資源簡介

(共37張PPT)
專題六 主觀題突破1
化工生產中物質轉化條件的控制
核心精講
01
反應條件的控制
條件控制 目的
固體原料粉碎或研磨 減小顆粒直徑，增大反應物接觸面積，增大浸取時的反應速率，提高浸取率
煅燒或灼燒 ①除去硫、碳單質；②有機物轉化、除去有機物；③高溫下原料與空氣中的氧氣反應；④除去熱不穩定的雜質等
酸浸 ①溶解轉變成可溶物進入溶液中，以達到與難溶物分離的目的；②去氧化物(膜)
堿溶 ①除去金屬表面的油污；②溶解鋁、氧化鋁等
條件控制 目的
加熱 ①加快反應速率或溶解速率；②促進平衡向吸熱反應方向移動；③除雜，除去熱不穩定的雜質，如NaHCO3、Ca(HCO3)2、KMnO4、NH4Cl等物質；④使沸點相對較低或易升華的原料氣化；⑤煮沸時促進溶液中的氣體(如氧氣)揮發逸出等
反應物用量或濃度 ①酸浸時提高酸的濃度可提高礦石中某金屬元素的浸取率；②增大便宜、易得的反應物的濃度，可以提高其他物質的利用率，使反應充分進行；③增大物質濃度可以加快反應速率，使平衡發生移動等
條件控制 目的
控溫(常用水浴、冰浴或油浴) ①控制反應速率(升溫加快反應速率)、適宜的溫度使催化劑的活性最大，防止副反應的發生；②控制化學反應進行的方向，使化學平衡移動；③升溫：使溶液中的氣體逸出，使易揮發物質揮發，使易分解的物質分解；煮沸：使氣體逸出；促進水解，聚沉后利于過濾分離；④控制固體的溶解與結晶
加入氧化劑(或還原劑) ①轉化為目標產物的價態；②除去雜質離子[如把Fe2+氧化成Fe3+，而后調溶液的pH，使其轉化為Fe(OH)3沉淀除去]
條件控制 目的
加入沉 淀劑 ①生成硫化物沉淀(如加入硫化鈉、硫化銨、硫化亞鐵等)；②加入可溶性碳酸鹽，生成碳酸鹽沉淀；③加入氟化鈉，除去Ca2+、Mg2+
pH控制 ①使某種或幾種金屬離子轉化為氫氧化物沉淀，而目標離子不生成沉淀，以達到分離的目的(常利用題給金屬離子開始沉淀和完全沉淀的pH信息，選擇pH范圍，使雜質離子以氫氧化物形式沉淀出來)；②“酸作用”還可以除去氧化物(膜)、抑制某些金屬離子的水解等；③“堿作用”還可以除去油污、除去鋁片表面的氧化鋁、溶解鋁等；④金屬離子的萃取率與溶液的pH密切相關；⑤調節溶液pH常用試劑：a.調節溶液呈酸性：稀鹽酸、稀硫酸、稀硝酸(注意氧化性)、金屬氧化物、酸性氣體(二氧化硫)等。b.調節溶液呈堿性：氫氧化鈉、氨水、碳酸鈉、碳酸氫銨等
【應用示例】
1.一種從銅陽極泥(主要含有銅、銀、金、少量的鎳)中分離提取多種金屬元素的工藝流程如下：
“分銅”時，如果反應溫度過高，會有明顯的放出氣體現象，原因是
　　　 　。
溫度過高，H2O2分解放出氧氣
2.已知下列物質開始沉淀和沉淀完全時的pH如下表所示：
物質 開始沉淀pH 沉淀完全pH
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+，應該怎樣做？
答案　先用氧化劑把Fe2+氧化為Fe3+，再調溶液的3.7≤pH<8.3。
3.以軟錳礦(主要成分為MnO2，含少量鐵的氧化物)制備高純MnCO3。流程如圖：
(1)酸溶還原時，MnO2發生反應的離子方程式為_____________________
__________________。
MnO2+2Fe2++4H+===
Mn2++2Fe3++2H2O
(2)在常溫下，已知：Ksp[Mn(OH)2]=2×10-13、Ksp[Fe(OH)3]=1×10-39。工業上，當某離子濃度小于1×10-6 mol·L-1時，認為該離子已除凈。氧化后所得溶液中c(Mn2+)=0.2 mol·L-1，為使溶液中Fe3+除凈，調節pH的范圍應為　　　　　。
3≤pH<8
當Fe3+除凈時，c(OH-)== mol·L-1=1×10-11 mol·L-1，則pH=3；當錳離子開始沉淀時，c(OH-)== mol·L-1
=10-6 mol·L-1，pH=8。
特別提醒
(1)調節pH所需的物質一般應滿足兩點：
①能與H+反應，使溶液pH增大；②不引入新雜質。例如：若要除去Cu2+溶液中混有的Fe3+，可加入CuO、Cu(OH)2、Cu2(OH)2CO3等物質來調節溶液的pH。
(2)調節pH的試劑選?。孩龠x取流程中出現的物質；②未學習過的物質且題目又無信息提示的一般不做考慮；③已學的常見酸、堿(如HNO3、HCl、H2SO4、NH3·H2O、NaOH等)。
4.硒和碲在工業上有重要用途。在銅、鎳、鉛等電解工藝的陽極泥中硒、碲主要以硒化物、碲化物及單質狀態存在。一種從陽極泥中提取Se和Te的工藝流程如下：
已知：碲酸鈉(Na2H4TeO6)難溶，碲酸(H6TeO6)可溶。
工藝路線中可以循環利用的物質有　　　　、　 　　。
H2SO4
NaOH
真題演練
02
1.(2021·江蘇，15)以鋅灰(含ZnO及少量PbO、CuO、Fe2O3、SiO2)和Fe2(SO4)3為原料制備的ZnFe2O4脫硫劑，可用于脫除煤氣中的H2S。脫硫劑的制備、硫化、再生過程可表示為
1
2
3
(1)“除雜”包括加足量鋅粉、過濾加H2O2氧化等步驟。除Pb2+和Cu2+外，與鋅粉反應的離子還有___________　　　　　　　　(填化學式)。
Fe3+、H+
4
1
2
3
鋅灰含ZnO及少量PbO、CuO、Fe2O3、SiO2，加入稀硫酸浸取，SiO2和硫酸不反應，過濾出SiO2，所得溶液中含有硫酸鋅、硫酸鉛、硫酸銅、硫酸
鐵、硫酸，加足量鋅粉，硫酸鉛、硫酸銅、硫酸鐵、硫酸都能與鋅反應，加H2O2氧化，再加入硫酸鐵調節鋅、鐵的配比，加入碳酸氫鈉沉鋅鐵，制得脫硫劑ZnFe2O4。
“除雜”加足量鋅粉，硫酸鉛、硫酸銅、硫酸鐵、硫酸都能與鋅反應，除Pb2+和Cu2+外，與鋅粉反應的離子還有Fe3+、H+。
4
中，滴加氨水調節溶液pH=10，用0.015 0 mol·L-1EDTA(Na2H2Y)溶液滴定至終點(滴定反應為Zn2++Y4-===ZnY2-)，平行滴定3次，平均消耗EDTA溶液25.00 mL。計算ZnSO4溶液的物質的量濃度________________________________________
___________________________________________________________________
_____________________________________________ (寫出計算過程)。
1
2
3
(2)“調配比”前，需測定ZnSO4溶液的濃度。準確量取2.50 mL除去Fe3+的ZnSO4溶液于100 mL容量瓶中，加水稀釋至刻度；準確量取20.00 mL稀釋后的溶液于錐形瓶
根據Zn2++Y4-===ZnY2-，可知20.00 mL稀釋后的溶液中含ZnSO4的物質的量為0.025 L×0.015 mol·L-1=3.75×10-4 mol； ZnSO4
溶液的物質的量濃度為=0.750 0 mol·L-1
4
1
2
3
(3)400 ℃時，將一定比例H2、CO、CO2和H2S的混合氣體以一定流速通過裝有ZnFe2O4脫硫劑的硫化反應器。
①硫化過程中ZnFe2O4與H2、H2S反
應生成ZnS和FeS，其化學方程式為________________________________
_______。
ZnFe2O4+3H2S+H2 ZnS+2FeS
+4H2O
硫化過程中ZnFe2O4與H2、H2S反應生成ZnS和FeS，鐵元素化合價由+3降低為+2、氫氣中H元素化合價由0升高為+1，根據得失電子守恒，其化學方程式為ZnFe2O4+3H2S+H2 ZnS+2FeS+4H2O。
4
1
2
3
②硫化一段時間后，出口處檢測到COS。研究表明ZnS參與了H2S與CO2生成COS的反應，反應前后ZnS的質量不變，該反應過程可描述為
ZnS+CO2===ZnO+COS、ZnO+H2S===ZnS+H2O
　　　　　 　。
4
1
2
3
(4)將硫化后的固體在N2∶O2=95∶5(體積比)的混合氣體中加熱再生，固體質量隨溫度變化的曲線如圖所示。在280~400 ℃范圍內，固體質量增加的主要原因是
　　　 　　　　。
ZnS和FeS部分被氧化為硫酸鹽
在280~400 ℃范圍內，ZnS和FeS吸收氧氣，ZnS和FeS部分被氧化為硫酸鹽，固體質量增加。
4
1
2
3
2.(2018·江蘇，16)以高硫鋁土礦(主要成分為Al2O3、Fe2O3、SiO2，少量FeS2和金屬硫酸鹽)為原料，生產氧化鋁并獲得Fe3O4的部分工藝流程如下：
(1)焙燒過程均會產生SO2，用NaOH溶液吸收過量SO2的離子方程式為
　　 　　。
SO2+OH-===HS
4
1
2
3
(2)添加1%CaO和不添加CaO的礦粉焙燒，其硫去除率隨溫度變化曲線如圖所示。
已知：多數金屬硫酸鹽的分解溫度都高于600 ℃
硫去除率=(1-)×100%
①不添加CaO的礦粉在低于500 ℃焙燒時，去除的硫元素主要來源于 。
FeS2
根據題給已知信息，多數金屬硫酸鹽的分解溫度高于600 ℃，不添加CaO的礦粉低于500 ℃焙燒時，去除的硫元素主要來源于FeS2。
4
1
2
3
②700 ℃焙燒時，添加1%CaO的礦粉硫去除率比不添加CaO的礦粉硫去除率低，其主要原因是
　　　 　　　　。
硫元素轉化為CaSO4而留在礦粉中
4
1
2
3
(3)向“過濾”得到的濾液中通入過量CO2，鋁元素存在的形式由
　　　 　(填化學式，下同)轉化為　　 　。
Na[Al(OH)4]
Al(OH)3
“堿浸”時Al2O3、SiO2轉化為溶于水的Na[Al(OH)4]、Na2SiO3，向“過濾”得到的濾液中通入過量CO2，CO2與Na[Al(OH)4]反應生成NaHCO3和Al(OH)3。
4
1
2
3
(4)“過濾”得到的濾渣中含大量的Fe2O3。Fe2O3與FeS2混合后在缺氧條件下焙燒生成Fe3O4和SO2，理論上完全反應消耗的n(FeS2)∶n(Fe2O3)=
　　　　。
1∶16
Fe2O3與FeS2混合后在缺氧條件下焙燒生成Fe3O4和SO2，反應的化學方程式為FeS2+16Fe2O3 11Fe3O4+2SO2↑。
4
1
2
3
3.(2017·江蘇，16)鋁是應用廣泛的金屬。以鋁土礦(主要成分為Al2O3，含SiO2和Fe2O3等雜質)為原料制備鋁的一種工藝流程如下：
注：SiO2在“堿溶”時轉化為鋁硅酸鈉沉淀。
(1)“堿溶”時生成偏鋁酸鈉的離子方程式為　 　　　。
Al2O3+2OH-===2Al+H2O
4
1
2
3
(2)向“過濾Ⅰ”所得濾液中加入NaHCO3溶液，溶液的pH_______　　
(填“增大”“不變”或“減小”)。
減小
過濾Ⅰ所得濾液為偏鋁酸鈉溶液，與NaHCO3發生反應：HC+Al
+H2O===Al(OH)3↓+C，該反應能夠發生，說明Al結合H+的能力強于C結合H+的能力，NaAlO2溶液的堿性強于Na2CO3溶液的堿性，則溶液的pH減小。
4
1
2
3
(3)“電解Ⅰ”是電解熔融 Al2O3，電解過程中作陽極的石墨易消耗，原因是　　 　　。
石墨電極被陽極上產生的O2氧化
4
1
2
3
(4)“電解Ⅱ”是電解Na2CO3溶液，原理如圖。陽極的電極反應式為
　　 ， 陰極產生的物質A的化學式為　。
4C+2H2O-4e-===4HC+O2↑
H2
4
1
2
3
(5)鋁粉在1 000 ℃時可與N2反應制備AlN。在鋁粉中添加少量NH4Cl固體并充分混合，有利于AlN的制備，其主要原因是_____________________
_________________________。
NH4Cl分解產生的HCl能
夠破壞Al表面的Al2O3薄膜
4
1
2
3
4.(2024·新課標卷，27)鈷及其化合物在制造合金、磁性材料、催化劑及陶瓷釉等方面有著廣泛應用。一種從濕法煉鋅產生的廢渣(主要含Co、Zn、Pb、Fe的單質或氧化物)中富集回收得到含錳高鈷成品的工藝如下：
已知溶液中相關離子開始沉淀和沉淀完全(c≤1.0×10-5 mol·L-1)時的pH：
Fe3+ Fe2+ Co3+ Co2+ Zn2+
開始沉淀的pH 1.5 6.9 — 7.4 6.2
沉淀完全的pH 2.8 8.4 1.1 9.4 8.2
4
回答下列問題：
(1)“酸浸”前廢渣需粉碎處理，目的是_____________________________
　　　　 　；“濾渣1”中金屬元素主要為　　。
增大固液接觸面積，加快酸浸速
率，提高浸取效率
Pb
1
2
3
4
(2)“過濾1”后的溶液中加入MnO2的作用是_________________________
　　　　　　 　　　　　　。取少量反應后的溶液，加入化學試劑
　　 　　　　　檢驗　 ，若出現藍色沉淀，需補加MnO2。
將溶液中的Fe2+氧化為Fe3+，
K3[Fe(CN)6]溶液
以便在后續調pH時除去Fe元素
Fe2+
(3)“氧化沉鈷”中氧化還原反應的離子方程式為_____________________
　　　 　、　　 　　。
3Co2+++7H2O===
3Mn2++2Mn+2H2O===5MnO2↓+4H+
3Co(OH)3↓+MnO2↓+5H+　
1
2
3
4
由題中信息可知，用硫酸處理含有Co、Zn、Pb、Fe的單質或氧化物的廢渣，得到含有Co2+、Zn2+、Fe2+、Fe3+、等離子的溶液，Pb的單質或氧化物與硫酸反應生成難溶的PbSO4，則“濾渣1”為PbSO4；向濾液中加入MnO2將Fe2+氧化為Fe3+，MnO2被還原為Mn2+，加入ZnO調節pH=4，Fe3+完全轉化為Fe(OH)3，“濾渣2”的主要成分為Fe(OH)3，濾液中的金屬離子主要是Co2+、Zn2+和Mn2+；
1
2
3
4
最后“氧化沉鈷”，加入強氧化劑KMnO4，將溶液中Co2+氧化為Co3+，在pH=5時Co3+形成Co(OH)3沉淀，而KMnO4則被還原為MnO2，KMnO4還會與溶液中的Mn2+發生歸中反應生成MnO2，得到Co(OH)3和MnO2的混合物，“除鈷液”主要含有ZnSO4、K2SO4，據此解答。
由分析可知，該過程發生兩個氧化還原反應，離子方程式為3Co2+++
7H2O===3Co(OH)3↓+MnO2↓+5H+、3Mn2++2+2H2O===5MnO2↓+4H+。
1
2
3
4
(4)“除鈷液”中主要的鹽有　　　　　　　(寫化學式)，殘留的Co3+濃度為　　　 mol·L-1。
ZnSO4、K2SO4
10-16.7
1
2
3
4
整個過程中，Zn2+未除，加入
KMnO4“氧化沉鈷”時引入了
K+，而陰離子是在酸浸時引入
的，因此除鈷液中主要的鹽有ZnSO4和K2SO4。當溶液pH=1.1時，c(H+)=10 -1.1 mol·L-1，Co3+恰好完全沉淀，此時溶液中c(Co3+)=1.0×10-5 mol·
L-1，則c(OH-)==10-12.9 mol·L-1，則Ksp[Co(OH)3]=1.0×10-5×
=10-43.7?！俺捯骸钡膒H=5，即c(H+)=10-5 mol·L-1，則c(OH-)=10-9mol·L-1，此時溶液中c(Co3+)== mol·L-1=10-16.7 mol·L-1。
1
2
3
4化工生產中物質轉化條件的控制
反應條件的控制
條件控制 目的
固體原料 粉碎或研磨 減小顆粒直徑，增大反應物接觸面積，增大浸取時的反應速率，提高浸取率
煅燒或 灼燒 ①除去硫、碳單質；②有機物轉化、除去有機物；③高溫下原料與空氣中的氧氣反應；④除去熱不穩定的雜質等
酸浸 ①溶解轉變成可溶物進入溶液中，以達到與難溶物分離的目的；②去氧化物(膜)
堿溶 ①除去金屬表面的油污；②溶解鋁、氧化鋁等
加熱 ①加快反應速率或溶解速率；②促進平衡向吸熱反應方向移動；③除雜，除去熱不穩定的雜質，如NaHCO3、Ca(HCO3)2、KMnO4、NH4Cl等物質；④使沸點相對較低或易升華的原料氣化；⑤煮沸時促進溶液中的氣體(如氧氣)揮發逸出等
反應物用 量或濃度 ①酸浸時提高酸的濃度可提高礦石中某金屬元素的浸取率；②增大便宜、易得的反應物的濃度，可以提高其他物質的利用率，使反應充分進行；③增大物質濃度可以加快反應速率，使平衡發生移動等
控溫(常用 水浴、冰浴 或油浴) ①控制反應速率(升溫加快反應速率)、適宜的溫度使催化劑的活性最大，防止副反應的發生；②控制化學反應進行的方向，使化學平衡移動；③升溫：使溶液中的氣體逸出，使易揮發物質揮發，使易分解的物質分解；煮沸：使氣體逸出；促進水解，聚沉后利于過濾分離；④控制固體的溶解與結晶
加入氧化劑 (或還原劑) ①轉化為目標產物的價態；②除去雜質離子[如把Fe2+氧化成Fe3+，而后調溶液的pH，使其轉化為Fe(OH)3沉淀除去]
加入 沉淀劑 ①生成硫化物沉淀(如加入硫化鈉、硫化銨、硫化亞鐵等)；②加入可溶性碳酸鹽，生成碳酸鹽沉淀；③加入氟化鈉，除去Ca2+、Mg2+
pH控制 ①使某種或幾種金屬離子轉化為氫氧化物沉淀，而目標離子不生成沉淀，以達到分離的目的(常利用題給金屬離子開始沉淀和完全沉淀的pH信息，選擇pH范圍，使雜質離子以氫氧化物形式沉淀出來)；②“酸作用”還可以除去氧化物(膜)、抑制某些金屬離子的水解等；③“堿作用”還可以除去油污、除去鋁片表面的氧化鋁、溶解鋁等；④金屬離子的萃取率與溶液的pH密切相關；⑤調節溶液pH常用試劑：a.調節溶液呈酸性：稀鹽酸、稀硫酸、稀硝酸(注意氧化性)、金屬氧化物、酸性氣體(二氧化硫)等。b.調節溶液呈堿性：氫氧化鈉、氨水、碳酸鈉、碳酸氫銨等
應用示例
1.一種從銅陽極泥(主要含有銅、銀、金、少量的鎳)中分離提取多種金屬元素的工藝流程如下：
“分銅”時，如果反應溫度過高，會有明顯的放出氣體現象，原因是　　　　。
2.已知下列物質開始沉淀和沉淀完全時的pH如下表所示：
物質 開始沉淀pH 沉淀完全pH
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+，應該怎樣做？

3.以軟錳礦(主要成分為MnO2，含少量鐵的氧化物)制備高純MnCO3。流程如圖：
(1)酸溶還原時，MnO2發生反應的離子方程式為　　　　。
(2)在常溫下，已知：Ksp[Mn(OH)2]=2×10-13、Ksp[Fe(OH)3]=1×10-39。工業上，當某離子濃度小于1×10-6 mol·L-1時，認為該離子已除凈。氧化后所得溶液中c(Mn2+)=0.2 mol·L-1，為使溶液中Fe3+除凈，調節pH的范圍應為　　　　　。
(1)調節pH所需的物質一般應滿足兩點：
①能與H+反應，使溶液pH增大；②不引入新雜質。例如：若要除去Cu2+溶液中混有的Fe3+，可加入CuO、Cu(OH)2、Cu2(OH)2CO3等物質來調節溶液的pH。
(2)調節pH的試劑選取：①選取流程中出現的物質；②未學習過的物質且題目又無信息提示的一般不做考慮；③已學的常見酸、堿(如HNO3、HCl、H2SO4、NH3·H2O、NaOH等)。
4.硒和碲在工業上有重要用途。在銅、鎳、鉛等電解工藝的陽極泥中硒、碲主要以硒化物、碲化物及單質狀態存在。一種從陽極泥中提取Se和Te的工藝流程如下：
已知：碲酸鈉(Na2H4TeO6)難溶，碲酸(H6TeO6)可溶。
工藝路線中可以循環利用的物質有　　　　、 　　　　　　　　。
1.(2021·江蘇，15)以鋅灰(含ZnO及少量PbO、CuO、Fe2O3、SiO2)和Fe2(SO4)3為原料制備的ZnFe2O4脫硫劑，可用于脫除煤氣中的H2S。脫硫劑的制備、硫化、再生過程可表示為
(1)“除雜”包括加足量鋅粉、過濾加H2O2氧化等步驟。除Pb2+和Cu2+外，與鋅粉反應的離子還有　　　　　　　　　　　　(填化學式)。
(2)“調配比”前，需測定ZnSO4溶液的濃度。準確量取2.50 mL除去Fe3+的ZnSO4溶液于100 mL容量瓶中，加水稀釋至刻度；準確量取20.00 mL稀釋后的溶液于錐形瓶中，滴加氨水調節溶液pH=10，用0.015 0 mol·L-1EDTA(Na2H2Y)溶液滴定至終點(滴定反應為Zn2++Y4-ZnY2-)，平行滴定3次，平均消耗EDTA溶液25.00 mL。計算ZnSO4溶液的物質的量濃度　　　 　　　　(寫出計算過程)。
(3)400 ℃時，將一定比例H2、CO、CO2和H2S的混合氣體以一定流速通過裝有ZnFe2O4脫硫劑的硫化反應器。
①硫化過程中ZnFe2O4與H2、H2S反應生成ZnS和FeS，其化學方程式為　　　 　　　　。
②硫化一段時間后，出口處檢測到COS。研究表明ZnS參與了H2S與CO2生成COS的反應，反應前后ZnS的質量不變，該反應過程可描述為　　　 　　　。
(4)將硫化后的固體在N2∶O2=95∶5(體積比)的混合氣體中加熱再生，固體質量隨溫度變化的曲線如圖所示。在280~400 ℃范圍內，固體質量增加的主要原因是　　　 　　　　。
2.(2018·江蘇，16)以高硫鋁土礦(主要成分為Al2O3、Fe2O3、SiO2，少量FeS2和金屬硫酸鹽)為原料，生產氧化鋁并獲得Fe3O4的部分工藝流程如下：
(1)焙燒過程均會產生SO2，用NaOH溶液吸收過量SO2的離子方程式為　　　 　　　　。
(2)添加1%CaO和不添加CaO的礦粉焙燒，其硫去除率隨溫度變化曲線如圖所示。
已知：多數金屬硫酸鹽的分解溫度都高于600 ℃
硫去除率=(1-)×100%
①不添加CaO的礦粉在低于500 ℃焙燒時，去除的硫元素主要來源于　　　　。
②700 ℃焙燒時，添加1%CaO的礦粉硫去除率比不添加CaO的礦粉硫去除率低，其主要原因是　　　　。
(3)向“過濾”得到的濾液中通入過量CO2，鋁元素存在的形式由　　　　　　(填化學式，下同)轉化為　　　　。
(4)“過濾”得到的濾渣中含大量的Fe2O3。Fe2O3與FeS2混合后在缺氧條件下焙燒生成Fe3O4和SO2，理論上完全反應消耗的n(FeS2)∶n(Fe2O3)=　　　　。
3.(2017·江蘇，16)鋁是應用廣泛的金屬。以鋁土礦(主要成分為Al2O3，含SiO2和Fe2O3等雜質)為原料制備鋁的一種工藝流程如下：
注：SiO2在“堿溶”時轉化為鋁硅酸鈉沉淀。
(1)“堿溶”時生成偏鋁酸鈉的離子方程式為　　　　。
(2)向“過濾Ⅰ”所得濾液中加入NaHCO3溶液，溶液的pH　　　　　　(填“增大”“不變”或“減小”)。
(3)“電解Ⅰ”是電解熔融 Al2O3，電解過程中作陽極的石墨易消耗，原因是　　　 　　　　。
(4)“電解Ⅱ”是電解Na2CO3溶液，原理如圖。
陽極的電極反應式為　　　 　　　　，
陰極產生的物質A的化學式為　　　　。
(5)鋁粉在1 000 ℃時可與N2反應制備AlN。在鋁粉中添加少量NH4Cl固體并充分混合，有利于AlN的制備，其主要原因是　　　 　　　　。
4.(2024·新課標卷，27)鈷及其化合物在制造合金、磁性材料、催化劑及陶瓷釉等方面有著廣泛應用。一種從濕法煉鋅產生的廢渣(主要含Co、Zn、Pb、Fe的單質或氧化物)中富集回收得到含錳高鈷成品的工藝如下：
已知溶液中相關離子開始沉淀和沉淀完全(c≤1.0×10-5 mol·L-1)時的pH：
Fe3+ Fe2+ Co3+ Co2+ Zn2+
開始沉淀的pH 1.5 6.9 — 7.4 6.2
沉淀完全的pH 2.8 8.4 1.1 9.4 8.2
回答下列問題：
(1)“酸浸”前廢渣需粉碎處理，目的是　　　 　　　　；
“濾渣1”中金屬元素主要為　　　　　　　。
(2)“過濾1”后的溶液中加入MnO2的作用是　　　　。
取少量反應后的溶液，加入化學試劑　　　　　　　　檢驗　　　　　　　，若出現藍色沉淀，需補加MnO2。
(3)“氧化沉鈷”中氧化還原反應的離子方程式為　　　　、 　　　　。
(4)“除鈷液”中主要的鹽有　　　　　　　(寫化學式)，殘留的Co3+濃度為　　　　 mol·L-1。
答案精析
核心精講
應用示例
1.溫度過高，H2O2分解放出氧氣
2.先用氧化劑把Fe2+氧化為Fe3+，再調溶液的3.7≤pH<8.3。
3.(1)MnO2+2Fe2++4H+Mn2++2Fe3++2H2O　(2)3≤pH<8
解析　(2)當Fe3+除凈時，c(OH-)== mol·L-1=1×10-11 mol·L-1，則pH=3；當錳離子開始沉淀時，c(OH-)== mol·L-1=10-6 mol·L-1，pH=8。
4.H2SO4　NaOH
真題演練
1.(1)Fe3+、H+　(2)根據Zn2++Y4-ZnY2-，可知20.00 mL稀釋后的溶液中含ZnSO4的物質的量為0.025 L×0.015 mol·L-1=3.75×10-4 mol；ZnSO4溶液的物質的量濃度為=0.750 0 mol·L-1
(3)①ZnFe2O4+3H2S+H2ZnS+2FeS+4H2O?、赯nS+CO2ZnO+COS、ZnO+H2SZnS+H2O　(4)ZnS和FeS部分被氧化為硫酸鹽
解析　鋅灰含ZnO及少量PbO、CuO、Fe2O3、SiO2，加入稀硫酸浸取，SiO2和硫酸不反應，過濾出SiO2，所得溶液中含有硫酸鋅、硫酸鉛、硫酸銅、硫酸鐵、硫酸，加足量鋅粉，硫酸鉛、硫酸銅、硫酸鐵、硫酸都能與鋅反應，加H2O2氧化，再加入硫酸鐵調節鋅、鐵的配比，加入碳酸氫鈉沉鋅鐵，制得脫硫劑ZnFe2O4。(1)“除雜”加足量鋅粉，硫酸鉛、硫酸銅、硫酸鐵、硫酸都能與鋅反應，除Pb2+和Cu2+外，與鋅粉反應的離子還有Fe3+、H+。(3)①硫化過程中ZnFe2O4與H2、H2S反應生成ZnS和FeS，鐵元素化合價由+3降低為+2、氫氣中H元素化合價由0升高為+1，根據得失電子守恒，其化學方程式為ZnFe2O4+3H2S+H2ZnS+2FeS+4H2O。(4)在280~400 ℃范圍內，ZnS和FeS吸收氧氣，ZnS和FeS部分被氧化為硫酸鹽，固體質量增加。
2.(1)SO2+OH-HS　(2)①FeS2
②硫元素轉化為CaSO4而留在礦粉中
(3)Na［Al(OH)4］　Al(OH)3　(4)1∶16
解析　(2)①根據題給已知信息，多數金屬硫酸鹽的分解溫度高于600 ℃，不添加CaO的礦粉低于500 ℃焙燒時，去除的硫元素主要來源于FeS2。(3)“堿浸”時Al2O3、SiO2轉化為溶于水的Na［Al(OH)4］、Na2SiO3，向“過濾”得到的濾液中通入過量CO2，CO2與Na［Al(OH)4］反應生成NaHCO3和Al(OH)3。(4)Fe2O3與FeS2混合后在缺氧條件下焙燒生成Fe3O4和SO2，反應的化學方程式為FeS2+16Fe2O311Fe3O4+2SO2↑。
3.(1)Al2O3+2OH-2Al+H2O
(2)減小　(3)石墨電極被陽極上產生的O2氧化
(4)4C+2H2O-4e-4HC+O2↑　H2
(5)NH4Cl分解產生的HCl能夠破壞Al表面的Al2O3薄膜
解析　(2)過濾Ⅰ所得濾液為偏鋁酸鈉溶液，與NaHCO3發生反應：HC+Al+H2OAl(OH)3↓+C，該反應能夠發生，說明Al結合H+的能力強于C結合H+的能力，NaAlO2溶液的堿性強于Na2CO3溶液的堿性，則溶液的pH減小。
4.(1)增大固液接觸面積，加快酸浸速率，提高浸取效率　Pb　(2)將溶液中的Fe2+氧化為Fe3+，以便在后續調pH時除去Fe元素　K3［Fe(CN)6］溶液
Fe2+　(3)3Co2+++7H2O3Co(OH)3↓+MnO2↓+5H+　3Mn2++2Mn+2H2O5MnO2↓+4H+　(4)ZnSO4、K2SO4　10-16.7
解析　 由題中信息可知，用硫酸處理含有Co、Zn、Pb、Fe的單質或氧化物的廢渣，得到含有Co2+、Zn2+、Fe2+、Fe3+、等離子的溶液，Pb的單質或氧化物與硫酸反應生成難溶的PbSO4，則“濾渣1”為PbSO4；向濾液中加入MnO2將Fe2+氧化為Fe3+，MnO2被還原為Mn2+，加入ZnO調節pH=4，Fe3+完全轉化為Fe(OH)3，“濾渣2”的主要成分為Fe(OH)3，濾液中的金屬離子主要是Co2+、Zn2+和Mn2+；最后“氧化沉鈷”，加入強氧化劑KMnO4，將溶液中Co2+氧化為Co3+，在pH=5時Co3+形成Co(OH)3沉淀，而KMnO4則被還原為MnO2，KMnO4還會與溶液中的Mn2+發生歸中反應生成MnO2，得到Co(OH)3和MnO2的混合物，“除鈷液”主要含有ZnSO4、K2SO4，據此解答。(3)由分析可知，該過程發生兩個氧化還原反應，離子方程式為3Co2+++7H2O3Co(OH)3↓+MnO2↓+5H+、3Mn2++2+2H2O5MnO2↓+4H+。(4)整個過程中，Zn2+未除，加入KMnO4“氧化沉鈷”時引入了K+，而陰離子是在酸浸時引入的，因此除鈷液中主要的鹽有ZnSO4和K2SO4。當溶液pH=1.1時，c(H+)=10 -1.1 mol·L-1，Co3+恰好完全沉淀，此時溶液中c(Co3+)=1.0×10-5 mol·L-1，則c(OH-)==10-12.9 mol·L-1，則Ksp［Co(OH)3］=1.0×10-5×=10-43.7?！俺捯骸钡膒H=5，即c(H+)=10-5 mol·L-1，則c(OH-)=10-9mol·L-1，此時溶液中c(Co3+)== mol·L-1=10-16.7 mol·L-1。

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