2022届高考化学一轮复习常考题型31无机工艺流程解答题解析含解析

这是一份2022届高考化学一轮复习常考题型31无机工艺流程解答题解析含解析，共28页。
无机工艺流程解答题（解析）
流程题（本大题共14小题）
1. 用软锰矿(主要成分为MnO2，含少量Fe3O4、Al2O3)和BaS制备高纯MnCO3的工艺流程如下：

已知：MnO2是一种两性氧化物；25℃时相关物质的Ksp见下表。
物质
Fe(OH)2
Fe(OH)3
Al(OH)3
Mn(OH)2
Ksp
1×10-16.3
1×10-38.6
1×10-32.3
1×10-12.7
回答下列问题
(1)软锰矿预先粉碎的目的是_____________，MnO2与BaS溶液反应转化为MnO的化学方程式为 ______________________________________________________________________。
(2)保持BaS投料量不变，随MnO2与BaS投料比增大，S的量达到最大值后无明显变化，而Ba(OH)2的量达到最大值后会减小，减小的原因是_______。
(3)滤液I可循环使用，应当将其导入到操作_______中(填操作单元的名称)。
(4)净化时需先加入的试剂X为_____(填化学式)，再使用氨水调溶液的pH，则pH的理论最小值为_____(当溶液中某离子浓度c≤1.0×10-5mol⋅L-1时，可认为该离子沉淀完全)。
(5)碳化过程中发生反应的离子方程式为__________________________________________。
2. 铬是一种具有战略意义的金属，它具有多种价态，单质铬熔点为1857 ℃。
(1)工业上以铬铁矿[主要成分是Fe(CrO2)2]为原料冶炼铬的流程如图所示：

①Fe(CrO2)2中各元素化合价均为整数，则铬为______价。
②高温氧化时反应的化学方程式为________________________________。
③操作a由两种均发生了化学反应的过程构成，其内容分别是_____________、铝热反应。
(2)Cr(OH)3是两性氢氧化物，请写出其分别与NaOH、稀硫酸反应时生成的两种盐的化学式______________、______________。
(3)水中的铬元素对水质及环境均有严重的损害作用，必须进行无害化处理。转化为重要产品磁性铁铬氧体(CrxFeyOz)：先向含CrO 42-的污水中加入适量的硫酸及硫酸亚铁，待充分反应后再通入适量空气(氧化部分Fe2+)并加入NaOH，就可以使铬、铁元素全部转化为磁性铁铬氧体。
①写出CrO 42-在酸性条件下被Fe2+还原为Cr3+的离子方程式：_____________________。
②若处理含1 mol CrO 42-(不考虑其他含铬微粒)的污水时恰好消耗10 mol FeSO4，则当铁铬氧体中n(Fe2+)∶n(Fe3+)=3∶2时，铁铬氧体的化学式为_________________。
3. 钛白粉(TiO2)是重要的白色颜料，LiFePO4是锂离子电池的正极材料。一种利用钛铁矿(主要成分为FeTiO3和少量Fe2O3)进行钛白粉和LiFePO4的联合生产工艺如图所示：

回答下列问题：
(1)LiFePO4中Fe的化合价是______。
(2)钛铁矿“酸溶”前需要进行粉碎，粉碎的目的是______。
(3)用离子方程式表示操作I加入铁粉的目的：______。操作II为一系列操作，名称是加热浓缩、冷却结晶、过滤，其中用到的陶瓷仪器的名称是______。
(4)TiO2+易水解，则其水解的离子方程式为______；“转化”利用的是TiO2+的水解过程，需要对溶液加热，加热的目的是______。
(5)“沉铁”是使Fe3+生成FePO4，当溶液中c(PO43-)=1.0×10-17mol/L时可认为Fe3+沉淀完全，则溶液中Fe3+沉淀完全时的c(Fe3+)=______mol/L[已知：该温度下，Ksp(FePO4)=1.0×10-22]。
(6)由“沉铁”到制备LiFePO4的过程中，所需17%H2O2溶液与草酸(H2C2O4)的质量比是______。
4. 利用某工业废料(主要成分为Co2O3，含有少量PbO、NiO、FeO)制备Co2O3和Ni(OH)2的流程如下。

已知：部分阳离子以氢氧化物形式沉淀时溶液的pH如下表。
沉淀物
Fe(OH)2
Fe(OH)3
Co(OH)2
Ni(OH)2
完全沉淀时的pH
9.7
3.7
9.0
9.2
回答下列问题：
(1)“酸浸”时为加快反应速率，可采取的措施是______________________________________(答两条)。
(2)“酸浸”时Co2O3和H2O2能发生氧化还原反应，该反应的离子方程式为________________________________________；滤渣1的主要成分是__________(填化学式)。
(3)“调pH”时，pH调节的最小值是__________；操作X是高温煅烧，如果在实验室中进行操作X，装Co2(OH)2CO3的仪器的名称是__________。
(4)“沉钴”时发生反应的离子方程式为____________________________________________。
(5)Ni(OH)2可用于制备镍氢电池，该电池充电时的总反应为Ni(OH)2+M=NiOOH+MH(M为储氢合金)，电解液为KOH溶液，则放电时正极的电极反应式为______________________。
5. 工业上利用硫铁矿烧渣(主要成分为Fe3O4、Fe2O3、FeO、SiO2)为原料制备高档颜料——铁红(Fe2O3)，具体生产流程如下：


试回答下列问题：
(1)实验室实现“步骤Ⅱ”中分离操作所用的玻璃仪器有__________、玻璃棒和烧杯等；该步骤是为了除去__________(填相关物质的化学式)。
(2)检验步骤Ⅲ已经进行完全的操作是__________。
(3)步骤Ⅴ的反应温度一般需控制在35℃以下，其目的是________________________；该步骤中反应生成FeCO3的离子反应方程式为____________________________________。
(4)步骤Ⅵ中发生反应的化学反应方程式为________________________________________。
(5)步骤Ⅴ中，FeCO3达到沉淀溶解平衡时，若c(Fe2+)=1×10-6mol/L，欲使所得的FeCO3中不含有Fe(OH)2，应控制溶液的pH≤__________(已知：Ksp[Fe(OH)2]=4.9×10-17·lg 7=0.8)。
(6)欲测定硫铁矿烧渣中Fe元素的质量分数，称取a g样品，充分“酸溶”“水溶”后过滤，向滤液中加入足量的H2O2，充分反应后加入NaOH溶液至不再继续产生沉淀，经过滤、洗涤、灼烧至固体恒重，冷却后称得残留固体b g，测得该样品中Fe元素的质量分数为______
____。
6. 2020年12月17日，中国探月工程嫦娥五号任务取得圆满成功。嫦娥五号锂离子蓄电池选用了比能量更高的钴酸锂(LiCoO2)正极材料和石墨负极材料。钴是一种稀有的贵重金属，废旧锂离子电池电极材料的回收再生意义重大，钴酸锂回收再生流程如下：

(1)用H2SO4酸浸时，通常需添加30%的H2O2以提高浸出效率，写出相应反应的化学方程式：_________________________。
(2)用盐酸代替H2SO4和H2O2，浸出效率也很高。但工业上不使用盐酸，主要原因是会产生有毒、有污染的气体____________(填化学式)。
(3)其他条件不变时，相同反应时间，随着温度升高，含钴酸锂的固体滤渣在H2SO4和30%的H2O2混合液中的浸出率如下表所示，请分析80℃时钴的浸出率最大的原因：_____________________________________。
反应温度/℃
60
70
80
90
钴的浸出率/%
88
90.5
93
91
(4)已知常温下草酸Ka1=5.6×10-2，Ka2=1.5×10-4，Ksp(CoC2O4)=4.0×10-6，求常温下Co2+与草酸反应生成CoC2O4沉淀的平衡常数K=____________________。
(5)高温下，在O2存在时，纯净的CoC2O4与Li2CO3再生为LiCoO2的化学方程式为________________。
(6)在空气中煅烧CoC2O4生成钴的氧化物和CO2，若测得充分煅烧后固体的质量为3.615 g，CO2的体积为2.016 L(标准状况)，则钴的氧化物的化学式为______________。
7. CuCl常用于有机合成催化剂，并用于颜料、防腐等工业。工业上以黄铜矿(主要成分是CuFeS2，另外还含有少量SiO2)为主要原料制备CuCl的主要流程如下：

已知：CuCl难溶于水和乙醇，在空气中易被氧化，在水溶液中存在平衡：CuCl(白色)+2Cl-⇌[CuCl3]2-(无色溶液)。
回答下列问题：
(1)流程中的“滤渣”的主要成分是__________(填化学式)。
(2)“溶液A”中含有硫酸铜、硫酸铁，则在一定条件下黄铜矿与稀硫酸、氧气反应的化学方程式为_________________________________________________________________。
(3)当①中观察到________________________________________时(填实验现象)，即表明反应已经完全，反应的离子方程式为_________________________________________________________________。
(4)②中的“一系列操作”是______________________________________________、过滤、用无水乙醇洗涤、真空干燥。真空干燥的目的是__________________________________________________。
(5)已知：常温下，Ksp[Cu(OH)2]=2.2×10-20，Ksp[Fe(OH)3]=8.0×10-38；溶液中离子浓度≤1.0×10-5mol·L-1时，可认为该离子已沉淀完全。若溶液A中c(Cu2+)=0.5 mol·L-1，加入氧化铜(忽略溶液体积变化)，使溶液中Fe3+恰好沉淀完全，此时是否有Cu(OH)2沉淀生成？_______________________________________________________(结合计算回答)。
(6)工业上还可以利用铜电极作阳极电解饱和食盐水制备CuCl，阳极的电极反应式为__________________________________。
8. 镍及其化合物用途广泛．某矿渣的主要成分是NiFe2O4(铁酸镍)、NiO、FeO、CaO、SiO2等，如图1是从该矿渣中回收NiSO4的工艺路线：

已知：(NH4)2SO4在350℃以上会分解生成NH3和H2SO4.NiFe2O4在焙烧过程中生成NiSO4、Fe2(SO4)3.锡(Sn)位于第五周期第ⅣA族．
(1)焙烧前将矿渣与(NH4)2SO4混合研磨，混合研磨的目的是______．
(2)“浸泡”过程中Fe2(SO4)3生成FeO(OH)的离子方程式为______，“浸渣”的成分除Fe2O3、FeO(OH)外还含有______(填化学式)．
(3)为保证产品纯度，要检测“浸出液”的总铁量：取一定体积的浸出液，用盐酸酸化后，加入SnCl2将Fe3+还原为Fe2+，所需SnCl2的物质的量不少于Fe3+物质的量的______倍；除去过量的SnCl2后，再用酸性K2Cr2O7标准溶液滴定溶液中的Fe2+，还原产物为Cr3+，滴定时反应的离子方程式为______．
(4)“浸出液”中c(Ca2+)=1.0×10-3mol⋅L-1，当除钙率达到99%时，溶液中c(F-)=______ mol⋅L-1.[已知Ksp (CaF2)=4.0×10-11]
(5)本工艺中，萃取剂与溶液的体积比(V0/VA)对溶液中Ni2+、Fe2+的萃取率影响如图2所示，V0/VA的最佳取值是______．
9. BaCl2可用于电子，仪表等工业。以毒重石(主要成分为BaCO3，含少量的CaCO3、MgSO4、Fe2O3、SiO2等杂质)为原料，模拟工业制取BaCl2·2H2O的流程如下图所示：

已知：①Ksp(BaC2O4)=1.6×10-7，Ksp(CaC2O4)=2.3×10-9；
②离子浓度小于或等于1.0×10-5mol/L时认为沉淀完全。

Ca2+
Mg2+
Fe3+
开始沉淀时的pH
11.9
9.1
1.9
完全沉淀时的pH
13.9
11.0
3.7
(1)滤渣Ⅰ的成分为_____________________(填化学式)。
(2)常温下，加入NaOH溶液后所得滤液Ⅱ中，含有的Mg2+浓度为___________________；加入H2C2O4时应避免过量，其原因是____________________________________________。
(3)BaCl2母液中除了含有Ba2+、Cl-外，还含有大量的_____________(填离子符号)。有人从“绿色化学”角度设想将“母液”沿虚线进行循环使用，请分析在实际工业生产中是否可行：___________(填“可行”或“不可行”)，理由是______________________________________________________________________________。
(4)滤渣Ⅲ是结石的主要成分，现将滤渣Ⅲ经过洗涤、干燥后在有氧环境下进行热重分析，取146.0 g灼烧，所得参数如下表所示：
温度(℃)
常温
190～200
470～480
质量(g)
146.0
128.0
100.0
滤渣Ⅲ的成分是___________________________(填化学式)；200～470℃时发生反应的化学方程式为____________________________________________________________________。
10. 以镁铝复合氧化物(MgO-Al2O3)为载体的负载型镍铜双金属催化剂(Ni-Cu/MgO-Al2O3)是一种新型高效加氢或脱氢催化剂，其制备流程如下：

已知：常温下，KspCu(OH)2=2.21×10-20，KspAl(OH)3=1.30×10-33。回答下列问题：
(1)在加热条件下，尿素CONH22在水中发生水解反应，放出______和______两种气体(写化学式)。
(2)“晶化”过程中，需保持恒温60℃，可采用的加热方式为______。
(3)“洗涤”过程中，检验滤饼是否洗净的方法是______。
(4)常温下，若“悬浊液”中cCu2+cAl3+=1.7×109，则溶液的pH=______。
(5)“还原”过程中所发生反应的化学方程式为______。
(6)NiSO4在强碱溶液中被NaClO氧化可得NiOOH，该物质能用作碱性镍镉电池的正极材料。其电池反应式：Cd(s)+2NiOOH(s)+2H2O(l)Cd(OH)2(s)+2Ni(OH)2(s)
①放电一段时间后，溶液的pH将______(填“增大”“减小”或“不变”)。
②充电时，阳极发生的电极反应式为______。
11. 磷锌白[Zn3(PO4)2]可用于生产无毒防锈颜料和水溶性涂料。一种利用烧铸灰(主要含ZnO，还含少量Fe3O4、PbO、SnO2、CuO及SiO2等)为原料制取磷锌白的工艺流程如下图所示：

回答下列问题：
(1)为提高“酸溶”时锌的浸出率，可采取的措施有_________________________________________(列举1条)，“滤渣1”的主要成分为______________(填化学式)。
(2) 写出“沉锰”步骤的离子方程式：___________________________________________________。
(3) 几种金属离子开始沉淀与沉淀完全的pH如下表所示：
金属离子
Sn4+
Fe3+
Cu2+
Zn2+
开始沉淀的pH
0.5
2.2
4.8
6.5
沉淀完全的pH
1.3
3.6
6.4
8.5
“调pH”为4.0的目的是除去Fe3+和_______________，为检验“过滤2”后的滤液中是否含有Fe3+，可选用的化学试剂是_______________________。
(4)“制备”时，加Na2HPO4至Zn2+恰好沉淀完全的离子方程式为___________________________________。
(5) 本实验采用过量的锌粉除去铜离子杂质，还可以通入H2S除铜离子，当通入H2S达到饱和时测得溶液的pH = 1，此时溶液中c(Cu2+)为_________________。[已知：25℃，H2S溶于水形成饱和溶液时，c(H2S) = 0.1 mol/L；H2S的电离平衡常数Ka1= 1×10-7，Ka2= 1×10-13；Ksp(CuS) = 6×10-36]
(6) 某工厂用7 t烧铸灰(氧化锌的质量分数为81％)进行上述工艺流程，最终制得Zn3(PO4)27.7 t，则产率为___________(保留三位有效数字)。
12. 铍是航天、航空、电子和核工业等领域不可替代的材料，有“超级金属”之称。以绿柱石［Be3Al2(SiO3)6］为原料制备金属铍的工艺如下：

已知：“滤渣1”中含有铁、铝、硅的氧化物，Na3FeF6难溶于水，Be2+可与过量OH-结合成Be(OH) 2-4。回答下列问题：
(1)  “操作1”的名称是__________。
(2)  750℃烧结时，Na3FeF6与绿柱石作用生成易溶于水的Na2BeF4，该反应的化学方程式为____________________________________________________________。
(3)  “过滤1”的滤液中需加入适量NaOH生成Be(OH)2沉淀，但NaOH不能过量，原因是_____________________________________________________(用离子方程式表示)。
(4)  已知K sp[Be(OH)2]=4.0×10-21，室温时0.40 mol⋅L-1Be2+开始沉淀时的pH=__________。
(5)  “沉氟”反应的离子方程式为_____________________________________。
(6)  已知镍在稀酸中缓慢溶解。工业上电解NaCl-BeCl2熔融混合物制备金属铍，可选用镍坩埚作电解槽的__________(填“阳极”或“阴极”)材料，电解总反应的化学方程式为_________________________________；加入NaCl的主要目的是______________________________________。
13. 某研究小组在实验室以废铜屑(主要成分是Cu、CuO，含有少量的Fe、Fe2O3)为原料制备碱式碳酸铜[Cu2(OH)2CO3]，具体流程如图：

已知：Cu2(OH)2CO3为绿色固体，难溶于冷水和乙醇，水温越高越易分解。
(1)为加快废铜屑在稀硫酸中的溶解速率，可采取的措施为______(任写一种)。
(2)“操作Ⅱ”中铜发生反应的离子方程式为______。
(3)“调节pH”操作中加入的试剂为______(填化学式)。
(4)洗涤Cu2(OH)2CO3沉淀的操作为______。
(5)“操作Ⅲ”中温度选择55～60℃的原因是______；该步骤生成Cu2(OH)2CO3的同时产生CO2，请写出该反应的化学方程式：______。
(6)某同学为测定制得的产品中Cu2(OH)2CO3的纯度，进行了如下操作：称取m1g产品，灼烧至固体质量恒重时，得到黑色固体(假设杂质不参与反应)，冷却后，称得该黑色固体质量为m2g，则样品中Cu2(OH)2CO3的纯度为______(用含m1、m2的代数式表示)。
14. 一种由粗铋(Bi 97.88%,Pb 1.69%,Cu 0.427%，其他不与硝酸反应的难溶性物质0.003%)制备高纯铋的氧化物的工艺流程如图所示。

已知：滤液1的主要成分为Bi(NO3)3，还含有少量的Pb(NO3)2、Cu(NO3)2。
回答下列问题：
(1)将粗铋熔化后水淬成颗粒状的目的为____________________________________。
(2)操作a的名称为_________。
(3)加入碳酸铵溶液调pH时应对溶液进行适当加热的原因为_________________________，加热时温度不宜过高的原因为____________________________________。
(4)加入氨水-碳酸铵溶液后可使BiONO3转化为Bi2O2CO3，对应的化学方程式为______________________________________________________________________________。
(5)采用热重法分析碳酸氧铋(Bi2O2CO3)(摩尔质量为510 g·mol-1)“煅烧”时的分解产物，测得样品煅烧时固体残留率(残留固体的质量固体的起始质量×100％)随温度的变化如图所示，则流程图中“煅烧”所得“产品”的化学式和所得“气体”的电子式分别为______________、______________。

(6)流程图中所示“产品”也可以通过直接煅烧硝酸氧铋制得，该方案的缺点是___________。
答案和解析
1.【答案】(1)增大反应接触面积，充分反应，提高反应速率；MnO2+BaS+H2O=Ba(OH)2+MnO+S 
(2)过量的MnO2消耗了产生的Ba(OH)2 
(3)蒸发 
(4) H2O2；4.9 
(5)Mn2++HCO3-+NH3⋅H2O=MnCO3↓+NH4++H2O

【解析】
【分析】
本题考查了制备方案的设计，为高频考点，题目难度中等，明确流程分析及混合物分离方法、发生的反应为解答的关键，试题知识点较多，充分考查了学生的分析能力及化学实验、化学计算能力。
【解答】
软锰矿粉(主要成分为MnO2，含少量Fe3O4、Al2O3)加入硫化钡溶液进行反应，主要发生MnO2+BaS+H2O=Ba(OH)2+MnO+S，过滤得到Ba(OH)2溶液，经蒸发结晶、过滤、干燥得到氢氧化钡；滤渣用硫酸溶解，得到的滤液中主要金属阳离子有Mn2+、Fe2+、Fe3+、Al3+，得到的滤渣为不溶于稀硫酸的硫磺；之后向滤液中加入合适的氧化剂将Fe2+转化为Fe3+，然后加入氨水调节pH，使Fe3+、Al3+转化为沉淀除去，压滤得到的废渣为Fe(OH)3和Al(OH)3，此时滤液中的金属阳离子只有Mn2+，向滤液中加入碳酸氢铵、氨水，Mn2+和碳酸氢根电离出的碳酸根结合生成碳酸锰沉淀，过滤、洗涤、干燥得到高纯碳酸锰。
(1)软锰矿预先粉碎可以增大反应物的接触面积，使反应更充分，提高反应速率；MnO2与BaS反应转化为MnO，Mn元素的化合价由+4价降低为+2价，根据元素价态规律可知-2价的S元素应被氧化得到S单质，则MnO2与BaS的系数比应为1：1，根据后续流程可知产物还有Ba(OH)2，结合元素守恒可得化学方程式为：MnO2+BaS+H2O=Ba(OH)2+MnO+S，
(2)根据题目信息可知MnO2为两性氧化物，所以当MnO2过量时，会消耗反应产生的Ba(OH)2，从而使Ba(OH)2的量达到最大值后会减小，
(3)滤液I为结晶后剩余的Ba(OH)2饱和溶液，所以可以导入到蒸发操作中循环使用，
(4)净化时更好的除去铁元素需要将Fe2+氧化为Fe3+，为了不引入新的杂质，且不将锰元素氧化，加入的试剂X可以是H2O2；根据表格数据可知，Al(OH)3的Ksp稍大，所以当Al3+完全沉淀时，Fe3+也一定完全沉淀，当c(Al3+)=1.0×10-5mol/L时，c(OH-)=3KspAl(OH)3c(Al3+)=10-9.1mol/L，所以c(H+)=10-4.9mol/L，pH=4.9，即pH的理论最小值为4.9，
(5)碳化过程Mn2+和碳酸氢根电离出的碳酸根结合生成碳酸锰沉淀，促进碳酸氢根的电离，产生的氢离子和一水合氨反应生成铵根和水，所以离子方程式为Mn2++HCO3-+NH3⋅H2O=MnCO3↓+NH4++H2O。  
2.【答案】(1)①+3
②4Fe(CrO2)2+7O2+8Na2CO32Fe2O3+8Na2CrO4+8CO2
③灼烧使Cr(OH)3分解
(2)NaCrO2、Cr2(SO4)3
(3)①3Fe2++CrO42-+8H+=3Fe3++Cr3++4H2O
②Cr2Fe20O27


【解析】
【分析】
本题结合物质制备工艺流程考查化合价、氧化还原反应、离子方程式书写等，掌握分析流程的方法和基础知识是关键，题目难度中等。
【解答】
(1)①氧元素的化合价是-2价，总的负价是-8价，各元素化合价均为整数，化合物中正价和负价的代数和为0，则Fe为+2价，Cr元素的化合价为+3，故答案为：+3；
 ②加入碳酸钠，高温氧化，可生成Fe2O3、Na2CrO4、CO2，反应的方程式为：4Fe(CrO2)2+7O2+8Na2CO32Fe2O3+8Na2CrO4+8CO2，
故答案为：4Fe(CrO2)2+7O2+8Na2CO32Fe2O3+8Na2CrO4+8CO2；
③操作a是Cr(OH)3受热分解生成Cr2O3，再和Al发生铝热反应生成氧化铝和Cr，
故答案为：灼烧使Cr(OH)3分解；
(2)Cr(OH)3是两性氢氧化物，性质与氢氧化铝相似，分别与NaOH、稀硫酸反应时生成的两种盐为NaCrO2、Cr2(SO4)3，
故答案为：NaCrO2、Cr2(SO4)3；
(3)①CrO42-在酸性条件下被Fe2+还原为Cr3+，同时Fe2+被氧化为Fe3+，发生反应的离子方程式为：CrO42-+3Fe2++8H+=Cr3++3Fe3++4H2O，
故答案为：3Fe2++CrO42-+8H+=3Fe3++Cr3++4H2O；
②根据Fe元素守恒，铁铬氧体中n(Fe2+)=10 mol×35=6 mol，n(Fe3+)=10 mol×25=4 mol，根据Cr元素守恒，铁铬氧体中n(Cr3+)=n(CrO 42-)=1 mol，根据电荷守恒，铁铬氧体中n(O2-)=2×6mol+3×4mol+3×1mol2=13.5 mol，铁铬氧体中n(Cr)∶n(Fe)∶n(O)=1 mol∶10 mol∶13.5 mol=2∶20∶27，故铁铬氧体的化学式为Cr2Fe20O27，
故答案为：Cr2Fe20O27。  
3.【答案】(1)+2；
(2)增加钛铁矿与硫酸接触面积，增大酸溶速率；
(3)2H++Fe=H2↑+Fe2+、Fe+2Fe3+=3Fe2+；蒸发皿；
(4)TiO2++2H2OTiO(OH)2+2H+；促进水解，加快水解速率；
(5)1.0×10-5；
(6)20：9

【解析】解：钛铁矿主要成分为FeTiO3，含有少量Fe2O3，由操作II后得到TiOSO4溶液、绿矾，则加入硫酸酸溶时生成TiO2+和Fe3+、Fe2+，加入铁粉，Fe与过量的H2SO4、Fe2(SO4)3反应生成FeSO4，经过加热浓缩、冷却结晶、过滤，分离得到TiOSO4溶液与绿矾，“转化”利用的是TiO2+水解，将TiOSO4溶液加热，促进TiO2+的水解生成TiO(OH)2，分解得到钛白粉(TiO2)，“沉铁”是使Fe2+生成FePO4，总反应为：2Fe2++H2O2+2H3PO4=2FePO4↓+2H2O+4H+，将得到的FePO4与草酸、Li2CO3焙烧得到LiFePO4。
(1)LiFePO4中Li为+1价，磷酸根为-3价，根据化合价代数和为0，可知Fe元素化合价为+2价，
故答案为：+2；
(2)钛铁矿“酸溶”前需要进行粉碎，粉碎的目的是：增加钛铁矿与硫酸接触面积，增大酸溶速率，
故答案为：增加钛铁矿与硫酸接触面积，增大酸溶速率；
(3)加入铁粉，Fe与H2SO4、Fe2(SO4)3反应生成FeSO4，离子方程式为：2H++Fe=H2↑+Fe2+、Fe+2Fe3+=3Fe2+；加热浓缩、冷却结晶、过滤过程中用到的陶瓷仪器为蒸发皿，
故答案为：2H++Fe=H2↑+Fe2+、Fe+2Fe3+=3Fe2+；蒸发皿；
(4)TiO2+易水解生成TiO(OH)2，离子方程式为：TiO2++2H2OTiO(OH)2+2H+，水解是吸热反应，升高温度促进水解，加快水解速率，
故答案为：TiO2++2H2OTiO(OH)2+2H+；促进水解，加快水解速率；
(5)当c(PO43-)=1.0×10-17mol/L时可认为Fe3+ 沉淀完全，Ksp(FePO4)=c(Fe3+)×c(PO43-)=1.0×10-22，则沉淀完全时的c(Fe3+)=1.0×10-221.0×10-17mol/L=1.0×10-5mol/L，
故答案为：1.0×10-5；
(6)“沉铁”过程中过氧化氢将二价铁氧化为三价铁，而生成LiFePO4反应中三价铁被草酸还原为二价铁，草酸被氧化为二氧化碳，根据电子转移守恒可知过氧化氢获得的电子等于草酸失去的电子，则n(H2O2)=n(H2C2O4)，设双氧水质量为xg，草酸质量为yg，则xg×17%34g/mol=yg90g/mol，整理可得x：y=20：9，即17%双氧水与H2C2O4的质量比为20：9，
故答案为：20：9。
本题考查物质的制备，属于化学工艺流程类型，涉及化合价的计算、物质的分离提纯、陌生方程式书写、盐类水解、溶度积有关计算、氧化还原反应等，需要学生具备扎实的基础与灵活运用的能力，是常考题型，难度一般。

4.【答案】(1)将工业废料粉碎、适当提高试剂的浓度等；
(2)Co2O3+H2O2+4H+=2Co2++3H2O+O2↑；PbSO4；
(3)3.7；坩埚；
；
(5)NiOOH+H2O+e-=Ni(OH)2+OH-。

【解析】
【分析】
本题以Co2O3和Ni(OH)2的制备工艺流程为背景，考查化学反应原理相关知识，意在考查考生分析问题的能力和综合应用能力，以及“科学探究与创新意识”的核心素养。
【解答】
(1)“酸浸”时为加快反应速率，可采取的措施有将工业废料粉碎、适当提高试剂的浓度等，为了防止双氧水的分解，不能加热，
故答案为：将工业废料粉碎、适当提高试剂的浓度等；
(2)流程中萃取分离后得到的水溶液中含有Co2+，故“酸浸”时Co2O3被H2O2还原为Co2+，H2O2中-1价的氧元素化合价升高生成0价的O2，根据得失电子守恒和质量守恒，离子方程式为：Co2O3+H2O2+4H+=2Co2++3H2O+O2↑；PbO和硫酸反应生成不溶物PbSO4，所以滤渣1的主要成分是PbSO4，
故答案为：Co2O3+H2O2+4H+=2Co2++3H2O+O2↑；PbSO4；
(3)根据题目信息，FeO中+2价铁被氧化为Fe3+，调节pH的目的是除去Fe3+，故需要调节pH的最小值是3.7，操作X是高温煅烧得到氧化物的操作，在实验室中高温煅烧固体需要用到坩埚，
故答案为：3.7；坩埚；
(4)根据题目信息，NH4HCO3和氨水与CoSO4发生反应生成Co2(OH)2CO3沉淀，根据元素守恒得到发生的离子方程式为，
故答案为：；
(5)放电时正极为NiOOH得电子生成Ni(OH)2，电极反应式为NiOOH+H2O+e-=Ni(OH)2+OH-，
故答案为：NiOOH+H2O+e-=Ni(OH)2+OH-。  
5.【答案】(1)漏斗；SiO2；
(2)取步骤Ⅲ反应后的溶液少量于试管中，加入少量KSCN溶液，若溶液未呈现血红色，则说明已经进行完全；
(3)防止NH4HCO3分解、减少Fe2+的水解；2HCO3-+Fe2+=FeCO3↓+CO2↑+H2O；
(4)4FeCO3+O2高温2Fe2O3+4CO2；
(5)8.8；
(6)7b10a×100%。


【解析】
【分析】本题考查了铁及其化合物性质的分析应用，主要是流程分析理解和反应过程的判断，题目难度中等。
硫铁矿烧渣加入硫酸后生成硫酸亚铁、硫酸铁，过滤后得到的滤渣为二氧化硅，滤液中加入过量铁粉，生成硫酸亚铁溶液，调节pH后加入碳酸氢铵溶液，可生成碳酸亚铁固体，经洗涤、干燥，在空气中灼烧时发生分解，且与空气中的氧气发生氧化还原反应，可生成氧化铁，
(1)根据分析可知，步骤Ⅱ为过滤，据此判断所需仪器，主要是除去不溶的二氧化硅；
(2)步骤Ⅲ是将铁离子还原成亚铁离子，检验步骤Ⅲ已经进行完全，即溶液中没有铁离子；
(3)步骤Ⅴ是加入碳酸氢铵产生碳酸亚铁溶液，温度过高亚铁离子水解程度增大同进碳酸氢铵容易分解；
(4)步骤Ⅵ中发生反应为碳酸亚铁在空气中与氧气发生氧化还原反应，可生成氧化铁；
(5)由题中数据可知，溶液中c(Fe2+)⋅c(OH-)2=1×10-6×c2(OH-)=4.9×10-17，c(OH-)=4.9×10-11=7×10-6mol/L，计算得到c(H+)得到溶液PH；
(6)根据题意，最后称得残留固体bg为氧化铁，则铁元素的质量为1112160×bg=0.7bg，根据铁元素守恒可知样品中铁元素的质量为0.7bg，据此计算。
【解答】硫铁矿烧渣加入硫酸后生成硫酸亚铁、硫酸铁，过滤后得到的滤渣为二氧化硅，滤液中加入过量铁粉，生成硫酸亚铁溶液，调节pH后加入碳酸氢铵溶液，可生成碳酸亚铁固体，经洗涤、干燥，在空气中灼烧时发生分解，且与空气中的氧气发生氧化还原反应，可生成氧化铁，
(1)根据分析可知，步骤Ⅱ为过滤，过滤操作所用的玻璃仪器有漏斗、玻璃棒和烧杯等，该步骤是为了除去不溶于水和酸的二氧化硅，
故答案为：漏斗；SiO2；
(2)步骤Ⅲ是将铁离子还原成亚铁离子，检验步骤Ⅲ已经进行完全，即溶液中没有铁离子，可以用KSCN溶液：取歩骤III反应后的溶液少量试管中，加入少量KSCN溶液，若溶液未呈现血紅色，则说明已经进行完全
故答案为：取歩骤III反应后的溶液少量试管中，加入少量KSCN溶液，若溶液未呈现血紅色，则说明已经进行完全；
(3)步骤Ⅴ是加入碳酸氢铵产生碳酸亚铁溶液，温度过高亚铁离子水解程度增大同进碳酸氢铵容易分解，所以温度一般需控制在35℃以下，该步骤中反应生成FeCO3的离子反应方程式为2HCO3-+Fe2+=FeCO3↓+CO2↑+H2O，
故答案为：防止NH4HCO3分解，减少Fe2+的水解；2HCO3-+Fe2+=FeCO3↓+CO2↑+H2O；
(4)步骤Ⅵ中发生反应为碳酸亚铁在空气中与氧气发生氧化还原反应，可生成氧化铁，反应方程式为4FeCO3+O2高温2Fe2O3+4CO2,
故答案为：4FeCO3+O2高温2Fe2O3+4CO2；
(5)由题中数据可知，溶液中c(Fe2+)⋅c(OH-)2=1×10-6×c2(OH-)=4.9×10-17，c(OH-)=4.9×10-11=7×10-6mol/L，c(H+)=10-147×10-6mol/L，
PH=8+lg7=8.8，
故答案为：8.8；
(6)根据题意，最后称得残留固体bg为氧化铁，则铁元素的质量为112160×bg=0.7bg，根据铁元素守恒可知样品中铁元素的质量为0.7bg，所以样品中Fe元素的质量分数为0.7ba×100%=7b10a×100%，
故答案为：7b10a×100%。  
6.【答案】(1)2LiCoO2 +3H2SO4 +H2O2 == Li2SO4 +2CoSO4 +4H2O +O2↑；
(2)Cl2 ；
(3)在80℃之前，浸出率随温度的升高而升高，是因为温度升高，反应速率增大；80℃之后H2O2的分解速率大于H2O2被氧化的速率，使得浸出率下降；
(4)2.1;
(5)4CoC2O4+2Li2CO3+3O24LiCoO2+10CO2；
(6)Co3O4 。

【解析】
【分析】
本题为生产流程题，为高考常见题型，题目涉及氧化还原反应方程式的书写、平衡常数的计算和化学式的确定等问题，侧重考查学生的分析能力、实验能力，计算能力，做题时注意仔细审题，从题目中获取关键信息，题目难度中等。
【解答】
(1)钴酸锂滤渣用稀硫酸酸浸，添加30%的H2O2，生成钴离子，则Co元素化合价降低，所以过氧化氢起到还原剂的作用，被氧化为O2，发生了氧化还原反应，化学方程式为：
2LiCoO2 +3H2SO4 +H2O2 == Li2SO4 +2CoSO4 +4H2O +O2↑；
(2)由题中信息知LiCoO2具有强氧化性，会把盐酸氧化成氯气，故加入盐酸会有污染性气体氯气生成；
(3)由图表可知在80℃之前，浸出率随温度的升高而升高，是因为温度升高，反应速率增大；80℃之后，H2O2的分解速率大于H2O2被氧化的速率，使得浸出率下降，所以80℃时钴的浸出率最大。
(4)草酸的电离方程式为：H2C2O4H++HC2O4-和HC2O4-C2O42-+H+，
根据题意知常温下草酸Ka1=5.6×10-2，Ka2=1.5×10-4，
常温下Co2+与草酸反应生成CoC2O4沉淀的离子方程式为：Co2++H2C2O4=CoC2O4↓+2H+，
平衡常数K=c2H+cCo2+cH2C2O4=cH+cHC2O4-·cH+cC2O42-cH2C2O4·cHC2O4-·cC2O42-cCo2+=Ka1Ka2Ksp(CoC2O4)
=5.6×10-2×1.5×10-44.0×10-6=2.1;
(5)高温下，在O2存在时，纯净的CoC2O4与Li2CO3再生为LiCoO2，根据氧化还原反应方程式的书写配平原则，可得化学方程式为：4CoC2O4+2Li2CO3+3O24LiCoO2+10CO2；
(6)煅烧CoC2O4生成钴氧化物和CO2，测得充分煅烧后固体质量为3.615g，
CO2的体积为2.016L(标准状况)，n(CO2)=2.016L  22.4L/mol=0.09mol，
由化学式CoC2O4可知n(Co)=0.09mol×12=0.045mol，
则氧化物中n(O)=3.615g-0.045mol×59g/mol 16g/mol=0.06mol，
则n(Co)：n(O)=0.045mol：0.06mol=3：4，
所以钴氧化物的化学式为Co3O4。  
7.【答案】(1)CuO、Fe(OH)3；
(2)4CuFeS2+2H2SO4+17O24CuSO4+2Fe2(SO4)3+2H2O；
(3)液由蓝色变无色；
Cu2++Cu+6Cl-2[CuCl3]2-；
(4)向落液C中加入大量的水；防止CuCl被氧气氧化；
(5)c(Cu2+)×c2(OH-)=0.5×38×10-381.0×10-52=2.0×10-22