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统考版2024版高考化学一轮复习微专题小练习专练15金属及其化合物的制备流程
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这是一份统考版2024版高考化学一轮复习微专题小练习专练15金属及其化合物的制备流程，共7页。
本题中所涉及离子的氢氧化物溶度积常数如下表：
回答下列问题：
（1）菱锌矿焙烧生成氧化锌的化学方程式为 。
（2）为了提高锌的浸取效果，可采取的措施有 、 。
（3）加入物质X调溶液pH＝5，最适宜使用的X是 （填标号）。
A．NH3·H2O B．Ca（OH）2 C．NaOH
滤渣①的主要成分是 、 、
。
（4）向80～90℃的滤液①中分批加入适量KMnO4溶液充分反应后过滤，滤渣②中有MnO2，该步反应的离子方程式为________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
（5）滤液②中加入锌粉的目的是________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
（6）滤渣④与浓H2SO4反应可以释放HF并循环利用，同时得到的副产物是 、 。
2．[2023·全国甲卷]BaTiO3是一种压电材料。以BaSO4为原料，采用下列路线可制备粉状BaTiO3。
回答下列问题：
（1）“焙烧”步骤中碳粉的主要作用是 。
（2）“焙烧”后固体产物有BaCl2、易溶于水的BaS和微溶于水的CaS。“浸取”时主要反应的离子方程式为 。
（3）“酸化”步骤应选用的酸是 （填标号）。
a.稀硫酸 b．浓硫酸 c．盐酸 d．磷酸
（4）如果焙烧后的产物直接用酸浸取，是否可行？ ，其原因是 。
（5）“沉淀”步骤中生成BaTiO（C2O4）2的化学方程式为 。
（6）“热分解”生成粉状钛酸钡，产生的nCO2∶nCO＝ 。
3．[2023·辽宁卷]某工厂采用如下工艺处理镍钴矿硫酸浸取液含（Ni2＋、C2＋、Fe2＋、Fe3＋、Mg2＋和Mn2＋）。实现镍、钴、镁元素的回收。
已知：
回答下列问题：
（1）用硫酸浸取镍钴矿时，提高浸取速率的方法为 （答出一条即可）。
（2）“氧化”中，混合气在金属离子的催化作用下产生具有强氧化性的过一硫酸（H2SO5），1 ml H2SO5中过氧键的数目为 。
（3）“氧化”中，用石灰乳调节pH＝4，Mn2＋被H2SO5氧化为MnO2，该反应的离子方程式为 （H2SO5的电离第一步完全，第二步微弱）；滤渣的成分为MnO2、 （填化学式）。
（4）“氧化”中保持空气通入速率不变，Mn（Ⅱ）氧化率与时间的关系如下。SO2体积分数为 时，Mn（Ⅱ）氧化速率最大；继续增大SO2体积分数时，Mn（Ⅱ）氧化速率减小的原因是 。
（5）“沉钴镍”中得到的C（Ⅱ）在空气中可被氧化成CO（OH），该反应的化学方程式为 。
（6）“沉镁”中为使Mg2＋沉淀完全（25 ℃），需控制pH不低于 （精确至0.1）。
4．[2023·全国乙卷]LiMn2O4作为一种新型锂电池正极材料受到广泛关注。由菱锰矿（MnCO3，含有少量Si、Fe、Ni、Al等元素）制备LiMn2O4的流程如下：
已知：Ksp[Fe（OH）3]＝2.8×10－39，
Ksp[Al（OH）3]＝1.3×10－33，Ksp[Ni（OH）2]＝5.5×10－16。
回答下列问题：
（1）硫酸溶矿主要反应的化学方程式为 。为提高溶矿速率，可采取的措施 （举1例）。
（2）加入少量MnO2的作用是 。不宜使用H2O2替代MnO2，原因是________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
（3）溶矿反应完成后，反应器中溶液pH＝4，此时c（Fe3＋）＝ ml·L－1；用石灰乳调节至pH≈7，除去的金属离子是 。
（4）加入少量BaS溶液除去Ni2＋，生成的沉淀有 。
（5）在电解槽中，发生电解反应的离子方程式为 。随着电解反应进行，为保持电解液成分稳定，应不断 。电解废液可在反应器中循环利用。
（6）煅烧窑中，生成LiMn2O4反应的化学方程式是 。
5．[2023·新课标卷]铬和钒具有广泛用途。铬钒渣中铬和钒以低价态含氧酸盐形式存在，主要杂质为铁、铝、硅、磷等的化合物，从铬钒渣中分离提取铬和钒的一种流程如下图所示：
已知：最高价铬酸根在酸性介质中以Cr2O eq \\al(\s\up1(2－),\s\d1(7)) 存在，在碱性介质中以CrO eq \\al(\s\up1(2－),\s\d1(4)) 存在。
回答下列问题：
（1）煅烧过程中，钒和铬被氧化为相应的最高价含氧酸盐，其中含铬化合物主要为 （填化学式）。
（2）水浸渣中主要有SiO2和 。
（3）“沉淀”步骤调pH到弱碱性，主要除去的杂质是 。
（4）“除硅磷”步骤中，使硅、磷分别以MgSiO3和MgNH4PO4的形式沉淀，该步需要控制溶液的pH≈9以达到最好的除杂效果，若pH<9时，会导致 ；pH>9时，会导致 。
（5）“分离钒”步骤中，将溶液pH调到1.8左右得到V2O5沉淀，V2O5在pH<1时，溶解为VO eq \\al(\s\up1(＋),\s\d1(2)) 或VO3＋；在碱性条件下，溶解为VO eq \\al(\s\up1(－),\s\d1(3)) 或VO eq \\al(\s\up1(3－),\s\d1(4)) ，上述性质说明V2O5具有 （填标号）。
A.酸性 B．碱性 C．两性
（6）“还原”步骤中加入焦亚硫酸钠（Na2S2O5）溶液，反应的离子方程式为 。
专练15 金属及其化合物的制备流程
1．(1)ZnCO3 eq \(=====,\s\up7(焙烧)) ZnO＋CO2↑
(2)升高温度、不断搅拌、充分粉碎、适当提高硫酸浓度等(任选两个，答案合理即可)
(3)B SiO2 Fe(OH)3 CaSO4
(4)MnO eq \\al(\s\up1(－),\s\d1(4)) ＋3Fe2＋＋7H2O===MnO2↓＋3Fe(OH)3↓＋5H＋
(5)除去铜离子
(6)硫酸钙 硫酸镁
解析：(1)根据产物有氧化锌，参照碳酸钙的高温分解可写出化学方程式。(2)为了提高浸取效果，工业上一般需要加快反应速率，可以从浓度、温度、接触面积等角度考虑。(3)调pH要考虑不能引入不易除去的杂质离子，如Na＋和NH eq \\al(\s\up1(＋),\s\d1(4)) 后期不易除去；加入氢氧化钙，Ca2＋后期可以被F－除去，同时与硫酸根结合生成微溶的硫酸钙。在确定滤渣①成分时，利用Ksp与Q的大小关系，可知沉淀出Fe(OH)3。(4)根据题意可知，反应中MnO eq \\al(\s\up1(－),\s\d1(4)) 转化为MnO2，说明另一反应物具有还原性，只能是Fe2＋；pH＝5时，产物为Fe(OH)3。(5)加入锌粉的目的是除去铜离子。(6)滤渣④为CaF2、MgF2，可与浓H2SO4分别发生反应：CaF2＋H2SO4(浓) eq \(=====,\s\up7(△)) CaSO4＋2HF↑、MgF2＋H2SO4(浓) eq \(=====,\s\up7(△)) MgSO4＋2HF↑，得到的副产物为硫酸钙和硫酸镁。
2．(1)作还原剂，将BaSO4还原
(2)S2－＋Ca2＋===CaS↓
(3)c
(4)不可行 CaS也会与盐酸反应生成可溶于水的CaCl2和有毒的H2S气体，导致BaCl2溶液中混有杂质，最终所得产品的纯度降低
(5)BaCl2＋TiCl4＋H2O＋2(NH4)2C2O4===BaTiO(C2O4)2↓＋4NH4Cl＋2HCl
(6)1∶1
解析：由流程和题中信息可知，BaSO4与过量的碳粉及过量的氯化钙在高温下焙烧得到CO、BaCl2、易溶于水的BaS和微溶于水的CaS；烧渣经水浸取后过滤，滤渣中碳粉和CaS，滤液中有BaCl2和BaS；滤液经酸化后浓缩结晶得到BaCl2晶体；BaCl2晶体溶于水后，加入TiCl4和(NH4)2C2O4将钡离子充分沉淀得到BaTiO(C2O4)2；BaTiO(C2O4)2经热分解得到BaTiO3。
(1)“焙烧”步骤中，BaSO4与过量的碳粉及过量的氯化钙在高温下焙烧得到CO、BaCl2、BaS和CaS，BaSO4被还原为BaS，因此，碳粉的主要作用是作还原剂，将BaSO4还原。
(3)“酸化”步骤是为了将BaS转化为易溶的钡盐，为了不引入杂质，应选用的酸是盐酸，选c。
(4)如果焙烧后的产物直接用酸浸取是不可行的，其原因是CaS也会与盐酸反应生成可溶于水的CaCl2和有毒的H2S气体，导致BaCl2溶液中混有杂质，最终所得产品的纯度降低。
(5)“沉淀”步骤中生成BaTiO(C2O4)2的化学方程式为：BaCl2＋TiCl4＋H2O＋2(NH4)2C2O4===BaTiO(C2O4)2↓＋4NH4Cl＋2HCl。
(6)“热分解”生成粉状钛酸钡，该反应的化学方程式为，BaTiO(C2O4)2 eq \(=====,\s\up7(△)) BaTiO3＋2CO2↑＋2CO↑，因此，产生的n eq \a\vs4\al(CO2) ∶nCO＝1∶1。
3．(1)适当增大硫酸浓度或适当升高温度或将镍钴矿粉碎增大接触面积
(2)NA
(3)H2O＋Mn2＋＋HSO eq \\al(\s\up1(－),\s\d1(5)) ===MnO2＋SO eq \\al(\s\up1(2－),\s\d1(4)) ＋3H＋
Fe(OH)3
(4)9.0% SO2有还原性，过多将会降低H2SO5的浓度，降低Mn(Ⅱ)氧化速率
(5)4C(OH)2＋O2===4CO(OH)＋2H2O
(6)11.1
解析：在“氧化”中，混合气在金属离子的催化作用下产生具有强氧化性的过一硫酸(H2SO5)，用石灰乳调节pH＝4，Mn2＋被H2SO5氧化为MnO2，发生反应H2O＋Mn2＋＋HSO eq \\al(\s\up1(－),\s\d1(5)) ===MnO2＋SO eq \\al(\s\up1(2－),\s\d1(4)) ＋3H＋，Fe3＋水解同时生成氢氧化铁，“沉钴镍”过程中，C2＋变为C(OH)2，在空气中可被氧化成CO(OH)。
(1)用硫酸浸取镍钴矿时，为提高浸取速率可适当增大硫酸浓度、升高温度或将镍钴矿粉碎增大接触面积。
(2)(H2SO5)的结构简式为，所以1 ml H2SO5中过氧键的数目为NA。
(3)用石灰乳调节pH＝4，Mn2＋被H2SO5氧化为MnO2，该反应的离子方程式为：H2O＋Mn2＋＋HSO eq \\al(\s\up1(－),\s\d1(5)) ===MnO2＋SO eq \\al(\s\up1(2－),\s\d1(4)) ＋3H＋；氢氧化铁的Ksp＝10－37.4，当铁离子完全沉淀时，溶液中c(Fe3＋)＝10－5 ml·L－1，Ksp＝c3(OH－)×c(Fe3＋)＝c3(OH－)×10－5＝10－37.4，c(OH－)＝10－10.8 ml·L－1，根据Kw＝10－14，pH＝3.2，此时溶液的pH＝4，则铁离子完全水解，生成氢氧化铁沉淀，故滤渣还有氢氧化铁；
(4)根据图示可知SO2的体积分数为0.9%时，Mn(Ⅱ)氧化速率最大；继续增大SO2体积分数时，由于SO2有还原性，过多将会降低H2SO5的浓度，降低Mn(Ⅱ)氧化速率；
(5)“沉钴镍”中得到的C(OH)2，在空气中可被氧化成CO(OH)，该反应的化学方程式为：4C(OH)2＋O2===4CO(OH)＋2H2O；
(6)氢氧化镁的Ksp＝10－10.8, 当镁离子完全沉淀时，c(Mg2＋)＝10－5 ml·L－1，根据Ksp可计算c(OH－)＝10－2.9 ml·L－1，根据Kw＝10－14，c(H＋)＝10－11.1 ml·L－1，所以溶液的pH＝11.1。
4．(1)MnCO3＋H2SO4===MnSO4＋H2O＋CO2↑ 粉碎菱锰矿
(2)将Fe2＋氧化为Fe3＋ Fe3＋可以催化H2O2分解
(3)2.8×10－9 Al3＋
(4)BaSO4、NiS
(5)Mn2＋＋2H2O eq \(=====,\s\up7(通电)) H2↑＋MnO2↓＋2H＋ 加水
(6)2Li2CO3＋8MnO2 eq \(=====,\s\up7(煅烧)) 4LiMn2O4＋2CO2↑＋O2↑
解析：根据题给的流程，将菱锰矿置于反应器中，加入硫酸和MnO2，可将固体溶解为离子，将杂质中的Fe、Ni、Al等元素物质也转化为其离子形式，同时，加入的MnO2可以将溶液中的Fe2＋氧化为Fe3＋；随后将溶液pH调至约等于7，此时，根据已知条件给出的三种氢氧化物的溶度积可知，可以将溶液中的Al3＋沉淀出来；随后加入BaS，可以将溶液中的Ni2＋沉淀，得到相应的滤渣；后溶液中含有大量的Mn2＋，将此溶液置于电解槽中电解，得到MnO2，将MnO2与碳酸锂共同煅烧得到最终产物LiMn2O4。
(1)菱锰矿中主要含有MnCO3，加入硫酸后可以与其反应，硫酸溶矿主要反应的化学方程式为：MnCO3＋H2SO4===MnSO4＋H2O＋CO2↑；为提高溶矿速率，可以将菱锰矿粉碎。
(2)根据分析，加入MnO2的作用是将酸溶后溶液中含有的Fe2＋氧化为Fe3＋，但不宜使用H2O2氧化Fe2＋，因为Mn2＋和氧化后生成的Fe3＋可以催化H2O2分解，原料利用率低。
(3)溶矿完成以后，反应器中溶液pH＝4，此时溶液中c(OH－)＝1.0×10－10 ml·L－1，此时体系中含有的c(Fe3＋)＝ eq \f(Ksp[Fe（OH）3],c3（OH－）) ＝2.8×10－9 ml·L－1，这时，溶液中的c(Fe3＋)小于1.0×10－5，认为Fe3＋已经沉淀完全；用石灰乳调节至pH≈7，这时溶液中c(OH－)＝1.0×10－7 ml·L－1，溶液中c(Al3＋)＝1.3×10－12 ml·L－1，c(Ni2＋)＝5.5×10－2ml·L－1，c(Al3＋)小于1.0×10－5，Al3＋沉淀完全，这一阶段除去的金属离子是Al3＋。
(4)加入少量BaS溶液除去Ni2＋，此时溶液中发生反应的离子方程式为BaS＋Ni2＋＋SO eq \\al(\s\up1(2－),\s\d1(4)) ===BaSO4↓＋NiS↓，生成的沉淀有BaSO4、NiS。
(5)在电解槽中，Mn2＋发生反应生成MnO2，反应的离子方程式为Mn2＋＋2H2O eq \(=====,\s\up7(电解)) H2↑＋MnO2↓＋2H＋；电解时电解液中消耗水、生成H2SO4，为保持电解液成分稳定，应不断补充水。
(6)煅烧窑中MnO2与Li2CO3发生反应生成LiMn2O4，反应的化学方程式为2Li2CO3＋8MnO2 eq \(=====,\s\up7(煅烧)) 4LiMn2O4＋2CO2↑＋O2↑。
5．(1)Na2CrO4
(2)Fe2O3
(3)Al(OH)3
(4)不能形成MgNH4PO4沉淀 不能形成MgSiO3沉淀
(5)C
(6)2Cr2O eq \\al(\s\up1(2－),\s\d1(7)) ＋3S2O eq \\al(\s\up1(2－),\s\d1(5)) ＋10H＋===4Cr3＋＋6SO eq \\al(\s\up1(2－),\s\d1(4)) ＋5H2O
解析：由题给流程可知，铬钒渣在氢氧化钠和空气中煅烧，将钒、铬、铁、铝、硅、磷等元素转化为相应的最高价含氧酸盐。煅烧渣加入水浸取、过滤得到含有二氧化硅、氧化铁的滤渣和滤液；向滤液中加入稀硫酸调节溶液pH，将AlO eq \\al(\s\up1(－),\s\d1(2)) 转化为Al(OH)3沉淀，过滤得到Al(OH)3滤渣和滤液；向滤液中加入硫酸镁溶液、硫酸铵溶液将硅元素、磷元素转化为MgSiO3和MgNH4PO4沉淀，过滤得到含有MgSiO3、MgNH4PO4的滤渣和滤液；向滤液中加入稀硫酸调节溶液pH将钒元素转化为五氧化二钒，过滤得到五氧化二钒和滤液；向滤液中加入焦亚硫酸钠溶液将铬元素转化为三价铬离子，调节溶液pH将铬元素转化为氢氧化铬沉淀，过滤得到氢氧化铬。
(4)由分析可知，加入硫酸镁溶液、硫酸铵溶液的目的是将硅元素、磷元素转化为MgSiO3和MgNH4PO4沉淀，若溶液pH<9时，会导致磷元素不能形成MgNH4PO4沉淀，若溶液pH>9时，会导致镁离子生成氢氧化镁沉淀，不能形成MgSiO3沉淀，导致产品中混有杂质；(5)由题给信息可知，五氧化二钒是能与酸溶液反应生成盐和水，也能与碱溶液反应生成盐和水的两性氧化物，故选C；(6)由题意可知，还原步骤中加入焦亚硫酸钠溶液的目的是将铬元素转化为铬离子，反应的离子方程式为2Cr2O eq \\al(\s\up1(2－),\s\d1(7)) ＋3S2O eq \\al(\s\up1(2－),\s\d1(5)) ＋10H＋===4Cr3＋＋6SO eq \\al(\s\up1(2－),\s\d1(4)) ＋5H2O。
离子
Fe3＋
Zn2＋
Cu2＋
Fe2＋
Mg2＋
Ksp
4.0×10－38
6.7×10－17
2.2×10－20
8.0×10－16
1.8×10－11
物质
Fe（OH）3
C（OH）2
Ni（OH）2
Mg（OH）2
Ksp
10－37.4
10－14.7
10－14.7
10－10.8
本题中所涉及离子的氢氧化物溶度积常数如下表：
回答下列问题：
（1）菱锌矿焙烧生成氧化锌的化学方程式为 。
（2）为了提高锌的浸取效果，可采取的措施有 、 。
（3）加入物质X调溶液pH＝5，最适宜使用的X是 （填标号）。
A．NH3·H2O B．Ca（OH）2 C．NaOH
滤渣①的主要成分是 、 、
。
（4）向80～90℃的滤液①中分批加入适量KMnO4溶液充分反应后过滤，滤渣②中有MnO2，该步反应的离子方程式为________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
（5）滤液②中加入锌粉的目的是________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
（6）滤渣④与浓H2SO4反应可以释放HF并循环利用，同时得到的副产物是 、 。
2．[2023·全国甲卷]BaTiO3是一种压电材料。以BaSO4为原料，采用下列路线可制备粉状BaTiO3。
回答下列问题：
（1）“焙烧”步骤中碳粉的主要作用是 。
（2）“焙烧”后固体产物有BaCl2、易溶于水的BaS和微溶于水的CaS。“浸取”时主要反应的离子方程式为 。
（3）“酸化”步骤应选用的酸是 （填标号）。
a.稀硫酸 b．浓硫酸 c．盐酸 d．磷酸
（4）如果焙烧后的产物直接用酸浸取，是否可行？ ，其原因是 。
（5）“沉淀”步骤中生成BaTiO（C2O4）2的化学方程式为 。
（6）“热分解”生成粉状钛酸钡，产生的nCO2∶nCO＝ 。
3．[2023·辽宁卷]某工厂采用如下工艺处理镍钴矿硫酸浸取液含（Ni2＋、C2＋、Fe2＋、Fe3＋、Mg2＋和Mn2＋）。实现镍、钴、镁元素的回收。
已知：
回答下列问题：
（1）用硫酸浸取镍钴矿时，提高浸取速率的方法为 （答出一条即可）。
（2）“氧化”中，混合气在金属离子的催化作用下产生具有强氧化性的过一硫酸（H2SO5），1 ml H2SO5中过氧键的数目为 。
（3）“氧化”中，用石灰乳调节pH＝4，Mn2＋被H2SO5氧化为MnO2，该反应的离子方程式为 （H2SO5的电离第一步完全，第二步微弱）；滤渣的成分为MnO2、 （填化学式）。
（4）“氧化”中保持空气通入速率不变，Mn（Ⅱ）氧化率与时间的关系如下。SO2体积分数为 时，Mn（Ⅱ）氧化速率最大；继续增大SO2体积分数时，Mn（Ⅱ）氧化速率减小的原因是 。
（5）“沉钴镍”中得到的C（Ⅱ）在空气中可被氧化成CO（OH），该反应的化学方程式为 。
（6）“沉镁”中为使Mg2＋沉淀完全（25 ℃），需控制pH不低于 （精确至0.1）。
4．[2023·全国乙卷]LiMn2O4作为一种新型锂电池正极材料受到广泛关注。由菱锰矿（MnCO3，含有少量Si、Fe、Ni、Al等元素）制备LiMn2O4的流程如下：
已知：Ksp[Fe（OH）3]＝2.8×10－39，
Ksp[Al（OH）3]＝1.3×10－33，Ksp[Ni（OH）2]＝5.5×10－16。
回答下列问题：
（1）硫酸溶矿主要反应的化学方程式为 。为提高溶矿速率，可采取的措施 （举1例）。
（2）加入少量MnO2的作用是 。不宜使用H2O2替代MnO2，原因是________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
（3）溶矿反应完成后，反应器中溶液pH＝4，此时c（Fe3＋）＝ ml·L－1；用石灰乳调节至pH≈7，除去的金属离子是 。
（4）加入少量BaS溶液除去Ni2＋，生成的沉淀有 。
（5）在电解槽中，发生电解反应的离子方程式为 。随着电解反应进行，为保持电解液成分稳定，应不断 。电解废液可在反应器中循环利用。
（6）煅烧窑中，生成LiMn2O4反应的化学方程式是 。
5．[2023·新课标卷]铬和钒具有广泛用途。铬钒渣中铬和钒以低价态含氧酸盐形式存在，主要杂质为铁、铝、硅、磷等的化合物，从铬钒渣中分离提取铬和钒的一种流程如下图所示：
已知：最高价铬酸根在酸性介质中以Cr2O eq \\al(\s\up1(2－),\s\d1(7)) 存在，在碱性介质中以CrO eq \\al(\s\up1(2－),\s\d1(4)) 存在。
回答下列问题：
（1）煅烧过程中，钒和铬被氧化为相应的最高价含氧酸盐，其中含铬化合物主要为 （填化学式）。
（2）水浸渣中主要有SiO2和 。
（3）“沉淀”步骤调pH到弱碱性，主要除去的杂质是 。
（4）“除硅磷”步骤中，使硅、磷分别以MgSiO3和MgNH4PO4的形式沉淀，该步需要控制溶液的pH≈9以达到最好的除杂效果，若pH<9时，会导致 ；pH>9时，会导致 。
（5）“分离钒”步骤中，将溶液pH调到1.8左右得到V2O5沉淀，V2O5在pH<1时，溶解为VO eq \\al(\s\up1(＋),\s\d1(2)) 或VO3＋；在碱性条件下，溶解为VO eq \\al(\s\up1(－),\s\d1(3)) 或VO eq \\al(\s\up1(3－),\s\d1(4)) ，上述性质说明V2O5具有 （填标号）。
A.酸性 B．碱性 C．两性
（6）“还原”步骤中加入焦亚硫酸钠（Na2S2O5）溶液，反应的离子方程式为 。
专练15 金属及其化合物的制备流程
1．(1)ZnCO3 eq \(=====,\s\up7(焙烧)) ZnO＋CO2↑
(2)升高温度、不断搅拌、充分粉碎、适当提高硫酸浓度等(任选两个，答案合理即可)
(3)B SiO2 Fe(OH)3 CaSO4
(4)MnO eq \\al(\s\up1(－),\s\d1(4)) ＋3Fe2＋＋7H2O===MnO2↓＋3Fe(OH)3↓＋5H＋
(5)除去铜离子
(6)硫酸钙 硫酸镁
解析：(1)根据产物有氧化锌，参照碳酸钙的高温分解可写出化学方程式。(2)为了提高浸取效果，工业上一般需要加快反应速率，可以从浓度、温度、接触面积等角度考虑。(3)调pH要考虑不能引入不易除去的杂质离子，如Na＋和NH eq \\al(\s\up1(＋),\s\d1(4)) 后期不易除去；加入氢氧化钙，Ca2＋后期可以被F－除去，同时与硫酸根结合生成微溶的硫酸钙。在确定滤渣①成分时，利用Ksp与Q的大小关系，可知沉淀出Fe(OH)3。(4)根据题意可知，反应中MnO eq \\al(\s\up1(－),\s\d1(4)) 转化为MnO2，说明另一反应物具有还原性，只能是Fe2＋；pH＝5时，产物为Fe(OH)3。(5)加入锌粉的目的是除去铜离子。(6)滤渣④为CaF2、MgF2，可与浓H2SO4分别发生反应：CaF2＋H2SO4(浓) eq \(=====,\s\up7(△)) CaSO4＋2HF↑、MgF2＋H2SO4(浓) eq \(=====,\s\up7(△)) MgSO4＋2HF↑，得到的副产物为硫酸钙和硫酸镁。
2．(1)作还原剂，将BaSO4还原
(2)S2－＋Ca2＋===CaS↓
(3)c
(4)不可行 CaS也会与盐酸反应生成可溶于水的CaCl2和有毒的H2S气体，导致BaCl2溶液中混有杂质，最终所得产品的纯度降低
(5)BaCl2＋TiCl4＋H2O＋2(NH4)2C2O4===BaTiO(C2O4)2↓＋4NH4Cl＋2HCl
(6)1∶1
解析：由流程和题中信息可知，BaSO4与过量的碳粉及过量的氯化钙在高温下焙烧得到CO、BaCl2、易溶于水的BaS和微溶于水的CaS；烧渣经水浸取后过滤，滤渣中碳粉和CaS，滤液中有BaCl2和BaS；滤液经酸化后浓缩结晶得到BaCl2晶体；BaCl2晶体溶于水后，加入TiCl4和(NH4)2C2O4将钡离子充分沉淀得到BaTiO(C2O4)2；BaTiO(C2O4)2经热分解得到BaTiO3。
(1)“焙烧”步骤中，BaSO4与过量的碳粉及过量的氯化钙在高温下焙烧得到CO、BaCl2、BaS和CaS，BaSO4被还原为BaS，因此，碳粉的主要作用是作还原剂，将BaSO4还原。
(3)“酸化”步骤是为了将BaS转化为易溶的钡盐，为了不引入杂质，应选用的酸是盐酸，选c。
(4)如果焙烧后的产物直接用酸浸取是不可行的，其原因是CaS也会与盐酸反应生成可溶于水的CaCl2和有毒的H2S气体，导致BaCl2溶液中混有杂质，最终所得产品的纯度降低。
(5)“沉淀”步骤中生成BaTiO(C2O4)2的化学方程式为：BaCl2＋TiCl4＋H2O＋2(NH4)2C2O4===BaTiO(C2O4)2↓＋4NH4Cl＋2HCl。
(6)“热分解”生成粉状钛酸钡，该反应的化学方程式为，BaTiO(C2O4)2 eq \(=====,\s\up7(△)) BaTiO3＋2CO2↑＋2CO↑，因此，产生的n eq \a\vs4\al(CO2) ∶nCO＝1∶1。
3．(1)适当增大硫酸浓度或适当升高温度或将镍钴矿粉碎增大接触面积
(2)NA
(3)H2O＋Mn2＋＋HSO eq \\al(\s\up1(－),\s\d1(5)) ===MnO2＋SO eq \\al(\s\up1(2－),\s\d1(4)) ＋3H＋
Fe(OH)3
(4)9.0% SO2有还原性，过多将会降低H2SO5的浓度，降低Mn(Ⅱ)氧化速率
(5)4C(OH)2＋O2===4CO(OH)＋2H2O
(6)11.1
解析：在“氧化”中，混合气在金属离子的催化作用下产生具有强氧化性的过一硫酸(H2SO5)，用石灰乳调节pH＝4，Mn2＋被H2SO5氧化为MnO2，发生反应H2O＋Mn2＋＋HSO eq \\al(\s\up1(－),\s\d1(5)) ===MnO2＋SO eq \\al(\s\up1(2－),\s\d1(4)) ＋3H＋，Fe3＋水解同时生成氢氧化铁，“沉钴镍”过程中，C2＋变为C(OH)2，在空气中可被氧化成CO(OH)。
(1)用硫酸浸取镍钴矿时，为提高浸取速率可适当增大硫酸浓度、升高温度或将镍钴矿粉碎增大接触面积。
(2)(H2SO5)的结构简式为，所以1 ml H2SO5中过氧键的数目为NA。
(3)用石灰乳调节pH＝4，Mn2＋被H2SO5氧化为MnO2，该反应的离子方程式为：H2O＋Mn2＋＋HSO eq \\al(\s\up1(－),\s\d1(5)) ===MnO2＋SO eq \\al(\s\up1(2－),\s\d1(4)) ＋3H＋；氢氧化铁的Ksp＝10－37.4，当铁离子完全沉淀时，溶液中c(Fe3＋)＝10－5 ml·L－1，Ksp＝c3(OH－)×c(Fe3＋)＝c3(OH－)×10－5＝10－37.4，c(OH－)＝10－10.8 ml·L－1，根据Kw＝10－14，pH＝3.2，此时溶液的pH＝4，则铁离子完全水解，生成氢氧化铁沉淀，故滤渣还有氢氧化铁；
(4)根据图示可知SO2的体积分数为0.9%时，Mn(Ⅱ)氧化速率最大；继续增大SO2体积分数时，由于SO2有还原性，过多将会降低H2SO5的浓度，降低Mn(Ⅱ)氧化速率；
(5)“沉钴镍”中得到的C(OH)2，在空气中可被氧化成CO(OH)，该反应的化学方程式为：4C(OH)2＋O2===4CO(OH)＋2H2O；
(6)氢氧化镁的Ksp＝10－10.8, 当镁离子完全沉淀时，c(Mg2＋)＝10－5 ml·L－1，根据Ksp可计算c(OH－)＝10－2.9 ml·L－1，根据Kw＝10－14，c(H＋)＝10－11.1 ml·L－1，所以溶液的pH＝11.1。
4．(1)MnCO3＋H2SO4===MnSO4＋H2O＋CO2↑ 粉碎菱锰矿
(2)将Fe2＋氧化为Fe3＋ Fe3＋可以催化H2O2分解
(3)2.8×10－9 Al3＋
(4)BaSO4、NiS
(5)Mn2＋＋2H2O eq \(=====,\s\up7(通电)) H2↑＋MnO2↓＋2H＋ 加水
(6)2Li2CO3＋8MnO2 eq \(=====,\s\up7(煅烧)) 4LiMn2O4＋2CO2↑＋O2↑
解析：根据题给的流程，将菱锰矿置于反应器中，加入硫酸和MnO2，可将固体溶解为离子，将杂质中的Fe、Ni、Al等元素物质也转化为其离子形式，同时，加入的MnO2可以将溶液中的Fe2＋氧化为Fe3＋；随后将溶液pH调至约等于7，此时，根据已知条件给出的三种氢氧化物的溶度积可知，可以将溶液中的Al3＋沉淀出来；随后加入BaS，可以将溶液中的Ni2＋沉淀，得到相应的滤渣；后溶液中含有大量的Mn2＋，将此溶液置于电解槽中电解，得到MnO2，将MnO2与碳酸锂共同煅烧得到最终产物LiMn2O4。
(1)菱锰矿中主要含有MnCO3，加入硫酸后可以与其反应，硫酸溶矿主要反应的化学方程式为：MnCO3＋H2SO4===MnSO4＋H2O＋CO2↑；为提高溶矿速率，可以将菱锰矿粉碎。
(2)根据分析，加入MnO2的作用是将酸溶后溶液中含有的Fe2＋氧化为Fe3＋，但不宜使用H2O2氧化Fe2＋，因为Mn2＋和氧化后生成的Fe3＋可以催化H2O2分解，原料利用率低。
(3)溶矿完成以后，反应器中溶液pH＝4，此时溶液中c(OH－)＝1.0×10－10 ml·L－1，此时体系中含有的c(Fe3＋)＝ eq \f(Ksp[Fe（OH）3],c3（OH－）) ＝2.8×10－9 ml·L－1，这时，溶液中的c(Fe3＋)小于1.0×10－5，认为Fe3＋已经沉淀完全；用石灰乳调节至pH≈7，这时溶液中c(OH－)＝1.0×10－7 ml·L－1，溶液中c(Al3＋)＝1.3×10－12 ml·L－1，c(Ni2＋)＝5.5×10－2ml·L－1，c(Al3＋)小于1.0×10－5，Al3＋沉淀完全，这一阶段除去的金属离子是Al3＋。
(4)加入少量BaS溶液除去Ni2＋，此时溶液中发生反应的离子方程式为BaS＋Ni2＋＋SO eq \\al(\s\up1(2－),\s\d1(4)) ===BaSO4↓＋NiS↓，生成的沉淀有BaSO4、NiS。
(5)在电解槽中，Mn2＋发生反应生成MnO2，反应的离子方程式为Mn2＋＋2H2O eq \(=====,\s\up7(电解)) H2↑＋MnO2↓＋2H＋；电解时电解液中消耗水、生成H2SO4，为保持电解液成分稳定，应不断补充水。
(6)煅烧窑中MnO2与Li2CO3发生反应生成LiMn2O4，反应的化学方程式为2Li2CO3＋8MnO2 eq \(=====,\s\up7(煅烧)) 4LiMn2O4＋2CO2↑＋O2↑。
5．(1)Na2CrO4
(2)Fe2O3
(3)Al(OH)3
(4)不能形成MgNH4PO4沉淀 不能形成MgSiO3沉淀
(5)C
(6)2Cr2O eq \\al(\s\up1(2－),\s\d1(7)) ＋3S2O eq \\al(\s\up1(2－),\s\d1(5)) ＋10H＋===4Cr3＋＋6SO eq \\al(\s\up1(2－),\s\d1(4)) ＋5H2O
解析：由题给流程可知，铬钒渣在氢氧化钠和空气中煅烧，将钒、铬、铁、铝、硅、磷等元素转化为相应的最高价含氧酸盐。煅烧渣加入水浸取、过滤得到含有二氧化硅、氧化铁的滤渣和滤液；向滤液中加入稀硫酸调节溶液pH，将AlO eq \\al(\s\up1(－),\s\d1(2)) 转化为Al(OH)3沉淀，过滤得到Al(OH)3滤渣和滤液；向滤液中加入硫酸镁溶液、硫酸铵溶液将硅元素、磷元素转化为MgSiO3和MgNH4PO4沉淀，过滤得到含有MgSiO3、MgNH4PO4的滤渣和滤液；向滤液中加入稀硫酸调节溶液pH将钒元素转化为五氧化二钒，过滤得到五氧化二钒和滤液；向滤液中加入焦亚硫酸钠溶液将铬元素转化为三价铬离子，调节溶液pH将铬元素转化为氢氧化铬沉淀，过滤得到氢氧化铬。
(4)由分析可知，加入硫酸镁溶液、硫酸铵溶液的目的是将硅元素、磷元素转化为MgSiO3和MgNH4PO4沉淀，若溶液pH<9时，会导致磷元素不能形成MgNH4PO4沉淀，若溶液pH>9时，会导致镁离子生成氢氧化镁沉淀，不能形成MgSiO3沉淀，导致产品中混有杂质；(5)由题给信息可知，五氧化二钒是能与酸溶液反应生成盐和水，也能与碱溶液反应生成盐和水的两性氧化物，故选C；(6)由题意可知，还原步骤中加入焦亚硫酸钠溶液的目的是将铬元素转化为铬离子，反应的离子方程式为2Cr2O eq \\al(\s\up1(2－),\s\d1(7)) ＋3S2O eq \\al(\s\up1(2－),\s\d1(5)) ＋10H＋===4Cr3＋＋6SO eq \\al(\s\up1(2－),\s\d1(4)) ＋5H2O。
离子
Fe3＋
Zn2＋
Cu2＋
Fe2＋
Mg2＋
Ksp
4.0×10－38
6.7×10－17
2.2×10－20
8.0×10－16
1.8×10－11
物质
Fe（OH）3
C（OH）2
Ni（OH）2
Mg（OH）2
Ksp
10－37.4
10－14.7
10－14.7
10－10.8
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