硼酸和硫酸镁是重要的化工原料。以硼铁混精矿[主要成分为MgBO2（OH）、UO2和Fe3O...

硼酸和硫酸镁是重要的化工原料。以硼铁混精矿[主要成分为MgBO2（OH）、UO2和Fe3O4，还有少量的Fe2O3、FeO、SiO2]为原料制备硼酸和硫酸镁的工艺流程如下：

已知：①UO22＋在pH为4－5的溶液中生成UO2（OH）2沉淀；②Fe2＋和Fe3＋沉淀完全的pH分别为9.7、3.7。

（1）酸浸过程中MgBO2（OH）与硫酸反应的离子方程式为_____。

（2）酸浸过程中加入H2O2的目的是______（写出两条），滤渣1的主要成分是___（填化学式）。

（3）试剂1最好选择_____（填化学式）。若调节溶液pH前，溶液中c（Mg2＋）＝0.2 mol/L，当溶液pH调至5时，UO2＋沉淀完全，此时是否有Mg（OH）2沉淀生成____。{通过计算说明，Ksp[Mg（OH）2]＝5.6×10－12}

（4）操作1的名称是_____。

（5）MgSO4·H2O加热脱水可以得无水MgSO4，那么MgCl2·6H2O晶体直接加热___（填“能”或“不能”）得到无水MgCl2，理由是_______。

（6）已知：H2CO3的Ka1＝4.4×10－7，Ka2＝4.7×10－11；H3BO3的Ka＝5.8×10－10。向碳酸钠溶液里逐滴加入硼酸溶液____（填“有”或“无”）气泡产生，理由是____。

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硼铁混合精矿含有硼镁石[MgBO2(OH)]、磁铁矿(Fe3O4) 、磁黄铁矿(Fe2S)、晶质铀矿(UO2)等，以该矿为原料制备MgSO4•H2O和硼酸(H3BO3)的工艺流程如下：

已知：UO22+在pH为4~5的溶液中生成UO2(OH)2沉淀。

回答下列问题：

(1)“酸浸”时，为了提高浸出率可采取的措施有：_______________________(至少答两个措施)，该步骤中NaClO3可将UO2转化为UO22+，则该反应的离子方程式为 ________ 。

(2)“除铁净化”需要加入　 ______ (填化学式)把溶液pH调节至4~5，滤渣的成分是____。

(3)“蒸发浓缩”时，加入固体MgCl2的作用是 ______________________ 。

(4)铁精矿(Fe3O4、Fe2S)经过一系列加工后，可用于制备氢氧化铁固体。已知T℃Ksp[Fe(OH)3]=4.0×10-39、Ksp[Fe(OH)2]=8.0×10-16 、Kw=10-a，回答下列问题：

①在T℃，假设Fe3+水解的离子方程式是：Fe3+(aq)+3H2O(l)= Fe(OH)3 (s)+3H+(aq)，则该条件下Fe3+水解反应的平衡常数K=___________(用含a的字母表示)。

②在T℃向饱和的Fe(OH)3、Fe(OH)2混合溶液中，加入少量NaOH固体(忽略溶液体积变化)，则溶液中的会________(填“变大”“变小”或“不变”)，请结合相关数据推理说明：____________________________ 。

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硫铁矿石（主要成分FeS2）用于工业制硫酸，其排出的矿渣在一定条件下以磁性氧化铁为主。经磁选获得精矿，可直接用于高炉炼铁。已知某精矿的主要成分是磁性氧化铁( Fe3O4)和Fe2O3及杂质（杂质不含铁、硫、氧元素，且杂质不耗氧）。请回答下列问题：

(1)某硫铁矿石中（杂质不含铁、硫）含硫的质量分数是0.360，则该硫铁矿石中含铁元素的质量分数是________（答案用小数表示，保留3位小数）。

(2)如用上述硫铁矿石制硫酸，矿渣经磁选获得精矿，直接用于高炉炼铁，当制得98.0%的硫酸1.92吨时（不考虑硫的损失），则炼铁厂（不计选矿及炼铁时铁的损耗）最多可生产含碳4.00%的生铁____吨（答案保留3位小数）。

(3)煅烧硫铁矿常用富氧空气。从沸腾炉排出的气体成分如下表。如果精矿中铁、氧的物质的量之比为n (Fe)：n(O)=5：7，则富氧空气中O2和N2的体积比（最简单的整数比）为_________。

(4)炼铁厂生产的生铁常用于炼钢。取某钢样粉末28.12g(假设只含Fe和C)，在氧气流中充分反应，得到CO2气体224mL(标准状况下)。

①计算此钢样粉末中铁和碳的物质的量之比为________（最简单的整数比）。

②再取三份不同质量的上述钢样粉末分别加到100mL相同浓度的稀H2SO4中，充分反应后，测得的实验数据如下表所示：

则该硫酸溶液的物质的量浓度为________________。

③若在上述实验II中继续加入m g钢样粉末，计算反应结束后剩余的固体质量为多少？（写出必要的步骤，答案保留3位小数）_______________。

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硼及其化合物在工业、医药、农业等部门有许多用途。某工厂以铁硼精矿(主要成分为B2O3·2MgO，还有SiO2、CaO、FeO等杂质)制取制硼酸、金属镁的工艺流程图为：

已知：硼酸在不同温度下的溶解度：

回答下列问题：

(1)使用盐酸酸浸，过程中主要反应的化学方程式为_________，为提高浸出速率，可采取的措施有_________(写出两条)。

(2)酸浸时，温度与硼浸出率的关系如图所示，则合适的酸浸温度为_________。

(3)浸出液“氧化”的是将溶液中的Fe2+用_______试剂氧化为Fe3+，反应的离子方程式为_________。

(4)从滤液中获得H3BO3晶体的“操作I”具体操作是_________。

(5)向滤液中加入有机萃取剂萃取分液，此时硼酸处于_________层中(填“有机”或“无机”)。实验室模拟萃取操作使用的玻璃仪器除烧杯外，另一主要玻璃仪器是_________。

(6)某工厂用 m1 kg的铁硼精矿制备硼酸，得到纯度为99.8%的硼酸m2 kg，则铁硼精矿中硼的质量分数是__________(列式表达)。

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以黄铜矿精矿为原料，制取硫酸铜及金属铜的工艺如下所示：

Ⅰ.将黄铜矿精矿(主要成分为CuFeS2，含有少量CaO、MgO、Al2O3)粉碎。

Ⅱ.采用如下装置进行电化学浸出实验

将精选黄铜矿粉加入电解槽阳极区，恒速搅拌，使矿粉溶解。在阴极区通入氧气，并加入少量催化剂。

Ⅲ.一段时间后，抽取阴极区溶液，向其中加入有机萃取剂(RH)发生反应：2RH(有机相)＋Cu2＋(水相) R2Cu(有机相)＋2H＋(水相)

分离出有机相，向其中加入一定浓度的硫酸，使Cu2＋得以再生。

Ⅳ.电解硫酸铜溶液制得金属铜。

（1）黄铜矿粉加入阳极区与硫酸及硫酸铁主要发生以下反应：

CuFeS2＋4H＋=Cu2＋＋Fe2＋＋2H2S

2Fe3＋＋H2S=2Fe2＋＋S↓＋2H＋

①阳极区硫酸铁的主要作用是____________。

②电解过程中，阳极区Fe3＋的浓度基本保持不变，原因是______________________。

（2）阴极区，电极上开始时有大量气泡产生，后有固体析出，一段时间后固体溶解。写出上述现象对应的反应式____________________。

（3）若在实验室进行步骤Ⅲ，分离有机相和水相的主要实验仪器是__________；加入有机萃取剂的目的是__________。

（4）步骤Ⅲ，向有机相中加入一定浓度的硫酸，Cu2＋得以再生的原理是____________。

（5）步骤Ⅳ，若电解200 mL 0.5 mol·L－1的CuSO4溶液，生成铜3.2 g，此时溶液中离子浓度由大到小的顺序是__________。

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以黄铜矿精矿为原料，制取硫酸铜及金属铜的工艺如下所示：

Ⅰ.将黄铜矿精矿（主要成分为CuFeS₂，含有少量CaO、MgO、Al₂O₃）粉碎

Ⅱ.采用如下装置进行电化学浸出实验

将精选黄铜矿粉加入电解槽阳极区，恒速搅拌，使矿粉溶解。在阴极区通入氧气，并加入少量催化剂。

Ⅲ.一段时间后，抽取阴极区溶液，向其中加入有机萃取剂（RH）发生反应：

2RH（有机相）+ Cu²⁺（水相）R₂Cu（有机相）+ 2H^＋（水相）

分离出有机相，向其中加入一定浓度的硫酸，使Cu²⁺得以再生。

Ⅳ.电解硫酸铜溶液制得金属铜。

（1）黄铜矿粉加入阳极区与硫酸及硫酸铁主要发生以下反应：

CuFeS₂ + 4H^＋ = Cu²⁺ + Fe²⁺ + 2H₂S    2Fe³⁺ + H₂S = 2Fe²⁺ + S↓+ 2H^＋

① 阳极区硫酸铁的主要作用是________。

② 电解过程中，阳极区Fe³⁺的浓度基本保持不变，原因是________。

（2）阴极区，电极上开始时有大量气泡产生，后有固体析出，一段时间后固体溶解。写出上述现象对应的反应式________。

（3）若在实验室进行步骤Ⅲ，分离有机相和水相的主要实验仪器是；加入有机萃取剂的目的是________。

（4）步骤Ⅲ，向有机相中加入一定浓度的硫酸，Cu²⁺得以再生的原理是________。

（5）步骤Ⅳ，若电解200mL0.5 mol/L的CuSO₄溶液，生成铜3.2 g，此时溶液中离子浓度由大到小的顺序是________。

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工业生产硫酸的黄铁矿烧渣(主要成分为Fe2O3及少量的FeS、SiO2、Cu、Au、Ag等)是工业三废之一，其综合利用是一条变废为宝的重要途径。

I.以黄铁矿烧渣为原料制备颜料铁红(Fe2O3)和回收(NH4)2SO4的生产工艺流程如下图:

请回答下列问题:

(1)能提高“废渣溶解”速率的措施有______(写出一条即可)，“氧化”的目的是______________。 (2)(NH4)2Fe6(SO4)4(OH)12中Fe的化合价是__________________。

(3)该工艺流程图中，第二次加入氨水后，反应的离子方程式为________________________。

II.下图是以黄铁矿烧渣为原料制备颜料铁红的另外一种生产工艺流程:

(4)在滤液I中加入廉价的熟石灰，反应的化学方程式是___________________。

(5)“氧化”反应较多，其中FeS 可以看做被水溶液中Cl2氧化，氧化后的溶液中滴加BaCl2有不溶解于盐酸的白色沉淀生成，则水溶液中FeS 与Cl2 反应的离子方程式为________________。

(6)试剂X 为过量铁粉，其作用是________________________________。

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钛是一种重要的金属，以钛铁矿[主要成分为钛酸亚铁(FeTiO3)，还含有少量Fe2O3]为原料制备钛的工艺流程如图所示：

（1）钛铁矿与硫酸反应的化学方程式为　　　　　　　　　　　　　　　　　　 。

（2）加入的物质A为　　　　　　　　　 。

（3）步骤Ⅱ中发生反应的离子方程式为　　　　　　　　　　　　　　 ；水解过程中需要升高温度，其目的是：①加快反应水解速率 ②　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 。

（4）由TiO2获得金属Ti可用以下两种方法。

①电解法：以石墨为阳极，TiO2为阴极，熔融CaO为电解质，其阴极的电极反应式为　　　　　　 。

②热还原法：首先将TiO2、氯气和过量焦炭混合，高温反应生成TiCl4；然后用Mg还原TiCl4即可制取Ti。生成TiCl4的反应中，氧化剂与还原剂的物质的量之比为　　　　　 ；生成Ti的反应需在Ar气氛中，其原因为　　　　　　　　　　　　　　　　　　 。

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硼及其化合物在工业上有许多用途。工业上用硼矿石主要成分为，还有少量MgO、等为原料制备粗硼的工艺流程如图所示。

已知：①偏硼酸钠易溶于水，在碱性条件下稳定存在。②硼砂的化学式为。回答下列问题：

(1)欲提高硼矿石的溶解速率，可采取的措施有______写出两条。

(2)滤渣主要成分是______。

(3)硼砂中B的化合价为______，溶于热水后，常用调pH到2～3制取，反应的离子方程式为______。

(4)为晶体加热脱水的产物其与Mg反应制取粗硼的化学方程式为______。

(5)以硼酸为原料可制得硼氢化钠，它与水反应的离子方程式为，该反应中氧化剂是______；硼氢化钠能把许多金属离子还原为金属单质，为抑制它与水的反应反应可在______填“酸性”“中性”或“碱性“条件下进行。

(6)硼酸熔点为，露置空气中无变化，加热至时失水而变成偏硼酸：。已知是弱酸，将等体积等物质的量浓度的与NaOH溶液混合，所得溶液中离子浓度从大到小的顺序是______。

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[化学一选修3:物质结构与性质](15分）

一水硫酸四氨合铜（II)(化学式为是一种重要的染料及农药中间体。某学习小组以孔雀石（主要成分为Cu₂(OH)₂CO₃,含少量Fe₂O₃和SO₂杂质）为原料制备该物质的流程如下：

请回答：

(1) 沉淀A的晶体中最小环上的原子个数为______，气体C分子中键和键的个数比为______

(2) 溶液D的溶质阴离子的空间构型为______，其中心原子的杂化轨道类型为______

(3) MgO的熔点高于CuO的原因为____________

(4) 画出一水硫酸四氨合铜（II)中配离子的配位键____________。

(5)湿法炼铜就是利用溶液D制得铜单质，铜单质晶体中原子的堆积方式如图甲所示， 其晶胞如图乙所示，原子之间相互位置关系的平面图如图丙所示。

①铜单质晶体中原子的堆积方式为____________，晶胞中Cu原子的配位数为______

②若Cu原子半径为acm，则Cu单质晶体的密度为______g/cm³(只列出计算式，阿伏加德罗常数的值为N_A)。

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