专题19-化工流程(练习)-2019年高三期末化学大串讲(解析版).doc

专题19-化工流程(练习)-2019年高三期末化学大串讲(解析版)

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专题19 化工流程
1．一种从废钻锰催化剂[含53.1%(CH3COO)2Co、13.2%(CH3COO)2Mn、23.8%CoCO3、6.5%Mn(OH)2、1.3%SiO2及对二甲苯等有机物等中回收钻和锰的工艺流程如下：

回答下列问题：
（1）步骤①焙烧的目的是____________________________________。
（2）步骤②酸浸时，控制盐酸适当过量、溶液加热并充分搅拌，其目的是______________。
（3）步骤③MnCl2与H2O2和氨水反应的离子方程式为______________。
（4）步骤④调节pH时采用CH3COOH和 CH3 COONa混合溶液，该混合溶液称为缓冲溶液，该溶液中加入少量的酸、碱或稀释时pH变化均不大，其中稀释时pH变化不大的原因是_______________。
（5）步骤⑤硝酸溶解CoS生成Co(NO)2同时生成NO和S，该反应的化学方程式为________。
（6）步骤⑦若在实验室进行，所需的硅酸盐质仪器除酒精灯和玻璃棒外，还有____________(填仪器名称)。
（7）某工厂用mkg废催化剂最终制得 CoO n kg，则CoO的产率为__________。
【答案】将二甲苯等有机物氧化除去，并将(CH3COO)2Co、(CH3COO)2Mn转化为无机物 提高钴、锰的浸出率 Mn2＋＋H2O2＋2NH3·H2O=MnO(OH)2↓＋2NH4＋＋H2O 稀释时，CH3COOH电离度增大产生的H＋和CH3COO－水解程度增大产生的OH－几乎抵消 3CoS＋8HNO3=3Co(NO3)2＋3S＋2NO↑＋4H2O 坩埚、泥三角
2．目前钴酸锂(LiCoO2)锂离子电池应用十分广泛，从废旧钴酸锂理离子电池中回收铝、铁、钴、锂等元素成了重要的研究课题，某小组模拟工业流程从废旧电池中对上述元素进行提取。

已知：①滤液1中阳离子有H+、CO3+、Fe3+、Al3+、Li+等；
②几种物质不同温度下的溶解度如下表所示：
T/℃
20
40
60
80
S(Li2CO3)/g
1.33
1.17
1.01
0.85
S(Li2SO4)/g
34.2
32.8
31.9
30.7

（1）钴酸锂（LiCoO2）中钴元素的化合价是_______________。
（2）上述流程中将CoO2-转化为Co3+的离子方程式为_________________。
（3）滤液1中加入Na2SO3的主要目的是_____________________；加入NaClO3的主要目的是____________。
（4）为了使Fe3+、Al3+沉淀完全（通常认为金属离子浓度小于或等于10-5mol·L-1时表示已沉淀完全）加入氨水调节pH的最小值是____________（保留一位小数）。{已知：Ksp[Fe(OH)3]=1.0×10-39，Ksp[Al(OH)3]=2.7×10-34，lg3=0.52}

（5）滤液3中加入饱和Na2CO3溶液，过滤后，需要用“热水洗涤”的原因是_________。
（6）为得到高纯度的Li2CO3，需将粗产品Li2CO3与盐酸反应制得的LiCl进行电解。其原理如图所示：
①电解时阳极的电解反应式为_____________________。
②电解后向产品LiOH溶液中加入过滤NH4HCO3溶液生成Li2CO3，反应的化学方程式为__________。
【答案】+3 4H++CoO2=== 2H2O+Co3+ 将Co3+氧化为Co2+ 将Fe2+氧化为Fe3+ 4.5 Li2CO3溶解度随温度升高而减小，热水洗涤可减少Li2CO3的损失 2Cl--e-===Cl2↑ 2LiOH+2NH4HCO3===Li2CO3 + (NH4 )2CO3 + 2H2O
3．钨是熔点最高的金属，是重要的战略物资。自然界中钨主要存在于黑钨矿中，其主要成分是铁和锰的钨酸盐（FeWO4、MnWO4），还含少量Si、As的化合物。由黑钨矿冶炼钨的工艺流程如下：

已知：
①滤渣I的主要成份是Fe2O3、MnO2。
②上述流程中，钨的化合价只有在最后一步发生改变。
③常温下钨酸难溶于水。
（1）请写出FeWO4在熔融条件下发生碱分解反应生成Fe2O3的化学方程式：_____________。
（2）上述流程中向粗钨酸钠溶液中加硫酸中和至pH=10后，溶液中的杂质阴离子为SiO32―、HAsO32―、HAsO42―等，则“净化”过程中，加入H2O2时发生反应的离子方程式为_________，滤渣Ⅱ的主要成分是______________。
（3）已知氢氧化钙和钨酸钙（CaWO4）都是微溶电解质，两者的溶解度均随温度升高而减小。下图为不同温度下Ca（OH）2、CaWO4的沉淀溶解平衡曲线。

①T1_____T2（填“>”或“<”）T1时Ksp（CaWO4）=______________。
②将钨酸钠溶液加入石灰乳得到大量钨酸钙，发生反应的离子方程式为_____________。
【答案】4FeWO4+O2+8NaOH2Fe2O3+4Na2WO4+4H2O
H2O2+HAsO32―═HAsO42―+H2O MgSiO3 、 MgHAsO4 < 1×10-10 WO42―+Ca(OH)2=CaWO4+2OH―
【解析】（1）根据流程图可知钨酸亚铁和氢氧化钠、氧气反应生成氧化铁和钨酸钠，反应的方程式为4FeWO4+O2+8NaOH2Fe2O3+4Na2WO4+4H2O；
（2）根据以上分析，加入H2O2的目的是将HAsO32-氧化成HAsO42-，离子方程式为4．二氧化铈(CeO2)是一种重要的稀土氧化物，平板电视显示屏生产过程中产生大量的废玻璃粉末（含SiO2、Fe2O3、CeO2、FeO等物质）。某课题组以此粉末为原料，设计如下工艺流程对资源进行回收，得到纯净的CeO2和硫酸铁铵晶体。

已知：CeO2不溶于稀硫酸，也不溶于NaOH溶液。
回答下列问题：
（1）滤液1中加入H2O2溶液的目的是______________。
（2）设计实验证明滤液1中含有Fe2＋__________________。
（3）在酸性溶液中，已知Fe2＋溶液可以和难溶于水的FeO(OH)反应生成Fe3O4，书写该反应的离子方程式__________________________。
（4）由滤液2生成Ce(OH)4的离子方程式_____________________。
（5）取上述流程中得到的Ce(OH)4产品0.531 g，加硫酸溶解后，用浓度为0.l000 mol·L-1的FeSO4标准溶液滴定至终点时（铈被还原为Ce3＋ )，消耗25.00 mL标准溶液。该产品中Ce(OH)4的质量分数为______________ (结果保留两位有效数字)，Mr（Ce）＝140。
【答案】使Fe2＋氧化为Fe3＋ 取少许滤液1，滴加铁氰化钾溶液，有蓝色沉淀生成，则证明滤液1中有Fe2＋ Fe2＋ +2FeO(OH) == Fe3O4 +2H＋ 4Ce3 ++ O2 +12OH－+2H2O ==4Ce(OH)4↓ 0.98或98%
5．三氧化二钴（Co2O3）常用于制滤光眼镜的添加剂、催化剂和氧化剂。以含钴废料（主要成分CoO、Co2O3，含有少量MnO2、NiO、Fe3O4）为原料制备Co2O3的流程如下：
(1)研磨的目的是____________。滤渣1的主要成分为______________（填化学式）。
(2)酸浸时双氧水的作用有___________。不能用盐酸代替硫酸，因为Co2O3与盐酸反应生成Cl2，污染境，该反应的离子方程式为__________。

(3)在实验室里，萃取操作要用到的玻璃仪器主要有___________。有机相再生时提取出的Ni2＋可用于制备氢镍电池，该电池充电时的总反应为Ni（OH）2＋MNiOOH＋MH。则放电时正极的电极反应式为__________。
(4)沉钴时发生反应的离子方程式为_______。煅烧时发生反应的化学方程式为_______。
【答案】增大固体与液体的接触面积，使酸浸速率更快，酸浸更充分 MnO2 亚铁离子氧化为铁离子 Co2O3+6H++2Cl-= 2Co2++ Cl2↑+3H2O 分液漏斗、烧杯 NiOOH+e-+H+= Ni（OH）2 2 Co2++HCO3-+3NH3∙H2O= Co2(OH)2CO3+3NH4++H2O 2Co2(OH)2CO3+O22Co2O3+2CO2+2H2O
6．氧化镁是优良的阻燃剂，同时在医药、建筑等行业的应用也十分广泛。用硫酸镁还原热解制备高纯氧化镁是一种新的探索。以菱镁矿（主要成分为MgCO3，含少量SiO2、FeCO3等）为原料制备高纯氧化镁的实验流程如下：

已知在水溶液中生成氢氧化物沉淀的pH：

Mg(OH)2
Fe(OH)2
Fe(OH)3
开始沉淀时
9.4
7.6
1.5
完全沉淀时
10.4
9.7
2.8

（1）菱镁矿酸溶前需要粉碎，目的是_______________。
（2）加入H2O2氧化时，发生反应的离子方程式为______________________。
（3）加氨水调节溶液的pH范围为________ ，滤渣2 的主要成分是____________（填化学式）。
（4）流程图中在获得滤渣2的“过滤”与“煅烧”之间要经过的操作步骤为_______、过滤等操作，得到MgSO4·xH2O晶体。
（5）已知煅烧12.3gMgSO4·xH2O晶体得到2gMgO，则x值为_____________。
【答案】提高酸溶速率 2Fe2++H2O2 + 2H+=2Fe3++ 2H2O 2.8<pH<9.4 Fe(OH)3 蒸发浓缩、冷却结晶 7
7．以工业生产硼砂所得废渣硼镁泥(主要含 MgO、SiO2、Fe2O3，另含少量 FeO、CaO、 Al2O3 、B2O3 等)为原料制取 MgSO4·7H2O 的工艺流程如下：

回答下列问题：
(1)过滤需用到的玻璃仪器有玻璃棒、烧杯和_______；其中玻璃棒的作用是___________。
(2)滤渣 1 中的某种物质 是玻璃的主要成分之一，玻璃另外两种主要成分的化学式为_____________。除杂过程加入MgO 的作用是__________________。
(3)写出除杂过程中次氯酸钙将 Fe2+氧化的离子方程式__________________。
(4)除杂过程中，当 c(Al3+)=1×10−5 mol/L 时，c(Fe 3+)=__________mol/L。(已知Ksp [Al(OH)3] = 3.2×10−34 ， Ksp[Fe(OH)3]= 1.1×10−36，结果保留两位有效数字 )
(5)滤渣 3 主要成分的化学式是___________。
【答案】漏斗 引流 Na2SiO3 、CaSiO3 调 pH，使 Fe3+、Al3+等形成氢氧化物沉淀而除去 2Fe2++ ClO− +2H+= 2Fe3++ Cl−+ H2O 3.4×10−8 CaSO4 或 CaSO42H2O
8．工业上通过电解MnSO4和ZnSO4制取Zn和MnO2，原料为软锰矿和闪锌矿。软锰矿主要含有MnO2(约70%)、SiO2、Al2O3，闪锌矿主要含有ZnS(约80%)、FeS、CuS、SiO2。
I．（1）为了测量软锰矿中MnO2含量的测定，现将14.5g软锰矿溶于足量的稀硫酸中，加入足量的碘化钾晶体，充分反应后，过滤，将滤液加水稀释至1L，取25.00ml该溶液于锥形瓶中，滴入几滴淀粉溶液作指示剂，用0.1000mol·L﹣1的标准Na2S2O3溶液滴定，消耗标准液50.00ml，则软锰矿中MnO2含量____。（已知：2KI+2H2SO4+MnO2=I2+2H2O+MnSO4+K2SO4  ；I2+2S2O32﹣=2I﹣+S4O62﹣）
Ⅱ．研人员开发了综合利用这两种资源的同槽酸浸工艺，工艺流程如图所示。请回答下列问题：

（2）反应Ⅰ后过滤所得滤液中含有有Mn2+、Zn2+、Cu2+、Fe3+、Al3+等金属阳离子。试写出反应Ⅰ中生成CuSO4的化学方程式____________。
（3）若反成Ⅱ加入的锌过量,还会进一步发生反应的离子方程式为_________。
（4）反应Ⅲ中加入MnO2的作用是（离子方程式表示)______________________。
（5）反应Ⅴ的条件是电解，电解时均用惰性电极，阳极发生的电极反应可表示为__________。
（6）图是Na2SO4和Na2SO4·10H2O的溶解度曲线（g/100g水），则Ⅳ中得到Na2SO4固体的操作是：将分离出MnCO3和ZnCO3后的滤液升温结晶→___→用乙醇洗涤→干燥．用乙醇洗涤而不用水洗的原因是___________。

【答案】60% MnO2 + CuS+ 2H2SO4 = S↓+ MnSO4+ CuSO4+ 2H2O Zn+Fe2+=Zn2++Fe 或 Zn+Mn2+=Zn2++Mn 4H++MnO2+2Fe2+=Mn2++2Fe3++2H2O Mn2+-2e-+2H2O=MnO2+4H+ 趁热过滤 防止Na2SO4固体因溶解而减少；避免形成结晶水合物
【解析】（1）2KI+2H2SO4+MnO2=I2+2H2O+MnSO4+K2SO4；I2+2S2O32﹣=2I﹣+S4O62﹣，
MnO2～I2～2S2O32-，
1 2
9．工业上，以钛铁矿（主要含FeTiO3，还含有Fe2O3 和Al2O3、SiO2等杂质）为原料制备二氧化钛并得到副产品绿矾(FeSO4·7H2O)的工艺流程如下图所示。

已知：TiO2+在一定条件下会发生水解。
回答下列问题：
（1）要提高酸浸时钛矿石的溶解速率，可行的措施是（写一条即可）_______________。黑钛液中生成的主要阳离子有TiO2+和Fe2+，步骤①主要反应的化学方程式是_________。
（2）步骤②中，加入铁粉的主要作用是_____，同时也会将部分TiO2+还原为Ti3+。
（3）向滤液2中通入空气的目的是______（用离子方程式表示）。
（4）请结合化学用语用化学平衡理论解释步骤④中加入热水稀释将TiO2+转化为Ti(OH)4 的原因:_________________。
（5）副产品绿矾中含有杂质[Al2(SO4)3]。要将副产品进一步提纯，请结合右图的绿矾溶解度曲线完成提纯过程：将副产品溶于稀硫酸中，充分搅拌后，用NaOH溶液调节反应液的pH约为5，过滤沉淀后得到FeSO4溶液，______，过滤，用冰水洗涤，低温干燥，得到FeSO4·7H20晶体。

（6）用氧化还原滴定法测定制备得到的产品中TiO2的质量分数：在一定条件下，将一定量的产品溶解并将TiO2还原为Ti3＋，再以KSCN溶液作为指示剂，用硫酸铁铵[NH4Fe(SO4)2]标准溶液滴定Ti3＋至全部生成Ti4＋。
①滴定终点的现象是_______________。
②滴定分析时，称取TiO2试样0.2 g，消耗0.1 mol/L NH4Fe(SO4)2标准溶液24.00mL，则TiO2的质量分数为_______________。
【答案】粉碎矿石或加热反应物或及时搅拌等 FeTiO3＋2H2SO4FeSO4＋TiOSO4＋2H2O 将Fe3+转化为Fe2+并防止Fe2＋被氧化 4Ti3++ O2 + 2H2O4TiO2+ + 4H+ TiO2+在溶液中水解：TiO2+ + 3H2O Ti(OH)4 + 2H+ △H＞0，当加入热水稀释、升温后，平衡正向移动，生成Ti(OH)4 加热浓缩得到60℃的饱和溶液，再冷却至室温（或0℃）结晶 滴入最后⼀滴标准溶液时, 锥形瓶内溶液变成红色, 且半分钟不褪色 96%
10．以高硫铝土矿（主要成分为Al2O3、Fe2O3、SiO2，少量FeS2和金属硫酸盐）为原料，生产氧化铝并获得Fe3O4的部分工艺流程如下：

（1）流程中将高硫铝土矿磨成矿粉的目的是_________________________________。
（2）添加1%CaO和不添加CaO的矿粉焙烧，其硫去除率随温度变化曲线如图所示。

已知：多数金属硫酸盐的分解温度都高于600 ℃；硫去除率=（1—）×100%。
①不添加CaO的矿粉在低于500 ℃焙烧时，去除的硫元素主要来源于____________。
②700℃焙烧时，添加1%CaO的矿粉硫去除率比不添加CaO的矿粉硫去除率低，其主要原因是______________________。
（3）由“过滤”得到的滤液生产氧化铝的反应过程中涉及的离子方程式是________。
（4）“过滤”得到的滤渣中含大量的Fe2O3。Fe2O3与FeS2混合后在缺氧条件下焙烧生成Fe3O4和SO2，理论上完全反应消耗的n（FeS2）∶n（Fe2O3）=__________。
【答案】增大反应的接触面积,加快化学反应速率 FeS2 硫元素转化为CaSO4而留在矿粉中 AlO2-+CO2+2H2O=Al(OH)3↓+HCO3-、2Al(OH)3Al2O3+3H2O 1∶16
11．铬合金具有高硬度、耐腐蚀特性，广泛应用于精密仪器制造，由高碳铬铁合金废料制取铬的简单流程如下:

已知:Cr+H2SO4=CrSO4+H2↑
请回答下列问题:
请回答下列问题:
（1）稀硫酸酸浸过程中，提高“浸出率”的措施有_____ (写一条即可)。
(已知: )
（2）用纯碱调节溶液酸度，若纯碱过量，则可能导致的后果是______，副产物中两种主要物质的化学式为_____________。
（3）加入草酸发生反应的离子方程式为______；利用铝热反应冶炼铬。请写出该反应的化学方程式_________。
（4）向滤液中通入空气，加入氨水后发生反应的化学方程式为_________。
（5）利用如图装置，探究铬和铁的活泼性强弱。

能证明铁比铬话泼的实验现象是______，工业上，在钢器具表面镀铬，用硫酸铬(CrSO4)溶液作电解液，阴极的电极反应式为___________。
（6）已知高碳铬铁度料中铁铭元素质量比为14:13.上述流程中铁元素转化草酸亚铁的利用率为80%。废料中提取金属铬的总转化率为95%，如果得到草酸亚铁品体(FeC2O4·2H2O)质量为18.00吨，则可以冶炼铬的质量为____吨(结果保留1位小数)。
【答案】加热、搅拌、适当提高稀硫酸浓度等(答案合理即可) Cr2+、Fe2+水解或沉淀 Na2SO4、NaHSO4 Fe(OH)2+H2C2O4=FeC2O4·2H2O↓ Cr2O3+2AlAl2O3+2Cr 4CrSO4+O2+8NH3·H2O+2H2O=4Cr(OH)3↓+4(NH4)2SO4 铬极上产生气泡 Cr2++2e-=Cr 6.2
12．ZnO在医药、石化等领域有广泛的用途。研究小组用某闪锌矿(主要成分ZnS，含有FeS、SiO2、MnCO3等杂质)制备氧化锌和硫单质，设计如下流程:

请回答下列问题:
（1）滤渣1的化学式为_____________，任写一种该物质的用:______________________。
（2）沉淀X的化学式为_______________________________。
（3）“转化I”中氧化剂和还原剂的物质的量之比为________________________。
（4）“转化II”中主要反应的离子方程式为_____________________________________。
（5）若Ksp(ZnCO3)=1.5×10-10，溶液中离子浓度≤1.0×10-5 mol/L时，认为该离子沉淀完全。则欲使1 L c(Zn2+)=1.5 mol/L溶液中Zn2+沉淀完全，需加入等体积的Na2CO3溶液的物质的量浓度至少为_________(列出计算式，溶液混合时体积变化忽略不计)。
（6）“一系列操作”包括过滤、洗涤、干燥。过滤所用的玻璃仪器有____________；洗涤沉淀的操作为___________。
【答案】SiO2 制光导纤维、制玻璃、冶炼硅等 Fe(OH)3 1:2 2MnO4-+3Mn2++2H2O==5MnO2↓+4H+、MnO4-+3Fe2++7H2O==MnO2↓+3Fe(OH)3↓+5H+ [1.5mol/L×1L+(1.5×10-10/1.0×10-5)mol/L×2L]/1L 烧杯、漏斗、玻璃棒 用玻璃棒引流向过滤器中加蒸馏水至浸没沉淀，待水自然流下，重复操作2~3次
【解析】（1）根据题中所给信息分析，SiO2不与硫酸反应，其余物质都可以和硫酸反应，所以滤渣1为SiO2，13．工业上利用β-锂辉矿(LiAlSi2O6和少量MgO、CaCO3杂质) 制备金属锂，工艺流程如下：

回答下列问题：
(1) β-锂辉矿的主要成分LiAlSi2O6中存在的原子团为_____________。
(2) 工业上加快酸浸速率除调整硫酸浓度、升高温度外还可以采取的措施为_____________。浸出液中加入CaCO3的主要作用为______________________。
(3)一定温度下,Ksp(CaCO3)= 2.5×10-9,Ksp(Li2CO3)= 1.6×10-3,若反应Ⅱ 的溶液中c(Ca2+)和c(Li+)均为1.0 mol·L-1,则开始滴加稀Na2CO3溶液时，理论上c(CO32-)应控制的范围为_________;实际操作中CaCO3和Li2CO3可能同时析出，从而造成Li+损失，一种改进的工艺是利用草酸钠代替Na2CO3作为沉淀剂，分析使用草酸钠的原因为__________。
(4) 反应Ⅲ的离子方程式为_______________________。常温下，Na2CO3的溶解度为29.4g,判断反应Ⅲ能否使溶液中Li+沉淀完全?______________ _________(列式计算)。[化学上规定，当某离子浓度≤10-5mol·L-1时即可认为该离子沉淀完全]
(5) 高温下发生反应Ⅳ的化学方程式为____________________。
(6)一定温度下，LiAlSi2O6与不同浓度的硫酸反应30min时结果如下表所示：
c(H2SO4)/mol·L-1
1.0
5.0
10.0
16.0
18.0
Li 浸出率/%
30
60
90
80
70
Al浸出率/%
30
60
40
10
0

试分析酸浸过程中，若使c(H2SO4)=10.0mol·L-1，则该工艺条件的优缺点为______________。
【答案】SiO32- 粉碎、搅拌 中和过量的硫酸，调节溶液pH 2.5×10-9 mol·L-1<c(CO32-)≤1.6×10-3 mol·L-1 草酸钙难溶于水，而草酸锂易溶于水 2Li++CO32- = Li2CO3↓ 当c(Li+)=1.0×10-5mol·L-1时，c(CO32-)=1.6×10-3/(1.0×10-5)2=1.6×107 mol·L-1，远大于饱和Na2CO3溶液的浓度，故Li+没有沉淀完全 3Li2O +2AlAl2O3 + 6Li 优点：反应速率快，Li浸出率高；相同浸取率需要的反应温度低，消耗能量少。
缺点：Al浸出率较高，需要增加除Al杂质的步骤
14．煤矸石(主要成份是SiO2和Al2O3还含有少量的Fe2O3、K2O、TiO2)活化后，可以制备六水三氯化铝(AlCl3·6H2O)，工艺流程如下图所示。

回答下列问题：
(1)焙烧至700℃左右可使煤矸石活化，活化过程中会发生一系列反应，写出SiO2与K2O反应的化学方程式______________，焙烧后的矸石颗粒有微孔，不需研磨成粉即可进行酸溶，原因是_____________。
(2)本工艺的突出特点是通过向饱和溶液中通HCl 来得到产品和对一次残渣进行二次酸浸，HCl的作用是_________________和抑制Al3+水解，二次酸浸的目的是___________________。
(3)四轮循环后所得结晶滤液中，含有较多杂质离子，必须在常温下进行如下图所示的处理

已知：Ksp(Fe(OH)3]=1.0×10-38，Ksp(Al(OH)3]=1.0×10-33，当离子浓度等于1.0×10-5mol·L-1时，可认为其已沉淀完全。
滤渣1中所含金属元素为___________，获得滤渣2时，应调节溶液的pH至少为_________，在该流程中，滤渣3 可循环使用，则生成滤渣2的离子方程式为_________________。
【答案】SiO2+K2OK2SiO3 矸石颗粒有微孔，与酸溶液接触面积较大 降低产品的溶解度 提高原料的利用率 Ti(或钛) 3 Fe3++ Al(OH)3 =Fe(OH)3+Al3+
完全；滤渣1中所含金属元素为Ti(或钛)，滤渣2的主要成分是氢氧化铁，pH=3时铁沉淀完全，获得滤渣2时，应调节溶液的pH至少为3，在该流程中，滤渣3主要成分是氢氧化铝，可循环使用，则生成滤渣2的离子方程式为 Fe3++ Al(OH)3 =Fe(OH)3+Al3+。
15．为了保护环境，充分利用资源，某研究小组通过如下简化流程，将工业制硫酸的硫铁矿烧渣(铁主要以Fe2O3存在)转变成重要的化工原料FeSO4(反应条件略)。

活化硫铁矿的主要成份是FeS2。请回答下列问题：
（1）第Ⅰ步H2SO4与Fe2O3反应的离子方程式是_______________________________。
（2）第Ⅱ步中硫铁矿中的S被氧化到最高价态，相应的离子方程式为__________。
（3）第Ⅱ步中检验Fe3＋是否被完全还原的实验方法是_____________。
（4）第Ⅲ步加FeCO3调溶液pH到5.8左右，然后在第Ⅳ步通入空气使溶液pH降到5.2，此时Fe2＋不沉淀，滤液中铝、硅杂质被除尽。通入空气引起溶液pH降低的原因是_____________。
（5）FeSO4在一定条件下可制得FeS2(二硫化亚铁)纳米材料。该材料可用于制造高容量锂电池，电池放电时的总反应为4Li＋FeS2===Fe＋2Li2S，正极反应式是________________。
【答案】Fe2O3＋6H＋===2Fe3＋＋3H2O FeS2＋14Fe3＋＋8H2O===15Fe2＋＋16H＋+2SO42— 取少量溶液于一洁净试管中，向其中加入少量KSCN溶液，若溶液不出现红色，则Fe3＋被完全还原，否则没有 Fe2＋被氧化为Fe3＋，Fe3＋水解产生H＋。（或写出方程式4Fe2＋＋O2+10H2O=4Fe(OH)3↓+8H+） FeS2＋4Li＋＋4e－===Fe＋2Li2S或FeS2＋4e－===Fe＋2S2－
16．一种以含钴废催化剂（含Co、Fe、FeO、Fe2O3以及不溶于酸的杂质）制备氯化钴晶体与黄钠铁矾[Na2Fe6(SO4)4(OH)12]的工艺如下：

已知：KMnO4的氧化性强，可以氧化HBr、HCl、Fe2+等。
（1）“氧化”“成矾”需在加热条件下进行。“氧化”时反应的离子方程式为____。实验中能否选用KMnO4溶液检验Fe2+是否完全氧化，____（填“能”或“不能”），理由是____。
（2）该条件下，若用H2O2作氧化剂，实际H2O2的用量比理论用量要多，重要原因之一是H2O2发生了分解。该条件下H2O2分解较快的原因是：① ____；②____。
（3）成矾过程中反应的离子方程式为____。检验成矾是否完全的实验操作是____。
【答案】6Fe2+ + ClO3- + 6H+ 6Fe3+ + Cl- + 3H2O 否 反应后的溶液中有Cl-和H+，也会使KMnO4溶液褪色 温度升高，H2O2分解速率加快 Fe2+的催化作用使H2O2分解速率加快（或答Fe3+的催化作用） 2Na+ + 6Fe3+ + 4SO42- + 6CO32- + 6H2O Na2Fe6(SO4)4(OH)12¯ + 6CO2­ 取上层清液，向其中加入KSCN溶液，若溶液不变红，则已成矾完全
【解析】 (1)含钴废催化剂经“酸溶”、“过滤I”所得滤液中有FeSO4、Fe2(SO4)3等，而“过滤II”所得黄钠铁矾[Na2Fe6(SO4)4(OH)12]中铁为+3价。故“氧化”是将Fe2+变成Fe3+，反应的离子方程式为6Fe2+ + ClO3- + 6H+ 6Fe3+ + Cl- + 3H2O。“氧化”后溶液中有Cl-和H+，能使KMnO4溶液褪色，故不能用KMnO4溶液检验Fe2+是否完全氧化。
17．铁及其化合物在日常生活中应用广泛。
（1）取5.6 g的生铁与足量的稀硫酸混合反应，无论怎样进行实验，最终收集的气体体积均小于2.24 L(标准状况)，最主要的原因是____________________________；所得溶液在长时间放置过程中会慢慢出现浅黄色，试用离子方程式解释这一变化的原因：________________________________。
（2）氧化铁是重要的工业颜料，下面是制备氧化铁的一种方法（铁屑表面常附着油污），其流程如下：

①操作Ⅰ的名称是________；操作Ⅱ为洗涤，洗涤操作的具体方法为__________________。
②滤液A中加入稍过量的NH4HCO3溶液，生成沉淀的同时有一种气体(能使澄清石灰水变浑浊)产生，写出其化学方程式： __________________________________。
（3）如果煅烧不充分，产品中将有FeO存在，称取3.0 g氧化铁产品，加酸溶解，在250 mL容量瓶中定容；量取25.00 mL待测溶液于锥形瓶中，用酸化的0.010 00 mol·L－1 KMnO4溶液滴定至终点，重复滴定2～3次，消耗酸性KMnO4溶液体积的平均值为20.00 mL。
①该实验中的KMnO4溶液需要酸化，用于酸化的酸是________(填序号)。
a．硝酸 b．盐酸 c．硫酸
②上述产品中Fe2O3的质量分数为________。
【答案】生铁中含有碳等杂质 4Fe2＋＋O2＋4H＋===4Fe3＋＋2H2O 过滤（溶解过滤也可） 沿玻璃棒往漏斗中加入适量蒸馏水至浸没沉淀，让蒸馏水自然流下，重复2～3次 FeSO4＋2NH4HCO3===FeCO3↓＋(NH4)2SO4＋CO2↑＋H2O c 76%
【解析】（1）生铁是铁碳合金，碳与稀硫酸不反应，所以取5.6 g的生铁与足量的稀硫酸混合反应，无论怎样进行实验，最终收集的气体体积均小于2.24 L(标准状况)；Fe2＋具有还原性，易被氧气氧化为Fe3＋，反应18．高锰酸钾是一种常用的氧化剂。如图是利用软锰矿（主要成分为MnO2）制备高锰酸钾的一种工艺（流程中部分产物已略去）：

相关物质不同温度下的溶解度（单位：g）数据如表：

（1）“熔融”步骤反应的化学方程式为_____。
（2）K2MnO4溶液中加入冰醋酸发生反应的离子方程式为：_____。
（3）操作2是_____、_____、_____。
（4）图中可以直接进行循环利用的物质是_____（填化学式）。
（5）KMnO4粗晶体中的主要杂质（填化学式）有_____和_____，若用硫酸代替图中的冰醋酸，则导致的问题及原因是_____。
【答案】3MnO2+KClO3+6KOH3K2MnO4+KCl+3H2O
3MnO42-+4CH3COOH=2MnO4-+MnO2↓+2H2O+4CH3COO- 蒸发浓缩（或加热浓缩） 冷却结晶（或降温结晶） 过滤 MnO2 KCl CH3COOK 反应生成K2SO4，而K2SO4在常温下的溶解度也较小，析出后从而导致产品的纯度降低或硫酸酸性太强，导致MnO4-将Cl-氧化，产生有毒的Cl2，KMnO4损失且纯度降低
19．工业上从电解精炼铜的阳极泥(成分为CuS、Cu2Se、Cu2Te 和少量金属单质Au) 中回收碲、硒的工艺流程如下:

已知:①TeO2是两性氧化物。
②Se和TeO2的物理性质如下:
物理性质
熔点
沸点
水溶性
Se
221℃
685℃
难溶于水
TeO2
733℃
1260℃
微溶于水
（1）Se在周期表中的位置为____________。
（2）SeO2与SO2的混合烟气可用水吸收制得单质Se，当有2 mol电子转移时，会生成______mol Se。过滤所得粗硒可采用真空蒸馏的方法提纯获得纯硒，采用真空蒸馏的目的是_______________。
（3）“碱浸”过滤得到滤渣的主要成分是_______(填化学式)。
（4）“沉碲”时控制溶液的pH为4.5-5.0，生成TeO2沉淀。如果H2SO4的浓度过大，将导致“沉碲”不完全，原因为_______________________________________。
（5）“酸溶”将TeO2先溶于硫酸得到Te(SO4)2，然后加入Na2SO3溶液进行还原，还原碲的离子反应方程式是_______________________________________。
（6）常温下，SeO2与NaOH溶液反应所得NaHSeO3溶液的pH______7(填“>”“<”或“=”)，请通过计算说明_____________________________。(已知25℃时，亚硒酸(H2SeO3)的Ka1=2.5×10-3，Ka2=2.5×10-7)
【答案】四周期，第VIA族 0.5 降低Se的沸点，避免 Se与空气中氧气发生反应 CuO,Au 硫酸浓度过大， TeO2会溶于酸，导致 TeO2沉淀不完全 Te4++2SO32- +2H2O===2SO42-+Te↓+4H+ < HSeO3－的水解常数Kh＝4.0×10－12，由于 Kh<Ka2，故NaHSeO3 溶液的 pH<7
20．利用废钡渣（主要成分为BaS2O3，含少量SiO2）为原料生产高纯氟化钡的流程如下：

已知：Ksp(BaS2O3)=6.96×10-11，Ksp(BaF2)=1.0×10-6
（1）加入盐酸时除产生SO2外，还有淡黄色固体生成。该反应的离子方程式为__________________________。
（2）滤液的主要成分有____________。（填