.4
9.5
10.1
8.5
物质
VOSO4
V2O5
NH4VO3
(VO2)2SO4
溶解性
可溶
难溶
难溶
易溶
难溶电解质
Cu(OH)2
Mn(OH)2
Al(OH)3
Ksp
2.2×10−20
4×10−14
1.9×10−33
物质
Al(OH)3
Fe(OH)2
Fe(OH)3
Mn(OH)2
Ksp
1×10−33
5×10−17
1×10−38
2×10−13
离子
Mn2+
Fe2+
Fe3+
Cu2+
H+
c/(ml⋅L−1)
0.601
0.15
0.3
0.001
0.1