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2022年高考化学一轮复习课件 第8章 第43讲 无机化工流程题的解题策略 (含解析)
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这是一份2022年高考化学一轮复习课件 第8章 第43讲 无机化工流程题的解题策略 (含解析)，共60页。PPT课件主要包含了复习目标，真题演练明确考向，课时精练巩固提高，内容索引，知识梳理·夯基础，工业流程题的结构，递进题组·练能力，＋2H2O，NiS和，ZnS等内容，欢迎下载使用。
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无机化工流程题的解题策略
二、流程图中主要环节的分析1.核心反应——陌生方程式的书写关注箭头的指向：箭头指入→反应物，箭头指出→生成物。(1)氧化还原反应：熟练应用氧化还原规律，①判断产物，②根据化合价升降相等配平。(2)非氧化还原反应：结合物质性质和反应实际判断产物。
2.原料的预处理(1)溶解：通常用酸溶。如用硫酸、盐酸等。
(2)灼烧、焙烧、煅烧：改变结构，使一些物质能溶解，并使一些杂质在高温下氧化、分解。(3)审题时要“瞻前顾后”，注意物质性质及反应原理的前后联系。
3.常用的控制反应条件的方法(1)调节溶液的pH。常用于使某些金属离子形成氢氧化物沉淀。调节pH所需的物质一般应满足两点：①能与H＋反应，使溶液pH增大；②不引入新杂质。例如：若要除去Cu2＋中混有的Fe3＋，可加入CuO、CuCO3、Cu(OH)2、Cu2(OH)2CO3等物质来调节溶液的pH，不可加入NaOH溶液、氨水等。
(2)控制温度。根据需要升温或降温，改变反应速率或使平衡向需要的方向移动。(3)趁热过滤。防止某物质降温时会析出。(4)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。
4.常用的提纯方法(1)水溶法：除去可溶性杂质。(2)酸溶法：除去碱性杂质。(3)碱溶法：除去酸性杂质。(4)氧化剂或还原剂法：除去还原性或氧化性杂质。(5)加热灼烧法：除去受热易分解或易挥发的杂质。(6)调节溶液的pH法：如除去酸性溶液中的Fe3＋等。
5.常用的分离方法(1)过滤：分离难溶物和易溶物，根据特殊需要采用趁热过滤或者抽滤等方法。(2)萃取和分液：利用溶质在互不相溶的溶剂里的溶解度不同提取分离物质，如用CCl4或苯萃取溴水中的溴。(3)蒸发结晶：提取溶解度随温度变化不大的溶质，如从溶液中提取NaCl。(4)冷却结晶：提取溶解度随温度变化较大的溶质、易水解的溶质或结晶水合物，如KNO3、FeCl3、CuCl2、CuSO4·5H2O、FeSO4·7H2O等。
(5)蒸馏或分馏：分离沸点不同且互溶的液体混合物，如分离乙醇和甘油。(6)冷却法：利用气体液化的特点分离气体，如合成氨工业采用冷却法分离平衡混合气体中的氨气。
1.(2019·全国卷Ⅲ，26)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，工艺如图所示。回答下列问题：
相关金属离子[c0(Mn＋)＝0.1 ml·L－1]形成氢氧化物沉淀的pH范围如下：
(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：_________________________________________。
SiO2(或不溶性硅酸盐)
MnO2＋MnS＋2H2SO4===2MnSO4＋S
解析 硫化锰矿中硅元素主要以SiO2或不溶性硅酸盐形式存在，则“滤渣1”的主要成分为S和SiO2(或不溶性硅酸盐)。结合“滤渣1”中含S，可知“溶浸”时MnO2与MnS在酸性条件下发生氧化还原反应生成MnSO4和S，根据化合价升降法可配平该反应的化学方程式。
(2)“氧化”中添加适量的MnO2的作用是__________________。
解析 “溶浸”后溶液中含Fe2＋，“氧化”中加入的适量MnO2能将Fe2＋氧化为Fe3＋。
将Fe2＋氧化为Fe3＋
(3)“调pH”除铁和铝，溶液的pH范围应调节为________～6之间。
解析 “调pH”除去Fe3＋和Al3＋时，结合表格中数据信息可知需控制溶液的pH在4.7～6之间。
(4)“除杂1”的目的是除去Zn2＋和Ni2＋，“滤渣3”的主要成分是___________。
解析 “除杂1”中加入Na2S能将Zn2＋和Ni2＋分别转化为沉淀除去，故“滤渣3”的主要成分为NiS和ZnS。
(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_____________________________________________________________________。
解析 “除杂2”中F－与Mg2＋反应生成MgF2沉淀，若溶液酸度过高，则F－与H＋结合生成弱电解质HF，导致MgF2(s) Mg2＋(aq)＋2F－(aq)平衡向右移动，Mg2＋不能完全除去。
F－与H＋结合形成弱电解质HF，MgF2(s) Mg2＋(aq)＋2F－(aq)平衡向右移动
(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LiNixCyMnzO2，其中Ni、C、Mn的化合价分别为＋2、＋3、＋4。当x＝y＝ 时，z＝______。
2.(2020·济宁模拟)钪及其化合物具有许多优良的性能，在宇航、电子、超导等方面有着广泛的应用。从钛白工业废酸(含钪、钛、铁、锰等离子)中提取氧化钪(Sc2O3)的一种流程如图：回答下列问题：(1)洗涤“油相”可除去大量的钛离子。洗涤水是用93%的硫酸、27.5%的双氧水和水按一定比例混合而成。混合的实验操作是_________________________________________________________________________________________。
内壁慢慢注入水中，并用玻璃棒不断搅拌，冷却后再慢慢注入双氧水中，并不断搅拌
解析 在混合不同的液体时，一般先加密度较小、易挥发的，后加密度大、难挥发的，若混合时放热，则最后加受热易分解的，因此混合的实验操作是将浓硫酸沿烧杯内壁慢慢注入水中，并用玻璃棒不断搅拌，冷却后再慢慢注入双氧水中，并不断搅拌。
(2)先加入氨水调节pH＝3，过滤，滤渣主要成分是_________；再向滤液中加入氨水调节pH＝6，滤液中Sc3＋的浓度为_________________。(已知：25 ℃时，Ksp[Mn (OH)2]＝1.9×10－13，Ksp[Fe(OH)3]＝2.6×10－39，Ksp[Sc(OH)3]＝9.0×10－31)
9.0×10－7ml·L－1
(3)用草酸“沉钪”。25 ℃时pH＝2的草酸溶液中 ＝__________(保留两位有效数字)。写出“沉钪”得到草酸钪的离子方程式：____________________________________。[已知：25 ℃时，Ka1(H2C2O4)＝5.9×10－2，Ka2(H2C2O4)＝6.4×10－5]
3H2C2O4===Sc2(C2O4)3↓＋6H＋
(4)草酸钪“灼烧”氧化的化学方程式为_____________________________________。
(5)废酸中含钪量为15 mg·L－1，V L废酸最多可提取Sc2O3的质量为________。
3.利用化学原理可以对工厂排放的废水、废渣等进行有效检测与合理处理。某工厂对制革工业污泥Cr(Ⅲ)的处理工艺流程如图：
已知硫酸浸取液中的金属离子主要是Cr3＋，其次是Fe3＋、Al3＋、Ca2＋和Mg2＋。(1)酸浸时，为了提高浸取率可采取的措施有__________________、______。(答出两点)
解析 酸浸时，为了提高浸取率可采取的措施是延长浸取时间、加快溶解速度等措施，可以升高温度增大物质的溶解度或搅拌加快溶解速度。
(2)H2O2的作用是将滤液Ⅰ中的Cr3＋转化为 ，则此反应中氧化剂和还原剂物质的量之比为______。
(3)常温下，部分阳离子以氢氧化物形式沉淀时溶液的pH如表所示：
①用NaOH调节溶液的pH不能超过8，其理由是______________________________________________________________。
pH超过8会使部分Al(OH)3
②当pH＝8时，Mg2＋______(填“是”或“否”)开始沉淀(溶液中Mg2＋浓度不超过1 ml·L－1)。已知：Ksp[Mg(OH)2]＝1.8×10－11。
解析 当pH＝8时，Qc＝c(Mg2＋)·c2(OH－)＝1×(10－6)2＝10－12
4.(2020·山东济宁模拟)三盐基硫酸铅(3PbO·PbSO4·H2O，其相对分子质量为990)简称“三盐”，不溶于水及有机溶剂。主要适用于不透明的聚氯乙烯硬质管、注射成型制品，也可用于人造革等软质制品。以铅泥(主要成分为PbO、Pb及PbSO4等)为原料制备三盐的工艺流程如下图所示。
已知：Ksp(PbSO4)＝1.82×10－8，Ksp(PbCO3)＝1.46×10－13
请回答下列问题：(1)写出步骤①“转化”的离子方程式：_______________________________________。
解析 由于Ksp(PbSO4)＝1.82×10－8>Ksp(PbCO3)＝1.46×10－13，所以步骤①加入碳酸钠溶液，把硫酸铅转化为碳酸铅，反应的离子方程式为PbSO4(s)＋
(2)根据下图溶解度曲线，由滤液1得到Na2SO4固体的操作为：将“滤液1”_________、_________、用乙醇洗涤后干燥。
解析 滤液1的溶质主要是Na2SO4和过量的Na2CO3，将“滤液1”升温结晶、趁热过滤、用乙醇洗涤后干燥得到Na2SO4固体。
(3)步骤③“酸溶”，为提高酸溶速率，可采取的措施是____________________________________________(任意写出一条)。
增加硝酸浓度等合理答案均可)
(4)“滤液2”中可循环利用的溶质为________(填化学式)。若步骤④“沉铅”后的滤液中c(Pb2＋)＝1.82×10－5ml·L－1，则此时c( )＝________ml·L－1。
解析 Pb、PbO和PbCO3在硝酸的作用下转化成Pb(NO3)2，Pb(NO3)2中加硫酸转化成PbSO4和硝酸，HNO3可循环利用；根据Ksp(PbSO4)＝1.82×10－8，若滤液中c(Pb2＋)＝1.82×10－5ml·L－1，则溶液中的
(5)步骤⑥“合成”三盐的化学方程式为_____________________________________________________________。
3PbO·PbSO4·H2O＋3Na2SO4＋2H2O
(6)若消耗100.0 t铅泥，最终得到纯净干燥的三盐49.5 t，假设铅泥中的铅元素有75%转化为三盐，则铅泥中铅元素的质量分数为________。
解析 设铅泥中铅元素的质量分数为x，根据铅元素守恒可得： ×4，解得x＝0.552 0，所以铅泥中铅元素的质量分数为55.20%。
5.(2020·东北三省四市联合模拟)碱式碳酸铜在烟火、农药、颜料、杀菌剂等方面应用广泛。一种以辉铜矿(Cu2S，含有SiO2和少量Fe2O3等杂质)为原料制备碱式碳酸铜的流程如图所示：
已知：①有关金属离子形成氢氧化物沉淀的pH范围如下：
②[Cu(NH3)4]SO4常温稳定，在热水中会分解生成NH3；③Ksp[Fe(OH)3]＝4.0×10－38。回答下列问题：(1)加快“浸取”速率，除将辉铜矿粉碎外，还可采取的措施有_______________________________________(任写一种)。
适当增加硫酸浓度、适当加热等)
解析 辉铜矿主要成分为Cu2S，含少量Fe2O3、SiO2等杂质，加入稀硫酸和二氧化锰浸取，Cu2S在酸性条件下被二氧化锰氧化，SiO2不溶于稀硫酸，滤渣Ⅰ经CS2提取后可获得一种淡黄色副产品，说明滤渣Ⅰ中含有S，过滤得到的滤渣中含有MnO2、SiO2、单质S，滤液中含有Fe3＋、Mn2＋、Cu2＋，加入A，调节溶液的pH使铁离子形成氢氧化铁沉淀，除去铁；加入碳酸氢铵溶液沉淀锰，过滤得到碳酸锰，用硫酸溶解，生成硫酸锰晶体，滤液赶出氨气，参与循环使用，同时得到碱式碳酸铜，据此分析解答。加快“浸取”速率，除将辉铜矿粉碎外，还可以适当增加硫酸的浓度，充分搅拌，加热等。
(2)滤渣Ⅰ经CS2提取后可获得一种淡黄色副产品，则滤渣Ⅰ中的主要成分是_______________(填化学式)。回收淡黄色副产品过程中温度控制在50～60 ℃之间，不宜过高或过低的原因是______________________________________________。
SiO2、S、MnO2
温度过高，CS2易挥发
温度过低，硫的溶解速率小，
解析 滤渣Ⅰ的主要成分是MnO2、SiO2、单质S；回收淡黄色副产品(S)的过程中温度控制在50～60 ℃之间，不宜过高或过低，原因是温度过低，硫的溶解速率小，温度过高，CS2易挥发。
(3)常温下“除铁”时加入的试剂A可用CuO，调节pH的范围为_______________________，若加A后将溶液的pH调为5，则溶液中Fe3＋的浓度为____________ml·L－1。
(或3.7≤pH<5.6)
解析 加入的试剂A是用于调节溶液的pH，促进铁离子的水解，但不能引入杂质，因最后要制备碱式碳酸铜，则可加入氧化铜、氢氧化铜等；根据有关金属离子形成氢氧化物沉淀的pH范围，“除铁”时溶液pH应该介于3.7～5.6( 或3.7≤pH＜5.6)，若加A后将溶液的pH调为5，则c(OH－)＝10－9ml·L－1，Ksp[Fe(OH)3]＝4.0×10－38，则溶液中铁离子浓度为 ml·L－1＝4.0×10－11 ml·L－1。
(4)写出“沉锰”(除Mn2＋)过程中反应的离子方程式：_____________________________________。
(5)“赶氨”时，最适宜的操作方法是___________。
解析 氨气易挥发，“赶氨”时，最适宜的操作方法是将溶液加热。
(6)测定副产品MnSO4·H2O样品的纯度：准确称取样品14.00 g，加蒸馏水配成100 mL溶液，取出25.00 mL用标准的BaCl2溶液测定，完全反应后得到了4.66 g沉淀，则此样品的纯度为________(保留到小数点后两位)。
化学工艺流程题的分析方法主线分析“原料→中间转化物质→目标产物”(1)反应与物质的转化：分析每一步操作的目的及所发生的化学反应，跟踪物质转化的形式。尤其要注意原料中的杂质在流程中是如何被除去的。滤渣、滤液成分的确定：反应过程中哪些物质(离子)发生了变化？产生了哪些新离子？这些离子间是否能发生化学反应？所加试剂是否过量？
1.(2020·全国卷Ⅰ，26)钒具有广泛用途。黏土钒矿中，钒以＋3、＋4、＋5价的化合物存在，还包括钾、镁的铝硅酸盐，以及SiO2、Fe3O4。采用以下工艺流程可由黏土钒矿制备NH4VO3。
解析 “酸浸氧化”过程中钒矿粉、MnO2和30% H2SO4发生反应，常温下反应速率较小，加热的目的是加快酸浸氧化反应速率。
该工艺条件下，溶液中金属离子开始沉淀和完全沉淀的pH如下表所示：
回答下列问题：(1)“酸浸氧化”需要加热，其原因是_____________________________________。
加快酸浸氧化反应速率(促进氧化
(2)“酸浸氧化”中，VO＋和VO2＋被氧化成 ，同时还有_______离子被氧化。写出VO＋转化为 反应的离子方程式______________________________________。
VO＋＋MnO2＋2H＋===
(3)“中和沉淀”中，钒水解并沉淀为V2O5· xH2O，随滤液②可除去金属离子K＋、Mg2＋、Na＋、______，以及部分的____________。
解析 由表中数据可知，Mn2＋开始沉淀的pH为8.1，Al3＋开始沉淀的pH为3.0，沉淀完全的pH为4.7，Fe3＋沉淀完全的pH为3.2。“中和沉淀”中调节pH＝3.0～3.1，钒水解并沉淀为V2O5·xH2O，此时Mn2＋不沉淀，Al3＋部分沉淀，Fe3＋几乎沉淀完全，故随滤液②除去的金属离子有K＋、Mg2＋、Na＋、Mn2＋及部分Al3＋、Fe3＋。
(4)“沉淀转溶”中，V2O5· xH2O转化为钒酸盐溶解。滤渣③的主要成分是________。
解析 滤饼②中含V2O5·xH2O、Fe(OH)3和少量Al(OH)3，“沉淀转溶”中，加入NaOH溶液，调节pH＞13，V2O5·xH2O转化为钒酸盐溶解，Al(OH)3转化为NaAlO2，故滤渣③的主要成分是Fe(OH)3。
(5)“调pH”中有沉淀产生，生成沉淀反应的化学方程式是_____________________________________。
＋H2O===NaCl＋Al(OH)3↓
解析 滤液③中含有NaAlO2、NaVO3，“调pH”中加入HCl，调节pH＝8.5，此时NaAlO2＋HCl＋H2O===Al(OH)3↓＋NaCl。
(6)“沉钒”中析出NH4VO3晶体时，需要加入过量NH4Cl，其原因是___________________________________________。
利用同离子效应，促进NH4VO3尽可能析出完全
2.(2020·全国卷Ⅲ，27)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)：
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____________________________。
溶液中金属离子开始沉淀和完全沉淀的pH如下表所示：
除去油脂，溶解铝及其氧化物
解析 因为废镍催化剂表面沾有油脂，所以“碱浸”的目的是除去油脂，同时还可以溶解催化剂中混有的铝及氧化铝杂质。滤液①中存在的金属元素有铝元素和钠元素，铝元素以 的形式存在，当加酸调到中性时，发生反应的离子方程式为 ＋H＋＋H2O===Al(OH)3↓。
(2)“滤液②”中含有的金属离子是__________________。
Ni2＋、Fe2＋、Fe3＋
解析 滤饼①加稀硫酸酸浸，产生的滤液中的金属离子有Ni2＋、Fe2＋、Fe3＋。
(3)“转化”中可替代H2O2的物质是__________。若工艺流程改为先“调pH”后“转化”，即 ，“滤液③”中可能含有的杂质离子为______。
解析 过程中加入H2O2的目的是氧化Fe2＋，由于Fe2＋的还原性强，能与氧气反应，因此也可以用氧气或空气代替H2O2。如果过程中先“调pH”后“转化”，结合金属离子沉淀的有关pH数据可知，当调节pH小于7.2时，Fe2＋不能形成沉淀，加入H2O2后Fe2＋被氧化为Fe3＋，因此滤液③中可能混有Fe3＋。
(4)利用上述表格数据，计算Ni(OH)2的Ksp＝_____________________________________(列出计算式)。如果“转化”后的溶液中Ni2＋浓度为1.0 ml·L－1，则“调pH”应控制的pH范围是________。
0.01×(107.2－14)2[或10－5×
(108.7－14)2]
(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____________________________________________________。
2Ni2＋＋ClO－＋4OH－===
2NiOOH↓＋ Cl－＋H2O
解析 分离出硫酸镍晶体后的母液中仍有Ni2＋，采用循环使用的意义是提高镍的回收率。
(6)将分离出硫酸镍晶体后的母液收集、循环使用，其意义是_________________。
3.[2020·新高考全国卷Ⅰ(山东)，16]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。
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______________________________________。
增大接触面积，充分反应，提高反应速率
MnO2＋BaS＋H2O===
Ba(OH)2＋MnO＋S
解析 软锰矿粉碎后，表面积增大，即在反应中增大了反应物的接触面积，一是可以使之充分反应；二是可以提高反应速率。由题给信息可知，反应物有MnO2、BaS，生成物有MnO；由流程图中给出的信息可知，生成物中还有Ba(OH)2和硫黄。根据原子守恒和得失电子守恒，可写出该反应的化学方程式MnO2＋BaS＋H2O===MnO＋Ba(OH)2＋S。
(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________________________________。
过量的MnO2消耗了产生的Ba(OH)2
解析 增大MnO2与BaS的投料比，S的量达到最大值后不再变化，说明过量的MnO2与S不反应；Ba(OH)2的量达到最大值后会减小，说明过量的MnO2与Ba(OH)2发生了反应，消耗了产生的Ba(OH)2。
解析 滤液Ⅰ中还含有未结晶的Ba(OH)2，可循环使用，应将其导入蒸发操作中。
(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≤1.0×10－5 ml·L－1时，可认为该离子沉淀完全)。
解析 软锰矿中含有的Fe3O4、Al2O3杂质与硫酸反应生成FeSO4、Fe2(SO4)3、Al2(SO4)3，要除去Fe2＋，应先将Fe2＋氧化为Fe3＋，为了不引入其他杂质，加入的氧化剂X可选用H2O2。因Fe(OH)3和Al(OH)3的组成相似，且Fe(OH)3的Ksp小于Al(OH)3的，因此当Al3＋完全沉淀时，Fe3＋也完全沉淀，由Ksp[Al(OH)3]＝1×10－32.3可知，c(Al3＋)·c3(OH－)＝1×10－32.3，由题意知，当c(Al3＋)≤1.0×10－5 ml·L－1时沉淀完全，可求得c(OH－)≥1×10－9.1 ml·L－1，即c(H＋)≤1×10－4.9 ml·L－1，pH的理论最小值为4.9。
(5)碳化过程中发生反应的离子方程式为__________________________________________________。
1.软锰矿的主要成分为MnO2，还含有Fe2O3、MgO、Al2O3、CaO、SiO2等杂质，工业上用软锰矿制取MnSO4·H2O的流程如下：
已知：①部分金属阳离子完全沉淀时的pH如下表②温度高于27 ℃时，MnSO4晶体的溶解度随温度的升高而逐渐降低。(1)“浸出”过程中MnO2转化为Mn2＋的离子方程式为____________________________。
MnO2＋SO2===
(2)第1步除杂中加入H2O2的目的是__________________。
解析 第1步除杂中加入H2O2的目的是将溶液中可能存在的Fe2＋氧化为Fe3＋，以便于形成Fe(OH)3沉淀，过滤将沉淀除去。
(3)第1步除杂中形成滤渣1的主要成分为__________________(填化学式)，调pH至5～6所加的试剂，可选择________(填字母)。a.CaO b.MgO c.Al2O3 d.氨水
Al(OH)3、Fe(OH)3
解析 第1步除杂时调整溶液的pH至5～6，可以使溶液中的Al3＋、Fe3＋分别形成Al(OH)3、Fe(OH)3沉淀，所以形成滤渣1的主要成分为Al(OH)3、Fe(OH)3；在调pH至5～6时，为了不引入新的杂质离子，所加的试剂应该可以与酸发生反应，可选择含有Ca2＋、Mg2＋的化合物CaO、MgO，a、b正确。
(4)第2步除杂，主要是将Ca2＋、Mg2＋转化为相应氟化物沉淀除去，写出MnF2除去Mg2＋的离子方程式：_____________________________，该反应的平衡常数为________。(已知：MnF2的Ksp＝5.3×10－3；CaF2的Ksp＝1.5×10－10；MgF2的Ksp＝7.4×10－11)
MnF2＋Mg2＋ Mn2＋＋MgF2
解析 第2步除杂，主要是将Ca2＋、Mg2＋转化为相应的氟化物沉淀除去，MnF2除去Mg2＋的离子方程式是MnF2＋Mg2＋ Mn2＋＋MgF2；该反应
解析 由已知②温度高于27 ℃时，MnSO4晶体的溶解度随温度的升高而逐渐降低，故采用“趁热过滤”操作可以减少MnSO4·H2O在水中的溶解，得到更多产品。
(5)采用“趁热过滤”操作的原因是___________________________________________。
减少MnSO4·H2O在水中的溶解，得
解析 MnSO4是强酸弱碱盐，Mn2＋发生水解反应。
(6)取少量MnSO4·H2O溶于水，配成溶液，测其pH发现该溶液显酸性，原因是______________________________(用离子方程式表示)。
Mn2＋＋2H2O Mn(OH)2＋2H＋
2.(2020·汕头市高三模拟)溴酸镉[Cd(BrO3)2]常用作分析试剂、生产荧光粉等。以镉铁矿(成分为 CdO2、Fe2O3、FeO 及少量的Al2O3 和SiO2)为原料制备[Cd(BrO3)2]的工艺流程如右：
已知 Cd(SO4)2 溶于水，回答下列问题： (1)为提高镉的浸取率，酸浸时可采取的措施有______________________________________________________________________(任写两种即可)。
增大稀硫酸浓度、将固体粉碎、用玻璃棒搅拌或适当加热等措施(写出两种即可)
解析 用稀硫酸溶解镉铁矿，其中SiO2不溶于水和酸，通过过滤除去，即滤渣1为SiO2；滤液中主要含有Fe2＋、Fe3＋、Al3＋和Cd4＋，加入CH3OH将Cd4＋还原为Cd2＋，然后加入H2O2溶液，将溶液中的Fe2＋氧化为Fe3＋，再调节溶液pH使溶液中的Al3＋和Fe3＋完全转化为Al(OH)3、Fe(OH)3沉淀，过滤除去不溶物(滤渣2)，向含有CdSO4的滤液中加入K2CO3生成CdCO3沉淀，再过滤将沉淀溶于HBrO3，最后将溶液蒸发结晶即可得到溴酸镉，据此分析。固体溶解于稀硫酸时，采取增大稀硫酸浓度、将固体粉碎、用玻璃棒搅拌或适当加热等措施，可提高镉的浸出率。
(2)还原镉时，产生能使澄清石灰水变浑浊的气体，发生反应的离子方程式为___________________________________________。
3Cd4＋＋CH3OH＋H2O===3Cd2＋＋CO2↑＋6H＋
解析 CH3OH将Cd4＋还原为Cd2＋时，产生使澄清石灰水变浑浊的气体，此气体为CO2，结合守恒法，可知反应的离子方程式为3Cd4＋＋CH3OH＋H2O===3Cd2＋＋CO2↑＋6H＋。
解析 加入H2O2溶液的目的是将溶液中的Fe2＋氧化为Fe3＋。
(3)加入H2O2 溶液的目的是_________________________。
将溶液中的Fe2＋氧化为Fe3＋
解析 滤渣2的主要成分为Al(OH)3、Fe(OH)3；为检验滤液中是否含有 Fe3＋，可选用的化学试剂是KSCN溶液。
(4)滤渣2 的主要成分为__________________(填化学式)；为检验滤液中是否含有 Fe3＋，可选用的化学试剂是____________。
(5)实际工业生产中，有时还采用阳离子交换树脂法来测定沉镉后溶液中 Cd2＋的含量，其原理：Cd2＋＋ 2NaR===2Na＋＋ CdR2 ，其中NaR为阳离子交换树脂。常温下，将沉镉后的溶液(此时溶液 pH＝6)经过阳离子交换树脂后，测得溶液中的 Na＋比交换前增加了 0.055 2 g·L－1，则该条件下Cd(OH)2 的Ksp值为___________。
解析 沉淀后的溶液pH＝6，则c(OH－)＝10－8ml·L－1，经阳离子交换树脂后，测得溶液中Na＋比交换前增加了0.055 2 g·L－1，即Na＋物质的量浓度增加了 ＝0.002 4 ml·L－1，根据Cd2＋＋2NaR===2Na＋＋CdR2，可知原溶液中c(Cd2＋)＝0.001 2 ml·L－1，则Cd(OH)2的Ksp＝c(Cd2＋)·c2(OH－)＝1.2×10－19。
(6)已知镉铁矿中CdO2的含量为72%，整个流程中镉元素的损耗率为10%，则2 t该镉铁矿可制得Cd(BrO3)2(摩尔质量为 368 g·ml－1)质量为______kg。
解析 2 t该矿石中CdO2的质量为2×106 g×72%＝1.44×106g，其物质的量为 ＝1×104 ml，整个流程中镉元素的损耗率为10%，根据原子守恒可知Cd(BrO3)2的物质的量为104 ml×(1－10%)＝9×103ml，其质量为9×103 ml×368 g·ml－1＝3 312 000 g＝3 312 kg。
3.(2020·江西省重点中学盟校高三联考)高纯MnCO3在电子工业中有重要的应用，工业上利用软锰矿(主要成分是MnO2，还含有Fe2O3、CaCO3、CuO等杂质)制取碳酸锰的流程如图所示：
根据要求回答下列问题：(1)在实验室进行步骤A，混合物应放在________中加热；步骤C中的滤渣为_______________。
解析 高温焙烧物质应在坩埚中进行；根据分析可知滤渣为C、Cu和CaSO4。
解析 步骤D中MnO2被还原成Mn2＋，化合价降低2价，Fe2＋被氧化成Fe3＋，化合价升高1价，根据得失电子守恒，氧化剂与还原剂的物质的量之比为1∶2。
(2)步骤D中氧化剂与还原剂的物质的量之比为_______。
解析 此时溶液中的杂质主要为Fe3＋，结合表中数据可知步骤E中调节pH的范围为3.7≤pH＜8.1，其目的是使铁离子转化为氢氧化铁而除去，而不影响Mn2＋。
(3)步骤E中调节pH的范围为______________，其目的是____________________________________________。
Fe(OH)3而除去，且不影响Mn2＋
(4)步骤G，温度控制在35 ℃以下的原因是______________________________________，若Mn2＋恰好沉淀完全时测得溶液中 的浓度为2.2×10－6ml·L－1，则Ksp(MnCO3)＝___________。
减少碳酸氢铵的分解，提高
解析 铵盐不稳定，受热易分解，所以步骤G中温度需控制在35 ℃以下，减少碳酸氢铵的分解，提高原料利用率；Mn2＋恰好沉淀完全时可认为c(Mn2＋)＝10－5 ml·L－1，Ksp(MnCO3)＝c(Mn2＋)·c( )＝10－5×2.2×10－6＝2.2×10－11。
(5)生成的MnCO3沉淀需经充分洗涤，检验洗涤是否干净的方法是_____________________________________________________________________________________________________。
最后一次的洗涤液于试管中，向其中滴加用盐酸酸化的BaCl2溶液，若无白色沉淀产生，则表明已洗涤干净
解析 生成的MnCO3沉淀可能附着有硫酸盐，所以检验是否含有硫酸根即可确认沉淀是否洗涤干净，具体操作：取少量最后一次的洗涤液于试管中，向其中滴加用盐酸酸化的BaCl2溶液，若无白色沉淀产生，则表明已洗涤干净。
①酸性K2Cr2O7溶液与Fe2＋反应的离子方程式为_____________________________________________。
===6Fe3＋＋2Cr3＋＋7H2O
②试样中锰元素的质量分数为_______。
4.(2020·咸阳市高三模拟)硼酸和硫酸镁是重要的化工原料。以硼铁混合精矿[主要成分为MgBO2(OH)、UO2和Fe3O4，还有少量的Fe2O3、FeO、SiO2]为原料制备硼酸和硫酸镁的工艺流程如下：
已知：① 在pH为4～5的溶液中生成UO2(OH)2沉淀；②Fe2＋和Fe3＋沉淀完全的pH分别为9.7、3.7。(1)酸浸过程中MgBO2(OH)与硫酸反应的离子方程式为____________________________________。
2H＋===Mg2＋＋H3BO3
解析 用硫酸酸化的H2O2溶解硼铁混合精矿，其中SiO2不溶于水和酸，经过滤可除去，所得滤液中主要含有 、Fe3＋、Mg2＋及H3BO3，用MgO或Mg(OH)2或MgCO3调节溶液pH，使溶液中Fe3＋完全转化为Fe(OH)3沉淀， 转化为UO2(OH)2沉淀，并经过滤得滤渣2，将滤液蒸发、浓缩，趁热过滤，获得MgSO4·H2O晶体，将滤液冷却结晶，过滤可得粗硼酸，据此分析解题。酸浸过程中MgBO2(OH)与硫酸反应，生成硼酸和硫酸镁，发生反应的离子方程式为MgBO2(OH)＋2H＋===Mg2＋＋H3BO3。
(2)酸浸过程中加入H2O2的目的是___________________________________________________________(写出两条)，滤渣1的主要成分是______(填化学式)。
将Fe2＋氧化为Fe3＋，将UO2氧化成
解析 酸浸过程中加入H2O2，利用H2O2的氧化性，将Fe2＋氧化为Fe3＋，同时将UO2氧化成 便于后续过程除去；SiO2不溶于水和酸，则滤渣1的主要成分是SiO2。
(3)试剂1最好选择___________________________(填化学式)。若调节溶液pH前，溶液中c(Mg2＋)＝0.2 ml·L－1，当溶液pH调至5时， 沉淀完全，此时是否有Mg(OH)2沉淀生成________________________________________________________________________________________________。{通过计算说明，Ksp[Mg(OH)2]＝5.6×10－12}
MgO[或Mg(OH)2或MgCO3]
c(Mg2＋)·c2(OH－)＝0.2×(10－9)2＝2×10－19＜Ksp[Mg (OH)2]＝5.6×10－12，因此不会产生Mg (OH)2沉淀
解析 添加试剂1是调节溶液pH，则试剂1能与酸反应，且不引入新的杂质，故最好选择MgO或Mg(OH)2或MgCO3；c(Mg2＋)＝0.2 ml·L－1，当溶液pH调至5时，c(OH－)＝1×10－9ml·L－1，则c(Mg2＋)·c2(OH－)＝0.2×(10－9)2＝2×10－19＜Ksp[Mg (OH) 2]＝5.6×10－12，因此不会产生Mg (OH) 2沉淀。
解析 结合以上分析可知，将滤液蒸发、浓缩，趁热过滤，获得MgSO4·H2O晶体，所以操作1的名称是趁热过滤。
(4)操作1的名称是__________。
(5)MgSO4·H2O加热脱水可以得无水MgSO4，那么MgCl2·6H2O晶体直接加热_______(填“能”或“不能”)得到无水MgCl2，理由是________________________________________________________________。
了MgCl2的水解，最终得到氢氧化镁、氧化镁或碱式碳酸镁
解析 MgCl2能水解生成Mg (OH) 2和HCl，MgCl2·6H2O晶体直接加热时，促进Mg2＋水解，且HCl挥发，则最终得到氢氧化镁、氧化镁或碱式碳酸镁，而不能得到无水MgCl2。
(6)已知：H2CO3的Ka1＝4.4×10－7，Ka2＝4.7×10－11；H3BO3的Ka＝5.8×10－10。向碳酸钠溶液里逐滴加入硼酸溶液_____(填“有”或“无”)气泡产生，理由是___________________。
5.(2020·咸阳市高三模拟)氯化铵焙烧菱锰矿制备高纯度碳酸锰的工艺流程如下：
已知：①菱锰矿石主要成分是MnCO3，还含有少量Fe、Al、Ca、Mg等元素； ②相关金属离子[c(Mn＋)＝0.1 ml·L－1]形成氢氧化物沉淀时的pH如下：
③常温下，CaF2、MgF2的溶度积分别为1.46×10－10、7.42×10－11
回答下列问题： (1)“焙烧”时发生的主要反应的化学方程式为___________________________________________________。
MnCl2＋2NH3↑＋CO2↑＋H2O
解析 根据工艺流程图知“焙烧”时发生的主要化学反应方程式为MnCO3＋2NH4Cl MnCl2＋2NH3↑＋CO2↑＋H2O。
(2)分析下列图1、图2、图3，氯化铵焙烧菱锰矿的最佳条件是
焙烧温度________，氯化铵与菱锰矿粉的质量之比为________，焙烧时间为_______。
解析 根据图示锰浸出率比较高，焙烧菱锰矿的最佳条件是焙烧温度500 ℃，氯化铵与菱锰矿粉的质量比为1.10，焙烧时间为60 min。
(3)浸出液“净化除杂”过程如下：首先加入MnO2将Fe2＋氧化为Fe3＋，反应的离子方程式为________________________________________；然后调节溶液pH使Fe3＋、Al3＋沉淀完全，此时溶液的pH范围为______________。再加入NH4F沉淀Ca2＋、Mg2＋，当c(Ca2＋)＝1.0×10－5 ml·L－1时，c(Mg2＋)＝__________ml·L－1。
MnO2＋2Fe2＋＋4H＋===Mn2＋＋2Fe3＋＋2H2O
(4)碳化结晶时，发生反应的离子方程式为_______________________________________。
解析 根据流程图知碳化结晶时，发生反应的离子方程式为Mn2＋＋
1.培养从试题提供的新信息中准确地提取实质性内容，并与已有知 识块整合重组为新知识块的能力。2.培养将实际问题分解，通过运用相关知识，采用分析、综合的方 法，解决简单化学问题的能力。3.培养将分析和解决问题的过程及成果用正确的化学术语及文字、 图表、模型、图形等表达并做出解释的能力。
无机化工流程题的解题策略
二、流程图中主要环节的分析1.核心反应——陌生方程式的书写关注箭头的指向：箭头指入→反应物，箭头指出→生成物。(1)氧化还原反应：熟练应用氧化还原规律，①判断产物，②根据化合价升降相等配平。(2)非氧化还原反应：结合物质性质和反应实际判断产物。
2.原料的预处理(1)溶解：通常用酸溶。如用硫酸、盐酸等。
(2)灼烧、焙烧、煅烧：改变结构，使一些物质能溶解，并使一些杂质在高温下氧化、分解。(3)审题时要“瞻前顾后”，注意物质性质及反应原理的前后联系。
3.常用的控制反应条件的方法(1)调节溶液的pH。常用于使某些金属离子形成氢氧化物沉淀。调节pH所需的物质一般应满足两点：①能与H＋反应，使溶液pH增大；②不引入新杂质。例如：若要除去Cu2＋中混有的Fe3＋，可加入CuO、CuCO3、Cu(OH)2、Cu2(OH)2CO3等物质来调节溶液的pH，不可加入NaOH溶液、氨水等。
(2)控制温度。根据需要升温或降温，改变反应速率或使平衡向需要的方向移动。(3)趁热过滤。防止某物质降温时会析出。(4)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。
4.常用的提纯方法(1)水溶法：除去可溶性杂质。(2)酸溶法：除去碱性杂质。(3)碱溶法：除去酸性杂质。(4)氧化剂或还原剂法：除去还原性或氧化性杂质。(5)加热灼烧法：除去受热易分解或易挥发的杂质。(6)调节溶液的pH法：如除去酸性溶液中的Fe3＋等。
5.常用的分离方法(1)过滤：分离难溶物和易溶物，根据特殊需要采用趁热过滤或者抽滤等方法。(2)萃取和分液：利用溶质在互不相溶的溶剂里的溶解度不同提取分离物质，如用CCl4或苯萃取溴水中的溴。(3)蒸发结晶：提取溶解度随温度变化不大的溶质，如从溶液中提取NaCl。(4)冷却结晶：提取溶解度随温度变化较大的溶质、易水解的溶质或结晶水合物，如KNO3、FeCl3、CuCl2、CuSO4·5H2O、FeSO4·7H2O等。
(5)蒸馏或分馏：分离沸点不同且互溶的液体混合物，如分离乙醇和甘油。(6)冷却法：利用气体液化的特点分离气体，如合成氨工业采用冷却法分离平衡混合气体中的氨气。
1.(2019·全国卷Ⅲ，26)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，工艺如图所示。回答下列问题：
相关金属离子[c0(Mn＋)＝0.1 ml·L－1]形成氢氧化物沉淀的pH范围如下：
(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：_________________________________________。
SiO2(或不溶性硅酸盐)
MnO2＋MnS＋2H2SO4===2MnSO4＋S
解析 硫化锰矿中硅元素主要以SiO2或不溶性硅酸盐形式存在，则“滤渣1”的主要成分为S和SiO2(或不溶性硅酸盐)。结合“滤渣1”中含S，可知“溶浸”时MnO2与MnS在酸性条件下发生氧化还原反应生成MnSO4和S，根据化合价升降法可配平该反应的化学方程式。
(2)“氧化”中添加适量的MnO2的作用是__________________。
解析 “溶浸”后溶液中含Fe2＋，“氧化”中加入的适量MnO2能将Fe2＋氧化为Fe3＋。
将Fe2＋氧化为Fe3＋
(3)“调pH”除铁和铝，溶液的pH范围应调节为________～6之间。
解析 “调pH”除去Fe3＋和Al3＋时，结合表格中数据信息可知需控制溶液的pH在4.7～6之间。
(4)“除杂1”的目的是除去Zn2＋和Ni2＋，“滤渣3”的主要成分是___________。
解析 “除杂1”中加入Na2S能将Zn2＋和Ni2＋分别转化为沉淀除去，故“滤渣3”的主要成分为NiS和ZnS。
(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_____________________________________________________________________。
解析 “除杂2”中F－与Mg2＋反应生成MgF2沉淀，若溶液酸度过高，则F－与H＋结合生成弱电解质HF，导致MgF2(s) Mg2＋(aq)＋2F－(aq)平衡向右移动，Mg2＋不能完全除去。
F－与H＋结合形成弱电解质HF，MgF2(s) Mg2＋(aq)＋2F－(aq)平衡向右移动
(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LiNixCyMnzO2，其中Ni、C、Mn的化合价分别为＋2、＋3、＋4。当x＝y＝ 时，z＝______。
2.(2020·济宁模拟)钪及其化合物具有许多优良的性能，在宇航、电子、超导等方面有着广泛的应用。从钛白工业废酸(含钪、钛、铁、锰等离子)中提取氧化钪(Sc2O3)的一种流程如图：回答下列问题：(1)洗涤“油相”可除去大量的钛离子。洗涤水是用93%的硫酸、27.5%的双氧水和水按一定比例混合而成。混合的实验操作是_________________________________________________________________________________________。
内壁慢慢注入水中，并用玻璃棒不断搅拌，冷却后再慢慢注入双氧水中，并不断搅拌
解析 在混合不同的液体时，一般先加密度较小、易挥发的，后加密度大、难挥发的，若混合时放热，则最后加受热易分解的，因此混合的实验操作是将浓硫酸沿烧杯内壁慢慢注入水中，并用玻璃棒不断搅拌，冷却后再慢慢注入双氧水中，并不断搅拌。
(2)先加入氨水调节pH＝3，过滤，滤渣主要成分是_________；再向滤液中加入氨水调节pH＝6，滤液中Sc3＋的浓度为_________________。(已知：25 ℃时，Ksp[Mn (OH)2]＝1.9×10－13，Ksp[Fe(OH)3]＝2.6×10－39，Ksp[Sc(OH)3]＝9.0×10－31)
9.0×10－7ml·L－1
(3)用草酸“沉钪”。25 ℃时pH＝2的草酸溶液中 ＝__________(保留两位有效数字)。写出“沉钪”得到草酸钪的离子方程式：____________________________________。[已知：25 ℃时，Ka1(H2C2O4)＝5.9×10－2，Ka2(H2C2O4)＝6.4×10－5]
3H2C2O4===Sc2(C2O4)3↓＋6H＋
(4)草酸钪“灼烧”氧化的化学方程式为_____________________________________。
(5)废酸中含钪量为15 mg·L－1，V L废酸最多可提取Sc2O3的质量为________。
3.利用化学原理可以对工厂排放的废水、废渣等进行有效检测与合理处理。某工厂对制革工业污泥Cr(Ⅲ)的处理工艺流程如图：
已知硫酸浸取液中的金属离子主要是Cr3＋，其次是Fe3＋、Al3＋、Ca2＋和Mg2＋。(1)酸浸时，为了提高浸取率可采取的措施有__________________、______。(答出两点)
解析 酸浸时，为了提高浸取率可采取的措施是延长浸取时间、加快溶解速度等措施，可以升高温度增大物质的溶解度或搅拌加快溶解速度。
(2)H2O2的作用是将滤液Ⅰ中的Cr3＋转化为 ，则此反应中氧化剂和还原剂物质的量之比为______。
(3)常温下，部分阳离子以氢氧化物形式沉淀时溶液的pH如表所示：
①用NaOH调节溶液的pH不能超过8，其理由是______________________________________________________________。
pH超过8会使部分Al(OH)3
②当pH＝8时，Mg2＋______(填“是”或“否”)开始沉淀(溶液中Mg2＋浓度不超过1 ml·L－1)。已知：Ksp[Mg(OH)2]＝1.8×10－11。
解析 当pH＝8时，Qc＝c(Mg2＋)·c2(OH－)＝1×(10－6)2＝10－12
4.(2020·山东济宁模拟)三盐基硫酸铅(3PbO·PbSO4·H2O，其相对分子质量为990)简称“三盐”，不溶于水及有机溶剂。主要适用于不透明的聚氯乙烯硬质管、注射成型制品，也可用于人造革等软质制品。以铅泥(主要成分为PbO、Pb及PbSO4等)为原料制备三盐的工艺流程如下图所示。
已知：Ksp(PbSO4)＝1.82×10－8，Ksp(PbCO3)＝1.46×10－13
请回答下列问题：(1)写出步骤①“转化”的离子方程式：_______________________________________。
解析 由于Ksp(PbSO4)＝1.82×10－8>Ksp(PbCO3)＝1.46×10－13，所以步骤①加入碳酸钠溶液，把硫酸铅转化为碳酸铅，反应的离子方程式为PbSO4(s)＋
(2)根据下图溶解度曲线，由滤液1得到Na2SO4固体的操作为：将“滤液1”_________、_________、用乙醇洗涤后干燥。
解析 滤液1的溶质主要是Na2SO4和过量的Na2CO3，将“滤液1”升温结晶、趁热过滤、用乙醇洗涤后干燥得到Na2SO4固体。
(3)步骤③“酸溶”，为提高酸溶速率，可采取的措施是____________________________________________(任意写出一条)。
增加硝酸浓度等合理答案均可)
(4)“滤液2”中可循环利用的溶质为________(填化学式)。若步骤④“沉铅”后的滤液中c(Pb2＋)＝1.82×10－5ml·L－1，则此时c( )＝________ml·L－1。
解析 Pb、PbO和PbCO3在硝酸的作用下转化成Pb(NO3)2，Pb(NO3)2中加硫酸转化成PbSO4和硝酸，HNO3可循环利用；根据Ksp(PbSO4)＝1.82×10－8，若滤液中c(Pb2＋)＝1.82×10－5ml·L－1，则溶液中的
(5)步骤⑥“合成”三盐的化学方程式为_____________________________________________________________。
3PbO·PbSO4·H2O＋3Na2SO4＋2H2O
(6)若消耗100.0 t铅泥，最终得到纯净干燥的三盐49.5 t，假设铅泥中的铅元素有75%转化为三盐，则铅泥中铅元素的质量分数为________。
解析 设铅泥中铅元素的质量分数为x，根据铅元素守恒可得： ×4，解得x＝0.552 0，所以铅泥中铅元素的质量分数为55.20%。
5.(2020·东北三省四市联合模拟)碱式碳酸铜在烟火、农药、颜料、杀菌剂等方面应用广泛。一种以辉铜矿(Cu2S，含有SiO2和少量Fe2O3等杂质)为原料制备碱式碳酸铜的流程如图所示：
已知：①有关金属离子形成氢氧化物沉淀的pH范围如下：
②[Cu(NH3)4]SO4常温稳定，在热水中会分解生成NH3；③Ksp[Fe(OH)3]＝4.0×10－38。回答下列问题：(1)加快“浸取”速率，除将辉铜矿粉碎外，还可采取的措施有_______________________________________(任写一种)。
适当增加硫酸浓度、适当加热等)
解析 辉铜矿主要成分为Cu2S，含少量Fe2O3、SiO2等杂质，加入稀硫酸和二氧化锰浸取，Cu2S在酸性条件下被二氧化锰氧化，SiO2不溶于稀硫酸，滤渣Ⅰ经CS2提取后可获得一种淡黄色副产品，说明滤渣Ⅰ中含有S，过滤得到的滤渣中含有MnO2、SiO2、单质S，滤液中含有Fe3＋、Mn2＋、Cu2＋，加入A，调节溶液的pH使铁离子形成氢氧化铁沉淀，除去铁；加入碳酸氢铵溶液沉淀锰，过滤得到碳酸锰，用硫酸溶解，生成硫酸锰晶体，滤液赶出氨气，参与循环使用，同时得到碱式碳酸铜，据此分析解答。加快“浸取”速率，除将辉铜矿粉碎外，还可以适当增加硫酸的浓度，充分搅拌，加热等。
(2)滤渣Ⅰ经CS2提取后可获得一种淡黄色副产品，则滤渣Ⅰ中的主要成分是_______________(填化学式)。回收淡黄色副产品过程中温度控制在50～60 ℃之间，不宜过高或过低的原因是______________________________________________。
SiO2、S、MnO2
温度过高，CS2易挥发
温度过低，硫的溶解速率小，
解析 滤渣Ⅰ的主要成分是MnO2、SiO2、单质S；回收淡黄色副产品(S)的过程中温度控制在50～60 ℃之间，不宜过高或过低，原因是温度过低，硫的溶解速率小，温度过高，CS2易挥发。
(3)常温下“除铁”时加入的试剂A可用CuO，调节pH的范围为_______________________，若加A后将溶液的pH调为5，则溶液中Fe3＋的浓度为____________ml·L－1。
(或3.7≤pH<5.6)
解析 加入的试剂A是用于调节溶液的pH，促进铁离子的水解，但不能引入杂质，因最后要制备碱式碳酸铜，则可加入氧化铜、氢氧化铜等；根据有关金属离子形成氢氧化物沉淀的pH范围，“除铁”时溶液pH应该介于3.7～5.6( 或3.7≤pH＜5.6)，若加A后将溶液的pH调为5，则c(OH－)＝10－9ml·L－1，Ksp[Fe(OH)3]＝4.0×10－38，则溶液中铁离子浓度为 ml·L－1＝4.0×10－11 ml·L－1。
(4)写出“沉锰”(除Mn2＋)过程中反应的离子方程式：_____________________________________。
(5)“赶氨”时，最适宜的操作方法是___________。
解析 氨气易挥发，“赶氨”时，最适宜的操作方法是将溶液加热。
(6)测定副产品MnSO4·H2O样品的纯度：准确称取样品14.00 g，加蒸馏水配成100 mL溶液，取出25.00 mL用标准的BaCl2溶液测定，完全反应后得到了4.66 g沉淀，则此样品的纯度为________(保留到小数点后两位)。
化学工艺流程题的分析方法主线分析“原料→中间转化物质→目标产物”(1)反应与物质的转化：分析每一步操作的目的及所发生的化学反应，跟踪物质转化的形式。尤其要注意原料中的杂质在流程中是如何被除去的。滤渣、滤液成分的确定：反应过程中哪些物质(离子)发生了变化？产生了哪些新离子？这些离子间是否能发生化学反应？所加试剂是否过量？
1.(2020·全国卷Ⅰ，26)钒具有广泛用途。黏土钒矿中，钒以＋3、＋4、＋5价的化合物存在，还包括钾、镁的铝硅酸盐，以及SiO2、Fe3O4。采用以下工艺流程可由黏土钒矿制备NH4VO3。
解析 “酸浸氧化”过程中钒矿粉、MnO2和30% H2SO4发生反应，常温下反应速率较小，加热的目的是加快酸浸氧化反应速率。
该工艺条件下，溶液中金属离子开始沉淀和完全沉淀的pH如下表所示：
回答下列问题：(1)“酸浸氧化”需要加热，其原因是_____________________________________。
加快酸浸氧化反应速率(促进氧化
(2)“酸浸氧化”中，VO＋和VO2＋被氧化成 ，同时还有_______离子被氧化。写出VO＋转化为 反应的离子方程式______________________________________。
VO＋＋MnO2＋2H＋===
(3)“中和沉淀”中，钒水解并沉淀为V2O5· xH2O，随滤液②可除去金属离子K＋、Mg2＋、Na＋、______，以及部分的____________。
解析 由表中数据可知，Mn2＋开始沉淀的pH为8.1，Al3＋开始沉淀的pH为3.0，沉淀完全的pH为4.7，Fe3＋沉淀完全的pH为3.2。“中和沉淀”中调节pH＝3.0～3.1，钒水解并沉淀为V2O5·xH2O，此时Mn2＋不沉淀，Al3＋部分沉淀，Fe3＋几乎沉淀完全，故随滤液②除去的金属离子有K＋、Mg2＋、Na＋、Mn2＋及部分Al3＋、Fe3＋。
(4)“沉淀转溶”中，V2O5· xH2O转化为钒酸盐溶解。滤渣③的主要成分是________。
解析 滤饼②中含V2O5·xH2O、Fe(OH)3和少量Al(OH)3，“沉淀转溶”中，加入NaOH溶液，调节pH＞13，V2O5·xH2O转化为钒酸盐溶解，Al(OH)3转化为NaAlO2，故滤渣③的主要成分是Fe(OH)3。
(5)“调pH”中有沉淀产生，生成沉淀反应的化学方程式是_____________________________________。
＋H2O===NaCl＋Al(OH)3↓
解析 滤液③中含有NaAlO2、NaVO3，“调pH”中加入HCl，调节pH＝8.5，此时NaAlO2＋HCl＋H2O===Al(OH)3↓＋NaCl。
(6)“沉钒”中析出NH4VO3晶体时，需要加入过量NH4Cl，其原因是___________________________________________。
利用同离子效应，促进NH4VO3尽可能析出完全
2.(2020·全国卷Ⅲ，27)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)：
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____________________________。
溶液中金属离子开始沉淀和完全沉淀的pH如下表所示：
除去油脂，溶解铝及其氧化物
解析 因为废镍催化剂表面沾有油脂，所以“碱浸”的目的是除去油脂，同时还可以溶解催化剂中混有的铝及氧化铝杂质。滤液①中存在的金属元素有铝元素和钠元素，铝元素以 的形式存在，当加酸调到中性时，发生反应的离子方程式为 ＋H＋＋H2O===Al(OH)3↓。
(2)“滤液②”中含有的金属离子是__________________。
Ni2＋、Fe2＋、Fe3＋
解析 滤饼①加稀硫酸酸浸，产生的滤液中的金属离子有Ni2＋、Fe2＋、Fe3＋。
(3)“转化”中可替代H2O2的物质是__________。若工艺流程改为先“调pH”后“转化”，即 ，“滤液③”中可能含有的杂质离子为______。
解析 过程中加入H2O2的目的是氧化Fe2＋，由于Fe2＋的还原性强，能与氧气反应，因此也可以用氧气或空气代替H2O2。如果过程中先“调pH”后“转化”，结合金属离子沉淀的有关pH数据可知，当调节pH小于7.2时，Fe2＋不能形成沉淀，加入H2O2后Fe2＋被氧化为Fe3＋，因此滤液③中可能混有Fe3＋。
(4)利用上述表格数据，计算Ni(OH)2的Ksp＝_____________________________________(列出计算式)。如果“转化”后的溶液中Ni2＋浓度为1.0 ml·L－1，则“调pH”应控制的pH范围是________。
0.01×(107.2－14)2[或10－5×
(108.7－14)2]
(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____________________________________________________。
2Ni2＋＋ClO－＋4OH－===
2NiOOH↓＋ Cl－＋H2O
解析 分离出硫酸镍晶体后的母液中仍有Ni2＋，采用循环使用的意义是提高镍的回收率。
(6)将分离出硫酸镍晶体后的母液收集、循环使用，其意义是_________________。
3.[2020·新高考全国卷Ⅰ(山东)，16]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。
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______________________________________。
增大接触面积，充分反应，提高反应速率
MnO2＋BaS＋H2O===
Ba(OH)2＋MnO＋S
解析 软锰矿粉碎后，表面积增大，即在反应中增大了反应物的接触面积，一是可以使之充分反应；二是可以提高反应速率。由题给信息可知，反应物有MnO2、BaS，生成物有MnO；由流程图中给出的信息可知，生成物中还有Ba(OH)2和硫黄。根据原子守恒和得失电子守恒，可写出该反应的化学方程式MnO2＋BaS＋H2O===MnO＋Ba(OH)2＋S。
(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________________________________。
过量的MnO2消耗了产生的Ba(OH)2
解析 增大MnO2与BaS的投料比，S的量达到最大值后不再变化，说明过量的MnO2与S不反应；Ba(OH)2的量达到最大值后会减小，说明过量的MnO2与Ba(OH)2发生了反应，消耗了产生的Ba(OH)2。
解析 滤液Ⅰ中还含有未结晶的Ba(OH)2，可循环使用，应将其导入蒸发操作中。
(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≤1.0×10－5 ml·L－1时，可认为该离子沉淀完全)。
解析 软锰矿中含有的Fe3O4、Al2O3杂质与硫酸反应生成FeSO4、Fe2(SO4)3、Al2(SO4)3，要除去Fe2＋，应先将Fe2＋氧化为Fe3＋，为了不引入其他杂质，加入的氧化剂X可选用H2O2。因Fe(OH)3和Al(OH)3的组成相似，且Fe(OH)3的Ksp小于Al(OH)3的，因此当Al3＋完全沉淀时，Fe3＋也完全沉淀，由Ksp[Al(OH)3]＝1×10－32.3可知，c(Al3＋)·c3(OH－)＝1×10－32.3，由题意知，当c(Al3＋)≤1.0×10－5 ml·L－1时沉淀完全，可求得c(OH－)≥1×10－9.1 ml·L－1，即c(H＋)≤1×10－4.9 ml·L－1，pH的理论最小值为4.9。
(5)碳化过程中发生反应的离子方程式为__________________________________________________。
1.软锰矿的主要成分为MnO2，还含有Fe2O3、MgO、Al2O3、CaO、SiO2等杂质，工业上用软锰矿制取MnSO4·H2O的流程如下：
已知：①部分金属阳离子完全沉淀时的pH如下表②温度高于27 ℃时，MnSO4晶体的溶解度随温度的升高而逐渐降低。(1)“浸出”过程中MnO2转化为Mn2＋的离子方程式为____________________________。
MnO2＋SO2===
(2)第1步除杂中加入H2O2的目的是__________________。
解析 第1步除杂中加入H2O2的目的是将溶液中可能存在的Fe2＋氧化为Fe3＋，以便于形成Fe(OH)3沉淀，过滤将沉淀除去。
(3)第1步除杂中形成滤渣1的主要成分为__________________(填化学式)，调pH至5～6所加的试剂，可选择________(填字母)。a.CaO b.MgO c.Al2O3 d.氨水
Al(OH)3、Fe(OH)3
解析 第1步除杂时调整溶液的pH至5～6，可以使溶液中的Al3＋、Fe3＋分别形成Al(OH)3、Fe(OH)3沉淀，所以形成滤渣1的主要成分为Al(OH)3、Fe(OH)3；在调pH至5～6时，为了不引入新的杂质离子，所加的试剂应该可以与酸发生反应，可选择含有Ca2＋、Mg2＋的化合物CaO、MgO，a、b正确。
(4)第2步除杂，主要是将Ca2＋、Mg2＋转化为相应氟化物沉淀除去，写出MnF2除去Mg2＋的离子方程式：_____________________________，该反应的平衡常数为________。(已知：MnF2的Ksp＝5.3×10－3；CaF2的Ksp＝1.5×10－10；MgF2的Ksp＝7.4×10－11)
MnF2＋Mg2＋ Mn2＋＋MgF2
解析 第2步除杂，主要是将Ca2＋、Mg2＋转化为相应的氟化物沉淀除去，MnF2除去Mg2＋的离子方程式是MnF2＋Mg2＋ Mn2＋＋MgF2；该反应
解析 由已知②温度高于27 ℃时，MnSO4晶体的溶解度随温度的升高而逐渐降低，故采用“趁热过滤”操作可以减少MnSO4·H2O在水中的溶解，得到更多产品。
(5)采用“趁热过滤”操作的原因是___________________________________________。
减少MnSO4·H2O在水中的溶解，得
解析 MnSO4是强酸弱碱盐，Mn2＋发生水解反应。
(6)取少量MnSO4·H2O溶于水，配成溶液，测其pH发现该溶液显酸性，原因是______________________________(用离子方程式表示)。
Mn2＋＋2H2O Mn(OH)2＋2H＋
2.(2020·汕头市高三模拟)溴酸镉[Cd(BrO3)2]常用作分析试剂、生产荧光粉等。以镉铁矿(成分为 CdO2、Fe2O3、FeO 及少量的Al2O3 和SiO2)为原料制备[Cd(BrO3)2]的工艺流程如右：
已知 Cd(SO4)2 溶于水，回答下列问题： (1)为提高镉的浸取率，酸浸时可采取的措施有______________________________________________________________________(任写两种即可)。
增大稀硫酸浓度、将固体粉碎、用玻璃棒搅拌或适当加热等措施(写出两种即可)
解析 用稀硫酸溶解镉铁矿，其中SiO2不溶于水和酸，通过过滤除去，即滤渣1为SiO2；滤液中主要含有Fe2＋、Fe3＋、Al3＋和Cd4＋，加入CH3OH将Cd4＋还原为Cd2＋，然后加入H2O2溶液，将溶液中的Fe2＋氧化为Fe3＋，再调节溶液pH使溶液中的Al3＋和Fe3＋完全转化为Al(OH)3、Fe(OH)3沉淀，过滤除去不溶物(滤渣2)，向含有CdSO4的滤液中加入K2CO3生成CdCO3沉淀，再过滤将沉淀溶于HBrO3，最后将溶液蒸发结晶即可得到溴酸镉，据此分析。固体溶解于稀硫酸时，采取增大稀硫酸浓度、将固体粉碎、用玻璃棒搅拌或适当加热等措施，可提高镉的浸出率。
(2)还原镉时，产生能使澄清石灰水变浑浊的气体，发生反应的离子方程式为___________________________________________。
3Cd4＋＋CH3OH＋H2O===3Cd2＋＋CO2↑＋6H＋
解析 CH3OH将Cd4＋还原为Cd2＋时，产生使澄清石灰水变浑浊的气体，此气体为CO2，结合守恒法，可知反应的离子方程式为3Cd4＋＋CH3OH＋H2O===3Cd2＋＋CO2↑＋6H＋。
解析 加入H2O2溶液的目的是将溶液中的Fe2＋氧化为Fe3＋。
(3)加入H2O2 溶液的目的是_________________________。
将溶液中的Fe2＋氧化为Fe3＋
解析 滤渣2的主要成分为Al(OH)3、Fe(OH)3；为检验滤液中是否含有 Fe3＋，可选用的化学试剂是KSCN溶液。
(4)滤渣2 的主要成分为__________________(填化学式)；为检验滤液中是否含有 Fe3＋，可选用的化学试剂是____________。
(5)实际工业生产中，有时还采用阳离子交换树脂法来测定沉镉后溶液中 Cd2＋的含量，其原理：Cd2＋＋ 2NaR===2Na＋＋ CdR2 ，其中NaR为阳离子交换树脂。常温下，将沉镉后的溶液(此时溶液 pH＝6)经过阳离子交换树脂后，测得溶液中的 Na＋比交换前增加了 0.055 2 g·L－1，则该条件下Cd(OH)2 的Ksp值为___________。
解析 沉淀后的溶液pH＝6，则c(OH－)＝10－8ml·L－1，经阳离子交换树脂后，测得溶液中Na＋比交换前增加了0.055 2 g·L－1，即Na＋物质的量浓度增加了 ＝0.002 4 ml·L－1，根据Cd2＋＋2NaR===2Na＋＋CdR2，可知原溶液中c(Cd2＋)＝0.001 2 ml·L－1，则Cd(OH)2的Ksp＝c(Cd2＋)·c2(OH－)＝1.2×10－19。
(6)已知镉铁矿中CdO2的含量为72%，整个流程中镉元素的损耗率为10%，则2 t该镉铁矿可制得Cd(BrO3)2(摩尔质量为 368 g·ml－1)质量为______kg。
解析 2 t该矿石中CdO2的质量为2×106 g×72%＝1.44×106g，其物质的量为 ＝1×104 ml，整个流程中镉元素的损耗率为10%，根据原子守恒可知Cd(BrO3)2的物质的量为104 ml×(1－10%)＝9×103ml，其质量为9×103 ml×368 g·ml－1＝3 312 000 g＝3 312 kg。
3.(2020·江西省重点中学盟校高三联考)高纯MnCO3在电子工业中有重要的应用，工业上利用软锰矿(主要成分是MnO2，还含有Fe2O3、CaCO3、CuO等杂质)制取碳酸锰的流程如图所示：
根据要求回答下列问题：(1)在实验室进行步骤A，混合物应放在________中加热；步骤C中的滤渣为_______________。
解析 高温焙烧物质应在坩埚中进行；根据分析可知滤渣为C、Cu和CaSO4。
解析 步骤D中MnO2被还原成Mn2＋，化合价降低2价，Fe2＋被氧化成Fe3＋，化合价升高1价，根据得失电子守恒，氧化剂与还原剂的物质的量之比为1∶2。
(2)步骤D中氧化剂与还原剂的物质的量之比为_______。
解析 此时溶液中的杂质主要为Fe3＋，结合表中数据可知步骤E中调节pH的范围为3.7≤pH＜8.1，其目的是使铁离子转化为氢氧化铁而除去，而不影响Mn2＋。
(3)步骤E中调节pH的范围为______________，其目的是____________________________________________。
Fe(OH)3而除去，且不影响Mn2＋
(4)步骤G，温度控制在35 ℃以下的原因是______________________________________，若Mn2＋恰好沉淀完全时测得溶液中 的浓度为2.2×10－6ml·L－1，则Ksp(MnCO3)＝___________。
减少碳酸氢铵的分解，提高
解析 铵盐不稳定，受热易分解，所以步骤G中温度需控制在35 ℃以下，减少碳酸氢铵的分解，提高原料利用率；Mn2＋恰好沉淀完全时可认为c(Mn2＋)＝10－5 ml·L－1，Ksp(MnCO3)＝c(Mn2＋)·c( )＝10－5×2.2×10－6＝2.2×10－11。
(5)生成的MnCO3沉淀需经充分洗涤，检验洗涤是否干净的方法是_____________________________________________________________________________________________________。
最后一次的洗涤液于试管中，向其中滴加用盐酸酸化的BaCl2溶液，若无白色沉淀产生，则表明已洗涤干净
解析 生成的MnCO3沉淀可能附着有硫酸盐，所以检验是否含有硫酸根即可确认沉淀是否洗涤干净，具体操作：取少量最后一次的洗涤液于试管中，向其中滴加用盐酸酸化的BaCl2溶液，若无白色沉淀产生，则表明已洗涤干净。
①酸性K2Cr2O7溶液与Fe2＋反应的离子方程式为_____________________________________________。
===6Fe3＋＋2Cr3＋＋7H2O
②试样中锰元素的质量分数为_______。
4.(2020·咸阳市高三模拟)硼酸和硫酸镁是重要的化工原料。以硼铁混合精矿[主要成分为MgBO2(OH)、UO2和Fe3O4，还有少量的Fe2O3、FeO、SiO2]为原料制备硼酸和硫酸镁的工艺流程如下：
已知：① 在pH为4～5的溶液中生成UO2(OH)2沉淀；②Fe2＋和Fe3＋沉淀完全的pH分别为9.7、3.7。(1)酸浸过程中MgBO2(OH)与硫酸反应的离子方程式为____________________________________。
2H＋===Mg2＋＋H3BO3
解析 用硫酸酸化的H2O2溶解硼铁混合精矿，其中SiO2不溶于水和酸，经过滤可除去，所得滤液中主要含有 、Fe3＋、Mg2＋及H3BO3，用MgO或Mg(OH)2或MgCO3调节溶液pH，使溶液中Fe3＋完全转化为Fe(OH)3沉淀， 转化为UO2(OH)2沉淀，并经过滤得滤渣2，将滤液蒸发、浓缩，趁热过滤，获得MgSO4·H2O晶体，将滤液冷却结晶，过滤可得粗硼酸，据此分析解题。酸浸过程中MgBO2(OH)与硫酸反应，生成硼酸和硫酸镁，发生反应的离子方程式为MgBO2(OH)＋2H＋===Mg2＋＋H3BO3。
(2)酸浸过程中加入H2O2的目的是___________________________________________________________(写出两条)，滤渣1的主要成分是______(填化学式)。
将Fe2＋氧化为Fe3＋，将UO2氧化成
解析 酸浸过程中加入H2O2，利用H2O2的氧化性，将Fe2＋氧化为Fe3＋，同时将UO2氧化成 便于后续过程除去；SiO2不溶于水和酸，则滤渣1的主要成分是SiO2。
(3)试剂1最好选择___________________________(填化学式)。若调节溶液pH前，溶液中c(Mg2＋)＝0.2 ml·L－1，当溶液pH调至5时， 沉淀完全，此时是否有Mg(OH)2沉淀生成________________________________________________________________________________________________。{通过计算说明，Ksp[Mg(OH)2]＝5.6×10－12}
MgO[或Mg(OH)2或MgCO3]
c(Mg2＋)·c2(OH－)＝0.2×(10－9)2＝2×10－19＜Ksp[Mg (OH)2]＝5.6×10－12，因此不会产生Mg (OH)2沉淀
解析 添加试剂1是调节溶液pH，则试剂1能与酸反应，且不引入新的杂质，故最好选择MgO或Mg(OH)2或MgCO3；c(Mg2＋)＝0.2 ml·L－1，当溶液pH调至5时，c(OH－)＝1×10－9ml·L－1，则c(Mg2＋)·c2(OH－)＝0.2×(10－9)2＝2×10－19＜Ksp[Mg (OH) 2]＝5.6×10－12，因此不会产生Mg (OH) 2沉淀。
解析 结合以上分析可知，将滤液蒸发、浓缩，趁热过滤，获得MgSO4·H2O晶体，所以操作1的名称是趁热过滤。
(4)操作1的名称是__________。
(5)MgSO4·H2O加热脱水可以得无水MgSO4，那么MgCl2·6H2O晶体直接加热_______(填“能”或“不能”)得到无水MgCl2，理由是________________________________________________________________。
了MgCl2的水解，最终得到氢氧化镁、氧化镁或碱式碳酸镁
解析 MgCl2能水解生成Mg (OH) 2和HCl，MgCl2·6H2O晶体直接加热时，促进Mg2＋水解，且HCl挥发，则最终得到氢氧化镁、氧化镁或碱式碳酸镁，而不能得到无水MgCl2。
(6)已知：H2CO3的Ka1＝4.4×10－7，Ka2＝4.7×10－11；H3BO3的Ka＝5.8×10－10。向碳酸钠溶液里逐滴加入硼酸溶液_____(填“有”或“无”)气泡产生，理由是___________________。
5.(2020·咸阳市高三模拟)氯化铵焙烧菱锰矿制备高纯度碳酸锰的工艺流程如下：
已知：①菱锰矿石主要成分是MnCO3，还含有少量Fe、Al、Ca、Mg等元素； ②相关金属离子[c(Mn＋)＝0.1 ml·L－1]形成氢氧化物沉淀时的pH如下：
③常温下，CaF2、MgF2的溶度积分别为1.46×10－10、7.42×10－11
回答下列问题： (1)“焙烧”时发生的主要反应的化学方程式为___________________________________________________。
MnCl2＋2NH3↑＋CO2↑＋H2O
解析 根据工艺流程图知“焙烧”时发生的主要化学反应方程式为MnCO3＋2NH4Cl MnCl2＋2NH3↑＋CO2↑＋H2O。
(2)分析下列图1、图2、图3，氯化铵焙烧菱锰矿的最佳条件是
焙烧温度________，氯化铵与菱锰矿粉的质量之比为________，焙烧时间为_______。
解析 根据图示锰浸出率比较高，焙烧菱锰矿的最佳条件是焙烧温度500 ℃，氯化铵与菱锰矿粉的质量比为1.10，焙烧时间为60 min。
(3)浸出液“净化除杂”过程如下：首先加入MnO2将Fe2＋氧化为Fe3＋，反应的离子方程式为________________________________________；然后调节溶液pH使Fe3＋、Al3＋沉淀完全，此时溶液的pH范围为______________。再加入NH4F沉淀Ca2＋、Mg2＋，当c(Ca2＋)＝1.0×10－5 ml·L－1时，c(Mg2＋)＝__________ml·L－1。
MnO2＋2Fe2＋＋4H＋===Mn2＋＋2Fe3＋＋2H2O
(4)碳化结晶时，发生反应的离子方程式为_______________________________________。
解析 根据流程图知碳化结晶时，发生反应的离子方程式为Mn2＋＋
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