专题15 化学工艺流程-备战2022届高考化学二轮复习题型专练

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一、【考点分析】
无机化工题实际上是考查考生运用化学反应原理及相关知识来解决工业生产中实际问题的能力。解此类型题目的基本步骤是：
①从题干中获取有用信息，了解生产的产品
②分析流程中的每一步骤，从几个方面了解流程：A．反应物是什么；B．发生了什么反应；C．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。
③从问题中获取信息，帮助解题。
了解流程后着手答题。对反应条件的分析可从以下几个方面着手：
对反应速率有何影响？对平衡转化率有何影响？对综合生产效益有何影响？如原料成本，原料来源是否广泛、是否可再生，能源成本，对设备的要求，环境保护（从绿色化学方面作答）。
二、【工业流程题中常用的关键词】
原材料：矿样（明矾石、孔雀石、蛇纹石、大理石、锂辉石、黄铜矿、锰矿、高岭土，烧渣），合金（含铁废铜），药片（补血剂），海水（污水）
灼烧（煅烧）：原料的预处理，不易转化的物质转化为容易提取的物质：如海带中提取碘
酸：溶解、去氧化物（膜）、调节pH促进水解（沉淀）
碱：去油污，去铝片氧化膜，溶解铝、二氧化硅，调节pH促进水解（沉淀）
氧化剂：氧化某物质，转化为易于被除去（沉淀）的离子 氧化物：调节pH促进水解（沉淀）
控制pH值：促进某离子水解，使其沉淀，利于过滤分离
煮沸：促进水解，聚沉后利于过滤分离；除去溶解在溶液中的气体，如氧气 趁热过滤：减少结晶损失；提高纯度
三、【工业流程常见的操作】
（一）原料的预处理
①粉碎、研磨：减小固体的颗粒度，增大固体与液体或气体间的接触面积，加快反应速率。（研磨适用于有机物的提取，如苹果中维生素C的测定等）
②水浸：与水接触反应或溶解。
③酸浸：通常用酸溶，如用硫酸、盐酸、浓硫酸等，与酸接触反应或溶解，使可溶性金属离子进入溶液，不溶物通过过滤除去。近年来，在高考题出现了“浸出”操作。在化工生产题中，矿物原料“浸出”的任务是选择适当的溶剂，使矿物原料中的有用组分或有害杂质选择性地溶解，使其转入溶液中，达到有用组分与有害杂质或与脉石组分相分离的目的。
④灼烧：除去可燃性杂质或使原料初步转化，如从海带中提取碘时的灼烧就是为了除去可燃性杂质，将有机碘转化为碘盐。
⑤灼烧、焙烧、煅烧：改变结构和组成，使一些物质能溶解；并使一些杂质在高温下氧化、分解，如煅烧高岭土和石灰石。
（二）控制反应条件的方法
①控制溶液的酸碱性使其某些金属离子形成氢氧化物沉淀——pH值的控制。
例如：已知下列物质开始沉淀和沉淀完全时的pH如下表所示
物质
开始沉淀
沉淀完全
Fe(OH)3
2.7
3.7
Fe(OH)2
7.6
9.6
Mn(OH)2
8.3
9.8
若要除去Mn2＋溶液中含有的Fe2＋，应该怎样做？
提示：先用氧化剂把Fe2＋氧化为Fe3＋，再调溶液的pH到3.7。
调节pH所需的物质一般应满足：
1）能与H＋反应，使溶液pH值增大；2）不引入新杂质。例如：若要除去Cu2＋溶液中混有的Fe3＋，可加入CuO、Cu(OH)2、Cu2(OH)2CO3等物质来调节溶液的pH值（原理：CuO、Cu(OH)2、Cu2(OH)2CO3与H+反应，使溶液中H+浓度减小，PH上升）。
②蒸发、反应时的气体氛围：抑制物质的水解，提高产率
③加热的目的：加快反应速率或促进平衡向某个方向移动（正向移动或逆向移动，由题意而定）
④降温反应的目的：防止某物质在高温时会溶解或为使化学平衡向着题目要求的方向移动
⑤趁热过滤：防止某物质降温时会析出
⑥冰水洗涤：洗去晶体表面的杂质离子，并减少晶体在洗涤过程中的溶解损耗
（三）物质的分离和提纯的方法
①结晶——固体物质从溶液中析出的过程（蒸发溶剂、冷却热饱和溶液、浓缩蒸发）
重结晶是利用固体物质均能溶于水，且在水中溶解度差异较大的一种除杂质方法。
②过滤——固、液分离
③蒸馏——液、液分离
④分液——互不相溶的液体间的分离
⑤萃取——用一种溶剂将溶质从另一种溶剂中提取出来。
⑥升华——将可直接气化的固体分离出来。
⑦盐析——加无机盐使溶质的溶解度降低而析出
（四）常见名词
浸出：固体加水（酸）溶解得到离子
浸出率：固体溶解后，离子在溶液中的含量的多少
酸浸：在酸溶液中反应使可溶性金属离子进入溶液，不溶物通过过滤除去的溶解过程
水洗：通常为除去水溶性杂质
水浸：与水接触反应或溶解
四、【常见文字叙述方法】
1．洗涤沉淀：往漏斗中加入蒸馏水至浸没沉淀，待水自然流下后，重复以上操作2－3次。
2．从溶液中得到晶体：蒸发浓缩－降温结晶－过滤－（洗涤-干燥）。
注意：①在写某一步骤是为了除杂是，应该注明“是为了除去XX杂质”（只写“除杂”等一类没有完整概括的回答是不给分的。）
②审题要抓住关键，如看清楚是写化学反应方程式还是离子方程式，并注意配平。
五、【难点解析】
一般来说，流程题只有两个目的：一是从混合物中分离、提纯某一物质；另一目的就是利用某些物质制备另一物质。
一、对于实验目的为一的题目，其实就是对混合物的除杂、分离、提纯。
当遇到这一类题时，要求学生一定要认真在题目中找出要得到的主要物质是什么，混有的杂质有哪些，认真分析当加入某一试剂后，能与什么物质发生反应，生成了什么产物，要用什么样的方法才能将杂质除去。只有这样才能明白每一步所加试剂或操作的目的。这里特别提一提蒸发与结晶 。蒸发与结晶方法都可以将溶液中的溶质以固体形式析出，具体采用何种方法，主要取决于溶质的溶解度。
有的物质它的溶解度随温度的升高变化比较大，如NH4NO3、KNO3等物质，在蒸发过程中比较难析出来，所以要用冷却法使它结晶。而有的物质它的溶解度随温度的升高变化比较小，如NaCl、KCl等，有少数物质的溶解度随温度的升高而减小，如Ca(OH)2要使它们析出较多固体溶质时，则要用蒸发浓缩的方法。例如NaCl 和KNO3 混合溶液，如果将混合溶液蒸发一段时间，析出的固体主要是NaCl ，母液中是KNO3 和少量NaCl。如果将混合溶液加热后再降温，则析出的固体主要是KNO3 ，母液中是NaCl 和少量KNO3。如果是除杂，杂质所含的量比较少，一般是让主要物质析出来。如KNO3溶液中含少量NaCl，常用升温冷却结晶法，再经过过滤、洗涤、烘干（不同的物质在烘干时采取的方法不同），就可得到 KNO3固体了。如果NaCl溶液中含少量 KNO3，则用蒸发浓缩结晶法，这种方法一般要经过趁热过滤才能得到主要物质，主要原因是如果温度下降，杂质也会以晶体的形式析出来。
六、答题规律：
（1）增大原料浸出率（离子在溶液中的含量多少）的措施：搅拌、升高温度、延长浸出时间、增大气体的流速（浓度、压强），增大气液或固液接触面积
（2）加热的目的：加快反应速率或促进平衡向某个方向（一般是有利于生成物生成的方向）移动
（3）温度不高于××℃的原因适当加快反应速率,但温度过高会造成挥发（如浓硝酸）；分解（如H2O2、NH4HCO3）；氧化(如Na2SO3)；促进水解（如AlCl3）等，影响产品的生成，造成浪费
（4）从滤液中提取一般晶体（溶解度随温度升高而增大的晶体）的方法【蒸发浓缩<至有晶膜出现>、冷却结晶、过滤、洗涤（冰水洗、热水洗、乙醇洗）、干燥】
（5）从滤液中提取溶解度受温度影响较小或随温度升高而减小的晶体的方法（蒸发浓缩、趁热过滤<如果温度下降，杂质也会以晶体的形式析出来>、洗涤、干燥）
（6）溶液配制、灼烧、蒸发、过滤用到的仪器（“仪器”可以换另一种方式来考察，如：玻璃仪器、可以直接在火焰上加热的仪器等）
（7）控制某反应的pH值使某些金属离子以氢氧化物的形式沉淀（调节pH所用试剂为主要元素对应的氧化物、碳酸盐、碱，以避免引入新的杂质；pH分离时的范围确定、范围过小的后果<导致某离子沉淀不完全>或过大的后果<导致主要离子开始沉淀>）
（8）减压蒸馏（减压蒸发）的原因：减小压强，使液体沸点降低，防止（如H2O2、浓硝酸、NH4HCO3）受热分解\挥发
（9）检验溶液中离子是否沉淀完全的方法：将溶液静置一段时间后，向上层清液中滴入对应的沉淀剂（必要时先加酸酸化排除其他离子的干扰），若无沉淀生成，则离子沉淀完全（写出详细的操作、现象、结论）
（10）洗涤沉淀：沿玻璃棒往漏斗中加蒸馏水至液面浸没沉淀，待水自然流下后，重复操作2-3次
（11）检验沉淀是否洗涤干净的方法：取少量最后一次的洗涤液于试管中，向其中滴入某试剂，若……，则沉淀洗涤干净（写出详细的操作、现象、结论）
（12）洗涤的目的：除掉附着在沉淀表面的可溶性杂质
（13）冰水洗涤的目的：洗去晶体表面的杂质离子并降低被洗涤物质的溶解度，减少其在洗涤过程中的溶解损耗
（14）乙醇洗涤的目的：降低被洗涤物质的溶解度，减少其在洗涤过程中的溶解损耗，得到较干燥的产物
（15）蒸发、反应时的气体氛围：抑制某离子的水解，如加热蒸发AlCl3溶液时为获得AlCl3需在HCl气流中进行
（16）事先煮沸溶液的原因：除去溶解在溶液中的（如氧气）防止某物质被氧化
（17）控制PH可以抑制或促进物质的水解



1．电子工业中，人们常用FeCl3溶液腐蚀覆在绝缘板上的铜箔制造印刷电路板。某项目学习小组设计如下流程处理废液和资源回收：

(1)FeCl3溶液中通常加入一定量的盐酸，其加入盐酸的目的是___________；将FeCl3溶液蒸干、灼烧后，得到的主要固体产物是___________。
(2)用足量FeCl3溶液蚀刻铜箔后的废液中含有的金属阳离子有___________(填离子符号)。
(3)步骤①中加入H2O2溶液的目的是___________。 (用离子方程式表示)。
(4)已知：生成氢氧化物沉淀的pH

Cu( OH)2
Fe(OH)2
Fe( OH)3
开始沉淀时
4.7
7.0
1.9
沉淀完全时
6.7
9.0
3.2
根据表中数据推测调节pH的范围是___________。
(5)步骤③中，由于NaHCO3部分水解生成Cu2(OH)2CO3沉淀和CO2气体，写出其反应的离子方程式___________。
(6)步骤③中生成的Cu2(OH)2CO3中会混有少量CuCO3取样品w g，测得n(Cu)=a mol， 则Cu2(OH)2CO3的纯度为___________(用字母表示，列出表达式即可)。
【答案】(1)抑制 Fe3+水解 Fe2O3 (2) Fe3+、Fe2+、Cu2+ (3) 2Fe2++H2O2+2H+=2Fe3++2H2O (4) 3.2≤pH<4.7 (5)2Cu2++4HCO=Cu2(OH)2CO3↓+3CO2↑+H2O (6)
【详解】
(1)为抑制 Fe3+水解，FeCl3溶液中通常加入一定量的盐酸；将由于 Fe3+水解生成 Fe(OH)3和HCl，HCl具有挥发性，会脱离体系，蒸干得到氢氧化铁，灼烧后分解为 Fe2O3；
(2)蚀刻铜箔的反应是：2Fe3+ +Cu=2Fe2++ Cu2+，由于FeCl3溶液足量有剩余，故废液中含有的金属阳离子有Fe3+、Fe2+、Cu2+；
(3)加入H2O2溶液的目的是氧化Fe2+，故反应的离子方程式是2Fe2++ H2O2+2H+= 2Fe3++2H2O；
(4)调节pH是将Fe3+完全沉淀，但不能使Cu2+沉淀，故pH的范围是3.2≤pH<4.7；
(5)根据水解反应规律和题给信息，可知该反应的离子方程式是 2Cu2++4= Cu2(OH)2CO3↓+3CO2↑+H2O；
(6)假设混合物中Cu2(OH)2CO3的物质的量为xmol，CuCO3的物质的量为ymol，根据铜元素守恒有2x+y=a①，根据总质量有222x+124y=w②，两式联立解得，所以Cu2(OH)2CO3的纯度为
2．某工厂的电镀污泥中主要含有、、、及部分难溶杂质，为实现资源的回收利用并有效防止环境污染，设计如图工艺流程。

已知部分物质沉淀的pH值




开始沉淀的pH
2.1
4.7
4.3
恰好完全沉淀的pH
3.2
6.7
a
(1)在浸出过程中除了生成、外，主要还有_______。
(2)流程中第一次调节“pH”是为了除去，在此操作前需先加入适量其目的是_______。
(3)第一次调节pH应满足范围是_______；
(4)还原步骤中生成固体的离子反应方程式_______。此步骤中若过量，除了浪费试剂外，还可能出现的问题是_______。
(5)第二次调节pH使完全沉淀，则表格中a的值是_______。(已知：①当离子浓度时认为沉淀完全。②，，，)
【答案】(1)、 (2)将氧化为，便于调整pH使其与、分离 (3) 3.2≤pH<4.3 (4) 产生污染环境 (5) 5.6
【分析】
镀污泥中主要含有、、、及部分难溶杂质，加入硫酸后、、、发生溶解，生成Fe2(SO4)3、FeSO4、 CuSO4、 Cr2(SO4)3等；过滤后在加试剂X调节溶液的pH。使Fe3+、Fe2+沉淀而除去，过滤后加入NaHSO3，发生氧化还原反应，生成Cu2O。在进行第二次调节溶液的pH使Cr3+转化为Cr(OH)3，以此分析解答。
【详解】
(1)由上述分析可知：在浸出过程中除了生成、外，主要还有Fe2(SO4)3、FeSO4，故答案：Fe2(SO4)3、FeSO4。
(2)由物质沉淀的pH值表可知：Fe3+最先生成沉淀除去，浸出液中还有Fe2+，需要先加入H2O2，可以将Fe2+氧化为Fe3+，从而除去，故答案：将氧化为，便于调整pH使其与、分离。
(3)第1次调节pH值的目的是为了除去Fe3+，根据物质沉淀的pH值表可知，应将pH值调节到3.2≤pH<4.3，故答案：3.2≤pH<4.3。
(4)由题给信息可知：用NaHSO3将Cu2+还原为Cu2O，本身被氧化为SO，故该反应的离子方程式为：，此步骤中若过量，可能会和酸反应放出，故答案：；产生污染环境。
(5)由Cr(OH)3的沉淀溶解方程式为： ， =6.3 10-31，解得=4 10-8，故c(H+)= ，pH=5.6，故答案：5.6。
3．以粉煤灰(主要成分为Al2O3和SiO2，还含有少量的FeO、Fe2O3等)为原料制备Al2O3的流程如下：

已知：Fe3+、Al3+沉淀的有关pH值如下表：
氢氧化物
溶液pH
开始沉淀
沉淀完全
沉淀开始溶解
沉淀完全溶解
Fe(OH)3
2.3
3.7
-
-
Al(OH)3
4.2
5.2
7.8
12.8
(1)为了提高“酸浸”的速率，可采取的措施有是 ______。(填任意一种方法)
(2)写出“氧化”步骤中，H2O2与Fe2+和H+反应的离子方程式______。
(3)加NaOH溶液“除铁”后，检验Fe3+是否反应完全的试剂为______溶液。(填化学式)
(4)“除铁”操作中，加入NaOH溶液，需要控制溶液的pH范围是______。如果改加稍过量的______(填化学式) ，则不需要测定溶液的pH。
(5)补充完整“除铁”以后制备Al2O3的有关步骤：过滤，______。
【答案】(1)加热或搅拌 (2)2Fe2++H2O2+2H+=2Fe3++2H2O (3) KSCN (4) 3.74.2 NaOH (5)在滤液中通入过量的二氧化碳，生成Al(OH)3，过滤、洗涤、干燥、煅烧得到A12O3
【分析】
粉煤灰的主要成分为Al2O3和SiO2（含少量杂质FeO、Fe2O3），加稀硫酸，Al2O3、FeO、Fe2O3转化为离子，SiO2不溶于硫酸，过滤，滤渣为SiO2，滤液中含有Al3+、Fe2+、Fe3+，加双氧水，Fe2+被氧化为Fe3+，氢氧化铝为两性物质，加入足量的氢氧化钠Fe3+转化为沉淀，铝离子生成偏铝酸根离子，Al3++3OH-=Al(OH)3↓，Al(OH)3+OH-=+2H2O，过滤，滤渣为氢氧化铁，在滤液中通入过量的二氧化碳，生成Al(OH)3，过滤、洗涤、干燥、煅烧得到A12O3，以此解答该题。
【详解】
(1)通过搅拌或加热可提高“酸浸”的速率，故答案为：加热或搅拌；
(2)加入H2O2溶液，可氧化亚铁离子生成铁离子，反应的离子方程式为2Fe2++H2O2+2H+
=2Fe3++2H2O，故答案为：2Fe2++H2O2+2H+=2Fe3++2H2O；
(3) 检验Fe3+用KSCN溶液，观察是否出现血红色，故答案为：KSCN；
(4) “除铁”操作中，加入NaOH溶液，要让Fe3+沉淀完全而Al3+不沉淀，从表中可以看出，在pH控制在3.74.2的范围内，只生成Fe(OH)3沉淀；如果改加稍过量NaOH溶液，Al3+生成，则不需要测定溶液的pH，故答案为：3.74.2；NaOH；
(5) 由分析可知“除铁”后过滤，滤渣为氢氧化铁，在滤液中通入过量的二氧化碳，生成Al(OH)3，过滤、洗涤、干燥、煅烧得到A12O3故答案为：在滤液中通入过量的二氧化碳，生成Al(OH)3，过滤、洗涤、干燥、煅烧得到A12O3。


4．利用工业生产的锌锰废料(含 ZnO25%、MnO2 27%、还含有 FeO、Fe2O3 和不溶于酸的杂质)制备 ZnSO4·7H2O 和 KMnO4的实验流程如下：

已知：①3K2MnO4 + 2CO2 = 2KMnO4 + MnO2 ↓ + 2K2CO3
②20℃时相关物质在水中的溶解度数据见下表：
物质
K2CO3
KHCO3
K2SO4
KMnO4
CH3COOK
溶解度/g
111
33.7
11.1
6.34
256
回答下列问题：
(1)锌锰废料酸浸时，为了加快酸浸速率，除了煮沸之外还可采取的措施有___________。(至少写两点)
(2)在实验室中完成过滤操作需要的玻璃仪器有___________。
(3)步骤②中加入 H2O2 的目的是___________，加入___________(填试剂的化学式)调溶液的 pH
(4)步骤③中，某同学采用不同降温方式进行冷却结晶，测得ZnSO4·7H2O晶体颗粒大小分布如图所示。根据该实验结果，为了得到颗粒大小相对均一的较大晶粒，宜选择___________方式进行冷却结晶。(填字母)

A．快速降温 B．缓慢降温 C．变速降温
(5)步骤④发生反应的化学方程式为___________。
(6)结合相关物质的溶解度，下列可以替代步骤⑤中 CO2的试剂是___________。(填字母)
A．亚硫酸氢钠 B．稀硫酸 C．稀盐酸 D．稀醋酸 E.SO2
【答案】(1)适当提高酸的浓度；将锌锰废料粉碎 (2) 漏斗、烧杯、玻璃棒 氧化Fe2+ ZnO [或Zn(OH)2、ZnCO3等合理均可] (3) C (4) 2MnO2 + 4KOH + O22K2MnO4 + 2H2O (6) D
【分析】
锌锰废料(含 ZnO25%、MnO2 27%、还含有 FeO、Fe2O3 和不溶于酸的杂质)加入稀硫酸煮沸过滤，滤渣主要为难溶于稀硫酸的MnO2以及其他杂质，滤渣在空气中与KOH共熔，MnO2被氧化为K2MnO4，冷却后粉碎、水浸，过滤得到K2MnO4溶液，通入CO2调节pH为10~11，K2MnO4发生歧化生成KMnO4和MnO2，为防止KMnO4结晶析出，趁热过滤，滤液冷却结晶得到粗KMnO4；稀硫酸酸浸后的滤液中含有Zn2+、Fe2+、Fe3+等阳离子，加入H2O2将Fe2+氧化为更易沉淀除去的Fe3+，调节pH过滤得到的滤渣为Fe(OH)3，滤液中主要含ZnSO4，用H2SO4调节pH、蒸发浓缩、冷却结晶得到粗ZnSO4·7H2O。
【详解】
(1)适当提高酸的浓度、将锌锰废料粉碎也可以加快酸浸速率；
(2)实验室中过滤操作需要的玻璃仪器有漏斗、烧杯、玻璃棒；
(3)加入H2O2的目的是将Fe2+氧化为更易沉淀除去的Fe3+；加入的试剂应该可以和H+反应提高溶液的pH，同时也不能引入新的杂质，所以可以选用ZnO [或Zn(OH)2、ZnCO3等]；
(4)据图可知快速降温和缓慢降温过程中得到的晶体颗粒大小分布比较分散，而变速降温结晶时大部分晶体颗粒集中在1000μm左右，所以为了得到颗粒大小相对均一的较大晶粒，宜选择变速降温，答案为C；
(5)步骤④中，在碱性环境下空气中的氧气将MnO2氧化为K2MnO4，根据电子守恒可知MnO2和O2的系数比为1:2，再结合元素守恒可得化学方程式为2MnO2 + 4KOH + O22K2MnO4 + 2H2O；
(6) K2MnO4、KMnO4、MnO2均具有较强氧化性，所以不能选择具有还原性亚硫酸氢钠、稀盐酸、SO2，而硫酸钾的溶解度较小，得到的晶体中会有K2SO4杂质，醋酸还原性较弱，且醋酸钾的溶解度较大，所以可以用稀醋酸代替CO2，故选D。
5．以某铬矿石(主要成分是，含、等杂质)为原料生产的流程如下：

已知：，，
(1)步骤Ⅰ中为了提高反应速率应该采取的措施有_______、_______。(写2种)
(2)滤液中的阴离子除外，主要还有_______、_______。
(3)步骤Ⅴ中为了使完全沉淀［此时，］，通过计算，至少调至_______时，才能使完全沉淀。
(4)滤液的主要溶质是两种盐，化学式为_______、_______。
(5)研究发现，固态与氨气在下反应得到，将溶解后通入得到更为纯净的。则溶液与过量反应的离子方程式为_______。
(6)在滤液中，增大，则_______(选填“增大”，“减小”，“不变”)；
【答案】(1)适当升温 粉碎铬矿石 (2) (3)5.6 (4) (5) (6) 减小
【分析】
铬矿石(主要成分是，含、等杂质)中加入纯碱并通入O2、焙烧，发生反应生成Na2CrO4、Na2SiO3，FeO被氧化为Fe2O3；水浸后过滤，滤液1为Na2CrO4、Na2SiO3，固体1为Fe2O3；加入硫酸，将Na2CrO4转化为Na2Cr2O7和Na2SO4，Na2SiO3转化为H2SiO3和Na2SO4，过滤得滤渣2为H2SiO3，滤液2为Na2Cr2O7和Na2SO4；加入蔗糖作还原剂，将Na2Cr2O7还原为Cr2(SO4)3，蔗糖被氧化为CO2和H2O；加入尿素后，生成Cr(OH)3、(NH4)2SO4、CO2等；灼烧Cr(OH)3得Cr2O3。
【详解】
(1)步骤Ⅰ中为了提高反应速率，可改变温度和接触面积，所以应该采取的措施有适当升温、粉碎铬矿石。答案为：适当升温；粉碎铬矿石；
(2)由以上分析知，滤液中的阴离子除外，主要还有、。答案为：；；
(3)步骤Ⅴ中为了使完全沉淀［此时，］，则c(OH-)=mol/L=mol/L，至少调至-lg=5.6时，才能使完全沉淀。答案为：5.6；
(4)由分析知，滤液的主要溶质是两种盐，化学式为、。答案为：；；
(5)溶液与过量CO2反应，生成和，离子方程式为。答案为：；
(6)在滤液中，pH增大，则平衡正向移动，c()减小，c()增大，减小。答案为：减小。
【点睛】
在强氧化性环境中，蔗糖也能表现出还原性，自身被氧化为二氧化碳和水。
6．某冶炼厂在除杂过程中会产生大量的废渣，该废渣主要含有CuS、K2Fe6(SO4)4(OH)12及少量MgO、SiO2等。由该废渣回收铜和制备复合镍锌铁氧体|(NiZnFe4O8)的流程如下：

已知：有关金属离子形成氢氧化物沉淀时的pH如下表：
离子
开始沉淀时pH
完全沉淀时pH
Mg2+
10.4
12.4
Fe3+
2.3
4.1
(1)K2Fe6(SO4)4(OH)12中Fe的化合价为_______。
(2)滤渣1的主要成分为_______。
(3)反应Ⅱ中加入氨水的目的是调节溶液的pH，则调节 pH的范围是_______；写出反应Ⅱ生成沉淀的离子方程式：_______。
(4)滤液中含有的阳离子是_______。
(5)MnO2能将金属硫化物中的硫元素氧化为硫单质，写出反应Ⅳ中CuS发生反应的化学方程式：_______，每转移2.408×1024个电子，生成单质硫的质量是_______g。
【答案】(1)+3 (12)CuS、SiO2 (3) 4.1≤pH＜10.4 Fe3++3NH3·H2O=Fe(OH)3↓+ (4)、K+、Mg2+ (5) MnO2+CuS+2H2SO4=MnSO4+CuSO4+S+2H2O 64g
【分析】
经过反应Ⅰ，K2Fe6(SO4)4(OH)12、MgO与稀硫酸反应，CuS、SiO2不反应，故滤渣1中主要含CuS、SiO2，反应Ⅰ后的溶液中主要含K2SO4、Fe2(SO4)3、MgSO4、H2SO4，经过反应Ⅱ，Fe3+转化为Fe(OH)3沉淀，过滤后滤液中主要含K2SO4、(NH4)2SO4、MgSO4，Fe(OH)3溶于稀硫酸发生反应Ⅲ生成Fe2(SO4)3，再与ZnSO4、NiSO4发生相关反应最终得到复合镍锌铁氧体，滤渣1中CuS与MnO2、稀硫酸发生反应Ⅳ生成S单质和CuSO4，滤渣2中含生成的S和未反应的SiO2，溶液中CuSO4经过还原得到Cu。
【详解】
(1)K元素为+1价，整体为-2价，OH-整体为-1价，根据化合价代数和为0，知Fe元素为+3价；
(2)由分析知，滤渣1主要成分为：CuS、SiO2；
(3) 反应Ⅱ加入氨水调节pH，需控制Fe3+完全沉淀，而Mg2+不沉淀，故调节pH范围为：4.1≤pH＜10.4；反应Ⅱ为Fe3+与氨水反应生成Fe(OH)3沉淀，对应离子方程式为：Fe3++3NH3·H2O=Fe(OH)3↓+
(4)反应Ⅰ后的溶液中主要含K2SO4、Fe2(SO4)3、MgSO4、H2SO4，反应Ⅱ加入氨水，H2SO4、Fe2(SO4)3与氨水反应生成(NH4)2SO4，故反应Ⅱ后的滤液中主要含有K2SO4、MgSO4、(NH4)2SO4，对应阳离子为：、K+、Mg2+；
(5) 根据体积，CuS中S元素被MnO2氧化成S，MnO2自身被还原为MnSO4，根据得失电子守恒、元素守恒配平得方程式为：MnO2+CuS+2H2SO4=MnSO4+CuSO4+S+2H2O；根据反应知生成S与转移电子关系为：S~2e-，故生成S的物质的量=，生成S的质量=2 mol×32 g/mol=64 g。
7．FePO4难溶于水、易溶于硫酸，可用作金属防腐剂。实验室利用FeSO4·7H2O和H3PO4(第一级电离常数Ka1=7.5×10-3)制备FePO4流程如下：

(1)①写出“反应”时总反应的离子方程式______。
②证明“反应”后铁元素沉淀完全的实验方案是______。
(2)“过滤”所得产品呈棕黄色，则FePO4可能混有的杂质是______。
(3)FeSO4与(NH4)2SO4反应可制得摩尔盐[(NH4)2Fe(SO4)2·6H2O]。摩尔盐易溶于水，不溶于乙醇，性质比一般亚铁盐稳定，接近100℃时易失去结晶水。相关物质的溶解度曲线如图所示，请补充完整由久置于空气中的FeSO4·7H2O样品合成摩尔盐的实验步骤：将样品溶于适量的硫酸溶液中，加热使其溶解，然后向其中加入______。可选试剂：蒸馏水、饱和硫酸铵溶液、3% H2O2、铜粉、铁粉、 无水乙醇。

【答案】(1)2Fe2++ClO-+2H3PO4+4OH-=2FePO4↓+Cl-+5H2O 取少许溶液于试管中，加适量氯水，再滴加KSCN溶液，若溶液不变红，说明铁元素沉淀完全 (2) Fe(OH)3 (3) 铁粉
【分析】
FeSO4·7H2O晶体先溶于磷酸，在加次氯酸钠氧化成磷酸铁沉淀，过滤后得到磷酸铁固体，据此解答。
【详解】
(1) ①“反应”时亚铁离子被次氯酸钠氧化，碱性条件下铁离子与磷酸根离子产生磷酸铁沉淀，总反应的离子方程式：2Fe2++ClO-+2H3PO4+4OH-=2FePO4↓+Cl-+5H2O，故答案为：2Fe2++ClO-+2H3PO4+4OH-=2FePO4↓+Cl-+5H2O；
②证明“反应”后铁元素沉淀完全，则应该检验溶液中不含有亚铁离子和铁离子，实验方法是取少许溶液于试管中，加适量氯水，再滴加KSCN溶液，若溶液不变红，说明铁元素沉淀完全，故答案为：取少许溶液于试管中，加适量氯水，再滴加KSCN溶液，若溶液不变红，说明铁元素沉淀完全；
(2)“过滤”所得产品呈棕黄色，则FePO4可能混有的杂质是Fe(OH)3，故答案为：Fe(OH)3；
(3)实验步骤：将样品溶于适量的硫酸溶液中，加热使其溶解，然后向其中加入足量铁粉，趁热过滤，向滤液中加入计算量的饱和硫酸铵溶液，蒸发浓缩，冷却结晶，过滤，用无水乙醇洗涤、低于100℃烘干，故答案为：铁粉。
8．某油脂厂废弃的油脂加氢镍催化剂主要含金属Ni、Al、Fe及其氧化物，还有少量其他不溶性物质。采用如下工艺流程回收其中的镍制备硫酸镍晶体(NiSO4·7H2O)：

溶液中金属离子开始沉淀和完全沉淀的pH如下表所示：
金属离子
Ni2+
Al3+
Fe3+
Fe2+
开始沉淀时(c=0.01 mol·L−1)的pH
7.2
3.7
2.2
7.5
沉淀完全时(c=1.0×10−5 mol·L−1)的pH
8.7
4.7
3.2
9.0
回答下列问题：
(1)“碱浸”中NaOH的两个作用分别是___________。为回收金属，用稀硫酸将“滤液①”调为中性，生成沉淀。写出该反应的离子方程式___________。
(2)“滤液②”中含有的金属离子是___________。
(3)“转化”中可替代H2O2的物质是___________。
(4)利用上述表格数据，计算Ni(OH)2的Ksp=___________。如果“转化”后的溶液中Ni2+浓度为0.1 mol·L−1，则“调pH”应控制的pH范围是___________。
(5)硫酸镍在强碱溶液中用NaClO氧化，可沉淀出能用作镍镉电池正极材料的NiOOH。写出该反应的离子方程式___________。
【答案】(1)除去油脂，溶解铝及其氧化物 +H++H2O=Al(OH)3↓ (2) Ni2+、Fe2+、Fe3+ (3) O2或空气 (4) 1.0×10-15.6 3.2≤pH<6.7 (5)2Ni2++ClO−+4OH−=2NiOOH↓+Cl−+H2O
【分析】
向废镍催化剂中加入NaOH溶液进行碱浸，可除去油脂，并发生反应2Al+2NaOH+2H2O=2NaAlO2+3H2↑ 、Al2O3+2NaOH=2NaAlO2+H2O，将Al及其氧化物溶解，得到的滤液①含有 NaAlO2，滤饼①为Ni、Fe及其氧化物和少量其他不溶性杂质，加稀H2SO4酸浸后得到含有Ni2+、Fe2+、Fe3+的滤液②，Fe2+经H2O2氧化为Fe3+后，加入NaOH调节pH使Fe3+转化为 Fe(OH)3沉淀除去，再控制pH浓缩结晶得到硫酸镍的晶体，据此分析解答问题。
【详解】
(1)根据分析可知，向废镍催化剂中加入NaOH溶液进行碱浸，可除去油脂，同时溶解铝及其氧化物；滤液①含有 NaAlO2，用稀硫酸将“滤液①”调为中性，偏铝酸根与氢离子反应生成氢氧化铝沉淀，离子方程式为+H++H2O=Al(OH)3↓；
(2)加入稀硫酸酸浸，Ni、Fe及其氧化物溶解，所以“ 滤液②”中含有的金属离子是Ni2+、Fe2+、 Fe3+；
(3)“转化”是在H2O2的作用下将 Fe2+氧化为Fe3+，为了不引入新的杂质，可用O2或空气替代；
(4)由上述表格可知，Ni2+完全沉淀时的pH=8.7，此时 c(Ni2+)=1.0×10-5mol·L-1，c(H+)=1.0×10-8.7mol·L-1，则c(OH-)==10-5.3 mol/L，则Ni(OH)2的 Ksp=c(Ni2+)⋅c2(OH-)=10-5×(10-5.3)2 =1.0×10-15.6；或者当Ni2+开始沉淀时pH=7.2，此时 c (Ni2+)=0.01mol·L-1，c(H+)=1.0×10-7.2mol·L-1，则c(OH-)= =10-6.8mol/L ，则Ni(OH)2的 Ksp=c(Ni2+)⋅c2(OH-)=0.01×(10-6.8)2=1.0×10-15.6。
如果“转化”后的溶液中Ni2+浓度为0.1mol·L-1，此时 c(OH-)== =10-7.3mol⋅L-1，则 c(H+)=10-14-(-7.3)=10-6.7，即pH=6.7；为避免镍离子沉淀，溶液的pH应小于6.7，Fe3+完全沉淀的pH 为3.2，因此“调节pH” 应控制的pH范围是3.2≤pH＜6.7；
(5)由题干信息，硫酸镍在强碱溶液中被NaClO氧化得到NiOOH沉淀，即反应中 Ni2+被氧化为NiOOH沉淀，ClOˉ被还原为Clˉ ，则根据氧化还原得失电子守恒可得离子方程式为：2Ni2++ClOˉ+4OHˉ=2NiOOH↓+Clˉ+H2O。