我国是世界上最早制得和使用金属锌的国家。一种由菱锌矿(主要成分ZnCO3 ，含杂质FeCO3、MnCO3、MgO等)为原料制备金属锌的工艺流程如下：该工艺条件下，溶液中金属离子开始沉淀和完全沉淀的pH如下表所示：金属离子Zn2+Fe2+Mn2+Mg2+开始沉淀时的pH5.07.68.59.6沉淀完全时(c=1.0×10-6mol·L-1)的pH8.09.010.511.1回答下列问题。

1. 我国是世界上最早制得和使用金属锌的国家。一种由菱锌矿(主要成分ZnCO₃ ，含杂质FeCO₃、MnCO₃、MgO等)为原料制备金属锌的工艺流程如下：

该工艺条件下，溶液中金属离子开始沉淀和完全沉淀的pH如下表所示：

金属离子	Zn²⁺	Fe²⁺	Mn²⁺	Mg²⁺
开始沉淀时的pH	5.0	7.6	8.5	9.6
沉淀完全时(c=1.0×10^-6mol·L^-1)的pH	8.0	9.0	10.5	11.1

回答下列问题。

(1) 步骤Ⅰ能够增加菱锌矿浸出率的方法有(写一条)。

(2) 步骤Ⅱ中通入空气的目的是。

(3) 根据上表数据，步骤Ⅲ应调节pH的范围是；Zn(OH)₂的K_sp=。

(4) “滤液2”中除了Mn²^＋外，还含有的金属离子是。

(5) 步骤Ⅳ的“多步操作”之一是用NaOH溶液将Zn(OH)₂转化为Na₂ZnO₂ ，反应的化学方程式为。

【考点】

难溶电解质的溶解平衡及沉淀转化的本质;

【答案】

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流程题普通

1. 铁黄是一种重要的化工产品。由生产钛白粉废渣制备铁黄的过程如下：

资料：ⅰ、钛白粉废渣成分：主要为 $\text{[math]}$ ，含少量 $\text{[math]}$ 和不溶物

ⅱ、 $\text{[math]}$

ⅲ、0.1 $\text{[math]}$ $\text{[math]}$ 生成 $\text{[math]}$ ，开始沉淀时 $\text{[math]}$ ，完全沉淀时 $\text{[math]}$

0.1 $\text{[math]}$ $\text{[math]}$ 生成 $\text{[math]}$ ，开始沉淀时 $\text{[math]}$ ，完全沉淀时 $\text{[math]}$

(1) 纯化

①加入过量铁粉的目的是。

②充分反应后，分离混合物的方法是。

(2) 制备晶种

为制备高品质铁黄产品，需先制备少量铁黄晶种。过程及现象是：向一定浓度 $\text{[math]}$ 溶液中加入氨水，产生白色沉淀，并很快变成灰绿色，滴加氨水至 $\text{[math]}$ 为6.0时开始通空气并记录 $\text{[math]}$ 变化(如图)：

①产生白色沉淀的离子方程式是。

②产生白色沉淀后的 $\text{[math]}$ 低于资料ⅲ中的6.3.原因是：沉淀生成后 $\text{[math]}$ 0.1 $\text{[math]}$ (填“>”“=”或“<”)。

③0- $\text{[math]}$ 时段， $\text{[math]}$ 几乎不变； $\text{[math]}$ 时段， $\text{[math]}$ 明显降低，结合方程式解释原因：。

(3) 产品纯度测定

铁黄纯度可以通过产品的耗酸量确定。

资料： $\text{[math]}$ ， $\text{[math]}$ 不与稀碱液反应。

加入 $\text{[math]}$ 的 $\text{[math]}$ 溶液 $\text{[math]}$ ，消耗 $\text{[math]}$ 的 $\text{[math]}$ 溶液 $\text{[math]}$ ，则铁黄样品的纯度为(用质量分数表示， $\text{[math]}$ 的摩尔质量：89 $\text{[math]}$ )。

流程题困难

2. 利用废镍电池的金属电极芯(主要成分为Co、Ni，还含少量Fe、Al等)生产醋酸钴晶体、硫酸镍晶体的工艺流程如下：

已知：部分阳离子以氢氧化物形式沉淀时溶液的pH如下，完全沉淀时离子浓度为1×10^-5mol/L：

沉淀物	Fe(OH)₃	Fe(OH)₂	Co(OH)₂	Co(OH)₃	Al(OH)₃	Ni(OH)₂
开始沉淀pH	2.2	7.4	7.6	0.1	4.0	7.6
完全沉淀pH	3.2	8.9	9.2	1.1	5.2	9.2

(1) Fe在周期表中的位置为，Co的价电子排布图为。用硫酸浸取金属电极芯时，提高浸取率的方法有(写出一种合理方法即可)。

(2) 沉淀A的成分，“浸出液”调节pH的范围为。

(3) 向Co(OH)₃中加入H₂SO₄-H₂O₂混合液的离子方程式为。

(4) “母液1”中加入NaClO的作用为；“母液2”中通入NH₃使Ni²⁺充分沉淀，若此时溶液的pH为10，此时溶液中c(Ni²⁺)为mol/L；“母液3”中可用NH₄HCO₃代替Na₂CO₃制得CoCO₃ ，写出该反应的离子方程式；由“母液4”获取醋酸钴晶体的操作是、过滤、洗涤。

流程题普通

用含少量铁的氧化铜制取氯化铜晶体 $\text{[math]}$ 。有如下操作：

$\text{[math]}$	$\text{[math]}$	$\text{[math]}$	$\text{[math]}$
开始沉淀	2.7	5.4	8.1
沉淀完全	3.7	6.9	9.6

（1）“酸浸”后所得溶液中含有的阳离子有________种。

（2）“氧化”步骤中，氧化剂A可选用________。(不定项)

A．浓 $\text{[math]}$ B． $\text{[math]}$ C． $\text{[math]}$ D． $\text{[math]}$

该步骤中检验 $\text{[math]}$ 是否被完全氧化能否用 $\text{[math]}$ ________(选填“是”或“否”)，理由是________。

（3）“过滤”步骤中，试剂B的作用是__________。

A. 提高溶液的 $\text{[math]}$

B. 降低溶液的 $\text{[math]}$

C. 使 $\text{[math]}$ 完全沉淀

D. 使 $\text{[math]}$ 完全沉淀

（4）“过滤”步骤，为提高产品纯度并减少原料损耗，应将溶液 $\text{[math]}$ 范围控制在________。

________ $\text{[math]}$ ___________。

（5）“过滤”步骤，要得到较纯的产品，试剂B可选用___________。

A. $\text{[math]}$

B. $\text{[math]}$

C. $\text{[math]}$

D. $\text{[math]}$

（6）从滤液中得到晶体的步骤：________→冷却结晶→过滤→________→低温烘干。

为了测定制得的氯化铜晶体 $\text{[math]}$ 中x值，某兴趣小组设计了两种实验方案：

方案一：称取 $\text{[math]}$ 晶体灼烧至质量不再减轻为止、冷却、称量所得无水 $\text{[math]}$ 的质量为 $\text{[math]}$ 。

方案二：称取 $\text{[math]}$ 晶体、加入足量 $\text{[math]}$ 溶液、过滤、沉淀洗涤后用小火加热至质量不再减轻为止、冷却、称量所得固体的质量为 $\text{[math]}$ 。

（7）试评价上述两种实验方案，其中正确的方案是________(选填“方案一”或“方案二”)，据此计算得________(用含m、n的代数式表示)。

流程题普通

实验编号	反应物组成
a	$\text{[math]}$ $\text{[math]}$ 粉末 $\text{[math]}$ $\text{[math]}$
b	$\text{[math]}$ $\text{[math]}$ 粉 $\text{[math]}$ $\text{[math]}$
c	$\text{[math]}$ $\text{[math]}$ 粉 $\text{[math]}$ 饱和石灰水
d	$\text{[math]}$ $\text{[math]}$ 粉 $\text{[math]}$ 石灰乳
e	$\text{[math]}$ $\text{[math]}$ 粉 $\text{[math]}$ $\text{[math]}$ 粉末 $\text{[math]}$ $\text{[math]}$

$\text{[math]}$	氧化物( $\text{[math]}$ )浸出率/%		产品中 $\text{[math]}$ 纯度/%		产品中Mg杂质含量/% (以 $\text{[math]}$ 计)
$\text{[math]}$	$\text{[math]}$	$\text{[math]}$	计算值	实测值	产品中Mg杂质含量/% (以 $\text{[math]}$ 计)
2.1∶1	98.4	1.1	99.1	99.7	——
2.2∶1	98.8	1.5	98.7	99.5	0.06
2.4∶1	99.1	6.0	95.2	97.6	2.20

物质	$\text{[math]}$	$\text{[math]}$	$\text{[math]}$	$\text{[math]}$
$\text{[math]}$	$\text{[math]}$	$\text{[math]}$	$\text{[math]}$	$\text{[math]}$