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2022届高三化学一轮复习实验专题强基练40矿石中提纯制备类实验含解析
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这是一份2022届高三化学一轮复习实验专题强基练40矿石中提纯制备类实验含解析，共28页。试卷主要包含了自然界中有多种铁矿石，如磁铁矿，某课题组以硫铁矿烧渣等内容，欢迎下载使用。
矿石中提纯制备类实验
非选择题（共15题）
1．辉铜矿石主要含有硫化亚铜(Cu2S)及少量脉石(SiO2)。一种以辉铜矿石为原料制备硝酸铜的工艺流程如下所示:（已知：硫不溶于水，微溶于酒精，易溶于二硫化碳、四氯化碳和苯。）
(1)写出“浸取”过程中Cu2S溶解时发生反应的离子方程式:____________。
(2)“回收S”过程中温度控制在50~60 ℃之间,不宜过高或过低的原因是_____________________。
(3)气体NOx与氧气混合后通入水中能生成流程中可循环利用的一种物质,该反应的化学方程式为_________________。向“滤液M”中加入(或通入)____(填字母),可得到另一种可循环利用的物质。 a.铁 b.氯气 c.高锰酸钾
(4)“保温除铁”过程中,加入CuO的目的是__________________；“蒸发浓缩、冷却结晶”过程中,加入HNO3调节溶液的pH,其理由是___________。
(5)洗涤硝酸铜晶体的洗涤剂可以使用下列物质中的______________。
a.酒精 b.热水 c.饱和硝酸铜溶液
2．我国产铜主要取自黄铜矿（CuFeS2），随着矿石品位的降低和环保要求的提高，湿法炼铜的优势日益突出。该工艺的核心是黄铜矿的浸出，目前主要有氧化浸出、配位浸出和生物浸出三种方法。
Ⅰ．氧化浸出
（1）在硫酸介质中用双氧水将黄铜矿氧化，测得有生成。
①该反应的离子方程式为____________________________________________。
②该反应在25～50℃下进行，实际生产中双氧水的消耗量要远远高于理论值，试分析其原因：_____________________________________________________。
Ⅱ．配位浸出
反应原理为：（未配平）
（2）为提高黄铜矿的浸出率，可采取的措施有____________________（至少写出两点）。
（3）为稳定浸出液的pH，生产中需要向氨水中添加NH4Cl，构成NH3·H2O-NH4Cl缓冲溶液。某小组在实验室对该缓冲体系进行了研究：25℃时，向a mol·L-1的氨水中缓慢加入等体积0.02mol·L-1的NH4Cl溶液，平衡时溶液呈中性。则NH3·H2O的电离常数Kb=________（用含a的代数式表示）；滴加NH4Cl溶液的过程中水的电离平衡________（填“正向”“逆向”或“不”）移动。
Ⅲ．生物浸出
在反应釜中加入黄铜矿、硫酸铁、硫酸和微生物，并鼓入空气，黄铜矿逐渐溶解，反应釜中各物质的转化关系如图所示。
（4）在微生物的作用下，可以循环使用的物质有________（填化学式），微生物参与反应的离子方程式为______________________（任写一个）。
（5）假如黄铜矿中的铁元素最终全部转化为Fe3+，当有2mol 生成时，理论上消耗O2的物质的量为________。
3．硫酸亚铁晶体俗称绿矾(FeSO4• 7H2O)，重铬酸钠晶体俗称红矾钠(Na2Cr2O7·2H2O)，它们都是重要的化工产品。工业上以铬铁矿[主要成分是[Fe(CrO2)2]为原料制备绿矾和红矾钠的工艺流程如图所示。
请回答下列问题：
(1)已知Fe(CrO2)2中铬元素的化合价为+3价，则Fe(CrO2)中铁元素的化合价为______________。
(2)化学上可将某些盐写成氧化物的形式，如Na2SiO3写成Na2O·SiO2，则Fe(CrO2)2可写成__________。
(3)煅烧铬铁矿时，矿石中的Fe(CrO2)2转变成可溶于水的Na2CrO4，反应的化学方程式如下：
4Fe(CrO2)2+8Na2CO3+7O22Fe2O3+8Na2CrO4+8CO2
①该反应中还原剂与氧化剂的物质的量之比为________________。
②为了加快该反应的反应速率，可采取的措施是_________________(填一种即可)。
⑷已知CrO42-在氢离子浓度不同的酸性溶液中有不同的反应。如：
2CrO42-+2H+=Cr2O72-+H2O 3CrO42-+4H+=Cr3O102-+2H2O
①往混合溶液甲中加入硫酸必须适量的原因是________________。
②混合溶液乙中溶质的化学式为______________________。
(5)写出Fe与混合溶液丙反应的主要离子方程式_________________。检验溶液丁中无Fe3+的方法是：_____________。从溶液丁到绿矾的实验操作为蒸发浓缩、___________、过滤、洗涤、干燥。
4．氧化钴(Co2O3)粉体材料在工业、电子、电讯等领域都有着广阔的应用前景。某铜钴矿石主要含有CoO(OH)、CoCO3、Cu2(OH)2CO3和SiO2，其中还含有一定量的Fe2O3、MgO和CaO等。由该矿石制备Co2O3的部分工艺流程如下：
请回答下列问题：
（1）“浸泡”过程中，CoO(OH)可转化为CoSO4，请将该反应的化学方程式补充完整：
2CoO(OH)+2H2SO4+□_______=□CoSO4+□_______+□_______，_____________
（2）固体B的成分是______________________（填化学式）。
（3）向“沉铜”后的滤液中加入NaClO3溶液的主要目的是___________________；若上述流程中固、液分离均采用过滤操作，则共有________________处使用该操作。
（4）根据图1、图2分析：
①矿石粉末浸泡的适宜条件应是________________________________。
②图2中铜、钴浸出率下降的可能原因是___________________________________。
（5）CoC2O4·2H2O在空气中高温煅烧得到Co2O3的化学方程式是_____________。
（6）LiCoO2可用于电动汽车的电池，其工作原理如右图所示，且电解质为一种能传导Li+的高分子材料，隔膜只允许Li+通过,电池反应式为：LixC6+Li1-xCoO2 C6 +LiCoO2
①放电时，Li+移动的方向为_________→___________。（填“ 左”或“ 右”）
②放电时正极的电极反应式为______________________________________。
5．蛭石为一种层状结构的含镁的铝硅酸盐，是黑云母等天然矿物风化蚀变的产物，因为其受热膨胀时呈挠曲状，形态酷似水蛭，故此得名蛭石。膨化后的蛭石呈颗粒状，有隔热、耐冻、抗菌、防火、吸声等优异性能，但不耐酸。
（1）某硅酸盐矿石的组成可以看作SiO2中有1/4的Si被Al置换，再由Mg平衡其电荷形成的。该矿石的组成以氧化物形式表示为___________________________________。
（2）某校研究性学习小组取得了某种牌号的膨化蛭石样品，其成分可以用氧化物（MgO、Fe2O3、Al2O3、SiO2、H2O）的形式表示。为研究蛭石的组成，拟进行实验探究，实验流程及相关数据如下：
①固体A的化学式是___________；
②固体F的物质的量是__________________；
③通过计算，给出用氧化物的形式表示某种膨化蛭石组成的化学式________________。
6．自然界中有多种铁矿石，如磁铁矿（Fe3O4）、赤铁矿（Fe2O3）和菱铁矿（FeCO3）等。铁矿石是工业炼铁的主要原料之一，其主要成分为铁的氧化物（设杂质中不含铁元素和氧元素，且杂质不与稀硫酸反应）。某研究性学习小组对某铁矿石中铁的价态和氧化物的化学式进行探究。
（提出假设）
假设1：铁矿石中只含+3价铁；
假设2：铁矿石中只含+2价铁；
假设3：____。
（查阅资料）2KMnO4+16HCl（浓）=2KCl+2MnCl2+5Cl2↑+8H2O
（定性研究）
实验（一）
取铁矿石样品粉碎，盛装于烧杯中，加入适量的X溶液，微热，充分溶解后将滤液分成四份：
①向第一份溶液中滴加少量KSCN溶液；
②向第二份溶液中滴加适量高锰酸钾溶液；
③向第三份溶液中滴加少量KSCN溶液，再滴加适量双氧水溶液；
④向第四份溶液中滴加适量氢氧化钠溶液。
（1）上述X溶液是____（填“稀硝酸”、“稀硫酸”或“浓盐酸”）；上述方案中，一定能证明铁矿石中含+2价铁的方案是____（填序号）。
（定量研究）
实验（二）铁矿石中含氧量的测定：
①按图组装仪器，检查装置的气密性；
②将5.0g铁矿石放入硬质玻璃管中，其他装置中的药品如图所示（夹持装置已略去）；
③A中开始反应，不断地缓缓向后续装置中通入氢气，待D装置出口处氢气验纯后，点燃C处酒精灯；
④充分反应后，撤掉酒精灯，再持续通入氢气直至完全冷却。
（2）按上述方案进行多次实验，假设各项操作都正确，但最终测得结果都偏高，请你提出改进方案的建议：____。如果拆去B装置，测得结果可能会___（填“偏高”、“偏低”或“无影响”）。
（3）改进方案后，测得反应后D装置增重1.35g，则铁矿石中氧的百分含量为____。
若将H2换成CO，则还需补充____装置。有同学认为，不测定D装置的净增质量，通过测定物理量____，也能达到实验目的。
实验（三）铁矿石中含铁量的测定：
（4）步骤④中煮沸的作用是____。
（5）步骤⑤中用到的玻璃仪器除烧杯、玻璃棒、胶头滴管外，还有___。
（6）下列有关步骤⑥的说法中正确的是___（填序号）。
a.因为碘水为黄色，所以滴定过程中不需要加指示剂
b.滴定过程中可利用淀粉溶液作为指示剂
c.滴定管用蒸馏水洗涤后可以直接装液
d.锥形瓶不能用待装液润洗
e.滴定过程中，眼睛应注视滴定管中液面变化
f.滴定结束后，30s内溶液不恢复原来的颜色，再读数
（7）若滴定过程中消耗0.5000mol•L-1的KI溶液20.00mL，则铁矿石中铁的百分含量为____。综合实验（二）的结果，可以推算出该铁矿石中铁的氧化物的化学式为____。
7．软锰矿主要含有MnO2(约70%)、SiO2、Al2O3，闪锌矿主要含有ZnS(约80%)、FeS、CuS、SiO2。为了高效利用这两种矿石，科研人员开发了综合利用这两种资源的同槽酸浸工艺，主要流程如下图所示,回答下列问题:
（1）反应Ⅰ所得滤液中含有Mn2+、Zn2+、Cu2+、Fe3+、Al3+等金属阴离子,所得滤液中含有S和______。为了提高硫酸“酸浸”时的浸出速率,可进行的操作是(至少两条):_________。
（2）若反成Ⅱ加入的锌过量,还会进一步发生反应的离子方程式方为_________。
（3）反应Ⅲ中加入MnO2的作用是（离子方程式表示)________；反应Ⅲ中加入MnCO3、ZnCO3的作用是________________。
（4）反应Ⅴ的电解总反应为:MnSO4+ZnSO4+2H2OMnO2+Zn+2H2SO4，写出阳极的电极反应式________________。
（5）MnO2和Zn可按等物质的量之比生产锌-锰干电池,则从生产MnO2和Zn的角度计算,所用软锰矿和闪铲矿的质量比大约是______。(保留小数点后两位)
8．Co3O4是制备石墨烯电池正极材料LiCoO2的原料。以钴矿石（主要成分为Co3S4，含有少量FeO、Fe2O3、Al2O3等杂质）为原料制取Co3O4的工艺流程如下：
已知：Co与Fe为活泼金属，氧化性由强到弱的顺序为：Co3+>Fe3+>Co2+。
几种氢氧化物的溶度积如下表：
(l)写出溶解池中生成H2的离子反应方程式是____。
(2)加入试剂1的目的是将Fe2+氧化为Fe3+．试剂l可选用__ 。
A．氯化钠 B．双氧水 C．亚硫酸钠 D．碘水
(3)残渣l的主要成分为____。用浓氨水再调节pH，pH应略大于___ 。（已知：lg2=0.3．当离子浓度小于l.0×l0-5mol/L，可认为沉淀完全）。
(4)操怍Ⅱ包括____、____、干燥，灼烧四个步骤；灼烧中反应的化学方程式 _________。
(5)要得到15.0g质量分数为98%的LiCoO2正极材料，理论上需要Co3O4的质量为 __________g。
9．硅孔雀石是一种含铜矿石，含铜形态为CuCO3·Cu(OH)2和CuSiO3·2H2O，同时含有SiO2、FeCO3、Fe2O3、Al2O3等杂质。以其为原料制取硫酸铜的工艺流程如图：
(1) 完成步骤①中稀硫酸与CuSiO3·2H2O反应的化学方程式:
CuSiO3·2H2O+H2SO4=CuSO4+__________+H2O；双氧水的作用是 。
(2)有关氢氧化物开始沉淀和完全沉淀的pH如下表：
氢氧化物
Al(OH)3
Fe(OH)3
Fe(OH)2
Cu(OH)2
开始沉淀的pH
3.3
1.5
6.5
4.2
沉淀完全的pH
5.2
3.7
9.7
6.7
步骤②中，调节pH=4时，所得滤渣B的成分的化学式为 ，滤液B中除Cu2+外, 还含有的金属阳离子是 。
(3)将滤液B通过 、 ，过滤，洗涤等操作可得到硫酸铜晶体。
(4)硫酸铜也可以用硫化铜和氧气在高温条件下化合制得，该反应的化学方程式 。
10．某课题组以硫铁矿烧渣（含Fe2O3、Fe3O4、Al2O3、CaO、SiO2等）为原料制取软磁用Fe2O3（要求纯度>99.2%，CaO含量<0.01%）。其工艺流程如下(所加入试剂均稍过量)：
已知：生成氢氧化物的pH
Al(OH)3
Fe(OH)2
Fe(OH)3
开始沉淀时
3.4
6.3
1.5
完全沉淀时
4.7
8.3
2.8
（1）滤渣A的主要成分是__________。
（2）在过程Ⅱ中可观察到产生少量气泡，溶液颜色慢慢变浅。能解释该实验现象的离子方程式有__________。反应后，可以用__________溶液检验说明Fe3+是否已经完全反应。
（3）在过程Ⅱ中，课题组对滤液A稀释不同倍数后,加入等质量的过量铁粉,得出Fe3+浓度、还原率和反应时间的关系如图所示：
结合上述实验结果说明：课题组选择稀释后c(Fe3+)为1.60mol/L左右的理由是______。
（4）在过程Ⅲ中，课题组在相同条件下，先选用了不同沉钙剂进行实验，实验数据见下表：
（已知：滤液B中钙的含量以CaO计为290—310mg/L）
沉钙剂
Na2SO3
H2C2O4
(NH4)2CO3
Na2CO3
NH4F
用量/g
2
2
2
5
2
剩余CaO/mg/L)
290
297
290
190
42
根据实验结果，选择适宜的沉钙剂，得到滤渣C的主要成分有__________。
（5）在过程Ⅳ中，反应温度需要控制在35℃以下，不宜过高，其可能的原因是__________。
（6）在过程Ⅴ中，反应的化学方程式是__________。
11．硫酸制备是工业重要课题
Ⅰ.历史上曾用绿矾(FeSO4·H2O)制备硫酸。高温条件下FeSO4发生如下分解反应：2FeSO4Fe2O3+SO2↑+SO3↑为检验FeSO4高温分解的气体产物，进行如下实验：将FeSO4高温分解产生的气体通入如图所示的装置中，以检验产生的气体中是否含有SO2、SO3。
(1)装置①能检验出的气体产物是___，装置②能检验出的气体产物是___。
(2)如果把①和②互换位置对该实验是否有影响：___(填是或否)，理由是___。
Ⅱ.现代硫酸工业上用黄铁矿(FeS2)为原料制备硫酸的流程如图：
接触室中的发生化学方程式___，吸收环节中使用___吸收SO3。
Ⅲ.某硫酸厂周围的空气中含有较多的二氧化硫，环保部门为了测定空气中二氧化硫的体积分数，做了如下实验。取标准状况下的空气1.000L(含氮气、氧气、二氧化碳、二氧化硫等)，缓慢通过足量溴水，在所得溶液中加入过量的氯化钡溶液，产生白色沉淀，将沉淀洗涤、干燥，称得其质量为0.233g。试回答：
通过足量溴水的离子方程式为：___。计算该空气样品中二氧化硫的体积分数是___。
12．工业上以黄铁矿为原料，采用接触法生产硫酸。其生产设备与过程如下：
生产设备：①沸腾炉；②接触室；③吸收塔。
生产过程：
①在沸腾炉内硫化亚铁与氧气发生反应，生成二氧化硫；
②在接触室内有催化剂存在下二氧化硫进一步与氧气化合，生成三氧化硫；
③三氧化硫在吸收塔用98.3%的浓硫酸吸收，生成硫酸。
如图装置是仿照工业上制备硫酸的流程设计出来的：
(1)写出硫化亚铁与氧气反应的方程式：___。
(2)请写出如图甲装置的作用：___。
(3)写出在催化剂表面所发生的反应的方程式：___。
(4)在乙反应器内要求氧气的量要比二氧化硫的量多一倍左右，你如何进行控制与估计：___。
(5)学生为了比较探究工业上为何采用98.3%的浓硫酸吸收三氧化硫而不用水，特用上述装置进行模拟实验。若丁装置在反应过程中先出现气泡，不久就出现了白雾，而丙装置一直都没有任何现象，产生这种现象的原因是___。
(6)处理尾气的方法有___。
13．工业上用铝土矿（主要成分为Al2O3，含有Fe2O3、SiO2等杂质）制取无水氯化铝的一种工艺流程示意如下：
已知：
物质
SiCl4
AlCl3
FeCl3
FeCl2
NaCl
沸点/℃
57.6
180（升华）
300（升华）
1023
801
回答下列问题：
（1）高温反应前，常在800℃焙烧铝土矿，使固体中水分挥发、气孔数目增多，其作用是 ___（只要求写出一种）。
（2）高温反应后，铝土矿中的氧化物均转变为相应的氯化物，由Al2O3、C和Cl2反应生成AlCl3的化学方程式为 。
（3）气体II的主要成分除了Cl2外，还含有 。气体II常用过量冷的NaOH溶液吸收，吸收液中含有的阴离子主要有 。
（4）工业上为了降低生产成本，生产过程中需要控制加入铝粉的量，“废渣”的主要成分是 。
（5）AlCl3和NaCl的熔融盐常用于镀铝电解池，电镀时AlCl－4和Al2Cl－7两种离子在电极上相互转化，其它离子不参与电极反应，电镀时阴极的电极反应式为 。
14．钛铁矿的主要成分为FeTiO3（可表示为FeO·TiO2），含有少量MgO、SiO2等杂质。利用钛铁矿制备二氧化钛，进一步制备钛单质,流程如图：
已知：FeTiO3＋4H+＝Fe2+＋TiO2+＋2H2O，草酸（H2C2O4）具有很强还原性，易被氧化成二氧化碳。
（1）化合物FeTiO3中铁元素的化合价是___________。
（2）钛铁矿加入过量H2SO4后，得到的滤渣A为_________________（填化学式）。
（3）含TiO2+ 溶液乙转化生成TiO2的离子方程式是________________________________。
（4）由滤液丙制备LiFePO4的过程中，所需17%双氧水与H2C2O4的质量比是______________。
（5）用氧化还原滴定法测定TiO2的质量分数：一定条件下，将TiO2溶解并还原为Ti3+，再以KSCN溶液作指示剂，用NH4Fe（SO4）2标准溶液滴定Ti3+至全部生成Ti4+。滴定分析时，称取TiO2（摩尔质量为Mg/mol）试样wg，消耗c mol/L NH4Fe（SO4）2标准溶液VmL，则TiO2质量分数为________（用代数式表示）。
（6）TiO2制取单质Ti，涉及到的步骤如下：
TiCl4
Mg
MgCl2
Ti
熔点/℃
-25.0
648.8
714
1667
沸点/℃
136.4
1090
1412
3287
反应②的方程式是_________________。由TiCl4→Ti需要在Ar气中进行的理由是__________。反应后得到Mg、MgCl2、Ti的混合物，可采用真空蒸馏的方法分离得到Ti，依据表中信息，需加热的温度略高于_________℃即可。
15．硫铁矿烧渣(主要成分为 Fe2O3、Fe3O4、FeO、SiO2等)是生产硫酸的工业废渣，其综合利用对环境保护具有现实意义。利用硫铁矿烧渣制备铁红等产品的实验流程如下：
已知几种盐的溶解度随温度变化的曲线如右图所示：
回答下列问题：
(1)酸浸、过滤后滤液中的金属阳离子是________________。
(2)煅烧 FeCO3生成产品 I的化学反应方程式为 _______。
实验室进行煅烧操作所需仪器除了酒精喷灯、泥三角、三脚架、玻璃棒外，还有__________。
(3)产品Ⅱ的化学式为 _______________，为了获得产品Ⅱ，向(NH4)2SO4溶液中加入KCl溶液后，还需要进行的操作是：________。
(4)检验产品 II中是否含有氯化物杂质的实验操作是：取少量产品Ⅱ于试管中配成溶液，________________________________。
参考答案
1． Cu2S+4Fe3+ 2Cu2++4Fe2++S 温度过低,矿渣的溶解速率小;温度过高,苯易挥发 4NOx+(5-2x)O2+2H2O 4HNO3 b 加大Fe3+转化为Fe(OH)3的程度 抑制Cu2+的水解 ac
【解析】辉铜矿加入氯化铁溶液溶解浸取过滤，得到矿渣加入苯水浴加热回收硫单质；加入在滤液中加入铁还原铁离子和铜离子过滤，滤液M中加入氯气氧化反应生成氯化铁循环使用，保温除铁加入稀硝酸溶液和氧化铜反应，调节溶液PH除去杂质离子，过滤得到滤液为硫酸亚铁溶液，在稀硝酸溶液中蒸发浓缩，冷却结晶过滤洗涤得到晶体。
(1)铁离子做氧化剂，Cu2S被氧化，离子方程式为：Cu2S+4Fe3+=2Cu2++4Fe2++S，故答案为：Cu2S+4Fe3+=2Cu2++4Fe2++S；
(2)苯沸点比较低，温度过高苯容易挥发，从反应动力学看温度过低溶解速率小，故答案为：温度过低，矿渣的溶解速率小；温度过高，苯易挥发；
(3)NOx做还原剂，依据质量守恒和电子守恒写出方程式：4NOx+(5-2x)O2+2H2O=4HNO3，向滤液M中通入Cl2将FeCl2氧化为FeCl3，可以循环使用，故选b，故答案为：4NOx+(5-2x)O2+2H2O=4HNO3，b；
(4)Fe3++3H2O⇌Fe(OH)3+3H+，加入CuO使水解平衡正向进行，调节溶液的pH使铁元素完全转化为氢氧化铁沉淀，加热过程中Cu2+会水解，加入硝酸抑制Cu2+的水解，不引入新的杂质，故答案为：调节溶液pH使使铁元素完全转化为氢氧化铁沉淀，抑制铜离子水解；
(5) a. 硝酸铜在酒精中的溶解度较小，可以用酒精洗涤，正确；b. 硝酸铜在热水中的溶解度增大，不能用热水洗涤，错误；c.饱和硝酸铜溶液中硝酸铜的溶解度很小，可以用饱和硝酸铜溶液洗涤，正确；故选ac。
2． H2O2受热分解；产物Cu2+、Fe3+催化H2O2分解等 提高氨水的浓度、提高氧压 正向 Fe2(SO4)3，H2SO4 或（任写一个） 4.25mol
【解析】
【详解】
（1）①CuFeS2中铜元素为+2价且为最高价态，铁元素为+2价，在酸性条件下能被双氧水氧化为Fe3+，S为-2价，可被氧化为SO42-，故反应的离子方程式为：2CuFeS2+17H2O2+2H+=2Cu2++2Fe3++4SO42-+18H2O；
②过氧化氢受热分解，且生成的Cu2+、Fe3+可催化过氧化氢分解；
（2）由反应原理可知，为提高浸出率，可将黄铜矿粉碎、增大氨水浓度、增大氧压等；
（3）混合溶液中c(NH4+)=0.02/2=0.01mol/L，c(OH-)=10-7mol/L，；滴加氯化铵溶液促进水的电离，水的电离平衡正向移动；
（4）由关系图可知，可以循环使用的物质为Fe2(SO4)3、H2SO4；由二价铁转化为三价铁有微生物参与，离子方程式为；S8与O2和H2O反应也有微生物参与，离子方程式为；
（5）由题意知，当生成2mol SO42-时，有1mol Fe2+转化为Fe3+，Fe2+失去1mol电子，S2失去16mol电子，共失去17mol电子，则消耗氧气的物质的量为；
【点睛】
2mol SO42-生成时，根据S守恒，则有1mol黄铜矿（CuFeS2）参加反应，反应中转移17mol电子，根据得失电子守恒，计算消耗氧气的量。
3．+2 价 FeO·Cr2O3 4：7 粉碎矿石(或升高温度） H2SO4量少时不能除尽Na2CO3杂质，H2SO4量多时又会生成新的杂质(Cr3O10-2)，所以H2SO4必须适量 Na2Cr2O7、Na2SO4 Fe+2Fe3+=3Fe2+ 取少量丁溶液于试管中，向其中加入KSCN溶液，不显红色则说明丁溶液中不含Fe3+ 冷却结晶
【解析】
铬铁矿中加入碳酸钠并通入氧气，高温下将Fe(CrO2)2氧化得到Fe2O3、Na2CrO4，同时生成CO2，将得到的固体溶于水得到Na2CrO4溶液，然后过滤，得到得到Na2CrO4和过量的碳酸钠混合溶液和氧化铁固体，在Na2CrO4和碳酸钠混合溶液中加入硫酸酸化，硫酸和Na2CrO4反应生成Na2Cr2O7和硫酸钠，同时除去碳酸钠，通过蒸发浓缩冷却结晶，得到红矾钠(Na2Cr2O7·2H2O)；氧化铁与硫酸反应生成硫酸铁，加入铁粉将硫酸铁还原生成硫酸亚铁，最后蒸发浓缩冷却结晶，得到绿矾。
(1) Fe(CrO2)2中铬元素的化合价为+3价，根据正负化合价的代数和为0，Fe(CrO2)中铁元素的化合价为+2价，故答案为+2 价；
(2) Fe(CrO2)2中铬元素的化合价为+3价，铁元素的化合价为+2价，可写成FeO·Cr2O3，故答案为FeO·Cr2O3；
(3)①高温氧化时，Fe(CrO2)2和碳酸钠、氧气反应氧化还原反应生成Na2CrO4、二氧化碳和氧化铁，该反应中Fe元素化合价由+2价变为+3价、Cr元素化合价由+3价变为+6价，O元素化合价由0价变为-2价，所以氧气是氧化剂、Fe(CrO2)2是还原剂，则还原剂和氧化剂的物质的量之比为4：7，故答案为4：7；
②根据影响化学反应速率的外界因素，为了加快该反应的反应速率，可采取的措施有粉碎矿石、升高温度等，故答案为粉碎矿石(或升高温度)；
⑷①H2SO4量少时不能除尽Na2CO3杂质，H2SO4量多时又会生成新的杂质(Cr3O102-)，所以H2SO4必须适量，故答案为H2SO4量少时不能除尽Na2CO3杂质，H2SO4量多时又会生成新的杂质(Cr3O102-)，所以H2SO4必须适量；
②根据上述分析，混合溶液乙中的溶质有Na2Cr2O7、Na2SO4，故答案为Na2Cr2O7、Na2SO4；
(5)Fe与硫酸铁溶液反应的离子方程式为Fe+2Fe3+=3Fe2+。检验溶液丁中无Fe3+的方法为：取少量丁溶液于试管中，向其中加入KSCN溶液，不显红色则说明丁溶液中不含Fe3+；从硫酸亚铁溶液到绿巩的实验操作为蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤、干燥，故答案为取少量丁溶液于试管中，向其中加入KSCN溶液，不显红色则说明丁溶液中不含Fe3+ ；冷却结晶。
点睛：本题考查物质的制备、分离和提纯，为高频考点，涉及氧化还原反应、基本实验操作等知识，明确物质的性质、熟悉制备流程和基本实验操作等是解题的关键。本题的难点是(4)①硫酸必须适量的原因，需要理解题目信息方程式中的计量数对反应的影响。
4．1 Na2SO3 2 1 Na2SO4 3 H2O CaF2、MgF2 将Fe2+氧化为Fe3+，再沉淀分离 6 温度：65℃～75℃、pH：0.5～1.5 pH升高后溶液中c(H+)浓度下降，使得溶解CoO(OH)、CoCO3、Cu2(OH)2CO3的能力下降 4 CoC2O4·2H2O+3O22Co2O3+8CO2+8H2O 左 右 Li1-xCoO2+xLi++xe-= LiCoO2
【解析】
(1)“浸泡”过程中，CoO(OH)可转化为CoSO4，根据流程图和氧化还原反应的规律，反应中Co的化合价降低，则亚硫酸钠中S的化合价升高，配平后的方程式为2CoO(OH)+2H2SO4+ Na2SO3=CoSO4+ Na2SO4+3H2O，故答案为Na2SO3；Na2SO4；3H2O；
(2)某铜钴矿石主要含有CoO(OH)、CoCO3、Cu2(OH)2CO3和SiO2，其中还含有一定量的Fe2O3、MgO和CaO等，根据(1)的分析，浸出液中含有CoSO4、Na2SO4，以及硫酸铜、硫酸镁、硫酸亚铁和少量硫酸钙，经过沉铜后加入氯酸钠将亚铁离子氧化，调节pH沉淀铁离子，得到的溶液中加入氟化钠主要生成氟化钙和氟化镁沉淀，故答案为CaF2、MgF2；
(3)向“沉铜”后的滤液中加入NaClO3溶液的主要目的是将Fe2+氧化为Fe3+，再沉淀分离；若上述流程中固、液分离均采用过滤操作，则共有6处使用了过滤，分别为浸泡后取浸出液、沉铜、调节pH沉铁、加入氟化钠沉淀钙离子和镁离子、加入浓碳酸钠沉钴、碳酸钴用盐酸溶解后加入草酸铵生成草酸钴沉淀，故答案为将Fe2+氧化为Fe3+，再沉淀分离；6；
(4)①根据图像，矿石粉末浸泡时的浸出率最高的条件为：温度在65℃-75℃、pH在0.5-1.5，故答案为温度：65℃-75℃、pH：0.5-1.5；
②根据图像，pH升高后溶液中c(H+)浓度下降，使得溶解CoO(OH)、CoCO3、Cu2(OH)2CO3的能力下降，导致铜、钴浸出率下降，故答案为pH升高后溶液中c(H+)浓度下降，使得溶解CoO(OH)、CoCO3、Cu2(OH)2CO3的能力下降；
(5)CoC2O4·2H2O在空气中高温煅烧得到Co2O3，钴元素的化合价升高，被空气中的氧气氧化，同时草酸根被氧化氧化生成二氧化碳和水，反应的化学方程式为4CoC2O4·2H2O+3O22Co2O3+8CO2+8H2O，故答案为4CoC2O4·2H2O+3O22Co2O3+8CO2+8H2O；
(6)根据电池反应式LixC6+Li1-xCoO2C6 +LiCoO2知，负极反应式为LixC6-xe-=C6+xLi+、正极反应式为Li1-xCoO2+xLi++xe-=LiCoO2，充电时，阴极、阳极反应式与负极、正极反应式正好相反，所以左侧是负极、右侧是正极。
①放电时，Li+由负极通过隔膜移向正极，即移动的方向为左→右，故答案为左；右；
②放电时，正极反应式为Li1-xCoO2+xLi++xe-=LiCoO2，故答案为Li1-xCoO2+xLi++xe-= LiCoO2。
5．MgO·Al2O3·6SiO2 SiO2 0.040mol 4MgO·Al2O3·Fe2O3·2SiO2·H2O
【分析】
（1）设某含Si的盐矿石的组成可以看作其氧化物中有1/4的Si被Al替换，再由Mg平衡其电荷形成的，二氧化硅中硅的化合价是+4价，铝在化合物中是+3价，镁在化合物中是+2价，二氧化硅的化学式为SiO2，有1/4的Si被铝原子取代，设镁原子个数是x，根据化合价的代数和为0得，3/4×4+1/4×3+2x=2×2，x=1/4，则该化学式中硅、铝、镁、氧原子个数之比=3/4:1/4:1/8：2=6：2：1：16，进而写出其化学式；
（2）①二氧化硅与盐酸不反应；
②根据n=m/M进行计算；
③设固体G中氧化铁的物质量为xmol，氧化镁为ymol，则根据题意可以以氧化物及氢氧化物的质量守恒列方程：160x+40y=6.4；214x+58y=8.92；计算出x、y；再根据题给信息算计算出二氧化硅的质量，最后求出水的质量=样品质量-m（SiO2）-m（氧化铁和氧化镁）-m（氧化铝），根据n=m/M计算出水的物质的量，从而计算出各成分的量之比，写出化学式。
【详解】
（1）设某含Si的盐矿石的组成可以看作其氧化物中有1/4的Si被Al替换，再由Mg平衡其电荷形成的，二氧化硅中硅的化合价是+4价，铝在化合物中是+3价，镁在化合物中是+2价，二氧化硅的化学式为SiO2，有1/4的Si被铝原子取代，设镁原子个数是x，根据化合价的代数和为0得，3/4×4+1/4×3+2x=2×2，x=1/4，则该化学式中硅、铝、镁、氧原子个数之比=3/4:1/4:1/8：2=6：2：1：16，所以其化学式为MgO．Al2O3.6SiO2；
答案是：MgO∙Al2O3∙6SiO2；
（2）①膨化蛭石与盐酸反应生成氯化镁、氯化铁、氯化铝和没有反应的二氧化硅以及多余的盐酸；
答案是：SiO2；
②固体F是氢氧化铝，n=m/M=3.12/78=0.04mol；
答案是：0.04mol；
③设固体G中氧化铁的物质量为xmol，氧化镁为ymol，则根据题意可以知道：160x+40y=6.4；214x+58y=8.92；解之得：x=0.02mol，y=0.08mol，而二氧化硅的物质的量为2.40/60=0.04mol，所以水的物质量为=[11.2-2.4-6.4-（0.04/2×102）]/18=0.02mol，则n（MgO）：n（Fe2O3）：n（Al2O3）：n（SiO2）：n（H2O）=0.08：0.02：0.02：0.04：0.02=4：1：1：2：1即组成为：4MgO•Al2O3•Fe2O3•2SiO2•H2O；
答案是：4MgO•Al2O3•Fe2O3•2SiO2•H2O。
6．铁矿石中含+2、+3价铁 稀硫酸 ② 装置D后连接一个盛碱石灰的干燥管 偏高 24% 尾气处理 装置C反应前后质量变化 赶走溶液中溶解的过量的Cl2 250mL容量瓶 df 70% Fe5O6
【分析】
提出假设：依据假设1、2分析推断假设3为铁矿石中含+2、+3价铁；
定性研究：（1）样品溶解需要酸，硝酸具有氧化性可能也会氧化亚铁离子，浓盐酸会被高锰酸钾溶液氧化生成氯气，所以只有稀硫酸符合；依据实验步骤②加入高锰酸钾溶液褪色证明含有亚铁离子；
定量研究：（2）分析装置图，最后碱石灰可以吸收空气中的水蒸气和二氧化碳导致测定结果偏高，需连接盛碱石灰的干燥管；去掉装置B水蒸气会进入装置D导致测定结果偏高；
（3）依据装置D中水的质量，结合氧元素守恒计算含氧元素质量，得到铁矿石中氧的百分含量；
（4）煮沸可以将水中的气体赶走；
（5）根据稀释液体和配制一定体积的溶液所选择的仪器来回答；
（6）根据滴定试验以及滴定过程中的实验误差分析知识来回答判断；
（7）根据元素守恒和化学反应方程式进行计算；根据铁元素质量分数和氧元素质量分数计算出铁的氧化物的化学式。
【详解】
提出假设：假设1：铁矿石中只含+3价铁；假设2：铁矿石中只含+2价铁；依据假设1、2，结合铁元素存在的化合价，分析推断假设3为铁矿石中含+2、+3价铁，故答案为：铁矿石中含+2、+3价铁；
定性研究：（1）样品溶解需要酸，硝酸具有氧化性也会氧化亚铁离子，浓盐酸会把高锰酸钾还原而使高锰酸钾溶液褪色，所以只有稀硫酸符合；依据实验步骤②，向第二份溶液中滴加适量高锰酸钾溶液具有强氧化性，加入高锰酸钾溶液褪色证明被还原，证明含有亚铁离子，故答案为：稀硫酸；②；
定量研究：（2）该实验中，氢气和氧化铁反应生成金属铁和水，水被碱石灰吸收，通过测定碱石灰增重的质量计算氧的含量，分析装置图，碱石灰可以吸收空气中的水蒸气和二氧化碳导致测定结果偏高，需在最后再连接一个装有碱石灰的干燥管；若去掉装置B，水蒸气会进入装置D导致测定结果偏高；故答案为：装置D后连接一个盛碱石灰的干燥管；偏高；
（3）依据水的质量计算含氧元素质量得到铁矿石中氧的百分含量，测得反应后装置D增重1.35g，根据反应的实质，增加的是水的质量，根据质量守恒定律，所以铁矿石中氧的百分含量是：×100%=24%。一氧化碳有毒不能排放空气中，若将H2换成CO，则还需补充尾气吸收装置。若不测定D装置的净增质量，通过测定物理量装置C反应前后质量变化也可以计算含氧量，故答案为：24%；尾气处理；装置C反应前后质量变化；
（4）向铁矿石中加入硫酸，发生反应生成硫酸的铁盐溶液，过滤后溶液中含有硫酸的铁盐溶液，还存在过量的硫酸，通入过量的氯气，把溶液中的亚铁离子氧化为铁离子，煮沸后可以降低氯气的溶解度，赶走溶液中溶解的过量的Cl2，故答案为：赶走溶液中溶解的过量的Cl2；
（5）将原溶液稀释到250mL，需要使用的玻璃仪器仪器有：烧杯、玻璃棒、胶头滴管、250mL容量瓶，还缺少250mL容量瓶，故答案为：250mL容量瓶；
（6）a．碘水为黄色，三价铁离子也是黄色溶液，滴定过程中需加指示剂，故a错误；
b．滴定过程中，三价铁可以和碘离子发生反应生成亚铁离子和碘单质，碘单质遇到淀粉溶液显示蓝色，不能确定是否达到滴定终点，故b错误；
c．滴定管用蒸馏水洗涤后必须用标准液润洗，故c错误；
d．锥形瓶不需要用待测液润洗，故d正确；
e．滴定过程中，眼睛注视锥形瓶中颜色的变化，故e错误；
f．滴定结束后，30s内溶液不恢复原来的颜色再读数，故f正确，
故答案为：df；
（7）根据反应的方程式为2Fe3++2I-=2Fe2++I2可知，消耗的碘离子与铁离子物质的量相等，n（Fe3+）=n（KI），即：0.5000mol•L-1×0.020L=c（Fe3+）×0.02L，解得c（Fe3+）=0.5000mol•L-1，所以铁元素的百分含量为：×100%=70%，铁的质量分数是70%，实验二测得氧元素的质量分数是24%，所以100g铁矿石中，铁元素的质量是70g，氧元素质量是24g，铁元素和氧元素的物质的量比为：：=5：6，铁的氧化物的化学式为Fe5O6，故答案是：70%；Fe5O6。
7． SiO2 提高温度、适量增加硫酸浓度、将矿石粉碎或搅拌或借助鼓风机等 Zn+Fe2+=Zn2++Fe 4H++MnO2+2Fe2+=Mn2++2Fe3++2H2O 调节pH,使Fe3+和Al3+沉淀，且不引入杂质 Mn2+-2e-+2H2O=MnO2+4H+ 1.03
【解析】（1）因为软锰矿主要含有MnO2(约70%)、SiO2、Al2O3，闪锌矿主要含有ZnS(约80%)、FeS、CuS、SiO2，反应Ⅰ中加H2SO4所得滤液中含有Mn2+、Zn2+、Cu2+、Fe3+、Al3+等金属阳离子, SiO2不能和H2SO4反应，所得滤液中含有S和SiO2。为了提高硫酸“酸浸”时的浸出速率,可提高温度、适量增加硫酸浓度、将矿石粉碎或搅拌或借助鼓风机等方法来加快反应速率。答案：SiO2 提高温度、适量增加硫酸浓度、将矿石粉碎或搅拌或借助鼓风机等。
（2）若反成Ⅱ加入的锌过量,还会与Fe2+发生反应，反应的离子方程式方为Zn+Fe2+=Zn2++Fe.
（3）反应Ⅲ中加入的MnO2是氧化剂，可以把Fe2+氧化成Fe3+，离子方程式为4H++MnO2+2Fe2+=Mn2++2Fe3++2H2O；反应Ⅲ中加入的MnCO3、ZnCO3可以和酸反应，所以可用来调节溶液的酸碱性，使Fe3+和Al3+沉淀，且不引入杂质。
（4）反应Ⅴ的电解总反应为:MnSO4+ZnSO4+2H2OMnO2+Zn+2H2SO4，阳极发生氧化反应失电子，其电极反应式Mn2+-2e-+2H2O=MnO2+4H+。
（5））据反应MnSO4+ZnSO4+2H2O＝MnO2+Zn+2H2SO4可知MnO2、Zn的物质的量之比为1：1，故可设软锰矿、闪锌矿的质量分别为x、y，得0.7x/87：0.8y/97＝1：1，故x：y=1.03.。所用软锰矿和闪铲矿的质量比大约是1.03。
点睛：本题考查了物质制备实验的分析判断、物质溶解性的理解应用、电解原理的应用、实验基本操作、化学计算等，题目难度较大。注意掌握该类试题的答题技巧，（1）从题干中获取有用信息，了解生产的产品。（2）然后整体浏览一下流程，基本辨别出预处理、反应、提纯、分离等阶段。（3）分析流程中的每一步骤，从以下几个方面了解流程：①反应物是什么；②发生了什么反应；③该反应造成了什么后果，对制造产品有什么作用。抓住一个关键点：一切反应或操作都是为获得产品而服务。
8． Co+2H+ =Co2++H2↑ B Fe(OH)3 、Al(OH)3 9.15 过滤 洗涤 6Co(OH)2+O2=2Co3O4+6H2O 12.05
【解析】钴矿石(主要成分为Co3S4，含有少量FeO、Fe2O3、Al2O3等杂质)煅烧后的物质中含有Fe2O3、Al2O3、Co的氧化物；由于Co与Fe为活泼金属，氧化性由强到弱的顺序为：Co3+>加入适量Co粉和稀盐酸，溶解生成Fe2+、Co2+和Al3+，加入试剂1将Fe2+氧化为Fe3+，加入碳酸钠溶液调节溶液的pH，沉淀Fe3+和Al3+，在滤液中加入氨水调节pH，沉淀Co2+，最后在空气中灼烧Co(OH)2生成Co3O4。
(1)溶解池中钴与稀盐酸反应生成氢气，反应的离子反应方程式是Co+2H+ =Co2++H2↑，故答案为：Co+2H+ =Co2++H2↑；
(2)加入试剂1的目的是将Fe2+氧化为Fe3+，试剂1可选用双氧水，氯化钠没有氧化性，亚硫酸钠是常见的还原剂，碘水不能氧化亚铁离子，故选B；
(3)根据上述分析，残渣1的主要成分有Fe(OH)3 、Al(OH)3，用浓氨水再调节pH是沉淀Co2+，根据Co(OH)2的Ksp，c(OH-)==×10-5，则c(H+)==×10-9，pH=9.15，故答案为：Fe(OH)3 、Al(OH)3；9.15；
(4)操怍Ⅱ为从悬浊液中分离出Co(OH)2，操作包括过滤、洗涤、干燥，灼烧四个步骤；灼烧中反应的化学方程式为6Co(OH)2+O2=2Co3O4+6H2O，故答案为：过滤；洗涤；6Co(OH)2+O2=2Co3O4+6H2O；
(5)根据Co守恒， =×3，解得m(Co3O4)=12.05g，故答案为：12.05。
9．(1)H4SiO4；将Fe2+氧化成Fe3+
(2)Fe(OH)3、Al(OH)3；Al3+
(3)蒸发浓缩、冷却结晶
(4)CuS+2O2CuSO4
【解析】
试题分析：(1)利用质量守恒定律，可以判断未知物是硅酸，利用观察法配平反应方程式为：CuSiO3•2H2O+H2SO4═CuSO4+H4SiO4+H2O；双氧水将亚铁离子氧化成铁离子的离子方程式为：2Fe2++H2O2+2H+═2Fe3++2H2O；
(2)步骤②中，调节pH=4时，所得滤渣B的成分依据表中数据可知，pH=4时，三价铁离子完全生成了氢氧化铁沉淀，而铝离子完全沉淀需要的PH是5.2，所以铝离子没有完全沉淀，铝离子有少量沉淀，所以渣B的成分为：Fe(OH)3、Al(OH)3 ，滤液B中除Cu2+外，还含有的金属阳离子是Al3+；
(3)滤液B为硫酸铜溶液，通过蒸发浓缩、冷却结晶，过滤洗涤等操作可得到硫酸铜晶体；
(4)硫化铜和氧气在高温条件下化合制得硫酸铜的化学方程式为CuS + 2O2CuSO4。
考点：借助硅孔雀石为原料制取硫酸铜的工艺流程，考查化学方程式书写、误差分析、化学计算等。
10．SiO2 Fe+2H+=Fe2++H2↑ Fe+2Fe3+=3Fe2+ KSCN c(Fe3+)在1.60mol/L左右时，反应速率更快，Fe3+的还原率更高 CaF2、Al(OH)3 温度过高，(NH4)2CO3易分解（其他合理答案） 4FeCO3+O22Fe2O3+4CO2↑
【分析】
硫铁矿烧渣(含Fe2O3、Fe3O4、Al2O3、CaO、SiO2等)用50%的硫酸溶解后，只有SiO2不溶，滤渣A为SiO2，滤液A中含有硫酸铁、硫酸亚铁、硫酸铝和硫酸钙，滤液A中加入铁粉将铁离子还原生成亚铁离子，过滤后，滤渣B主要含有过量的铁，滤液B中加入氨水，调节pH=6和沉钙剂，除去铝离子和钙离子，滤液C中加入(NH4)2CO3得到碳酸亚铁，在空气中灼烧得到氧化铁。
【详解】
(1)根据上述分析，滤渣A的主要成分为SiO2，故答案为SiO2；
(2)过程Ⅱ中加入铁粉，铁与过量的硫酸反应生成氢气，铁将铁离子还原，溶液颜色慢慢变浅，涉及的离子方程式有Fe+2H+=Fe2++H2↑ Fe+2Fe3+=3Fe2+，反应后，可以用KSCN溶液检验说明Fe3+是否已经完全反应，故答案为Fe+2H+=Fe2++H2↑、Fe+2Fe3+=3Fe2+；KSCN；
(3)根据图像，c(Fe3+)在1.60mol/L左右时，反应速率更快，Fe3+的还原率更高，因此选择稀释后c(Fe3+)为1.60mol/L左右，故答案为c(Fe3+)在1.60mol/L左右时，反应速率更快，Fe3+的还原率更高；
(4)根据表格数据可知，选择NH4F作沉钙剂，滤液B中钙的含量最低，因此滤渣C的主要成分有氢氧化铝和CaF2，故答案为CaF2、Al(OH)3；
(5)在过程Ⅳ中，反应温度需要控制在35℃以下，不宜过高，因为温度过高，(NH4)2CO3易分解，故答案为温度过高，(NH4)2CO3易分解；
(6)在过程Ⅴ中，碳酸亚铁被空气中的氧气氧化，反应的化学方程式为4FeCO3+O22Fe2O3+4CO2↑，故答案为4FeCO3+O22Fe2O3+4CO2↑。
11．SO3 SO2 是 SO3会被装置②完全吸收，无法被装置①检出 2SO2+O22SO3 98.3%的浓硫酸 SO2+2H2O+Br2=2Br-+4H++SO 2.24%
【分析】
Ⅰ．SO3可以与氯化钡溶液反应生成硫酸钡沉淀，而SO2不与氯化钡反应，所以装置①检验SO3，装置②检验SO2，装置③吸收尾气；
Ⅱ．黄铁矿(FeS2)在空气中煅烧得到Fe2O3和SO2气体，SO2进入接触室中，在催化剂、加热的条件下被氧气氧化为SO3，为防止形成酸雾，用浓硫酸吸收SO3，处理后得到硫酸产品。
【详解】
(1)SO3可以与氯化钡溶液反应生成硫酸钡沉淀，而SO2不与氯化钡反应，所以装置①检验SO3；SO3在装置①中被完全吸收，SO2会使品红溶液褪色，所以装置②检验SO2；
(2)由于SO3会和水反应，若把①和②互换位置，SO3会被装置②完全吸收，无法被装置①检出，对实验结果产生影响；
Ⅱ．接触室中，SO2在催化剂、加热的条件下被氧气氧化为SO3，化学方程式为2SO2+O22SO3；为防止形成酸雾，用98.3%的浓硫酸吸收SO3；
Ⅲ．溴水具有氧化性，可以把SO2氧化为SO，根据电子守恒和元素守恒可得离子方程式为SO2+2H2O+Br2=2Br-+4H++SO；加入过量氯化钡溶液，硫酸根全部转化为硫酸钡沉淀，硫酸钡的物质的量是0.233g÷233g/mol=0.001mol，根据硫原子守恒可知n(SO2)=0.001mol，1L空气中SO2的体积为22.4L/mol×0.001mol=0.0224L，SO2的体积分数为×100%=2.24%。
12．4FeS2+11O22Fe2O3+8SO2 ①净化二氧化硫和氧气，吸收水分，②使二氧化硫和氧气充分混合，③通过观察气泡，调节气体的流速 2SO2+O22SO3 可以通过调节气阀，控制气体流量，观察甲装置的冒泡速率估计 ①浓硫酸对三氧化硫的吸收效果远好于水，三氧化硫被浓硫酸完全吸收了；②插入浓硫酸溶液的导管插得太深，导致两个吸收瓶内的气压差较大，三氧化硫气体在水中冒出来了，与水蒸气化合形成酸雾 用碱液吸收
【分析】
仿照工业制备硫酸的工艺流程：装置甲干燥二氧化硫和氧气，装置乙是把生成的二氧化硫催化氧化，相当于工业上制取硫酸设备中的接触室，装置丙相当于工业上制取硫酸设备中的吸收塔，工业生成中吸收三氧化硫用98.3%的浓硫酸，用水吸收容易形成酸雾影响吸收效果，装置丁用水吸收三氧化硫，通过丙和丁装置比较，做用水或浓硫酸吸收三氧化硫对照实验，据此分析解答。
【详解】
(1)硫化亚铁与氧气反应的化学方程式为4FeS2+11O22Fe2O3+8SO2，故答案为：4FeS2+11O22Fe2O3+8SO2；
(2)装置甲中的浓硫酸可以干燥二氧化硫和氧气，在乙反应器内要求氧气的量要比二氧化硫的量多一倍左右，可以通过观察甲装置中的冒泡速率控制气体通入量来控制该用量，故答案为：①净化二氧化硫和氧气，吸收水分，②使二氧化硫和氧气充分混合，③通过观察气泡，调节气体的流速；
(3)在催化剂表面，二氧化硫与氧气反应生成三氧化硫，反应的化学方程式为2SO2+O22SO3，故答案为：2SO2+O22SO3；
(4)在乙反应器内要求氧气的量要比二氧化硫的量多一倍左右，可以通过调节气阀，控制气体流量，观察甲装置的冒泡速率估计，故答案为：可以通过调节气阀，控制气体流量，观察甲装置的冒泡速率估计；
(5)丁装置在反应过程中先出现气泡，不久就出现了白雾，而丙装置一直都没有任何现象，原因有两个：①浓硫酸对三氧化硫的吸收效果远好于水，三氧化硫被浓硫酸完全吸收了；②插入浓硫酸溶液的导管插得太深，导致两个吸收瓶内的气压差较大，三氧化硫气体在水中冒出来了，与水蒸气化合形成酸雾，故答案为：①浓硫酸对三氧化硫的吸收效果远好于水，三氧化硫被浓硫酸完全吸收了；②插入浓硫酸溶液的导管插得太深，导致两个吸收瓶内的气压差较大，三氧化硫气体在水中冒出来了，与水蒸气化合形成酸雾；
(6)尾气中含有二氧化硫、三氧化硫等污染空气的气体，二氧化硫、三氧化硫都是酸性氧化物，能够与碱溶液反应，可以用碱液来吸收，故答案为：用碱液吸收。
13．（1）增大固体表面积，加快反应速率（或除去水，高温下生成的AlCl3水解）
（2）Al2O3+3C+3Cl22AlCl3+3CO
（3）CO、SiCl4；Cl－、ClO－、SiO32－、OH－
（4）FeCl2、NaCl
（5）4Al2Cl7－+3e－=Al+7AlCl4－
【解析】
试题分析：根据题给化学工艺流程分析，铝土矿（主要成分为Al2O3，含有Fe2O3、SiO2等杂质）在950℃下，与足量焦炭、Cl2和O2反应生成气体Ⅰ：AlCl3、 FeCl3、SiCl4和CO；将气体Ⅰ在100℃下冷凝，结合题给物质的沸点数据知气体Ⅱ的成分为Cl2、SiCl4和CO，固体为氯化铝和氯化铁的混合物；为防止氯化铝和氯化铁的升华，向固体中加入氯化钠，熔化的氯化铁、氯化铝和氯化钠的液态混合物；为防止氯化铁的升华，向液态混合物中加入适量铝粉，氯化铁转化为氯化亚铁，冷却，然后在300℃下升华得氯化铝成品，废渣为氯化钠和氯化亚铁。据此作答。
（1）高温反应前，在800℃焙烧铝土矿，使固体中水分挥发、气孔数目增多，其作用是增大固体表面积，加快反应速率（或除去水，防止高温下生成的AlCl3水解）。
（2）高温下，由Al2O3、C（足量）和Cl2反应生成AlCl3和CO，化学方程式为
Al2O3+3C+3Cl22AlCl3+3CO。
（3）气体II的主要成分除了Cl2外，还含有CO、SiCl4。气体II常用过量冷的NaOH溶液吸收，发生的反应为：Cl2+2NaOH ==NaCl+NaClO+H2O、SiCl4+6NaOH ==Na2SiO3+NaCl+3H2O，吸收液中含有的阴离子主要有Cl－、ClO－、SiO32－、OH－。
（4）液体混合物中加入适量铝粉，发生反应：Al+3FeCl3==AlCl3+3FeCl2，“废渣”的主要成分是FeCl2、NaCl。
（5）AlCl3和NaCl的熔融盐常用于镀铝电解池，电镀时阴极发生还原反应生成铝单质，电极反应式为4Al2Cl7－+3e－=Al+7AlCl4－。
考点：考查化学工艺流程分析，物质的分离提纯，化学方程式、电极反应式的书写等。
14．+2 SiO2 TiO2-＋H2OTiO2↓＋2H+ ）20：9 cVM/1000W 或 cVM/1000W ×100﹪ TiCl4 +2Mg 2MgCl2 + Ti 防止高温下Mg(Ti)与空气中的O2 (或CO2、N2)作用 1412
【详解】
试题分析：（1）化合物FeTiO3中氧元素和Ti元素的化合价分别是—2价和＋4价，则根据正负价代数和为0可知铁元素的化合价是＋2价。
（2）钛铁矿中只有二氧化硅与硫酸不反应，则加入过量H2SO4后，得到的滤渣A为SiO2。
（3）含TiO2+ 溶液乙与水反应生成TiO2，根据原子守恒可知还有氢离子产生，则反应的离子方程式是
TiO2-＋H2OTiO2↓＋2H+。
（4）双氧水在反应中得到2个电子，草酸在反应中失去2个电子，则根据电子得失守恒可知，解得，即所需17%双氧水与H2C2O4的质量比是20：9。
（5）反应中铁离子被还还原为亚铁离子，得到1个电子。Ti由＋3价升高到＋4价，失去1个电子，则根据电子得失守恒和原子守恒可知TiO2的质量是0.001VcM g，所以TiO2质量分数为。
（6）反应②是镁与四氯化钛的置换反应，则反应的方程式是TiCl4 +2Mg 2MgCl2 + Ti。镁是活泼的金属，易与氧气、氮气等反应，则由TiCl4→Ti需要在Ar气中进行的理由是防止高温下Mg(Ti)与空气中的O2(或CO2、N2)作用。反应后得到Mg、MgCl2、Ti的混合物，可采用真空蒸馏的方法分离得到Ti，则温度应该略高于氯化镁的沸点1412℃即可。
考点：考查物质制备工艺流程图的分析与判断
15．Fe2+ 4FeCO3+O22Fe2O3+4CO2 坩埚、坩埚钳 K2SO4 蒸发结晶、趁热过滤、洗涤、干燥 滴加过量Ba(NO3)2溶液，过滤后再向滤液滴加AgNO3溶液
【分析】
Fe2O3、Fe3O4、FeO与还原剂反应生成铁，铁和稀硫酸反应生成硫酸亚铁和氢气，过滤时用到的仪器有铁架台、漏斗、烧杯、玻璃棒等，所以滤液中的主要溶质是硫酸亚铁；硫酸亚铁与碳酸氢铵反应得到碳酸亚铁和硫酸铵，实验室进行煅烧操作所需仪器有酒精灯、泥三角、三脚架、玻璃棒、坩埚、坩埚钳；碳酸亚铁与氧气反应生成了氧化铁盒二氧化碳；硫酸铵与氯化钾反应生成硫酸钾和氯化铵，根据硫酸钾的溶解度随温度变化不大，可用蒸发结晶、趁热过滤、洗涤、干燥得到硫酸钾，检验产品II中是否含有氯化物杂质需先除去SO42-，再检验Cl-。
【详解】
(1)因Fe2O3、Fe3O4、FeO与还原剂反应生成Fe单质，铁和稀H2SO4反应生成FeSO4和氢气，所以滤液中的主要溶质是FeSO4，所以酸浸、过滤后滤液中的金属阳离子是Fe2+；
(2)因FeCO3与O2反应生成了Fe2O3和CO2，4FeCO3+O22Fe2O3+4CO2；因实验室进行煅烧操作所需仪器有酒精灯、泥三角、三脚架、玻璃棒、坩埚、坩埚钳；
(3) (NH4)2SO4与KCl反应生成NH4Cl、K2SO4，因K2SO4的溶解度随温度变化不大，可用蒸发结晶、趁热过滤、洗涤、干燥得到硫酸钾；
(4)因检验产品II中是否含有氯化物杂质需先除去SO42-，再检验Cl-，所以滴加过量Ba(NO3)2溶液，过滤后再向滤液滴加AgNO3溶液。
矿石中提纯制备类实验
非选择题（共15题）
1．辉铜矿石主要含有硫化亚铜(Cu2S)及少量脉石(SiO2)。一种以辉铜矿石为原料制备硝酸铜的工艺流程如下所示:（已知：硫不溶于水，微溶于酒精，易溶于二硫化碳、四氯化碳和苯。）
(1)写出“浸取”过程中Cu2S溶解时发生反应的离子方程式:____________。
(2)“回收S”过程中温度控制在50~60 ℃之间,不宜过高或过低的原因是_____________________。
(3)气体NOx与氧气混合后通入水中能生成流程中可循环利用的一种物质,该反应的化学方程式为_________________。向“滤液M”中加入(或通入)____(填字母),可得到另一种可循环利用的物质。 a.铁 b.氯气 c.高锰酸钾
(4)“保温除铁”过程中,加入CuO的目的是__________________；“蒸发浓缩、冷却结晶”过程中,加入HNO3调节溶液的pH,其理由是___________。
(5)洗涤硝酸铜晶体的洗涤剂可以使用下列物质中的______________。
a.酒精 b.热水 c.饱和硝酸铜溶液
2．我国产铜主要取自黄铜矿（CuFeS2），随着矿石品位的降低和环保要求的提高，湿法炼铜的优势日益突出。该工艺的核心是黄铜矿的浸出，目前主要有氧化浸出、配位浸出和生物浸出三种方法。
Ⅰ．氧化浸出
（1）在硫酸介质中用双氧水将黄铜矿氧化，测得有生成。
①该反应的离子方程式为____________________________________________。
②该反应在25～50℃下进行，实际生产中双氧水的消耗量要远远高于理论值，试分析其原因：_____________________________________________________。
Ⅱ．配位浸出
反应原理为：（未配平）
（2）为提高黄铜矿的浸出率，可采取的措施有____________________（至少写出两点）。
（3）为稳定浸出液的pH，生产中需要向氨水中添加NH4Cl，构成NH3·H2O-NH4Cl缓冲溶液。某小组在实验室对该缓冲体系进行了研究：25℃时，向a mol·L-1的氨水中缓慢加入等体积0.02mol·L-1的NH4Cl溶液，平衡时溶液呈中性。则NH3·H2O的电离常数Kb=________（用含a的代数式表示）；滴加NH4Cl溶液的过程中水的电离平衡________（填“正向”“逆向”或“不”）移动。
Ⅲ．生物浸出
在反应釜中加入黄铜矿、硫酸铁、硫酸和微生物，并鼓入空气，黄铜矿逐渐溶解，反应釜中各物质的转化关系如图所示。
（4）在微生物的作用下，可以循环使用的物质有________（填化学式），微生物参与反应的离子方程式为______________________（任写一个）。
（5）假如黄铜矿中的铁元素最终全部转化为Fe3+，当有2mol 生成时，理论上消耗O2的物质的量为________。
3．硫酸亚铁晶体俗称绿矾(FeSO4• 7H2O)，重铬酸钠晶体俗称红矾钠(Na2Cr2O7·2H2O)，它们都是重要的化工产品。工业上以铬铁矿[主要成分是[Fe(CrO2)2]为原料制备绿矾和红矾钠的工艺流程如图所示。
请回答下列问题：
(1)已知Fe(CrO2)2中铬元素的化合价为+3价，则Fe(CrO2)中铁元素的化合价为______________。
(2)化学上可将某些盐写成氧化物的形式，如Na2SiO3写成Na2O·SiO2，则Fe(CrO2)2可写成__________。
(3)煅烧铬铁矿时，矿石中的Fe(CrO2)2转变成可溶于水的Na2CrO4，反应的化学方程式如下：
4Fe(CrO2)2+8Na2CO3+7O22Fe2O3+8Na2CrO4+8CO2
①该反应中还原剂与氧化剂的物质的量之比为________________。
②为了加快该反应的反应速率，可采取的措施是_________________(填一种即可)。
⑷已知CrO42-在氢离子浓度不同的酸性溶液中有不同的反应。如：
2CrO42-+2H+=Cr2O72-+H2O 3CrO42-+4H+=Cr3O102-+2H2O
①往混合溶液甲中加入硫酸必须适量的原因是________________。
②混合溶液乙中溶质的化学式为______________________。
(5)写出Fe与混合溶液丙反应的主要离子方程式_________________。检验溶液丁中无Fe3+的方法是：_____________。从溶液丁到绿矾的实验操作为蒸发浓缩、___________、过滤、洗涤、干燥。
4．氧化钴(Co2O3)粉体材料在工业、电子、电讯等领域都有着广阔的应用前景。某铜钴矿石主要含有CoO(OH)、CoCO3、Cu2(OH)2CO3和SiO2，其中还含有一定量的Fe2O3、MgO和CaO等。由该矿石制备Co2O3的部分工艺流程如下：
请回答下列问题：
（1）“浸泡”过程中，CoO(OH)可转化为CoSO4，请将该反应的化学方程式补充完整：
2CoO(OH)+2H2SO4+□_______=□CoSO4+□_______+□_______，_____________
（2）固体B的成分是______________________（填化学式）。
（3）向“沉铜”后的滤液中加入NaClO3溶液的主要目的是___________________；若上述流程中固、液分离均采用过滤操作，则共有________________处使用该操作。
（4）根据图1、图2分析：
①矿石粉末浸泡的适宜条件应是________________________________。
②图2中铜、钴浸出率下降的可能原因是___________________________________。
（5）CoC2O4·2H2O在空气中高温煅烧得到Co2O3的化学方程式是_____________。
（6）LiCoO2可用于电动汽车的电池，其工作原理如右图所示，且电解质为一种能传导Li+的高分子材料，隔膜只允许Li+通过,电池反应式为：LixC6+Li1-xCoO2 C6 +LiCoO2
①放电时，Li+移动的方向为_________→___________。（填“ 左”或“ 右”）
②放电时正极的电极反应式为______________________________________。
5．蛭石为一种层状结构的含镁的铝硅酸盐，是黑云母等天然矿物风化蚀变的产物，因为其受热膨胀时呈挠曲状，形态酷似水蛭，故此得名蛭石。膨化后的蛭石呈颗粒状，有隔热、耐冻、抗菌、防火、吸声等优异性能，但不耐酸。
（1）某硅酸盐矿石的组成可以看作SiO2中有1/4的Si被Al置换，再由Mg平衡其电荷形成的。该矿石的组成以氧化物形式表示为___________________________________。
（2）某校研究性学习小组取得了某种牌号的膨化蛭石样品，其成分可以用氧化物（MgO、Fe2O3、Al2O3、SiO2、H2O）的形式表示。为研究蛭石的组成，拟进行实验探究，实验流程及相关数据如下：
①固体A的化学式是___________；
②固体F的物质的量是__________________；
③通过计算，给出用氧化物的形式表示某种膨化蛭石组成的化学式________________。
6．自然界中有多种铁矿石，如磁铁矿（Fe3O4）、赤铁矿（Fe2O3）和菱铁矿（FeCO3）等。铁矿石是工业炼铁的主要原料之一，其主要成分为铁的氧化物（设杂质中不含铁元素和氧元素，且杂质不与稀硫酸反应）。某研究性学习小组对某铁矿石中铁的价态和氧化物的化学式进行探究。
（提出假设）
假设1：铁矿石中只含+3价铁；
假设2：铁矿石中只含+2价铁；
假设3：____。
（查阅资料）2KMnO4+16HCl（浓）=2KCl+2MnCl2+5Cl2↑+8H2O
（定性研究）
实验（一）
取铁矿石样品粉碎，盛装于烧杯中，加入适量的X溶液，微热，充分溶解后将滤液分成四份：
①向第一份溶液中滴加少量KSCN溶液；
②向第二份溶液中滴加适量高锰酸钾溶液；
③向第三份溶液中滴加少量KSCN溶液，再滴加适量双氧水溶液；
④向第四份溶液中滴加适量氢氧化钠溶液。
（1）上述X溶液是____（填“稀硝酸”、“稀硫酸”或“浓盐酸”）；上述方案中，一定能证明铁矿石中含+2价铁的方案是____（填序号）。
（定量研究）
实验（二）铁矿石中含氧量的测定：
①按图组装仪器，检查装置的气密性；
②将5.0g铁矿石放入硬质玻璃管中，其他装置中的药品如图所示（夹持装置已略去）；
③A中开始反应，不断地缓缓向后续装置中通入氢气，待D装置出口处氢气验纯后，点燃C处酒精灯；
④充分反应后，撤掉酒精灯，再持续通入氢气直至完全冷却。
（2）按上述方案进行多次实验，假设各项操作都正确，但最终测得结果都偏高，请你提出改进方案的建议：____。如果拆去B装置，测得结果可能会___（填“偏高”、“偏低”或“无影响”）。
（3）改进方案后，测得反应后D装置增重1.35g，则铁矿石中氧的百分含量为____。
若将H2换成CO，则还需补充____装置。有同学认为，不测定D装置的净增质量，通过测定物理量____，也能达到实验目的。
实验（三）铁矿石中含铁量的测定：
（4）步骤④中煮沸的作用是____。
（5）步骤⑤中用到的玻璃仪器除烧杯、玻璃棒、胶头滴管外，还有___。
（6）下列有关步骤⑥的说法中正确的是___（填序号）。
a.因为碘水为黄色，所以滴定过程中不需要加指示剂
b.滴定过程中可利用淀粉溶液作为指示剂
c.滴定管用蒸馏水洗涤后可以直接装液
d.锥形瓶不能用待装液润洗
e.滴定过程中，眼睛应注视滴定管中液面变化
f.滴定结束后，30s内溶液不恢复原来的颜色，再读数
（7）若滴定过程中消耗0.5000mol•L-1的KI溶液20.00mL，则铁矿石中铁的百分含量为____。综合实验（二）的结果，可以推算出该铁矿石中铁的氧化物的化学式为____。
7．软锰矿主要含有MnO2(约70%)、SiO2、Al2O3，闪锌矿主要含有ZnS(约80%)、FeS、CuS、SiO2。为了高效利用这两种矿石，科研人员开发了综合利用这两种资源的同槽酸浸工艺，主要流程如下图所示,回答下列问题:
（1）反应Ⅰ所得滤液中含有Mn2+、Zn2+、Cu2+、Fe3+、Al3+等金属阴离子,所得滤液中含有S和______。为了提高硫酸“酸浸”时的浸出速率,可进行的操作是(至少两条):_________。
（2）若反成Ⅱ加入的锌过量,还会进一步发生反应的离子方程式方为_________。
（3）反应Ⅲ中加入MnO2的作用是（离子方程式表示)________；反应Ⅲ中加入MnCO3、ZnCO3的作用是________________。
（4）反应Ⅴ的电解总反应为:MnSO4+ZnSO4+2H2OMnO2+Zn+2H2SO4，写出阳极的电极反应式________________。
（5）MnO2和Zn可按等物质的量之比生产锌-锰干电池,则从生产MnO2和Zn的角度计算,所用软锰矿和闪铲矿的质量比大约是______。(保留小数点后两位)
8．Co3O4是制备石墨烯电池正极材料LiCoO2的原料。以钴矿石（主要成分为Co3S4，含有少量FeO、Fe2O3、Al2O3等杂质）为原料制取Co3O4的工艺流程如下：
已知：Co与Fe为活泼金属，氧化性由强到弱的顺序为：Co3+>Fe3+>Co2+。
几种氢氧化物的溶度积如下表：
(l)写出溶解池中生成H2的离子反应方程式是____。
(2)加入试剂1的目的是将Fe2+氧化为Fe3+．试剂l可选用__ 。
A．氯化钠 B．双氧水 C．亚硫酸钠 D．碘水
(3)残渣l的主要成分为____。用浓氨水再调节pH，pH应略大于___ 。（已知：lg2=0.3．当离子浓度小于l.0×l0-5mol/L，可认为沉淀完全）。
(4)操怍Ⅱ包括____、____、干燥，灼烧四个步骤；灼烧中反应的化学方程式 _________。
(5)要得到15.0g质量分数为98%的LiCoO2正极材料，理论上需要Co3O4的质量为 __________g。
9．硅孔雀石是一种含铜矿石，含铜形态为CuCO3·Cu(OH)2和CuSiO3·2H2O，同时含有SiO2、FeCO3、Fe2O3、Al2O3等杂质。以其为原料制取硫酸铜的工艺流程如图：
(1) 完成步骤①中稀硫酸与CuSiO3·2H2O反应的化学方程式:
CuSiO3·2H2O+H2SO4=CuSO4+__________+H2O；双氧水的作用是 。
(2)有关氢氧化物开始沉淀和完全沉淀的pH如下表：
氢氧化物
Al(OH)3
Fe(OH)3
Fe(OH)2
Cu(OH)2
开始沉淀的pH
3.3
1.5
6.5
4.2
沉淀完全的pH
5.2
3.7
9.7
6.7
步骤②中，调节pH=4时，所得滤渣B的成分的化学式为 ，滤液B中除Cu2+外, 还含有的金属阳离子是 。
(3)将滤液B通过 、 ，过滤，洗涤等操作可得到硫酸铜晶体。
(4)硫酸铜也可以用硫化铜和氧气在高温条件下化合制得，该反应的化学方程式 。
10．某课题组以硫铁矿烧渣（含Fe2O3、Fe3O4、Al2O3、CaO、SiO2等）为原料制取软磁用Fe2O3（要求纯度>99.2%，CaO含量<0.01%）。其工艺流程如下(所加入试剂均稍过量)：
已知：生成氢氧化物的pH
Al(OH)3
Fe(OH)2
Fe(OH)3
开始沉淀时
3.4
6.3
1.5
完全沉淀时
4.7
8.3
2.8
（1）滤渣A的主要成分是__________。
（2）在过程Ⅱ中可观察到产生少量气泡，溶液颜色慢慢变浅。能解释该实验现象的离子方程式有__________。反应后，可以用__________溶液检验说明Fe3+是否已经完全反应。
（3）在过程Ⅱ中，课题组对滤液A稀释不同倍数后,加入等质量的过量铁粉,得出Fe3+浓度、还原率和反应时间的关系如图所示：
结合上述实验结果说明：课题组选择稀释后c(Fe3+)为1.60mol/L左右的理由是______。
（4）在过程Ⅲ中，课题组在相同条件下，先选用了不同沉钙剂进行实验，实验数据见下表：
（已知：滤液B中钙的含量以CaO计为290—310mg/L）
沉钙剂
Na2SO3
H2C2O4
(NH4)2CO3
Na2CO3
NH4F
用量/g
2
2
2
5
2
剩余CaO/mg/L)
290
297
290
190
42
根据实验结果，选择适宜的沉钙剂，得到滤渣C的主要成分有__________。
（5）在过程Ⅳ中，反应温度需要控制在35℃以下，不宜过高，其可能的原因是__________。
（6）在过程Ⅴ中，反应的化学方程式是__________。
11．硫酸制备是工业重要课题
Ⅰ.历史上曾用绿矾(FeSO4·H2O)制备硫酸。高温条件下FeSO4发生如下分解反应：2FeSO4Fe2O3+SO2↑+SO3↑为检验FeSO4高温分解的气体产物，进行如下实验：将FeSO4高温分解产生的气体通入如图所示的装置中，以检验产生的气体中是否含有SO2、SO3。
(1)装置①能检验出的气体产物是___，装置②能检验出的气体产物是___。
(2)如果把①和②互换位置对该实验是否有影响：___(填是或否)，理由是___。
Ⅱ.现代硫酸工业上用黄铁矿(FeS2)为原料制备硫酸的流程如图：
接触室中的发生化学方程式___，吸收环节中使用___吸收SO3。
Ⅲ.某硫酸厂周围的空气中含有较多的二氧化硫，环保部门为了测定空气中二氧化硫的体积分数，做了如下实验。取标准状况下的空气1.000L(含氮气、氧气、二氧化碳、二氧化硫等)，缓慢通过足量溴水，在所得溶液中加入过量的氯化钡溶液，产生白色沉淀，将沉淀洗涤、干燥，称得其质量为0.233g。试回答：
通过足量溴水的离子方程式为：___。计算该空气样品中二氧化硫的体积分数是___。
12．工业上以黄铁矿为原料，采用接触法生产硫酸。其生产设备与过程如下：
生产设备：①沸腾炉；②接触室；③吸收塔。
生产过程：
①在沸腾炉内硫化亚铁与氧气发生反应，生成二氧化硫；
②在接触室内有催化剂存在下二氧化硫进一步与氧气化合，生成三氧化硫；
③三氧化硫在吸收塔用98.3%的浓硫酸吸收，生成硫酸。
如图装置是仿照工业上制备硫酸的流程设计出来的：
(1)写出硫化亚铁与氧气反应的方程式：___。
(2)请写出如图甲装置的作用：___。
(3)写出在催化剂表面所发生的反应的方程式：___。
(4)在乙反应器内要求氧气的量要比二氧化硫的量多一倍左右，你如何进行控制与估计：___。
(5)学生为了比较探究工业上为何采用98.3%的浓硫酸吸收三氧化硫而不用水，特用上述装置进行模拟实验。若丁装置在反应过程中先出现气泡，不久就出现了白雾，而丙装置一直都没有任何现象，产生这种现象的原因是___。
(6)处理尾气的方法有___。
13．工业上用铝土矿（主要成分为Al2O3，含有Fe2O3、SiO2等杂质）制取无水氯化铝的一种工艺流程示意如下：
已知：
物质
SiCl4
AlCl3
FeCl3
FeCl2
NaCl
沸点/℃
57.6
180（升华）
300（升华）
1023
801
回答下列问题：
（1）高温反应前，常在800℃焙烧铝土矿，使固体中水分挥发、气孔数目增多，其作用是 ___（只要求写出一种）。
（2）高温反应后，铝土矿中的氧化物均转变为相应的氯化物，由Al2O3、C和Cl2反应生成AlCl3的化学方程式为 。
（3）气体II的主要成分除了Cl2外，还含有 。气体II常用过量冷的NaOH溶液吸收，吸收液中含有的阴离子主要有 。
（4）工业上为了降低生产成本，生产过程中需要控制加入铝粉的量，“废渣”的主要成分是 。
（5）AlCl3和NaCl的熔融盐常用于镀铝电解池，电镀时AlCl－4和Al2Cl－7两种离子在电极上相互转化，其它离子不参与电极反应，电镀时阴极的电极反应式为 。
14．钛铁矿的主要成分为FeTiO3（可表示为FeO·TiO2），含有少量MgO、SiO2等杂质。利用钛铁矿制备二氧化钛，进一步制备钛单质,流程如图：
已知：FeTiO3＋4H+＝Fe2+＋TiO2+＋2H2O，草酸（H2C2O4）具有很强还原性，易被氧化成二氧化碳。
（1）化合物FeTiO3中铁元素的化合价是___________。
（2）钛铁矿加入过量H2SO4后，得到的滤渣A为_________________（填化学式）。
（3）含TiO2+ 溶液乙转化生成TiO2的离子方程式是________________________________。
（4）由滤液丙制备LiFePO4的过程中，所需17%双氧水与H2C2O4的质量比是______________。
（5）用氧化还原滴定法测定TiO2的质量分数：一定条件下，将TiO2溶解并还原为Ti3+，再以KSCN溶液作指示剂，用NH4Fe（SO4）2标准溶液滴定Ti3+至全部生成Ti4+。滴定分析时，称取TiO2（摩尔质量为Mg/mol）试样wg，消耗c mol/L NH4Fe（SO4）2标准溶液VmL，则TiO2质量分数为________（用代数式表示）。
（6）TiO2制取单质Ti，涉及到的步骤如下：
TiCl4
Mg
MgCl2
Ti
熔点/℃
-25.0
648.8
714
1667
沸点/℃
136.4
1090
1412
3287
反应②的方程式是_________________。由TiCl4→Ti需要在Ar气中进行的理由是__________。反应后得到Mg、MgCl2、Ti的混合物，可采用真空蒸馏的方法分离得到Ti，依据表中信息，需加热的温度略高于_________℃即可。
15．硫铁矿烧渣(主要成分为 Fe2O3、Fe3O4、FeO、SiO2等)是生产硫酸的工业废渣，其综合利用对环境保护具有现实意义。利用硫铁矿烧渣制备铁红等产品的实验流程如下：
已知几种盐的溶解度随温度变化的曲线如右图所示：
回答下列问题：
(1)酸浸、过滤后滤液中的金属阳离子是________________。
(2)煅烧 FeCO3生成产品 I的化学反应方程式为 _______。
实验室进行煅烧操作所需仪器除了酒精喷灯、泥三角、三脚架、玻璃棒外，还有__________。
(3)产品Ⅱ的化学式为 _______________，为了获得产品Ⅱ，向(NH4)2SO4溶液中加入KCl溶液后，还需要进行的操作是：________。
(4)检验产品 II中是否含有氯化物杂质的实验操作是：取少量产品Ⅱ于试管中配成溶液，________________________________。
参考答案
1． Cu2S+4Fe3+ 2Cu2++4Fe2++S 温度过低,矿渣的溶解速率小;温度过高,苯易挥发 4NOx+(5-2x)O2+2H2O 4HNO3 b 加大Fe3+转化为Fe(OH)3的程度 抑制Cu2+的水解 ac
【解析】辉铜矿加入氯化铁溶液溶解浸取过滤，得到矿渣加入苯水浴加热回收硫单质；加入在滤液中加入铁还原铁离子和铜离子过滤，滤液M中加入氯气氧化反应生成氯化铁循环使用，保温除铁加入稀硝酸溶液和氧化铜反应，调节溶液PH除去杂质离子，过滤得到滤液为硫酸亚铁溶液，在稀硝酸溶液中蒸发浓缩，冷却结晶过滤洗涤得到晶体。
(1)铁离子做氧化剂，Cu2S被氧化，离子方程式为：Cu2S+4Fe3+=2Cu2++4Fe2++S，故答案为：Cu2S+4Fe3+=2Cu2++4Fe2++S；
(2)苯沸点比较低，温度过高苯容易挥发，从反应动力学看温度过低溶解速率小，故答案为：温度过低，矿渣的溶解速率小；温度过高，苯易挥发；
(3)NOx做还原剂，依据质量守恒和电子守恒写出方程式：4NOx+(5-2x)O2+2H2O=4HNO3，向滤液M中通入Cl2将FeCl2氧化为FeCl3，可以循环使用，故选b，故答案为：4NOx+(5-2x)O2+2H2O=4HNO3，b；
(4)Fe3++3H2O⇌Fe(OH)3+3H+，加入CuO使水解平衡正向进行，调节溶液的pH使铁元素完全转化为氢氧化铁沉淀，加热过程中Cu2+会水解，加入硝酸抑制Cu2+的水解，不引入新的杂质，故答案为：调节溶液pH使使铁元素完全转化为氢氧化铁沉淀，抑制铜离子水解；
(5) a. 硝酸铜在酒精中的溶解度较小，可以用酒精洗涤，正确；b. 硝酸铜在热水中的溶解度增大，不能用热水洗涤，错误；c.饱和硝酸铜溶液中硝酸铜的溶解度很小，可以用饱和硝酸铜溶液洗涤，正确；故选ac。
2． H2O2受热分解；产物Cu2+、Fe3+催化H2O2分解等 提高氨水的浓度、提高氧压 正向 Fe2(SO4)3，H2SO4 或（任写一个） 4.25mol
【解析】
【详解】
（1）①CuFeS2中铜元素为+2价且为最高价态，铁元素为+2价，在酸性条件下能被双氧水氧化为Fe3+，S为-2价，可被氧化为SO42-，故反应的离子方程式为：2CuFeS2+17H2O2+2H+=2Cu2++2Fe3++4SO42-+18H2O；
②过氧化氢受热分解，且生成的Cu2+、Fe3+可催化过氧化氢分解；
（2）由反应原理可知，为提高浸出率，可将黄铜矿粉碎、增大氨水浓度、增大氧压等；
（3）混合溶液中c(NH4+)=0.02/2=0.01mol/L，c(OH-)=10-7mol/L，；滴加氯化铵溶液促进水的电离，水的电离平衡正向移动；
（4）由关系图可知，可以循环使用的物质为Fe2(SO4)3、H2SO4；由二价铁转化为三价铁有微生物参与，离子方程式为；S8与O2和H2O反应也有微生物参与，离子方程式为；
（5）由题意知，当生成2mol SO42-时，有1mol Fe2+转化为Fe3+，Fe2+失去1mol电子，S2失去16mol电子，共失去17mol电子，则消耗氧气的物质的量为；
【点睛】
2mol SO42-生成时，根据S守恒，则有1mol黄铜矿（CuFeS2）参加反应，反应中转移17mol电子，根据得失电子守恒，计算消耗氧气的量。
3．+2 价 FeO·Cr2O3 4：7 粉碎矿石(或升高温度） H2SO4量少时不能除尽Na2CO3杂质，H2SO4量多时又会生成新的杂质(Cr3O10-2)，所以H2SO4必须适量 Na2Cr2O7、Na2SO4 Fe+2Fe3+=3Fe2+ 取少量丁溶液于试管中，向其中加入KSCN溶液，不显红色则说明丁溶液中不含Fe3+ 冷却结晶
【解析】
铬铁矿中加入碳酸钠并通入氧气，高温下将Fe(CrO2)2氧化得到Fe2O3、Na2CrO4，同时生成CO2，将得到的固体溶于水得到Na2CrO4溶液，然后过滤，得到得到Na2CrO4和过量的碳酸钠混合溶液和氧化铁固体，在Na2CrO4和碳酸钠混合溶液中加入硫酸酸化，硫酸和Na2CrO4反应生成Na2Cr2O7和硫酸钠，同时除去碳酸钠，通过蒸发浓缩冷却结晶，得到红矾钠(Na2Cr2O7·2H2O)；氧化铁与硫酸反应生成硫酸铁，加入铁粉将硫酸铁还原生成硫酸亚铁，最后蒸发浓缩冷却结晶，得到绿矾。
(1) Fe(CrO2)2中铬元素的化合价为+3价，根据正负化合价的代数和为0，Fe(CrO2)中铁元素的化合价为+2价，故答案为+2 价；
(2) Fe(CrO2)2中铬元素的化合价为+3价，铁元素的化合价为+2价，可写成FeO·Cr2O3，故答案为FeO·Cr2O3；
(3)①高温氧化时，Fe(CrO2)2和碳酸钠、氧气反应氧化还原反应生成Na2CrO4、二氧化碳和氧化铁，该反应中Fe元素化合价由+2价变为+3价、Cr元素化合价由+3价变为+6价，O元素化合价由0价变为-2价，所以氧气是氧化剂、Fe(CrO2)2是还原剂，则还原剂和氧化剂的物质的量之比为4：7，故答案为4：7；
②根据影响化学反应速率的外界因素，为了加快该反应的反应速率，可采取的措施有粉碎矿石、升高温度等，故答案为粉碎矿石(或升高温度)；
⑷①H2SO4量少时不能除尽Na2CO3杂质，H2SO4量多时又会生成新的杂质(Cr3O102-)，所以H2SO4必须适量，故答案为H2SO4量少时不能除尽Na2CO3杂质，H2SO4量多时又会生成新的杂质(Cr3O102-)，所以H2SO4必须适量；
②根据上述分析，混合溶液乙中的溶质有Na2Cr2O7、Na2SO4，故答案为Na2Cr2O7、Na2SO4；
(5)Fe与硫酸铁溶液反应的离子方程式为Fe+2Fe3+=3Fe2+。检验溶液丁中无Fe3+的方法为：取少量丁溶液于试管中，向其中加入KSCN溶液，不显红色则说明丁溶液中不含Fe3+；从硫酸亚铁溶液到绿巩的实验操作为蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤、干燥，故答案为取少量丁溶液于试管中，向其中加入KSCN溶液，不显红色则说明丁溶液中不含Fe3+ ；冷却结晶。
点睛：本题考查物质的制备、分离和提纯，为高频考点，涉及氧化还原反应、基本实验操作等知识，明确物质的性质、熟悉制备流程和基本实验操作等是解题的关键。本题的难点是(4)①硫酸必须适量的原因，需要理解题目信息方程式中的计量数对反应的影响。
4．1 Na2SO3 2 1 Na2SO4 3 H2O CaF2、MgF2 将Fe2+氧化为Fe3+，再沉淀分离 6 温度：65℃～75℃、pH：0.5～1.5 pH升高后溶液中c(H+)浓度下降，使得溶解CoO(OH)、CoCO3、Cu2(OH)2CO3的能力下降 4 CoC2O4·2H2O+3O22Co2O3+8CO2+8H2O 左 右 Li1-xCoO2+xLi++xe-= LiCoO2
【解析】
(1)“浸泡”过程中，CoO(OH)可转化为CoSO4，根据流程图和氧化还原反应的规律，反应中Co的化合价降低，则亚硫酸钠中S的化合价升高，配平后的方程式为2CoO(OH)+2H2SO4+ Na2SO3=CoSO4+ Na2SO4+3H2O，故答案为Na2SO3；Na2SO4；3H2O；
(2)某铜钴矿石主要含有CoO(OH)、CoCO3、Cu2(OH)2CO3和SiO2，其中还含有一定量的Fe2O3、MgO和CaO等，根据(1)的分析，浸出液中含有CoSO4、Na2SO4，以及硫酸铜、硫酸镁、硫酸亚铁和少量硫酸钙，经过沉铜后加入氯酸钠将亚铁离子氧化，调节pH沉淀铁离子，得到的溶液中加入氟化钠主要生成氟化钙和氟化镁沉淀，故答案为CaF2、MgF2；
(3)向“沉铜”后的滤液中加入NaClO3溶液的主要目的是将Fe2+氧化为Fe3+，再沉淀分离；若上述流程中固、液分离均采用过滤操作，则共有6处使用了过滤，分别为浸泡后取浸出液、沉铜、调节pH沉铁、加入氟化钠沉淀钙离子和镁离子、加入浓碳酸钠沉钴、碳酸钴用盐酸溶解后加入草酸铵生成草酸钴沉淀，故答案为将Fe2+氧化为Fe3+，再沉淀分离；6；
(4)①根据图像，矿石粉末浸泡时的浸出率最高的条件为：温度在65℃-75℃、pH在0.5-1.5，故答案为温度：65℃-75℃、pH：0.5-1.5；
②根据图像，pH升高后溶液中c(H+)浓度下降，使得溶解CoO(OH)、CoCO3、Cu2(OH)2CO3的能力下降，导致铜、钴浸出率下降，故答案为pH升高后溶液中c(H+)浓度下降，使得溶解CoO(OH)、CoCO3、Cu2(OH)2CO3的能力下降；
(5)CoC2O4·2H2O在空气中高温煅烧得到Co2O3，钴元素的化合价升高，被空气中的氧气氧化，同时草酸根被氧化氧化生成二氧化碳和水，反应的化学方程式为4CoC2O4·2H2O+3O22Co2O3+8CO2+8H2O，故答案为4CoC2O4·2H2O+3O22Co2O3+8CO2+8H2O；
(6)根据电池反应式LixC6+Li1-xCoO2C6 +LiCoO2知，负极反应式为LixC6-xe-=C6+xLi+、正极反应式为Li1-xCoO2+xLi++xe-=LiCoO2，充电时，阴极、阳极反应式与负极、正极反应式正好相反，所以左侧是负极、右侧是正极。
①放电时，Li+由负极通过隔膜移向正极，即移动的方向为左→右，故答案为左；右；
②放电时，正极反应式为Li1-xCoO2+xLi++xe-=LiCoO2，故答案为Li1-xCoO2+xLi++xe-= LiCoO2。
5．MgO·Al2O3·6SiO2 SiO2 0.040mol 4MgO·Al2O3·Fe2O3·2SiO2·H2O
【分析】
（1）设某含Si的盐矿石的组成可以看作其氧化物中有1/4的Si被Al替换，再由Mg平衡其电荷形成的，二氧化硅中硅的化合价是+4价，铝在化合物中是+3价，镁在化合物中是+2价，二氧化硅的化学式为SiO2，有1/4的Si被铝原子取代，设镁原子个数是x，根据化合价的代数和为0得，3/4×4+1/4×3+2x=2×2，x=1/4，则该化学式中硅、铝、镁、氧原子个数之比=3/4:1/4:1/8：2=6：2：1：16，进而写出其化学式；
（2）①二氧化硅与盐酸不反应；
②根据n=m/M进行计算；
③设固体G中氧化铁的物质量为xmol，氧化镁为ymol，则根据题意可以以氧化物及氢氧化物的质量守恒列方程：160x+40y=6.4；214x+58y=8.92；计算出x、y；再根据题给信息算计算出二氧化硅的质量，最后求出水的质量=样品质量-m（SiO2）-m（氧化铁和氧化镁）-m（氧化铝），根据n=m/M计算出水的物质的量，从而计算出各成分的量之比，写出化学式。
【详解】
（1）设某含Si的盐矿石的组成可以看作其氧化物中有1/4的Si被Al替换，再由Mg平衡其电荷形成的，二氧化硅中硅的化合价是+4价，铝在化合物中是+3价，镁在化合物中是+2价，二氧化硅的化学式为SiO2，有1/4的Si被铝原子取代，设镁原子个数是x，根据化合价的代数和为0得，3/4×4+1/4×3+2x=2×2，x=1/4，则该化学式中硅、铝、镁、氧原子个数之比=3/4:1/4:1/8：2=6：2：1：16，所以其化学式为MgO．Al2O3.6SiO2；
答案是：MgO∙Al2O3∙6SiO2；
（2）①膨化蛭石与盐酸反应生成氯化镁、氯化铁、氯化铝和没有反应的二氧化硅以及多余的盐酸；
答案是：SiO2；
②固体F是氢氧化铝，n=m/M=3.12/78=0.04mol；
答案是：0.04mol；
③设固体G中氧化铁的物质量为xmol，氧化镁为ymol，则根据题意可以知道：160x+40y=6.4；214x+58y=8.92；解之得：x=0.02mol，y=0.08mol，而二氧化硅的物质的量为2.40/60=0.04mol，所以水的物质量为=[11.2-2.4-6.4-（0.04/2×102）]/18=0.02mol，则n（MgO）：n（Fe2O3）：n（Al2O3）：n（SiO2）：n（H2O）=0.08：0.02：0.02：0.04：0.02=4：1：1：2：1即组成为：4MgO•Al2O3•Fe2O3•2SiO2•H2O；
答案是：4MgO•Al2O3•Fe2O3•2SiO2•H2O。
6．铁矿石中含+2、+3价铁 稀硫酸 ② 装置D后连接一个盛碱石灰的干燥管 偏高 24% 尾气处理 装置C反应前后质量变化 赶走溶液中溶解的过量的Cl2 250mL容量瓶 df 70% Fe5O6
【分析】
提出假设：依据假设1、2分析推断假设3为铁矿石中含+2、+3价铁；
定性研究：（1）样品溶解需要酸，硝酸具有氧化性可能也会氧化亚铁离子，浓盐酸会被高锰酸钾溶液氧化生成氯气，所以只有稀硫酸符合；依据实验步骤②加入高锰酸钾溶液褪色证明含有亚铁离子；
定量研究：（2）分析装置图，最后碱石灰可以吸收空气中的水蒸气和二氧化碳导致测定结果偏高，需连接盛碱石灰的干燥管；去掉装置B水蒸气会进入装置D导致测定结果偏高；
（3）依据装置D中水的质量，结合氧元素守恒计算含氧元素质量，得到铁矿石中氧的百分含量；
（4）煮沸可以将水中的气体赶走；
（5）根据稀释液体和配制一定体积的溶液所选择的仪器来回答；
（6）根据滴定试验以及滴定过程中的实验误差分析知识来回答判断；
（7）根据元素守恒和化学反应方程式进行计算；根据铁元素质量分数和氧元素质量分数计算出铁的氧化物的化学式。
【详解】
提出假设：假设1：铁矿石中只含+3价铁；假设2：铁矿石中只含+2价铁；依据假设1、2，结合铁元素存在的化合价，分析推断假设3为铁矿石中含+2、+3价铁，故答案为：铁矿石中含+2、+3价铁；
定性研究：（1）样品溶解需要酸，硝酸具有氧化性也会氧化亚铁离子，浓盐酸会把高锰酸钾还原而使高锰酸钾溶液褪色，所以只有稀硫酸符合；依据实验步骤②，向第二份溶液中滴加适量高锰酸钾溶液具有强氧化性，加入高锰酸钾溶液褪色证明被还原，证明含有亚铁离子，故答案为：稀硫酸；②；
定量研究：（2）该实验中，氢气和氧化铁反应生成金属铁和水，水被碱石灰吸收，通过测定碱石灰增重的质量计算氧的含量，分析装置图，碱石灰可以吸收空气中的水蒸气和二氧化碳导致测定结果偏高，需在最后再连接一个装有碱石灰的干燥管；若去掉装置B，水蒸气会进入装置D导致测定结果偏高；故答案为：装置D后连接一个盛碱石灰的干燥管；偏高；
（3）依据水的质量计算含氧元素质量得到铁矿石中氧的百分含量，测得反应后装置D增重1.35g，根据反应的实质，增加的是水的质量，根据质量守恒定律，所以铁矿石中氧的百分含量是：×100%=24%。一氧化碳有毒不能排放空气中，若将H2换成CO，则还需补充尾气吸收装置。若不测定D装置的净增质量，通过测定物理量装置C反应前后质量变化也可以计算含氧量，故答案为：24%；尾气处理；装置C反应前后质量变化；
（4）向铁矿石中加入硫酸，发生反应生成硫酸的铁盐溶液，过滤后溶液中含有硫酸的铁盐溶液，还存在过量的硫酸，通入过量的氯气，把溶液中的亚铁离子氧化为铁离子，煮沸后可以降低氯气的溶解度，赶走溶液中溶解的过量的Cl2，故答案为：赶走溶液中溶解的过量的Cl2；
（5）将原溶液稀释到250mL，需要使用的玻璃仪器仪器有：烧杯、玻璃棒、胶头滴管、250mL容量瓶，还缺少250mL容量瓶，故答案为：250mL容量瓶；
（6）a．碘水为黄色，三价铁离子也是黄色溶液，滴定过程中需加指示剂，故a错误；
b．滴定过程中，三价铁可以和碘离子发生反应生成亚铁离子和碘单质，碘单质遇到淀粉溶液显示蓝色，不能确定是否达到滴定终点，故b错误；
c．滴定管用蒸馏水洗涤后必须用标准液润洗，故c错误；
d．锥形瓶不需要用待测液润洗，故d正确；
e．滴定过程中，眼睛注视锥形瓶中颜色的变化，故e错误；
f．滴定结束后，30s内溶液不恢复原来的颜色再读数，故f正确，
故答案为：df；
（7）根据反应的方程式为2Fe3++2I-=2Fe2++I2可知，消耗的碘离子与铁离子物质的量相等，n（Fe3+）=n（KI），即：0.5000mol•L-1×0.020L=c（Fe3+）×0.02L，解得c（Fe3+）=0.5000mol•L-1，所以铁元素的百分含量为：×100%=70%，铁的质量分数是70%，实验二测得氧元素的质量分数是24%，所以100g铁矿石中，铁元素的质量是70g，氧元素质量是24g，铁元素和氧元素的物质的量比为：：=5：6，铁的氧化物的化学式为Fe5O6，故答案是：70%；Fe5O6。
7． SiO2 提高温度、适量增加硫酸浓度、将矿石粉碎或搅拌或借助鼓风机等 Zn+Fe2+=Zn2++Fe 4H++MnO2+2Fe2+=Mn2++2Fe3++2H2O 调节pH,使Fe3+和Al3+沉淀，且不引入杂质 Mn2+-2e-+2H2O=MnO2+4H+ 1.03
【解析】（1）因为软锰矿主要含有MnO2(约70%)、SiO2、Al2O3，闪锌矿主要含有ZnS(约80%)、FeS、CuS、SiO2，反应Ⅰ中加H2SO4所得滤液中含有Mn2+、Zn2+、Cu2+、Fe3+、Al3+等金属阳离子, SiO2不能和H2SO4反应，所得滤液中含有S和SiO2。为了提高硫酸“酸浸”时的浸出速率,可提高温度、适量增加硫酸浓度、将矿石粉碎或搅拌或借助鼓风机等方法来加快反应速率。答案：SiO2 提高温度、适量增加硫酸浓度、将矿石粉碎或搅拌或借助鼓风机等。
（2）若反成Ⅱ加入的锌过量,还会与Fe2+发生反应，反应的离子方程式方为Zn+Fe2+=Zn2++Fe.
（3）反应Ⅲ中加入的MnO2是氧化剂，可以把Fe2+氧化成Fe3+，离子方程式为4H++MnO2+2Fe2+=Mn2++2Fe3++2H2O；反应Ⅲ中加入的MnCO3、ZnCO3可以和酸反应，所以可用来调节溶液的酸碱性，使Fe3+和Al3+沉淀，且不引入杂质。
（4）反应Ⅴ的电解总反应为:MnSO4+ZnSO4+2H2OMnO2+Zn+2H2SO4，阳极发生氧化反应失电子，其电极反应式Mn2+-2e-+2H2O=MnO2+4H+。
（5））据反应MnSO4+ZnSO4+2H2O＝MnO2+Zn+2H2SO4可知MnO2、Zn的物质的量之比为1：1，故可设软锰矿、闪锌矿的质量分别为x、y，得0.7x/87：0.8y/97＝1：1，故x：y=1.03.。所用软锰矿和闪铲矿的质量比大约是1.03。
点睛：本题考查了物质制备实验的分析判断、物质溶解性的理解应用、电解原理的应用、实验基本操作、化学计算等，题目难度较大。注意掌握该类试题的答题技巧，（1）从题干中获取有用信息，了解生产的产品。（2）然后整体浏览一下流程，基本辨别出预处理、反应、提纯、分离等阶段。（3）分析流程中的每一步骤，从以下几个方面了解流程：①反应物是什么；②发生了什么反应；③该反应造成了什么后果，对制造产品有什么作用。抓住一个关键点：一切反应或操作都是为获得产品而服务。
8． Co+2H+ =Co2++H2↑ B Fe(OH)3 、Al(OH)3 9.15 过滤 洗涤 6Co(OH)2+O2=2Co3O4+6H2O 12.05
【解析】钴矿石(主要成分为Co3S4，含有少量FeO、Fe2O3、Al2O3等杂质)煅烧后的物质中含有Fe2O3、Al2O3、Co的氧化物；由于Co与Fe为活泼金属，氧化性由强到弱的顺序为：Co3+>加入适量Co粉和稀盐酸，溶解生成Fe2+、Co2+和Al3+，加入试剂1将Fe2+氧化为Fe3+，加入碳酸钠溶液调节溶液的pH，沉淀Fe3+和Al3+，在滤液中加入氨水调节pH，沉淀Co2+，最后在空气中灼烧Co(OH)2生成Co3O4。
(1)溶解池中钴与稀盐酸反应生成氢气，反应的离子反应方程式是Co+2H+ =Co2++H2↑，故答案为：Co+2H+ =Co2++H2↑；
(2)加入试剂1的目的是将Fe2+氧化为Fe3+，试剂1可选用双氧水，氯化钠没有氧化性，亚硫酸钠是常见的还原剂，碘水不能氧化亚铁离子，故选B；
(3)根据上述分析，残渣1的主要成分有Fe(OH)3 、Al(OH)3，用浓氨水再调节pH是沉淀Co2+，根据Co(OH)2的Ksp，c(OH-)==×10-5，则c(H+)==×10-9，pH=9.15，故答案为：Fe(OH)3 、Al(OH)3；9.15；
(4)操怍Ⅱ为从悬浊液中分离出Co(OH)2，操作包括过滤、洗涤、干燥，灼烧四个步骤；灼烧中反应的化学方程式为6Co(OH)2+O2=2Co3O4+6H2O，故答案为：过滤；洗涤；6Co(OH)2+O2=2Co3O4+6H2O；
(5)根据Co守恒， =×3，解得m(Co3O4)=12.05g，故答案为：12.05。
9．(1)H4SiO4；将Fe2+氧化成Fe3+
(2)Fe(OH)3、Al(OH)3；Al3+
(3)蒸发浓缩、冷却结晶
(4)CuS+2O2CuSO4
【解析】
试题分析：(1)利用质量守恒定律，可以判断未知物是硅酸，利用观察法配平反应方程式为：CuSiO3•2H2O+H2SO4═CuSO4+H4SiO4+H2O；双氧水将亚铁离子氧化成铁离子的离子方程式为：2Fe2++H2O2+2H+═2Fe3++2H2O；
(2)步骤②中，调节pH=4时，所得滤渣B的成分依据表中数据可知，pH=4时，三价铁离子完全生成了氢氧化铁沉淀，而铝离子完全沉淀需要的PH是5.2，所以铝离子没有完全沉淀，铝离子有少量沉淀，所以渣B的成分为：Fe(OH)3、Al(OH)3 ，滤液B中除Cu2+外，还含有的金属阳离子是Al3+；
(3)滤液B为硫酸铜溶液，通过蒸发浓缩、冷却结晶，过滤洗涤等操作可得到硫酸铜晶体；
(4)硫化铜和氧气在高温条件下化合制得硫酸铜的化学方程式为CuS + 2O2CuSO4。
考点：借助硅孔雀石为原料制取硫酸铜的工艺流程，考查化学方程式书写、误差分析、化学计算等。
10．SiO2 Fe+2H+=Fe2++H2↑ Fe+2Fe3+=3Fe2+ KSCN c(Fe3+)在1.60mol/L左右时，反应速率更快，Fe3+的还原率更高 CaF2、Al(OH)3 温度过高，(NH4)2CO3易分解（其他合理答案） 4FeCO3+O22Fe2O3+4CO2↑
【分析】
硫铁矿烧渣(含Fe2O3、Fe3O4、Al2O3、CaO、SiO2等)用50%的硫酸溶解后，只有SiO2不溶，滤渣A为SiO2，滤液A中含有硫酸铁、硫酸亚铁、硫酸铝和硫酸钙，滤液A中加入铁粉将铁离子还原生成亚铁离子，过滤后，滤渣B主要含有过量的铁，滤液B中加入氨水，调节pH=6和沉钙剂，除去铝离子和钙离子，滤液C中加入(NH4)2CO3得到碳酸亚铁，在空气中灼烧得到氧化铁。
【详解】
(1)根据上述分析，滤渣A的主要成分为SiO2，故答案为SiO2；
(2)过程Ⅱ中加入铁粉，铁与过量的硫酸反应生成氢气，铁将铁离子还原，溶液颜色慢慢变浅，涉及的离子方程式有Fe+2H+=Fe2++H2↑ Fe+2Fe3+=3Fe2+，反应后，可以用KSCN溶液检验说明Fe3+是否已经完全反应，故答案为Fe+2H+=Fe2++H2↑、Fe+2Fe3+=3Fe2+；KSCN；
(3)根据图像，c(Fe3+)在1.60mol/L左右时，反应速率更快，Fe3+的还原率更高，因此选择稀释后c(Fe3+)为1.60mol/L左右，故答案为c(Fe3+)在1.60mol/L左右时，反应速率更快，Fe3+的还原率更高；
(4)根据表格数据可知，选择NH4F作沉钙剂，滤液B中钙的含量最低，因此滤渣C的主要成分有氢氧化铝和CaF2，故答案为CaF2、Al(OH)3；
(5)在过程Ⅳ中，反应温度需要控制在35℃以下，不宜过高，因为温度过高，(NH4)2CO3易分解，故答案为温度过高，(NH4)2CO3易分解；
(6)在过程Ⅴ中，碳酸亚铁被空气中的氧气氧化，反应的化学方程式为4FeCO3+O22Fe2O3+4CO2↑，故答案为4FeCO3+O22Fe2O3+4CO2↑。
11．SO3 SO2 是 SO3会被装置②完全吸收，无法被装置①检出 2SO2+O22SO3 98.3%的浓硫酸 SO2+2H2O+Br2=2Br-+4H++SO 2.24%
【分析】
Ⅰ．SO3可以与氯化钡溶液反应生成硫酸钡沉淀，而SO2不与氯化钡反应，所以装置①检验SO3，装置②检验SO2，装置③吸收尾气；
Ⅱ．黄铁矿(FeS2)在空气中煅烧得到Fe2O3和SO2气体，SO2进入接触室中，在催化剂、加热的条件下被氧气氧化为SO3，为防止形成酸雾，用浓硫酸吸收SO3，处理后得到硫酸产品。
【详解】
(1)SO3可以与氯化钡溶液反应生成硫酸钡沉淀，而SO2不与氯化钡反应，所以装置①检验SO3；SO3在装置①中被完全吸收，SO2会使品红溶液褪色，所以装置②检验SO2；
(2)由于SO3会和水反应，若把①和②互换位置，SO3会被装置②完全吸收，无法被装置①检出，对实验结果产生影响；
Ⅱ．接触室中，SO2在催化剂、加热的条件下被氧气氧化为SO3，化学方程式为2SO2+O22SO3；为防止形成酸雾，用98.3%的浓硫酸吸收SO3；
Ⅲ．溴水具有氧化性，可以把SO2氧化为SO，根据电子守恒和元素守恒可得离子方程式为SO2+2H2O+Br2=2Br-+4H++SO；加入过量氯化钡溶液，硫酸根全部转化为硫酸钡沉淀，硫酸钡的物质的量是0.233g÷233g/mol=0.001mol，根据硫原子守恒可知n(SO2)=0.001mol，1L空气中SO2的体积为22.4L/mol×0.001mol=0.0224L，SO2的体积分数为×100%=2.24%。
12．4FeS2+11O22Fe2O3+8SO2 ①净化二氧化硫和氧气，吸收水分，②使二氧化硫和氧气充分混合，③通过观察气泡，调节气体的流速 2SO2+O22SO3 可以通过调节气阀，控制气体流量，观察甲装置的冒泡速率估计 ①浓硫酸对三氧化硫的吸收效果远好于水，三氧化硫被浓硫酸完全吸收了；②插入浓硫酸溶液的导管插得太深，导致两个吸收瓶内的气压差较大，三氧化硫气体在水中冒出来了，与水蒸气化合形成酸雾 用碱液吸收
【分析】
仿照工业制备硫酸的工艺流程：装置甲干燥二氧化硫和氧气，装置乙是把生成的二氧化硫催化氧化，相当于工业上制取硫酸设备中的接触室，装置丙相当于工业上制取硫酸设备中的吸收塔，工业生成中吸收三氧化硫用98.3%的浓硫酸，用水吸收容易形成酸雾影响吸收效果，装置丁用水吸收三氧化硫，通过丙和丁装置比较，做用水或浓硫酸吸收三氧化硫对照实验，据此分析解答。
【详解】
(1)硫化亚铁与氧气反应的化学方程式为4FeS2+11O22Fe2O3+8SO2，故答案为：4FeS2+11O22Fe2O3+8SO2；
(2)装置甲中的浓硫酸可以干燥二氧化硫和氧气，在乙反应器内要求氧气的量要比二氧化硫的量多一倍左右，可以通过观察甲装置中的冒泡速率控制气体通入量来控制该用量，故答案为：①净化二氧化硫和氧气，吸收水分，②使二氧化硫和氧气充分混合，③通过观察气泡，调节气体的流速；
(3)在催化剂表面，二氧化硫与氧气反应生成三氧化硫，反应的化学方程式为2SO2+O22SO3，故答案为：2SO2+O22SO3；
(4)在乙反应器内要求氧气的量要比二氧化硫的量多一倍左右，可以通过调节气阀，控制气体流量，观察甲装置的冒泡速率估计，故答案为：可以通过调节气阀，控制气体流量，观察甲装置的冒泡速率估计；
(5)丁装置在反应过程中先出现气泡，不久就出现了白雾，而丙装置一直都没有任何现象，原因有两个：①浓硫酸对三氧化硫的吸收效果远好于水，三氧化硫被浓硫酸完全吸收了；②插入浓硫酸溶液的导管插得太深，导致两个吸收瓶内的气压差较大，三氧化硫气体在水中冒出来了，与水蒸气化合形成酸雾，故答案为：①浓硫酸对三氧化硫的吸收效果远好于水，三氧化硫被浓硫酸完全吸收了；②插入浓硫酸溶液的导管插得太深，导致两个吸收瓶内的气压差较大，三氧化硫气体在水中冒出来了，与水蒸气化合形成酸雾；
(6)尾气中含有二氧化硫、三氧化硫等污染空气的气体，二氧化硫、三氧化硫都是酸性氧化物，能够与碱溶液反应，可以用碱液来吸收，故答案为：用碱液吸收。
13．（1）增大固体表面积，加快反应速率（或除去水，高温下生成的AlCl3水解）
（2）Al2O3+3C+3Cl22AlCl3+3CO
（3）CO、SiCl4；Cl－、ClO－、SiO32－、OH－
（4）FeCl2、NaCl
（5）4Al2Cl7－+3e－=Al+7AlCl4－
【解析】
试题分析：根据题给化学工艺流程分析，铝土矿（主要成分为Al2O3，含有Fe2O3、SiO2等杂质）在950℃下，与足量焦炭、Cl2和O2反应生成气体Ⅰ：AlCl3、 FeCl3、SiCl4和CO；将气体Ⅰ在100℃下冷凝，结合题给物质的沸点数据知气体Ⅱ的成分为Cl2、SiCl4和CO，固体为氯化铝和氯化铁的混合物；为防止氯化铝和氯化铁的升华，向固体中加入氯化钠，熔化的氯化铁、氯化铝和氯化钠的液态混合物；为防止氯化铁的升华，向液态混合物中加入适量铝粉，氯化铁转化为氯化亚铁，冷却，然后在300℃下升华得氯化铝成品，废渣为氯化钠和氯化亚铁。据此作答。
（1）高温反应前，在800℃焙烧铝土矿，使固体中水分挥发、气孔数目增多，其作用是增大固体表面积，加快反应速率（或除去水，防止高温下生成的AlCl3水解）。
（2）高温下，由Al2O3、C（足量）和Cl2反应生成AlCl3和CO，化学方程式为
Al2O3+3C+3Cl22AlCl3+3CO。
（3）气体II的主要成分除了Cl2外，还含有CO、SiCl4。气体II常用过量冷的NaOH溶液吸收，发生的反应为：Cl2+2NaOH ==NaCl+NaClO+H2O、SiCl4+6NaOH ==Na2SiO3+NaCl+3H2O，吸收液中含有的阴离子主要有Cl－、ClO－、SiO32－、OH－。
（4）液体混合物中加入适量铝粉，发生反应：Al+3FeCl3==AlCl3+3FeCl2，“废渣”的主要成分是FeCl2、NaCl。
（5）AlCl3和NaCl的熔融盐常用于镀铝电解池，电镀时阴极发生还原反应生成铝单质，电极反应式为4Al2Cl7－+3e－=Al+7AlCl4－。
考点：考查化学工艺流程分析，物质的分离提纯，化学方程式、电极反应式的书写等。
14．+2 SiO2 TiO2-＋H2OTiO2↓＋2H+ ）20：9 cVM/1000W 或 cVM/1000W ×100﹪ TiCl4 +2Mg 2MgCl2 + Ti 防止高温下Mg(Ti)与空气中的O2 (或CO2、N2)作用 1412
【详解】
试题分析：（1）化合物FeTiO3中氧元素和Ti元素的化合价分别是—2价和＋4价，则根据正负价代数和为0可知铁元素的化合价是＋2价。
（2）钛铁矿中只有二氧化硅与硫酸不反应，则加入过量H2SO4后，得到的滤渣A为SiO2。
（3）含TiO2+ 溶液乙与水反应生成TiO2，根据原子守恒可知还有氢离子产生，则反应的离子方程式是
TiO2-＋H2OTiO2↓＋2H+。
（4）双氧水在反应中得到2个电子，草酸在反应中失去2个电子，则根据电子得失守恒可知，解得，即所需17%双氧水与H2C2O4的质量比是20：9。
（5）反应中铁离子被还还原为亚铁离子，得到1个电子。Ti由＋3价升高到＋4价，失去1个电子，则根据电子得失守恒和原子守恒可知TiO2的质量是0.001VcM g，所以TiO2质量分数为。
（6）反应②是镁与四氯化钛的置换反应，则反应的方程式是TiCl4 +2Mg 2MgCl2 + Ti。镁是活泼的金属，易与氧气、氮气等反应，则由TiCl4→Ti需要在Ar气中进行的理由是防止高温下Mg(Ti)与空气中的O2(或CO2、N2)作用。反应后得到Mg、MgCl2、Ti的混合物，可采用真空蒸馏的方法分离得到Ti，则温度应该略高于氯化镁的沸点1412℃即可。
考点：考查物质制备工艺流程图的分析与判断
15．Fe2+ 4FeCO3+O22Fe2O3+4CO2 坩埚、坩埚钳 K2SO4 蒸发结晶、趁热过滤、洗涤、干燥 滴加过量Ba(NO3)2溶液，过滤后再向滤液滴加AgNO3溶液
【分析】
Fe2O3、Fe3O4、FeO与还原剂反应生成铁，铁和稀硫酸反应生成硫酸亚铁和氢气，过滤时用到的仪器有铁架台、漏斗、烧杯、玻璃棒等，所以滤液中的主要溶质是硫酸亚铁；硫酸亚铁与碳酸氢铵反应得到碳酸亚铁和硫酸铵，实验室进行煅烧操作所需仪器有酒精灯、泥三角、三脚架、玻璃棒、坩埚、坩埚钳；碳酸亚铁与氧气反应生成了氧化铁盒二氧化碳；硫酸铵与氯化钾反应生成硫酸钾和氯化铵，根据硫酸钾的溶解度随温度变化不大，可用蒸发结晶、趁热过滤、洗涤、干燥得到硫酸钾，检验产品II中是否含有氯化物杂质需先除去SO42-，再检验Cl-。
【详解】
(1)因Fe2O3、Fe3O4、FeO与还原剂反应生成Fe单质，铁和稀H2SO4反应生成FeSO4和氢气，所以滤液中的主要溶质是FeSO4，所以酸浸、过滤后滤液中的金属阳离子是Fe2+；
(2)因FeCO3与O2反应生成了Fe2O3和CO2，4FeCO3+O22Fe2O3+4CO2；因实验室进行煅烧操作所需仪器有酒精灯、泥三角、三脚架、玻璃棒、坩埚、坩埚钳；
(3) (NH4)2SO4与KCl反应生成NH4Cl、K2SO4，因K2SO4的溶解度随温度变化不大，可用蒸发结晶、趁热过滤、洗涤、干燥得到硫酸钾；
(4)因检验产品II中是否含有氯化物杂质需先除去SO42-，再检验Cl-，所以滴加过量Ba(NO3)2溶液，过滤后再向滤液滴加AgNO3溶液。
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