硫酸锰和锰的氧化物是一种重要的化工原料。一种以高硫锰矿(主要成分为含锰化合物及FeS)与氧化锰矿(主要成分为MnO2等锰的氧化物)为原料制备硫酸锰和锰的氧化物的工艺流程如下：已知：①“混合焙烧”后烧渣含MnSO4、Fe2O3及少量FeO、Al2O3。②金属离子在水溶液中沉淀的pH范围如下表所示(25℃)：物质Fe(OH)3Fe(OH)2Mn(OH)2Al(OH)3开始沉淀的pH1.97.67.33.0完全沉淀的pH3.29.69.35.2

1. 硫酸锰和锰的氧化物是一种重要的化工原料。一种以高硫锰矿(主要成分为含锰化合物及FeS)与氧化锰矿(主要成分为MnO₂等锰的氧化物)为原料制备硫酸锰和锰的氧化物的工艺流程如下：

已知：①“混合焙烧”后烧渣含MnSO₄、Fe₂O₃及少量FeO、Al₂O₃_。

②金属离子在水溶液中沉淀的pH范围如下表所示(25℃)：

物质	Fe(OH)₃	Fe(OH)₂	Mn(OH)₂	Al(OH)₃
开始沉淀的pH	1.9	7.6	7.3	3.0
完全沉淀的pH	3.2	9.6	9.3	5.2

(1) “混合焙烧”前将矿石粉碎的目的是。

(2) 若试剂a为MnO₂ ，则氧化步骤发生反应的离子方程式为，“氟化除杂”的作用是。

(3) “中和除杂”时，应控制溶液的pH范围是。

(4) 写出“沉锰”时生成MnCO₃的离子反应方程式。

(5) 已知：K_sp(MnCO₃)=1.1×10^-11 ， K_sp[Mn(OH)₂]=1.1×10^-13 ，现用10L一定浓度的Na₂CO₃溶液，将amolMn(OH)₂沉淀全部转化为MnCO₃ ，需Na₂CO₃溶液的浓度至少为mol·L^-1(用含a的表达式表示)。

(6) MnCO₃固体经煅烧得到锰的氧化物，测得煅烧过程中固体残留率(固体残留率= $\text{[math]}$ )随温度变化的曲线如图所示。975K时，煅烧后得到锰的氧化物为(填化学式)。

【考点】

难溶电解质的溶解平衡及沉淀转化的本质; 物质的分离与提纯; 制备实验方案的设计;

【答案】

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流程题普通

1. 磷锂铝石 $\text{[math]}$ 是一种含锂、铝的氟磷酸盐，常含 $\text{[math]}$ 等元素，是含锂较高的工业矿物之一。以磷锂铝石为原料制备锂离子动力电池正极材料 $\text{[math]}$ 的工艺流程如图所示：

回答下列问题：

(1) 滤渣1的成分为 $\text{[math]}$ 和（填化学式）。

(2) “氧化”的目的是（语言叙述），滤渣2的成分为。

(3) $\text{[math]}$ 的溶解度曲线如图所示。图中a、b对应温度下 $\text{[math]}$ 的溶度积之比 $\text{[math]}$ ，“沉锂”时，控制温度为 $\text{[math]}$ ，饱和 $\text{[math]}$ 的浓度约为 $\text{[math]}$ （填“可能”或“不可能”）沉淀完全。[ $\text{[math]}$ 饱和溶液的密度近似为 $\text{[math]}$ ， $\text{[math]}$ 认为沉淀完全]。

(4) “沉锂”时反应 $\text{[math]}$ ，测得 $\text{[math]}$ 沉淀率随温度升高而增加，其原因是（任写一条即可）。

(5) “沉锂”后分离得到 $\text{[math]}$ 的操作是蒸发结晶、、洗涤、干燥。

(6) “合成”在高温下进行，写出该反应的化学方程式：（葡萄糖→ $\text{[math]}$ ）。

流程题普通

2. 工业上以锌矿（主要成分为 $\text{[math]}$ ，还有Fe、Mg、Ca等的化合物和 $\text{[math]}$ ）为原料制备硫酸锌晶体的工艺流程如下。其中沉铁时，通过调控溶液的pH使铁元素形成易过滤的FeOOH铁渣。

已知：室温下， $\text{[math]}$ ；溶液中 $\text{[math]}$ 较小时，才能顺利析出FeOOH。

回答下列问题：

(1) 溶浸过程中，提高浸出率的措施有（任写一条即可）；滤渣l的成分是（填化学式）。

(2) 还原时，加入ZnS精矿的目的是转化溶液中 $\text{[math]}$ ，反应的离子方程式为；沉铁时，适宜调节溶液pH的物质X为（填化学式）。若不进行还原而直接沉铁，将导致。

(3) 硫酸锌晶体的溶解度与温度的关系如图所示。补全从滤液得到产品级 $\text{[math]}$ 的操作，、过滤、洗涤，干燥。

(4) 工艺中产生的废液中含 $\text{[math]}$ ，排放前需处理。向废液中加入由 $\text{[math]}$ 和 $\text{[math]}$ 组成的缓冲溶液调节pH，通入 $\text{[math]}$ 发生反应 $\text{[math]}$ ，处理后的废液中部分微粒浓度见下表。则处理后的废液中 $\text{[math]}$ $\text{[math]}$ ［已知：常温下， $\text{[math]}$ ， $\text{[math]}$ ， $\text{[math]}$ ， $\text{[math]}$ ］。

微粒	$\text{[math]}$	$\text{[math]}$	$\text{[math]}$
浓度/（ $\text{[math]}$ ）	0.2	0.1	0.2

流程题困难

3. 钴在硬质高温合金、催化剂等高新技术领域有广泛应用。从某炼锌厂的废渣(含Zn、Co、Fe、ZnO、SiO₂等)中回收钴的一种工艺流程如图：

相关金属离子[c(Mⁿ⁺)=0.1mol·L^-1]形成氢氧化物沉淀的pH范围如表：

金属离子	Co²⁺	Fe²⁺	Fe³⁺	Zn²⁺
开始沉淀的pH	7.15	6.3	1.5	6.2
沉淀完全的pH	9.15	8.3	2.8	8.2

回答下列问题：

(1) 滤渣1是“加热酸浸”时为确保安全，加热时应避免。

(2) 操作1的名称是，从流程信息分析，在有机溶剂M中(填“ZnSO₄”或“CoSO₄”)溶解度更大。操作2是蒸发浓缩、冷却结晶、。

(3) 若无氧化步骤，对实验的影响是。试剂X可以为下列物质中的。

A．KOH B． Zn(OH)₂ C． ZnO D． Na₂CO₃

(4) 工业上也可利用次氯酸钠氧化Co²⁺生成Co(OH)₃沉淀，实现钴回收。该反应的离子方程式是，若将次氯酸钠改为Na₂S₂O₈(还原产物为 $\text{[math]}$ )，则氧化剂与还原剂的物质的量之比为。

(5) 常温下，已知Co(OH)₃的溶度积常数为K_sp ，则Co³⁺完全沉淀时[c(Co³⁺)<10^-5mol·L^-1中]，溶液的pH至少为(用含K_sp的式子表示)。

流程题普通