突破02 控制溶液的pH值-备战2021年高考化学《工艺流程》专题突破系列

这是一份突破02 控制溶液的pH值-备战2021年高考化学《工艺流程》专题突破系列，共11页。试卷主要包含了金属钴是一种非常稀缺的战略资源， I，镧系金属元素铈常见有＋3，镓是制作高性能半导体的重要原料，下图是利用废铜屑制备胆矾的流程等内容，欢迎下载使用。


有关氢氧化物开始沉淀和沉淀完全的pH如下表：
请问答下列问题：
(1)滤渣A的主要成分为________________________
(2)除锰过程中产生MnO(OH)2沉淀的离子方程式为：____________________________________________
(3) ①除铁(部分Cu2＋可能被除去)时加入ZnO控制反应液pH的范围为_____________
②上述流程中除铁与除铜的顺序不能颠倒，否则除铁率会减小，其原因是：_____________________
(4)若沉淀过程采用Na2C2O4代替草酸铵晶体生产草酸锌，合理的加料方式是：_________________________
(5)将草酸锌晶体加热分解可得到一种纳米材料。加热过程中固体残留率随温度的变化如右图所示：300 ℃～460 ℃范围内，发生反应的化学方程式为_____________________________________
2、CCO3是一种制造锂电池电极的原料。以含钴废渣（主要成分CO、C2O3，还含有Al2O3、ZnO等杂质）为原料制备CCO3的一种工艺流程如下：
下表列出了相关金属离子生成氢氧化物沉淀的pH (开始沉淀的pH按金属离子浓度为1.0 ml/L计算)
(1)“酸浸”时通入SO2的目的是_______________________
(2)“除铝”时调节溶液pH范围为_____________，该过程中主要反应的离子方程式为_________________________________
(3)“萃取”过程可表示为ZnSO4(水层)+2HX(有机层)ZnX2(有机层)+H2SO4(水层)，由有机层获取ZnSO4溶液的操作是____________________________________________
(4)“沉钴”时Na2CO3溶液需缓慢滴加的原因是______________________
(5)CCO3隔绝空气灼烧可以生成C2O3，该反应的化学方程式为_________________________________
3、随着材料科学的发展,金属钒及其化合物得到了越来越广泛的应用,并被誉为“合金的维生素”.为了回收利用含钒催化剂（V2O5 、VOSO4及不溶性杂质),科研人员最新研制了一种离子交换法回收钒的新工艺.该工艺的主要流程如图所示：

已知：部分含钒物质在水中的溶解性
请回答下列问题：
(1)由V2O5冶炼金属钒采用铝热剂法,反应的化学方程式为
(2) V2O5通常用作为反应2SO2+O2⇌2SO3的理想催化剂,其催化的机理可能是加热时可逆地失去氧的原因,其过程可用两个化学方程式表示： ；4V+5O22V2O5
(3)反应(1)的目的是
(4)将滤液1与滤液2混合后用氯酸钾氧化,氯元素被还原为最低价,其反应的离子方程式为:
(5)反应(3)的沉淀率(又称沉钒率)是回收钒的关系步骤，沉钒必须控制合适的温度和pH，观察1图,沉钒的最适宜条件是
A.pH 2~2,5,95℃ B.pH 4~4.5 85℃, C.pH 4.5~5, 85℃ D.pH 3~3.5 75℃
(6)反应(4)在NH4VO3的焙烧过程中,固体质量的减少值(纵坐标)随温度变化的曲线如2图所示,则其分解过程中
A.先分解失去H2O,再分解失去NH3 B.先分解失去NH3,再分解失去H2O
C.同时分解失去H2O和NH3 D.同时分解失去H2和N2和H2O
(7)锂钒氧化物Li-V2O5非水电池的能量密度远远超过其他材料电池,其总反应式为xLi+V2O5==LixV2O5,则该电池工作时的正极反应式为
4、金属钴是一种非常稀缺的战略资源。工业上通过电解法从废旧硬质合金刀具[含碳化钨(WC)、金属钴(C)及少量杂质铁]中回收钴。工艺流程简图如下：
已知：
请回答下列问题：
(1)电解时，废旧刀具接电源________(填电极名称)
(2)净化过程加双氧水的目的是_______________________________________
(3)通氨气的目的是调节溶液的pH，除去铁元素。由表中的数据可知，理论上可选择的pH最大范围是________________
(4)加入NH4HCO3溶液发生反应的离子方程式是________________________________________________
(5)实验室洗涤过滤得到CCO3沉淀的操作是________________________________________________
(6)CCO3焙烧的化学方程式为____________________________________________
5、 I、下图是全钒液流电池的示意图
该电池充放电的总反应式为：
请回答下列问题：
(1)充电时的阴极反应式为______________，阳极附近颜色变化是______
(2)放电过程中，正极附近溶液的pH ________(选填“升高”“降低”或“不变”)
II、回收利用废钒催化剂（主要成分为V2O5、VOSO4和二氧化硅）的工艺流程如下图所示。
(3)滤渣可用于______________________(填一种用途)
(4)25℃时，取样进行实验分析，得到钒沉淀率和溶液pH之间的关系如下表所示：
根据上表数据判断，加入氨水调节酸碱性，溶液的最佳pH为_____________
(5)为了提高钒的浸出率，用酸浸使废钒催化剂中的V2O5转变成可溶于水的VOSO4，酸浸过程中，氧化产物和还原产物的物质的量之比为________
(6)氧化过程中，VO2+变为VO2+，则该反应的离子方程式为____________________
6、镧系金属元素铈(Ce)常见有＋3、＋4两种价态，铈的合金耐高温，可以用来制造喷气推进器零件。请回答下列问题：
(1)雾霾中含有的污染物NO可以被含Ce4＋的溶液吸收，生成NOeq \\al(－,2)、NOeq \\al(－,3)，若生成的NOeq \\al(－,2)、NOeq \\al(－,3)物质的量之比为1∶1，试写出该反应的离子方程式：___________________________________________________
(2)用电解的方法可将上述吸收液中的NOeq \\al(－,2)转化为稳定的无毒气体，同时再生成Ce4＋，其原理如图所示。
①无毒气体从电解槽的________(填字母)口逸出
②每生成标准状况下22.4 L无毒气体，同时可再生成Ce4＋________ml
(3)铈元素在自然界中主要以氟碳铈矿形式存在，其主要化学成分为CeFCO3。工业上利用氟碳铈矿提取CeCl3的一种工艺流程如下：
①焙烧过程中发生的主要反应的氧化剂和还原剂的物质的量之比为________。
②假设参与酸浸反应的CeO2和CeF4的物质的量之比为3∶1，试写出相应的化学方程式：________________________
③向Ce(BF4)3中加入KCl溶液的目的是________________________________________
④常温下，当溶液中的某离子浓度≤1.0×10－5 ml·L－1时，可认为该离子沉淀完全。据此，在生成Ce(OH)3的反应中，加入NaOH溶液至pH至少达到________时，即可视为Ce3＋已完全沉淀。(Ksp[Ce(OH)3]＝1.0×10－20)
⑤加热CeCl3·6H2O和NH4Cl的固体混合物可得固体无水CeCl3，其中NH4Cl的作用是___________________________________
7、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，②lg 2＝0.3，lg 3＝0.48，③溶度积数据如下表：
(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0.01 ml/L且某种离子浓度小于1×10－5 ml/L即认为该离子已完全除去，则操作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式：___________________________________
8、工业上可用铬铁矿(主要成分可表示为FeO·Cr 2O3，还含有Al2O3、MgCO3、SiO2 等杂质)为原料制备重铬酸钾晶体和绿矾的流程如下：
已知：Ⅰ．常见离子沉淀的pH范围
Ⅱ．焙烧过程中主要发生反应：2FeO·Cr2O3+4Na2CO3+7NaNO3=4Na2Cr2O4+Fe2O3+ 4CO2 ↑+7NaNO2。
(1)绿矾的化学式为________
(2)焙烧后的混合物中除含有Na2Cr2O4、NaNO2和过量的Na2CO3、NaNO3外，还含有NaAlO2和Na2SiO3等物质，则焙烧过程中NaAlO2的化学方程式为___________________________
(3)固体Y的主要成分为________(填写化学式)
(4)酸化过程中用醋酸调节pH=5的目的为_________________________________；若pH调节的过低，NO2-可被氧化为NO3-，其离子方程式为_________________________________
(5)调节pH=5后，加入KCl 控制一定条件，可析出K2Cr2O7晶体，说明溶解度的大小：K2Cr2O7______Na2Cr2O7(填“大于”或“小于”)
(6)流程中的一系列操作为____________________________________
9、下图是利用废铜屑(含杂质铁)制备胆矾(硫酸铜晶体)的流程。请回答：
部分阳离子以氢氧化物形式沉淀时溶液的pH见下表：
(1)溶液B中含有的阳离子有____________________
(2)下列物质中最适宜做氧化剂X的是__________
a．NaClO b．H2O2 c．KMnO4
(3)加入试剂①是为了调节pH，要调整pH范围是_____________，则试剂①可以选择______________(填化学式)
(4)沉淀D加入盐酸和铁粉，可以制得FeCl2溶液，实验室保存FeCl2溶液，需加入过量的铁粉，其原因是____________________(用离子方程式表示)
(5)溶液E经过操作①可得到胆矾，操作①为________________________、过滤、洗涤。
(6)已知溶液中c(Cu2+)与pH的关系为lgc(Cu2+)=8.6-2pH，若溶液中c(Cu2+)为1ml/L，此时溶液中的Fe3+能否沉淀完全：__________(填“能”或“否”)
10、氧化材料具有高硬度、高强度、高韧性、极高的耐磨性及耐化学腐蚀性等优良的物化性能。以锆英石(主要成分为 ZrSiO4，含有少量Al2O3、SiO2、Fe2O3等杂质)为原料通过碱熔法制备氧化锆(ZrO2)的流程如下。请回答下列问题：
25℃时，有关离子在水溶液中沉淀时的pH数据：
(1)流程中旨在提高化学反应速率的措施有___________________
(2)操作I的名称是___________，滤渣2的成分为___________
(3)锆英石经“高温熔融”转化为Na2ZrO3，写出该反应的化学方程式：______________________________________________
(4)“调节pH”时，合适的pH范围是_______________，为了得到纯的ZrO2，Zr(OH)4需要洗涤，检验Zr(OH)4是否洗涤干净的方法是___________________________________________________________________________________________
(5)写出“高温煅烧”过程的化学方程式__________________________，根据ZrO2的性质，推测其两种用途___________
11、锰是重要的合金材料和催化剂，在工农业生产和科技领域有广泛的用途。请回答下列问题：
(1)溶液中的Mn2+可被酸性溶液氧化为MnO4-，该方法可用于检验Mn2+
①检验时的实验现象为________________________
②该反应的离子方程式为_______________________
③ 可看成两分子硫酸偶合所得，若硫酸的结构式为，则的结构式为_______________
(2)实验室用含锰废料(主要成分，含有少量)制备Mn的流程如下：
已知：Ⅰ．难溶物的溶度积常数如下表所示：
Ⅱ．溶液中离子浓度≤10－5 ml·L－1时，认为该离子沉淀完全。
①“酸浸”时，将Fe氧化为Fe3＋。该反应的离子方程式为____________________________________________；该过程中时间和液固比对锰浸出率的影响分别如图1、图2所示，则适宜的浸出时间和液固比分别为___________、___________
②若“酸浸”后所得滤液中c(Mn2＋)＝0.18 ml·L－1，则“调pH”的范围为___________
③“煅烧”反应中氧化剂和还原剂的物质的量之比为_______，“还原”时所发生的反应在化学上又叫做_________
12、从海水中提取并制备碳酸锂，可以提高海水的综合利用价值，满足工业上对碳酸锂的需求。制备碳酸锂的一种工艺流程如下：
已知：①海水中某些离子浓度如下：
②碳酸锂的溶解度：
= 3 \* GB3 \* MERGEFORMAT ③几种难溶电解质的溶度积(25℃)：
请回答下列问题：
(1)精制除杂阶段的滤渣为MgCO3、______________(写化学式)
(2)用HCl调pH为4～5的目的是________________
(3)二次除镁过程中，若使Mg2+浓度为6×10-4ml/L，应控制pH为_________________
(4)沉锂阶段，实际测得不同纯碱加入量条件下的碳酸锂沉淀结果如下表：
综合以上信息及考虑实际生产时的原料成本，应按照_______________(填序号)中CO32-与Li+物质的量之比加入纯碱制备碳酸锂。
(5)沉锂温度需控制在90℃，主要原因是_____________________
(6)碳化分解具体过程为：①向碳酸锂与水的浆料中通入CO2气体，充分反应后，过滤；②加热滤液使其分解。写出②反应中的化学方程式：_______________________________，写出在碳化分解中可循环利用物质的电子式：___________
13、亚铁氰化钾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废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＝6.2×10－10
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0.5 ml/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____________________
【无机综合及工艺流程(二)】答案
1、(1) SiO2 (2) Mn2＋＋H2O2＋H2O===MnO(OH)2↓＋2H＋
(3) ①3.3～5.4 ②先加入MnS会将Fe3＋还原为Fe2＋，使铁元素难以除去
(4) 在搅拌下，将Na2C2O4缓慢加入到ZnCl2溶液中
(5) ZnC2O4eq \(=====,\s\up7(高温))ZnO＋CO↑＋CO2↑
【解析】分析用盐酸酸浸时SiO2不溶解，过滤分离，滤渣A为SiO2，滤液中加入过氧化氢进行除锰，再通过调节溶液pH，使Fe3+转化为Fe(OH)3沉淀，过滤分离，滤液中再加入ZnS，Cu2+转化为CuS沉淀，过滤除去，滤液中注意为氯化锌，加入草酸铵得到草酸锌晶体，最终的滤液中含有氯化铵等．
(1)由分析可知，滤渣A为SiO2；
(2)除锰过程中产生MnO(OH)2沉淀，根据电荷守恒应有氢离子生成，反应离子方程式为：Mn2++H2O2+H2O=MnO(OH)2↓+2H+；
(3)①除铁(部分Cu2+可能被除去)时加入ZnO控制pH使铁离子沉淀完全，而Zn2+不能沉淀，故控制反应液pH的范围为3.3～5.4；
②除铁与除铜的顺序不能颠倒，否则除铁率会减小，其原因是：先加入ZnS会将Fe3+还原为Fe2+，使铁元素难以除去；
(4)若沉淀过程采用Na2C2O4代替(NH4)2C2O4生产草酸锌晶体，合理的加料方式是，在搅拌下，将Na2C2O4缓慢加入到ZnCl2溶液中；
(5)ZnC2O4•2H2O晶体中的ZnC2O4质量分数为153/(153+36)×100%==80.95%，故A点完全失去结晶水，化学式为ZnC2O4，假设B点为ZnO，则残留固体占有的质量分数为81/(153+36)×100%=42.86%，故B点残留固体为ZnO，结合原子守恒可知还生成等物质的量的CO与CO2．300℃～460℃范围内，发生反应的化学方程式为：ZnC2O4eq \(=====,\s\up7(高温))ZnO+CO↑+CO2↑，
2、(1)将C3+还原为C2+
(2)5.0～5.4 2Al3++3CO32-+3H2O=2Al(OH)3↓+3CO2↑
(3)向有机层中加入适量的硫酸溶液充分振荡，静置，分液
(4)防止加入过快而产生C(OH)2沉淀
(5)2CCO3C2O3+CO↑+CO2↑
（有机层）+H2SO4（水层），由有机层获取ZnSO4溶液的操作是向有机层中加入适量的硫酸溶液充分振荡，静置，分液；(4)“沉钴”时Na2CO3溶液需缓慢滴加，防止加入过快而产生C(OH)2沉淀；(5)CCO3隔绝空气灼烧可以生成C2O3，同时生成二氧化碳，反应的化学方程式为2CCO3C2O3+CO↑+CO2↑。
3、(1)3V2O5+10Al=6V+5Al2O3
(2)5SO2+ V2O5=5SO3+2V
(3)将V2O5转化为可溶性的VOSO4
(4)ClO3-+6VO2++3H2O=6VO2++6H++Cl-
(5)A
(6)B
(7)V2O5+xe-+xLi+=LixV2O5
【解析】
(4)含VOSO4的滤液1与主要成分是VOSO4滤液2混合后用氯酸钾氧化,使VOSO4氧化成完全电离可溶于水的(VO2)2SO4,氯元素被还原为Cl-,根据化合价的升降写出离子离子方程式.
因此，本题正确答案是: ClO3-+6VO2++3H2O=6VO2++6H++Cl-;
(5)根据图1分析坐标系中的表示含义,看图沉矾率最大在pH 2.0-2.5,95℃;
因此，本题正确答案是:A;
C(NH4+)+c(H+)=2c（SO42-）+C(OH-),25℃时,pH=7是显中性的溶液,故c(H+)= c(OH-),所以C(NH4+)=2c（SO42-）；
4、(1)正极 (2)将Fe2＋氧化成Fe3＋
(3)3.7～5.6
(4)2HCOeq \\al(－,3)＋C2＋===CCO3↓＋CO2↑＋H2O
(5)向过滤器中注入蒸馏水，没过沉淀，待液体滤出后，重复操作2～3次
(6)4CCO3＋O2eq \(=====,\s\up7(焙烧))2C2O3＋4CO2
解析：(1)根据工艺流程简图可知，电解时，废旧刀具中C、Fe分别转化为C2＋、
Fe2＋，故废旧刀具接电源正极。(2)净化过程加双氧水的目的是将Fe2＋氧化成Fe3＋，便于除去铁元素。(3)根据题表中数据可知，控制pH范围为3.7～5.6，可以使Fe3＋沉淀完全，而C2＋不沉淀。(4)根据工艺流程简图可知，加入NH4HCO3溶液，C2＋转化为CCO3，离子方程式为2HCOeq \\al(－,3)＋C2＋===CCO3↓＋CO2↑＋H2O。(5)实验室洗涤过滤得到CCO3沉淀的操作为：向过滤器中注入蒸馏水，没过沉淀，待液体滤出，重复操作2～3次。(6)CCO3焙烧时转化为C2O3，化学方程式为4CCO3＋O2eq \(=====,\s\up7(焙烧))2C2O3＋4CO2。
5、(1)V3++e−V2+
(2)蓝色变黄色
(3)升高
(4)制作光导纤维、建筑材料等
(5)1.7
(6)1：2
(7)ClO3−+6VO2++3H2O6VO2++Cl−+6H+
（4）从图中钒沉淀率和溶液pH之间的关系可知，当加入氨水调节溶液的酸碱性，溶液的最佳pH为1.7时，钒沉淀率最高；
（5）亚硫酸根离子具有还原性，酸性条件下，能被五氧化二钒氧化生成硫酸根离子，离子反应为：V2O5+SO32-+4H+=2VO2++SO42-+2H2O，所以酸浸过程中氧化产物和还原产物的物质的量之比为1:2；
（6）氧化过程中，氯酸钾具有氧化性，能将VO2+氧化为VO2+，本身被还原为Cl−，该反应的离子方程式为：ClO3−+6VO2++3H2O6VO2++Cl−+6H+。
6、(1)4Ce4＋＋2NO＋3H2O===4Ce3＋＋NOeq \\al(－,2)＋NOeq \\al(－,3)＋6H＋
(2)①c ②6
(3)①1∶4 ②9CeO2＋3CeF4＋45HCl＋3H3BO3===Ce(BF4)3↓＋11CeCl3＋6Cl2↑＋27H2O
③避免Ce3＋以Ce(BF4)3形式沉淀而损失(或将Ce3＋全部转化为CeCl3，提高产率) ④9 ⑤NH4Cl固体分解产生的HCl可抑制CeCl3的水解
解析：(1)由于NOeq \\al(－,2)、NOeq \\al(－,3)物质的量之比为1∶1，每生成NOeq \\al(－,2)、NOeq \\al(－,3)各1 ml时转移电子4 ml，据此可写出反应的离子方程式。(2)无毒气体应为N2，由2NOeq \\al(－,2)＋8H＋＋6e－===N2↑＋4H2O知，N2在阴极区产生，每生成1 ml N2，转移6 ml电子，在阳极可生成6 ml Ce4＋。(3)①焙烧过程中发生的主要反应的氧化剂和还原剂分别为O2和CeFCO3，通过分析化合价变化可知，O2和CeFCO3的物质的量之比为1∶4。②酸浸过程中Ce的化合价从＋4变为＋3，则必有元素被氧化，分析知，只能是－1价Cl被氧化生成Cl2，据此可写出反应的化学方程式。④常温下，若要使c(Ce3＋)≤1.0×10－5 ml·L－1，则需使c(OH－)≥1.0×10－5 ml·L－1，c(H＋)≤1.0×10－9 ml·L－1，所以pH至少达到9时，可视为Ce3＋已完全沉淀。⑤利用NH4Cl固体分解产生的HCl来抑制CeCl3的水解，从而得到无水CeCl3。
7、(1) (2)SiO2、PbSO4 (3)2Fe2＋＋
H2O2＋2H＋===2Fe3＋＋2H2O，防止生成Fe(OH)2沉淀 (4)5.48≤pH＜6.6 (5)Ga(OH)3＋OH－===CaOeq \\al(－,2)＋2H2O 不能，因为NH3·H2O为弱碱，与Ga(OH)3不反应 取最后一次洗涤液，用pH试纸测pH，若为中性则洗涤干净 (6)GaOeq \\al(－,2)＋2H2O＋3e－===Ga＋4OH－
解析：Ga的性质与Al相似，锌矿渣中加入H2SO4，充分反应，其中Zn、Fe、Ga转化为可溶于水的ZnSO4、FeSO4、Ga2(SO4)3，Pb转化成难溶于水的PbSO4，SiO2与H2SO4不反应，经过滤得到的滤渣1的成分为PbSO4、SiO2；向浸出液中加入H2O2，H2O2将Fe2＋氧化成Fe3＋，然后调节溶液的pH使Fe3＋、Ga3＋转化为氢氧化物沉淀与Zn2＋分离；滤渣2的成分为Fe(OH)3和Ga(OH)3，根据图示应向滤渣2中加入NaOH使Ga(OH)3溶解转化为NaGaO2。
(1)Ga位于元素周期表中第四周期第ⅢA族，原子序数为31，Ga的原子结构示意图为。
(2)根据上述分析，滤渣1的成分为SiO2、PbSO4。
(3)Fe2＋具有还原性，H2O2将Fe2＋氧化成Fe3＋，加入H2O2的目的是2Fe2＋＋H2O2＋2H＋===2Fe3＋＋2H2O，防止生成Fe(OH)2沉淀。
(4)操作B调节pH的目的是将Fe3＋、Ga3＋完全转化为氢氧化物沉淀，Zn2＋不能形成Zn(OH)2沉淀。Ga(OH)3、Fe(OH)3属于同种类型且Ksp[Ga(OH)3]>Ksp[Fe(OH)3]，Ga3＋完全沉淀时Fe3＋已经完全沉淀，Ga3＋完全沉淀时c(Ga3＋)<1×10－5 ml/L，c(OH－)＝eq \r(3,\f(\a\vs4\al(Ksp[Ga（OH）3]),c（Ga3＋）))＝eq \r(3,\f(2.7×10－31,1×10－5)) ml/L＝3×10－9 ml/L，c(H＋)＝eq \f(1,3)×10－5 ml/L，pH＝－lg c(H＋)＝－lgeq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(\f(1,3)×10－5))＝5.48；Zn2＋开始沉淀时，c(OH－)＝eq \r(\f(\a\vs4\al(Ksp[Zn（OH）2]),c（Zn2＋）))＝eq \r(\f(1.6×10－17,0.01)) ml/L＝4×10－8 ml/L，c(H＋)＝eq \f(1,4)×10－6 ml/L，pH＝－lg c(H＋)＝－lgeq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(\f(1,4)×10－6))＝6.6；操作B调节的pH范围是5.48≤pH<6.6。
(5)根据流程，操作C中加入NaOH溶液的目的是将Ga(OH)3溶解转化为NaGaO2，联想Al(OH)3与NaOH的反应，可知该反应的离子方程式为Ga(OH)3＋OH－===GaOeq \\al(－,2)＋2H2O。不能用氨水代替NaOH溶液，原因是NH3·H2O为弱碱，氨水与Ga(OH)3不反应。根据流程，Fe(OH)3沉淀上吸附的离子有Na＋、OH－、GaOeq \\al(－,2) 等，检验Fe(OH)3洗涤干净只要检验最后的洗涤液中不含OH－ 即可，操作是取最后一次洗涤液，用pH试纸测pH，若为中性则洗涤干净。
(6)电解NaGaO2溶液生产Ga，Ga元素的化合价由＋3价降为0价，GaOeq \\al(－,2) 转化为Ga是还原反应，电解时还原反应在阴极发生，阴极的电极反应式为GaOeq \\al(－,2)＋3e－＋2H2O===Ga＋4OH－。
8、(1)FeSO4·7H2O
(2)Na2CO3+Al2O32NaAlO2+CO2 ↑
(3)H2SiO3和Al(OH)3
(4)将CrO42-转化为Cr2O72- Cr2O72-+3NO2-+8H+=2Cr3++3NO3-+4H2O
(5)小于
(6)蒸发浓缩、冷却结晶、过滤
【解析】(1). 绿矾的化学式为FeSO4·7H2O，故答案为：FeSO4·7H2O；
(2). 焙烧过程中，Na2CO3和Al2O3反应生成NaAlO2和CO2，化学方程式为：Na2CO3+Al2O32NaAlO2+CO2 ↑；
(3). 由离子沉淀的pH范围可知，调节pH=7～8，是为了沉淀H2SiO3和Al(OH)3，所以固体Y的主要成分是H2SiO3和Al(OH)3；
9、(1)Cu2+、Fe2+、Fe3+、H+
(2)b
(3)3.7 ～4.4 CuO【或Cu(OH)2或CuCO3】
(4)Fe+2Fe3+=3Fe2+
(5)蒸发浓缩、冷却结晶
(6)能
（3）加入试剂①是为了调节pH，试剂①能和氢离子反应且不能引进新的杂质，该试剂为CuO或Cu(OH)2或CuCO3，由于是沉淀铁离子，而不沉淀铜离子，所以根据表中数据可知要调整pH范围是3.7～4.4；
（6）已知溶液中c（Cu2+）与pH的关系为lgc（Cu2+）=8.6-2pH，若溶液中c（Cu2+）为1ml/L，则此时溶液的pH＝（8.6－lg1）÷2＝4.3＞3.7，所以溶液中的Fe3+能沉淀完全。
10、(1)粉碎、高温
(2)过滤 硅酸(H2SiO3或H4SiO4)
(3)ZrSiO4+4NaOHNa2ZrO3+Na2SiO3+2H2O
(4)3.2(5)Zr(OH)4ZrO2+2H2O 耐火材料、磨料等
【解析】(1) 锆英石状态为固态，为提高反应速率，可以通过将矿石粉碎，以增大接触面积；或者通过加热升高反应温度的方法加快反应速率；
(2)操作I是分离难溶于水的固体与可溶性液体物质的方法，名称是过滤；
(3)将粉碎的锆英石与NaOH在高温下发生反应：ZrSiO4+4NaOHNa2ZrO3+Na2SiO3 +2H2O；Al2O3+2NaOH=2NaAlO2+H2O；SiO2+2NaOH=2Na2SiO3+H2O；Fe2O3是碱性氧化物，不能与碱发生反应，所以水浸后过滤进入滤渣1中，Na2ZrO3、Na2SiO3、NaAlO2能溶于水，水浸、过滤进入滤液1中；
(4)向滤液中加入足量盐酸，HCl会与Na2ZrO3、Na2SiO3、NaAlO2发生反应，生成NaCl、H2SiO3(或H4SiO4)、AlCl3、ZrCl4，其中H2SiO3(或H4SiO4)难溶于水，过滤时进入滤渣2中，其余进入滤液2中，因此滤渣2的成分为H2SiO3(或H4SiO4)；向滤液2中加入氨水，发生复分解反应，调节溶液的pH至大于Zr(OH)4，而低于开始形成Al(OH)3沉淀的pH，即3.2(5)将Zr(OH)4沉淀过滤、洗涤，然后高温灼烧，发生分解反应：Zr(OH)4ZrO2+2H2O就得到ZrO2；由于ZrO2是高温分解产生的物质，说明ZrO2熔点高，微粒之间作用力强，物质的硬度大，因此根据ZrO2的这种性质，它可用作制耐火材料、磨料等。
11、(1)溶液由无色变为紫红色 5S2O82-+2Mn2++8H2O=2MnO4-+10SO42-+16H+ (2)3MnO2+2Fe+12H+=3Mn2++2Fe3＋+6H2O 60min 3：1 pH＜8 1：2 铝热反应
【解析】（1）①溶液中的Mn2+转化为MnO4-的实验现象为溶液由无色变为紫红色，故答案为：溶液由无色变为紫红色。
②Mn2+被酸性(NH4)2S2O8溶液氧化物MnO4-，还原产物应为SO42-，反应的离子方程式为：5S2O82-+2Mn2++8H2O=2MnO4-+10SO42-+16H+，故答案为：5S2O82-+2Mn2++8H2O=2MnO4-+10SO42-+16H+。
③H2S2O8可视为由两分子的硫酸缩合所得，硫酸的结构简式为：，则H2S2O8的结构简式为：，故答案为：。
（2）①由题中信息可知，“酸浸”时，MnO2在酸性介质中将Fe氧化为Fe3＋，本身被还原为Mn2+，该反应的离子方程式为：3MnO2+2Fe+12H+=3Mn2++2Fe3＋+6H2O，由图甲可知，适宜的浸出时间为60min，由图乙可知，适宜的液固比为3：1，故答案为：3MnO2+2Fe+12H+=3Mn2++2Fe3＋+6H2O，60min，3：1。②由流程图中信息可知，“调pH”的目的是使Fe3＋和Al3＋沉淀完全，而Mn2＋不沉淀，根据Ksp[Al(OH)3]=1.0×10－33，Ksp[Fe(OH)3]=4.0×10－38可知：Al3＋沉淀完全时Fe3＋已沉淀完全，Al(OH)3恰好完全沉淀时的pH=-lg=，Mn2＋开始沉淀时的pH为-lg=8，则“调pH”的范围为pH＜8，故答案为：pH＜8。③根据信息可知，“煅烧”时，空气中的O2将MnCO3氧化为MnO2，根据得失电子守恒可得关系式O2～2MnCO3，即氧化剂和还原剂的物质的量之比为1：2，“还原”时发生铝粉与高熔点金属氧化物的反应在化学上又叫做铝热反应，故答案为：1：2，铝热反应。
12、(1)MnCO3、CaCO3
(2)除去碳酸根，防止蒸发浓缩时Li2CO3和Na2CO3析出
(3)11
(4)③
(5)该温度下，碳酸锂的溶解度更小，可以增加产率或回收率
(6)2LiHCO3Li2CO3+CO2↑+H2O
【解析】(1)流程的目的是制备提纯Li+，则Mn2+、Mg2+和Ca2+均为杂质离子，精制除杂阶段调节pH为10，主要除去Mg2+、Mn2+和Ca2+，分别形成MgCO3、MnCO3和CaCO3；
(2)用HCl调pH为4～5，此时溶液为酸性，溶液中存在过量的Na2CO3，可以除去过量的Na2CO3，防止蒸发浓缩时Li2CO3和Na2CO3析出；
(3)二次除镁过程中，若使Mg2+浓度为6×10-4ml/L，则此时溶液中c(OH-)==10-3ml/L，所以控制溶液pH=11；
(4)要求尽可能高的回收Li+，在高回收率相差不大情况下，再考虑使用较少的纯碱，综合考虑应按③投入纯碱参加反应；
(5)沉锂温度需控制在90℃，考虑到随着温度升高，Li2CO3溶解度降低，所以温度控制在90℃时，碳酸锂的溶解度更小，可以增加产率(或回收率)；
(6)向碳酸锂与水的浆料中通入CO2气体，充分反应后，过滤得到LiHCO3，加热LiHCO3可以发生分解，产生Li2CO3、CO2，则发生的反应为：2LiHCO3Li2CO3+CO2↑+H2O，得到的CO2可以循环使用，CO2的电子式为：。
13、(1)①抑制CN－水解 ②碱 Kh＝eq \f(c（HCN）·c（OH－）,c（CN－）)＝eq \f(c（HCN）·c（OH－）·c（H＋）,c（CN－）·c（H＋）)＝eq \f(Kw,Ka)＝eq \f(1×10－14,6.2×10－10)＝1.6×10－5>6.2×10－10，即水解平衡常数大于电离平衡常数，所以溶液呈碱性
(2)相同温度下K4Fe(CN)6的溶解度小于Na4Fe(CN)6
(3)过滤、洗涤、干燥 (4)KFe[Fe(CN)6](s)＋Tl＋(aq)===TlFe[Fe(CN)6](s)＋K＋(aq)
(5)①b ②Fe(CN)eq \\al(4－,6)－e－===Fe(CN)eq \\al(3－,6)
解析：(1)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，其操作的目的是抑制CN－水解；②Kh＝eq \f(c（HCN）·c（OH－）,c（CN－）)＝eq \f(c（HCN）·c（OH－）·c（H＋）,c（CN－）·c（H＋）)＝eq \f(Kw,Ka)＝eq \f(1×10－14,6.2×10－10)＝1.6×10－5>6.2×10－10，即水解平衡常数大于电离平衡常数，所以溶液呈碱性；
(2)在相同温度下，K4Fe(CN)6的溶解度小于Na4Fe(CN)6，转化池中发生复分解反应：Na4Fe(CN)6＋4KCl===K4Fe(CN)6↓＋4NaCl，生成K4Fe(CN)6；
(3)转化池中得到固体与溶液的混合物，故系列操作B为过滤、洗涤、干燥；
(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，治疗Tl2SO4中毒的离子方程式：KFe[Fe(CN)6](s)＋Tl＋(aq)===TlFe[Fe(CN)6](s)＋K＋(aq)；
(5)由图可知，电子从负极流向正极，则催化剂a为负极，催化剂b为正极，负极发生氧化反应，正极发生还原反应，阳离子向正极移动。①催化剂b为正极，则K＋移向催化剂b；②催化剂a为负极，发生氧化反应，则催化剂a表面发生反应：Fe(CN)eq \\al(4－,6)－e－===Fe(CN)eq \\al(3－,6)。
氢氧化物
Fe(OH)3
Fe(OH)2
Cu(OH)2
Zn(OH)2
开始沉淀的pH
1.5
6.5
4.2
5.4
沉淀完全的pH
3.3
9.7
6.7
8.2
物质
V2O5
VOSO4
NH4VO3
(VO2)2SO4
溶解性
难溶
可溶
难溶
易溶
金属离子
开始沉淀pH
沉淀完全pH
C2＋
5.6
9.5
Fe2＋
7.6
9.7
Fe3＋
2.7
3.7
pH
1.3
1.4
1.5
1.6
1.7
1.8
1.9
2.0
2.1
钒沉淀率(％)
88.1
91.8
96.5
98
99.8
97.8
96.4
93.0
89.3
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
Fe3+
Al3+
Mg2+
SiO32-
AlO2-
开始沉淀
1.9
4.2
8.1
9.5
10.2
沉淀完全
3.2
5.3
9.4
8.0
8.5
沉淀物
Fe(OH)3
Fe(OH)2
Cu(OH)2
开始沉淀
2.7
7.5
4.4
完全沉淀
3.7
9.7
6.7
Fe(OH)3
Zr(OH)4
Al(OH)3
开始沉淀时pH
1.9
2.2
3.4
沉淀完全时pH
3.2
3.2
4.7
难溶物
溶度积常数()
4.0×10－38
1.0×10－33
1.8×10－11
1.8×10－13
离子
Li+
Mg2+
Ca2+
Mn2+
Cl-
浓度(ml/L)
0.113
0.049
0.001
0.010
0.501
温度(℃)
0
10
30
50
70
90
溶解度(g/L)
1.54
1.43
1.25
1.08
0.91
0.83
物质
Li2CO3
MgCO3
MnCO3
CaCO3
Mg(OH)2
Ksp
2.5×10-2
6.8×10-6
2.3×10-11
2.8×10-9
6×10-10
序号
沉淀质量(g)
Li2CO3含量(%)
锂回收率(%)
= 1 \* GB3 \* MERGEFORMAT ①
0.9:2.0
10.09
92.36
77.67
= 2 \* GB3 \* MERGEFORMAT ②
1.0:2.0
10.97
90.19
82.46
= 3 \* GB3 \* MERGEFORMAT ③
1.1:2.0
11.45
89.37
85.27
= 4 \* GB3 \* MERGEFORMAT ④
1.2:2.0
12.14
84.82
85.85