利用锌灰(主要成分为，含有、、、、等杂质)制备高纯的工艺流程如图。溶液中金属离子开始沉淀和完全沉淀的如表所示(溶液中离子浓度小于时，可以认为该离子已沉淀完全)。金属离子开始沉淀时的7.55.51.77.66.5沉淀完全时的9.083.19.29回答下列问题。

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1. 利用锌灰(主要成分为 $\text{[math]}$ ，含有 $\text{[math]}$ 、 $\text{[math]}$ 、 $\text{[math]}$ 、 $\text{[math]}$ 、 $\text{[math]}$ 等杂质)制备高纯 $\text{[math]}$ 的工艺流程如图。

溶液中金属离子开始沉淀和完全沉淀的 $\text{[math]}$ 如表所示(溶液中离子浓度小于 $\text{[math]}$ 时，可以认为该离子已沉淀完全)。

金属离子	$\text{[math]}$	$\text{[math]}$	$\text{[math]}$	$\text{[math]}$	$\text{[math]}$
开始沉淀时的 $\text{[math]}$	7.5	5.5	1.7	7.6	6.5
沉淀完全时的 $\text{[math]}$	9.0	8	3.1	9.2	9

回答下列问题。

(1) 某同学提出“酸浸”中不能用盐酸代替硫酸，请说明原因：。“氧化”步骤中反应的离子方程式为。水相中的主要溶质为。

(2) “除铁”步骤中选用的试剂a最好是(填字母)。

a．氧化铁 b．氧化锌 c．氧化铅 d．氧化镉

(3) “除铁”后的溶液不能通过调 $\text{[math]}$ 的方法除去 $\text{[math]}$ ，若加入 $\text{[math]}$ 会生成 $\text{[math]}$ 、 $\text{[math]}$ 沉淀，二者共同沉淀时，则溶液中的 $\text{[math]}$ 。

(4) 萃取过程中用到的玻璃仪器主要是。有机物(HR)萃取 $\text{[math]}$ 产物表示为 $\text{[math]}$ ，反萃取的反应原理为 $\text{[math]}$ ，向有机相中加入盐酸能进行反萃取的原因是(用化学平衡移动原理解释)。

(5) “沉锌”时生成 $\text{[math]}$ 。写出“沉锌”步骤反应的离子方程式：。

【考点】

氧化还原反应方程式的配平; 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;

【答案】

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流程题普通

1. LiMn₂O₄作为一种新型锂电池正极材料受到广泛关注。由菱锰矿(MnCO₃ ，含有少量Si、Fe、Ni、Al等元素)制备LiMn₂O₄的流程如图：

已知：K_sp[Fe(OH)₃]=2.8×10^-39 ， K_sp[Al(OH)₃]=1.3×10^-33 ， K_sp[Ni(OH)₂]=5.5×10^-16。

回答下列问题：

(1) 硫酸溶矿主要反应的化学方程式为。为提高溶矿速率，可采取的措施(举1例)。

(2) 加入少量MnO₂的作用是。不宜使用H₂O₂替代MnO₂ ，原因是。

(3) 溶矿反应完成后，反应器中溶液pH=4，此时c(Fe³⁺)=mol•L^-1；用石灰乳调节至pH≈7，除去的金属离子是。

(4) 加入少量BaS溶液除去Ni²⁺ ，生成的沉淀有。

(5) 煅烧窑中，生成LiMn₂O₄反应的化学方程式是。

流程题普通

2. 铑( $\text{[math]}$ )是一种稀有贵金属，工业上从废铑材料(主要含 $\text{[math]}$ ，还含有 $\text{[math]}$ 等)中提炼铑的主要途径有如下两种。

已知：① $\text{[math]}$ 金属活动性顺序位于H之后。

② $\text{[math]}$ (Ⅲ)易与 $\text{[math]}$ 形成配离子 $\text{[math]}$ ，且该配离子在水溶液中存在以下平衡： $\text{[math]}$ 。

③ $\text{[math]}$ 时相关氢氧化物的 $\text{[math]}$ 见下表。开始沉淀的金属离子浓度为 $\text{[math]}$ ；金属离子浓度 $\text{[math]}$ 时，可认为该离子沉淀完全。

氢氧化物	$\text{[math]}$	$\text{[math]}$	$\text{[math]}$
$\text{[math]}$	$\text{[math]}$	$\text{[math]}$	$\text{[math]}$

回答下列问题：

(1) 途径一：

①“粉碎”的作用是。“氯化溶解”过程中，金属 $\text{[math]}$ 转化为 $\text{[math]}$ ，该反应的化学方程式为。

②“定向脱铜”时，铜的沉淀率随 $\text{[math]}$ 变化如图所示，实际工业生产中控制 $\text{[math]}$ 为2.5， $\text{[math]}$ 不宜大于2.5的原因是。

③“阳离子交换”过程中，被阳离子交换树脂吸附的金属阳离子有。

(2) 途径二：

①“控温焚烧”将 $\text{[math]}$ 、 $\text{[math]}$ 分别氧化为 $\text{[math]}$ 和 $\text{[math]}$ ， “加热至熔融”将焚烧后的物质全部转化成可溶性的硫酸盐。已知 $\text{[math]}$ 单质与 $\text{[math]}$ 反应的产物之一为 $\text{[math]}$ ，则被氧化的 $\text{[math]}$ 和被还原的 $\text{[math]}$ 的物质的量之比为。

②步骤“调 $\text{[math]}$ ①”中应调节的 $\text{[math]}$ 范围为(保留两位有效数字)。

③用氨水沉淀铑元素的离子方程式为。

流程题普通

3. 从废旧钴酸锂离子电池的正极材料(在铝箔上涂覆活性物质 $\text{[math]}$ ，且外面包裹隔膜PP/PE)中回收钴、锂的工艺流程如图所示：

已知：①当反应的平衡常数 $\text{[math]}$ ，可认为反应进行完全；

② $\text{[math]}$ ，草酸电离常数 $\text{[math]}$ 、 $\text{[math]}$ 。

(1) Co元素在周期表中的位置为。

(2) 隔膜PP/PE主要成分为聚丙烯和聚乙烯，有机合成中主要利用石油裂解气为原料进行(填反应类型)反应制备。

(3) “碱浸”所得滤液中通入过量 $\text{[math]}$ 可制备氢氧化铝，此反应的离子方程式为。

(4) “酸浸”发生的主要反应的离子方程式为。

(5) “沉钴”一般加入草酸铵溶液，为了使钴离子沉淀反应进行完全，能否用草酸溶液代替(填“能”或“否”)，如果能写出计算过程。

(6) 根据下图碳酸锂的溶解度曲线分析，实验室模拟“沉锂”中获得 $\text{[math]}$ 固体的操作主要包括、洗涤，干燥。

为研究 $\text{[math]}$ 的投加量对 $\text{[math]}$ 结晶的影响，固定其他条件不变进行实验，结果见下图，请运用平衡理论解释 $\text{[math]}$ 的产率随 $\text{[math]}$ 加入量的变化趋势：。

流程题困难

金属离子	$\text{[math]}$	$\text{[math]}$	$\text{[math]}$	$\text{[math]}$
开始沉淀的pH	2.2	3.5	9.5	12.4
沉淀完全(c=1.0×10*mol-L')的pH	3.2	4.7	11.1	13.8