（16分）炼锌厂产生的工业废渣——锌渣（除了含Zn外，还含有Fe、Al、Cd和SiO2等杂...

（16分）炼锌厂产生的工业废渣——锌渣（除了含Zn外，还含有Fe、Al、Cd和SiO2等杂质），利用锌渣制取并回收ZnSO4·7H2O和金属镉是一个有益的尝试，其流程如下：

已知：Fe3+、Al3+、Zn2+、Cd2+、Fe2+以氢氧化物完全沉淀时的pH分别为：3.2，4.7，6.5，9.4，9.7；锌的金属活动性比镉强。

试回答下列问题：

（1）“浸出”时用到的“试剂X”为　　　　　　　　 (填名称)。

（2）写出“氧化”过程的离子方程式　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 。

（3）“调pH”过程可以选用　　　　　　　 。（从以下选项选择，填序号）

A．H2SO4　　 　 　　 B．ZnO　 　　　 　 C．NaOH

“滤渣2”的主要成分是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 (填化学式，下同)。

（4）“试剂Y”是___________

（5）“操作1”是　　　　　　　 　 ；在“操作1”时，必须采取的实验措施是　　 　　　　　　　　　　 。

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七水硫酸镁（MgSO4•7H2O）在印染、造纸和医药等工业上都有广泛的应用，利用化工厂生产硼砂的废渣﹣硼镁泥可制取七水硫酸镁。硼镁泥的主要成分是MgCO3，还含有其他杂质（MgO、SiO2、Fe2O3、FeO、CaO、Al2O3、MnO等）。

表1　 部分阳离子以氢氧化物形式完全沉淀时溶液的pH

表2　 两种盐的溶解度（单位为g/100g水）

硼镁泥制取七水硫酸镁的工艺流程如下：

根据以上流程图并参考表格pH数据和溶解度数据，试回答下列问题：

（1）过滤I的滤液中加入硼镁泥，调节溶液的pH=5～6，再加入NaClO溶液加热煮沸，将溶液中的Mn2+氧化成MnO2，反应的离子反应方程式为　　　　 ．加热煮沸的主要目的是　　　　 。

（2）沉淀B中除MnO2、SiO2外还含有　　　　 （填化学式）等物质。

（3）检验过滤Ⅱ后的滤液中是否含有Fe3+的实验方法是　　 　　　　　　 　　 。

（4）沉淀C的化学式是　　　　 ．过滤Ⅲ需趁热过滤的理由是　　　　 。

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七水硫酸镁(MgSO₄·7H₂O)在印染、造纸和医药等工业上都有广泛的应用，利用化工厂生产硼砂的废渣－硼镁泥可制取七水硫酸镁。硼镁泥的主要成分是MgCO₃，还含有其他杂质(MgO、SiO₂、Fe₂O₃、FeO、CaO、Al₂O₃、MnO等）。

表1  部分阳离子以氢氧化物形式完全沉淀时溶液的pH

表2  两种盐的溶解度(单位为g／100g水)

硼镁泥制取七水硫酸镁的工艺流程如下：

根据以上流程图并参考表格pH数据和溶解度数据，试回答下列问题：

（1）过滤I的滤液中加入硼镁泥，调节溶液的pH＝5～6，再加入NaClO溶液加热煮沸，将溶液中的Mn²⁺氧化成MnO₂，反应的离子反应方程式为________。加热煮沸的主要目的是________。

（2）沉淀B中除MnO₂、SiO₂外还含有________(填化学式)等物质。

（3）检验过滤Ⅱ后的滤液中是否含有Fe³⁺的实验方法是________；

（4）沉淀C的化学式是________。过滤III需趁热过滤的理由是________

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纳米ZnS具有独特的光电效应，在电学、磁学、光学等领域应用广泛。以工业废渣锌灰(主要成分为Zn、ZnO，还含有Fe2O3、FeO、CuO等杂质)为原料制备纳米ZnS的工业流程如下:

请回答下列问题。

（1）酸浸时FeO与稀HNO3反应的离子方程式_______________________。

（2）将酸浸的尾气循环利用，加入的X气体可以是____________________________。

（3）流程中加入ZnO调pH的目的是__________________________________________。

（4）滤渣2中的成分是___________________。

（5）已知ZnS的溶度积Ksp=1.6×10-24,溶液中Zn2+浓度为0.01mol/L，则溶液中S2-浓度大于______mol/L，才生成ZnS沉淀。

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硫化锌（ZnS）是一种重要的化工原料，难溶于水，可由炼锌的废渣锌灰制取其工艺流程如图所示．

（1）步骤Ⅱ所得滤渣中的物质是（写化学式）_____________。

（2）步骤II中的氧化还原反应的离子方程式为___________________________________。

（3）步骤Ⅳ还可以回收Na2SO4来制取Na2S。Na2S可由等物质的量的Na2SO4和CH4在高温、催化剂条件下制取，化学反应方程式为__________________________。

（4）已知Na2SO4·10H2O及Na2SO4的溶解度随温度变化曲线如图:

从滤液中得到Na2SO4的操作方法是_________________________________。

（5）在废水处理领域中常用H2S 将Mn2+转化为MnS 除去，向含有0.020 mol•L-1 Mn2+废水中通入一定量的H2S 气体，调节溶液的pH=a，当HS-浓度为1.010 -4 mol•L-1时，Mn2+开始沉淀，则a=____________。[已知：H2S 的电离常数Ka1=1.310 -7，Ka2=7.010 -15；Ksp(MnS)=1.410 -15]

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工业上设计将VOSO4中的K2SO4、SiO2杂质除去并回收得到V2O5的流程如下：

请回答下列问题：

（1）步骤①所得废渣的成分是　　　　　　 （写化学式），操作I的名称　　　 　　 　 。

（2）步骤②、③的变化过程可简化为（下式R表示VO2+，HA表示有机萃取剂）：R2(SO4)n (水层)+ 2nHA(有机层)2RAn(有机层)+ nH2SO4(水层)

②中萃取时必须加入适量碱，其原因是 　　　　　　　　　　 。

③中X试剂为 　　　　　　　　　　　　　　　　　　 。

（3）⑤的离子方程式为　　　　　　　　　　 。

（4）25℃时，取样进行试验分析，得到钒沉淀率和溶液pH之间关系如下表：

结合上表，在实际生产中，⑤中加入氨水，调节溶液的最佳pH为　　　　　　　 ；若钒沉淀率为93.1%时不产生Fe(OH)3沉淀，则溶液中c(Fe3+)<　　　　　　　 。〖已知：25℃时，Ksp[Fe(OH)3]=2.6×10-39〗

（5）该工艺流程中，可以循环利用的物质有　　 　　　　 　 和　　　　　　　　 。

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工业上设计将VOSO4中的K2SO4、SiO2杂质除去并回收得到V2O5的流程如下：

请回答下列问题：

（1）步骤①所得废渣的成分是____________写化学式），操作I的名称______。

（2）步骤②、③的变化过程可简化为（下式R表示VO2+，HA表示有机萃取剂）：

R2(SO4)n(水层)+ 2nHA（有机层）2RAn（有机层） + nH2SO4 (水层)

②中萃取时必须加入适量碱，其原因是____________________________。

③中X试剂为___________________。

（3）⑤的离子方程式为________________________。

（4）25℃时，取样进行试验分析，得到钒沉淀率和溶液pH之间关系如下表：

结合上表，在实际生产中，⑤中加入氨水，调节溶液的最佳pH为__________；

若钒沉淀率为93．1%时不产生Fe(OH)3沉淀，则溶液中c(Fe3+)<_____________。

(已知：25℃时，Ksp[Fe(OH)3]=2．6×10-39)

（5）该工艺流程中，可以循环利用的物质有______________和_______。

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工业上设计将VOSO4中的K2SO4、SiO2杂质除去并回收得到V2O5的流程如图所示：

回答下列问题：

（1）步骤①所得废渣的成分是________（写化学式），操作Ⅱ的名称是_____________。

（2）步骤②、③的变化过程表示为（下式R表示VO2+，HA表示有机萃取剂）：R2(SO4)n（水层）+2nHA（有机层）2RAn（有机层）+nH2SO4（水层），③X试剂为__________（写化学式）。

（3）按要求完成下列方程式。

④的离子方程式为___________________________________。

加氨水调节pH过程中涉及的离子方程式为：______________________________。

（4）25℃时，取样进行试验分析，得到钒沉淀率和溶液pH之间关系如下表：

在实际生产中，⑤中加入氨水，调节溶液的pH最佳为__________；若钒沉淀率为93.1%时不产生Fe(OH)3沉淀，则溶液中c(Fe3+)<__________mol·L-1（已知：25℃时，Ksp[Fe(OH)3]=2.6×10-39）。

（5）该工艺流程中可以循环利用的物质有__________和__________。

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工业生产需要大量原料，消耗大量能源，在得到所需产品同时产生了大量废气、废水、废渣。某工厂排放的废水中含有Cu2＋、Fe2＋、Hg2＋、H＋等离子，某化学小组为了充分利用资源和保护环境，准备回收废水中的铜和汞，同时得到绿矾。他们设计了如下实验方案：

（1）现有仪器：酒精灯、玻璃棒、坩埚、蒸发皿、蒸馏烧瓶、烧杯、铁架台等，完成步骤Ⅳ的实验操作还需要选择的玻璃仪器是__________设计简单实验检验绿矾是否变质，简述你的操作：__________。

（2）步骤Ⅰ中加入过量铁粉的目的是__________，步骤Ⅱ中__________(填“能”或“不能”)用盐酸代替硫酸。

（3）步骤V利用氧化铜制取铜有如下四种方案：

方案甲：利用氢气还原氧化铜；

方案乙：利用一氧化碳还原氧化铜；

方案丙：利用炭粉还原氧化铜；

方案丁：先将氧化铜溶于稀硫酸，然后加入过量的铁粉、过滤，再将滤渣溶于过量的稀硫酸，再过滤、洗涤、烘干。

从安全角度考虑，方案__________不好；从产品纯度考虑，方案__________不好。

（4）写出步骤Ⅱ中涉及反应的离子方程式：__________；步骤Ⅳ得到绿矾的操作蒸发浓缩__________、__________。

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工业上利用电镀污泥（主要含有Fe2O3、CuO、Cr2O3及部分难溶杂质）回收铜和铬等金属，回收流程如下图：　

已知部分物质沉淀的pH及CaSO4的溶解度曲线如下：

（1）在浸出过程中除了生成Fe2(SO4)3、Cr2(SO4)3外，主要还有_____

（2）在除铁操作中，需要除去Fe3+和CaSO4，请完成相关操作：①加入石灰乳调节pH到__；②将浊液加热到80℃，______．

（3）写出还原步骤中加入NaHSO3生成Cu2O固体的离子反应方程式___________，此步骤中加入NaHSO3得到Cu2O的产率为95%，若NaHSO3过量，除了浪费试剂外，还会出现的问题是________．

（4）当离子浓度≤1×10﹣5 mol•L﹣1认为沉淀完全，若要使Cr3+完全沉淀则要保持c（OH﹣）≥_______．已知：Ksp[Cr(OH)3]=6.3×10﹣31， ≈4.0）

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