2022版?zhèn)鋺?zhàn)老高考一輪復(fù)習(xí)化學(xué)第3講 化學(xué)工藝流程-物質(zhì)的制備與提純（教案）

eq\a\vs4\al()eq\a\vs4\al(課時(shí)\x(3)化學(xué)工藝流程——物質(zhì)的制備與提純（題型課）)eq\a\vs4\al(題型研析)無(wú)機(jī)化工流程題具有很強(qiáng)的綜合性，是每年高考的固定題型，這類(lèi)試題的特點(diǎn)是情境新，問(wèn)題設(shè)置每年都有獨(dú)到之處。題目一般將化工生產(chǎn)流程或流程中的某一片段用框圖的形式表示出來(lái)，主要涉及化學(xué)實(shí)驗(yàn)的基本操作、物質(zhì)的性質(zhì)、制備與轉(zhuǎn)化、混合物的分離與提純、陌生情景中化學(xué)方程式的書(shū)寫(xiě)及簡(jiǎn)單計(jì)算等內(nèi)容。此類(lèi)試題閱讀量大、陌生度高，要求考生將所學(xué)知識(shí)與框圖中物質(zhì)轉(zhuǎn)化的相關(guān)信息充分融合，從而挖掘圖表中的有用信息、提高自身解決問(wèn)題的關(guān)鍵能力。1．工藝流程圖示根據(jù)工藝流程的生產(chǎn)階段特征，近五年高考題中所涉及的工藝流程題一般分為三個(gè)階段，即原料預(yù)處理階段、物質(zhì)轉(zhuǎn)化及除雜階段、產(chǎn)品的獲得及純化階段。2．流程轉(zhuǎn)化中的“四大思想”(1)元素守恒思想。原料中的“核心元素”經(jīng)多步轉(zhuǎn)化，最終“存留”于目標(biāo)產(chǎn)物中，該思想是工藝流程圖的主線。(2)物料轉(zhuǎn)化思想。工藝流程圖中呈現(xiàn)的各個(gè)“方框”一般表示工業(yè)生產(chǎn)中的反應(yīng)釜，方框中的物質(zhì)表示反應(yīng)釜中的“主要物質(zhì)”，方框之間的“箭頭”表示“轉(zhuǎn)化關(guān)系”，箭頭的上方或下方一般注明轉(zhuǎn)化時(shí)加入的試劑或需控制的條件等。(3)教材聯(lián)系生產(chǎn)的思想。工藝流程題中的大部分化學(xué)反應(yīng)來(lái)源于教材，部分陌生的化學(xué)反應(yīng)，其反應(yīng)原理也源于教材；工藝流程圖中的工業(yè)操作(反應(yīng)裝置)與教材中的實(shí)驗(yàn)操作(實(shí)驗(yàn)裝置)相對(duì)應(yīng)。(4)綠色環(huán)保思想。對(duì)環(huán)境無(wú)害的物質(zhì)可以直接排放，部分物質(zhì)需要循環(huán)利用，實(shí)現(xiàn)資源利用最大化。題型一物質(zhì)制備型工藝流程題【提素能·歸納】1．制備過(guò)程中原料預(yù)處理的5種常用方法看方法想目的研磨增大固體與液體或氣體間的接觸面積，加快反應(yīng)速率水浸與水接觸反應(yīng)或溶解酸浸與酸接觸反應(yīng)或溶解，使可溶性金屬離子進(jìn)入溶液，不溶物通過(guò)過(guò)濾除去灼燒除去可燃性雜質(zhì)或使原料初步轉(zhuǎn)化，如從海帶中提取碘時(shí)的灼燒就是為了使海帶中難溶于水的碘元素轉(zhuǎn)化為易溶的I－煅燒改變結(jié)構(gòu)，使一些物質(zhì)能溶解，并使一些雜質(zhì)在高溫下氧化、分解，如煅燒高嶺土2．制備過(guò)程中控制反應(yīng)條件的6種方法看方法想目的調(diào)節(jié)溶液的pH常用于使某些金屬離子形成氫氧化物沉淀控制溫度根據(jù)需要升溫或降溫，改變反應(yīng)速率或使平衡向需要的方向移動(dòng)控制壓強(qiáng)改變速率，影響平衡使用合適的催化劑改變反應(yīng)速率，控制達(dá)到平衡所需要的時(shí)間趁熱過(guò)濾防止某物質(zhì)降溫時(shí)析出冰水洗滌洗去固體表面的雜質(zhì)離子，并減少固體在洗滌過(guò)程中的溶解損耗[名師點(diǎn)撥]調(diào)節(jié)pH所需的物質(zhì)一般應(yīng)滿足兩點(diǎn)(1)能與H＋反應(yīng)，使溶液的pH變大。(2)不引入新雜質(zhì)。例如若要除去Cu2＋中混有的Fe3＋，可加入CuO、Cu(OH)2或Cu2(OH)2CO3等物質(zhì)來(lái)調(diào)節(jié)溶液的pH，不可加入NaOH溶液、氨水等。3．化工流程題中表述性詞匯“八大答題方向”化工生產(chǎn)流程和綜合實(shí)驗(yàn)題中經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)一些表述性詞語(yǔ)，這些表述性詞語(yǔ)就是隱性信息，它可以暗示我們所應(yīng)考慮的答題角度。常見(jiàn)的有(1)“控制較低溫度”——?？紤]物質(zhì)的揮發(fā)、物質(zhì)的不穩(wěn)定性和物質(zhì)的轉(zhuǎn)化等。(2)“加過(guò)量試劑”——?？紤]反應(yīng)完全或增大轉(zhuǎn)化率、提高產(chǎn)率等。(3)“能否加其他物質(zhì)”——常考慮會(huì)不會(huì)引入雜質(zhì)或是否影響產(chǎn)品的純度。(4)“在空氣中或在其他氣體中”——主要考慮O2、H2O、CO2、其他氣體是否參與反應(yīng)或達(dá)到防氧化、防水解、防潮解等目的。(5)“判斷沉淀是否洗凈”——常取少量最后一次洗滌液于試管中，向其中滴加某試劑，以檢驗(yàn)其中的某種離子。(6)“檢驗(yàn)?zāi)澄镔|(zhì)的設(shè)計(jì)方案”——通常取少量某液體于試管中，加入另一試劑產(chǎn)生某現(xiàn)象，然后得出結(jié)論。(7)“控制pH”——?？紤]防水解、促進(jìn)生成沉淀或除去雜質(zhì)等。(8)“用某些有機(jī)試劑清洗”——①降低物質(zhì)的溶解度，有利于產(chǎn)品析出；②洗滌沉淀：減少損耗和提高利用率等。4．教材中重要物質(zhì)制備的工藝流程資源名稱(chēng)工藝流程主要反應(yīng)與說(shuō)明海洋(1)侯氏制堿法NaCl＋NH3＋CO2＋H2O=NaHCO3↓＋NH4Cl2NaHCO3eq\o(=,\s\up7(△),\s\do5())Na2CO3＋CO2↑＋H2O向飽和氯化鈉溶液中先通入氨氣再通入二氧化碳，通入氣體的順序不能顛倒。侯氏制堿法的原料利用率高，副產(chǎn)物NH4Cl是化肥(2)氯堿工業(yè)氯堿工業(yè)①制備次氯酸鈉：2NaOH＋Cl2=NaCl＋NaClO＋H2O②制備氯化氫：H2＋Cl2eq\o(=,\s\up7(點(diǎn)燃),\s\do5())2HCl海洋(3)提取溴Cl2＋2Br－=Br2＋2Cl－要用熱的空氣或水蒸氣把生成的溴吹出(4)海水制鎂CaCO3eq\o(=,\s\up7(高溫),\s\do5())CaO＋CO2↑CaO＋H2O=Ca(OH)2MgCl2＋Ca(OH)2=Mg(OH)2↓＋CaCl2Mg(OH)2＋2H＋=2H2O＋Mg2＋MgCl2(熔融)eq\o(=,\s\up7(電解))Mg＋Cl2↑結(jié)晶析出的MgCl2·6H2O要在氯化氫氣流中加熱才能得到無(wú)水氯化鎂(5)海帶提碘Cl2＋2I－=I2＋2Cl－通入氯氣氧化，萃取分液得到碘的CCl4溶液，反萃取，過(guò)濾得到碘單質(zhì)礦產(chǎn)(6)鋁的冶煉Al2O3＋2OH－=2AlOeq\o\al(\s\up1(－),\s\do1(2))＋H2OAlOeq\o\al(\s\up1(－),\s\do1(2))＋CO2＋2H2O=Al(OH)3↓＋HCOeq\o\al(\s\up1(－),\s\do1(3))2Al(OH)3eq\o(=,\s\up7(△),\s\do5())Al2O3＋3H2O2Al2O3(熔融)eq\o(=,\s\up7(電解),\s\do5(冰晶石))4Al＋3O2↑Al2O3→AlOeq\o\al(\s\up1(－),\s\do1(2))→Al(OH)3→Al2O3，這一系列的變化是為了得到純凈的Al2O3[典題示例1](2020·全國(guó)卷Ⅲ)某油脂廠廢棄的油脂加氫鎳催化劑主要含金屬Ni、Al、Fe及其氧化物，還有少量其他不溶性物質(zhì)。采用如下工藝流程回收其中的鎳制備硫酸鎳晶體(NiSO4·7H2O)：溶液中金屬離子開(kāi)始沉淀和完全沉淀的pH如表所示：金屬離子Ni2＋Al3＋Fe3＋Fe2＋開(kāi)始沉淀時(shí)(c＝0.01mol·L－1)的pH7.23.72.27.5沉淀完全時(shí)(c＝1.0×10－5mol·L－1)的pH8.74.73.29.0回答下列問(wèn)題：(1)“堿浸”中NaOH的兩個(gè)作用分別是________________________。為回收金屬，用稀硫酸將“濾液①”調(diào)為中性，生成沉淀。寫(xiě)出該反應(yīng)的離子方程式________________。(2)“濾液②”中含有的金屬離子是________。(4)利用上述表格數(shù)據(jù)，計(jì)算Ni(OH)2的Ksp＝____________________________(列出計(jì)算式)。如果“轉(zhuǎn)化”后的溶液中Ni2＋濃度為1.0mol·L－1，則“調(diào)pH”應(yīng)控制的pH范圍是________。(5)硫酸鎳在強(qiáng)堿溶液中用NaClO氧化，可沉淀出能用作鎳鎘電池正極材料的NiOOH。寫(xiě)出該反應(yīng)的離子方程式________________________________________________________。(6)將分離出硫酸鎳晶體后的母液收集、循環(huán)使用，其意義是___________________________________________________________________。[流程圖解][解析](1)由題給條件可知，該廢鎳催化劑表面覆有油脂，且其中含有Ni、Al、Fe及其氧化物等，“堿浸”時(shí)，油脂在氫氧化鈉溶液中水解而被除去，鋁及其氧化物也會(huì)與氫氧化鈉溶液反應(yīng)而被除去，“堿浸”中NaOH的兩個(gè)作用分別是除去油脂、溶解鋁及其氧化物?！盀V液①”中鋁元素以AlOeq\o\al(\s\up1(－),\s\do1(2))或[Al(OH)4]－的形式存在，加入稀硫酸生成沉淀的離子方程式為AlOeq\o\al(\s\up1(－),\s\do1(2))＋H＋＋H2O=Al(OH)3↓或[Al(OH)4]－＋H＋=Al(OH)3↓＋H2O。(2)因Ni、Fe及其氧化物不與NaOH溶液反應(yīng)，Ni、Fe及其氧化物存在于“濾餅①”中，向“濾餅①”中加入稀硫酸，Ni、Fe及其氧化物與稀硫酸反應(yīng)，故得到的“濾液②”中含有的金屬離子為Ni2＋、Fe2＋、Fe3＋。(3)“轉(zhuǎn)化”過(guò)程是將二價(jià)鐵離子全部轉(zhuǎn)化為三價(jià)鐵離子，選用的氧化劑是H2O2溶液，選用過(guò)氧化氫溶液氧化的好處是不引入其他雜質(zhì)，因此替代過(guò)氧化氫溶液的物質(zhì)也不能引入其他雜質(zhì)，可用O2或空氣替代H2O2溶液；由題表中金屬離子開(kāi)始沉淀和沉淀完全的pH可知，F(xiàn)e2＋開(kāi)始沉淀時(shí)，Ni2＋已經(jīng)沉淀一部分，Ni2＋沉淀完全時(shí)，F(xiàn)e2＋還不能沉淀完全，“轉(zhuǎn)化”時(shí)會(huì)生成Fe3＋，則濾液③中可能含有Fe3＋。(4)pH＝7.2，c(H＋)＝10－7.2mol·L－1，c(OH－)＝eq\f(10－14,10－7.2)mol·L－1，Ksp＝c(Ni2＋)·c2(OH－)＝0.01×(107.2－14)2，或利用Ni2＋沉淀完全時(shí)計(jì)算得Ksp＝10－5×(108.7－14)2。c(Ni2＋)＝1.0mol·L－1，若不生成Ni(OH)2，則c(OH－)＜eq\r(0.01×（107.2－14）2)mol·L－1，c(H＋)＞10－6.2mol·L－1，pH＜6.2，同時(shí)應(yīng)調(diào)節(jié)pH≥3.2以除去Fe3＋，故pH應(yīng)控制的范圍是3.2～6.2。(5)由題意可知，反應(yīng)物為硫酸鎳、次氯酸鈉和強(qiáng)堿，生成物為NiOOH，硫酸鎳中鎳為＋2價(jià)，NiOOH中鎳為＋3價(jià)，鎳的化合價(jià)升高，被氧化，則次氯酸鈉中氯元素被還原得到氯化鈉，該反應(yīng)的離子方程式為2Ni2＋＋ClO－＋4OH－=2NiOOH↓＋H2O＋Cl－。(6)母液中還含有少量的硫酸鎳，將母液收集、循環(huán)使用可提高鎳的回收率。[答案](1)除去油脂、溶解鋁及其氧化物AlOeq\o\al(\s\up1(－),\s\do1(2))＋H＋＋H2O=Al(OH)3↓或[Al(OH)4]－＋H＋=Al(OH)3↓＋H2O(2)Ni2＋、Fe2＋、Fe3＋(3)O2或空氣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)提高鎳回收率[規(guī)律方法]拆分流程圖——“三看、二挖、一聯(lián)”【練能力·突破】1．(2020·全國(guó)卷Ⅰ節(jié)選)釩具有廣泛用途。黏土釩礦中，釩以＋3、＋4、＋5價(jià)的化合物存在，還包括鉀、鎂的鋁硅酸鹽，以及SiO2、Fe3O4。采用以下工藝流程可由黏土釩礦制備N(xiāo)H4VO3。該工藝條件下，溶液中金屬離子開(kāi)始沉淀和完全沉淀的pH如下表所示：金屬離子Fe3＋Fe2＋Al3＋Mn2＋開(kāi)始沉淀pH1.97.03.08.1完全沉淀pH3.29.04.710.1回答下列問(wèn)題：(1)“酸浸氧化”需要加熱，其原因是_________________________________________。(2)“中和沉淀”中，釩水解并沉淀為V2O5·xH2O，隨濾液②可除去金屬離子K＋、Mg2＋、Na＋、________，以及部分的________。(3)“沉淀轉(zhuǎn)溶”中，V2O5·xH2O轉(zhuǎn)化為釩酸鹽溶解。濾渣③的主要成分是________。(4)“調(diào)pH”中有沉淀生成，生成沉淀反應(yīng)的化學(xué)方程式是_______________________。(5)“沉釩”中析出NH4VO3晶體時(shí)，需要加入過(guò)量NH4Cl，其原因是_____________________________________________________________________。解析：(1)“酸浸氧化”中溫度較低時(shí)，酸浸和氧化反應(yīng)速率較慢。為了加快酸浸和氧化反應(yīng)速率，需要加熱。(2)根據(jù)表格中數(shù)據(jù)知，pH在3.0～3.1時(shí)，鐵離子接近沉淀完全，少量鐵離子隨濾液②除去，Al3＋部分沉淀，大量鋁離子隨濾液②除去，K＋、Mg2＋、Na＋、Mn2＋隨濾液②除去。(3)在pH＞13的強(qiáng)堿性溶液中，V2O5·xH2O轉(zhuǎn)化為釩酸鹽而溶解，Al(OH)3轉(zhuǎn)化為NaAlO2而溶解，F(xiàn)e(OH)3不溶，故濾渣③的主要成分是Fe(OH)3。(4)pH＝8.5時(shí)鋁元素沉淀，故“調(diào)pH”時(shí)生成氫氧化鋁沉淀，反應(yīng)的化學(xué)方程式為NaAlO2＋HCl＋H2O=Al(OH)3↓＋NaCl。(5)“沉釩”時(shí)加入過(guò)量NH4Cl的原因是利用同離子效應(yīng)，使NH4VO3盡可能析出完全。答案：(1)加快酸浸和氧化反應(yīng)速率(促進(jìn)氧化完全)(2)Mn2＋Al3＋和Fe3＋(3)Fe(OH)3(4)NaAlO2＋HCl＋H2O=Al(OH)3↓＋NaCl(5)利用同離子效應(yīng)，促進(jìn)NH4VO3盡可能析出完全2．(2019·全國(guó)卷Ⅰ)硼酸(H3BO3)是一種重要的化工原料，廣泛應(yīng)用于玻璃、醫(yī)藥、肥料等工業(yè)。一種以硼鎂礦(含Mg2B2O5·H2O、SiO2及少量Fe2O3、Al2O3)為原料生產(chǎn)硼酸及輕質(zhì)氧化鎂的工藝流程如下：回答下列問(wèn)題：(1)在95℃“溶浸”硼鎂礦粉，產(chǎn)生的氣體在“吸收”中反應(yīng)的化學(xué)方程式為_(kāi)________________________________________________________。(2)“濾渣1”的主要成分有__________。為檢驗(yàn)“過(guò)濾1”后的濾液中是否含有Fe3＋，可選用的化學(xué)試劑是________。(3)根據(jù)H3BO3的解離反應(yīng)：H3BO3＋H2OH＋＋B(OH)eq\o\al(\s\up1(－),\s\do1(4))，Ka＝5.81×10－10，可判斷H3BO3是______酸；在“過(guò)濾2”前，將溶液pH調(diào)節(jié)至3.5，目的是________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。(4)在“沉鎂”中生成Mg(OH)2·MgCO3沉淀的離子方程式為_(kāi)_______________________________________________________________________，母液經(jīng)加熱后可返回________工序循環(huán)使用。由堿式碳酸鎂制備輕質(zhì)氧化鎂的方法是________。解析：(1)硼鎂礦粉中加入(NH4)2SO4溶液反應(yīng)生成氨氣，氨氣與碳酸氫銨溶液反應(yīng)的化學(xué)方程式為NH4HCO3＋NH3=(NH4)2CO3。(2)硼鎂礦中的SiO2、Fe2O3、Al2O3與(NH4)2SO4溶液不反應(yīng)，也不溶解，過(guò)濾后形成濾渣1。因?yàn)镵SCN溶液遇Fe3＋變?yōu)榧t色，所以KSCN溶液常用于Fe3＋的檢驗(yàn)。(3)根據(jù)題目信息中H3BO3的解離方程式和Ka的數(shù)值可知，H3BO3為一元弱酸。在“過(guò)濾2”前，將溶液pH調(diào)節(jié)至3.5，目的是將溶液中的硼元素轉(zhuǎn)化為H3BO3沉淀析出。(4)根據(jù)工藝流程中的原料進(jìn)入情況及生成物情況可知，“沉鎂”時(shí)加入的原料為(NH4)2CO3溶液、MgSO4溶液，產(chǎn)物為Mg(OH)2·MgCO3，因此反應(yīng)的離子方程式為2Mg2＋＋3COeq\o\al(\s\up1(2－),\s\do1(3))＋2H2O=Mg(OH)2·MgCO3↓＋2HCOeq\o\al(\s\up1(－),\s\do1(3))或2Mg2＋＋2COeq\o\al(\s\up1(2－),\s\do1(3))＋H2O=Mg(OH)2·MgCO3↓＋CO2↑。母液的主要成分為硫酸銨，可以返回到“溶浸”工序循環(huán)使用。堿式碳酸鎂熱穩(wěn)定性差，可以在高溫焙燒的條件下制取氧化鎂，化學(xué)方程式為Mg(OH)2·MgCO3eq\o(=,\s\up7(高溫))2MgO＋CO2↑＋H2O。答案：(1)NH4HCO3＋NH3=(NH4)2CO3(2)SiO2、Fe2O3、Al2O3KSCN(3)一元弱轉(zhuǎn)化為H3BO3，促進(jìn)析出(4)2Mg2＋＋3COeq\o\al(\s\up1(2－),\s\do1(3))＋2H2O=Mg(OH)2·MgCO3↓＋2HCOeq\o\al(\s\up1(－),\s\do1(3))[或2Mg2＋＋2COeq\o\al(\s\up1(2－),\s\do1(3))＋H2O=Mg(OH)2·MgCO3↓＋CO2↑]溶浸高溫焙燒題型二物質(zhì)分離、提純型工藝流程題【提素能·歸納】1．把握物質(zhì)提純的6種常用方法看目的選方法除去可溶性雜質(zhì)水溶法除去堿性雜質(zhì)酸溶法除去酸性雜質(zhì)堿溶法除去還原性或氧化性雜質(zhì)氧化還原法除去受熱易分解或易揮發(fā)的雜質(zhì)加熱灼燒法除去酸性Cu2＋溶液中的Fe3＋等調(diào)pH法2.正確選擇物質(zhì)分離的6種常用方法看目的選方法分離難溶物質(zhì)和易溶物，根據(jù)特殊需要采用趁熱過(guò)濾或者抽濾等方法過(guò)濾(熱濾或抽濾)利用溶質(zhì)在互不相溶的溶劑里的溶解度不同提純分離物質(zhì)，如用CCl4或苯萃取溴水中的溴萃取和分液提純?nèi)芙舛入S溫度變化不大的溶質(zhì)，如NaCl蒸發(fā)結(jié)晶提純?nèi)芙舛入S溫度變化較大的溶質(zhì)、易水解的溶質(zhì)或結(jié)晶水合物，如KNO3、FeCl3、CuCl2、CuSO4·5H2O、FeSO4·7H2O等冷卻結(jié)晶分離沸點(diǎn)不同且互溶的液體混合物，如分離乙醇與甘油蒸餾或分餾利用氣體易液化的特點(diǎn)分離氣體，如合成氨工業(yè)采用冷卻法分離氨與氮?dú)?、氫氣冷卻法3．物質(zhì)成分確定的3類(lèi)方法(1)濾渣、濾液成分的確定要考慮樣品中原料和雜質(zhì)的成分在每一步驟中與每一種試劑反應(yīng)的情況：①反應(yīng)過(guò)程中哪些物質(zhì)(離子)消失了？②所加試劑是否過(guò)量或離子間發(fā)生化學(xué)反應(yīng)又產(chǎn)生了哪些新離子？這些離子間是否會(huì)發(fā)生反應(yīng)？(2)循環(huán)物質(zhì)的確定(3)副產(chǎn)品的判斷[典題示例2]活性氧化鋅是一種新型多功能無(wú)機(jī)材料，以粗氧化鋅(含鐵、銅的氧化物)為原料提純獲得純凈活性氧化鋅的生產(chǎn)過(guò)程如下：已知各相關(guān)氫氧化物沉淀的pH范圍如下表所示：Zn(OH)2Fe(OH)2Fe(OH)3Cu(OH)2開(kāi)始沉淀pH5.47.02.34.7完全沉淀pH8.09.04.16.7請(qǐng)回答下列問(wèn)題：(1)步驟Ⅱ中加入H2O2溶液的作用是______________________________________(用離子方程式表示)。(2)用ZnO調(diào)節(jié)pH，以除去含鐵雜質(zhì)，調(diào)節(jié)pH的適宜范圍是________________。(3)步驟Ⅲ中加入Zn粉的作用：①______________；②進(jìn)一步調(diào)節(jié)溶液的pH。(4)堿式碳酸鋅[Zn2(OH)2CO3]煅燒的化學(xué)方程式為_(kāi)___________________________。[流程圖解]流程圖中各步主要轉(zhuǎn)換如下：[解析](1)根據(jù)上圖轉(zhuǎn)換關(guān)系可知，加入H2O2溶液的作用是將溶液中的Fe2＋氧化成Fe3＋，其離子方程式為2Fe2＋＋H2O2＋2H＋=2Fe3＋＋2H2O。(2)加入ZnO調(diào)節(jié)pH的目的是使Fe3＋完全沉淀，而使Cu2＋不沉淀，需控制溶液pH的范圍為4.1≤pH<4.7。(3)Zn粉能與溶液中的Cu2＋發(fā)生置換反應(yīng)，除去Cu2＋；Zn粉還能與過(guò)量的稀硫酸反應(yīng)，進(jìn)一步調(diào)節(jié)溶液的pH。(4)煅燒堿式碳酸鋅生成ZnO、CO2和H2O，其化學(xué)方程式為Zn2(OH)2CO3eq\o(=,\s\up7(高溫))2ZnO＋CO2↑＋H2O。[答案](1)2Fe2＋＋H2O2＋2H＋=2Fe3＋＋2H2O(2)4.1～4.7(3)除去溶液中的Cu2＋(4)Zn2(OH)2CO3eq\o(=,\s\up7(高溫))2ZnO＋CO2↑＋H2O[方法技巧]工藝流程中?？嫉奈淖?jǐn)⑹龃痤}模板(1)滴定終點(diǎn)的判斷：當(dāng)?shù)稳胱詈笠坏螛?biāo)準(zhǔn)液時(shí)，溶液顏色由××色變?yōu)椤痢辽?，且半分鐘?nèi)不恢復(fù)原色(注：只寫(xiě)“變色”或“褪色”不得分)。(2)洗滌沉淀的方法：往漏斗中加入蒸餾水(或特定試劑)至沒(méi)過(guò)沉淀，待水(或特定試劑)自然流下后，重復(fù)以上操作2～3次。(3)檢驗(yàn)沉淀是否洗滌干凈：取最后一次的洗滌液，滴加××試劑(可與某種雜質(zhì)離子發(fā)生沉淀反應(yīng))，如果沒(méi)有沉淀生成，說(shuō)明沉淀洗滌干凈；否則說(shuō)明沉淀未洗滌干凈(注：這種情況因?yàn)殡x子濃度較低，應(yīng)該選用反應(yīng)靈敏的特征反應(yīng)；此時(shí)一般不用焰色反應(yīng)檢驗(yàn))。(4)檢驗(yàn)沉淀是否完全的方法：靜置，向上層清液中繼續(xù)滴加××試劑，若沒(méi)有沉淀生成，說(shuō)明沉淀完全；若出現(xiàn)沉淀，則說(shuō)明沉淀未完全。(5)萃取操作：在分液漏斗中加溶液和萃取劑，右手按住漏斗上口的玻璃塞，左手握活塞，倒轉(zhuǎn)用力振蕩，放氣，正立，放在鐵圈上靜置?！揪毮芰Αね黄啤?．某化學(xué)實(shí)驗(yàn)室以一種工業(yè)上的廢渣(廢渣主要含有MgCO3、MgSiO3和少量Fe、Al的氧化物)為原料，制備MgCO3·3H2O。實(shí)驗(yàn)流程如下圖所示：(1)為了加快廢渣的酸溶速率，可采取的辦法有_________________________________________________________________________________________________(任寫(xiě)一點(diǎn))，酸溶時(shí)廢渣中主要成分發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為_(kāi)_______________________________________________________________________________________________________________________________________________。(2)加入30%H2O2的目的是____________________________________________。(3)用萃取分液的方法除去溶液中的Fe3＋。①加入30%H2O2后，檢驗(yàn)溶液中是否含有Fe2＋的最佳試劑是________________________________________________________________________。②萃取分液完成后，檢驗(yàn)水相中是否含有Fe3＋的最佳試劑是_____________________________________________________________________。(4)室溫下，除去MgSO4溶液中的Al3＋(使Al3＋濃度小于1×10－6mol·L－1)而不引入其他雜質(zhì)，應(yīng)加入的試劑X為_(kāi)_______，應(yīng)調(diào)節(jié)pH的范圍為_(kāi)_______。{已知：①Ksp[Al(OH)3]＝1.0×10－33；②pH＝8.5時(shí)，Mg(OH)2開(kāi)始沉淀}(5)向?yàn)V液中加入Na2CO3溶液生成MgCO3沉淀并用蒸餾水洗滌，確認(rèn)沉淀洗凈的操作及現(xiàn)象是________________________________________________________________________________________________________________________________________________。解析：(1)為了加快廢渣的酸溶速率，可采取的辦法有升高溫度、攪拌、適當(dāng)提高硫酸濃度等，酸溶時(shí)廢渣中主要是碳酸鎂和硅酸鎂與硫酸的反應(yīng)，寫(xiě)離子方程式時(shí)碳酸鎂和硅酸鎂都不能拆分。(2)由流程信息可知，下一步是“萃取分液”除去溶液中的Fe3＋，而溶液中可能含有亞鐵離子，因而用雙氧水將亞鐵離子氧化為鐵離子，便于除去。(3)①檢驗(yàn)溶液中是否含有Fe2＋的最佳試劑是K3[Fe(CN)6]溶液。②萃取分液完成后，檢驗(yàn)水相中是否含有Fe3＋的最佳試劑是KSCN溶液。(4)MgO、Mg(OH)2、MgCO3或Mg2(OH)2CO3均能消耗溶液中的氫離子且不引入新的雜質(zhì)。根據(jù)氫氧化鋁的溶度積常數(shù)可知，當(dāng)鋁離子濃度小于1×10－6mol·L－1時(shí)，c(OH－)>eq\r(3,\f(Ksp[Al（OH）3],c（Al3＋）))＝eq\r(3,\f(1.0×10－33,1.0×10－6))＝1.0×10－9mol·L－1，即pH應(yīng)大于5.0，又因?yàn)閜H＝8.5時(shí)，Mg(OH)2開(kāi)始沉淀，所以應(yīng)調(diào)節(jié)pH的范圍為5.0<pH<8.5。(5)沉淀表面含有硫酸根離子，可以通過(guò)檢驗(yàn)硫酸根離子判斷沉淀是否洗滌干凈。答案：(1)升高溫度、攪拌、適當(dāng)提高硫酸濃度等(合理即可)MgCO3＋2H＋=Mg2＋＋H2O＋CO2↑、MgSiO3＋2H＋=Mg2＋＋H2SiO3↓(2)將Fe2＋氧化為Fe3＋，便于除鐵(3)①K3[Fe(CN)6]溶液②KSCN溶液(4)MgO、Mg(OH)2、MgCO3或Mg2(OH)2CO3(寫(xiě)出一個(gè)即可)5.0<pH<8.5(5)取少量最后一次的洗滌過(guò)濾液于試管中，向其中滴加鹽酸酸化的氯化鋇溶液，若不產(chǎn)生白色沉淀，則表明已洗滌干凈2．納米銅是一種性能優(yōu)異的超導(dǎo)材料，以輝銅礦(主要成分為Cu2S)為原料制備納米銅粉的工藝流程如圖1所示：(1)用黃銅礦(主要成分為CuFeS2)、廢銅渣和稀硫酸共同作用可獲得較純凈的Cu2S，其原理如圖2所示，該反應(yīng)的離子方程式為_(kāi)___________________________________________________________________________________________________________________。(2)從輝銅礦中浸取銅元素時(shí)，可用FeCl3溶液作浸取劑。①反應(yīng)：Cu2S＋4FeCl3=2CuCl2＋4FeCl2＋S，每生成1molCuCl2，反應(yīng)中轉(zhuǎn)移電子的物質(zhì)的量為_(kāi)_______；浸取時(shí)，在有氧環(huán)境下可維持Fe3＋較高濃度，有關(guān)反應(yīng)的離子方程式為_(kāi)_______________________________________________________________________________________________________________________________________________。②浸取過(guò)程中加入洗滌劑溶解硫時(shí)，銅元素浸取率的變化如圖3所示，未洗硫時(shí)銅元素浸取率較低，其原因是_____________________________________________________。(3)“萃取”時(shí)，兩種金屬離子萃取率與pH的關(guān)系如圖4所示，當(dāng)pH>1.7時(shí)，pH越大，金屬離子萃取率越低，其中Fe3＋萃取率降低的原因是________________________________________________________________________________________________________。(4)用“反萃取”得到的CuSO4溶液制備納米銅粉時(shí)，該反應(yīng)中還原產(chǎn)物與氧化產(chǎn)物的質(zhì)量之比為_(kāi)_______。(5)在萃取后的“水相”中加入適量氨水，靜置，再經(jīng)過(guò)濾、________、干燥、________等操作可得到Fe2O3。解析：(4)在堿性條件下，Cu2＋與N2H4反應(yīng)生成氮?dú)夂豌~，離子方程式為2Cu2＋＋N2H4＋4OH－=2Cu＋N2↑＋4H2O，反應(yīng)中還原產(chǎn)物為Cu，氧化產(chǎn)物為N2，質(zhì)量之比為(2×64)∶28＝32∶7。答案：(1)CuFeS2＋Cu＋2H＋=Cu2S＋Fe2＋＋H2S↑(2)①2mol4Fe2＋＋O2＋4H＋=4Fe3＋＋2H2O②生成的硫覆蓋在Cu2S表面，阻礙浸取(3)Fe3＋水解程度隨pH的升高而增大(4)32∶7(5)洗滌煅燒(或灼燒)【新情境·素養(yǎng)】亞氯酸鈉(NaClO2)是一種重要的殺菌消毒劑，同時(shí)也是對(duì)煙氣進(jìn)行脫硫脫硝的吸收劑。以氯酸鈉(NaClO3)為原料制備N(xiāo)aClO2粗品的工藝流程如下圖所示：已知：ⅰ.純ClO2易分解爆炸，空氣中ClO2的體積分?jǐn)?shù)在10%以下比較安全；ⅱ.NaClO2在堿性溶液中能穩(wěn)定存在，在酸性溶液中迅速分解。[問(wèn)題探究](1)NaClO3溶液在酸性條件下與通入的SO2發(fā)生氧化還原反應(yīng)，寫(xiě)出該反應(yīng)的化學(xué)方程式。提示：NaClO3＋3SO2＋3H2O=NaCl＋3H2SO4。(2)將ClO2氣體通入H2O2、NaOH溶液中發(fā)生反應(yīng)生成NaClO2，寫(xiě)出該反應(yīng)的離子方程式，反應(yīng)中H2O2起的作用是什么？提示：2ClO2＋2OH－＋H2O2=2ClOeq\o\al(\s\up1(－),\s\do1(2))＋O2＋2H2O，反應(yīng)中H2O2起還原劑的作用。(3)反應(yīng)①進(jìn)行的過(guò)程中為什么要持續(xù)不斷地鼓入空氣？提示：根據(jù)信息ⅰ可知，純ClO2易分解爆炸，空氣中ClO2的體積分?jǐn)?shù)在10%以下比較安全，所以要持續(xù)通入過(guò)量空氣，以防ClO2分解發(fā)生爆炸。(4)已知壓強(qiáng)越大，物質(zhì)的沸點(diǎn)越高，反應(yīng)②結(jié)束后采用“減壓蒸發(fā)”操作的原因是什么？提示：減壓可以使物質(zhì)的沸點(diǎn)降低，在較低溫度下進(jìn)行蒸發(fā)結(jié)晶，可避免NaClO2因溫度過(guò)高而發(fā)生分解。(5)采用NaClO2溶液作為吸收劑可同時(shí)對(duì)煙氣進(jìn)行脫硫脫硝，①ClOeq\o\al(\s\up1(－),\s\do1(2))能將煙氣中的SO2和NO分別氧化成SOeq\o\al(\s\up1(2－),\s\do1(4))和NOeq\o\al(\s\up1(－),\s\do1(3))，試分別寫(xiě)出該反應(yīng)的離子方程式。提示：ClOeq\o\al(\s\up1(－),\s\do1(2))＋2SO2＋4OH－=Cl－＋2SOeq\o\al(\s\up1(2－),\s\do1(4))＋2H2O；3ClOeq\o\al(\s\up1(－),\s\do1(2))＋4NO＋4OH－=4NOeq\o\al(\s\up1(－),\s\do1(3))＋3Cl－＋2H2O。②煙氣脫硫的反應(yīng)速率大于脫硝的反應(yīng)速率，除SO2和NO在煙氣中的初始濃度不同外，還可能存在的原因是什么？提示：還可能存在的原因是SO2比NO的溶解度更大；在此條件下SO2的還原性更強(qiáng)；脫硝反應(yīng)的活化能更大等。(6)研究表明，(NH4)2CO3對(duì)NO和SO2的脫除率有影響，其實(shí)驗(yàn)結(jié)果如下圖所示：隨著(NH4)2CO3濃度增大造成NO脫除率下降的主要原因是什么？提示：(NH4)2CO3溶液呈堿性，濃度越大，堿性越強(qiáng)，但堿性增強(qiáng)，NaClO2的氧化性下降，故脫除率下降。隨堂檢測(cè)反饋1．(2020·山東等級(jí)考)用軟錳礦(主要成分為MnO2，含少量Fe3O4、Al2O3)和BaS制備高純MnCO3的工藝流程如下：已知：MnO2是一種兩性氧化物；25℃時(shí)相關(guān)物質(zhì)的Ksp見(jiàn)下表。物質(zhì)Fe(OH)2Fe(OH)3Al(OH)3Mn(OH)2Ksp1×10－16.31×10－38.61×10－32.31×10－12.7回答下列問(wèn)題：(1)軟錳礦預(yù)先粉碎的目的是________________，MnO2與BaS溶液反應(yīng)轉(zhuǎn)化為MnO的化學(xué)方程式為_(kāi)___________________________________。(2)保持BaS投料量不變，隨MnO2與BaS投料比增大，S的量達(dá)到最大值后無(wú)明顯變化，而B(niǎo)a(OH)2的量達(dá)到最大值后會(huì)減小，減小的原因是_____________________________。(3)濾液Ⅰ可循環(huán)使用，應(yīng)當(dāng)將其導(dǎo)入到________操作中(填操作單元的名稱(chēng))。(4)凈化時(shí)需先加入的試劑X為_(kāi)_______(填化學(xué)式)，再使用氨水調(diào)溶液的pH，則pH的理論最小值為_(kāi)_______(當(dāng)溶液中某離子濃度c≤1.0×10－5mol·L－1時(shí)，可認(rèn)為該離子沉淀完全)。(5)碳化過(guò)程中發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為_(kāi)___________________________________。解析：(1)對(duì)軟錳礦進(jìn)行粉碎，其表面積增大，在后續(xù)加入硫化鋇溶液時(shí)，固體與溶液接觸面積大，充分反應(yīng)，能提高反應(yīng)速率。分析該制備工藝流程圖可知，“反應(yīng)”操作中硫化鋇中的硫元素轉(zhuǎn)化為硫單質(zhì)，硫化鋇中的鋇元素轉(zhuǎn)化為氫氧化鋇，故軟錳礦中的二氧化錳在“反應(yīng)”操作中被硫化鋇中的S2－還原，Mn元素由＋4價(jià)轉(zhuǎn)化為＋2價(jià)，故MnO2與BaS溶液反應(yīng)轉(zhuǎn)化為MnO的化學(xué)方程式是MnO2＋BaS＋H2O=Ba(OH)2＋MnO＋S。(2)加入的MnO2的量增大，而B(niǎo)a(OH)2的量減少，是因?yàn)镸nO2為兩性氧化物，能與強(qiáng)堿Ba(OH)2反應(yīng)，從而導(dǎo)致Ba(OH)2的量減少。(3)濾液Ⅰ中仍含少量的Ba(OH)2，為提高其產(chǎn)率，可將濾液Ⅰ導(dǎo)入前邊的“蒸發(fā)”操作中。(4)由軟錳礦中的雜質(zhì)成分有Fe3O4可知，其經(jīng)過(guò)與S2－的“反應(yīng)”操作后主要以Fe2＋形式存在，結(jié)合表中四種氫氧化物的溶度積數(shù)據(jù)，為減少M(fèi)n(OH)2的損失，需將Fe2＋轉(zhuǎn)化為Fe3＋，然后再調(diào)節(jié)溶液pH，使雜質(zhì)Fe3＋轉(zhuǎn)化為Fe(OH)3，故“凈化”操作中需加入氧化劑，結(jié)合后續(xù)操作中的物質(zhì)轉(zhuǎn)化可知，“凈化”操作中加入的試劑X為過(guò)氧化氫(H2O2)溶液。對(duì)比表中的溶度積數(shù)據(jù)可知，相較于Fe(OH)3，Al(OH)3的溶度積較大，若要除去Al(OH)3、Fe(OH)3兩種雜質(zhì)，以前者的溶度積進(jìn)行計(jì)算，推知調(diào)節(jié)溶液的pH大小，由已知信息可知，沉淀完全時(shí)的最大金屬離子濃度為1.0×10－5mol·L－1，此時(shí)c3(OH－)＝eq\f(Ksp[Al（OH）3],c（Al3＋）)＝eq\f(1×10－32.3,1.0×10－5)mol3·L－3＝1×10－27.3mol3·L－3，則c(OH－)＝1×10－9.1mol·L－1，c(H＋)＝eq\f(KW,1×10－9.1)mol·L－1＝1×10－4.9mol·L－1，此時(shí)pH＝4.9。(5)由工藝流程圖中的“碳化”操作可知，該操作中加入的物質(zhì)是碳酸氫銨、氨水，而“壓濾”操作后的濾液中含Mn2＋，由目標(biāo)產(chǎn)物可知，該反應(yīng)的生成物中有碳酸錳，故“碳化”過(guò)程中發(fā)生反應(yīng)的離子方程式是Mn2＋＋HCOeq\o\al(\s\up1(－),\s\do1(3))＋NH3·H2O=MnCO3↓＋NHeq\o\al(\s\up1(＋),\s\do1(4))＋H2O。答案：(1)增大接觸面積，充分反應(yīng)，提高反應(yīng)速率MnO2＋BaS＋H2O=Ba(OH)2＋MnO＋S(2)過(guò)量的MnO2消耗了產(chǎn)生的Ba(OH)2(3)蒸發(fā)(4)H2O24.9(5)Mn2＋＋HCOeq\o\al(\s\up1(－),\s\do1(3))＋NH3·H2O=MnCO3↓＋NHeq\o\al(\s\up1(＋),\s\do1(4))＋H2O2．(2018·江蘇高考)以高硫鋁土礦(主要成分為Al2O3、Fe2O3、SiO2，少量FeS2和金屬硫酸鹽)為原料，生產(chǎn)氧化鋁并獲得Fe3O4的部分工藝流程如下：(1)焙燒過(guò)程均會(huì)產(chǎn)生SO2，用NaOH溶液吸收過(guò)量SO2的離子方程式為_(kāi)_______________________________________________________________________。(2)添加1%CaO和不添加CaO的礦粉焙燒，其硫去除率隨溫度變化曲線如圖所示。已知：多數(shù)金屬硫酸鹽的分解溫度都高于600℃硫去除率＝eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(1－\f(焙燒后礦粉中硫元素總質(zhì)量,焙燒前礦粉中硫元素總質(zhì)量)))×100%①不添加CaO的礦粉在低于500℃焙燒時(shí)，去除的硫元素主要來(lái)源于________。②700℃焙燒時(shí)，添加1%CaO的礦粉硫去除率比不添加CaO的礦粉硫去除率低，其主要原因是____________________________________。(3)向“過(guò)濾”得到的濾液中通入過(guò)量CO2，鋁元素存在的形式由________(填化學(xué)式)轉(zhuǎn)化為_(kāi)_______(填化學(xué)式)。(4)“過(guò)濾”得到的濾渣中含大量的Fe2O3。Fe2O3與FeS2混合后在缺氧條件下焙燒生成Fe3O4和SO2，理論上完全反應(yīng)消耗的n(FeS2)∶n(Fe2O3)＝________。解析：(1)NaOH吸收過(guò)量SO2的離子方程式為SO2＋OH－=HSOeq\o\al(\s\up1(－),\s\do1(3))。(2)①由已知多數(shù)金屬硫酸鹽的分解溫度都高于600℃，不添加CaO的礦粉在低于500℃焙燒時(shí)，去除的硫元素主要來(lái)源于雜質(zhì)FeS2。②700℃焙燒時(shí)，F(xiàn)eS2中的硫元素生成SO2，添加CaO后，SO2會(huì)與CaO、O2反應(yīng)生成CaSO4而留在礦粉中。(3)用NaOH溶液堿浸后，Al2O3、SiO2溶解，轉(zhuǎn)化為NaAlO2和Na2SiO3，通入過(guò)量CO2后，NaAlO2與CO2、H2O反應(yīng)轉(zhuǎn)化為Al(OH)3。(4)Fe2O3與FeS2在缺氧條件下焙燒生成Fe3O4和SO2，發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式配平為16Fe2O3＋FeS2eq\o(=,\s\up7(焙燒),\s\do5())11Fe3O4＋2SO2↑，可得關(guān)系式：FeS2～16Fe2O3，則理論上完全反應(yīng)消耗的n(FeS2)∶n(Fe2O3)＝1∶16。答案：(1)SO2＋OH－=HSOeq\o\al(\s\up1(－),\s\do1(3))(2)①FeS2②硫元素轉(zhuǎn)化為CaSO4而留在礦粉中(3)NaAlO2Al(OH)3(4)1∶16[課時(shí)跟蹤檢測(cè)]1．(2020·北京高考)MnO2是重要化工原料，由軟錳礦制備MnO2的一種工藝流程如下：軟錳礦eq\o(→,\s\up7(),\s\do5(研磨))eq\o(→,\s\up7(過(guò)量較濃H2SO4、過(guò)量鐵屑),\s\do5(溶出（20℃）))Mn2＋溶出液eq\o(→,\s\up7(),\s\do5(純化))Mn2＋純化液eq\o(→,\s\up7(),\s\do5(電解))MnO2資料：①軟錳礦的主要成分為MnO2，主要雜質(zhì)有Al2O3和SiO2。②金屬離子沉淀的pHFe3＋Al3＋Mn2＋Fe2＋開(kāi)始沉淀時(shí)1.53.45.86.3完全沉淀時(shí)2.84.77.88.3③該工藝條件下，MnO2與H2SO4不反應(yīng)。(1)溶出①溶出前，軟錳礦需研磨。目的是________________________________________________________________________________________________________________________________________________。②溶出時(shí)，F(xiàn)e的氧化過(guò)程及得到Mn2＋的主要途徑如圖所示。ⅰ.Ⅱ是從軟錳礦中溶出Mn2＋的主要反應(yīng)，反應(yīng)的離子方程式是________________________________________________________________________。ⅱ.若Fe2＋全部來(lái)自于反應(yīng)Fe＋2H＋=Fe2＋＋H2↑，完全溶出Mn2＋所需Fe與MnO2的物質(zhì)的量比值為2，而實(shí)際比值(0.9)小于2，原因是_____________________________________。(2)純化已知O2的氧化性與溶液pH有關(guān)。純化時(shí)先加入MnO2，后加入NH3·H2O，調(diào)溶液pH≈5，說(shuō)明試劑加入順序及調(diào)節(jié)pH的原因：__________________________________________________________________________________。(3)電解Mn2＋純化液經(jīng)電解得MnO2，生成MnO2的電極反應(yīng)式是________________________________________________________________________。(4)產(chǎn)品純度測(cè)定向ag產(chǎn)品中依次加入足量bgNa2C2O4和足量稀H2SO4，加熱至充分反應(yīng)，再用cmol·L－1KMnO4溶液滴定剩余Na2C2O4至終點(diǎn)，消耗KMnO4溶液的體積為dL。(已知：MnO2及MnOeq\o\al(\s\up1(－),\s\do1(4))均被還原為Mn2＋，相對(duì)分子質(zhì)量：MnO286.94；Na2C2O4134.0)產(chǎn)品純度為_(kāi)_______(用質(zhì)量分?jǐn)?shù)表示)。解析：(1)①研磨軟錳礦可增大固體與濃硫酸的接觸面積，增大反應(yīng)速率，提高浸出率；②ⅰ.根據(jù)反應(yīng)途徑可知，二氧化錳與亞鐵離子反應(yīng)生成二價(jià)錳離子和鐵離子，則反應(yīng)的離子方程式為MnO2＋4H＋＋2Fe2＋=Mn2＋＋2Fe3＋＋2H2O；ⅱ.根據(jù)方程式可知，F(xiàn)e與MnO2的物質(zhì)的量比值為2，實(shí)際反應(yīng)時(shí)，二氧化錳能夠氧化單質(zhì)鐵為Fe2＋，導(dǎo)致需要的鐵減少，故實(shí)際比值(0.9)小于2。(2)MnO2的氧化性與溶液pH有關(guān)，且隨酸性的減弱，氧化性逐漸減弱，溶液顯酸性時(shí)，二氧化錳的氧化性較強(qiáng)，故純化時(shí)先加入MnO2，后加入NH3·H2O，調(diào)溶液pH≈5，除去溶液中的Al3＋、Fe3＋。(3)電解時(shí)，溶液呈酸性，Mn2＋失電子，與水反應(yīng)生成二氧化錳和氫離子，則電極反應(yīng)式為Mn2＋－2e－＋2H2O=MnO2＋4H＋。(4)根據(jù)題意可知，部分草酸鈉與二氧化錳發(fā)生氧化還原反應(yīng)，剩余部分再與高錳酸鉀反應(yīng)(5H2C2O4＋2KMnO4＋3H2SO4=K2SO4＋2MnSO4＋10CO2↑＋8H2O)，則與二氧化錳反應(yīng)的草酸鈉：MnO2＋Na2C2O4＋2H2SO4=Na2SO4＋MnSO4＋2CO2↑＋2H2O，則n(MnO2)＝n(Na2C2O4)＝eq\f(bg,134.0g·mol－1)－eq\f(cmol·L－1×dL,2)×5，產(chǎn)品純度＝eq\f(\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(bg,134.0g·mol－1)－\f(cmol·L－1×dL,2)×5))×86.94g·mol－1,ag)×100%＝eq\f(（b－335cd）×86.94,134.0a)×100%。答案：(1)①增大反應(yīng)速率，提高浸出率②MnO2＋4H＋＋2Fe2＋=Mn2＋＋2Fe3＋＋2H2O二氧化錳能夠氧化單質(zhì)鐵為Fe2＋(2)MnO2的氧化性隨酸性的減弱逐漸減弱(3)Mn2＋－2e－＋2H2O=MnO2＋4H＋(4)eq\f(（b－335cd）×86.94,134.0a)×100%2．(2021·蕪湖模擬)鞣劑[Cr(OH)SO4]可用于提高皮革的耐曲折強(qiáng)度。一種以鉻渣(含Cr2O3及少量Fe2O3、CaO、Al2O3、SiO2等雜質(zhì))為原料制備Cr(OH)SO4的工藝流程如圖：回答下列問(wèn)題：(1)“焙燒”時(shí)Cr2O3轉(zhuǎn)化為Na2CrO4的化學(xué)方程式是________________________________________________________________________。(2)“水浸”過(guò)程中，物料的粒度(顆粒大小)對(duì)鉻殘余量的影響如圖所示。最佳的反應(yīng)條件為_(kāi)_______目。(3)“濾渣1”中一種成分為鐵鋁酸四鈣(Ca4Fe2Al2O10)，它是制造水泥的原料之一，用氧化物的形式表示其化學(xué)式__________________。(4)“濾渣2”主要成分為Al(OH)3和________(填化學(xué)式)，“過(guò)濾2”后，將溶液pH調(diào)至a，a________6.5(填“小于”或“大于”)，目的是__________________________________(用離子方程式表示)。(5)已知CH3OH被氧化生成CO2，寫(xiě)出生成Cr(OH)SO4的化學(xué)方程式________________________________________________________________________。(6)某廠用m1kg的鉻渣(含Cr2O340%)制備Cr(OH)SO4，最終得到產(chǎn)品m2kg，產(chǎn)率為_(kāi)_______。解析：(1)“焙燒”時(shí)Cr2O3轉(zhuǎn)化為Na2CrO4的化學(xué)方程式是2Cr2O3＋4Na2CO3＋3O2eq\o(=,\s\up7(△),\s\do5())4Na2CrO4＋4CO2。(2)由圖可知，“水浸”過(guò)程中，物料的粒度(顆粒大小)為60目時(shí)鉻殘余量最小，則最佳的反應(yīng)條件為60目。(3)“濾渣1”中一種成分為鐵鋁酸四鈣(Ca4Fe2Al2O10)，用氧化物的形式表示其化學(xué)式4CaO·Al2O3·Fe2O3。(4)“濾渣2”主要成分為Al(OH)3和H2SiO3，“過(guò)濾2”后，將溶液pH調(diào)至a，a小于6.5，目的是2CrOeq\o\al(\s\up1(2－),\s\do1(4))＋2H＋Cr2Oeq\o\al(\s\up1(2－),\s\do1(7))＋H2O。(5)CH3OH被氧化生成CO2，則生成Cr(OH)SO4的化學(xué)方程式為Na2Cr2O7＋3H2SO4＋CH3OH=2Cr(OH)SO4＋Na2SO4＋CO2↑＋4H2O。(6)用m1kg的鉻渣(含Cr2O340%)制備Cr(OH)SO4，最終得到產(chǎn)品m2kg，由Cr原子守恒可知，理論上生成的產(chǎn)品的質(zhì)量為eq\f(m1kg×40%,152g·mol－1)×165g·mol－1×2＝eq\f(132m1,152)kg，產(chǎn)率為eq\f(m2,\f(132m1,152))×100%＝eq\f(38m2,33m1)×100%。答案：(1)2Cr2O3＋4Na2CO3＋3O2eq\o(=,\s\up7(△),\s\do5())4Na2CrO4＋4CO2(2)60(3)4CaO·Al2O3·Fe2O3(4)H2SiO3小于2CrOeq\o\al(\s\up1(2－),\s\do1(4))＋2H＋Cr2Oeq\o\al(\s\up1(2－),\s\do1(7))＋H2O(5)Na2Cr2O7＋3H2SO4＋CH3OH=2Cr(OH)SO4＋Na2SO4＋CO2↑＋4H2O(6)eq\f(38m2,33m1)×100%3．Na5PW11O39Cu/TiO2膜可催化污染物的光降解，一種生產(chǎn)工藝流程如下，回答下列問(wèn)題：(1)“溶解Ⅰ”發(fā)生的離子反應(yīng)方程式為_(kāi)_______________________________________________________________________，Na2WO4(鎢酸鈉)在酸性條件下有較強(qiáng)的氧化性，該步驟不能用濃鹽酸代替濃硝酸的原因是________________________________________________________________________________________________________________________________________________。(2)“除雜”時(shí)用過(guò)量有機(jī)溶劑萃取溶液中的NOeq\o\al(\s\up1(－),\s\do1(3))，再通過(guò)________方法分離雜質(zhì)。(3)“溶解Ⅱ”需要加入水、乙醇和稀硫酸。①加入乙醇的目的是________________________________________________________________________________________________________________________________________________。②鈦酸四丁酯水解生成TiO2和C4H9OH的化學(xué)方程式為_(kāi)_______________________________________________________________________。③溶液中Cu2＋濃度為0.02mol·L－1，需調(diào)節(jié)pH小于________。{已知Ksp[Cu(OH)2]＝2×10－20}(4)焙燒溫度、Na5PW11O39Cu用量對(duì)Na5PW11O39Cu/TiO2膜催化活性的影響隨時(shí)間(t)變化分別如圖1、圖2所示。制備N(xiāo)a5PW11O39Cu/TiO2膜的最佳條件：焙燒溫度________，Na5PW11O39Cu用量________。解析：(1)濃硝酸、HPOeq\o\al(\s\up1(2－),\s\do1(4))和WOeq\o\al(\s\up1(2－),\s\do1(4))反應(yīng)生成PW11Oeq\o\al(\s\up1(7－),\s\do1(39))，化學(xué)方程式為HPOeq\o\al(\s\up1(2－),\s\do1(4))＋11WOeq\o\al(\s\up1(2－),\s\do1(4))＋17H＋=PW11Oeq\o\al(\s\up1(7－),\s\do1(39))＋9H2O；Na2WO4(鎢酸鈉)在酸性條件下有較強(qiáng)的氧化性，會(huì)和濃鹽酸反應(yīng)生成有毒氣體氯氣，污染環(huán)境。(2)“除雜”時(shí)用過(guò)量有機(jī)溶劑萃取溶液中的NOeq\o\al(\s\up1(－),\s\do1(3))，再通過(guò)分液方法分離雜質(zhì)。(3)①“溶解Ⅱ”需要加入水、乙醇和稀硫酸，加入乙醇的目的是增大鈦酸四丁酯的溶解度。②鈦酸四丁酯水解生成TiO2和C4H9OH，化學(xué)方程式為T(mén)i(OC4H9)4＋2H2O=TiO2＋4C4H9OH。③Ksp[Cu(OH)2]＝c(Cu2＋)·c2(OH－)＝2×10－20，則c(OH－)＝eq\r(\f(Ksp[Cu（OH）2],c（Cu2＋）))＝eq\r(\f(2×10－20,0.02))＝10－9mol·L－1，則c(H＋)＝10－5mol·L－1，pH＝－lgc(H＋)＝－lg10－5＝5。(4)由圖1可知溫度為100℃時(shí)Na5PW11O39Cu/TiO2膜的活性最高；由圖2可知當(dāng)Na5PW11O39Cu用量為3.0g時(shí)，Na5PW11O39Cu/TiO2膜的活性最高。答案：(1)HPOeq\o\al(\s\up1(2－),\s\do1(4))＋11WOeq\o\al(\s\up1(2－),\s\do1(4))＋17H＋=PW11Oeq\o\al(\s\up1(7－),\s\do1(39))＋9H2OWOeq\o\al(\s\up1(2－),\s\do1(4))具有強(qiáng)氧化性，能將鹽酸氧化生成有毒氣體氯氣，污染環(huán)境(2)分液(3)①增大鈦酸四丁酯的溶解度②Ti(OC4H9)4＋2H2O=TiO2＋4C4H9OH③5(4)100℃3.0g4．(2021·銀川模擬)三氧化二鈷主要用作顏料、釉料及磁性材料，利用銅鈷礦石制備Co2O3的工藝流程如圖1。已知：銅鈷礦石主要含有CoO(OH)、CoCO3、Cu2(OH)2CO3和SiO2，其中還含有一定量的Fe2O3、MgO和CaO等。請(qǐng)回答下列問(wèn)題：(1)“浸泡”過(guò)程中可以加快反應(yīng)速率和提高原料利用率的方法有____________________________(寫(xiě)出2種即可)。(2)“浸泡”過(guò)程中，加入Na2SO3溶液的主要作用是______________________________________________________________________________________________________。(3)向“沉銅”后的濾液中加入NaClO3溶液，寫(xiě)出濾液中的金屬離子與NaClO3反應(yīng)的離子方程式________________________________________________________________________________________________________________________________________________。(4)溫度、pH對(duì)銅、鈷浸出率的影響如圖2、圖3所示：①“浸泡”銅鈷礦石的適宜條件為_(kāi)_____________。②圖3中pH增大時(shí)銅、鈷浸出率下降的原因可能是___________________________________________________________________________________________________。(5)CoC2O4·2H2O在空氣中高溫煅燒得到Co2O3的化學(xué)方程式是________________________________________________________________________。(6)一定溫度下，向?yàn)V液A中加入足量的NaF溶液可將Ca2＋、Mg2＋沉淀而除去，若所得濾液B中c(Mg2＋)＝1.0×10－5mol·L－1，則濾液B中c(Ca2＋)為_(kāi)_________。[已知該溫度下Ksp(CaF2)＝3.4×10－11，Ksp(MgF2)＝7.1×10－11]解析：往銅鈷礦石中加入過(guò)量稀硫酸和Na2SO3溶液，“浸泡”后溶液中含有Co2＋、Cu2＋、Fe2＋、Mg2＋、Ca2＋，加入Na2SO3溶液主要是將Co3＋、Fe3＋還原為Co2＋、Fe2＋，“沉銅”后先加入NaClO3溶液將Fe2＋氧化為Fe3＋，再加入Na2CO3溶液調(diào)節(jié)pH使Fe3＋形成沉淀，過(guò)濾后所得濾液A主要含有Co2＋、Mg2＋、Ca2＋，再用NaF溶液除去鈣離子、鎂離子，過(guò)濾后，向?yàn)V液B中加入濃Na2CO3溶液使Co2＋轉(zhuǎn)化為CoCO3固體，向CoCO3固體中先加鹽酸，再加草酸銨溶液得到二水合草酸鈷，煅燒后制得Co2O3。(1)“浸泡”過(guò)程中可以加快反應(yīng)速率和提高原料利用率的方法有升溫、粉碎礦石、適當(dāng)增大稀硫酸的濃度等。(2)Na2SO3具有較強(qiáng)的還原性，加入過(guò)量的Na2SO3溶液可將Co3＋和Fe3＋還原為Co2＋及Fe2＋。(3)由圖1可知，“沉銅”后加入NaClO3溶液時(shí)，Co2＋并未被氧化，被氧化的是Fe2＋，反應(yīng)的離子方程式為ClOeq\o\al(\s\up1(－),\s\do1(3))＋6Fe2＋＋6H＋=Cl－＋6Fe3＋＋3H2O。(4)①根據(jù)圖2、圖3可知，“浸泡”銅鈷礦石的適宜條件是溫度為65～75℃、pH為0.5～1.5。②圖3反映的是pH變化對(duì)銅、鈷浸出率的影響，“浸泡”過(guò)程是利用H＋和CoO(OH)、CoCO3、Cu2(OH)2CO3發(fā)生反應(yīng)以浸出金屬離子，當(dāng)pH逐漸增大時(shí)，H＋的濃度減小，銅、鈷浸出率降低。(5)CoC2O4·2H2O在空氣中高溫煅燒得到Co2O3的化學(xué)方程式為4CoC2O4·2H2O＋3O2eq\o(=,\s\up7(高溫),\s\do5())2Co2O3＋8CO2＋8H2O。(6)c(Ca2＋)＝eq\f(Ksp（CaF2）,Ksp（MgF2）)×c(Mg2＋)＝eq\f(3.4×10－11,7.1×10－11)×1.0×10－5mol·L－1≈4.8×10－6mol·L－1。答案：(1)升溫、粉碎礦石、適當(dāng)增大稀硫酸的濃度(寫(xiě)出2種即可)(2)將Co3＋、Fe3＋還原為Co2＋、Fe2＋(3)ClOeq\o\al(\s\up1(－),\s\do1(3))＋6Fe2＋＋6H＋=Cl－＋6Fe3＋＋3H2O(4)①溫度為65～75℃、pH為0.5～1.5②pH升高后溶液中c(H＋)下降，溶解CoO(OH)、CoCO3、Cu2(OH)2CO3的能力降低(5)4CoC2O4·2H2O＋3O2eq\o(=,\s\up7(高溫),\s\do5())2Co2O3＋8CO2＋8H2O(6)4.8×10－6mol·L－15．一種磁性材料的磨削廢料的主要成分是鐵鎳合金(含鎳質(zhì)量分?jǐn)?shù)約21%)，還含有銅、鈣、鎂、硅的氧化物。由該廢料制備氫氧化鎳，工藝流程如下：回答下列問(wèn)題：(1)“酸溶”時(shí)，溶液中有Fe3＋、Fe2＋、Ni2＋等生成，廢渣的主要成分是________；金屬鎳溶解的離子方程式為_(kāi)_____________________________。(2)“除鐵”時(shí)H2O2的作用是______________________，加入碳酸鈉的目的是________________________________________________________________________。(3)“除銅”時(shí)，反應(yīng)的離子方程式為_(kāi)_____________________________，若用Na2S代