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2022屆高三化學(xué)一輪高考復(fù)習(xí)?？碱}型：31無機工藝流程解答題（解析）
流程題（本大題共14小題）
1. 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℃時相關(guān)物質(zhì)的Ksp見下表。
物質(zhì)
Fe(OH)2
Fe(OH)3
Al(OH)3
Mn(OH)2
Ksp
1×10-16.3
1×10-38.6
1×10-32.3
1×10-12.7
回答下列問題
(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 ______________________________________________________________________。
(2)保持BaS投料量不變，隨MnO2與BaS投料比增大，S的量達到最大值后無明顯變化，而Ba(OH)2的量達到最大值后會減小，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)。
(4)凈化時需先加入的試劑X為_____(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_____(當(dāng)溶液中某離子濃度c≤1.0×10-5mol?L-1時，可認為該離子沉淀完全)。
(5)碳化過程中發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為__________________________________________。
2. 鉻是一種具有戰(zhàn)略意義的金屬，它具有多種價態(tài)，單質(zhì)鉻熔點為1857?℃。
(1)工業(yè)上以鉻鐵礦[主要成分是Fe(CrO2)2]為原料冶煉鉻的流程如圖所示：

①Fe(CrO2)2中各元素化合價均為整數(shù)，則鉻為______價。
②高溫氧化時反應(yīng)的化學(xué)方程式為________________________________。
③操作a由兩種均發(fā)生了化學(xué)反應(yīng)的過程構(gòu)成，其內(nèi)容分別是_____________、鋁熱反應(yīng)。
(2)Cr(OH)3是兩性氫氧化物，請寫出其分別與NaOH、稀硫酸反應(yīng)時生成的兩種鹽的化學(xué)式______________、______________。
(3)水中的鉻元素對水質(zhì)及環(huán)境均有嚴重的損害作用，必須進行無害化處理。轉(zhuǎn)化為重要產(chǎn)品磁性鐵鉻氧體(CrxFeyOz)：先向含CrO?42-的污水中加入適量的硫酸及硫酸亞鐵，待充分反應(yīng)后再通入適量空氣(氧化部分Fe2+)并加入NaOH，就可以使鉻、鐵元素全部轉(zhuǎn)化為磁性鐵鉻氧體。
①寫出CrO?42-在酸性條件下被Fe2+還原為Cr3+的離子方程式：_____________________。
②若處理含1?mol?CrO?42-(不考慮其他含鉻微粒)的污水時恰好消耗10?mol?FeSO4，則當(dāng)鐵鉻氧體中n(Fe2+)∶n(Fe3+)=3∶2時，鐵鉻氧體的化學(xué)式為_________________。
3. 鈦白粉(TiO2)是重要的白色顏料，LiFePO4是鋰離子電池的正極材料。一種利用鈦鐵礦(主要成分為FeTiO3和少量Fe2O3)進行鈦白粉和LiFePO4的聯(lián)合生產(chǎn)工藝如圖所示：

回答下列問題：
(1)LiFePO4中Fe的化合價是______。
(2)鈦鐵礦“酸溶”前需要進行粉碎，粉碎的目的是______。
(3)用離子方程式表示操作I加入鐵粉的目的：______。操作II為一系列操作，名稱是加熱濃縮、冷卻結(jié)晶、過濾，其中用到的陶瓷儀器的名稱是______。
(4)TiO2+易水解，則其水解的離子方程式為______；“轉(zhuǎn)化”利用的是TiO2+的水解過程，需要對溶液加熱，加熱的目的是______。
(5)“沉鐵”是使Fe3+生成FePO4，當(dāng)溶液中c(PO43-)=1.0×10-17mol/L時可認為Fe3+沉淀完全，則溶液中Fe3+沉淀完全時的c(Fe3+)=______mol/L[已知：該溫度下，Ksp(FePO4)=1.0×10-22]。
(6)由“沉鐵”到制備LiFePO4的過程中，所需17%H2O2溶液與草酸(H2C2O4)的質(zhì)量比是______。
4. 利用某工業(yè)廢料(主要成分為Co2O3，含有少量PbO、NiO、FeO)制備Co2O3和Ni(OH)2的流程如下。

已知：部分陽離子以氫氧化物形式沉淀時溶液的pH如下表。
沉淀物
Fe(OH)2
Fe(OH)3
Co(OH)2
Ni(OH)2
完全沉淀時的pH
9.7
3.7
9.0
9.2
回答下列問題：
(1)“酸浸”時為加快反應(yīng)速率，可采取的措施是______________________________________(答兩條)。
(2)“酸浸”時Co2O3和H2O2能發(fā)生氧化還原反應(yīng)，該反應(yīng)的離子方程式為________________________________________；濾渣1的主要成分是__________(填化學(xué)式)。
(3)“調(diào)pH”時，pH調(diào)節(jié)的最小值是__________；操作X是高溫煅燒，如果在實驗室中進行操作X，裝Co2(OH)2CO3的儀器的名稱是__________。
(4)“沉鈷”時發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為____________________________________________。
(5)Ni(OH)2可用于制備鎳氫電池，該電池充電時的總反應(yīng)為Ni(OH)2+M=NiOOH+MH(M為儲氫合金)，電解液為KOH溶液，則放電時正極的電極反應(yīng)式為______________________。
5. 工業(yè)上利用硫鐵礦燒渣(主要成分為Fe3O4、Fe2O3、FeO、SiO2)為原料制備高檔顏料——鐵紅(Fe2O3)，具體生產(chǎn)流程如下：


試回答下列問題：
(1)實驗室實現(xiàn)“步驟Ⅱ”中分離操作所用的玻璃儀器有__________、玻璃棒和燒杯等；該步驟是為了除去__________(填相關(guān)物質(zhì)的化學(xué)式)。
(2)檢驗步驟Ⅲ已經(jīng)進行完全的操作是__________。
(3)步驟Ⅴ的反應(yīng)溫度一般需控制在35℃以下，其目的是________________________；該步驟中反應(yīng)生成FeCO3的離子反應(yīng)方程式為____________________________________。
(4)步驟Ⅵ中發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)反應(yīng)方程式為________________________________________。
(5)步驟Ⅴ中，F(xiàn)eCO3達到沉淀溶解平衡時，若c(Fe2+)=1×10-6mol/L，欲使所得的FeCO3中不含有Fe(OH)2，應(yīng)控制溶液的pH≤__________(已知：Ksp[Fe(OH)2]=4.9×10-17·lg?7=0.8)。
(6)欲測定硫鐵礦燒渣中Fe元素的質(zhì)量分數(shù)，稱取a?g樣品，充分“酸溶”“水溶”后過濾，向濾液中加入足量的H2O2，充分反應(yīng)后加入NaOH溶液至不再繼續(xù)產(chǎn)生沉淀，經(jīng)過濾、洗滌、灼燒至固體恒重，冷卻后稱得殘留固體b?g，測得該樣品中Fe元素的質(zhì)量分數(shù)為______
____。
6. 2020年12月17日，中國探月工程嫦娥五號任務(wù)取得圓滿成功。嫦娥五號鋰離子蓄電池選用了比能量更高的鈷酸鋰(LiCoO2)正極材料和石墨負極材料。鈷是一種稀有的貴重金屬，廢舊鋰離子電池電極材料的回收再生意義重大，鈷酸鋰回收再生流程如下：

(1)用H2SO4酸浸時，通常需添加30%的H2O2以提高浸出效率，寫出相應(yīng)反應(yīng)的化學(xué)方程式：_________________________。
(2)用鹽酸代替H2SO4和H2O2，浸出效率也很高。但工業(yè)上不使用鹽酸，主要原因是會產(chǎn)生有毒、有污染的氣體____________(填化學(xué)式)。
(3)其他條件不變時，相同反應(yīng)時間，隨著溫度升高，含鈷酸鋰的固體濾渣在H2SO4和30%的H2O2混合液中的浸出率如下表所示，請分析80℃時鈷的浸出率最大的原因：_____________________________________。
反應(yīng)溫度/℃
60
70
80
90
鈷的浸出率/%
88
90.5
93
91
(4)已知常溫下草酸Ka1=5.6×10-2，Ka2=1.5×10-4，Ksp(CoC2O4)=4.0×10-6，求常溫下Co2+與草酸反應(yīng)生成CoC2O4沉淀的平衡常數(shù)K=____________________。
(5)高溫下，在O2存在時，純凈的CoC2O4與Li2CO3再生為LiCoO2的化學(xué)方程式為________________。
(6)在空氣中煅燒CoC2O4生成鈷的氧化物和CO2，若測得充分煅燒后固體的質(zhì)量為3.615?g，CO2的體積為2.016?L(標準狀況)，則鈷的氧化物的化學(xué)式為______________。
7. CuCl常用于有機合成催化劑，并用于顏料、防腐等工業(yè)。工業(yè)上以黃銅礦(主要成分是CuFeS2，另外還含有少量SiO2)為主要原料制備CuCl的主要流程如下：

已知：CuCl難溶于水和乙醇，在空氣中易被氧化，在水溶液中存在平衡：CuCl(白色)+2Cl-?[CuCl3]2-(無色溶液)。
回答下列問題：
(1)流程中的“濾渣”的主要成分是__________(填化學(xué)式)。
(2)“溶液A”中含有硫酸銅、硫酸鐵，則在一定條件下黃銅礦與稀硫酸、氧氣反應(yīng)的化學(xué)方程式為_________________________________________________________________。
(3)當(dāng)①中觀察到________________________________________時(填實驗現(xiàn)象)，即表明反應(yīng)已經(jīng)完全，反應(yīng)的離子方程式為_________________________________________________________________。
(4)②中的“一系列操作”是______________________________________________、過濾、用無水乙醇洗滌、真空干燥。真空干燥的目的是__________________________________________________。
(5)已知：常溫下，Ksp[Cu(OH)2]=2.2×10-20，Ksp[Fe(OH)3]=8.0×10-38；溶液中離子濃度≤1.0×10-5mol·L-1時，可認為該離子已沉淀完全。若溶液A中c(Cu2+)=0.5?mol·L-1，加入氧化銅(忽略溶液體積變化)，使溶液中Fe3+恰好沉淀完全，此時是否有Cu(OH)2沉淀生成？_______________________________________________________(結(jié)合計算回答)。
(6)工業(yè)上還可以利用銅電極作陽極電解飽和食鹽水制備CuCl，陽極的電極反應(yīng)式為__________________________________。
8. 鎳及其化合物用途廣泛．某礦渣的主要成分是NiFe2O4(鐵酸鎳)、NiO、FeO、CaO、SiO2等，如圖1是從該礦渣中回收NiSO4的工藝路線：

已知：(NH4)2SO4在350℃以上會分解生成NH3和H2SO4.NiFe2O4在焙燒過程中生成NiSO4、Fe2(SO4)3.錫(Sn)位于第五周期第ⅣA族．
(1)焙燒前將礦渣與(NH4)2SO4混合研磨，混合研磨的目的是______．
(2)“浸泡”過程中Fe2(SO4)3生成FeO(OH)的離子方程式為______，“浸渣”的成分除Fe2O3、FeO(OH)外還含有______(填化學(xué)式)．
(3)為保證產(chǎn)品純度，要檢測“浸出液”的總鐵量：取一定體積的浸出液，用鹽酸酸化后，加入SnCl2將Fe3+還原為Fe2+，所需SnCl2的物質(zhì)的量不少于Fe3+物質(zhì)的量的______倍；除去過量的SnCl2后，再用酸性K2Cr2O7標準溶液滴定溶液中的Fe2+，還原產(chǎn)物為Cr3+，滴定時反應(yīng)的離子方程式為______．
(4)“浸出液”中c(Ca2+)=1.0×10-3mol?L-1，當(dāng)除鈣率達到99%時，溶液中c(F-)=______?mol?L-1.[已知Ksp?(CaF2)=4.0×10-11]
(5)本工藝中，萃取劑與溶液的體積比(V0/VA)對溶液中Ni2+、Fe2+的萃取率影響如圖2所示，V0/VA的最佳取值是______．
9. BaCl2可用于電子，儀表等工業(yè)。以毒重石(主要成分為BaCO3，含少量的CaCO3、MgSO4、Fe2O3、SiO2等雜質(zhì))為原料，模擬工業(yè)制取BaCl2·2H2O的流程如下圖所示：

已知：①Ksp(BaC2O4)=1.6×10-7，Ksp(CaC2O4)=2.3×10-9；
②離子濃度小于或等于1.0×10-5mol/L時認為沉淀完全。

Ca2+
Mg2+
Fe3+
開始沉淀時的pH
11.9
9.1
1.9
完全沉淀時的pH
13.9
11.0
3.7
(1)濾渣Ⅰ的成分為_____________________(填化學(xué)式)。
(2)常溫下，加入NaOH溶液后所得濾液Ⅱ中，含有的Mg2+濃度為___________________；加入H2C2O4時應(yīng)避免過量，其原因是____________________________________________。
(3)BaCl2母液中除了含有Ba2+、Cl-外，還含有大量的_____________(填離子符號)。有人從“綠色化學(xué)”角度設(shè)想將“母液”沿虛線進行循環(huán)使用，請分析在實際工業(yè)生產(chǎn)中是否可行：___________(填“可行”或“不可行”)，理由是______________________________________________________________________________。
(4)濾渣Ⅲ是結(jié)石的主要成分，現(xiàn)將濾渣Ⅲ經(jīng)過洗滌、干燥后在有氧環(huán)境下進行熱重分析，取146.0?g灼燒，所得參數(shù)如下表所示：
溫度(℃)
常溫
190～200
470～480
質(zhì)量(g)
146.0
128.0
100.0
濾渣Ⅲ的成分是___________________________(填化學(xué)式)；200～470℃時發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為____________________________________________________________________。
10. 以鎂鋁復(fù)合氧化物(MgO-Al2O3)為載體的負載型鎳銅雙金屬催化劑(Ni-Cu/MgO-Al2O3)是一種新型高效加氫或脫氫催化劑，其制備流程如下：

已知：常溫下，KspCu(OH)2=2.21×10-20，KspAl(OH)3=1.30×10-33?；卮鹣铝袉栴}：
(1)在加熱條件下，尿素CONH22在水中發(fā)生水解反應(yīng)，放出______和______兩種氣體(寫化學(xué)式)。
(2)“晶化”過程中，需保持恒溫60℃，可采用的加熱方式為______。
(3)“洗滌”過程中，檢驗濾餅是否洗凈的方法是______。
(4)常溫下，若“懸濁液”中cCu2+cAl3+=1.7×109，則溶液的pH=______。
(5)“還原”過程中所發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為______。
(6)NiSO4在強堿溶液中被NaClO氧化可得NiOOH，該物質(zhì)能用作堿性鎳鎘電池的正極材料。其電池反應(yīng)式：Cd(s)+2NiOOH(s)+2H2O(l)Cd(OH)2(s)+2Ni(OH)2(s)
①放電一段時間后，溶液的pH將______(填“增大”“減小”或“不變”)。
②充電時，陽極發(fā)生的電極反應(yīng)式為______。
11. 磷鋅白[Zn3(PO4)2]可用于生產(chǎn)無毒防銹顏料和水溶性涂料。一種利用燒鑄灰(主要含ZnO，還含少量Fe3O4、PbO、SnO2、CuO及SiO2等)為原料制取磷鋅白的工藝流程如下圖所示：

回答下列問題：
(1)為提高“酸溶”時鋅的浸出率，可采取的措施有_________________________________________(列舉1條)，“濾渣1”的主要成分為______________(填化學(xué)式)。
(2)?寫出“沉錳”步驟的離子方程式：___________________________________________________。
(3)?幾種金屬離子開始沉淀與沉淀完全的pH如下表所示：
金屬離子
Sn4+
Fe3+
Cu2+
Zn2+
開始沉淀的pH
0.5
2.2
4.8
6.5
沉淀完全的pH
1.3
3.6
6.4
8.5
“調(diào)pH”為4.0的目的是除去Fe3+和_______________，為檢驗“過濾2”后的濾液中是否含有Fe3+，可選用的化學(xué)試劑是_______________________。
(4)“制備”時，加Na2HPO4至Zn2+恰好沉淀完全的離子方程式為___________________________________。
(5)?本實驗采用過量的鋅粉除去銅離子雜質(zhì)，還可以通入H2S除銅離子，當(dāng)通入H2S達到飽和時測得溶液的pH?=?1，此時溶液中c(Cu2+)為_________________。[已知：25℃，H2S溶于水形成飽和溶液時，c(H2S)?=?0.1?mol/L；H2S的電離平衡常數(shù)Ka1=?1×10-7，Ka2=?1×10-13；Ksp(CuS)?=?6×10-36]
(6)?某工廠用7?t燒鑄灰(氧化鋅的質(zhì)量分數(shù)為81％)進行上述工藝流程，最終制得Zn3(PO4)27.7?t，則產(chǎn)率為___________(保留三位有效數(shù)字)。
12. 鈹是航天、航空、電子和核工業(yè)等領(lǐng)域不可替代的材料，有“超級金屬”之稱。以綠柱石［Be3Al2(SiO3)6］為原料制備金屬鈹?shù)墓に嚾缦拢?br />
已知：“濾渣1”中含有鐵、鋁、硅的氧化物，Na3FeF6難溶于水，Be2+可與過量OH-結(jié)合成Be(OH)?2-4?；卮鹣铝袉栴}：
(1)? “操作1”的名稱是__________。
(2)? 750℃燒結(jié)時，Na3FeF6與綠柱石作用生成易溶于水的Na2BeF4，該反應(yīng)的化學(xué)方程式為____________________________________________________________。
(3)? “過濾1”的濾液中需加入適量NaOH生成Be(OH)2沉淀，但NaOH不能過量，原因是_____________________________________________________(用離子方程式表示)。
(4)? 已知K?sp[Be(OH)2]=4.0×10-21，室溫時0.40?mol?L-1Be2+開始沉淀時的pH=__________。
(5)? “沉氟”反應(yīng)的離子方程式為_____________________________________。
(6)? 已知鎳在稀酸中緩慢溶解。工業(yè)上電解NaCl-BeCl2熔融混合物制備金屬鈹，可選用鎳坩堝作電解槽的__________(填“陽極”或“陰極”)材料，電解總反應(yīng)的化學(xué)方程式為_________________________________；加入NaCl的主要目的是______________________________________。
13. 某研究小組在實驗室以廢銅屑(主要成分是Cu、CuO，含有少量的Fe、Fe2O3)為原料制備堿式碳酸銅[Cu2(OH)2CO3]，具體流程如圖：

已知：Cu2(OH)2CO3為綠色固體，難溶于冷水和乙醇，水溫越高越易分解。
(1)為加快廢銅屑在稀硫酸中的溶解速率，可采取的措施為______(任寫一種)。
(2)“操作Ⅱ”中銅發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為______。
(3)“調(diào)節(jié)pH”操作中加入的試劑為______(填化學(xué)式)。
(4)洗滌Cu2(OH)2CO3沉淀的操作為______。
(5)“操作Ⅲ”中溫度選擇55～60℃的原因是______；該步驟生成Cu2(OH)2CO3的同時產(chǎn)生CO2，請寫出該反應(yīng)的化學(xué)方程式：______。
(6)某同學(xué)為測定制得的產(chǎn)品中Cu2(OH)2CO3的純度，進行了如下操作：稱取m1g產(chǎn)品，灼燒至固體質(zhì)量恒重時，得到黑色固體(假設(shè)雜質(zhì)不參與反應(yīng))，冷卻后，稱得該黑色固體質(zhì)量為m2g，則樣品中Cu2(OH)2CO3的純度為______(用含m1、m2的代數(shù)式表示)。
14. 一種由粗鉍(Bi?97.88%,Pb?1.69%,Cu?0.427%，其他不與硝酸反應(yīng)的難溶性物質(zhì)0.003%)制備高純鉍的氧化物的工藝流程如圖所示。

已知：濾液1的主要成分為Bi(NO3)3，還含有少量的Pb(NO3)2、Cu(NO3)2。
回答下列問題：
(1)將粗鉍熔化后水淬成顆粒狀的目的為____________________________________。
(2)操作a的名稱為_________。
(3)加入碳酸銨溶液調(diào)pH時應(yīng)對溶液進行適當(dāng)加熱的原因為_________________________，加熱時溫度不宜過高的原因為____________________________________。
(4)加入氨水-碳酸銨溶液后可使BiONO3轉(zhuǎn)化為Bi2O2CO3，對應(yīng)的化學(xué)方程式為______________________________________________________________________________。
(5)采用熱重法分析碳酸氧鉍(Bi2O2CO3)(摩爾質(zhì)量為510?g·mol-1)“煅燒”時的分解產(chǎn)物，測得樣品煅燒時固體殘留率(殘留固體的質(zhì)量固體的起始質(zhì)量×100％)隨溫度的變化如圖所示，則流程圖中“煅燒”所得“產(chǎn)品”的化學(xué)式和所得“氣體”的電子式分別為______________、______________。

(6)流程圖中所示“產(chǎn)品”也可以通過直接煅燒硝酸氧鉍制得，該方案的缺點是___________。
答案和解析
1.【答案】(1)增大反應(yīng)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)過量的MnO2消耗了產(chǎn)生的Ba(OH)2?
(3)蒸發(fā)?
(4)?H2O2；4.9?
(5)Mn2++HCO3-+NH3?H2O=MnCO3↓+NH4++H2O

【解析】
【分析】
本題考查了制備方案的設(shè)計，為高頻考點，題目難度中等，明確流程分析及混合物分離方法、發(fā)生的反應(yīng)為解答的關(guān)鍵，試題知識點較多，充分考查了學(xué)生的分析能力及化學(xué)實驗、化學(xué)計算能力。
【解答】
軟錳礦粉(主要成分為MnO2，含少量Fe3O4、Al2O3)加入硫化鋇溶液進行反應(yīng)，主要發(fā)生MnO2+BaS+H2O=Ba(OH)2+MnO+S，過濾得到Ba(OH)2溶液，經(jīng)蒸發(fā)結(jié)晶、過濾、干燥得到氫氧化鋇；濾渣用硫酸溶解，得到的濾液中主要金屬陽離子有Mn2+、Fe2+、Fe3+、Al3+，得到的濾渣為不溶于稀硫酸的硫磺；之后向濾液中加入合適的氧化劑將Fe2+轉(zhuǎn)化為Fe3+，然后加入氨水調(diào)節(jié)pH，使Fe3+、Al3+轉(zhuǎn)化為沉淀除去，壓濾得到的廢渣為Fe(OH)3和Al(OH)3，此時濾液中的金屬陽離子只有Mn2+，向濾液中加入碳酸氫銨、氨水，Mn2+和碳酸氫根電離出的碳酸根結(jié)合生成碳酸錳沉淀，過濾、洗滌、干燥得到高純碳酸錳。
(1)軟錳礦預(yù)先粉碎可以增大反應(yīng)物的接觸面積，使反應(yīng)更充分，提高反應(yīng)速率；MnO2與BaS反應(yīng)轉(zhuǎn)化為MnO，Mn元素的化合價由+4價降低為+2價，根據(jù)元素價態(tài)規(guī)律可知-2價的S元素應(yīng)被氧化得到S單質(zhì)，則MnO2與BaS的系數(shù)比應(yīng)為1：1，根據(jù)后續(xù)流程可知產(chǎn)物還有Ba(OH)2，結(jié)合元素守恒可得化學(xué)方程式為：MnO2+BaS+H2O=Ba(OH)2+MnO+S，
(2)根據(jù)題目信息可知MnO2為兩性氧化物，所以當(dāng)MnO2過量時，會消耗反應(yīng)產(chǎn)生的Ba(OH)2，從而使Ba(OH)2的量達到最大值后會減小，
(3)濾液I為結(jié)晶后剩余的Ba(OH)2飽和溶液，所以可以導(dǎo)入到蒸發(fā)操作中循環(huán)使用，
(4)凈化時更好的除去鐵元素需要將Fe2+氧化為Fe3+，為了不引入新的雜質(zhì)，且不將錳元素氧化，加入的試劑X可以是H2O2；根據(jù)表格數(shù)據(jù)可知，Al(OH)3的Ksp稍大，所以當(dāng)Al3+完全沉淀時，F(xiàn)e3+也一定完全沉淀，當(dāng)c(Al3+)=1.0×10-5mol/L時，c(OH-)=3KspAl(OH)3c(Al3+)=10-9.1mol/L，所以c(H+)=10-4.9mol/L，pH=4.9，即pH的理論最小值為4.9，
(5)碳化過程Mn2+和碳酸氫根電離出的碳酸根結(jié)合生成碳酸錳沉淀，促進碳酸氫根的電離，產(chǎn)生的氫離子和一水合氨反應(yīng)生成銨根和水，所以離子方程式為Mn2++HCO3-+NH3?H2O=MnCO3↓+NH4++H2O。??
2.【答案】(1)①+3
②4Fe(CrO2)2+7O2+8Na2CO32Fe2O3+8Na2CrO4+8CO2
③灼燒使Cr(OH)3分解
(2)NaCrO2、Cr2(SO4)3
(3)①3Fe2++CrO42-+8H+=3Fe3++Cr3++4H2O
②Cr2Fe20O27


【解析】
【分析】
本題結(jié)合物質(zhì)制備工藝流程考查化合價、氧化還原反應(yīng)、離子方程式書寫等，掌握分析流程的方法和基礎(chǔ)知識是關(guān)鍵，題目難度中等。
【解答】
(1)①氧元素的化合價是-2價，總的負價是-8價，各元素化合價均為整數(shù)，化合物中正價和負價的代數(shù)和為0，則Fe為+2價，Cr元素的化合價為+3，故答案為：+3；
?②加入碳酸鈉，高溫氧化，可生成Fe2O3、Na2CrO4、CO2，反應(yīng)的方程式為：4Fe(CrO2)2+7O2+8Na2CO32Fe2O3+8Na2CrO4+8CO2，
故答案為：4Fe(CrO2)2+7O2+8Na2CO32Fe2O3+8Na2CrO4+8CO2；
③操作a是Cr(OH)3受熱分解生成Cr2O3，再和Al發(fā)生鋁熱反應(yīng)生成氧化鋁和Cr，
故答案為：灼燒使Cr(OH)3分解；
(2)Cr(OH)3是兩性氫氧化物，性質(zhì)與氫氧化鋁相似，分別與NaOH、稀硫酸反應(yīng)時生成的兩種鹽為NaCrO2、Cr2(SO4)3，
故答案為：NaCrO2、Cr2(SO4)3；
(3)①CrO42-在酸性條件下被Fe2+還原為Cr3+，同時Fe2+被氧化為Fe3+，發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為：CrO42-+3Fe2++8H+=Cr3++3Fe3++4H2O，
故答案為：3Fe2++CrO42-+8H+=3Fe3++Cr3++4H2O；
②根據(jù)Fe元素守恒，鐵鉻氧體中n(Fe2+)=10?mol×35=6?mol，n(Fe3+)=10?mol×25=4?mol，根據(jù)Cr元素守恒，鐵鉻氧體中n(Cr3+)=n(CrO?42-)=1?mol，根據(jù)電荷守恒，鐵鉻氧體中n(O2-)=2×6mol+3×4mol+3×1mol2=13.5?mol，鐵鉻氧體中n(Cr)∶n(Fe)∶n(O)=1?mol∶10?mol∶13.5?mol=2∶20∶27，故鐵鉻氧體的化學(xué)式為Cr2Fe20O27，
故答案為：Cr2Fe20O27。??
3.【答案】(1)+2；
(2)增加鈦鐵礦與硫酸接觸面積，增大酸溶速率；
(3)2H++Fe=H2↑+Fe2+、Fe+2Fe3+=3Fe2+；蒸發(fā)皿；
(4)TiO2++2H2OTiO(OH)2+2H+；促進水解，加快水解速率；
(5)1.0×10-5；
(6)20：9

【解析】解：鈦鐵礦主要成分為FeTiO3，含有少量Fe2O3，由操作II后得到TiOSO4溶液、綠礬，則加入硫酸酸溶時生成TiO2+和Fe3+、Fe2+，加入鐵粉，F(xiàn)e與過量的H2SO4、Fe2(SO4)3反應(yīng)生成FeSO4，經(jīng)過加熱濃縮、冷卻結(jié)晶、過濾，分離得到TiOSO4溶液與綠礬，“轉(zhuǎn)化”利用的是TiO2+水解，將TiOSO4溶液加熱，促進TiO2+的水解生成TiO(OH)2，分解得到鈦白粉(TiO2)，“沉鐵”是使Fe2+生成FePO4，總反應(yīng)為：2Fe2++H2O2+2H3PO4=2FePO4↓+2H2O+4H+，將得到的FePO4與草酸、Li2CO3焙燒得到LiFePO4。
(1)LiFePO4中Li為+1價，磷酸根為-3價，根據(jù)化合價代數(shù)和為0，可知Fe元素化合價為+2價，
故答案為：+2；
(2)鈦鐵礦“酸溶”前需要進行粉碎，粉碎的目的是：增加鈦鐵礦與硫酸接觸面積，增大酸溶速率，
故答案為：增加鈦鐵礦與硫酸接觸面積，增大酸溶速率；
(3)加入鐵粉，F(xiàn)e與H2SO4、Fe2(SO4)3反應(yīng)生成FeSO4，離子方程式為：2H++Fe=H2↑+Fe2+、Fe+2Fe3+=3Fe2+；加熱濃縮、冷卻結(jié)晶、過濾過程中用到的陶瓷儀器為蒸發(fā)皿，
故答案為：2H++Fe=H2↑+Fe2+、Fe+2Fe3+=3Fe2+；蒸發(fā)皿；
(4)TiO2+易水解生成TiO(OH)2，離子方程式為：TiO2++2H2OTiO(OH)2+2H+，水解是吸熱反應(yīng)，升高溫度促進水解，加快水解速率，
故答案為：TiO2++2H2OTiO(OH)2+2H+；促進水解，加快水解速率；
(5)當(dāng)c(PO43-)=1.0×10-17mol/L時可認為Fe3+?沉淀完全，Ksp(FePO4)=c(Fe3+)×c(PO43-)=1.0×10-22，則沉淀完全時的c(Fe3+)=1.0×10-221.0×10-17mol/L=1.0×10-5mol/L，
故答案為：1.0×10-5；
(6)“沉鐵”過程中過氧化氫將二價鐵氧化為三價鐵，而生成LiFePO4反應(yīng)中三價鐵被草酸還原為二價鐵，草酸被氧化為二氧化碳，根據(jù)電子轉(zhuǎn)移守恒可知過氧化氫獲得的電子等于草酸失去的電子，則n(H2O2)=n(H2C2O4)，設(shè)雙氧水質(zhì)量為xg，草酸質(zhì)量為yg，則xg×17%34g/mol=yg90g/mol，整理可得x：y=20：9，即17%雙氧水與H2C2O4的質(zhì)量比為20：9，
故答案為：20：9。
本題考查物質(zhì)的制備，屬于化學(xué)工藝流程類型，涉及化合價的計算、物質(zhì)的分離提純、陌生方程式書寫、鹽類水解、溶度積有關(guān)計算、氧化還原反應(yīng)等，需要學(xué)生具備扎實的基礎(chǔ)與靈活運用的能力，是?？碱}型，難度一般。

4.【答案】(1)將工業(yè)廢料粉碎、適當(dāng)提高試劑的濃度等；
(2)Co2O3+H2O2+4H+=2Co2++3H2O+O2↑；PbSO4；
(3)3.7；坩堝；
；
(5)NiOOH+H2O+e-=Ni(OH)2+OH-。

【解析】
【分析】
本題以Co2O3和Ni(OH)2的制備工藝流程為背景，考查化學(xué)反應(yīng)原理相關(guān)知識，意在考查考生分析問題的能力和綜合應(yīng)用能力，以及“科學(xué)探究與創(chuàng)新意識”的核心素養(yǎng)。
【解答】
(1)“酸浸”時為加快反應(yīng)速率，可采取的措施有將工業(yè)廢料粉碎、適當(dāng)提高試劑的濃度等，為了防止雙氧水的分解，不能加熱，
故答案為：將工業(yè)廢料粉碎、適當(dāng)提高試劑的濃度等；
(2)流程中萃取分離后得到的水溶液中含有Co2+，故“酸浸”時Co2O3被H2O2還原為Co2+，H2O2中-1價的氧元素化合價升高生成0價的O2，根據(jù)得失電子守恒和質(zhì)量守恒，離子方程式為：Co2O3+H2O2+4H+=2Co2++3H2O+O2↑；PbO和硫酸反應(yīng)生成不溶物PbSO4，所以濾渣1的主要成分是PbSO4，
故答案為：Co2O3+H2O2+4H+=2Co2++3H2O+O2↑；PbSO4；
(3)根據(jù)題目信息，F(xiàn)eO中+2價鐵被氧化為Fe3+，調(diào)節(jié)pH的目的是除去Fe3+，故需要調(diào)節(jié)pH的最小值是3.7，操作X是高溫煅燒得到氧化物的操作，在實驗室中高溫煅燒固體需要用到坩堝，
故答案為：3.7；坩堝；
(4)根據(jù)題目信息，NH4HCO3和氨水與CoSO4發(fā)生反應(yīng)生成Co2(OH)2CO3沉淀，根據(jù)元素守恒得到發(fā)生的離子方程式為，
故答案為：；
(5)放電時正極為NiOOH得電子生成Ni(OH)2，電極反應(yīng)式為NiOOH+H2O+e-=Ni(OH)2+OH-，
故答案為：NiOOH+H2O+e-=Ni(OH)2+OH-。??
5.【答案】(1)漏斗；SiO2；
(2)取步驟Ⅲ反應(yīng)后的溶液少量于試管中，加入少量KSCN溶液，若溶液未呈現(xiàn)血紅色，則說明已經(jīng)進行完全；
(3)防止NH4HCO3分解、減少Fe2+的水解；2HCO3-+Fe2+=FeCO3↓+CO2↑+H2O；
(4)4FeCO3+O2高溫2Fe2O3+4CO2；
(5)8.8；
(6)7b10a×100%。


【解析】
【分析】本題考查了鐵及其化合物性質(zhì)的分析應(yīng)用，主要是流程分析理解和反應(yīng)過程的判斷，題目難度中等。
硫鐵礦燒渣加入硫酸后生成硫酸亞鐵、硫酸鐵，過濾后得到的濾渣為二氧化硅，濾液中加入過量鐵粉，生成硫酸亞鐵溶液，調(diào)節(jié)pH后加入碳酸氫銨溶液，可生成碳酸亞鐵固體，經(jīng)洗滌、干燥，在空氣中灼燒時發(fā)生分解，且與空氣中的氧氣發(fā)生氧化還原反應(yīng)，可生成氧化鐵，
(1)根據(jù)分析可知，步驟Ⅱ為過濾，據(jù)此判斷所需儀器，主要是除去不溶的二氧化硅；
(2)步驟Ⅲ是將鐵離子還原成亞鐵離子，檢驗步驟Ⅲ已經(jīng)進行完全，即溶液中沒有鐵離子；
(3)步驟Ⅴ是加入碳酸氫銨產(chǎn)生碳酸亞鐵溶液，溫度過高亞鐵離子水解程度增大同進碳酸氫銨容易分解；
(4)步驟Ⅵ中發(fā)生反應(yīng)為碳酸亞鐵在空氣中與氧氣發(fā)生氧化還原反應(yīng)，可生成氧化鐵；
(5)由題中數(shù)據(jù)可知，溶液中c(Fe2+)?c(OH-)2=1×10-6×c2(OH-)=4.9×10-17，c(OH-)=4.9×10-11=7×10-6mol/L，計算得到c(H+)得到溶液PH；
(6)根據(jù)題意，最后稱得殘留固體bg為氧化鐵，則鐵元素的質(zhì)量為1112160×bg=0.7bg，根據(jù)鐵元素守恒可知樣品中鐵元素的質(zhì)量為0.7bg，據(jù)此計算。
【解答】硫鐵礦燒渣加入硫酸后生成硫酸亞鐵、硫酸鐵，過濾后得到的濾渣為二氧化硅，濾液中加入過量鐵粉，生成硫酸亞鐵溶液，調(diào)節(jié)pH后加入碳酸氫銨溶液，可生成碳酸亞鐵固體，經(jīng)洗滌、干燥，在空氣中灼燒時發(fā)生分解，且與空氣中的氧氣發(fā)生氧化還原反應(yīng)，可生成氧化鐵，
(1)根據(jù)分析可知，步驟Ⅱ為過濾，過濾操作所用的玻璃儀器有漏斗、玻璃棒和燒杯等，該步驟是為了除去不溶于水和酸的二氧化硅，
故答案為：漏斗；SiO2；
(2)步驟Ⅲ是將鐵離子還原成亞鐵離子，檢驗步驟Ⅲ已經(jīng)進行完全，即溶液中沒有鐵離子，可以用KSCN溶液：取歩驟III反應(yīng)后的溶液少量試管中，加入少量KSCN溶液，若溶液未呈現(xiàn)血紅色，則說明已經(jīng)進行完全
故答案為：取歩驟III反應(yīng)后的溶液少量試管中，加入少量KSCN溶液，若溶液未呈現(xiàn)血紅色，則說明已經(jīng)進行完全；
(3)步驟Ⅴ是加入碳酸氫銨產(chǎn)生碳酸亞鐵溶液，溫度過高亞鐵離子水解程度增大同進碳酸氫銨容易分解，所以溫度一般需控制在35℃以下，該步驟中反應(yīng)生成FeCO3的離子反應(yīng)方程式為2HCO3-+Fe2+=FeCO3↓+CO2↑+H2O，
故答案為：防止NH4HCO3分解，減少Fe2+的水解；2HCO3-+Fe2+=FeCO3↓+CO2↑+H2O；
(4)步驟Ⅵ中發(fā)生反應(yīng)為碳酸亞鐵在空氣中與氧氣發(fā)生氧化還原反應(yīng)，可生成氧化鐵，反應(yīng)方程式為4FeCO3+O2高溫2Fe2O3+4CO2,
故答案為：4FeCO3+O2高溫2Fe2O3+4CO2；
(5)由題中數(shù)據(jù)可知，溶液中c(Fe2+)?c(OH-)2=1×10-6×c2(OH-)=4.9×10-17，c(OH-)=4.9×10-11=7×10-6mol/L，c(H+)=10-147×10-6mol/L，
PH=8+lg7=8.8，
故答案為：8.8；
(6)根據(jù)題意，最后稱得殘留固體bg為氧化鐵，則鐵元素的質(zhì)量為112160×bg=0.7bg，根據(jù)鐵元素守恒可知樣品中鐵元素的質(zhì)量為0.7bg，所以樣品中Fe元素的質(zhì)量分數(shù)為0.7ba×100%=7b10a×100%，
故答案為：7b10a×100%。??
6.【答案】(1)2LiCoO2?+3H2SO4?+H2O2?==?Li2SO4?+2CoSO4?+4H2O?+O2↑；
(2)Cl2?；
(3)在80℃之前，浸出率隨溫度的升高而升高，是因為溫度升高，反應(yīng)速率增大；80℃之后H2O2的分解速率大于H2O2被氧化的速率，使得浸出率下降；
(4)2.1;
(5)4CoC2O4+2Li2CO3+3O24LiCoO2+10CO2；
(6)Co3O4?。

【解析】
【分析】
本題為生產(chǎn)流程題，為高考常見題型，題目涉及氧化還原反應(yīng)方程式的書寫、平衡常數(shù)的計算和化學(xué)式的確定等問題，側(cè)重考查學(xué)生的分析能力、實驗?zāi)芰?，計算能力，做題時注意仔細審題，從題目中獲取關(guān)鍵信息，題目難度中等。
【解答】
(1)鈷酸鋰濾渣用稀硫酸酸浸，添加30%的H2O2，生成鈷離子，則Co元素化合價降低，所以過氧化氫起到還原劑的作用，被氧化為O2，發(fā)生了氧化還原反應(yīng)，化學(xué)方程式為：
2LiCoO2?+3H2SO4?+H2O2?==?Li2SO4?+2CoSO4?+4H2O?+O2↑；
(2)由題中信息知LiCoO2具有強氧化性，會把鹽酸氧化成氯氣，故加入鹽酸會有污染性氣體氯氣生成；
(3)由圖表可知在80℃之前，浸出率隨溫度的升高而升高，是因為溫度升高，反應(yīng)速率增大；80℃之后，H2O2的分解速率大于H2O2被氧化的速率，使得浸出率下降，所以80℃時鈷的浸出率最大。
(4)草酸的電離方程式為：H2C2O4H++HC2O4-和HC2O4-C2O42-+H+，
根據(jù)題意知常溫下草酸Ka1=5.6×10-2，Ka2=1.5×10-4，
常溫下Co2+與草酸反應(yīng)生成CoC2O4沉淀的離子方程式為：Co2++H2C2O4=CoC2O4↓+2H+，
平衡常數(shù)K=c2H+cCo2+cH2C2O4=cH+cHC2O4-·cH+cC2O42-cH2C2O4·cHC2O4-·cC2O42-cCo2+=Ka1Ka2Ksp(CoC2O4)
=5.6×10-2×1.5×10-44.0×10-6=2.1;
(5)高溫下，在O2存在時，純凈的CoC2O4與Li2CO3再生為LiCoO2，根據(jù)氧化還原反應(yīng)方程式的書寫配平原則，可得化學(xué)方程式為：4CoC2O4+2Li2CO3+3O24LiCoO2+10CO2；
(6)煅燒CoC2O4生成鈷氧化物和CO2，測得充分煅燒后固體質(zhì)量為3.615g，
CO2的體積為2.016L(標準狀況)，n(CO2)=2.016L??22.4L/mol=0.09mol，
由化學(xué)式CoC2O4可知n(Co)=0.09mol×12=0.045mol，
則氧化物中n(O)=3.615g-0.045mol×59g/mol?16g/mol=0.06mol，
則n(Co)：n(O)=0.045mol：0.06mol=3：4，
所以鈷氧化物的化學(xué)式為Co3O4。??
7.【答案】(1)CuO、Fe(OH)3；
(2)4CuFeS2+2H2SO4+17O24CuSO4+2Fe2(SO4)3+2H2O；
(3)液由藍色變無色；
Cu2++Cu+6Cl-2[CuCl3]2-；
(4)向落液C中加入大量的水；防止CuCl被氧氣氧化；
(5)c(Cu2+)×c2(OH-)=0.5×38×10-381.0×10-52=2.0×10-22

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