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高考化学二轮复习考点剖析考点13 化工流程中铁化合物的处理（2份打包，解析版+原卷版，可预览）
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考点13 化工流程中铁化合物的处理
1.（2019全国Ⅲ卷）高纯硫酸锰作为合成镍钴锰三元正极材料的原料，工业上可由天然二氧化锰粉与硫化锰矿（还含Fe、Al、Mg、Zn、Ni、Si等元素）制备，工艺如下图所示。回答下列问题：
相关金属离子[c0(Mn+)=0.1 mol·L−1]形成氢氧化物沉淀的pH范围如下：
金属离子
Mn2+
Fe2+
Fe3+
Al3+
Mg2+
Zn2+
Ni2+
开始沉淀的pH
8.1
6.3
1.5
3.4
8.9
6.2
6.9
沉淀完全的pH
10.1
8.3
2.8
4.7
10.9
8.2
8.9
（1）“滤渣1”含有S和__________________________；写出“溶浸”中二氧化锰与硫化锰反应的化学方程式____________________________________________________。
（2）“氧化”中添加适量的MnO2的作用是将________________________。
（3）“调pH”除铁和铝，溶液的pH范围应调节为_______~6之间。
（4）“除杂1”的目的是除去Zn2+和Ni2+，“滤渣3”的主要成分是______________。
（5）“除杂2”的目的是生成MgF2沉淀除去Mg2+。若溶液酸度过高，Mg2+沉淀不完全，原因是_____________________________________________________________________。
（6）写出“沉锰”的离子方程式___________________________________________________。
（7）层状镍钴锰三元材料可作为锂离子电池正极材料，其化学式为LiNixCoyMnzO2，其中Ni、Co、Mn的化合价分别为+2、+3、+4。当x=y=时，z=___________。
2.（2019江苏）聚合硫酸铁[Fe2(OH)6-2n(SO4)n]m广泛用于水的净化。以FeSO4·7H2O为原料，经溶解、氧化、水解聚合等步骤，可制备聚合硫酸铁。
（1）将一定量的FeSO4·7H2O溶于稀硫酸，在约70 ℃下边搅拌边缓慢加入一定量的H2O2溶液，继续反应一段时间，得到红棕色黏稠液体。H2O2氧化Fe2+的离子方程式为________；水解聚合反应会导致溶液的pH________。
（2）测定聚合硫酸铁样品中铁的质量分数：准确称取液态样品3.000 g，置于250 mL锥形瓶中，加入适量稀盐酸，加热，滴加稍过量的SnCl2溶液（Sn2+将Fe3+还原为Fe2+），充分反应后，除去过量的Sn2+。用5.000×10−2 mol·L−1 K2Cr2O7溶液滴定至终点（滴定过程中与Fe2+反应生成Cr3+和Fe3+），消耗K2Cr2O7溶液22.00 mL。
①上述实验中若不除去过量的Sn2+，样品中铁的质量分数的测定结果将________（填“偏大”或“偏小”或“无影响”）。
②计算该样品中铁的质量分数（写出计算过程）_____。
只要是化工流程中铁杂质除去，一般都是先氧化为Fe3+，最好的氧化剂是绿色氧化剂H2O2，也可以选用HNO3、Cl2、NaClO、NaClO3、MnO4-等，根据题目中的条件确定；氧化后根据铁离子水解，使其转化为沉淀，一般调节pH≤2.8，调节pH可以加碱，也可以根据题目占的条件加相应的金属氧化物、难溶的氢氧化物、或难溶的碳酸盐。
典例1（安徽省皖中名校联盟2019届高三10月联考）钛(22Ti)由于其特殊的性能被誉为“未来世纪的金属”。钛铁矿主要成分为FeTiO3（含有少量MgO、SiO2等杂质），Li4Ti5O12和LiFePO4都是锂离子电池的电极材料，可利用钛铁矿来制备，工艺流程如下：
(1)Ti位于元素周期表中的位置为________。钛铁矿在预处理时需要进行粉碎，其原因是_______。
(2)过程①中，铁的浸出率结果如图所示。由图可知，当铁的浸出率为80%时，所采用的实验条件是_________。
(3)过程②中固体TiO2与双氧水、氨水反应转化成(NH4)2Ti5O15溶液时，Ti元素的浸出率与反应温度的关系如图所示，反应温度过高时，Ti元素浸出率下降的原因是___________。
(4)写出由滤液D生成FePO4的离子方程式____________________________________。
(5)由流程图可知FePO4制备LiFePO4的化学方程式是_________________________。
典例2（安徽省安庆市第一中学2017届高三第三次模拟）某化学兴趣小组利用工业废弃固体（主要成分为Cu2S和FeS2）制备硫酸铜溶液和硫酸亚铁晶体，设计方案如图所示：
已知:T℃时,Ksp[Cu(OH)2]=2.0×10−20，Ksp[Fe(OH)2]=6.0×10−16，
Ksp[Fe(OH)3]=1.0×10−38。
（1）为了提高废弃固体的灼烧速率，可以采取的措施有____________、___________（写出两条）。
（2）FeS2在空气中灼烧时氧化剂与还原剂的物质的量之比为________。
（3）溶液C在氮气的环境下，通过____________、____________、过滤、洗涤、干燥制取硫酸亚铁晶体。
（4）常温下，固体D、O2和稀硫酸混合后几乎不反应，但加入少量溶液C立即发生反应，则溶液C对该反应起________作用，其中发生反应的离子方程式为_____________、__________________。
（5）除杂时先加入双氧水，然后加入试剂Z调节溶液的pH值使铁离子完全沉淀：
①加入的试剂Z可以是________。
A． NaOH B．CuO C．Cu(OH)2 D．NH3·H2O
②若除杂时溶液中Cu2+浓度为2.0mol·L−1，则加入试剂Z调节溶液的pH至___________。
1．（广西桂林市第十八中学2019届高三上学期第一次月考）已知蓝铜矿的主要成分是2CuCO3·Cu(OH)2，受热易分解。铝土矿的主要成分是Al2O3、Fe2O3、SiO2。已知:NaAlO2+CO2+H2O = Al(OH)3↓+NaHCO3，根据下列框图转化回答问题：
（1）写出②的离子方程式：_________________________、_______________。
（2）沉淀a、c化学成分分别是： ___________________、_________________________
（3）请写出检验沉淀b中所含有阳离子的实验方法______________________________。
（4）洗涤沉淀c的实验操作方法是_________________________；加热沉淀c应放在___________（容器）中进行。
（5）经过④、⑤步反应得到铜和金属铝，写出反应的化学方程式：____________________、___________________________。
2．（天津市和平区2018届 第二学期高三第二次质量调查）铁及其化合物在日常生活中有广泛应用。
（1）写出铁元索在周期表中的位置__________。
（2） 写出在空气中Fe(OH)2转化为Fe(OH)3的化学方程式____________。
（3）绿矾(FeSO4·7H2O)是补血剂的原料，易变质。
①由FeSO4溶液制得FeSO4·7H2O过程中的操作有______、过滤、洗涤、干燥。
②检验绿矾是否变质的试剂是________。
（4）利用绿矾制备还原铁粉的工业流程如下:
①干燥过程主要是为了脱去游离水和结晶水，过程中会有少量FeCO3·nH2O在空气中被氧化为FeOOH,该反应的化学方程式为_______________。
②取干燥后的FeCO3样品12.49g，焙烧，最终得到还原铁粉6.16g，计算样品中杂质FeOOH的质量___________。
（5）以羰基化合物为载体运用化学平衡移动原理分离、提纯某纳米级活性铁粉(含有一些不反应的杂质)，反应装置如下图。
Fe(s)+5CO(g)Fe(CO)5(g) △H<0，T1___ T2(填“>”、“<”或“=”)。
3．（安徽省六安市第一中学2018届高三下学期第三次模拟考试）氰化钾K4Fe(CN)6俗名黄血盐，可溶于水，不溶于乙醇。以某电镀厂排放的含NaCN 度液为主要原料制备黄血盐的流程如下：
请回答下列问题：
(1)常温下，HCN 的电离常数Ka=62×10-10。
①实验室配制一定浓度的NaCN溶液时，将NaCN 溶解于一定浓度的NaOH 溶液中，加水稀释至指定浓度，其操作的目的是__________________________。
②浓度均为0.5mol/L的NaCN和HCN的混合溶液显___________(填“酸”“碱”或“中”)性，通过计算说明：_________________________。
(2)转化池中发生复分解反应生成K4Fe(CN)6，说明该反应能发生的理由： _______。
(3)系列操作B 为_____________________。
(4)实验室中，K4Fe(CN)6可用于检验Fe3+，生成的难溶盐KFe[Fe(CN)6]可用于治疗Tl2SO4中毒，试写出上述治疗Tl2SO4中毒的离子方程式：______________________。
(5)一种太阳能电池的工作原理如图所示，电解质为铁氰化钾K3Fe(CN)6和亚铁氰化钾K4Fe(CN)6的混合溶液。
①K+移 向 催 化 剂___________(填“a”或“b”)。
②催化剂a 表面发生的反应为_____________________。
4．（北京市房山区2018届高三4月模拟一模）钛铁矿主要成分为FeTiO3（含有少量MgO、SiO2等杂质），Li4Ti5O12和LiFePO4都是锂离子电池的电极材料，可利用钛铁矿来制备，工艺流程如下：
（1）钛铁矿在预处理时需要进行粉碎，其原因是___________________。
（2）过程①中反应的离子方程式是： FeTiO3 + 4H++ 4Cl－== Fe2+ + TiOCl42－+ 2H2O、_______。
（3）过程①中，铁的浸出率结果如图1所示。由图可知，当铁的浸出率为80%时，所采用的实验条件是___________________。
（4）过程②中固体TiO2与双氧水、氨水反应转化成(NH4)2Ti5O15溶液时，Ti元素的浸出率与反应温度的关系如图2所示，反应温度过高时，Ti元素浸出率下降的原因是___________。
（5）在滤液B转化为FePO4沉淀过程中发生以下反应，请配平：
Fe2+ +_____ + H3PO4 ===FePO4 + ____ + _____
（6）过程③中由FePO4制备LiFePO4的化学方程式是_________________________。
5．（[中学联盟]福建省莆田第六中学2018届高三上学期期中考试）某学习小组用铁泥（主要成分为Fe2O3、FeO和少量Fe）制备Fe3O4纳米材料的流程示意图如下：
已知：步骤⑤中，相同条件下测得Fe3O4的产率与R()的关系如图所示。
（1）为提高步骤①的反应速率，可采取的措施是_______________________(任写一点) 。
（2）步骤②中，主要反应的离子方程式是___________________________________。
（3）浊液D中铁元素以FeOOH形式存在,步骤④中反应的化学方程式是________；步骤④中，反应完成后需再加热一段时间除去剩余H2O2目的是__________________。
（4）⑤反应的离子方程式为________________________________________________ ；步骤⑤中的“分离”包含的步骤有______________。
（5）设浊液D中FeOOH的物质的量为amol，滤液B中的铁元素的物质的量为bmol。为使Fe3O4的产率最高，则＝_________。（填数值，小数点后保留3位）
6．（河南省南阳市第一中学校2017届高三第四次模拟考试）金属铁是般常用的金属之一，其铁合金及其化合物有着重要的用途。
（l）某种铁碳化合物X是炼钢的原料，经分析可知，X中铁、碳两元素的质量比为14：1，则X的化学式________；X在足量的空气中高温煅烧，生成有磁性的固体Y和能使澄消石灰水变浑浊的气体，该反应的化学方程式为___________________。
（2）铁钛合金是一种常用不锈钢材料，某同学在探究该合金性质时，往含有TiO2+、Fe3+溶液中加入铁屑至溶液显紫色，该过程中发生的反应有：
①2Fe3++Fe＝3Fe2+ ②Ti3+（紫色）＋Fe3++H2O=TiO2+（无色）+Fe2+＋2H+
③_______________________。
（3）氧化铁是重要的工业原料，用废铁屑制备它的流程如下：
回答下列问题：
①操作Ⅱ的名称是_________。
②请完成生成FeCO3沉淀的离子方程式：_____________；FeCO3达到沉淀溶解平衡时，室温下测得溶液的pH为8，c(Fe2+)为1.0×10-5mol/L。试判断所得FeCO3固体是否混有Fe(OH)2:____（填“是”或“否”），请通过简单计算说明理由___________。
（已知Ksp[Fe(OH)2]=4.9×10-17mol3·L-3 、Ksp[FeCO3]=2.1×10-11mol2·L-2）
③煅烧如果不充分，产品中将有Fe2+存在，试设计实验检验产品中有无Fe2+。
_______________________________。
7．（天津市和平区2017届高三第三次质量调查三模）高铁酸盐在环保、能源等方面有着广泛的用途。
Ⅰ．高铁酸钾（K2FeO4）具有强氧化性，是一种理想的水处理剂，试解释其原因_______。
Ⅱ．高铁电池的研制也在进行中。如图是高铁电池的模拟实验装置：
（1）该电池放电时正极的电极反应式为___________。
（2）盐桥中盛有饱和KCl溶液，此盐桥中氯离子向_______移动（填“左”或“右”)；若用阳离子交换膜代替盐桥，则钾离子向______移动（填“左”或“右”）。
（3）如图为高铁电池和常用的高能碱性电池的放电曲线，由此可得出高铁电池的优点有______。
Ⅲ．工业上湿法制备K2FeO4 的工艺流程如图。
（1）完成“氧化”过程中反应的化学方程式：
___FeC13+___NaC1O+___NaOH=___NaFeO4+___NaCl+___H2O
（2）加入饱和KOH溶液的目的是___________________。
（3）己知25℃时Ksp [Fe(OH)3］=4.0×10-38，此温度下若在实验室中配制5 mol/L 100mLFeC13溶液，为使配制过程中不出现浑浊现象，则至少需要加入_____mL2mol/L的盐酸（忽略加入盐酸体积）。
8．（河北省衡水中学2017届高三下学期七调）镍及其化合物用途广泛。某矿渣的土要成分是NiFe2O4（铁酸镍）、NiO、FeO、CaO、SiO2等，如图是从该矿渣中回收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)位子第五周期第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________________。
⑷“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。[己知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+的萃取率影响如图所示，V0/VA的最佳取值是__________。
(6)己知正十二烷可用作该工艺的萃取剂。用电化学制备正十二烷的方法为：向烧杯中加入50mL甲醇，不断搅拌加入少量金属钠，再加入11mL正庚酸搅拌均匀，装好铂电极，接通电源反应，当电流明显减小时切断电源，然后提纯正十二烷。己知电解总反应为：
2C6H13COONa + 2CH3OHC12H26 + 2CO2↑+H2↑+2CH3ONa
下列说法正确的是（_____）
A.图中电源的A极为直流电源的负极
B.加入金属钠可以将酸转化为钠盐，提高离子浓度，增强导电性
C.阳极电极反应为：2C6H13COO--2e- =C12H26+2CO2↑
D.反应一段时间后将电源正负极反接，会产生杂质影响正十二烷的制备
9．（宁夏固原市第一中学2017届高三下学期第二次模拟考试）高铁酸钾（K2FeO4)是一种集氧化、吸附、絮凝于一体的新型多功能水处理剂。其制取如下：
己知：①2KOH +Cl2→KCl+KClO+H2O(条件：温度较低）
②6KOH+3Cl2→5KCl+KClO3+3H2O (条件：温度较高）
③2Fe(NO3)3+2KClO3+10KOH→2K2FeO4+6KNO3+3KCl+5H2O
回答下列问题：（每空2分）
（1）高铁酸钾（K2FeO4)应在_______ (填“温度较高”或“温度较低”）情况下进行；
（2）0.1 mol/LKClO 溶液中 c (ClO-) +c (HClO)_______0.1 mol/L (填>、<、=)
（3）K2FeO4具有强氧化性的原因____________________________；
（4）配制KOH溶液时，是在每100 mL水中溶解56 gKOH固体（该溶液的密度为1.56g/mL)，它的物质的量浓度为_________________；
（5）在“反应液Ⅰ”中加KOH固体的目的是_______________；
A．与“反应液I”中过量的Cl2继续反应，生成更多的KClO
B．KOH固体溶解时会放出较多的热量，有利于提高反应速率
C．为下一步反应提供反应物
D．使副产物KClO3转化为KClO
（6）从“反应液Ⅱ”中分离出K2FeO4后，会有副产品__________（写化学式），它们都是重要的化工产品，具体说出其中一种物质的用途_____________________。
10．（陕西省宝鸡中学2019届高三上学期11月模拟考试二）一种磁性材料的磨削废料（含镍质量分数约21%）主要成分是铁镍合金，还含有铜、钙、镁、硅的氧化物。由该废料制备纯度较高的氢氧化镍，工艺流程如下：
回答下列问题：
（1）合金中的镍难溶于稀硫酸，“酸溶”时除了加入稀硫酸，还要边搅拌边缓慢加入稀硝酸，反应有N2生成。写出金属镍溶解的离子方程式________________________。
（2）“除铁”时H2O2的作用是____________________，为了证明添加的H2O2已足量，应选择的试剂是____________________（填“铁氰化钾”或“硫氰化钾”）溶液。黄钠铁矾[NaxFey(SO4)m(OH)n]具有沉淀颗粒大、沉淀速率快、容易过滤等特点，则x∶y∶m∶n＝1∶3∶2∶________。
（3）“除铜”时，反应的离子方程式为_________________________，若用Na2S或Na2S2O3代替H2S除铜，优点是__________________________。
（4）已知除杂过程在陶瓷容器中进行，NaF的实际用量为理论用量的1.1倍，用量不宜过大的原因是_______________________________。
（5）100kg废料经上述工艺制得Ni(OH)2固体的质量为31kg，则镍回收率的计算式为_______。
（6）镍氢电池已成为混合动力汽车的主要电池类型，其工作原理如下：M+Ni(OH)2HM+NiOOH（式中M为储氢合金）。写出电池放电过程中正极的电极反应式________。
11．（广东省湛江市2019届高三上学期第一次调研考试）钛冶炼厂与氯碱厂、甲醇厂组成一个产业链(如图所示)，将大大提高资源的利用率，减少环境污染。
请回答下列问题:
(1)Fe位于元素周期表中的位置是__________。
(2)写出流程中电解池里发生反应的离子方程式: __________。
(3)写出流程中“氯化”的化学方程式: __________。
(4)写出TiCl4完全水解生成TiO2·H2O的化学方程式: __________。
(5)高温炉中通入Ar的作用是___________。
(6)上述流程中可循环利用的物质有__________。
(7)下图为氯碱工业的装置示意图，使用______(填“阴”或“阳”)离子交换膜，目的除了降低分离氢氧化钠的成本外还可以________。
12．（山东省济南外国语学校2018届高三12月考试）二氧化锰是制造锌锰干电池的基本材料，工业上以软锰矿、菱锰矿为原料来制备。某软锰矿主要成分为MnO2，还含有Si（16.27%）、Fe（5.86%）、Al（3.42%）、Zn（2.68%）和Cu（0.86%）等元素的化合物，其处理流程图如下：
化合物
Al（OH）3
Fe（OH）2
Fe（OH）3
Ksp近似值
10-35
10-6
10-38
（1）硫酸亚铁在酸性条件下将MnO2还原为MnSO4，酸浸时发生的主要反应的化学方程式为______________________。
（2）“氨水、搅拌”，其中“搅拌”不仅能加快反应速率，还能___________；滤渣A的成分是Fe（OH）3、Al（OH）3，加入氨水需调节pH 至少达到____________，恰好能使Fe3+、A13+沉淀完全。(当离子浓度降到1.0×10-5mol·L-1时即视为沉淀完全)
（3）滤渣B的成分是___________________。
（4）MnO2也可在MnSO4-H2SO4-H2O为体系的电解液中电解获得，其阳极电极反应式为_____________________________________________________。
（5）工业上采用间接氧化还原滴定法测定MnO2纯度，其操作过程如下：准确称量0.9200g该样品，与足量酸性KI 溶液充分反应后，配制成100mL溶液。取其中20.00mL，恰好与25.00mL 0.0800mol·L-1Na2S2O3溶液反应（I2+2S2O32-=2I-+S4O62-）。计算可得该样品纯度_____%。(小数点后保留1位数字)。
13．（吉林省吉大附中2018届高三第四次模拟考试）一种用软锰矿(主要成分MnO2)和黄铁矿(主要成分FeS2) 制取MnSO4·H2O并回收单质硫的工艺流程如下：
已知：本实验条件下，高锰酸钾溶液与硫酸锰溶液混合产生二氧化锰。
回答下列问题：
（1）步骤①混合研磨成细粉的主要目的是___________________________________；步骤②浸取时若生成S、MnSO4及Fe2(SO4)3的化学方程式为_______________。
（2）步骤③所得酸性滤液可能含有Fe2+，为了除去Fe2+可先加入_________________；步骤④需将溶液加热至沸然后在不断搅拌下加入碱调节pH为4-5，再继续煮沸一段时间，“继续煮沸”的目的是_____________________________________。步骤⑤所得滤渣为__________________(填化学式)。
（3）步骤⑦需在90-100℃下进行，该反应的化学方程式________________________。
（4）测定产品MnSO4·H2O的方法之一是：准确称取a g产品于锥形瓶中，加入适量ZnO及H2O煮沸，然后用c mol·L-1KMnO4标准溶液滴定至浅红色且半分钟不褪色，消耗标准溶液VmL，产品中Mn2+的质量分数为w(Mn2+)=________________。
14．（湖北省鄂东南省级市范高中教育教学改革联盟学校2018届高三五月联考）Ni-MH电池在工农业生产和日常生活中具有广泛用途，废旧电池中含有大量金属元素，其回收利用具有非常重要的意义。一种利用废Ni-MH电池正极材料(主要含有Ni(OH)2，还含有少量Fe、Cu、Ca、Mg、Mn、Zn的氢氧化物)制备电子级硫酸镍晶体的工艺流程如下图所示：
回答下列问题：
（1）“浸出”时温度、硫酸浓度、浸出时间对镍浸出率的影响如下图：
则“浸出”时最适宜的条件为_______________。
（2）在“滤液1”中加入双氧水可将Fe2+转化为难溶的针铁矿(FeOOH)，写出反应的离子方程式：______________。
（3）“滤液2”中加入NaF 可将滤液中Ca2+、Mg2+转化为难溶的CaF2和MgF2。当加入过量NaF后，所得“滤液3”中c(Mg2+)∶c(Ca2+)=0.67，则MgF2 的溶度积为_____________[已知Ksp(CaF2)=1.10×10-10]。
（4）向“滤液3”中加入(NH4)2S2O8可以除锰，在此过程中(NH4)2S2O8与MnSO4反应生成含锰元素的一种黑色不溶物、硫酸铵及硫酸，写出该反应的化学方程式___________________。
（5）向“滤液4”加入有机萃取剂后，Zn2+与有机萃取剂(用HA表示) 形成易溶于萃取剂的络合物ZnA2·2HA。该过程可以表示为：Zn2++4HAZnA2·2HA+2H+
①已知加入萃取剂后，锌的萃取率随料液pH 变化如图所示。试分析pH 增大时，锌的萃取率逐渐增大的原因是___________________。
②“操作X”的名称是_____________。
（6）上述回收镍的过程中，使用了1kg 含镍37.1%的正极材料，最终得到纯净的NiSO4·7H2O 1.686kg，则镍的回收率为_______________。
15．（湖北省沙市中学2018届高三高考冲刺考试）硫酸锌被广泛应用于医药领域和工农业生产。工业上由氧化锌矿（主要成分为ZnO，另含ZnSiO3、FeCO3、CuO等）生产ZnSO4•7H2O的一种流程如图：
（1）步骤Ⅰ的操作是____________。
（2）步骤Ⅰ加入稀硫酸进行酸浸时，需不断通入高温水蒸气的目的是______________。
（3）步骤Ⅱ中，在pH约为5.1的滤液中加入高锰酸钾，生成Fe(OH)3和MnO(OH)2两种沉淀，该反应的离子方程式为____________________________________________。
（4）步骤Ⅲ中，加入锌粉的作用是______________。
（5）已知硫酸锌的溶解度与温度之间的关系如下表：
温度/℃
0
20
40
60
80
100
溶解度/g
41.8
54.1
70.4
74.8
67.2
60.5
从硫酸锌溶液中获得硫酸锌晶体的实验操作为________________、冷却结晶、过滤。烘干操作需在减压低温条件下进行，原因是_________________________________。
（6）取28.70 g ZnSO4•7H2O加热至不同温度，剩余固体的质量变化如图所示。分析数据，680℃时所得固体的化学式为______。
a．ZnO b．Zn3O(SO4)2 c．ZnSO4 d．ZnSO4•H2O
16．（河南省名校2018届高三压轴第二次考试）镓是制作高性能半导体的重要原料。在工业上经常从锌矿冶炼的废渣中回收镓。已知锌矿渣中含有Zn、Fe、Pb、Ga以及二氧化硅等，目前综合利用锌矿渣的流程如下：
已知：①Ga性质与铝相似。
②lg2=0.3，lg3=0.48。
③如下表所示。
Zn(OH)2
Ga(OH)3
Fe(OH)2
Fe(OH)3
Ksp
1.6×10-17
2.7×10-31
8×10-16
2.8×10-39
（1）写出Ga的原子结构示意图______________________________。
（2）滤渣1的成分为________________________。
（3）加入H2O2的目的( 用离子方程式和适当语言回答) __________________。
（4）室温条件下，若浸出液中各种阳离子的浓度均为0.01mo/L且某种离子浓度小于1×10-5 mol/L即认为该离子已完全除去，问操作B调节pH的范围是_________________。
（5）操作C中，需要加入氢氧化钠溶液，其目的是_____________________ (用离子方程式解释)；能否用氨水代替NaOH溶液，为什么? ________________________；如何检测Fe(OH)3洗涤干净? ________________________。
（6）在工业上，经常用电解NaGaO2溶液的方法生产Ga，写出阴极的电极反应方程式：____________________________________。
17．（湖南省长沙市长郡中学2018届高考押题卷二）硫酸铝在造纸、水净化、土壤改良中有着广泛的应用，同时还是泡沫灭火器中的试剂。某化工厂利用含铝废料(成分为A12O3，SiO2及少量FeO·xFe2O3)制备硫酸铝晶体的工艺流程如下图所示，回答相关问题。
又知生成氢氧化物沉淀的pH如下表：
Al(OH)3
Fe(OH)2
Fe(OH)3
开始沉淀时
3.6
6.3
2.3
完全沉淀时
4.9
8.3
3.2
（1）料渣I的成分是__，操作X的内容是__、洗涤、干燥等。
（2）试剂B最好是__，a的范围是__，由表中数据求出Ksp[Fe(OH)3]<_____(设沉淀完全时金属离子浓度小于1×10-5mol/L)。
（3）试剂A是一种液态绿色氧化剂，料液Ⅰ中反应的离子方程式_______
（4）泡沫灭火器容器构造分为内外两层，内层是玻璃容器、外层是钢筒。则硫酸铝溶液应盛放在______容器中，泡沫灭火器中另一种试剂是小苏打溶液而不是苏打溶液的原因是____.
（5）请设计一种简单的方案，用于确定所制得的晶体组成是否与理论上的组成[Al2(SO4)3·18H2O]相同(写出主要操作过程即可):_________________
18．（黑龙江省哈尔滨市第六中学2018届高三第三次模拟考试5月）聚合硫酸铁（PFS）是一种高效的无机高分子絮凝剂。某工厂利用经浮选的硫铁矿烧渣（有效成分为 Fe2O3 和 Fe3O4）制备 PFS，其工艺流程如下图所示。
（1）CO是“还原焙烧”过程的主要还原剂。下图中，曲线表示 4 个化学反应 a、b、c、d 达到平衡时气相组成和温度的关系，Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ分别是 Fe2O3、Fe3O4、FeO、Fe 稳定存在的区域。a属于__________（填“吸热反应”或“放热反应”）；570℃时，d 反应的平衡常数 K=___________________。
（2）800℃，混合气体中CO2的体积分数为40％时，Fe2O3用CO还原焙烧过程中发生的主要的化学反应方程式：________________________________________________；
（3）若“酸浸”时间过长，浸出液 Fe2+含量反而降低，主要原因是___________________。
（4）已知：25℃时，Ksp[Fe(OH)2]=1.0×10-17，Ksp[Fe(OH)3]=1.0×10-39。若浸出液中c(Fe3+) = 10-1.8mol·L-1，为避免“催化氧化”过程中产生副产物 Fe(OH)3，应调节浸出液的 pH≤___________。
（5）FeSO4 溶液在空气中会缓慢氧化生成难溶的Fe(OH)SO4 ，该反应的离子方程式____________________________________；
（6）“催化氧化”过程中，用 NaNO2 作催化剂（NO 起实质上的催化作用）时，温度与Fe2+转化率的关系如右图所示（反应时间相同），Fe2+ 转化率随温度的升高先上升后下降的原因是_________________________________________；
考点13 化工流程中铁化合物的处理
1.（2019全国Ⅲ卷）高纯硫酸锰作为合成镍钴锰三元正极材料的原料，工业上可由天然二氧化锰粉与硫化锰矿（还含Fe、Al、Mg、Zn、Ni、Si等元素）制备，工艺如下图所示。回答下列问题：
相关金属离子[c0(Mn+)=0.1 mol·L−1]形成氢氧化物沉淀的pH范围如下：
金属离子
Mn2+
Fe2+
Fe3+
Al3+
Mg2+
Zn2+
Ni2+
开始沉淀的pH
8.1
6.3
1.5
3.4
8.9
6.2
6.9
沉淀完全的pH
10.1
8.3
2.8
4.7
10.9
8.2
8.9
（1）“滤渣1”含有S和__________________________；写出“溶浸”中二氧化锰与硫化锰反应的化学方程式____________________________________________________。
（2）“氧化”中添加适量的MnO2的作用是将________________________。
（3）“调pH”除铁和铝，溶液的pH范围应调节为_______~6之间。
（4）“除杂1”的目的是除去Zn2+和Ni2+，“滤渣3”的主要成分是______________。
（5）“除杂2”的目的是生成MgF2沉淀除去Mg2+。若溶液酸度过高，Mg2+沉淀不完全，原因是_____________________________________________________________________。
（6）写出“沉锰”的离子方程式___________________________________________________。
（7）层状镍钴锰三元材料可作为锂离子电池正极材料，其化学式为LiNixCoyMnzO2，其中Ni、Co、Mn的化合价分别为+2、+3、+4。当x=y=时，z=___________。
2.（2019江苏）聚合硫酸铁[Fe2(OH)6-2n(SO4)n]m广泛用于水的净化。以FeSO4·7H2O为原料，经溶解、氧化、水解聚合等步骤，可制备聚合硫酸铁。
（1）将一定量的FeSO4·7H2O溶于稀硫酸，在约70 ℃下边搅拌边缓慢加入一定量的H2O2溶液，继续反应一段时间，得到红棕色黏稠液体。H2O2氧化Fe2+的离子方程式为________；水解聚合反应会导致溶液的pH________。
（2）测定聚合硫酸铁样品中铁的质量分数：准确称取液态样品3.000 g，置于250 mL锥形瓶中，加入适量稀盐酸，加热，滴加稍过量的SnCl2溶液（Sn2+将Fe3+还原为Fe2+），充分反应后，除去过量的Sn2+。用5.000×10−2 mol·L−1 K2Cr2O7溶液滴定至终点（滴定过程中与Fe2+反应生成Cr3+和Fe3+），消耗K2Cr2O7溶液22.00 mL。
①上述实验中若不除去过量的Sn2+，样品中铁的质量分数的测定结果将________（填“偏大”或“偏小”或“无影响”）。
②计算该样品中铁的质量分数（写出计算过程）_____。
只要是化工流程中铁杂质除去，一般都是先氧化为Fe3+，最好的氧化剂是绿色氧化剂H2O2，也可以选用HNO3、Cl2、NaClO、NaClO3、MnO4-等，根据题目中的条件确定；氧化后根据铁离子水解，使其转化为沉淀，一般调节pH≤2.8，调节pH可以加碱，也可以根据题目占的条件加相应的金属氧化物、难溶的氢氧化物、或难溶的碳酸盐。
典例1（安徽省皖中名校联盟2019届高三10月联考）钛(22Ti)由于其特殊的性能被誉为“未来世纪的金属”。钛铁矿主要成分为FeTiO3（含有少量MgO、SiO2等杂质），Li4Ti5O12和LiFePO4都是锂离子电池的电极材料，可利用钛铁矿来制备，工艺流程如下：
(1)Ti位于元素周期表中的位置为________。钛铁矿在预处理时需要进行粉碎，其原因是_______。
(2)过程①中，铁的浸出率结果如图所示。由图可知，当铁的浸出率为80%时，所采用的实验条件是_________。
(3)过程②中固体TiO2与双氧水、氨水反应转化成(NH4)2Ti5O15溶液时，Ti元素的浸出率与反应温度的关系如图所示，反应温度过高时，Ti元素浸出率下降的原因是___________。
(4)写出由滤液D生成FePO4的离子方程式____________________________________。
(5)由流程图可知FePO4制备LiFePO4的化学方程式是_________________________。
典例2（安徽省安庆市第一中学2017届高三第三次模拟）某化学兴趣小组利用工业废弃固体（主要成分为Cu2S和FeS2）制备硫酸铜溶液和硫酸亚铁晶体，设计方案如图所示：
已知:T℃时,Ksp[Cu(OH)2]=2.0×10−20，Ksp[Fe(OH)2]=6.0×10−16，
Ksp[Fe(OH)3]=1.0×10−38。
（1）为了提高废弃固体的灼烧速率，可以采取的措施有____________、___________（写出两条）。
（2）FeS2在空气中灼烧时氧化剂与还原剂的物质的量之比为________。
（3）溶液C在氮气的环境下，通过____________、____________、过滤、洗涤、干燥制取硫酸亚铁晶体。
（4）常温下，固体D、O2和稀硫酸混合后几乎不反应，但加入少量溶液C立即发生反应，则溶液C对该反应起________作用，其中发生反应的离子方程式为_____________、__________________。
（5）除杂时先加入双氧水，然后加入试剂Z调节溶液的pH值使铁离子完全沉淀：
①加入的试剂Z可以是________。
A． NaOH B．CuO C．Cu(OH)2 D．NH3·H2O
②若除杂时溶液中Cu2+浓度为2.0mol·L−1，则加入试剂Z调节溶液的pH至___________。
1．（广西桂林市第十八中学2019届高三上学期第一次月考）已知蓝铜矿的主要成分是2CuCO3·Cu(OH)2，受热易分解。铝土矿的主要成分是Al2O3、Fe2O3、SiO2。已知:NaAlO2+CO2+H2O = Al(OH)3↓+NaHCO3，根据下列框图转化回答问题：
（1）写出②的离子方程式：_________________________、_______________。
（2）沉淀a、c化学成分分别是： ___________________、_________________________
（3）请写出检验沉淀b中所含有阳离子的实验方法______________________________。
（4）洗涤沉淀c的实验操作方法是_________________________；加热沉淀c应放在___________（容器）中进行。
（5）经过④、⑤步反应得到铜和金属铝，写出反应的化学方程式：____________________、___________________________。
2．（天津市和平区2018届 第二学期高三第二次质量调查）铁及其化合物在日常生活中有广泛应用。
（1）写出铁元索在周期表中的位置__________。
（2） 写出在空气中Fe(OH)2转化为Fe(OH)3的化学方程式____________。
（3）绿矾(FeSO4·7H2O)是补血剂的原料，易变质。
①由FeSO4溶液制得FeSO4·7H2O过程中的操作有______、过滤、洗涤、干燥。
②检验绿矾是否变质的试剂是________。
（4）利用绿矾制备还原铁粉的工业流程如下:
①干燥过程主要是为了脱去游离水和结晶水，过程中会有少量FeCO3·nH2O在空气中被氧化为FeOOH,该反应的化学方程式为_______________。
②取干燥后的FeCO3样品12.49g，焙烧，最终得到还原铁粉6.16g，计算样品中杂质FeOOH的质量___________。
（5）以羰基化合物为载体运用化学平衡移动原理分离、提纯某纳米级活性铁粉(含有一些不反应的杂质)，反应装置如下图。
Fe(s)+5CO(g)Fe(CO)5(g) △H<0，T1___ T2(填“>”、“<”或“=”)。
3．（安徽省六安市第一中学2018届高三下学期第三次模拟考试）氰化钾K4Fe(CN)6俗名黄血盐，可溶于水，不溶于乙醇。以某电镀厂排放的含NaCN 度液为主要原料制备黄血盐的流程如下：
请回答下列问题：
(1)常温下，HCN 的电离常数Ka=62×10-10。
①实验室配制一定浓度的NaCN溶液时，将NaCN 溶解于一定浓度的NaOH 溶液中，加水稀释至指定浓度，其操作的目的是__________________________。
②浓度均为0.5mol/L的NaCN和HCN的混合溶液显___________(填“酸”“碱”或“中”)性，通过计算说明：_________________________。
(2)转化池中发生复分解反应生成K4Fe(CN)6，说明该反应能发生的理由： _______。
(3)系列操作B 为_____________________。
(4)实验室中，K4Fe(CN)6可用于检验Fe3+，生成的难溶盐KFe[Fe(CN)6]可用于治疗Tl2SO4中毒，试写出上述治疗Tl2SO4中毒的离子方程式：______________________。
(5)一种太阳能电池的工作原理如图所示，电解质为铁氰化钾K3Fe(CN)6和亚铁氰化钾K4Fe(CN)6的混合溶液。
①K+移 向 催 化 剂___________(填“a”或“b”)。
②催化剂a 表面发生的反应为_____________________。
4．（北京市房山区2018届高三4月模拟一模）钛铁矿主要成分为FeTiO3（含有少量MgO、SiO2等杂质），Li4Ti5O12和LiFePO4都是锂离子电池的电极材料，可利用钛铁矿来制备，工艺流程如下：
（1）钛铁矿在预处理时需要进行粉碎，其原因是___________________。
（2）过程①中反应的离子方程式是： FeTiO3 + 4H++ 4Cl－== Fe2+ + TiOCl42－+ 2H2O、_______。
（3）过程①中，铁的浸出率结果如图1所示。由图可知，当铁的浸出率为80%时，所采用的实验条件是___________________。
（4）过程②中固体TiO2与双氧水、氨水反应转化成(NH4)2Ti5O15溶液时，Ti元素的浸出率与反应温度的关系如图2所示，反应温度过高时，Ti元素浸出率下降的原因是___________。
（5）在滤液B转化为FePO4沉淀过程中发生以下反应，请配平：
Fe2+ +_____ + H3PO4 ===FePO4 + ____ + _____
（6）过程③中由FePO4制备LiFePO4的化学方程式是_________________________。
5．（[中学联盟]福建省莆田第六中学2018届高三上学期期中考试）某学习小组用铁泥（主要成分为Fe2O3、FeO和少量Fe）制备Fe3O4纳米材料的流程示意图如下：
已知：步骤⑤中，相同条件下测得Fe3O4的产率与R()的关系如图所示。
（1）为提高步骤①的反应速率，可采取的措施是_______________________(任写一点) 。
（2）步骤②中，主要反应的离子方程式是___________________________________。
（3）浊液D中铁元素以FeOOH形式存在,步骤④中反应的化学方程式是________；步骤④中，反应完成后需再加热一段时间除去剩余H2O2目的是__________________。
（4）⑤反应的离子方程式为________________________________________________ ；步骤⑤中的“分离”包含的步骤有______________。
（5）设浊液D中FeOOH的物质的量为amol，滤液B中的铁元素的物质的量为bmol。为使Fe3O4的产率最高，则＝_________。（填数值，小数点后保留3位）
6．（河南省南阳市第一中学校2017届高三第四次模拟考试）金属铁是般常用的金属之一，其铁合金及其化合物有着重要的用途。
（l）某种铁碳化合物X是炼钢的原料，经分析可知，X中铁、碳两元素的质量比为14：1，则X的化学式________；X在足量的空气中高温煅烧，生成有磁性的固体Y和能使澄消石灰水变浑浊的气体，该反应的化学方程式为___________________。
（2）铁钛合金是一种常用不锈钢材料，某同学在探究该合金性质时，往含有TiO2+、Fe3+溶液中加入铁屑至溶液显紫色，该过程中发生的反应有：
①2Fe3++Fe＝3Fe2+ ②Ti3+（紫色）＋Fe3++H2O=TiO2+（无色）+Fe2+＋2H+
③_______________________。
（3）氧化铁是重要的工业原料，用废铁屑制备它的流程如下：
回答下列问题：
①操作Ⅱ的名称是_________。
②请完成生成FeCO3沉淀的离子方程式：_____________；FeCO3达到沉淀溶解平衡时，室温下测得溶液的pH为8，c(Fe2+)为1.0×10-5mol/L。试判断所得FeCO3固体是否混有Fe(OH)2:____（填“是”或“否”），请通过简单计算说明理由___________。
（已知Ksp[Fe(OH)2]=4.9×10-17mol3·L-3 、Ksp[FeCO3]=2.1×10-11mol2·L-2）
③煅烧如果不充分，产品中将有Fe2+存在，试设计实验检验产品中有无Fe2+。
_______________________________。
7．（天津市和平区2017届高三第三次质量调查三模）高铁酸盐在环保、能源等方面有着广泛的用途。
Ⅰ．高铁酸钾（K2FeO4）具有强氧化性，是一种理想的水处理剂，试解释其原因_______。
Ⅱ．高铁电池的研制也在进行中。如图是高铁电池的模拟实验装置：
（1）该电池放电时正极的电极反应式为___________。
（2）盐桥中盛有饱和KCl溶液，此盐桥中氯离子向_______移动（填“左”或“右”)；若用阳离子交换膜代替盐桥，则钾离子向______移动（填“左”或“右”）。
（3）如图为高铁电池和常用的高能碱性电池的放电曲线，由此可得出高铁电池的优点有______。
Ⅲ．工业上湿法制备K2FeO4 的工艺流程如图。
（1）完成“氧化”过程中反应的化学方程式：
___FeC13+___NaC1O+___NaOH=___NaFeO4+___NaCl+___H2O
（2）加入饱和KOH溶液的目的是___________________。
（3）己知25℃时Ksp [Fe(OH)3］=4.0×10-38，此温度下若在实验室中配制5 mol/L 100mLFeC13溶液，为使配制过程中不出现浑浊现象，则至少需要加入_____mL2mol/L的盐酸（忽略加入盐酸体积）。
8．（河北省衡水中学2017届高三下学期七调）镍及其化合物用途广泛。某矿渣的土要成分是NiFe2O4（铁酸镍）、NiO、FeO、CaO、SiO2等，如图是从该矿渣中回收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)位子第五周期第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________________。
⑷“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。[己知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+的萃取率影响如图所示，V0/VA的最佳取值是__________。
(6)己知正十二烷可用作该工艺的萃取剂。用电化学制备正十二烷的方法为：向烧杯中加入50mL甲醇，不断搅拌加入少量金属钠，再加入11mL正庚酸搅拌均匀，装好铂电极，接通电源反应，当电流明显减小时切断电源，然后提纯正十二烷。己知电解总反应为：
2C6H13COONa + 2CH3OHC12H26 + 2CO2↑+H2↑+2CH3ONa
下列说法正确的是（_____）
A.图中电源的A极为直流电源的负极
B.加入金属钠可以将酸转化为钠盐，提高离子浓度，增强导电性
C.阳极电极反应为：2C6H13COO--2e- =C12H26+2CO2↑
D.反应一段时间后将电源正负极反接，会产生杂质影响正十二烷的制备
9．（宁夏固原市第一中学2017届高三下学期第二次模拟考试）高铁酸钾（K2FeO4)是一种集氧化、吸附、絮凝于一体的新型多功能水处理剂。其制取如下：
己知：①2KOH +Cl2→KCl+KClO+H2O(条件：温度较低）
②6KOH+3Cl2→5KCl+KClO3+3H2O (条件：温度较高）
③2Fe(NO3)3+2KClO3+10KOH→2K2FeO4+6KNO3+3KCl+5H2O
回答下列问题：（每空2分）
（1）高铁酸钾（K2FeO4)应在_______ (填“温度较高”或“温度较低”）情况下进行；
（2）0.1 mol/LKClO 溶液中 c (ClO-) +c (HClO)_______0.1 mol/L (填>、<、=)
（3）K2FeO4具有强氧化性的原因____________________________；
（4）配制KOH溶液时，是在每100 mL水中溶解56 gKOH固体（该溶液的密度为1.56g/mL)，它的物质的量浓度为_________________；
（5）在“反应液Ⅰ”中加KOH固体的目的是_______________；
A．与“反应液I”中过量的Cl2继续反应，生成更多的KClO
B．KOH固体溶解时会放出较多的热量，有利于提高反应速率
C．为下一步反应提供反应物
D．使副产物KClO3转化为KClO
（6）从“反应液Ⅱ”中分离出K2FeO4后，会有副产品__________（写化学式），它们都是重要的化工产品，具体说出其中一种物质的用途_____________________。
10．（陕西省宝鸡中学2019届高三上学期11月模拟考试二）一种磁性材料的磨削废料（含镍质量分数约21%）主要成分是铁镍合金，还含有铜、钙、镁、硅的氧化物。由该废料制备纯度较高的氢氧化镍，工艺流程如下：
回答下列问题：
（1）合金中的镍难溶于稀硫酸，“酸溶”时除了加入稀硫酸，还要边搅拌边缓慢加入稀硝酸，反应有N2生成。写出金属镍溶解的离子方程式________________________。
（2）“除铁”时H2O2的作用是____________________，为了证明添加的H2O2已足量，应选择的试剂是____________________（填“铁氰化钾”或“硫氰化钾”）溶液。黄钠铁矾[NaxFey(SO4)m(OH)n]具有沉淀颗粒大、沉淀速率快、容易过滤等特点，则x∶y∶m∶n＝1∶3∶2∶________。
（3）“除铜”时，反应的离子方程式为_________________________，若用Na2S或Na2S2O3代替H2S除铜，优点是__________________________。
（4）已知除杂过程在陶瓷容器中进行，NaF的实际用量为理论用量的1.1倍，用量不宜过大的原因是_______________________________。
（5）100kg废料经上述工艺制得Ni(OH)2固体的质量为31kg，则镍回收率的计算式为_______。
（6）镍氢电池已成为混合动力汽车的主要电池类型，其工作原理如下：M+Ni(OH)2HM+NiOOH（式中M为储氢合金）。写出电池放电过程中正极的电极反应式________。
11．（广东省湛江市2019届高三上学期第一次调研考试）钛冶炼厂与氯碱厂、甲醇厂组成一个产业链(如图所示)，将大大提高资源的利用率，减少环境污染。
请回答下列问题:
(1)Fe位于元素周期表中的位置是__________。
(2)写出流程中电解池里发生反应的离子方程式: __________。
(3)写出流程中“氯化”的化学方程式: __________。
(4)写出TiCl4完全水解生成TiO2·H2O的化学方程式: __________。
(5)高温炉中通入Ar的作用是___________。
(6)上述流程中可循环利用的物质有__________。
(7)下图为氯碱工业的装置示意图，使用______(填“阴”或“阳”)离子交换膜，目的除了降低分离氢氧化钠的成本外还可以________。
12．（山东省济南外国语学校2018届高三12月考试）二氧化锰是制造锌锰干电池的基本材料，工业上以软锰矿、菱锰矿为原料来制备。某软锰矿主要成分为MnO2，还含有Si（16.27%）、Fe（5.86%）、Al（3.42%）、Zn（2.68%）和Cu（0.86%）等元素的化合物，其处理流程图如下：
化合物
Al（OH）3
Fe（OH）2
Fe（OH）3
Ksp近似值
10-35
10-6
10-38
（1）硫酸亚铁在酸性条件下将MnO2还原为MnSO4，酸浸时发生的主要反应的化学方程式为______________________。
（2）“氨水、搅拌”，其中“搅拌”不仅能加快反应速率，还能___________；滤渣A的成分是Fe（OH）3、Al（OH）3，加入氨水需调节pH 至少达到____________，恰好能使Fe3+、A13+沉淀完全。(当离子浓度降到1.0×10-5mol·L-1时即视为沉淀完全)
（3）滤渣B的成分是___________________。
（4）MnO2也可在MnSO4-H2SO4-H2O为体系的电解液中电解获得，其阳极电极反应式为_____________________________________________________。
（5）工业上采用间接氧化还原滴定法测定MnO2纯度，其操作过程如下：准确称量0.9200g该样品，与足量酸性KI 溶液充分反应后，配制成100mL溶液。取其中20.00mL，恰好与25.00mL 0.0800mol·L-1Na2S2O3溶液反应（I2+2S2O32-=2I-+S4O62-）。计算可得该样品纯度_____%。(小数点后保留1位数字)。
13．（吉林省吉大附中2018届高三第四次模拟考试）一种用软锰矿(主要成分MnO2)和黄铁矿(主要成分FeS2) 制取MnSO4·H2O并回收单质硫的工艺流程如下：
已知：本实验条件下，高锰酸钾溶液与硫酸锰溶液混合产生二氧化锰。
回答下列问题：
（1）步骤①混合研磨成细粉的主要目的是___________________________________；步骤②浸取时若生成S、MnSO4及Fe2(SO4)3的化学方程式为_______________。
（2）步骤③所得酸性滤液可能含有Fe2+，为了除去Fe2+可先加入_________________；步骤④需将溶液加热至沸然后在不断搅拌下加入碱调节pH为4-5，再继续煮沸一段时间，“继续煮沸”的目的是_____________________________________。步骤⑤所得滤渣为__________________(填化学式)。
（3）步骤⑦需在90-100℃下进行，该反应的化学方程式________________________。
（4）测定产品MnSO4·H2O的方法之一是：准确称取a g产品于锥形瓶中，加入适量ZnO及H2O煮沸，然后用c mol·L-1KMnO4标准溶液滴定至浅红色且半分钟不褪色，消耗标准溶液VmL，产品中Mn2+的质量分数为w(Mn2+)=________________。
14．（湖北省鄂东南省级市范高中教育教学改革联盟学校2018届高三五月联考）Ni-MH电池在工农业生产和日常生活中具有广泛用途，废旧电池中含有大量金属元素，其回收利用具有非常重要的意义。一种利用废Ni-MH电池正极材料(主要含有Ni(OH)2，还含有少量Fe、Cu、Ca、Mg、Mn、Zn的氢氧化物)制备电子级硫酸镍晶体的工艺流程如下图所示：
回答下列问题：
（1）“浸出”时温度、硫酸浓度、浸出时间对镍浸出率的影响如下图：
则“浸出”时最适宜的条件为_______________。
（2）在“滤液1”中加入双氧水可将Fe2+转化为难溶的针铁矿(FeOOH)，写出反应的离子方程式：______________。
（3）“滤液2”中加入NaF 可将滤液中Ca2+、Mg2+转化为难溶的CaF2和MgF2。当加入过量NaF后，所得“滤液3”中c(Mg2+)∶c(Ca2+)=0.67，则MgF2 的溶度积为_____________[已知Ksp(CaF2)=1.10×10-10]。
（4）向“滤液3”中加入(NH4)2S2O8可以除锰，在此过程中(NH4)2S2O8与MnSO4反应生成含锰元素的一种黑色不溶物、硫酸铵及硫酸，写出该反应的化学方程式___________________。
（5）向“滤液4”加入有机萃取剂后，Zn2+与有机萃取剂(用HA表示) 形成易溶于萃取剂的络合物ZnA2·2HA。该过程可以表示为：Zn2++4HAZnA2·2HA+2H+
①已知加入萃取剂后，锌的萃取率随料液pH 变化如图所示。试分析pH 增大时，锌的萃取率逐渐增大的原因是___________________。
②“操作X”的名称是_____________。
（6）上述回收镍的过程中，使用了1kg 含镍37.1%的正极材料，最终得到纯净的NiSO4·7H2O 1.686kg，则镍的回收率为_______________。
15．（湖北省沙市中学2018届高三高考冲刺考试）硫酸锌被广泛应用于医药领域和工农业生产。工业上由氧化锌矿（主要成分为ZnO，另含ZnSiO3、FeCO3、CuO等）生产ZnSO4•7H2O的一种流程如图：
（1）步骤Ⅰ的操作是____________。
（2）步骤Ⅰ加入稀硫酸进行酸浸时，需不断通入高温水蒸气的目的是______________。
（3）步骤Ⅱ中，在pH约为5.1的滤液中加入高锰酸钾，生成Fe(OH)3和MnO(OH)2两种沉淀，该反应的离子方程式为____________________________________________。
（4）步骤Ⅲ中，加入锌粉的作用是______________。
（5）已知硫酸锌的溶解度与温度之间的关系如下表：
温度/℃
0
20
40
60
80
100
溶解度/g
41.8
54.1
70.4
74.8
67.2
60.5
从硫酸锌溶液中获得硫酸锌晶体的实验操作为________________、冷却结晶、过滤。烘干操作需在减压低温条件下进行，原因是_________________________________。
（6）取28.70 g ZnSO4•7H2O加热至不同温度，剩余固体的质量变化如图所示。分析数据，680℃时所得固体的化学式为______。
a．ZnO b．Zn3O(SO4)2 c．ZnSO4 d．ZnSO4•H2O
16．（河南省名校2018届高三压轴第二次考试）镓是制作高性能半导体的重要原料。在工业上经常从锌矿冶炼的废渣中回收镓。已知锌矿渣中含有Zn、Fe、Pb、Ga以及二氧化硅等，目前综合利用锌矿渣的流程如下：
已知：①Ga性质与铝相似。
②lg2=0.3，lg3=0.48。
③如下表所示。
Zn(OH)2
Ga(OH)3
Fe(OH)2
Fe(OH)3
Ksp
1.6×10-17
2.7×10-31
8×10-16
2.8×10-39
（1）写出Ga的原子结构示意图______________________________。
（2）滤渣1的成分为________________________。
（3）加入H2O2的目的( 用离子方程式和适当语言回答) __________________。
（4）室温条件下，若浸出液中各种阳离子的浓度均为0.01mo/L且某种离子浓度小于1×10-5 mol/L即认为该离子已完全除去，问操作B调节pH的范围是_________________。
（5）操作C中，需要加入氢氧化钠溶液，其目的是_____________________ (用离子方程式解释)；能否用氨水代替NaOH溶液，为什么? ________________________；如何检测Fe(OH)3洗涤干净? ________________________。
（6）在工业上，经常用电解NaGaO2溶液的方法生产Ga，写出阴极的电极反应方程式：____________________________________。
17．（湖南省长沙市长郡中学2018届高考押题卷二）硫酸铝在造纸、水净化、土壤改良中有着广泛的应用，同时还是泡沫灭火器中的试剂。某化工厂利用含铝废料(成分为A12O3，SiO2及少量FeO·xFe2O3)制备硫酸铝晶体的工艺流程如下图所示，回答相关问题。
又知生成氢氧化物沉淀的pH如下表：
Al(OH)3
Fe(OH)2
Fe(OH)3
开始沉淀时
3.6
6.3
2.3
完全沉淀时
4.9
8.3
3.2
（1）料渣I的成分是__，操作X的内容是__、洗涤、干燥等。
（2）试剂B最好是__，a的范围是__，由表中数据求出Ksp[Fe(OH)3]<_____(设沉淀完全时金属离子浓度小于1×10-5mol/L)。
（3）试剂A是一种液态绿色氧化剂，料液Ⅰ中反应的离子方程式_______
（4）泡沫灭火器容器构造分为内外两层，内层是玻璃容器、外层是钢筒。则硫酸铝溶液应盛放在______容器中，泡沫灭火器中另一种试剂是小苏打溶液而不是苏打溶液的原因是____.
（5）请设计一种简单的方案，用于确定所制得的晶体组成是否与理论上的组成[Al2(SO4)3·18H2O]相同(写出主要操作过程即可):_________________
18．（黑龙江省哈尔滨市第六中学2018届高三第三次模拟考试5月）聚合硫酸铁（PFS）是一种高效的无机高分子絮凝剂。某工厂利用经浮选的硫铁矿烧渣（有效成分为 Fe2O3 和 Fe3O4）制备 PFS，其工艺流程如下图所示。
（1）CO是“还原焙烧”过程的主要还原剂。下图中，曲线表示 4 个化学反应 a、b、c、d 达到平衡时气相组成和温度的关系，Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ分别是 Fe2O3、Fe3O4、FeO、Fe 稳定存在的区域。a属于__________（填“吸热反应”或“放热反应”）；570℃时，d 反应的平衡常数 K=___________________。
（2）800℃，混合气体中CO2的体积分数为40％时，Fe2O3用CO还原焙烧过程中发生的主要的化学反应方程式：________________________________________________；
（3）若“酸浸”时间过长，浸出液 Fe2+含量反而降低，主要原因是___________________。
（4）已知：25℃时，Ksp[Fe(OH)2]=1.0×10-17，Ksp[Fe(OH)3]=1.0×10-39。若浸出液中c(Fe3+) = 10-1.8mol·L-1，为避免“催化氧化”过程中产生副产物 Fe(OH)3，应调节浸出液的 pH≤___________。
（5）FeSO4 溶液在空气中会缓慢氧化生成难溶的Fe(OH)SO4 ，该反应的离子方程式____________________________________；
（6）“催化氧化”过程中，用 NaNO2 作催化剂（NO 起实质上的催化作用）时，温度与Fe2+转化率的关系如右图所示（反应时间相同），Fe2+ 转化率随温度的升高先上升后下降的原因是_________________________________________；
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