实验室以蛇纹石酸浸出液（主要含Fe3+，还有一定量的Al3+、Mn2+、Ca2+、Mg2+...

实验室以蛇纹石酸浸出液（主要含Fe3+，还有一定量的Al3+、Mn2+、Ca2+、Mg2+等）为原料制备高纯氧化铁，流程如下：

已知流程中相关金属离子生成氢氧化物沉淀的pH如下表：

（1）“还原”时，应选择_____________（填字母）。

A．Zn粉　　　　　　　　　 B．NaClO溶液　　　　　　　　　 C．Fe粉

（2）“滤渣”的主要成分除含有少量MnF2外，还含有_____________（填化学式）。

（3）“沉锰”时，已知：Ksp(MnS)＝4.65×10–14。为确保沉锰完全[即溶液中c(Mn2＋)＜1.0×10–6 mol·L−1]，应保持溶液中c(S2-)＞_____________mol·L－1。

（4）“除铝”时，控制溶液pH的范围为_____________。

（5）“氧化”时，常用酸性K2Cr2O7溶液检测是否残留未被氧化的金属离子，该反应的离子方程式为_____________。

（6）“沉铁”时，反应温度为85℃条件下，反应时间和反应终点pH对铁的沉淀率的影响分别如下图所示，则最佳的工艺条件是_____________。

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实验室以蛇纹石酸浸出液（主要含Fe3+，还有一定量的Al3+、Mn2+、Ca2+、Mg2+等）为原料制备高纯氧化铁，流程如下：

已知流程中相关金属离子生成氢氧化物沉淀的pH如下表：

（1）“还原”时，应选择_____________（填字母）。

A．Zn粉　　　　　　　　　 B．NaClO溶液　　　　　　　　　 C．Fe粉

（2）“滤渣”的主要成分除含有少量MnF2外，还含有_____________（填化学式）。

（3）“沉锰”时，已知：Ksp(MnS)＝4.65×10–14。为确保沉锰完全[即溶液中c(Mn2＋)＜1.0×10–6 mol·L−1]，应保持溶液中c(S2-)＞_____________mol·L－1。

（4）“除铝”时，控制溶液pH的范围为_____________。

（5）“氧化”时，常用酸性K2Cr2O7溶液检测是否残留未被氧化的金属离子，该反应的离子方程式为_____________。

（6）“沉铁”时，反应温度为85℃条件下，反应时间和反应终点pH对铁的沉淀率的影响分别如下图所示，则最佳的工艺条件是_____________。

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金属钇(Y)具有重要的国防价值，但因过度开采已濒临枯竭。通过硫酸浸泡深海磷灰石矿，可以得到Y3+的浸出液：

表1　 浸出液成分

（1）浸出液可用有机溶剂（HR）进行萃取，实现Y3+的富集（已知：Y3+与Fe3+性质相似），原理如下：Fe3+ + 3HR FeR3 + 3H+　　　 Y3+ + 3HR YR3 + 3H+　　　　 （已知：FeR3、YR3均易溶于HR）

浸出液在不同pH下萃取的结果如图1。

①用化学平衡原理解释，随pH增大，Y3+萃取率增大的原因________。

②结合图1解释，工业上萃取Y3+之前，应首先除去Fe3+的原因是________。

（2）采用“中和沉淀法”和“磷酸法”可以除铁。　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　

表2　 Fe3+、Y3+去除率

中和沉淀法：向浸出液中加入NaOH除Fe3+，去除率如表2所示。

①该实验条件下，Fe3+去除率比Y3+大的可能原因________。

磷酸法：将磷酸（H3PO4：三元弱酸）加入到浸出液中，再加入Na2CO3溶液，调pH为2.5，过滤除去磷酸铁沉淀（FePO4），滤液中剩余的Fe3+、Y3+浓度如表3。　　　　　　　　　　　　　　

表3　 滤液中Fe3+、Y3+的浓度

② 配平“磷酸法”除铁过程中的离子方程式

Fe3+ +　　 　　　　 +　　 　　　 =　　 FePO4↓+　　 CO2↑+　　 　　　　 ，___________________

③ 综合分析表1、表2、表3，工业上采用“磷酸法”除铁的原因________。

（3）经“磷酸法”除铁后，用有机溶剂HR萃取Y3+，可通过________（填操作）收集含Y3+的有机溶液。

（4）综合分析以上材料，下列说法合理的是________。

a. 分析图1可知，pH在0.2～2.0范围内，有机溶剂中的Fe3+多于水溶液中的Fe3+

b. 表2中 Y3+损失率在20%左右的原因可能是生成的Fe(OH)3对Y3+的吸附

c. 表2中 pH在4.5～5.0范围内，Y3+损失率变大的可能原因：Y3+ + 3OH- = Y（OH）3↓

d. 有机溶剂萃取Y3+的优点是Ca2+、Mg2+、Mn2+等金属离子萃取率极低

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以硫酸法钛白粉生产中排放的含锰废水(主要金属离子为Mn2＋、Fe2＋、Al3＋，还含有少量Ca2＋、Mg2＋、Cu2＋和Ni2＋等离子)为原料，生产MnCO3的工艺流程如下：

已知：25 ℃时，Ksp(CaF2)＝1.5×10－10、Ksp(MgF2)＝7.5×10－11。

(1)流程中含锰废水经过前三步预处理，得到主要含有Mn2＋的母液。

①除铁铝时，在搅拌条件下先加入H2O2溶液，再加入NaOH溶液调节pH。加入H2O2溶液时发生反应的离子方程式为__________________________________________。

②除钙镁步骤中，当Ca2＋、Mg2＋沉淀完全时，溶液中＝________。

(2) 沉锰过程在pH为7.0条件下充分进行，反应温度对锰沉淀率的影响关系如图所示。

①沉锰过程发生反应的离子方程式为____________。该过程中加入适当过量的NH4HCO3的原因是________。

②当温度超过30 ℃，沉锰反应的锰沉淀率随温度升高而下降的原因是______________________________。

(3) 沉锰后过滤得到MnCO3粗产品，依次用去离子水和无水乙醇各洗涤2～3次，再低温干燥，得到纯净的MnCO3。用无水乙醇洗涤的目的是____________________________。

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工业采用氯化铵焙烧菱锰矿制备高纯碳酸锰的流程如图所示：

已知：①菱锰矿的主要成分是MnCO3，其中含Fe、Ca、Mg、Al等元素。

②Al3+、Fe3+沉淀完全的pH分别为4.7、3.2，Mn2+、Mg2+开始沉淀的pH分别为8.1、9.1。

③焙烧过程中主要反应为MnCO3+2NH4ClMnCl2+2NH3↑+CO2↑+H2O。

（1）结合图1、2、3，分析焙烧过程中最佳的焙烧温度、焙烧时间、分别为_____、_____、_______。

（2）对浸出液净化除杂时，需先加入MnO2将Fe2+转化为Fe3+，再调节溶液pH的范围为_______，将Fe3+和Al3+变为沉淀而除去，然后加入NH4F将Ca2+、Mg2+变为氟化物沉淀除去。

（3）“碳化结晶”步骤中，加入碳酸氢铵时反应的离子方程式为______________。

（4）上述流程中可循环使用的物质是________。

（5）现用滴定法测定浸出液中Mn2+的含量。实验步骤：称取1.000 g试样，向其中加入稍过量的磷酸和硝酸，加热使反应2Mn2+++4+2H+2[Mn(PO4)2]3−++H2O充分进行；加入稍过量的硫酸铵，发生反应+N2↑+2H2O以除去；加入稀硫酸酸化，用2.00 mol·L−1 10.00 mL硫酸亚铁铵标准溶液进行滴定，发生的反应为[Mn(PO4)2]3−+Fe2+Mn2++ Fe3++2；用0.10 mol·L−110.00 mL酸性K2Cr2O7溶液恰好除去过量的Fe2+。

①酸性K2Cr2O7溶液与Fe2+反应的离子方程式为_____________(还原产物是Cr3+)。

②试样中锰的质量分数为_______。

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工业采用氯化铵焙烧菱锰矿制备高纯碳酸锰的流程如图所示：

已知：①菱锰矿的主要成分是MnCO3，其中含Fe、Ca、Mg、Al等元素。

②Al3＋、Fe3＋沉淀完全的pH分别为4.7、3.2，Mn2＋、Mg2＋开始沉淀的pH分别为8.1、9.1。

③焙烧过程中主要反应为MnCO3＋2NH4Cl　 MnCl2＋2NH3↑＋CO2↑＋H2O。

(1)结合图1、2、3，分析焙烧过程中最佳的焙烧温度、焙烧时间、m(NH4Cl)/m(菱锰矿粉)分别为____________、____________、____________。

(2)对浸出液净化除杂时，需先加入MnO2将Fe2＋转化为Fe3＋，再调节溶液pH的范围__，将Fe3＋和Al3＋变为沉淀而除去，然后加入NH4F将Ca2＋、Mg2＋变为氟化物沉淀除去。

(3)“碳化结晶”步骤中，加入碳酸氢铵时反应的离子方程式为____。

(4)上述流程中可循环使用的物质是________。

(5)现用滴定法测定浸出液中Mn2＋的含量。实验步骤：称取1.000 g试样，向其中加入稍过量的磷酸和硝酸，加热使反应2Mn2＋＋NO3-＋4PO43-＋2H＋2[Mn(PO4)2]3－＋NO2-＋H2O充分进行并除去多余的硝酸；加入稍过量的硫酸铵，发生反应NO2-＋NH4+===N2↑＋2H2O以除去NO2-；加入稀硫酸酸化，用2.00 mol·L－110.00 mL硫酸亚铁铵标准溶液进行滴定，发生的反应为[Mn(PO4)2]3－＋Fe2＋===Mn2＋＋Fe3＋＋2PO43-；用0.10 mol·L－110.00 mL酸性K2Cr2O7溶液恰好除去过量的Fe2＋。

①酸性K2Cr2O7溶液与Fe2＋反应(还原产物是Cr3＋)的离子方程式为___________。

②试样中锰的质量分数为________。

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工业采用氯化铵焙烧菱锰矿制备高纯碳酸锰的流程如图所示：

已知：①菱锰矿的主要成分是MnCO3，其中含Fe、Ca、Mg、Al等元素。

②Al3＋、Fe3＋沉淀完全的pH分别为4.7、3.2，Mn2＋、Mg2＋开始沉淀的pH分别为8.1、9.1。

③焙烧过程中主要反应为MnCO3＋2NH4Cl　 MnCl2＋2NH3↑＋CO2↑＋H2O。

(1)结合图1、2、3，分析焙烧过程中最佳的焙烧温度、焙烧时间、m(NH4Cl)/m(菱锰矿粉)分别为____________、____________、____________。

(2)对浸出液净化除杂时，需先加入MnO2将Fe2＋转化为Fe3＋，再调节溶液pH的范围__，将Fe3＋和Al3＋变为沉淀而除去，然后加入NH4F将Ca2＋、Mg2＋变为氟化物沉淀除去。

(3)“碳化结晶”步骤中，加入碳酸氢铵时反应的离子方程式为____。

(4)上述流程中可循环使用的物质是________。

(5)现用滴定法测定浸出液中Mn2＋的含量。实验步骤：称取1.000 g试样，向其中加入稍过量的磷酸和硝酸，加热使反应2Mn2＋＋NO3-＋4PO43-＋2H＋2[Mn(PO4)2]3－＋NO2-＋H2O充分进行并除去多余的硝酸；加入稍过量的硫酸铵，发生反应NO2-＋NH4+===N2↑＋2H2O以除去NO2-；加入稀硫酸酸化，用2.00 mol·L－110.00 mL硫酸亚铁铵标准溶液进行滴定，发生的反应为[Mn(PO4)2]3－＋Fe2＋===Mn2＋＋Fe3＋＋2PO43-；用0.10 mol·L－110.00 mL酸性K2Cr2O7溶液恰好除去过量的Fe2＋。

①酸性K2Cr2O7溶液与Fe2＋反应(还原产物是Cr3＋)的离子方程式为___________。

②试样中锰的质量分数为________。

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利用水钴矿(主要成分为Co2O3，含少量Fe2O3、A12O3、MnO、MgO、CaO等)制取草酸钴的工艺流程如图：

已知：①浸出液含有的阳离子主要有H+、Co2+、Fe2+、Mn2+、Ca2+、Mg2+、Al3+等；

②部分阳离子以氢氧化物形式沉淀时溶液的pH见下表：

(1)浸出过程中加入Na2SO3的目的是_____。

(2)NaClO3在反应中氯元素被还原为最低价，该反应的离子方程式为_____。

(3)加Na2CO3能使浸出液中某些金属离子转化成氢氧化物沉淀。试用离子方程式和必要的文字简述其原理：_____。

(4)萃取剂对金属离子的萃取率与pH的关系如图所示，在滤液II中适宜萃取的pH为_____左右。

a.2.0~2.5　　　　　　　 b.3.0~3.5　　　　　 c.4.0~4.5

(5)滤液I“除钙、镁”是将其转化为MgF2、CaF2沉淀。已知Ksp(MgF2)=7.35×10-11、Ksp(CaF2)=1.05×10-10，当加入过量NaF后，所得滤液=____。

(6)工业上用氨水吸收废气中的SO2。已知NH3·H2O的电离平衡常数K=1.8×10-5，H2SO3的电离平衡常数K1=1.2×10-2，K2=1.3×10-8。在通废气的过程中，当恰好形成正盐时，溶液中离子浓度的大小关系为____。

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利用水钴矿(主要成分为Co2O3，含少量Fe2O3、Al2O3、MnO、MgO、CaO等)制取草酸钴的工艺流程如下：

已知①浸出液含有的阳离子主要有H+、Co2+、Fe2+、Mn2+、Ca2+、Mg2+、Al3+等；

②部分阳离子以氢氧化物形式沉淀时溶液的pH见下表：

（1）浸出过程中加入Na2SO3的目的是_____________。

（2）制取NaClO3可以将氯气通入到热的浓氢氧化钠溶液，该反应的离子方程式为__________________ ；实验需要制取10.65克NaClO3，需要的氯气由电解食盐水生成，若不考虑反应过程中的损失，则同时生成的氢气的体积为_______________ (标准状况)。

（3）萃取剂对金属离子的萃取率与pH的关系如图所示。

滤液Ⅱ中加入萃取剂的作用是_________；使用萃取剂适宜的pH是______(填选项序号)。

A．接近2.0　　　　　　 B．接近3.0　　　　　　 C．接近5.0

（4）“除钙、镁”是将溶液中Ca2+与Mg2+转化为MgF2、CaF2沉淀。

已知K sp(MgF2)=7.35×10-11、Ksp(CaF2)=1.05×10-10。当加入过量NaF后，所得滤液c(Mg2+)/ c(Ca2+)=________________。

（5）工业上用氨水吸收废气中的SO2。已知NH3·H2O的电离平衡常数K1 =1.8×10-5mol·L-1H2SO4的电离平衡常数K2=1.2×10-2mol·L-1，K3 =1.3×10-8mol·L-1。在通入废气的过程中：

当恰好形成正盐时，溶液中离子浓度的大小关系为____________________________。

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利用水钴矿(主要成分为Co2O3，含少量Fe2O3、Al2O3、MnO、MgO、CaO等)制取草酸钴的工艺流程如下

已知：①浸出液含有的阳离子主要有H+、Co2+、Fe2+、Mn2+、Ca2+、Mg2+、Al3+等；

②部分阳离子以氢氧化物形式沉淀时溶液的pH见下表：

（1）浸出过程中加入Na2SO3的目的是_____________。

（2）制取NaClO3可以将氯气通入到热的浓氢氧化钠溶液，该反应的离子方程式为　 　　　　　 　　 ；实验需要制取10.65克NaClO3，需要的氯气由电解食盐水生成，若不考虑反应过程中的损失，则同时生成的氢气的体积为　　 　　　　　 　 (标准状况)。

（3）萃取剂对金属离子的萃取率与pH的关系如图所示。滤液Ⅱ中加入萃取剂的作用是_________；使用萃取剂适宜的pH是______(填选项序号)。

A．接近2.0　　　　　　 B．接近3.0　　　　　　 C．接近5.0

（4）“除钙、镁”是将溶液中Ca2+与Mg2+转化为MgF2、CaF2沉淀。已知Ksp(MgF2)=7.35×10-11、Ksp(CaF2)=1.05×10-10。当加入过量NaF后，所得滤液c(Mg2+)/ c(Ca2+)=________________。

（5）工业上用氨水吸收废气中的SO2。已知NH3·H2O的电离平衡常数K1 =1.8×10-5mol·L-1H2SO4的电离平衡常数K2=1.2×10-2mol·L-1，K3 =1.3×10-8mol·L-1。在通入废气的过程中：

①当恰好形成正盐时，溶液中离子浓度的大小关系为　　 　　　　　　　　 　 。

②当恰好形成酸式盐时，加入少量NaOH溶液，反应的离子方程式为　 　　　　　　　　 　　 。

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