2024高考冲刺考题预测化学专题讲座（练习）
第4讲-化学工艺流程题考向预测
1.（2024届河北省高三大数据应用调研联合测评V）利用硫铁矿烧渣（主要成分为Fe2O3、FeO和SiO2等）制备K2FeO4的工艺流程如下图所示：
下列说法错误的是
A．“酸浸”时，充入高压氧的目的是增大溶解氧的量，使Fe2+充分被氧化
B．浸渣的主要成分为硅酸，若酸浸时不进行过滤，将会导致K2FeO4的产品纯度降低
C．“氧化”时，发生反应的离子方程式为2Fe(OH)3+4OH-+3ClO-=2FeO42-+3Cl-+5H2O
D．根据流程可知K2FeO4的溶解度小于Na2FeO4，洗涤K2FeO4固体时可选择KOH溶液
2.（2024届河北省全过程纵向评价一）工业上利用软锰矿 (MnO )制备高锰酸钾的流程如图：
下列说法正确的是
A．MnO2可返回“水浸”步骤循环使用
B．“歧化”步骤可选用盐酸作酸化试剂
C．KMnO4晶体应保存于带有橡胶塞的试剂瓶中
D．“氧化”步骤的主要反应为： K2S2O8+MnO2+4KOH=K2MnO4+2K2SO4+2H2O
3.（2024年考向核心卷江苏）以六水合硫酸亚铁铵[(NH4)2Fe(SO4)2·6H2O]为原料合成草酸亚铁晶体的流程如图所示。下列说法正确的是
A．(NH4)2Fe(SO4)2溶液中：c(NH4+)=c(SO42-)>c(Fe2+)>c(H+)>c(OH-)
B．“加热至沸腾”时发生反应的离子方程式为Fe2++H2C2O4+2H2O=FeC2O4·2H2O↓+2H+
C．可用BaCl2溶液检验草酸亚铁产品是否洗涤干净
D．草酸亚铁晶体能使硫酸酸化的KMnO4溶液褪色，起还原作用的只有Fe2+
4.（2024九省联考广西卷）实验小组用过量溶液处理覆铜板得到浸出液，并对其中的物质进行回收，流程如下。下列有关说法正确的是
A．浸出液呈中性 B．滤渣只有铜粉
C．用KSCN溶液检验是否“氧化”完全 D．溶液a回收后可用于处理覆铜板
5.（2024九省联考贵州卷）高铁酸钠（Na2FeO4）是一种新型绿色消毒剂，主要用于饮用水处理。某化学兴趣小组用废铁屑（主要成分为Fe，杂质有Al、C及油脂）制备高铁酸钠的主要流程如下。下列说法错误的是
A．“碱浸”可以除去废铁屑中的油脂
B．“滤渣”的主要成分是Al和C
C．“操作Ⅰ”通入的空气可以用H2O2溶液代替
D．若流程改为先“氧化”后“调pH”，可能会生成Cl2
6.（2024届 T8联考）钼是一种重要的过渡元素，钼钢是制火箭发动机的重要材料，钼酸钠晶体 (Na2MoO4·2H2O)是一种重要的金属缓蚀剂。某工厂利用钼矿粉(主要成分MoS2，杂质为CuFeS2)为原料冶炼金属钼和钼酸钠晶体的主要流程图如下：
回答下列问题：
（1）Fe2+的价层电子排布式为 。
（2）“焙烧”中生成MoO3的化学方程式为 。
（3）由图中信息可以判断MoO3是 氧化物(填“酸性”“碱性”或“两性”)。
（4）废渣成分的化学式为 。
（5）碱浸液结晶前需加入Ba(OH)2固体以除去CO32-，当BaMoO4开始沉淀时，CO32-的去除率是 [已知：碱浸液中c(MoO42-)=0.40 mol·L-1，c(CO32-)=0.20 mol·L-1，Ksp(BaCO3)=1.0×10-9，Ksp(BaMoO4)=4.0×10-8，加入Ba(OH)2固体引起的溶液体积变化可忽略]。
（6）由钼酸钠溶液得到钼酸钠晶体的“操作1”为 。
（7）某工厂用1.00×10 吨粗钼矿(含MoS2 16.00%)制备钼单质，已知冶炼过程中，钼的损耗率为20.00%，则最终得到钼单质质量为 吨(保留2位小数)。
7.（2024九省联考辽吉黑试卷）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：
元素 Sr Ba Ca Al Si
质量分数(%) 36.4 2.0 4.0 0.5 5.0
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+)=0.680 mol/L，c(Ba2+)=0.024 mol/L，“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+)≥___________mol/L，每升滤液中需加入1.0 mol/L H2SO4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___________。
8.（2024唐山市一模）一种利用硫铁矿（主要成分是FeS2，含少量Al2O3、SiO2和Fe3O4) 制备新能源汽车电池电极LiFePO4的工艺流程如下：
①已知室温下难溶物溶度积常数如下表，离子浓度小于10-5 mol L 1，认为沉淀完全。
难溶物 Fe(OH)3 Fe(OH)2 Al(OH)3 FePO4
Ksp 1.0×10-39 1.0×10-17 1.0×10-33 1.4×10-22
②Ka1(H3PO4)=7.6×10-3，Ka2(H3PO4)=6.3×10-8，Ka3(H3PO4)=4.2×10-13，
回答下列问题：
（1）从“焙烧”到“氧化”要经历“酸浸→还原→过滤→除铝”4道工序。回答下列问题：
①若“酸浸”工序用硫酸，“还原”工序加入FeS。“还原”工序的离子方程式为 ，
滤渣的成分是 。（填化学式）
② “除铝”工序可加入的难溶物质是 （填化学式），除净铝离子需要调节的最小pH为 （结果保留一位小数）。
（2）“氧化”步骤中，加入的试剂“R”最佳是 （填标号），
A．HNO3 B．H2O2 C．Ca(ClO)2 D．KMnO4
判断是否氧化彻底的试剂名称为 。
（3）若“沉铁”步骤的反应离子方程式为Fe3++HPO42-=FePO4↓+H+，则该反应的平衡常数为 。
（4）“高温煅烧”时，发生的主要反应的化学方程式为 。
9.（2024江苏省苏锡常镇四市高三一模）以电镀废水（主要成分为K2Cr2O7及少量Fe3+）为原料获得Cr2O3的过程如下：
己知：①常温下，BaCr2O7易溶于水，部分难溶物的溶度积常数如下表：
物质 Fe(OH)3 Cr(OH)3 BaCrO4 BaSO4
Ksp 1×10-38 1×10-32 1.2×10-10 1×10-10
②Cr(VI)在酸性条件下主要以Cr2O72-（橙红色）的形式存在，pH增大转化为CrO42-（黄
色）。pH=1~4，Cr(VI)较易还原生成Cr3+（绿色）。
③pH>5时，Cr3+完全转化为Cr(OH)，pH>8时Cr(OH)3开始转化为Cr(OH)4-。
回答下列问题：
（1）“除杂”时调节废水pH将其中Fe3+除去（浓度小于1×10-5 mol/L），需加入熟石灰控制废水pH大于 。
（2）“沉铬”时先加入Ca(OH)2调节废水pH，再加入BaCl2使废水中的Cr(VI)转化为BaCrO4。调节后的废水pH对Cr(VI)沉淀率的影响如下图（左）所示。
①沉铬过程中将K2Cr2O7转化为BaCrO4反应的化学方程式为 。
②废水pH<8时，铬沉淀率随pH减小而下降的原因是 。
③在废水中加入BaCl2沉淀前后废水pH （填“增大”、“减小”或“不变”）。
（3）“转化”时将BaCrO4转化为Na2CrO4。BaCrO4的转化率随着Na2SO4浓度的变化如上图（右）所示。当Na2SO4浓度超过0.450 mol/L时，Cr(VI)的转化率随Na2SO4浓度增大变化不明显，其原因是 。
（4）请补充完整由Na2CrO4溶液制取Cr2O3的实验方案：向Na2CrO4溶液中， ，静置过滤，洗涤，灼烧得到Cr2O3。（可选用的仪器与药品：Na2SO3·7H2O、稀H2SO4、NaOH溶液）
10.（2024石家庄质检（一））天然锆英砂(主要成分为ZrSiO4)常含有Fe2O3、Al2O3、CuO等氧化物杂质。工业上以锆英砂为原料制备ZrO2的一种工艺流程如图所示。
已知：i. 有机溶剂N235(三辛胺与壬醇的混合溶液)与水互不相溶；
ii. “萃取”过程中铁元素由[FeCl4]- 转化成有机配合物进入有机相。
（1）“碱熔”时，锆英砂转化为Na2ZrSiO5,该反应的化学方程式为 。
（2）“水浸”时，所得“滤液”中溶质的主要成分除 Na2CO3外，还有 (填化学式)。
（3）“酸浸”后，锆元素以ZrO2+的形式存在于溶液中，此过程中Na2ZrSiO5发生反应的离子方程式为 。
（4）“除铜”时，若测得剩余滤液中c(CN-)=0.01 mol/L，通过计算判断溶液中Cu2+是否除尽
。(已知：常温下，Ksp[Cu(CN) }=4×10-10, 溶液中离子浓度低于1.0×10-5 mol/L即可认为该离子被除尽)。
（5）“有机溶剂N235”中的壬醇(C9H19OH)几乎与水互不相溶，解释其原因为 。
（6）已知氯氧化锆(ZrOCl )的溶解度、铁的萃取率与盐酸浓度的关系如下图所示。
在“萃取”过程中，应选用盐酸的最适宜浓度为 (填选项字母)。
A．2 mol/L B．6 mol/L C．8 mol/L D．10 mol/L
（7）“煅烧”时，需要在350 ℃条件下发生反应，所得两种气体的体积之比V(HCI):V(H2O)=
。
11.（2024届江西高三11 月一轮总复习调研测试）工业上以软锰矿(主要成分为 MnO2，还含有少量Fe2O3等)和辉铜矿(主要成分为Cu2S，还含有少量Si、Ni 等氧化物)为原料，制备碳酸锰和胆矾的工艺流程如图所示。
已知：HR萃取 Cu2+的原理为Cu2++2HR(org)CuR2(org)+2H+(aq) (org为有机相)。
回答下列问题：
（1）为了加快“酸浸”速率，可采取的措施是 (答出一条即可)；已知浸出渣中含有
单质S，写出“酸浸”时MnO2与 Cu2S，反应的离子方程式： 。
（2）写出“碳化沉锰”过程中发生反应的离子方程式： 。
（3）试剂 X 为 (填化学式)；“系列操作”包括 、过滤、洗涤和干燥；上述流程中可循环利用的物质为 (填化学式)。
（4）铁能形成多种化合物，如 Fe(SCN)3、(NH4)2Fe(SO )2·6H2O等 。
①基态铁原子的价层电子排布式为 ，Fe3+比 Fe2+更稳定的原因是 。
②上述物质的组成元素中N、O、S的第一电离能由大到小的顺序为 。
12.（2024九省联考甘肃卷）利用含锌废料(主要成分是氧化锌，含有少量铁、铝、铜、锰等金属氧化物或盐)制备氯化锌的一种工艺流程如下：
（1）为了提高盐酸浸取效率，可采取的措施有___________。
（2）浸取温度不宜超过60℃，原因是___________。
（3）为优化工艺流程，盐酸浸取后直接进行高锰酸钾氧化除杂。结合下列图表选择浸取工艺最佳pH范围为___________，理由是___________。
A．1.5~2.0 B．2.0~3.0 C．3.0~4.0 D．4.5~5.0
金属离子 开始沉淀的pH c=0.01 mol/L 沉淀完全的pH c=1.0×10-5 mol/L
Fe2+ 6.8 8.3
Al3+ 3.7 4.7
Fe3+ 1.8 2.8
Cu2+ 5.2 6.7
Mn2+ 8.6 10.1
Zn2+ 6.7 8.2
（4）滤渣的主要成分有Fe(OH)3、 和MnO2，该工艺中去除锰的离子方程式为 。
（5）最适宜使用的还原剂是 ，理由为 。
（6）氯化锌溶液在蒸发浓缩过程中如操作不当将有碱式盐Zn(OH)Cl生成，该反应方程式为 ，产品中Zn(OH)Cl含量与蒸发温度关系如图所示，工艺要求Zn(OH)Cl含量不超过2.30 %，降低产品中Zn(OH)Cl含量的方法有 。
13.（2024九省联考广西卷）层状结构MoS2薄膜能用于制作电极材料。MoS2薄膜由辉钼矿(主要含MoS2及少量FeO、SiO2)制得MoO3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)2Mo2O7]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MoS2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MoS2晶体与石墨晶体结构类似，层状MoS2的晶体类型为 。将Li+嵌入层状MoS2充电后得到的LixMoS2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MoS2层间可能的原因是 。
14.（2024九省联考贵州卷）钴属于稀缺性金属。利用“微波辅助低共熔溶剂”浸取某废旧锂离子电池中钴酸锂粗品制备LiCoO2产品，实现资源的循环利用。主要工艺流程如下：
已知：①氯化胆碱[HOCH2CH2N+(CH3)3·Cl-]是一种铵盐；
②Co2+在溶液中常以[CoCl4]2-(蓝色)和[Co(H2O)6]2+(粉红色)形式存在；
③时，Ksp[Co(OH)2]=1.6×10-15。
回答下列问题：
（1）LiCoO2中Li+的化合价为 。
（2）下图为“微波共熔”中氯化胆碱－草酸和LiCoO2粗品以不同的液固比在120℃下微波处理10 min后锂和钴的浸取率图，则最佳液固比为 mL/g。
（3）“水浸”过程中溶液由蓝色变为粉红色，该变化的离子方程式为 。
（4）25℃时，“沉钴”反应完成后，溶液pH=10，此时c(Co2+)= mol/L。
（5）“滤饼2”在高温烧结前需要洗涤、干燥，检验“滤饼2”是否洗涤干净的操作及现象是 。
（6）“高温烧结”中需要通入空气，其作用是 。
（7）锂离子电池正极材料LiCoO2在多次充放电后由于可循环锂的损失，结构发生改变生成Co3O4，导致电化学性能下降。
①Co3O4晶体(常式尖晶石型)的晶胞示意图如图所示，则顶点上的离子为 (用离子符号表示)。
②使用LiOH和30% H2O2溶液可以实现LiCoO2修复，则修复过程中的化学反应方程式为 。
15.（2024年3月重庆好教育联盟金太阳联考）以废铁屑、低品位软锰矿[主要成分有MnO2、Al2O3、Fe2O3、Cu2(OH)2CO3、CaCO3、SiO2等]为原料，制备硫酸锰，进一步电解制备金属锰，工艺流程如图所示：
已知：I.部分金属阳离子以氢氧化物沉淀时的 pH 如表：
金属阳离子 Fe2+ Fe3+ Al3+ Mn2+ Cu2+
开始沉淀的 pH 6.8 1.8 3.7 8.6 5.2
沉淀完全的 pH 8.3 2.8 4.7 10.1 6.7
Ⅱ.几种化合物的溶解性或溶度积（ K sp）如表：
化合物 MnF2 CaS MnS FeS CuS
溶解性或溶度积（K sp） 溶于水 溶于水 2.5 × 10-13 6.3 × 10-18 6.3 × 10-36
（1）基态 Mn2+的价电子轨道表示式为 。
（2）为去除废铁屑表面的油污可采用的方法为 ；“浸出”后浸出液中的 +2 价金属阳离子有Cu2+、Fe2+、 。
（3）锰的浸出率结果如图所示。
由图可知，影响锰浸出率的因素有 。
（4）“除铁、铝”过程中，浸出液需要先用试剂 A 处理，然后加入CaCO3，反应后溶液的 pH ≈ 5。试剂A的作用是 。
（5）“除铜”过程中，当铜离子恰好完全沉淀（当离子浓度小于或等于10-5 mol/L时视为完全沉淀）时，溶液中c (S2-) = mol/L。
（6）用惰性电极电解中性 MnSO4溶液可以制得金属 Mn。装置如图所示。若转移的电子数为6.02× 1023，右室溶液中最终 n (H+)的变化为 （填“增加”或“减少”） mol。
第4讲-化学工艺流程题考向预测 答案及解析
1.【答案】B
【解析】“酸浸”时，充入高压氧的目的是增大溶解氧的量，使Fe2+充分被氧化，A正确；SiO2不溶于硫酸，则浸渣的成分主要为SiO2，B错误；“氧化”时，发生反应的离子方程式为2Fe(OH)3+4OH-+3ClO-=2FeO42-+3Cl-+5H2O，C正确；根据流程可知K2FeO4的溶解度小于Na2FeO4，洗涤K2FeO4固体时可选择KOH溶液，D正确。
2.【答案】D
【解析】MnO2应返回“氧化”步骤循环使用，A错误；盐酸能够还原KMnO4，“歧化”步骤不能选用盐酸做酸化试剂，B错误；KMnO4晶体应该保存于带有玻璃塞的棕色试剂瓶，C错误；“氧化”步骤的主要反应为：K2S2O8+MnO2+4KOH= K2MnO4+ 2K2SO4+2H2O，D正确。
3.【答案】B
【解析】(NH4)2Fe(SO4)2溶液中NH4+与Fe2+都发生水解反应，溶液显酸性，故 c(SO42-) ≠ c(NH4+)，A错误；“加热至沸腾”时发生反应的化学方程式为(NH4)2Fe(SO4)2+H2C2O4 +2H2O =FeC2O4·2H2O↓+H2SO4+(NH4)2SO4，改写成离子方程式为Fe2++H2C2O4+2H2O=FeC2O4·2H2O↓ +2H+，B正确；流程中一开始加入了H2SO4溶液，故需要检验SO42-，应先加入盐酸（排除干扰离子），后加入BaCl2溶液，检验草酸亚铁产品是否洗涤干净，C 错误；草酸亚铁晶体中Fe2+和C2O42-都能与KMnO4溶液发生氧化还原反应，D 错误。
4.【答案】D
【解析】腐蚀废液含有Fe3+，Cu2+，Fe2+，水解使得溶液呈酸性，A错误；据分析可知，滤渣中含Fe、Cu，B错误；氯气氧化FeCl2产生FeCl3，因为FeCl3为产物，只要反应开始就能使KSCN溶液变红，无法检验是否“氧化”完全，C错误；溶液a为FeCl3，可用于处理覆铜板，D正确；
5.【答案】B
【解析】根据分析，“碱浸”可以除去废铁屑中的油脂，A正确；根据分析，“滤渣”的主要成分是C，B错误；根据分析，“操作Ⅰ”目的是将Fe2+氧化为Fe3+，用H2O2也可以做氧化剂，且不会引人杂质，因此“操作Ⅰ”通入的空气可以用H2O2溶液代替，C正确；若先“氧化”，溶液为酸性，Na2FeO4在酸性条件下有较强的氧化性，能将盐酸中的Cl-氧化为Cl2，D正确；
6.【答案】
（1）3d6
（2）2MoS2+7O2 2MoO3+4SO2
（3）酸性
（4）CuO、Fe2O3
（5）95.00%
（6）蒸发浓缩、冷却结晶、过滤
（7）76.80
【解析】（1）Fe的价电子排布式为3d64s2，失去最外层2个电子形成Fe2+，Fe2+的价层电子排布式为3d6。
（2）可推测另一产物SO2，配平氧化还原反应方程式，可得2MoS2+7O2 2MoO3+ 4SO2。
（3）由流程可知，MoO3可与碳酸钠溶液反应生成钼酸钠，因此MoO3为酸性氧化物。
（4）CuFeS2被氧化的产物为CuO、Fe2O3、SO2。CuO和Fe2O3不溶于碳酸钠溶液，因此滤渣为CuO和Fe2O3。
（5）从母液中的到溶质晶体的方法为蒸发浓缩、冷却结晶、过滤。
（6）溶液中MoO42-开始沉淀时的Ba2+物质的量浓度为c(Ba2+)=
=1×10-7 mol/L，此时溶液中c(CO32-)= =1×10-2 mol/L，则 CO32-的最大去除率为=95.0%。
（7）粗钼矿中含MoS2的质量为1×103×16%=160 t，冶炼过程中，钼的损耗率为20%，
则最终得到钼单质的质量为160×(1-20%)×=76.80 t。
7.【答案】
（1）CO2
（2）CO SO2
（3）Al2O3 SrO
（4）SrS+2H2OH2S+Sr(OH)2
（5）2×10-4 5×10-4
（6）Sr2++2OH-+CO2=SrCO3↓+H2O
【解析】
（1）设生成的碳氧化物中CO2含量为x，则CO含量为1-x，则有0.304x+0.386(1-x) =0.326，解得x=73%，因此煅烧中主要生成的碳氧化物为CO2。
（2）煅烧过程中还可能生成少量对环境有危害的气体，天青石的主要成分为SrSO4，能生成的有害气体只有SO2，碳粉能生成的有害气体只有CO，其他物质无法生成有害气体，则两种气体的化学式为SO2和CO。
（3）天青石中含有Ba、Ca、Al和Si，已知Ba元素通过后续加入硫酸除去，Ca转化为硅酸钙，则Al转化为Al2O3，同时Sr也会生成SrO，两种氧化物为Al2O3和SrO。
（4）SrS溶于水电离出的硫离子水解生成氢氧根离子，使溶液呈碱性，化学方程式为SrS+2H2OH2S+Sr(OH)2。
（5）根据Ksp(SrSO4)=3.4×10-7可知，SrSO4开始沉淀时，硫酸根离子浓度为3.4×10-7÷0.68=5×10-7 mol/L。为使Sr2+不沉淀，硫酸根离子浓度需小于5×10-7 mol/L，则钡离子浓度需大于1×10-10÷(5×10-7)=2×10-4 mol/L，为使Sr2+不沉淀，硫酸根离子浓度需小于5×10-7 mol/L，则每升滤液中含有硫酸根离子5×10-7 mol，需要加入1 mol/L的硫酸的体积小于等于5×10-4 mL。
（6）沉锶过程中，可溶性Sr(OH)2溶液与二氧化碳反应生成碳酸锶沉淀和水，离子方程式为Sr2++2OH-+CO2=SrCO3↓+H2O。
8.【答案】
（1）① 2Fe3++FeS=3Fe2++S 或2Fe3++H2S=2Fe2++S↓+2H+、SiO2和S
②FeCO3（或FeO、Fe） 4.7
（2）B 铁氰化钾
（3）3.0109
（4）2FePO4+Li2CO3+H2C2O42LiFePO4+3CO2+H2O
【解析】
（1）“还原”工序加入FeS，则“还原”工序的离子方程式为2Fe3++FeS=3Fe2++S，又因硫酸可与FeS反应生成H2S气体，因此方程式也可写成2Fe3++H2S=2Fe2++S↓+2H+。分析流程可知过滤后滤渣成分为SiO2和S。除铝过程采用的是调pH的方法，为不引入新的杂质，可选用FeO或FeCO3等。除净铝离子时，c(Al3+)=1×10-5 mol/L，此时溶液中c(OH-)== mol/L，溶液中c(H+)== mol/L，pH≈4.7。
（2）氧化步骤的目的是将Fe2+氧化成Fe3+，为避免引入新的杂质，选用绿色氧化剂H2O2。判断溶液中是否氧化完全，可检验溶液中是否存在Fe2+，检验Fe2+的试剂为K3[Fe(CN)6]。
（3）沉铁过程发生离子反应HPO4-(aq)+Fe3+(aq)=FePO4(s)+H+(aq)，其平衡常数K= = = = 3.0109。
（4）“高温煅烧”时，发生的主要反应的化学方程式为2FePO4+Li2CO3+H2C2O4 2LiFePO4 +3CO2+H2O。
9.【答案】
（1）3
（2）①Ca(OH)2+K2Cr2O7+2BaCl2=2BaCrO4↓+2KCl+CaCl2+H2O
②pH减少，溶液中更多Cr(VI)以Cr2O72 形式存在，BaCr2O7易溶于水
③减小
（3）BaCrO4与BaSO4的Ksp相近，随着Na2SO4浓度增大，促进了BaCrO4转化为BaSO4，反应生成的BaSO4覆盖在BaCrO4表面，难以发生沉淀转化反应。
（4）加入稀H2SO4控制溶液的pH在1~4之间，边搅拌边加入Na2SO3·7H2O，当溶液由橙红色溶液变为绿色时，停止加入Na2SO3·7H2O，加入NaOH溶液调节溶液的5
（1）“除杂”时欲将Fe3+浓度降至小于1×10-5 mol/L除去，此时溶液中c(OH-)== mol/L，溶液中c(H+)== mol/L，pH=3。
（2）沉铬过程中将K2Cr2O7转化为BaCrO4反应的化学方程式为Ca(OH)2+K2Cr2O7+ 2BaCl2= 2BaCrO4↓+ 2KCl+CaCl2+H2O。由图像可知，废水pH<8时，铬沉淀率随pH减小而下降，原因是pH减少，可逆反应2CrO42 +2H+Cr2O72 +H2O正向移动，溶液中更多的Cr(VI)以Cr2O72 形式存在，BaCr2O7易溶于水，铬的沉淀率降低。在废水中加入BaCl2沉淀过程中消耗Ca(OH)2，废水的pH将减小。
（3）由信息可知，BaCrO4与BaSO4的Ksp相近，随着Na2SO4浓度增大，促进了BaCrO4转化为BaSO4沉淀，反应生成的BaSO4覆盖在BaCrO4表面，难以发生沉淀转化反应。
（4）Na2CrO4溶液制取Cr2O3的实验，涉及价态的变化及沉淀的转化，因此方案应为向Na2CrO4溶液中，加入稀H2SO4控制溶液的pH在1~4之间（调控产物为Cr3+），边搅拌边加入Na2SO3·7H2O，当溶液由橙红色溶液变为绿色时，停止加入Na2SO3·7H2O，加入NaOH溶液调节溶液的5
（1）ZrSiO4+Na2CO3Na2ZrSiO5+CO2↑
（2）NaAlO2或Na[Al(OH)4]
（3）Na2ZrSiO5+4H+=2Na++ZrO2++H2SiO3+H2O
（4）=4×10-6<1.0×10-5， Cu2+已除尽
（5）壬醇中的烃基较大，其中－OH跟水分子的－OH的相似因素小得多，因此壬醇几乎不溶于水
（6）A
（7）2:7
【解析】
（1）“碱熔”时，ZrSiO4与碳酸钠反应生成Na2ZrSiO5、二氧化碳，反应的化学方程式为ZrSiO4+Na2CO3Na2ZrSiO5+CO2↑ 。
（2）碱熔时，Al2O3与碳酸钠反应生成可溶性四羟基合铝酸钠、二氧化碳，“水浸”时，所得“滤液”中溶质的主要成分除Na2CO3外，还有Na[Al(OH)4]。
（3）“酸浸”后，锆元素以ZrO2+的形式存在于溶液中，此过程中Na2ZrSiO5与盐酸发生反应生成ZrOCl2、NaCl、H2SiO3，反应的离子方程式为Na2ZrSiO5+4H+=2Na++ZrO2++ H2SiO3 +H2O。
（4）“除铜”时，若测得剩余滤液中c(CN-)=0.01 mol/L， =4×10-6<1.0×10-5， 表明Cu2+已除尽。
（5）烃基是疏水基团，壬醇中烃基较大，所以“有机溶剂N235”中的壬醇几乎与水互不相溶。
（6）盐酸的浓度越小氯氧化锆的溶解度越大，盐酸的浓度为2 mol/L时铁的萃取率很高，所以在“萃取”过程中，应选用盐酸的最适宜浓度为2 mol/L，选A。
（7）“煅烧”时，需要在350℃条件下发生反应ZrOCl2·8H2OZrO2+2HCl+7H2O，所得两种气体的体积之比V(HCl):V(H2O)=2:7。
11.【答案】
（1）将矿石粉碎、加热、适当增加硫酸浓度、充分搅拌等
2MnO2+ Cu2S +8H+ =S +2Cu2 ++2Mn2+ +4H2O
（2）Mn2++ HCO3- + NH3·H2O=MnCO3↓+ NH4++H2O
（3）H2SO4 蒸发浓缩、冷却结晶 HR
（4）①3d64s2 Fe3+的价电子为3d5半满稳定结构，Fe2+的价电子为3d6，3d 轨道易失去电子 ②N>O>S
【解析】
（1）根据影响反应速率的因素，加快“酸浸”速率可采取的措施有将矿石粉碎、加热、适当增加硫酸浓度、充分搅拌等；反应中生成S，说明MnO2是氧化剂，Cu2S被氧化为单质 S和Cu2+，反应的离子方程式为2MnO2+ Cu2S +8H+ =S +2Cu2 ++2Mn2+ +4H2O。
（2）“碳化沉锰”过程中Mn2+与HCO3-电离出的CO32-结合生成MnCO3沉淀，促进HCO3- 的电离，产生的H+与NH3·H2O反应生成NH4+和H2O, 所以离子方程式为Mn2++ HCO3- + NH3·H2O=MnCO3↓+ NH4++H2O。
（3）已知 HR萃取 Cu2+的原理为Cu2++2HR(org)CuR2(org)+2H+(aq) (org为有机相)，要反萃取得到 Cu2+并最终生成 CuSO4，则需要加入酸性试剂，使平衡逆向移动，故试剂 X为H2SO4；从CuSO4溶液中获取胆矾晶体，采用的“系列操作”包括蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤和干燥。由流程图中可知，可循环利用的物质为HR。
（4）①铁为26号元素，价层电子排布式为3d64s2，Fe3+的价层电子排布式为 3d5半满稳定结构，不易失去电子，而Fe2+的价层电子排布式为3d6，容易失去1个电子形成稳定结构，故 Fe3+稳定性大于Fe2+；②同周期元素从左到右，第一电离能呈增大趋势，但由于N元素的价层电子排布式为2s22p3，2p轨道半满稳定结构，其第一电离能大于同周期相邻元素。同主族元素从上到下，第一电离能逐渐减小，故第一电离能:N>O>S。
12.【答案】
（1）将固体废料粉碎、适当加热等
（2）减少盐酸的挥发、降低Zn2+的水解程度，防止生成氢氧化锌
（3）①D ②在4.5~5.0的pH范围内，Fe3+和Al3+变为氢氧化物，而Zn2+不会沉淀
（4）①Al(OH)3 ②3Mn2++2MnO4-+2H2O=5MnO2↓+4H+
（5）①单质锌 ②不会带入新的杂质
（6）①ZnCl2+H2OZn(OH)Cl+HCl ②减压蒸发，控制温度不超过300oC
【解析】
（1）为了提高盐酸浸取效率，可采取的措施有将固体废料粉碎、适当加热等。
（2）浸取温度不宜超过60℃，原因是减少盐酸的挥发、降低Zn2+的水解程度，防止生成氢氧化锌。
（3）浸取的目的是要将Fe3+和Al3+变为氢氧化物，而Zn2+不能沉淀，根据表格中的数据，应该调pH的范围是4.7~6.7，合理的选项为D。
（4）根据上述分析，滤渣的主要成分为Fe(OH)3、Al(OH)3、和MnO2，该工艺中去除锰的原理为锰离子和高锰酸钾发生归中反应生成二氧化锰，离子方程式为3Mn2++2MnO4- +2H2O= 5MnO2↓+4H+。
（5）考虑到不能带入新的杂质，故最合适的还原剂是单质锌。
（6）氯化锌溶液在蒸发浓缩过程中如操作不当将有碱式盐Zn(OH)Cl生成，该反应方程式为ZnCl2+H2OZn(OH)Cl+HCl，根据图像，要控制Zn(OH)Cl含量不超过2.30%，降低产品中Zn(OH)Cl含量的方法有减压蒸发，控制温度不超过300oC。
13.【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）①分子晶体 ②LixMoS2－xe-=MoS2+xLi+ ③ Li+为Li失去一个电子形成，原子半径小
【解析】
（1）SO2用NaOH溶液吸收，生成NaHSO3，离子方程式为SO2+OH-=HSO3-。
（2）“焙烧”后的固体用氨水“浸取”得到重钼酸铵[(NH4)2Mo2O7]溶液，可将固体粉碎，提高“浸取”速率，故答案为将固体粉碎。
（3）[(NH4)2Mo2O7]为铵盐，“灼烧”过程产生NH3，可回收利用，故答案为NH3。
（4）H2和S在加热条件下发生生成H2S，所以用Ar而不选用H2，故答案为H2和S在加热条件下发生生成H2S。
（5）层状MoS2晶体与石墨晶体结构类似，所以层状MoS2的晶体类型为分子晶体，将Li+嵌入层状MoS2充电后得到的LixMoS2可作电池负极，放电是原电池，失去电子发生氧化反应，电极反应式为LixMoS2－xe-=MoS2+xLi+，Li+为Li失去一个电子形成，电子排布式为1s2，原子半径小，能嵌入MoS2层间。
14.【答案】
（1）+1
（2）60 mL/g
（3）[CoCl4]2-+6H2O=[Co(H2O)6]2++4Cl-
（4）1.6×10-7
（5）取最后一次洗涤液加入氯化钙/氯化钡溶液，无白色沉淀产生，则已洗净
（6）利用空气中的氧气将+2价Co氧化为+3价
（7）① Co2+ ②6LiOH+H2O2+2Co3O4=6LiCoO2+4H2O
【解析】
（1）LiCoO2中Co为+3价，O为-2价，因此Li为+1价。
（2）图中信息显示当液固比为60 mL/g时钴的浸取率最高，锂的浸取率随液固比的增大变化不大，因此最佳液固比为60 mL/g。
（3）“水浸”过程中溶液由蓝色[CoCl4]2-变为粉红色[Co(H2O)6]2+，该变化的离子方程式为：[CoCl4]2-+6H2O=[Co(H2O)6]2++4Cl-。
（4）常温下，pOH=14－pH =4，此时溶液中氢氧离子浓度为：10-4 mol/L，钴离子浓度为：=1.6×10-7 mol/L。
（5）检验“滤饼2”是否洗涤干净只需要检验最后一次洗涤液中是否含有大量碳酸钠即可：取最后一次洗涤液加入氯化钙或氯化钡溶液，无白色沉淀产生，则已洗净。
（6）据分析，高温烧结时通入空气，利用空气中的氧气将+2价Co氧化为+3价。
（7）Co3O4 晶体属于常式尖晶石型，结合晶胞结构可知，Co3+位于晶胞内部立方体的4个顶点，Co2+位于晶胞的8个顶点和1个在内部，O2-位于晶胞内部立方体的4个顶点以及另外4个在内部，离子个数比：Co2+:Co3+:O2-=2:4:8=1:2:4，则顶点上的离子为Co2+；使用LiOH和30% H2O2溶液可以实现LiCoO2的修复是过氧化氢将Co3O4氧化和LiOH生成LiCoO2：6LiOH+H2O2+2Co3O4=6LiCoO2+4H2O。
15.【答案】
（1）
（2）用热的纯碱溶液浸泡废铁屑 Mn2+、Ca2+
（3）浸出温度和浸出时间
（4）将未反应的Fe2+氧化为Fe3+
（5）6.3×10-31
（6）增加 1
【解析】
（1）Mn为25号元素，基态Mn2+的价电子轨道表示式为。
（2）利用油脂在碱性条件下的水解，可用热的纯碱溶液浸泡废铁屑，进而去除废铁屑表面油污。分析流程可知，浸出后溶液中存在的二价阳离子为Cu2+、Fe2+、Mn2+、Ca2+。
（3）由图可知，影响锰浸出率的因素有浸出温度和浸出时间。
（4）“除铁、铝”过程中，浸出液需要先用试剂 A（H2O2）处理，然后加入CaCO3，反应后溶液的 pH ≈ 5 。其中试剂A的作用是将未反应的Fe2+氧化为Fe3+。
（5）当铜离子恰好完全沉淀时，溶液中c (S2-) == 6.3×10-31 mol/L。
（6）用惰性电极电解中性 MnSO4溶液可以制得金属 Mn。根据装置图可知，左侧电极为阴极，电极反应式为Mn2++2e-=Mn，右侧为阳极，电极反应式为2H2O－4e-=4H++O2↑。硫酸根由左侧通过阴离子交换膜移向右侧。若转移的电子数为6.02× 1023（1 mol）时，右侧 n (H+)将增加1 mol。
