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工艺流程中的过渡金属元素
【复习目标】
1．了解常考过渡金属及其重要化合物
2．能依据信息及化合价解答陌生过渡金属及其化合物制备流程中的有关问题
考点一 钛、钒、铬、锰及其化合物
【知识拓展】
1．钛、钒、铬、锰在周期表的位置及常见化合价
元素 22Ti 23V 24Cr 25Mn
电子排布式 [Ar]3d24s2 [Ar]3d34s2 [Ar]3d54s1 [Ar]3d54s2
位置 第四周期第ⅣB族 第四周期第ⅤB族 第四周期第ⅥB族 第四周期第ⅦB族
常见化合价 ＋3、＋4 ＋3、＋4、＋5 ＋3、＋6 ＋2、＋4、＋7
2．钛及其化合物
物质 性质
钛(Ti) (1)常温时下，钛不与酸反应，但能溶于浓、热的盐酸和硫酸中2Ti＋6HCl(浓)2TiCl3＋3H2↑2Ti＋3H2SO4(浓)2Ti2(SO4)3＋3H2↑(2)钛易溶于氢氟酸或含有氟离子的酸中：Ti＋6HFH2TiF6＋2H2↑
二氧化钛(TiO2) (1)两性氧化物，以酸性为主，不溶于稀酸，但能溶于氢氟酸和热的浓硫酸中TiO2＋H2SO4(浓)2TiOSO4＋H2OTiO2＋2NaOH===Na2TiO3＋H2OTiO2＋6HF(浓)H2[TiF6]＋2H2O(2)加热条件下与Cl2、C发生反应：TiO2＋2Cl2＋2CTiCl4＋2CO
氢氧化钛[Ti(OH)4] 两性氢氧化物，不溶于水，可能溶于酸、碱，高温煅烧可生成TiO2
3．钒及其化合物
物质 性质
钒(V) 常温下不活泼，在空气中不被氧化，不能与除HF以外的非氧化性酸及碱发生作用，能溶于浓硫酸、硝酸等氧化性酸溶液中
五氧化二钒(V2O5) (1)五氧化二钒既能溶于强碱，又能溶于强酸，属于两性氧化物，但以酸性为主V2O5＋6NaOH===2Na3VO4＋3H2OV2O5＋H2SO4===(VO2)2SO4＋H2O(2)V2O5中V的化合价为＋5，有较强的氧化性：V2O5＋6HCl(浓)===2VOCl2＋Cl2＋3H2O(3)1 800 ℃发生分解反应：2V2O52V2O4＋O2↑
VO与VO2＋ 在酸性介质中，VO具有强氧化性VO＋Fe2＋＋2H＋===VO2＋＋Fe3＋＋H2O2VO＋H2C2O4＋2H＋===2VO2＋＋2CO2↑＋2H2O
钒盐 五价钒盐包括VO(偏钒酸盐)、VO(正钒酸盐)，如：偏钒酸铵、偏钒酸钠、偏钒酸钾、正钒酸钠；四价钒盐：硫酸氧钒、草酸氧钒。不同价态的钒离子有不同的颜色：VO颜色为浅黄色，VO2＋颜色为蓝色，V3＋为绿色，V2＋为紫色
钒酸盐 偏钒酸盐(NH4VO3)、正钒酸盐(Na3VO4)等在加热条件下不稳定，2NH4VO3V2O5＋2NH3↑＋H2O
4．铬及其化合物
物质 性质
铬 (1)室温下化学性质稳定，潮湿空气中也不会被腐蚀，因此常被用于制作不锈钢和镀铬(2)铬比较活泼，能溶于稀HCl、H2SO4，起初生成蓝色Cr2+溶液，而后为空气所氧化成绿色的Cr3+溶液①铬缓慢地溶于稀盐酸和稀硫酸中，先有铬(II)生成：Cr＋2HCl===CrCl2(蓝色)＋H2↑②铬(II)在空气中迅速被氧化成铬(III)：4CrCl2＋4HCl＋O2===4CrCl3(绿色)＋2H2O(3)铬在冷、浓HNO3中钝化
Cr2O3 两性氧化物，既溶于酸，也溶于碱(1)与酸反应：Cr2O3＋3H2SO4===Cr2(SO4)3＋3H2O [Cr2(SO4)3为无水盐为玫瑰色粉末] (2)与碱反应：Cr2O3＋2NaOH===2NaCrO2(绿色)＋H2O
Cr(OH)3 两性氢氧化物，既溶于酸，也溶于碱(1)与酸反应：Cr(OH)3＋3H＋===Cr3＋＋3H2O (2)与碱反应：Cr(OH)3＋OH－===CrO＋2H2O或Cr(OH)3＋OH－===Cr(OH)(绿色)
Cr2O3和Cr(OH)3显两性，其转化关：Cr3＋(紫色)Cr(OH)3(灰蓝色)[Cr(OH)4]－(绿色)①Cr3＋＋3OH－===Cr(OH)3↓②Cr(OH)3＋OH－===[Cr(OH)4]－，Cr3＋＋4OH－===[Cr(OH)4]－③[Cr(OH)4]－＋H＋===Cr(OH)3↓＋H2O④Cr(OH)3＋3H＋===Cr3＋＋3H2O，[Cr(OH)4]－＋4H＋===Cr3＋＋4H2O
Cr(Ⅲ)的还原性 (1)Cr3＋在酸性条件下是稳定的，但在碱性条件下能氧化成CrO2Cr3＋＋3H2O2＋10OH－===2CrO＋8H2O(2)在碱性溶液中，亚铬酸盐(CrO)可以被H2O2或Na2O2氧化成铬酸盐2CrO＋3H2O2＋2OH－===2CrO＋4H2O2CrO＋3Na2O2＋2H2O===2CrO＋6Na＋＋4OH－
铬(VI)化合物 (1)存在形式与转化CrOCr2OCrO3 CrO22+黄色 橙色红、针状深红①碱中单聚酸根CrO，酸中二聚Cr2O72－：2CrO＋2H+Cr2O＋H2O K＝1.0×1014②强酸中以CrO3形式存在。例如，配制洗液时 H2SO4 (浓)与 K2Cr2O7混合，就有CrO3红色针状晶体析出：K2Cr2O7＋2H2SO4 (浓)===2KHSO4＋2CrO3＋H2O③酸性过强时铬(VI)以CrO22+离子形式存在。CrO22+称为铬氧基，或铬酰基。CrO2Cl2是深红色液体，其形态象溴，易挥发。K2Cr2O7和KCl粉末相混合，滴加浓H2SO4，加热则有CrO2Cl2挥发出来：K2Cr2O7＋4KCl＋3H2SO4===2CrO2Cl2↑＋3K2SO4＋3H2O(2)铬(Ⅵ)最重要的化合物是K2Cr2O7，在水溶液中Cr2O和CrO存在下列平衡2CrO(黄色)＋2H＋Cr2O(橙红色)＋H2O在酸性条件下，主要以Cr2O形式存在，在碱性条件下，上述平衡逆向移动，主要以CrO形式存在(3)Cr(Ⅵ)的氧化性：K2Cr2O7及K2CrO4均为＋6价铬的化合物，具有强氧化性，在酸性溶液中，Cr2O具有强氧化性，在酸性条件下的还原产物均为Cr3＋；但在碱性溶液中CrO的氧化性要弱的多①Cr2O＋3SO＋8H＋===2Cr3＋＋3SO＋4H2O②Cr2O＋6I－＋14H＋===2Cr3＋＋3I2＋7H2O，③Cr2O＋6Cl－＋14H＋===2Cr3＋＋3Cl2↑＋7H2O④Cr2O＋6Fe2＋＋14H＋===2Cr3＋＋6Fe3＋＋7H2O⑤2CrO＋3SO＋10H＋===2Cr3＋＋3SO＋5H2O
5．锰及其化合物
物质 性质
锰(Mn) (1)锰是活泼金属，在空气中表面生成一层氧化物保护膜，加热时与O2反应生成Mn3O43Mn＋2O2Mn3O4(2)与酸的反应：Mn的活泼性在Al与Zn之间，与非氧化性酸反应生成Mn(II)盐和H2，但和冷浓H2SO4反应很慢(钝化)Mn＋2H＋===Mn2＋＋H2↑(3)与水的反应：锰在水中，因表面生成氢氧化锰沉淀而阻止反应继续进行
锰(II)化合物 (1)Mn2＋在酸性介质中Mn2+稳定：在酸性溶液中的稳定性强于在碱性溶液中的稳定性(2)在碱性条件下，Mn2＋易被氧化为MnO2：ClO－＋Mn2＋＋2OH－===Cl－＋MnO2↓＋H2O(3)Mn2＋在酸性条件下能被NaBiO3、PbO2、(NH4)2S2O8氧化成MnO①2Mn2＋＋5NaBiO3＋14H＋===5Na＋＋5Bi3＋＋2MnO＋7H2O②2Mn2＋＋5PbO2＋4H＋===2MnO＋5Pb2＋＋2H2O③2Mn2+＋5S2O＋8H2O===2MnO＋10SO＋16H+(4)Mn(OH)2为白色难溶物，Ksp＝4.0×10－14，极易被空气氧化，水中少量氧气能将其氧化成褐色MnO(OH)2沉淀：2Mn(OH)2＋O2===2MnO(OH)2
锰(IV)化合物 (1)最重要的Mn(IV)化合物是MnO2，二氧化锰在中性介质中很稳定，在碱性介质中倾向于转化成锰(Ⅵ)酸盐；在酸性介质中是一种强氧化剂，倾向于转化成Mn2+①MnO2＋4HCl(浓)MnCl2＋Cl2↑＋2H2O ②MnO2＋2Fe2＋＋4H＋===Mn2＋＋2Fe3＋＋2H2O③MnO2＋2I－＋4H＋===Mn2＋＋I2＋2H2O(2)简单的Mn(IV)盐在水溶液中极不稳定，或水解生成水合二氧化锰MnO(OH)2，或在浓强酸中和水生成氧气和Mn(II)
Mn(Ⅵ)化合物 (1)最重要的Mn(VI)化合物是锰酸钾K2MnO4。在熔融碱中MnO2被空气氧化生成K2MnO42MnO2＋O2＋4KOH2K2MnO4(深绿色)＋2H2O(2)MnO存在于强碱性溶液中，在酸性、中性环境中均发生歧化反应①3MnO＋2H2O===2MnO＋MnO2↓＋4OH－②3MnO＋4H＋===2MnO＋MnO2↓＋2H2O③3K2MnO4＋2CO2===2KMnO4＋MnO2↓＋2K2CO3(3)锰酸钾是制备高锰酸钾(KMnO4)的中间体：2MnO＋2H2O2MnO＋2OH－＋H2↑
KMnO4 (1)热稳定性差，通常保存在棕色试剂瓶中：2KMnO4K2MnO4＋MnO2＋O2↑(2)在酸性介质中，MnO具有强氧化性，本身被还原为Mn2＋：可以氧化Fe2＋、Cl－、H2C2O4、H2O2等①MnO＋5Fe2＋＋8H＋===Mn2＋＋5Fe3＋＋4H2O②2MnO＋16H＋＋10Cl－===2Mn2＋＋5Cl2↑＋8H2O③2MnO＋6H＋＋5H2C2O4===2Mn2＋＋10CO2↑＋8H2O④2MnO＋6H＋＋5H2O2===2Mn2＋＋5O2↑＋8H2O(3)在碱性、中性或微弱酸性溶液中，MnO仍旧是氧化剂，本身被还原为MnO22MnO＋I－＋H2O===2MnO2↓＋IO＋2OH－(4)在强碱性溶液中，当MnO过量时，还原产物是MnO2MnO＋SO＋2OH－===2MnO＋SO＋H2O
【精准训练1】
1．如今环境保护越来越受重视，某化工集团为减少环境污染，提高资源的利用率，将钛厂、氯碱厂、甲醇厂进行联合生产。其主要生产工艺如下(FeTiO3中Ti为＋4价)，下列叙述正确的是(　　)
A．该流程中只有“电解”“氯化”涉及氧化还原反应
B．“合成”反应中氧化剂与还原剂的物质的量之比为1∶1
C．“氯化”时反应方程式为7Cl2＋2FeTiO3＋6C===2FeCl3＋2TiCl4＋6CO(条件省略)
D．上述流程中“Mg，Ar”可用“Mg，CO2”代替
2．钒是一种熔点高、硬度大、无磁性的金属，广泛应用于钢铁、航空航天、能源等领域。工业上利用冶炼铝生成的固体废料——赤泥(主要成分为Fe2O3、Al2O3、V2O5及少量稀土金属氧化物)提取金属钒，其工艺流程图如下，下列说法正确的是(　　)
已知：钒有多种价态，其中＋5价最稳定。钒在溶液中主要以VO和VO的形式存在，且存在平衡VO＋H2OVO＋2H＋
A．工业生产中，碱浸步骤可选用较为廉价的氨水
B．可以推测VO2Cl溶解度大于NH4VO3
C．焙烧非磁性产品所得的固体产物加酸溶解时，应加入过量盐酸使其溶解完全
D．将磁性产品加入稀硝酸溶解，取上层清液再加入KSCN溶液后未见红色，则磁性产品中一定不含铁元素
3．某工厂采用如下工艺制备Cr(OH)3，已知焙烧后Cr元素以＋6价形式存在，下列说法错误的是(　　)
A．“焙烧”中产生CO2 B．滤渣的主要成分为Fe(OH)2
C．滤液①中Cr元素的主要存在形式为CrO D．淀粉水解液中的葡萄糖起还原作用
4．工业以软锰矿(主要成分是MnO2，含有SiO2、Fe2O3等少量杂质)为主要原料制备高性能的磁性材料碳酸锰(MnCO3)，其工业流程如图。下列说法错误的是(　　)
A．浸锰过程中Fe2O3与SO2反应的离子方程式为Fe2O3＋SO2＋2H＋===2Fe2＋＋SO＋H2O
B．过滤Ⅰ所得滤液中主要存在的金属阳离子为Mn2＋、Fe3＋和Fe2＋
C．滤渣Ⅱ的主要成分含有Fe(OH)3
D．过滤Ⅱ所得的滤液中加入NH4HCO3溶液发生反应的主要离子方程式为Mn2＋＋2HCO===MnCO3↓＋CO2↑＋H2O
考点二 钴、镍及其化合物
【知识拓展】
1．钴、镍在周期表的位置及常见化合价
元素 27Co 28Ni
电子排布式 [Ar]3d74s2 [Ar]3d84s2
位置 第四周期第ⅦI族 第四周期第ⅦI族
常见化合价 ＋2、＋3 ＋2、＋3
2．钴及其化合物
物质 性质
钴(Co) 常温下与氧、硫等非金属单质无显著作用，但在高温时有剧烈反应；与稀H2SO4和稀盐酸反应较缓慢；在冷的浓硝酸中易钝化，与稀硝酸易反应
CoO 主要表现为氧化性，一定条件下可被H2、C或CO还原成单质钴。能溶于酸和强碱，不溶于水、醇和氨水
Co2O3 具有强氧化性，Co2O3＋6HCl===2CoCl2＋Cl2↑＋3H2O
Co(OH)2 (1)能与酸反应：Co(OH)2＋H2SO4===CoSO4＋2H2O(2)弱还原性：在空气中被缓慢氧化为棕褐色的Co(OH)3；可被强氧化剂(如H2O2)迅速氧化(3)能与氨水反应：Co(OH)2[Co(NH3)6]2＋[Co(NH3)6]3＋
Co(OH)3(强氧化性) (1)酸性溶液中被还原，如在盐酸中：2Co(OH)3＋6HCl===2CoCl2＋Cl2↑＋6H2O(2)在酸性溶液中与Na2SO3溶液反应：2Co(OH)3＋SO＋4H＋===2Co2＋＋SO＋5H2O(3)在H2SO3溶液中：2Co(OH)3＋H2SO3＋2H＋===2Co2＋＋SO＋5H2O
3．镍及其化合物
物质 性质
镍(Ni) (1)与非金属反应：镍不溶于水，常温下在潮湿空气中表面形成致密的氧化膜，能阻止本体金属继续氧化，所以在空气中比较稳定，常温下与氧、硫等非金属单质无显著作用，但在高温时有剧烈反应2Ni＋O22NiO(耀眼白光) Ni＋Cl2NiCl2 Ni＋SNiS (2)与酸的反应：与稀H2SO4和稀盐酸反应较缓慢Ni＋H2SO4===NiSO4＋H2↑(3)与氧化性酸反应：在冷的浓HNO3中“钝化”，与热的浓HNO3、稀HNO3都有反应
NiO(氧化镍) 能溶于酸和氨水，具有还原性，NiO＋H2SO4===NiSO4＋H2O、2NiO＋O2===2Ni2O3
Ni2O3(氧化高镍) 具有强氧化性，Ni2O3＋6HCl===2NiCl2＋Cl2↑＋3H2O 2Ni2O3＋4H2SO4===4NiSO4＋O2↑＋4H2O
Ni(OH)2(氢氧化镍) (1)能与酸反应：Ni(OH)2＋H2SO4===NiSO4＋2H2O(2)弱还原性：Ni(OH)2在空气中不易被氧化，只有在更强的氧化剂(Cl2、NaClO)下才会氧化生成Ni(OH)3①2Ni(OH)2＋Cl2＋2OH－===2Ni(OH)3＋2Cl－②2Ni(OH)2＋NaClO＋H2O===2Ni(OH)3＋NaCl(3)Ni(OH)2[Ni(NH3)6]2＋
Ni(OH)3(氢氧化高镍) 具有强氧化性(1)与HCl酸反应： 2Ni(OH)3＋6HCl===2NiCl2＋Cl2↑＋6H2O 2Ni(OH)3＋6H＋＋2Cl－===2Ni2＋＋Cl2↑＋6H2O2NiOOH＋6HCl===2NiCl2＋Cl2↑＋4H2O(2)在酸性溶液中与Na2SO3溶液反应：2Ni(OH)3＋SO＋4H＋===2Ni2＋＋SO＋5H2O(3)在H2SO3溶液中： 2Ni(OH)3＋H2SO3＋2H＋===2Ni2＋＋SO＋5H2O2NiOOH＋H2SO3＋2H＋===2Ni2＋＋SO＋3H2O
【精准训练2】
1．由于化石燃料的长期大量消耗，传统能源逐渐枯竭，而人类对能源的需求量越来越高，氢能源和化学电源的开发与利用成为全球发展的重要问题。以含钴废渣(主要成分为CoO和Co2O3，含少量Al2O3和ZnO)为原料制备锂电池的电极材料CoCO3的工艺流程如图，下列说法错误的是(　　)
A．通入SO2发生反应的离子方程式：2Co3＋＋SO2＋2H2O===2Co2＋＋SO＋4H＋
B．加入适量Na2CO3调节pH是利用几种氢氧化物Ksp的不同除铝
C．若萃取剂的总量一定，则分多次加入萃取比一次加入萃取效果更好
D．将含Co2＋的溶液缓慢滴加到Na2CO3溶液中沉钴，以提高CoCO3的产率
2．处理锂离子二次电池正极废料铝钴膜(含有LiCoO2、Al等)的一种工艺如下，下列有关说法不正确的是(　　)
A．碱浸的目的是溶解铝 B．酸溶时H2O2被还原
C．H2SO4/H2O2可改用浓盐酸 D．铝、钴产物可再利用
3．以红土镍矿(主要含有Fe2O3、FeO、NiO、SiO2等)为原料，获取净水剂黄钠铁矾[NaFe3(SO4)2(OH)6]和NiCl2·6H2O的部分工艺流程如下，下列有关说法不正确的是(　　)
A．“酸浸”时加快搅拌速率，有利于提高铁、镍浸取率
B．“滤渣”的主要成分是SiO2
C．“氧化”后所得溶液中主要的阴离子有SO、Cl－、ClO－
D．“转化”时加入Na2CO3用于调节反应液pH有利于黄钠铁矾沉淀
4．以红土镍镉矿(NiS、CdO，含SiO2、CuO、PbO、Fe2O3等杂质)为原料回收部分金属单质，其工艺流程如图所示，下列说法错误的是(　　)
已知：电极电位是表示某种离子或原子获得电子而被还原的趋势。在25 ℃下，部分电对的电极电位如表：
电对 Cu2＋/Cu Pb2＋/Pb Cd2＋/Cd Fe2＋/Fe Ni2＋/Ni
电极电位/V ＋0.337 －0.126 －0.402 －0.442 －0.257
A．“浆化”的目的是增大接触面积，加快酸浸反应速率，提高某些金属元素浸取率
B．“物质A”可以是NiCO3，“调pH”后，所得滤渣Ⅱ为Fe(OH)3
C．“金属A”是Pb和Cu混合物，“金属B”是Cd
D．该工艺流程中可以循环利用的物质有CO、H2SO4、Ni等
考点三 锌及其化合物
【知识拓展】
1．锌在周期表的位置及常见化合价
元素 30Zn
电子排布式 [Ar]3d104s2
位置 第四周期第ⅡB族
常见化合价 ＋2
2．锌(Zn)的化学性质
(1)在含有CO2的潮湿空气中很快变暗，生成碱式碳酸锌，一层较紧密的保护膜
CO2＋2O2＋3H2O＋4Zn===ZnCO3·3Zn(OH)2
(2)与大多数非金属反应：2Zn＋O22ZnO，Zn＋X2ZnX2(X为F、Cl、Br、I)
(3)与酸、碱的反应：锌的化学性质与铝相似，所以，通常可以由铝的性质，推断锌的化学性质。单质锌，即可与酸 ( https: / / baike. / item / %E9%85%B8" \t "https: / / baike. / item / %E9%94%8C / _blank )反应，又可与碱 ( https: / / baike. / item / %E7%A2%B1" \t "https: / / baike. / item / %E9%94%8C / _blank )反应
①与酸的反应：Zn＋2HCl===ZnCl2＋H2↑
②与碱的反应：Zn＋2NaOH＋2H2O===Na2[Zn(OH)4]＋H2↑或Zn＋2NaOH===Na2ZnO2＋H2↑
③锌和铝又有区别，锌溶于氨水形成氨配离子，而铝不溶于氨水形成配离子：
Zn＋4NH3＋2H2O===[Zn(NH3)4]2+＋H2↑＋2OH－
(4)与盐溶液的置换反应：Zn＋Cu2＋===Cu＋Zn2＋
3．氧化锌(ZnO)——两性氧化物
(1)与酸反应：ZnO＋2HCl===ZnCl2＋H2O
(2)与碱反应：ZnO＋2NaOH＋H2O===Na2[Zn(OH)4]或ZnO＋2NaOH===Na2ZnO2＋H2O
4．氢氧化锌[Zn(OH)2]——两性氢氧化物
(1)两性
①与酸的反应：Zn(OH)2＋2H＋===Zn2＋＋2H2O
②与碱的反应：Zn(OH)2＋2OH－===[Zn(OH)4]2－或Zn(OH)2＋2OH－===ZnO＋2H2O
(2)与氨水反应：Zn(OH)2＋4NH3·H2O===[Zn(NH3)4]2+＋4H2O＋2OH－
(3)受热分解：Zn(OH)2ZnO＋H2O
(4)制法：Zn2＋＋[Zn(OH)4]2－===2Zn(OH)2↓或Zn2＋＋ZnO＋2H2O===2Zn(OH)2↓
5．锌盐
(1)ZnSO4
①与可溶性钡盐反应：ZnSO4＋BaCl2===ZnCl2＋BaSO4↓
②与强碱溶液反应
ZnSO4溶液中加入少量NaOH溶液：Zn2＋＋2OH－===Zn(OH)2↓
ZnSO4溶液中加足量NaOH溶液：Zn2＋＋4OH－===[Zn(OH)4]2－或Zn2＋＋4OH－===ZnO＋2H2O
③与Na2[Zn(OH)4]或Na2ZnO2反应生成Zn(OH)2沉淀
Zn2＋＋[Zn(OH)4]2－===2Zn(OH)2↓或Zn2＋＋ZnO＋2H2O===2Zn(OH)2↓
(2)Na2[Zn(OH)4]或Na2ZnO2
①与盐酸反应
少量盐酸 Na2[Zn(OH)4]＋2HCl===Zn(OH)2↓＋2NaCl＋2H2O或Na2ZnO2＋2HCl===Zn(OH)2↓＋2NaCl
足量盐酸 Na2[Zn(OH)4]＋4HCl===ZnCl2＋2NaCl＋4H2O或Na2ZnO2＋4HCl===ZnCl2＋2NaCl＋2H2O
②与CO2反应
少量CO2 Na2[Zn(OH)4]＋CO2===Zn(OH)2↓＋Na2CO3＋H2O或Na2ZnO2＋H2O＋CO2===Zn(OH)2↓＋Na2CO3
足量CO2 Na2[Zn(OH)4]＋2CO2===Zn(OH)2↓＋2NaHCO3或Na2ZnO2＋2H2O＋2CO2===Zn(OH)2↓＋2NaHCO3
③与可溶性锌盐发生相互促进的水解反应，生成Zn(OH)2沉淀
Zn2＋＋[Zn(OH)4]2－===2Zn(OH)2↓或Zn2＋＋ZnO＋2H2O===2Zn(OH)2↓
6．锌及其重要化合物之间的转化关系
【精准训练3】
1．锌是一种浅灰色的过渡金属。在现代工业中，是电池制造中不可替代且相当重要的金属，以菱锌矿(主要成分为ZnCO3、ZnO，含有少量SiO2和Na2SiO3)制备锌单质的流程如图所示，下列说法错误的是(　　)
A．SO的空间结构为正四面体形
B．滤渣的主要成分为SiO2和H2SiO3
C．“沉淀”步骤中，消耗CO2的物质的量与消耗Na2[Zn(OH)4]的物质的量之比为1∶1
D．“热还原”过程发生了置换反应
2．锌焙砂(主要含ZnO、ZnFe2O4还含有少量FeO、CuO等)可用于湿法制锌，其流程如图所示。下列说法错误的是(　　)
A．“酸浸”中ZnFe2O4发生的反应为：ZnFe2O4＋8H+===Zn2+＋2Fe3+＋4H2O
B．可用ZnS除去溶液中的Cu2+的依据是Ksp(ZnS)＞Ksp(CuS)
C．为提高生产效率，“酸浸”“净化I”“净化II”的反应温度越高越好
D．“电解”的产物之一可用于替换“净化I”中的H2O2
3．为研究废旧电池的再利用，实验室利用旧电池的铜帽(主要成分为Zn和Cu)回收Cu并制备ZnO的部分实验过程如图所示。下列叙述错误的是(　　)
A．“溶解”操作中溶液温度不宜过高
B．铜帽溶解后，将溶液加热至沸腾以除去溶液中过量的氧气或H2O2
C．与锌粉反应的离子可能为Cu2＋、H＋
D．“过滤”操作后，将滤液蒸发结晶、过滤、洗涤、干燥后，高温灼烧即可得纯净的ZnO
考点四 银及其化合物
【知识拓展】
1．银在周期表的位置及常见化合价
元素 47Ag
电子排布式 [Kr]4d105s1
位置 第五周期第IB族
常见化合价 ＋1
2．银(Ag)：0价银，具有弱还原性
(1)与氧气反应
①高温下与纯氧反应：4Ag＋O22Ag2O
②常温下，银材质物品容易变黑：4Ag＋2H2S＋O2===2Ag2S＋2H2O
(2)与S共热：2Ag＋SAg2S
(3)与氧化性酸反应
①与浓硫酸共热：2Ag＋2H2SO4(浓)Ag2SO4＋SO2↑＋2H2O
②与浓硝酸反应：Ag＋2HNO3(浓)===AgNO3＋NO2↑＋H2O
③与稀硝酸反应：3Ag＋4HNO3(稀)===3AgNO3＋NO↑＋2H2O
(4)与H2O2、稀硝酸反应：2Ag＋H2O2＋2H＋===2Ag＋＋2H2O
(5)银在有氧存在的条件下与水溶液中的强配体(NaCN)发生作用
4Ag＋8CN－＋2H2O＋O2===4[Ag(CN)2]－＋4OH－
3．氧化银(Ag2O)：＋1价银，具有氧化性，易形成配合物
(1)Ag2O制备：Ag2O可由可溶性盐与强碱反应生成。Ag＋与强碱作用生成白色AgOH沉淀，AgOH极不稳定，很快脱水变为棕黑色Ag2O
Ag＋＋OH－===AgOH↓ 2AgOH===Ag2O＋2H2O
(2)Ag2O不稳定，受热易分解：2Ag2O4Ag＋O2↑
(3)Ag2O溶于H2O2溶液：Ag2O＋H2O2===2Ag＋O2↑＋H2O
(4)Ag2O溶于氨水生成无色地配离子：Ag2O＋4NH3·H2O===2[Ag(NH3)2]OH＋3H2O
(5)Ag2O与稀硝酸反应：Ag2O＋2HNO3===2AgNO3＋H2O　
4．氢氧化银(AgOH)：＋1价银，具有氧化性，易形成配合物
(1)不稳定：2AgOH===Ag2O＋H2O
(2)溶于浓氨水：AgOH＋2NH3·H2O===[Ag(NH3)2]OH＋2H2O
5．硝酸银(AgNO3)：＋1价银，具有氧化性，易形成配合物
(1)不稳定：2AgNO32Ag＋O2↑＋2NO2↑
(2)与还原剂反应：Ag＋不仅可以将N2H4和NH2OH氧化为N2，还可以将P(Ⅲ)和P(I)氧化至最高价
①与N2H4反应：N2H4＋4AgNO3===4Ag↓＋N2↑＋4HNO3
②与NaH2PO2溶液反应：4Ag＋＋H2PO＋2H2O===4Ag↓＋H3PO4＋3H＋
(3)复分解反应
①与X－反应：Ag＋＋X－===AgX↓ (X＝Cl、Br、I)
②与K2Cr2O7溶液反应：4Ag＋＋Cr2O＋H2O===2Ag2CrO4↓＋2H＋
③与Na2S2O3溶液反应：2Ag＋＋S2O===Ag2S2O3↓
(4)Ag＋与NH3、S2O、CN－等形成稳定程度不同的配位单元
Ag＋＋2NH3===[Ag(NH3)2]＋ K稳＝1.1×107
Ag＋＋2S2O===[Ag(S2O3)2]3－ K稳＝2.9×1013
Ag＋＋2CN－===[Ag(CN)2]－ K稳＝1.3×1021
(5)AgNO3与氨水反应的少量、过量
2AgNO3＋2NH3·H2O(少量)===Ag2O↓＋H2O＋2NH4NO3
AgNO3＋2NH3·H2O(过量)===[Ag(NH3)2]NO3＋2H2O
6．卤化银——AgX
(1)卤化银的物理性质：卤化银中只有AgF是离子型化合物，易溶于水，其他的卤化银均难溶于水，且照溶解度按AgCl、AgBr、AgI顺序降低，颜色也依次加深
(2)卤化银的制备：将Ag2O溶于氢氟酸，然后蒸发至黄色晶体析出时析出则得到氟化银；而将硝酸银与可溶性氯、溴、碘化物反应即生成不同颜色的卤化银沉淀
(3)卤化银的化学性质
①卤化银有感光性，是指其在光的作用下分解：2AgBr2Ag＋Br2，胶片在摄影过程中的感光就是这一反应，底片上的AgBr感光的部分分解生成Ag形成银核。然后用氢醌等显影剂处理，将含有银核的AgBr还原为金属银而显黑色，这就是显影。最后，用Na2S2O3等定影液通过配位反应溶解掉未感光的AgBr，这就是定影
②难溶卤化银AgX能与卤素离子X－形成溶解度较大的配离子
AgX＋(n－1)X－===[AgXn](n－1)－ (X＝Cl、Br、I；n＝2，3，4)
AgCl(s)Ag＋(aq)＋Cl－(aq) Ksp＝1.8×10－10
Ag＋＋2Cl－===[AgCl2]－ K稳＝1.1×105
AgCl(s)＋Cl－===[AgCl2]－ K＝2.0×10－5
③AgCl易溶于稀氨水、Na2S2O3、KCN溶液中形成配合物；AgBr不溶于稀氨水，能部分溶于浓氨水，易溶于Na2S2O3、KCN溶液中形成配合物；AgI不能溶于氨水和Na2S2O3溶液，能溶于KCN溶液中形成配合物
a．AgCl溶于氨水：AgCl＋2NH3·H2O===[Ag(NH3)2]＋＋Cl－＋2H2O
b．AgBr溶于Na2S2O3溶液：AgBr＋2S2O===[Ag(S2O3)2]3－＋Br－
c．AgI溶于KCN溶液：AgI＋2CN－===[Ag(CN)2]－＋I－
④AgCl与水合肼(N2H4 H2O)反应：4AgCl＋N2H4 H2O＋4NaOH===4Ag＋4NaCl＋5H2O
7．[Ag(NH3)2]OH：银氨溶液与含醛基的物质在碱性条件下加热发生银镜反应：
CH3CHO＋2[Ag(NH3)2]OHCH3COONH4＋2Ag↓＋3NH3＋H2O
8．硫化银(Ag2S)：黑色物质，难溶于水。向Ag＋溶液中通入H2S可以得到硫化银。Ag2S的溶解需要热的浓硝酸或氰化钠(钾)溶液
Ag2S＋4HNO3(浓)2AgNO3＋2S＋NO2↑＋2H2O
Ag2S＋4CN－===2[Ag(CN)2]－＋S2－
9．银的化合物的溶解性
(1)易溶：AgNO3、AgF、AgClO4
(2)难溶及颜色
Ag2O AgCl AgBr AgI Ag2CO3 Ag2S Ag2CrO4 Ag2S2O3 AgCN AgSCN AgNO2
褐色 白色 浅黄 黄色 白色 黑色 砖红 白色 白色 白色 淡黄
【精准训练4】
1．(2024·甘肃卷)兴趣小组设计了从AgCl中提取Ag的实验方案，下列说法正确的是( )
A．还原性：Ag＞Cu＞Fe B．按上述方案消耗1 mol Fe可回收1 mol Ag
C．反应①的离子方程式是[Cu(NH3)4]2＋＋4H＋===Cu2＋＋4NH D．溶液①中的金属离子是Fe2＋
2．硝酸银是一种见光易分解的可溶性银盐，常用作照相乳剂、制镜工业和电子工业。一种利用废银催化剂(主要含Ag和碳单质)制备无水硝酸银的工艺流程如下，下列有关说法错误的是( )
A．“酸溶”过程中发生反应的离子方程式为3Ag＋4H＋＋NO===3Ag＋＋NO↑＋2H2O
B．“蒸发浓缩”时，当观察到溶液中产生晶膜时，即可停止加热
C．“系列操作”具体是指过滤、洗涤、干燥
D．在实验室中无水AgNO3应保存在无色广口瓶中
3．硫代硫酸钠(Na2S2O3)的制备和应用相关流程如图所示。下列离子方程式书写正确的是( )
已知：Ka1(H2SO3)＞Ka1(H2CO3)＞Ka2(H2SO3)＞Ka2(H2CO3)
A．反应①：CO＋2HSO===2SO＋CO2↑＋H2O
B．向Na2S2O3溶液中加入稀硫酸：3S2O＋2H＋===4S↓＋2SO＋H2O
C．反应③：Ag＋＋2S2O===[Ag(S2O3)2]3－
D．利用Na2S2O3滴定碘单质生成Na2S4O6：I2＋2S2O===2I－＋S4O
【课时作业】
1．用TiOSO4溶液生产纳米TiO2的工艺流程如下，下列说法错误的是(　　)
A．在实验室中进行“操作Ⅰ”，需要的玻璃仪器有烧杯、玻璃棒、漏斗
B．“沉钛”时反应的离子方程式为TiO2＋＋2NH3·H2O===TiO(OH)2↓＋2NH
C．回收“滤液”中的(NH4)2SO4，应采用蒸发结晶法
D．纳米TiO2形成分散系时，具有较好的光线散射能力
2．钒元素在酸性溶液中有多种存在形式，其中VO2＋为蓝色，VO为淡黄色，VO具有较强的氧化性，Fe2＋、SO等能把VO还原为VO2＋。向VOSO4溶液中滴加酸性KMnO4溶液，溶液颜色由蓝色变为淡黄色。下列说法不正确的是(　　)
A．在酸性溶液中氧化性：MnO＞VO
B．FeI2溶液与足量酸性(VO2)2SO4溶液发生反应的离子方程式：Fe2＋＋VO＋2H＋===Fe3＋＋VO2＋＋H2O
C．向VOSO4溶液中滴加酸性KMnO4溶液反应的化学方程式为10VOSO4＋2H2O＋2KMnO4===5(VO2)2SO4＋2MnSO4＋2H2SO4＋K2SO4
D．向含1 mol VO的酸性溶液中滴加1.25 mol FeSO4的溶液完全反应，转移电子为1 mol
3．以某冶金工业产生的废渣(含Cr2O3、SiO2及少量的Al2O3)为原料，根据下列流程可制备K2Cr2O7。下列说法正确的是(　　)
A．煅烧时没有发生氧化还原反应
B．滤渣Ⅱ中主要成分是Al(OH)3
C．可循环使用的物质是CO2和Na2CO3
D．由Na2CrO4转化为K2Cr2O7的过程中需加入KOH
4．铬渣(主要成分为Cr2O3，同时含有少量Al2O3、SiO2等杂质)是铬电镀过程中产生的含铬污泥，实现其综合利用，可减少铬产生的环境污染。铬渣综合利用工艺流程如图，下列判断正确的是(　　)
已知：①焙烧产生一种无污染气体；②PbCrO4难溶于水，易溶于无机强酸或强碱溶液
A．焙烧过程中发生反应的方程式为5Cr2O3＋14NaOH＋6NaNO3===10Na2CrO4＋3N2↑＋7H2O
B．为防止引入新杂质，可加入Cr2O3调节溶液pH
C．流程中可回收利用的物质有NaNO3、Pb(NO3)2
D．为防止洗涤时生成过多副产物PbCr2O7，洗涤液中应加入少量NaOH
5．碳酸锰(MnCO3)是生产电讯器材用铁氧体的原料。利用软锰矿(主要成分为MnO2，还含有少量Al2O3和SiO2等杂质)合成碳酸锰的流程如下，下列说法错误的是(　　)
A．“滤液1”的成分只有NaAlO2、Na2SiO3和NaOH
B．“沉锰”时发生的离子方程式为Mn2＋＋HCO===MnCO3＋H＋
C．取最后一次洗涤液少许，滴加氯化钡可检验产品是否洗涤干净
D．实验室中“过滤、洗涤”操作均用到漏斗
6．软锰矿的主要成分是MnO2，还含有少量的CaO、MgO、CuO等杂质。用软锰矿生产MnSO4晶体的部分工艺流程如图所示。下列说法错误的是(　　)
A．可用NaOH溶液检验浸出液中的Fe2＋
B．CaCO3的作用是调节溶液pH
C．BaS可除去Cu2＋
D．“深度除杂”中加入MnF2除去Mg2＋和Ca2＋
7．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以制备硫酸镍晶体(NiSO4·7H2O)，下列说法正确的是(　　)
A．“碱浸”时不使用氨水主要是因为氨水不稳定
B．“滤液②”中含有的金属离子是Ni2＋、Fe2＋
C．“转化”中替代H2O2溶液的物质可以是NaClO
D．分离出硫酸镍晶体后的母液需要收集、循环使用
8．锂离子电池广泛应用于智能手机、笔记本电脑等电子产品。废旧电池正极片中的钴酸锂(LiCoO2)可采用湿法液相还原法回收，并制得超细钴粉，其流程如下(已知：柠檬酸能与Co2＋形成配合物，CoO在酸性条件下能氧化Cl－)，下列叙述错误的是(　　)
A．流程中NMP作溶剂，H2O2是氧化剂，而N2H4是还原剂
B．酸浸时，使用柠檬酸比盐酸更高效环保
C．酸浸时，温度不宜过高，其原因是温度高会使H2O2分解
D．从正极片中可回收的金属元素有Al、Cu、Co、Li
9．某矿石的成分为：CoS、CuFeS2、CaS、SiO2，某化学兴趣小组查阅资料设计的回收其中钴和铜的工艺流程如图，已知Co的金属性大于Cu、小于Fe，下列说法正确的是(　　)
A．“生物浸出”在较高温度下进行可以提高浸出率
B．萃取振荡时，分液漏斗下口应倾斜向上
C．分液时，应将上层液体由分液漏斗下口放至另一烧杯中
D．用KSCN溶液和新制氯水可以检验“水相”中的Fe2＋
10．某镍矿的主要成分为硫化镍(NiS)，含少量杂质CuS、FeS，以该镍矿制粗镍的简化流程如图，下列说法不正确的是(　　)
A．“废气”过量排放可引起酸雨
B．石英砂熔炼的目的是造渣除铁
C．电解制粗镍时，阳极发生的主要电极反应式为NiS－2e－===Ni2＋＋S
D．粗镍中的少量铜可用硝酸除去
11．NiSO4·6H2O易溶于水，其溶解度随温度升高明显增大。以电镀废渣(主要成分是NiO，还有CuO、FeO等少量杂质)为原料制备该晶体的流程如下，下列说法错误的是(　　)
A．溶解废渣时不能用稀盐酸代替稀H2SO4
B．除去Cu2＋可采用FeS
C．流程中a～b的目的是富集NiSO4
D．“操作Ⅰ”为蒸发浓缩、冷却结晶
12．利用锌灰(主要成分为ZnO，含有CuO、PbO、SiO2、FeO、Fe2O3等杂质)制备高纯ZnO的工艺流程如下，下列说法错误的是(　　)
A．滤渣1的主要成分为SiO2、PbSO4
B．步骤1中发生反应的离子方程式为MnO＋3Fe2＋＋7H2O===3Fe(OH)3↓＋MnO2↓＋5H＋
C．加入的试剂a为Zn，目的是除去Cu2＋
D．取步骤3后的干燥滤饼11.2 g煅烧，可得产品8.1 g，则x＝2
13．以钢铁厂灰渣(主要成分为ZnO，含少量CuO、Fe2O3等)为原料制备氧化锌的一种工艺流程如下，下列说法正确的是(　　)
已知：过量氨水使ZnO、CuO溶解，转化为[Zn(NH3)4]2＋和[Cu(NH3)4]2＋配离子
A．滤液①中大量存在HCO、CO、OH－
B．滤渣②的成分为Cu
C．“蒸氨沉锌”过程中反应的化学方程式为2Zn(NH3)4CO3＋H2O8NH3↑＋ZnCO3·Zn(OH)2＋CO2↑
D．实验室条件下“煅烧”过程需使用蒸发皿
14．从炼钢粉尘(主要含Fe3O4、Fe2O3和ZnO)中提取锌的流程如下，下列说法错误的是(　　)
“盐浸”过程ZnO转化为[Zn(NH3)4]2＋并有少量Fe2+和Fe3+浸出
A．[Zn(NH3)4]2＋中心离子采取sp3杂化
B．“滤渣”的主要成分为Fe(OH)3
C．“沉锌”过程发生反应[Zn(NH3)4]2＋＋4H2O＋S2－===ZnS↓＋4NH3·H2O
D．应合理控制 (NH4)2S用量，以便滤液循环使用
15．我国是世界上最早制得和使用金属锌的国家，一种以闪锌矿(ZnS，含有SiO2和少量FeS、CdS、PbS杂质)为原料制备金属锌的流程如图所示，下列有关说法不正确的是(　　)
A．滤渣1的成分是SiO2 ，滤渣2的成分是Fe(OH)3
B．焙烧过程中主要反应的化学方程式为：2ZnS＋3O22ZnO＋2SO2
C．溶液中的Cd2＋可用锌粉除去，反应的离子方程式为：Zn＋Cd2＋===Zn2＋＋Cd
D．若不通入氧气，其后果是无法除去杂质Fe2＋
16．金属钛在航天、潜海和医疗方面应用广泛。以钛铁矿[主要成分为钛酸亚铁(FeTiO3)，含少量Fe2O3]为原料制备钛的工艺流程如图所示
(1)步骤②、③、④中，均需进行的操作是________(填操作名称)
(2)滤液1中钛元素以TiO2＋形式存在，步骤①中生成TiO2＋的化学方程式为_______________________________，
硫酸质量分数对钛、铁浸出率的影响如图所示，据此判断，酸浸时所加硫酸的质量分数应为_______(填范围)
(3)请结合离子方程式解释步骤④中加热水的原因：________________________________________________
(4)电解法制备Ti的装置是以石墨为阳极，TiO2为阴极，熔融CaO为电解质。Ti在________(填“阳极”或“阴极”)生成，________(填“能”或“不能”)将熔融CaO换成石灰乳
17．钛酸锰(MnTiO3)纳米材料是一种多用途催化剂。工业上用红钛锰矿(主要成分有MnTiO3，还含有少量FeO、Fe2O3、SiO2等杂质)来制备MnTiO3，其工艺流程如图所示：
已知：①红钛锰矿“酸溶”后Ti元素主要以TiO2＋的形式存在； ②H2TiO3不溶于无机酸和碱，不溶于水
③在空气中加热无水MnCl2分解放出HCl，生成Mn3O4
回答下列问题：
(1)“粉碎”的目的是__________________________________
(2)“酸溶”中发生的主要反应化学方程式为____________________________________
(3)为了更好地把滤渣2分离出来，除搅拌外，还需要________(填操作名称)
(4)“氧化”的氧化剂选用的是高锰酸钾，而不选择通常人们认可的绿色氧化剂“双氧水”，除了高锰酸钾氧化性强、反应快之外，还可能的原因是_____________(写出一条即可)。
(5)“沉锰”的条件一般控制在45 ℃以下的原因是_______________________________
(6)TiO2＋的水解率受温度和H＋浓度的影响如图所示，TiO2＋最适宜的水解条件是________________
(7)测定所得MnCl2·xH2O晶体中结晶水的含量。取29.70 g样品加热分解，热重曲线(TG)如图所示。所得氯化锰晶体x的值是________
18．利用钒钛磁铁矿冶炼后产生的钒渣(主要含FeO·V2O3、Al2O3、SiO2及少量可溶性磷酸盐)生产V2O5的工艺流程如下，回答下列问题：
已知：①V2O5、Al2O3、SiO2可与Na2CO3、NaCl组成的混合钠盐在高温下反应，并转化为NaVO3、Na[Al(OH)4]、Na2SiO3等可溶性钠盐
②[Al(OH)]＋4H＋===Al3＋＋4H2O
(1)焙烧Ⅰ包括氧化和钠化成盐两个过程，氧化的目的是获得V2O5，写出氧化过程中FeO·V2O3发生反应的化学方程式：__________________________________________________________；废渣Ⅰ的主要成分是___________；
精制Ⅰ中加盐酸调pH的主要作用是________________________________，加入NH3·H2O后发生反应的离子方程式为_________________________________________________________
(2)精制Ⅱ中加入CaCl2溶液除去磷酸盐，pH过小时影响除磷效果的原因是_________________________________；
pH过大时，沉淀量增大的原因是________________________________
(3)沉钒所得NH4VO3沉淀需进行洗涤，洗涤时除去的阴离子主要是____________。NH4VO3在500 ℃时焙烧脱氨制得产品V2O5，反应的化学方程式为2NH4VO3V2O5＋H2O↑＋2NH3↑。但脱氨过程中，部分V2O5会转化成V2O4，反应中氧化剂与还原剂物质的量之比为3∶2，该反应的化学方程式为____________________________
19．五氧化二钒(V2O5)在冶金、催化剂、磁性材料等领域有重要作用。实验室以含钒废料(含有V2O3、Fe2O3、Al2O3、CuO、有机化合物等)来制备V2O5的一种工艺流程如下：
已知：含钒离子在溶液中的主要存在形式与溶液pH的关系：
溶液pH ＜4.0 6.0～8.0 8.0～10.0
钒元素主要存在形式 VO VO V2O
请回答下列问题：
(1)含钒废料中的有机化合物主要在___________工序中除去
(2)“焙烧”产物之一是Mg(VO3)2，写出它在“酸浸”(溶液pH＜2)过程中发生反应的化学方程式_______________________________________
(3)常温时，若“调pH净化Ⅰ”工序中最终溶液pH＝7，通过计算判断，此时Cu2＋是否已经沉淀完全{已知离子浓度<1.0×10－5 mol·L－1认为沉淀完全；Ksp[Cu(OH)2]＝2.2×10－20}__________________________________
(4)“净化Ⅱ”时若加入过量的(NH4)2CO3，可能导致的后果为___________________
(5)“滤渣2”中含有Mg2(OH)2CO3，写出生成Mg2(OH)2CO3的离子方程式______________________
(6)“煅烧”时，除生成V2O5外，还生成了参与大气循环的气体，写出煅烧时的化学方程式_________________
20．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)
(2)H2O2的作用是将滤液Ⅰ中的Cr3＋转化为Cr2O，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：
阳离子 Fe3＋ Al3＋ Cr3＋
开始沉淀时的pH 2.7 － －
沉淀完全时的pH 3.7 5.4(＞8溶解) 9(＞9溶解)
①用NaOH调节溶液的pH不能超过8，其理由是_____________________________________。
②当pH＝8时，Mg2＋______________ (填“是”或“否”)开始沉淀(溶液中Mg2＋浓度不超过1 mol·L－1)。已知：Ksp[Mg(OH)2]＝1.8×10－11。
(4)上述流程中，加入NaOH溶液后，溶液呈碱性，Cr2O转化为CrO，写出上述流程中用SO2进行还原时发生反应的离子方程式：___________________________________________
21．铬及其化合物有许多独特的性质和用途。如炼钢时加入一定量的铬可得到不锈钢，K2Cr2O7是实验中常用的强氧化剂之一
(1)铬可形成CrCl3、NaCrO2等盐类物质，则NaCrO2中铬元素的化合价为_____，由此知Cr2O3是__________(填“酸性”“碱性”或“两性”)化合物
(2)某化工厂利用湿法从主要含有锌、铜、铁、铬、镉(Cd)、钴(Co)等单质的铜铬渣中回收铬的流程如下：
几种金属离子生成氢氧化物沉淀的pH如下表所示：
氢氧化物 Fe(OH)3 Zn(OH)2 Cd(OH)2 Cr(OH)3
开始沉淀的pH 1.5 8 7.2 6
沉淀完全的pH 3.3 12 9.5 8
①料渣Ⅰ中只含有一种金属单质，该单质是________________________________________，氧化过程中由铁、铬形成的离子均被氧化，则pH的调控范围是____________
②酸浸时形成的金属离子的价态均相同，料渣Ⅱ中含有大量的CoAs合金，请写出除钴时反应的离子方程式：_________________________________________，氧化过程中氧化产物与还原产物物质的量之比为_______
(3)砷酸可用于制造有机颜料、杀虫剂等，将料渣Ⅱ用NaOH处理后可得到亚砷酸钠(Na3AsO3)，再利用如下图所示的三室电解池进行电解可得到砷酸(H3AsO4)及NaOH
则a极应接电源的______极，b电极上电极反应式为_______________________________
22．利用菱锰矿(主要成分是MnCO3，含少量Al2O3、Fe2O3、FeO、CaO、MgO等)为原料制备MnO2的工艺流程如下：
已知：①25 ℃时，Ksp(MnF2)＝5.3×10－3；Ksp(CaF2)＝1.5×10－10；Ksp(MgF2)＝7.4×10－11
②相关金属离子[c0(Mn＋)＝0.1 mol×L－1]形成氢氧化物沉淀pH范围如下
金属离子 Al3＋ Fe3＋ Fe2＋ Ca2＋ Mn2＋ Mg2＋
开始沉淀时的pH 3.8 1.5 6.3 10.6 8.8 9.6
沉淀完全时的pH 5.2 2.8 8.3 12.6 10.8 11.6
(1)“除杂1”中加入适量MnO2的作用是____________________________，应调节溶液pH不小于________
(2)“除杂2”的主要目的将Ca2＋、Mg2＋转化为相应的氟化物沉淀而除去，除去Ca2＋的离子方程式为_____________________________________________，该反应的平衡常数为________
(3)“沉锰”中生成Mn(OH)2·MnCO3沉淀的离子方程式为_________________________________________________，
“母液”经加热等系列操作后可返回“________”工序循环使用
(4)以MnSO4－(NH4)2SO4为电解质溶液，利用下图装置可同时制备金属锰和MnO2。离子交换膜a为________，阳极电极反应式为_________________________________________________
23．某科研课题小组研究利用含H＋、Na＋、Zn2＋、Mn2＋、Fe2＋、Fe3＋、SO的工业废电解质溶液，制备高纯的ZnO、MnO2、Fe2O3，设计实验流程如下：
回答下列问题：
(1)加入双氧水的目的是___________________________
(2)第一次调pH使Fe3＋完全沉淀，写出反应的离子方程式___________________________
(3)第二次调pH前，科研小组成员分析此时的溶液，得到常温下相关数据如下表(表中金属离子沉淀完全时，其浓度为1×10－5 mol·L－1)
浓度/(mol·L－1) 氢氧化物的Ksp 开始沉淀的pH 沉淀完全的pH
Zn2＋ 0.12 1.2×10－17 6.0 8.1
Mn2＋ 0.10 4.0×10－14 7.8 9.8
为防止Mn2＋同时沉淀造成产品不纯，最终选择将溶液的pH控制为7，则此时溶液中Zn2＋的沉淀率为________，利用滤渣Ⅱ制备高纯的ZnO时，必然含有极其微量的________(以化学式表示)
(4)已知常温下，Ksp(MnS)＝3.0×10－14，Ksp(ZnS)＝1.5×10－24，在除锌时发生沉淀转化反应为：
MnS(s)＋Zn2＋(aq)ZnS(s)＋Mn2＋(aq)，其平衡常数K＝________
(5)沉锰反应在酸性条件下完成，写出该反应的离子方程式________________________________
24．利用一种钴矿石(主要成分为 Co2O3，含少量 SiO2及铁、铝、锰、镁、钙等金属元素的氧化物)制取CoC2O4·2H2O 晶体的工艺流程如下：
已知部分阳离子以氢氧化物形式沉淀时溶液 pH 如表：
沉淀物 Fe(OH)3 Fe(OH)2 Co(OH)2 Al(OH)3 Mn(OH)2
完全沉淀时的pH 3.7 9.6 9.2 5.2 9.8
(1)溶浸过程中 Co2O3 发生反应的离子方程式为_______________________________
(2)氧化除杂过程中加入 Na2CO3 的主要目的是________________________________，若不加入 NaClO3，其后果是____________________________________________________
(3)滤渣3的成分是____________(填化学式)，滤液中加入萃取剂的目的是除去_________元素(填元素符号)
(4)萃取余液中加入草酸铵后，获取 CoC2O4·2H2O 晶体的操作是____________________________________
(5)含钴化合物 LiCoO2是废旧锂电池的正极材料，可与双氧水、稀 H2SO4 混合加热得到 CoSO4回收利用，该反应的化学方程式是_______________________________________
(6)已知某温度下Ksp(MgF2)＝7.35×10－11，Ksp(CaF2)＝1.05×10－10，当加入过量NaF溶液后，所得滤液中＝___________
25．金属Co、Ni性质相似，在电子工业以及金属材料上应用十分广泛。现以含钴、镍、铝的废渣(含主要成分为CoO、Co2O3、Ni、少量杂质Al2O3)提取钴、镍的工艺如下：
(1)酸浸时SO2的作用是_________________________________________________
(2)除铝时加入碳酸钠产生沉淀的离子方程式：_____________________________________________________
(3)有机层提取出的Ni2＋可用于制备氢镍电池，该电池工作原理：NiOOH＋MHeq \o(
,\s\up7(放电) ,\s\do6(充电))Ni(OH)2＋M，电池放电时正极的电极反应式为_______________________________________
(4)用CoCO3为原料采用微波水热法和常规水热法均可制得H2O2分解的高效催化剂CoxNi(1－x)Fe2O4(其中Co、Ni均为＋2价)。如图是用两种不同方法制得的CoxNi(1－x)Fe2O4在10 ℃时催化分解6%的H2O2溶液的相对初始速率随x变化曲线
①H2O2的电子式________________
②由图中信息可知：________法制取的催化剂活性更高
③Co2＋、Ni2＋两种离子中催化效果更好的是________
(5)已知煅烧CoCO3时，温度不同，产物不同。在400 ℃充分煅烧CoCO3，得到固体氧化物的质量为2.41 g，CO2的体积为0.672 L(标准状况下)，则此时所得固体氧化物的化学式为__________
26．三氧化二镍(Ni2O3)是一种灰黑色无气味有光泽的块状物，易碎成细粉末，常用于制造高能电池。工业上以金属镍废料生产NiCl2，继而生产Ni2O3的工艺流程如下：
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 mol·L－1计算)
氢氧化物 Fe(OH)3 Fe(OH)2 Al(OH)3 Ni(OH)2
开始沉淀的pH 1.1 6.5 3.5 7.1
沉淀完全的pH 3.2 9.7 4.7 9.2
(1)为了提高金属镍废料浸出的速率，在“酸浸”时可采取的措施有：①适当升高温度；②搅拌；③___________等
(2)酸浸后的酸性溶液中含有Ni2＋、Cl－，另含有少量Fe2＋、Fe3＋、Al3＋等。沉镍前需加Na2CO3控制溶液pH范围为________________
(3)从滤液A中可回收利用的主要物质是Na2CO3和________________
(4)“氧化”生成Ni2O3的离子方程式为__________________________________________
(5)工业上用镍为阳极，电解0.05～0.1 mol·L－1NiCl2溶液与一定量NH4Cl组成的混合溶液，可得到高纯度、球形的超细镍粉。当其他条件一定时，NH4Cl的浓度对阴极电流效率及镍的成粉率的影响如图所示，则NH4Cl的浓度最好控制为________________
(6)如果在“沉镍”步骤把Na2CO3改为加草酸，则可以制得草酸镍晶体(NiC2O4·2H2O)。草酸镍晶体在热空气中干燥脱水后在高温下煅烧三小时，可以制得Ni2O3，同时获得混合气体。草酸镍晶体受热分解的化学方程式为__________________________________________________________
27．一种磁性材料的磨削废料的主要成分是铁镍合金(含镍质量分数约21%)，还含有铜、钙、镁、硅的氧化物。由该废料制备氢氧化镍，工艺流程如下：
回答下列问题：
(1)“酸溶”时，溶液中有Fe3＋、Fe2＋、Ni2＋等生成，废渣的主要成分是________；金属镍溶解的离子方程式为___________________________________
(2)“除铁”时H2O2的作用是________________________________，加入碳酸钠的目的是___________________
(3)“除铜”时，反应的离子方程式为______________________________________________，若用Na2S代替H2S除铜，优点是________________________________
(4)已知除钙镁过程在陶瓷容器中进行，NaF的实际用量不能过多的理由为___________________________
(5)已知常温下Ksp[Ni(OH)2]＝2.0×10－15，该流程在“沉镍”过程中，需调节溶液pH约为________时，Ni2＋才刚好沉淀完全(离子沉淀完全的浓度≤1.0×10－5mol/L；lg 2＝0.30)
(6)100 kg废料经上述工艺制得Ni(OH)2固体的质量为31 kg，则镍回收率为________(列式即可)
(7)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：HM＋NiOOHeq \o(
,\s\up7(放电) ,\s\do6(充电))M＋Ni(OH)2(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________________________________________________
28．某兴趣小组用废旧镀锌铁皮按下列流程制备七水硫酸锌(ZnSO4·7H2O)，回答下列问题：
金属离子形成氢氧化物沉淀的pH如下表所示
金属离子 pH
开始沉淀 完全沉淀
Fe3＋ 2.7 3.8
Fe2＋ 5.5 8.3
Zn2＋ 6.4 8.2
(1)为提高镀锌铁皮中金属离子的浸出率，除了可适当增加稀硫酸的浓度外，还可以采取的措施有____________
(2)步骤Ⅱ中需加入过量H2O2，请用离子方程式表示H2O2的作用________________
(3)步骤Ⅲ中调节pH的范围为________， 调节pH宜选用的试剂为________
A．稀硫酸　　　　　　B．氢氧化锌　　　　　　C．氢氧化钠　　　　　　D．氧化锌
(4)检验步骤Ⅲ所得滤液中是否含有Fe3＋可采用的实验方法是__________________________________
(5)步骤Ⅴ中，某同学采用不同降温方式进行冷却结晶，测得ZnSO4·7H2O颗粒大小分布如图所示。根据该实验结果，为了得到颗粒大小相对均一的较大晶粒，宜选择__________(填标号)方式进行冷却结晶
A．快速降温　　　 B．缓慢降温　　　 C．变速降温
29．某工厂从主要成分为CuO、Cu2O、ZnO、PbO的烟灰中分别回收铜、锌、铅元素的部分流程如图所示：
已知：常温下，Ksp(PbSO4)＝2.4×10－8，Ksp(PbCl2)＝3.2×10－5
回答下列问题：
(1)“酸浸”阶段Cu2O发生反应的离子方程式为________________________________________
(2)“置换”阶段，反应结束后应迅速过滤，否则会导致铜的析出率降低，原因是____________________
(3)“氧化”阶段，H2O2的实际用量必须大于理论用量的原因是____________________
(4)X可以有多种选择，若X是ZnO，则“调pH”时反应生成红褐色物质的离子方程式为____________________；“系列操作”是指__________、过滤、洗涤、烘干。
(5)一定条件下，利用食盐水可从“料渣”中提取铅，已知在不同浓度的NaCl溶液中，温度对铅浸出率的影响如右图所示：
①已知：反应PbCl2(s)＋Cl－(aq)===PbCl(aq)的平衡常数为K1，则PbSO4溶于过量NaCl溶液发生转化反应：
PbSO4(s)＋3Cl－(aq)PbCl(aq)＋SO(aq)，其平衡常数K＝__________(用含K1的代数式表示)
②从“料渣”中浸取铅的最合适的条件是____________________
30．精炼铜产生的铜阳极泥富含Cu、Ag、Au等多种元素。研究人员设计了一种从铜阳极泥中分离提收金和银的流程，如下图所示。
回答下列问题：
(1)Cu位于元素周期表第_______周期第_______族
(2)“浸出液1”中含有的金属离子主要是_______
(3)“浸取2”步骤中，单质金转化为HAuCl4的化学方程式为_________________________
(4)“浸取3”步骤中，“浸渣2”中的_______(填化学式)转化为[Ag(S2O)2]3－
(5)“电沉积”步骤中阴极的电极反应式为__________________________________，“电沉积”步骤完成后，阴极区溶液中可循环利用的物质为_______(填化学式)
(6)“还原”步骤中，被氧化的N2H4与产物Au的物质的量之比为_______
(7)Na2S2O3可被I2氧化为Na2S4O6。从物质结构的角度分析的结构为(a)而不是(b)的原因：__________
_____________________________________________
31．以铅精矿(含PbS，Ag2S等)为主要原料提取金属Pb和Ag的工艺流程如下：
回答下列问题：
(1)“热浸”时，难溶的PbS和Ag2S转化为[PbCl4]2－和[AgCl2]－及单质硫。溶解等物质的量的PbS和Ag2S时，消耗Fe3＋物质的量之比为_______；溶液中盐酸浓度不宜过大，除防止“热浸”时HCl挥发外，另一目的是防止产生_______(填化学式)
(2)将“过滤Ⅱ”得到的PbCl2沉淀反复用饱和食盐水热溶，电解所得溶液可制备金属Pb“电解I”阳极产物用尾液吸收后在工艺中循环使用，利用该吸收液的操作单元为_______
(3)“还原”中加入铅精矿的目的是___________________
(4)“置换”中可选用的试剂X为_______(填标号)
A．Al B．Zn C．Pb D．Ag
“置换”反应的离子方程式为_______________________________
(5)“电解II”中将富银铅泥制成电极板，用作_______(填“阴极”或“阳极”)
【工艺流程中的过渡金属元素】答案
【精准训练1】
1．C。解析：由氢气合成甲醇的过程中也涉及氧化还原反应，A项错误；根据CO＋2H2―→CH3OH可以看出，氧化剂和还原剂的物质的量之比为1∶2，B项错误；根据工艺图不难看出“氯化”即氯气、钛铁矿和焦炭反应得到四氯化钛、一氧化碳和氯化铁的过程，C项正确；二氧化碳和镁会发生反应，因此不能用二氧化碳来作保护气，D项错误。
2．B。解析：赤泥进行碱浸，氧化铝溶解生成偏铝酸盐，再通入二氧化碳得到氢氧化铝沉淀；滤渣1经系列操作得到V2O5，可知滤渣1中含有Fe2O3、V2O5及少量稀土金属氧化物，进行还原、磁选，磁性产品中含有Fe等，非磁性产品含有V元素，在空气中焙烧后用盐酸溶解，钒在溶液中主要以VO和VO的形式存在，再加入氯化铵转化为NH4VO3，焙烧得到V2O5。氨水不能溶解氧化铝，故A错误；用盐酸溶解后的溶液中含有VO、VO、Cl－，加入氯化铵会生成NH4VO3沉淀，反应向生成更难溶的物质进行，可以推测VO2Cl溶解度大于NH4VO3，故B正确；溶液中存在平衡VO＋H2OVO＋2H＋，盐酸过量平衡逆向移动，会抑制NH4VO3的生成，不能加入过量的盐酸，故C错误；加入的硝酸不足，Fe元素被硝酸氧化可能生成亚铁离子，亚铁离子遇KSCN溶液无明显现象，故D错误。
3．B。解析：　
焙烧时Cr2O3发生反应：2Cr2O3＋4Na2CO3＋3O24Na2CrO4＋4CO2，有CO2产生，A项正确；焙烧时FeO发生反应：4FeO＋O22Fe2O3，滤渣的主要成分为Fe2O3，B项错误；水浸后滤液①中主要溶质为Na2CrO4，Cr元素的主要存在形式为CrO，C项正确；淀粉水解生成葡萄糖，葡萄糖具有还原性，能将CrO还原为Cr(OH)3，D项正确。
4．B。解析：浸锰过程通入过量的SO2，将Mn4＋和Fe3＋还原成Mn2＋和Fe2＋，过滤Ⅰ所得滤渣为SiO2，加入MnO2氧化，此时溶液中可以被氧化的物质有Fe2＋和未反应的SO2，调pH是为了将上一步氧化生成的Fe3＋沉淀下来与Mn2＋分离，加入NH4HCO3溶液将Mn2＋沉淀下来，再经过一系列步骤可得到高纯MnCO3。根据上述分析可知，浸锰过程中SO2与Fe2O3反应的离子方程式为Fe2O3＋SO2＋2H＋===2Fe2＋＋SO＋H2O，A正确；过量的SO2将Mn4＋和Fe3＋还原成Mn2＋和Fe2＋，因此过滤Ⅰ所得滤液中主要存在的金属阳离子为Mn2＋和Fe2＋，不会含有Fe3＋，B错误；调pH＝3.7，将Fe3＋转化为氢氧化铁沉淀，过滤，滤渣Ⅱ的主要成分含有Fe(OH)3，C正确；过滤Ⅱ所得滤液为硫酸锰溶液，向滤液中加入适量NH4HCO3溶液，生成MnCO3沉淀、CO2和水，反应的离子方程式为
Mn2＋＋2HCO===MnCO3↓＋CO2↑＋H2O，D正确。
【精准训练2】
1．D。解析：含钴废渣主要成分为CoO、Co2O3，含少量Al2O3、ZnO，由流程可知，加入稀硫酸酸浸，发生反应：Co2O3＋6H＋===2Co3＋＋3H2O、CoO＋2H＋===Co2＋＋H2O、Al2O3＋6H＋===2Al3＋＋3H2O、ZnO＋2H＋===Zn2＋＋H2O，同时通入SO2，Co3＋被还原为Co2＋，发生反应：2Co3＋＋SO2＋2H2O===2Co2＋＋SO＋4H＋，得到的溶液主要含有的金属离子有Co2＋、Al3＋、Zn2＋，加入Na2CO3溶液调节pH，Al3＋发生反应：2Al3＋＋3CO＋3H2O===2Al(OH)3↓＋3CO2↑，过滤，除去Al(OH)3，加入萃取剂，萃取Zn2＋，分液后向有机层中加入适量的硫酸溶液充分振荡，得到ZnSO4溶液，向水层中缓慢加入Na2CO3，得到CoCO3，以此来解答。通入SO2时Co3＋被还原为Co2＋，则反应的离子方程式：2Co3＋＋SO2＋2H2O===2Co2＋＋SO＋4H＋，故A正确；加入Na2CO3溶液调节pH，Al3＋发生反应：2Al3＋＋3CO＋3H2O===2Al(OH)3↓＋3CO2↑，可除去铝，故B正确；萃取剂的总量一定，则分多次加入萃取比一次加入萃取分离更彻底，效果更好，故C正确；“沉钴”时为使Co2＋沉淀完全，Na2CO3溶液需稍过量且缓慢滴加，则滴加顺序不合理，故D错误。
2．B。解析：A项，根据铝钴膜的成分以及工艺流程，Al能与NaOH反应，生成可溶的NaAlO2，LiCoO2不溶于NaOH，然后过滤得到LiCoO2，因此碱浸的目的是溶解铝，正确；B项，LiCoO2中Co显＋3价，产品中CoC2O4，Co显＋2价，化合价降低，LiCoO2为氧化剂，H2O2为还原剂，被氧化，错误；C项，H2SO4提供H＋，H2O2作还原剂，盐酸也能提供H＋，＋3价Co也能氧化Cl－转化成＋2价Co，正确；D项，根据上述分析，铝、钴产物可以再利用，正确。
3．C。解析：红土镍矿(主要含有Fe2O3、FeO、NiO、SiO2等)加入硫酸酸浸，酸浸后的酸性溶液中含有Ni2＋，另含有少量Fe2＋、Fe3＋等，加入NaClO将亚铁离子氧化为铁离子，加入碳酸钠溶液调节溶液的pH，使铁离子全部沉淀，过滤后的滤液中再加入碳酸钠沉淀镍离子得NiCO3，由滤液可得到净水剂黄钠铁矾NaFe3(SO4)2(OH)6，NiCO3经处理可得到NiCl2·6H2O。A项，“酸浸”时加快搅拌速率，可增加反应混合物的接触机会，有利于提高铁、镍浸取率，故A正确；B项，SiO2不溶于硫酸，“滤渣”的主要成分是SiO2，故B正确；C项， “氧化”后所得溶液中主要的阴离子有SO、Cl－，ClO－与Fe2＋反应生成Fe3＋和Cl－，故C错误；D项，“转化”时加入Na2CO3，Na2CO3水解后呈碱性，用于调节反应液pH，有利于黄钠铁矾NaFe3(SO4)2(OH)6沉淀，故D正确。
4．C。解析：由电极电位表可知金属活动性顺序为Fe>Cd>Ni>Pb>Cu。镍镉矿浆化后，在空气中加入稀硫酸酸浸，硫化镍和金属氧化物溶于稀硫酸得到硫酸盐，二氧化硅不与稀硫酸反应，过滤得到含有二氧化硅、硫酸铅的滤渣Ⅰ和滤液；向滤液中加入碳酸镍或氧化镍调节溶液pH，将溶液中铁离子转化为氢氧化铁沉淀，过滤得到含有氢氧化铁的滤渣Ⅱ和滤液；由金属活动性顺序可知，向滤液中只能加入镍，将溶液中铜离子转化为铜，过滤得到含有铜、镍的金属A和硫酸镍、硫酸镉的滤液；滤液经电解、过滤得到含有镉和镍的固体和稀硫酸；固体通入一氧化碳气化分离得到Ni(CO)4和镉；Ni(CO)4受热分解生成一氧化碳和镍，则该工艺流程中可以循环利用的物质为一氧化碳、硫酸和镍等。
【精准训练3】
1．C。解析：菱锌矿(主要成分为ZnCO3、ZnO，含有少量SiO2和Na2SiO3)与硫酸反应生成硫酸锌、硅酸、硫酸钠，二氧化硅不与硫酸反应，过滤，向滤液中加入过量氢氧化钠溶液，向溶液中通入二氧化碳得到氢氧化锌，过滤，将氢氧化锌煅烧得到氧化锌，再用过量焦炭还原得到锌。“沉淀”时CO2会先与未反应完的NaOH反应，因此消耗的二氧化碳量比Na2[Zn(OH)4]多，故C错误；ZnO＋CZn＋CO↑是置换反应，故D正确。
2．C。解析：锌焙砂中含有ZnO、ZnFe2O4、FeO、CuO，加入硫酸酸浸，ZnO、FeO、CuO转化成相应的硫酸盐，ZnFe2O4与盐酸反应生成Zn2+、Fe3+，加入过氧化氢，利用过氧化氢的氧化性，将Fe2+氧化成Fe3+，加入ZnO，调节pH，使Fe3+以Fe(OH)3形式沉淀出来，过滤，加入过量ZnS，将Cu2+以CuS形式沉淀出，据此分析；
A．ZnFe2O4写成ZnO·Fe2O3，ZnO和Fe2O3与酸反应生成Zn2+、Fe3+，因此ZnFe2O4与H+反应的方程式为ZnFe2O4＋8H+===Zn2+＋2Fe3+＋4H2O，故A说法正确；B．净化Ⅱ的目的是将Cu2+以CuS形式沉淀出，发生ZnS+Cu2+=CuS+Zn2+，根据溶度积的规律，推出Ksp(ZnS)＞Ksp(CuS)，故B说法正确；C．过氧化氢受热易分解，温度过高，使过氧化氢分解，造成原料浪费，因此不是反应温度越高越好，故C说法错误；D．净化Ⅱ得到溶质主要为ZnSO4，电解硫酸锌，阴极电极反应式为Zn2+＋2e－＝Zn，阳极反应式为2H2O－4e－＝O2↑+4H+，氧气具有强氧化性，能将Fe2+氧化成Fe3+，因此氧气可以替换过氧化氢，故D说法正确；故答案为C。
3．D。解析：“溶解”操作中溶液温度不宜过高，否则过氧化氢分解，故A正确；铜帽溶解后，溶液中存在过氧化氢，将溶液加热至沸腾以除去溶液中过量的氧气或H2O2，防止后面消耗过多的锌粉，故B正确；固体溶解后溶液中存在Cu2＋、H＋，都是与锌粉反应的离子，故C正确；“过滤”操作后滤液中含有硫酸锌和硫酸钠，将滤液蒸发结晶、过滤、洗涤、干燥后，高温灼烧不能得到纯净的ZnO，其中含有硫酸钠，故D错误。
【精准训练4】
1．C。解析：从实验方案可知，氨水溶解了氯化银，然后用铜置换出银，滤液中加入浓盐酸后得到氯化铜和氯化铵的混合液，向其中加入铁、铁置换出铜，过滤分铜可以循环利用，并通入氧气可将亚铁离子氧化为铁离子。金属活动性越强，金属的还原性越强，而且由题中的实验方案能得到证明，还原性从强到弱的顺序为 Fe＞Cu＞ Ag，A不正确；由电子转移守恒可知，1 mol Fe可以置换1 mol Cu，而1 mol Cu可以置换2 mol Ag，因此，根据按上述方案消耗1 mol Fe可回收2 mol Ag，B不正确；反应①中，氯化四氨合铜溶液与浓盐酸反应生成氯化铜和氯化铵，该反应的离子方程式是[Cu(NH3)4]2＋＋4H＋===Cu2＋＋4NH，C正确；向氯化铜和氯化铵的混合液中加入铁，铁换置换出铜后生成Fe2＋，然后Fe2＋被通入的氧气氧化为Fe3＋，氯化铁和氯化铵水解均使溶液呈酸性二者可共存，因此，溶液①中的金属离子是Fe3＋，D不正确；故选C。
2．D。解析：“酸溶”过程中银和稀硝酸反应的离子方程式为3Ag＋4H＋＋NO===3Ag＋＋NO↑＋2H2O，A正确；“蒸发浓缩”时，当观察到溶液中产生晶膜时，即可停止加热，B正确；“系列操作”具体是指过滤、洗涤、干燥，C正确；硝酸银见光易分解，在实验室中无水AgNO3应保存在棕色广口瓶中，D错误。
3．D。解析：HSO的酸性弱于碳酸，正确的离子方程式为CO＋HSO===SO＋HCO，A错误；向Na2S2O3溶液中加入稀硫酸：S2O＋H＋===S↓＋SO2↑＋H2O，B错误；反应③是硫代硫酸钠和溴化银反应生成Na3[Ag(S2O3)2]，AgBr不溶于水，不能写成离子形式，C错误。
【课时作业】
1．C。解析：根据流程，沉钛时的反应为TiO2＋＋2NH3·H2O===TiO(OH)2↓＋2NH，滤液的主要成分为硫酸铵，操作Ⅰ为过滤，需要的玻璃仪器为烧杯、玻璃棒和漏斗，故A、B正确；硫酸铵溶解度随温度的变化较大，用加热浓缩、冷却结晶的方法，故C错误；纳米TiO2形成分散系时，形成胶体，胶体具有较好的光线散射能力，故D正确。
2．B。解析：向VOSO4溶液中滴加酸性KMnO4溶液，溶液颜色由蓝色变为淡黄色，说明MnO将VO2＋氧化为VO，从而得出氧化性：MnO＞VO，故A正确；碘离子的还原性强于亚铁离子且加入足量酸性(VO2)2SO4溶液，碘离子应参与氧化还原反应，故B错误；向含1 mol VO的酸性溶液中滴加含1.25 mol Fe2＋的溶液发生反应：Fe2＋＋VO＋2H＋===Fe3＋＋VO2＋＋H2O，则VO的量不足，所以转移电子为1 mol，故D正确。
3．C。解析：向废渣中加入碳酸钠和氧气并煅烧，发生如下反应：4Na2CO3＋2Cr2O3＋3O24Na2CrO4＋4CO2，Na2CO3＋SiO2Na2SiO3＋CO2↑， Na2CO3＋Al2O32NaAlO2＋CO2↑，水浸之后，溶液中含有Na2CrO4、Na2SiO3、NaAlO2、Na2CO3，向溶液中通入二氧化碳，生成氢氧化铝沉淀和硅酸沉淀，过滤，滤液中含有Na2CrO4、Na2CO3，再向溶液中加硫酸，2Na2CrO4＋H2SO4===Na2Cr2O7＋Na2SO4＋H2O，再向溶液中加入KCl固体，就会有K2Cr2O7晶体析出。经上述分析知，煅烧时有氧化还原反应，A错误；用水浸之后，溶液中含有Na2CrO4、Na2SiO3、NaAlO2、Na2CO3，向溶液中通入二氧化碳，会生成氢氧化铝沉淀和硅酸沉淀，B错误；从上述流程图可知，CO2和Na2CO3均可循环使用，C正确；由Na2CrO4转化为K2Cr2O7的过程中需加入硫酸和KCl固体，反应如下：2Na2CrO4＋H2SO4===Na2Cr2O7＋Na2SO4＋H2O，再向溶液中加入KCl固体，就会有K2Cr2O7晶体析出，D错误。
4．A。解析：将铬渣干燥粉碎后高温焙烧，Cr2O3和NaOH、NaNO3反应，Cr2O3转化为Na2CrO4，Cr元素化合价升高，并且产生一种无污染气体，由此推断该气体为N2，故化学方程式为5Cr2O3＋14NaOH＋6NaNO3===10Na2CrO4＋3N2↑＋7H2O，SiO2转化为Na2SiO3，Al2O3转化为NaAlO2，溶液浸出过滤后得到含有NaOH、NaNO3、Na2SiO3、NaAlO2、Na2CrO4的溶液，向溶液中加入酸，可以将NaAlO2转化为Al(OH)3沉淀，Na2SiO3转化为H2SiO3，从而除去Al、Si，为不引入新杂质，加入的酸应为硝酸，过滤后加入硝酸铅，得到PbCrO4沉淀，过滤、洗涤、干燥后得到PbCrO4。焙烧过程中发生反应的方程式为5Cr2O3＋14NaOH＋6NaNO3===10Na2CrO4＋3N2↑＋7H2O，A项正确；调节溶液pH，是为除去Al、Si，应加入硝酸，B项错误；NaNO3、Pb(NO3)2均溶于水中不易回收，C项错误；PbCrO4产品易溶于无机强碱溶液，故洗涤液时不能加入NaOH，D项错误。
5．B。解析：“碱浸”过程中NaOH分别与Al2O3和SiO2反应得到NaAlO2、Na2SiO3，“滤渣1”是MnO2，“还原浸出”中MnO2转化成Mn2＋，再与NaHCO3反应生成MnCO3沉淀，过滤、洗涤、干燥得到高纯MnCO3。“滤液1”是NaOH分别与Al2O3和SiO2反应得到的NaAlO2、Na2SiO3以及剩余的NaOH，A正确；“沉锰”时发生的离子方程式：Mn2＋＋2HCO===MnCO3↓＋H2O＋CO2↑，B错误；检验硫酸根离子，可用氯化钡，即取最后一次洗涤液少许，滴加氯化钡可检验产品是否洗涤干净，C正确。
6．A
7．D。解析：NaOH溶液的作用分别是除去油脂，溶解铝及其氧化物，因氨水与铝及其氧化物不反应，故不能用氨水代替NaOH溶液，故A错误；滤饼①含金属Ni、Fe及其氧化物，与稀硫酸反应，得到的滤液②中含有
Ni2＋、Fe2＋、Fe3＋等，故B错误；转化中H2O2是氧化剂，可以用氧气或空气代替，不能用NaClO替代，因为会引入杂质，故C错误；分离出硫酸镍晶体后的母液是硫酸镍的饱和溶液，需要收集、循环使用，可提高镍的回收率，故D正确。
8．A。解析：从题干可知正极片中含钴酸锂(LiCoO2)，加入NMP溶液浸泡后得滤液，经蒸发、煅烧、研磨制得粉末状LiCoO2粗品，可知NMP为溶剂。加入H2O2后有O2放出，可知H2O2为还原剂，将＋3价钴还原为＋2价钴，再加入N2H4后生成单质钴，N2H4也作还原剂，被氧化生成N2，A错误；若选用盐酸酸浸，CoO在酸性条件下可氧化Cl－，有Cl2生成，产生污染，而柠檬酸可与Co2＋形成配合物，促进反应正向进行，B正确；温度过高，H2O2会分解生成O2，降低H2O2的利用率，C正确；整个流程中，依次有铝箔、铜箔、超细钴粉、含Li滤液出现，这些均可从正极片中回收，D正确。
9．B。解析：A.温度过高细菌失去活性，浸出率下降，只能在适当温度下进行“生物浸出”，故A错误；B.萃取振荡时，分液漏斗下口倾斜向上，边振荡，边旋开活塞放气，故B正确；C.分液时，应先将下层液体由分液漏斗下口放入烧杯中，再将上层液体由分液漏斗上口倒出，故C错误；D.“水相”中含有亚铁离子和铁离子，可以用铁氰化钾溶液检验其中的亚铁离子，不能用KSCN溶液和新制氯水检验“水相”中的Fe2＋，故D错误。综上所述，答案为B。
10．D。解析：由流程可知，高镍矿研磨浮选后得到NiS，含有CuS，可知石英砂熔炼的目的是造渣除铁；电解时阳极发生氧化反应，发生NiS－2e－===Ni2＋＋S；镍可与硝酸反应，不能用硝酸除杂，故选D。
11．A。解析：溶液中的Ni2＋，在除去Cu2＋和Fe2＋后加入Na2CO3溶液生成NiCO3沉淀，所以溶解废渣时若用稀盐酸代替稀H2SO4对制备不会有影响，故A错误；CuS比FeS更难溶，向含有Cu2＋的溶液中加入FeS发生沉淀的转化生成CuS，故B正确；NiSO4与Na2CO3反应生成NiCO3沉淀，而后过滤，再加适量稀硫酸溶解又生成NiSO4，这样可提高NiSO4的浓度，所以流程中a～b的目的是富集NiSO4，故C正确；该晶体为结晶水合物，从溶液中得到该溶质晶体的实验操作为蒸发浓缩、冷却结晶，故D正确。
12．D。解析：SiO2不与稀硫酸反应，PbSO4不溶于水，向锌灰中加稀硫酸过滤，滤渣1为PbSO4、SiO2，A正确；加入的高锰酸钾氧化亚铁离子为氢氧化铁，自身被还原为二氧化锰，B正确；为除去硫酸铜可采用置换反应，试剂a为Zn，锌粉发生置换反应：Zn＋CuSO4===Cu＋ZnSO4，目的是除去Cu2＋，C正确；设ZnCO3·xZn(OH)2的物质的量为y mol，ZnCO3·xZn(OH)2煅烧得到ZnO，则固体减少的质量为二氧化碳、水的质量，n(ZnO)＝＝＝0.1 mol，根据固体减少的质量、ZnO的物质的量可得：44y＋18xy＝11.2－8.1，y＋xy＝0.1，联立解得x＝1、y＝0.05，D错误。
13．C。解析：　
滤液①中不可能同时存在大量的HCO和OH－，因为二者不能大量共存，A错误；“除杂”工序中过量锌粉置换出铜，Zn＋[Cu(NH3)4]2＋===[Zn(NH3)4]2＋＋Cu，故滤渣②的成分为过量的Zn和Cu，B错误；蒸氨沉锌说明有NH3产生，结合流程图及原子守恒可知，C正确；煅烧应在坩埚中进行，D错误。
14．B。解析：“盐浸”过程ZnO转化为[Zn(NH3)4]2＋发生反应ZnO＋2NH3＋2NH===[Zn(NH3)4]2＋＋H2O，根据题中信息可知，Fe2O3、Fe3O4只有少量溶解，通入空气氧化后Fe2+和Fe3+转化为Fe(OH)3；“沉锌”过程发生反应为：[Zn(NH3)4]2＋＋4H2O＋S2－===ZnS↓＋4NH3·H2O，经洗涤干燥后得到产物ZnS及滤液。A．[Zn(NH3)4]2＋中心离子为，与4个配体形成4个配位键，杂化类型为sp3杂化，A正确；B．根据分析可知，Fe2O3、Fe3O4只有少量溶解，所以滤渣中除Fe(OH)3，还有Fe2O3和Fe3O4，B错误；C．根据分析可知，“沉锌”过程发生反应
[Zn(NH3)4]2＋＋4H2O＋S2－===ZnS↓＋4NH3·H2O，C正确；D．合理控制 (NH4)2S用量，可使滤液循环使用，D正确；答案选B。
15．A。解析：加入稀硫酸酸浸，FeS(未焙烧)、ZnO、Fe2O3、PbO、CdO和稀硫酸反应生成Fe2＋、Zn2＋、Fe3＋、PbSO4、Cd2＋，所以滤渣1为未反应的SiO2和生成的PbSO4；氧化除杂时，通入氧气，使Fe2＋转化为Fe3＋，加入ZnO调节溶液的pH，将Fe3＋转化为Fe(OH)3而除去Fe3＋，滤渣2为生成的Fe(OH)3，A错误；闪锌矿主要含有ZnS，还含有SiO2和少量FeS、CdS、PbS杂质，焙烧过程中发生的主要反应有2ZnS＋3O22ZnO＋2SO2，B正确；Zn的金属性强于Cd，可以从溶液中将Cd置换出来，其离子反应方程式为：Zn＋Cd2＋===Zn2＋＋Cd，C正确；氧化除杂时，通入氧气，使Fe2＋转化为Fe3＋，加入ZnO调节溶液的pH，将Fe3＋转化为Fe(OH)3而除去Fe3＋，若不通入氧气，无法除去杂质Fe2＋，D正确。
16．(1)过滤　
(2)FeTiO3＋2H2SO4FeSO4＋TiOSO4＋2H2O　80%～85%　
(3)TiO2＋＋2H2OH2TiO3＋2H＋，水解反应是吸热反应，用热水促进平衡向正反应方向移动　
(4)阴极　不能
解析：(1)步骤②、③、④中，均需进行的操作是过滤；(2)反应物为钛铁矿，生成物为FeSO4、TiOSO4及H2O，化学方程式为FeTiO3＋2H2SO4FeSO4＋TiOSO4＋2H2O；根据图像可知硫酸质量分数在80%～85%之间时浸出率最大；(3)TiO2＋在水溶液中发生水解TiO2＋＋2H2O??H2TiO3＋2H＋，水解反应是吸热反应，用热水促进平衡向正反应方向移动，生成H2TiO3; (4)由TiO2生成Ti，Ti元素化合价降低发生还原反应，电解池中阴极得电子发生还原反应；若换成石灰乳，石灰乳中有水，阴极将产生氢气，无法得到金属钛，所以不能将熔融CaO换成石灰乳。
17．(1)增大接触面积，加快反应速度，提高浸取率　
(2)MnTiO3＋2H2SO4===MnSO4＋TiOSO4＋2H2O　
(3)加热(或电泳)　
(4)根据反应过程中颜色变化可以判断Fe2＋是否氧化完全(或Fe2＋、Fe3＋存在时，加速H2O2分解，导致原料利用率太低，答案合理即可)　
(5)升温可以加快反应速度，但超过45 ℃，NH4HCO3易分解，所以控制在45 ℃以下可以提高原料利用率(转化率)　
(6)温度105 ℃，H＋浓度0.90 g·L－1　
(7)4
解析：(5)沉锰的反应为：MnSO4＋2NH4HCO3===(NH4)2SO4＋MnCO3↓＋CO2↑＋H2O，“沉锰”的条件一般控制在45 ℃以下的原因是升温可以加快反应速度，但超过45 ℃，NH4HCO3易分解，所以控制在45 ℃以下可以提高原料利用率(转化率)。
(7)由题中信息，在空气中加热无水MnCl2分解放出HCl，生成Mn3O4。200 ℃时，失去全部结晶水，∶＝1∶x，x＝4，所得氯化锰晶体x的值是4。
18．(1)4FeO·V2O3＋5O22Fe2O3＋4V2O5　Fe2O3　除Si并将[Al(OH)]转化为Al3＋　
Al3＋ ＋3NH3·H2O===Al(OH)3↓＋3NH、H＋＋NH3·H2O===H2O＋NH
(2)形成溶解度较大的酸式盐(或形成溶解度较大的磷酸氢钙或磷酸二氢钙)　产生了Ca(OH)2沉淀
(3)Cl－　3V2O5＋2NH33V2O4＋N2＋3H2O
解析：(1)氧化过程FeO·V2O3生成对应的金属氧化物Fe2O3和V2O5，化学方程式为4FeO·V2O3＋5O22Fe2O3＋4V2O5；经过氧化和钠化后，V2O5、Al2O3、SiO2均转化为可溶性盐，Fe2O3成为滤渣；精制Ⅰ中加盐酸调pH是为了和SiO反应生成硅酸沉淀，并将[Al(OH)]转化为Al3＋；加入NH3·H2O后与Al3＋发生反应生成Al(OH)3沉淀，还可以中和酸，反应的化学方程式为Al3＋＋3NH3·H2O===Al(OH)3↓＋3NH、H＋＋NH3·H2O===H2O＋NH。
(2)精制Ⅱ中加入CaCl2溶液生成磷酸钙沉淀，除去磷酸盐，pH过小时易形成溶解度较大的酸式盐；pH过大时易形成Ca(OH)2沉淀。
(3)沉钒时加入试剂NH4Cl，因此所得NH4VO3沉淀含有的阴离子主要为Cl－；脱氨过程中，部分V2O5会转化成V2O4，且反应中氧化剂与还原剂物质的量之比为3∶2，则V2O5为氧化剂，NH3为还原剂，还原产物为V2O4，氧化产物为N2，则氧化还原方程式为3V2O5＋2NH33V2O4＋N2＋3H2O。
19．(1)焙烧
(2)Mg(VO3)2＋2H2SO4===(VO2)2SO4＋MgSO4＋2H2O
(3)Cu2＋沉淀完全，c(Cu2＋)＝＝ mol·L－1＝2.2×10－6mol·L－1＜1.0×10－5 mol·L－1
(4)会生成NH4VO3沉淀，降低钒的利用率
(5)2Mg2＋＋3CO＋2H2O===Mg2(OH)2CO3↓＋2HCO
(6)4NH4VO3＋3O22V2O5＋8H2O＋2N2
解析：含钒废料(含有V2O3、Fe2O3、Al2O3、CuO、有机化合物等)加入足量碳酸镁粉末焙烧，除去有机化合物，并将V2O3氧化为V2O5，之后加入硫酸酸溶，金属元素进入溶液，然后加入适量氨水调节pH可生成氢氧化物除去Fe3＋、Cu2＋、Al3＋，过滤后滤液中含有VO、NH、Mg2＋等离子，根据后续产物可知净化Ⅱ加入碳酸铵主要是除去Mg2＋，过滤后滤液中再加入足量碳酸铵得到NH4VO3沉淀，空气中煅烧可生成V2O5，以此解答该题。
(1)焙烧过程中有机化合物会被氧化为CO2、H2O等，从而除去有机化合物；(2)溶液pH＜2，根据题目所给信息可知酸浸后生成(VO2)2SO4，结合元素守恒可得化学方程式为Mg(VO3)2＋2H2SO4===(VO2)2SO4＋MgSO4＋2H2O；(3)溶液pH＝7，则c(OH－)＝1.0×10－7 mol·L－1，此时溶液中c(Cu2＋)＝＝ mol·L－1＝2.2×10－6 mol·L－1＜1.0×10－5 mol·L－1，所以Cu2＋沉淀完全；(4)加入过量的(NH4)2CO3，铵根离子浓度过大，且溶液碱性增强，会生成NH4VO3沉淀，降低钒的利用率；(5)“滤渣2”中含有Mg2(OH)2CO3，说明部分Mg2＋和CO发生双水解反应，但由于CO浓度较大，溶液碱性较强，所以CO的水解不彻底，有HCO生成，则离子方程式为2Mg2＋＋3CO＋2H2O===Mg2(OH)2CO3↓＋2HCO；(6)根据元素守恒，煅烧NH4VO3时产生的参与大气循环的气体应为N2，结合元素守恒和电荷守恒可得化学方程式为4NH4VO3＋3O22V2O5＋8H2O＋2N2。
20．(1)升高温度(加热)　搅拌　
(2)3∶2　
(3)①pH超过8会使部分Al(OH)3溶解生成AlO，最终影响Cr回收与再利用　②否　
(4)3SO2＋2CrO＋12H2O===2Cr(OH)(H2O)5SO4↓＋SO＋2OH－
解析：(1)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将Cr3＋转化为Cr2O，H2O2作氧化剂。Cr3＋被氧化，发生的反应为2Cr3＋＋3H2O2＋H2O===Cr2O＋8H＋，氧化剂和还原剂物质的量之比为3∶2。(3)①pH＝8时，Fe3＋、Al3＋已沉淀完全，pH＞8时，会使部分Al(OH)3溶解生成AlO，会影响Cr的回收与再利用。②当pH＝8时，Qc＝c(Mg2＋)·c2(OH－)＝1×(10－6)2＝10－12(6)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%。
21．(1)＋3　两性
(2)①铜　3.3≤pH＜6　②2Co2＋＋7Zn＋10H＋＋As2O5===7Zn2＋＋2CoAs＋5H2O　1∶1
(3)负　AsO－2e－＋H2O===AsO＋2H＋
解析：(1)由化合价规则知NaCrO2中铬元素价态为＋3，由铬形成CrCl3、NaCrO2两类盐及铝元素的性质类推，Cr2O3是两性化合物。(2)①铜不能与稀硫酸反应，故料渣Ⅰ是金属单质铜，调pH时得到Fe(OH)3沉淀，故溶液的pH应不小于3.3，但要小于6。②锌将Co2＋、As2O5还原为相应的单质，然后两种单质形成合金。氧化过程中是Fe2＋被H2O2氧化为Fe3＋、H2O2被还原为H2O，氧化产物与还原产物物质的量之比为1∶1。(3)电解时阳离子移向阴极，故a电极是阴极，与电源负极相连，b电极是阳极，AsO通过阴离子交换膜进入阳极区，AsO在阳极上失去电子转化为AsO：AsO－2e－＋H2O===AsO＋2H＋。
22．(1)把Fe2＋氧化为Fe3＋　5.2
(2)MnF2(s)＋Ca2＋(aq)Mn2＋(aq)＋CaF2(s)　3.53×107
(3)2Mn2＋＋3CO＋2H2O===Mn(OH)2·MnCO3↓＋2HCO　焙烧
(4)阴离子交换膜　Mn2＋－2e－＋2H2O===MnO2＋4H＋
解析　(1)二氧化锰具有氧化性，“除杂1”中加入适量MnO2的作用是把Fe2＋氧化为Fe3＋，为使Al3＋、Fe3＋沉淀完全，应调节溶液pH不小于5.2。
(2)“除杂2”的主要目的将Ca2＋、Mg2＋转化为相应的氟化物沉淀而除去，除去Ca2＋的离子方程式为MnF2(s)＋
Ca2＋(aq)Mn2＋(aq)＋CaF2(s)，该反应的平衡常数K＝＝＝＝＝3.53×107。
(3)“沉锰”是MnCl2与碳酸铵反应生成Mn(OH)2·MnCO3，根据电荷守恒、质量守恒，反应的离子方程式为2Mn2＋＋3CO＋2H2O===Mn(OH)2·MnCO3↓＋2HCO，“母液”含有氯化铵，经加热等系列操作后可返回“焙烧”工序循环使用。
(4)以MnSO4－(NH4)2SO4为电解质溶液制备金属锰和MnO2。根据图示，离子透过交换膜向阳极移动，离子交换膜a为阴离子交换膜，阳极锰离子失电子发生氧化反应生成二氧化锰，电极反应式为Mn2＋－2e－＋2H2O===MnO2＋4H＋。
23．(1)将Fe2＋转化为Fe3＋
(2)Fe3＋＋3OH－===Fe(OH)3↓
(3)99%　Fe2O3　
(4)2.0×1010
(5)Mn2＋＋S2O＋2H2O===MnO2↓＋2SO＋4H＋
解析：(1)加入双氧水，目的是将Fe2＋转化为Fe3＋。
(2)第一次加NaOH溶液调pH使Fe3＋完全沉淀，离子方程式为：Fe3＋＋3OH－===Fe(OH)3↓。(3)控制溶液的pH＝7，c(OH－)＝10－7 mol·L－1，根据Ksp[Zn(OH)2]＝c(Zn2＋)·c2(OH－)，可知此时溶液中c(Zn2＋)＝1.2×10－17/(10－7)2 mol·L－1＝1.2×10－3 mol·L－1，则Zn2＋的沉淀率为×100%＝99%。根据流程图知，滤渣Ⅱ的主要成分为Zn(OH)2，其中会混有微量的Fe(OH)3，因此制得的ZnO中会混有微量的Fe2O3。(4)该反应的平衡常数K＝＝＝＝＝2.0×1010。(5)沉锰反应为Mn2＋和S2O的氧化还原反应，Mn2＋被氧化为MnO2，S2O被还原为SO，该反应在酸性条件下完成，配平离子方程式为：Mn2＋＋S2O＋2H2O===MnO2↓＋2SO＋4H＋。
24．(1)Co2O3＋SO＋4H＋===2Co2＋＋SO＋2H2O　
(2)加入Na2CO3调节pH至5.2，可得到Fe(OH)3、Al(OH)3沉淀　亚铁离子不能被氧化成铁离子而除去　
(3)CaF2、MgF2　Mn　
(4)蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤、干燥　
(5)2LiCoO2＋H2O2＋3H2SO42CoSO4＋Li2SO4＋4H2O＋O2↑　
(6)1.43
解析：(1)溶浸过程中 Co2O3 被还原生成Co2＋，发生反应的离子方程式为Co2O3＋SO＋4H＋===2Co2＋＋SO＋2H2O。
(2)氧化除杂过程中加入Na2CO3调节pH至5.2，可得到Fe(OH)3、Al(OH)3沉淀，若不加入 NaClO3，其后果是亚铁离子不能被氧化成铁离子而除去。
(3)滤渣3为CaF2、MgF2，滤液中加入萃取剂的目的是除去Mn元素。
(4)萃取余液后通过蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤、干燥得到CoC2O4·2H2O晶体。
(5)LiCoO2可与双氧水、稀 H2SO4 混合加热得到 CoSO4回收利用，同时生成硫酸锂、水和氧气，该反应的化学方程式是2LiCoO2＋H2O2＋3H2SO42CoSO4＋Li2SO4＋4H2O＋O2↑。
(6)当加入过量NaF溶液后，溶液中存在平衡：Mg2＋(aq)＋CaF2(s)MgF2(s)＋Ca2＋(aq)，＝＝≈1.43。
25．(1)还原剂(或将Co3＋还原为Co2＋)
(2)2Al3＋＋3CO＋3H2O===2Al(OH)3↓＋3CO2↑
(3)NiOOH＋e－＋H2O===Ni(OH)2＋OH－
(4)①　②微波水热　③Co2＋
(5)Co3O4
解析：(1)从流程图可知，在酸浸过程中Co2O3转化为Co2＋，故SO2为还原剂。
(2)Al3＋与CO会发生相互促进的水解反应生成Al(OH)3沉淀和CO2气体：2Al3＋＋3CO＋3H2O===2Al(OH)3↓＋3CO2↑。
(3)从电池的总反应方程式可知，该电池为碱性电池，放电过程中正极NiOOH转化为Ni(OH)2：NiOOH＋e－＋H2O===Ni(OH)2＋OH－。
(4)②从图像可知，微波水热法制取的催化剂的催化效果更好。③x值越大，Co2＋的含量越大，H2O2分解的相对初始速率越大，故Co2＋的催化效果更好。
(5)根据元素守恒，n(Co)＝n(CO2)＝＝0.03 mol，m(Co)＝0.03 mol×59 g·mol－1＝1.77 g；该氧化物中氧原子的质量；m(O)＝2.41 g－1.77 g＝0.64 g，n(O)＝＝0.04 mol，所以该氧化物的化学方程式为Co3O4。
26．(1)增大盐酸的浓度(或将镍废料研成粉末等)　
(2)4.7～7.1　
(3)NaCl　
(4)2Ni2＋＋ClO－＋4OH－===Ni2O3＋Cl－＋2H2O　
(5)10 g·L－1
(6)2NiC2O4·2H2ONi2O3＋3CO＋CO2＋4H2O
27．(1)SiO2　5Ni＋12H＋＋2NO===5Ni2＋＋N2↑＋6H2O
(2)将Fe2＋氧化为Fe3＋　调节溶液的pH，使Fe3＋完全沉淀为黄钠铁矾渣
(3)H2S＋Cu2＋===CuS↓＋2H＋　无易挥发的有毒气体H2S逸出，可保护环境
(4)过量的F－与溶液中H＋结合生成氢氟酸会腐蚀陶瓷容器　
(5)9.15
(6)×100%
(7)NiOOH＋H2O＋e－===Ni(OH)2＋OH－
解析：(1)“酸溶”时，硅的氧化物与硫酸和硝酸均不反应，故废渣的主要成分为SiO2。“酸溶”时加入的是混酸，金属镍溶解时，Ni与硝酸发生氧化还原反应，离子方程式为5Ni＋12H＋＋2NO===5Ni2＋＋N2↑＋6H2O。
(2)“酸溶”后所得溶液中含有Fe3＋、Fe2＋，“除铁”时H2O2的作用是将Fe2＋氧化为Fe3＋，加入碳酸钠的目的是调节溶液的pH，使Fe3＋完全沉淀为黄钠铁矾渣。
(3)“除铜”时通入H2S，将Cu2＋沉淀，反应的离子方程式为H2S＋Cu2＋===CuS↓＋2H＋。H2S为易挥发有毒气体，若用Na2S代替H2S除铜，可保护环境。
(4)“除铜”时生成CuS和H＋，溶液酸性增强，加入NaF除钙镁，若NaF的实际用量过多，则有HF生成，HF会腐蚀陶瓷容器。
(5)Ksp[Ni(OH)2]＝c(Ni2＋)·c2(OH－)＝2.0×10－15，则c(OH－)＝(×10－5)mol·L－1，c(H＋)＝(×10－9)mol·L－1，pH＝－lg c(H＋)≈9.15，故该流程在“沉镍”过程中，需调节溶液pH约为9.15时，Ni2＋才刚好沉淀完全。
(6) 100 kg废料经上述工艺制得Ni(OH)2固体的质量为31 kg，则镍回收率×100%；
(7) 电池放电过程中NiOOH在正极得电子生成Ni(OH)2，电极反应式为：NiOOH＋H2O＋e－===Ni(OH)2＋OH－。
28．(1)将镀锌铁皮粉碎或加热或搅拌(任写一条即可)　
(2)2Fe2＋＋H2O2＋2H＋===2Fe3＋＋2H2O　
(3)3.8≤pH<6.4　BD　
(4)取少量滤液，向其中滴加KSCN溶液，若滤液变为红色，则说明滤液中含有Fe3＋，否则不含Fe3＋　
(5)C
解析：由题给流程图可知，镀锌铁皮中加入稀硫酸，锌和铁与稀硫酸反应生成硫酸锌和硫酸亚铁，过滤得到含有硫酸锌和硫酸亚铁的滤液；向滤液中加入过量双氧水，双氧水将亚铁离子氧化为铁离子，加入氢氧化锌或氧化锌调节溶液pH使铁离子转化为沉淀而除去，过滤得到含有硫酸锌的滤液；由第(5)问可知，控制蒸发温度、冷却结晶得到粗硫酸锌晶体；粗硫酸锌晶体通过重结晶操作获得七水硫酸锌晶体。(1)为提高镀锌铁皮中金属离子的浸出率，除了可适当增加稀硫酸的浓度外，还可以采取加热升高反应温度、粉碎镀锌铁皮或搅拌等措施。(2)步骤Ⅱ中加入过量H2O2的目的是将亚铁离子氧化为铁离子，反应的离子方程式为2Fe2＋＋H2O2＋2H＋===2Fe3＋＋2H2O。(3)由表格可知，步骤Ⅲ中加入氢氧化锌或氧化锌调节溶液的pH范围为3.8≤pH<6.4时，可以使Fe3＋完全沉淀而又不使Zn2＋沉淀。(4)检验步骤Ⅲ所得滤液中是否含有Fe3＋，应选用KSCN溶液，操作方法为取少量滤液，向其中滴加KSCN溶液，若滤液变为红色，则说明滤液中含有Fe3＋，否则不含Fe3＋。(5)结合题图可知在变速降温的情况下得到的颗粒较大，答案选C。
29．(1)2Cu2O＋8H+＋O2===4Cu2+＋4H2O
(2)溶液中Fe2＋被空气氧化为Fe3＋，然后Fe3＋将Cu氧化为Cu2+
(3)Fe3＋能催化H2O2分解
(4)3ZnO＋3H2O＋2Fe3＋===2Fe(OH)3＋3Zn2＋ 蒸发浓缩、冷却结晶
(5)7.5×10－4K1 用5 mol·L－1的食盐水、在90℃时浸泡“料渣”
解析：(1)“酸浸”阶段Cu2O被氧化为Cu2+，离子方程式为2Cu2O＋8H+＋O2===4Cu2+＋4H2O，答案：2Cu2O＋8H+＋O2===4Cu2+＋4H2O；
(2)酸性条件下Fe2＋易被空气中的氧气氧化为Fe3＋，然后Fe3＋将Cu氧化为Cu2+，从而降低了铜的析出率，答案：溶液中Fe2＋被空气氧化为Fe3＋，然后Fe3＋将Cu氧化为Cu2+；
(3)H2O2自身会发生分解且Fe3＋能催化H2O2的分解，导致一部分H2O2无法用于氧化Fe2＋，故实际用量多于理论用量，答案：Fe3＋能催化H2O2分解；
(4)ZnO消耗Fe3＋水解产生的H＋，促进Fe3＋的水解过程，相应的离子方程式为3ZnO＋3H2O＋2Fe3＋===2Fe(OH)3＋3Zn2＋；滤液的溶质是ZnSO4，从ZnSO4溶液中析出晶体的方法是蒸发浓缩，冷却结晶，答案：3ZnO＋3H2O＋2Fe3＋===2Fe(OH)3＋3Zn2＋、蒸发浓缩，冷却结晶；
(5)①根据已知信息，PbSO4溶于NaCl溶液时发生的转化反应中，；②由图可知，当c(NaCl)＝5 mol·L－1，温度为90℃时铅的浸出率最高，故控制的浸取条件为用5 mol·L－1的食盐水、在90℃时浸泡“料渣”；答案：7.5×10－4K1 用5 mol·L－1的食盐水、在90℃时浸泡“料渣”。
30．(1)四 ⅠB
(2)Cu2+
(3)2Au＋3H2O2＋8HCl===2HAuCl4＋6H2O
(4)AgCl
(5)[Ag(S2O3)2]3－＋e－===Ag↓＋2S2O Na2S2O3
(6)3∶4
(7)(a)结构中电子云分布较均衡，结构较为稳定，(b)结构中正负电荷中心不重合，极性较大，较不稳定，且存在过氧根，过氧根的氧化性大于I2，故Na2S2O3不能被I2氧化成(b)结构
解析：精炼铜产生的铜阳极泥富含Cu、Ag、Au等元素，铜

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