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填空题突破4　 化工流程中化学(离子)方程式的书写
【高考必备知识】
1．化工流程中化学方程式的书写思路
获取信息 首先根据题给材料中的信息写出部分反应物和生成物的化学式，再根据反应前后元素化合价有无变化判断反应类型
确定类型 类型1 元素化合价有变化则为氧化还原反应，除遵循质量守恒外，还要遵循得失电子守恒规律
类型2 元素化合价无变化则为非氧化还原反应，遵循质量守恒定律
规范作答 最后根据题目要求写出化学方程式或离子方程式(需要遵循电荷守恒规律)即可
2．化工流程中陌生的氧化还原反应的书写步骤
(1)书写关键——识记常见氧化剂、还原剂及产物预测
①常见的氧化剂及还原产物预测
氧化剂 KMnO4(酸性) MnO2 K2Cr2O7(酸性) 浓硝酸 稀硝酸 H2O2 Cl2 NaClO(或ClO－) KClO3 Fe3＋
对应还原产物 Mn2＋ Mn2＋ Cr3＋ NO2 NO H2O Cl－ Cl－ Cl－ Fe2＋
②常见的还原剂及氧化产物预测
还原剂 Fe2＋ SO2(H2SO3) SO S2O S2－(H2S) H2C2O4 H2O2 I－(HI) CO NH3
对应氧化产物 Fe3＋ SO SO SO S CO2 O2 I2 CO2 N2或NO
(2)“四步法”突破新情景下氧化还原反应方程式的书写
①列物质：根据题干信息或流程图的入口和出口，判断氧化剂、还原剂、氧化产物、还原产物
②标得失：确定反应物和生成物中变价元素的化合价，按“氧化剂＋还原剂还原产物＋氧化产物”写出方程式，根据得失电子守恒配平上述四种物质的化学计量系数
③看环境：根据电荷守恒和反应物的酸碱性，在方程式左边或右边补充H＋、OH－或H2O
④查守恒：根据原子守恒配平其它物质的化学计量系数
例：KMnO4能与热的硫酸酸化的Na2C2O4溶液反应，生成Mn2＋和CO2，该反应的离子方程式为_____
第一步 依题意，锰元素的化合价降低，故KMnO4是氧化剂，Mn2＋是还原产物；碳元素的化合价升高，故Na2C2O4(碳元素化合价为＋3价)是还原剂，CO2是氧化产物
第二步 按“氧化剂＋还原剂还原产物＋氧化产物”把离子方程式初步写成：MnO＋C2OMn2＋＋CO2↑。由MnO→Mn2＋，锰元素降了5价；由C2O→CO2，碳元素升了1价，1 mol C2O共失去2 mol e－，故在C2O前配5，在氧化产物CO2前配10；在MnO前配2，在还原产物Mn2＋前配2，即2MnO＋5C2O2Mn2＋＋10CO2↑
第三步 反应在硫酸中进行，故在左边补充H＋，右边补充H2O，2MnO＋5C2O＋H＋2Mn2＋＋10CO2↑＋H2O
第四步 依据电荷守恒及H、O原子守恒配平如下：2MnO＋5C2O＋16H＋2Mn2＋＋10CO2↑＋8H2O
3．陌生非氧化还原反应方程式的书写
运用“证据推理符号”思路，书写新情境化学方程式的基本思路为：“读取”流程中的有效信息(证据)，找出主要的反应物和生成物(推理)，再依据质量守恒定律和电荷守恒规律写出反应的化学(离子)方程式，书写步骤如下：
(1)第一步：分析流程图的入口和出口，确定反应物与生成物，有些生成物可依据物质类别的通性及反应规律判断出
(2)第二步：初步表示出反应过程：反应I＋反应II生成物I＋生成物II
(3)第三步：依据电荷守恒或原子守恒，补齐缺失的物质并将方程式配平
【真题演练】
1．(2025·湖北卷)氟化钠是一种用途广泛的氟化试剂，通过以下两种工艺制备：
Ⅰ
Ⅱ
已知：①室温下，TiO2是难溶酸性氧化物，CaTiO3的溶解度极低
工艺Ⅱ水浸后NaF的产率可达81%，写出工艺Ⅱ的总化学反应方程式___________________________________
2．(2025·重庆卷)硒(Se)广泛应用于农业和生物医药等领域，一种利用H2Se热解制备高纯硒的流程如下：
已知H2Se的沸点为231K，回答下列问题：
(1)氢化过程没有发生化合价的变化，Al元素转化为Al2O3·xH2O，则反应的化学方程式为________________
(2)Se的含量可根据行业标准YS/T 226.12－2009进行测定，测定过程中Se的化合价变化如下：
称取粗硒样品0.1000g，经过程①将其溶解转化为弱酸H2SeO3，并消除测定过程中的干扰。在酸性介质中，先加入0.1000 mol·L－1 Na2S2O3标准溶液40.00 mL，在加入少量KI和淀粉溶液，继续用Na2S2O3标准溶液滴定至蓝色消失为中点(原理为I2＋2Na2S2O3===2NaI＋Na2S4O6)，又消耗8.00mL。过程②中Se(IV)与Na2S2O3反应的物质的量之比为1∶4，且反应最快。过程③的离子方程式为_______________________________
3．(2025·山东卷)采用两段焙烧—水浸法从铁锰氧化矿(要含 Fe2O3、MnO2及Co、Cu、Ca、Si等元素的氧化物)分离提取Cu、Co、Mn等元素，工艺流程如下：
已知：该工艺条件下，(NH4)2SO4低温分解生成NH4HSO4，高温则完全分解为气体；Fe2(SO4)3在650℃完全分解，其他金属硫酸盐分解温度均高于700℃
回答下列问题：
(1)“低温焙烧”时金属氧化物均转化为硫酸盐。MnO2与NH4HSO4反应转化为MnSO4时有N2生成，该反应的化学方程式为_______________________________________________________
(2)CoS“溶解”时发生反应的离子方程式为_______
4．(2025·北京卷)铅酸电池储存过程中，存在化学能的缓慢消耗：PbO2电极在H2SO4作用下产生的O2可将Pb电极氧化。O2氧化Pb发生反应的化学方程式为_________________________
5．(2025·云南卷)从褐铁矿型金－银矿(含Au、Ag、Fe2O3、MnO2、CuO、SiO2等)中提取Au、Ag，并回收其它有价金属的一种工艺如下：
“还原酸浸”时，MnO2反应的离子方程式为_________________________________________
6．(2025·安徽卷)某含锶(Sr)废渣主要含有SrSO4、SiO2、CaCO3、SrCO3和MgCO3等，一种提取该废渣中锶的流程如下图所示
已知25℃时，Ksp(SrSO4)＝10－6.46，Ksp(BaSO4)＝10－6.46
“盐浸”中SrSO4转化反应的离子方程式为______________________________________________
7．(2025·广东卷)我国是金属材料生产大国，绿色生产是必由之路。一种从多金属精矿中提取Fe、Cu、Ni等并探究新型绿色冶铁方法的工艺如下
已知：多金属精矿中主要含有Fe、Al、Cu、Ni、O等元素
氢氧化物 Fe(OH)3 Al(OH)3 Cu(OH)2 Ni(OH)2
Ksp(298K) 2.8×10－39 1.3×10－33 2.2×10－20 5.5×10－16
(1)“高压加热”时，生成Fe2O3的离子方程式为：____＋O2＋____H2O____Fe2O3↓＋____H+
(2)①“700℃加热”步骤中，混合气体中仅加少量H2，但借助工业合成氨的逆反应，可使Fe不断生成。该步骤发生反应的化学方程式为____________________________和_____________________________________
8．(2025·湖南卷)一种从深海多金属结核[主要含MnO2、FeO(OH) 、SiO2，有少量的Co2O3、Al2O3、NiO、CuO]中分离获得金属资源和电池级镍钴锰混合溶液(NiSO4、CoSO4、MnSO4)的工艺流程如下：
(1)SO2还原Co2O3的化学方程式为___________
(2)“沉铁”时，Fe2+转化为Fe2O3的离子方程式为_____________________________________
9．(2025·河北卷)铬盐产品广泛应用于化工、医药、印染等领域。通过闭环生产工艺将铬铁矿转化为重铬酸钾同时回收利用钾资源，可实现绿色化学目标。过程如下：
已知：铬铁矿主要成分是Fe(CrO2)2、Mg(CrO2)2、Al2O3、SiO2
(1)煅烧工序中Fe(CrO2)2反应生成K2CrO4的化学方程式：_______
(2)补全还原、分离工序中发生反应的化学方程式_______
Fe(CO)5＋_______＋_______===Cr(OH)3↓＋_______＋_______＋____CO
10．(2025·甘肃卷)研究人员设计了一种从铜冶炼烟尘(主要含S、As2O3及Cu、Zn、Pb的硫酸盐)中高效回收砷、铜、锌和铅的绿色工艺，部分流程如下：
将SO2通入Na2CO3和Na2S的混合溶液可制得Na2S2O3，该反应的化学方程式为______
11．(2025·河南卷)一种从预处理得到的贵金属合金粉[主要成分为Fe、Rh(铑)、Pt，含有少量SiO2]中尽可能回收铑的工艺流程如下：
(1)已知“酸溶2”中Rh转化为H3[RhCl6]，则生成该物质的化学方程式为___________________________________
(2)“沉铑”中得到的沉淀经“灼烧”后分解成铑单质，但夹杂少量Rh2O3和RhCl3，则“高温还原”中发生反应的化学方程式为_______________________________________
12．(2025·四川卷)为了节约资源，减少重金属对环境的污染，一研究小组对某有色金属冶炼厂的高氯烟道灰(主要含有CuCl2、ZnCl2、CuO、ZnO、PbO、Fe2O3、SiO2等)进行研究，设计如下工艺流程。实现了铜和锌的分离回收
(1)“碱浸脱氯”使可溶性铜盐、锌盐转化为碱式碳酸盐沉淀。其中，铜盐发生反应的化学方程式为_____________
(2)“中和除杂”步骤，调控溶液pH＝3.5左右，发生反应的离子方程式为_______
13．(2025·陕晋宁青卷)一种综合回收电解锰工业废盐(主要成分为Mn2+、Mg2+、NH4+的硫酸盐)的工艺流程如下。
(1)“沉锰I”中，写出形成的Mn(OH)2被氧化成Mn3O4的化学方程式_________________________
(2)“沉镁Ⅱ”中，加H3PO4至pH＝8.0时，Mg2+沉淀完全；若加至pH＝4.0时沉淀完全溶解，据图分析，写出沉淀溶解的离子方程式________________________________________________
14．(2025·黑吉辽蒙卷)某工厂采用如下工艺回收废渣(含有ZnS、PbSO4、FeS和CuCl)中的Zn、Pb元素
已知：①“氧化浸出”时，PbSO4不发生变化，ZnS转变为[Zn(NH3)4]2+
②酒石酸(记作H2A)结构简式为HOOC(CHOH)2COOH
(1)“除铜”步骤中发生反应的离子方程式为_________________
(2)290℃“真空热解”生成2种气态氧化物，该反应的化学方程式为_____________________________
15．(2025·江苏卷)ZnS可用于制备光学材料和回收砷。用ZnS去除酸性废液中的三价砷[As(Ⅲ)]并回收生成的As2S3沉淀。溶液中As(Ⅲ)主要以弱酸H3AsO3形式存在，60℃时，向酸性废液中加入ZnS，写出ZnS与H3AsO3反应生成As2S3的离子方程式________________________
16．(2025·全国卷)我国的蛇纹石资源十分丰富，它的主要成分是 Mg Si O (OH)4，伴生有少量Ni、Fe、Al 等元素。利用蛇纹石转化与绿矾分解的耦合回收NiO并矿化固定二氧化碳的实验流程如图所示。
(1)绿矾(FeSO4·7H2O)在高温下分解，得到红棕色固体和气体产物，反应的化学方程式为__________________
(5)调节“沉镍”后的溶液为碱性，“矿化”反应的离子方程式为___________________________________
17．(2024·福建卷)实验室用发光二极管(LED)的生产废料(主要成分为难溶于水的GaN，含少量In、Mg金属)制备Ga2O3，过程如下。已知：Ga与In为同族元素，In难溶于NaOH溶液。
Ⅰ中GaN反应生成[Ga(OH)4]－的离子方程式为_________________________
【题组训练】
1．无氧环境中，文物中的Fe与海水中的SO42 －在细菌作用下形成FeS等含铁凝结物。写出Fe与SO42 －反应生成FeS和Fe(OH)2的离子方程式_________________________________________________
2．在弱酸性条件下，Fe2＋与NO反应得到Fe(OH)3和N2__________________________________________
3．写出葡萄糖、MnO2、H2SO4反应生成MnSO4和CO2的化学方程式___________________________________
4．用N2H4·H2O还原H2SeO3，反应生成一种气体单质和Se，该反应的化学方程式为__________________________
5．工业上常将含砷废渣(主要成分为As2S3)制成浆状，通入O2氧化，生成H3AsO4和单质硫。写出反应的化学方程式____________________________________________________
6．废旧干电池中的 MnO2与FeS在70 ℃的硫酸中浸取，生成 MnSO4和 Fe2(SO4)3的化学方程式：
________________________________________
7．以FeS2作还原剂，在硫酸介质中还原NaClO3制备ClO2，同时得到Fe2(SO4)3、Na2SO4，该反应的化学方程式为____________________________________
8．将NH4HCO3、NH3·H2O溶液加入FeSO4溶液生成FeCO3沉淀，反应的离子方程式为________________________
9．以FeSO4和Fe2(SO4)3为原料，在氨水存在的条件下反应可生成纳米磁性Fe3O4，发生反应的化学方程式为　____________________________________
10．NaClO氧化可除去氨氮，反应机理如图所示(其中H2O和NaCl略去)，NaClO氧化NH3的总反应的化学方程式为______________________________________________________
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11．SrCO3是一种重要的含锶化合物，广泛应用于许多领域。以天青石(主要成分为SrSO4)为原料制备SrCO3的一种工艺方法如下：
(1)“水浸”时需加热，SrS与热水作用后的溶液呈碱性的主要原因为___________________________________(用化学方程式表示)
(2)“沉锶”过程中，可溶性Sr(OH)2发生反应的离子方程式为__________________________________
12．为回收利用废钒催化剂(含有V2O5、VOSO4、SiO2、Fe3O4以及钾和铝的硅酸盐)，科研人员研制了一种回收V2O5的新工艺，主要流程如图。
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“酸浸氧化”时，VO2+转化为VO反应的离子方程式为____________________________，同时V2O5转化为VO。滤渣①的主要成分是________
13．实验室以软锰矿粉(含MnO2及少量Fe、Al、Si、Mg等的氧化物)为原料制备MnSO4·H2O，其实验过程可表示如下：
浸取。在搅拌下，使一定量软锰矿粉与H2SO4溶液、Na2SO3溶液充分反应，MnO2转化为MnSO4的化学方程式为____________________________________
14．利用工业废气中的H2S制备焦亚硫酸钠(Na2S2O5)的一种流程示意图如下。
已知：
物质 H2CO3 H2SO3
Ka (25℃) Ka1＝4.5×10－7，Ka2＝4.7×10－11 Ka1＝1.4×10－2，Ka2＝6.0×10－8
制Na2S2O5
I．在多级串联反应釜中，Na2CO3悬浊液与持续通入的SO2进行如下反应：
第一步：SO2＋H2O＋2Na2CO3===2NaHCO3＋Na2SO3
第二步：SO2＋NaHCO3===NaHSO3＋CO2
SO2＋Na2SO3＋H2O===2NaHSO3
Ⅱ．当反应釜中溶液pH达到3.8～4.1时，形成的NaHSO3悬浊液转化为Na2S2O5固体。
①Ⅱ中生成Na2S2O5的化学方程式是___________________________
②配碱槽中，母液和过量Na2CO3配制反应液，发生反应的化学方程式是_______________________
③多次循环后，母液中逐渐增多的杂质离子是___________，需除去
④尾气吸收器中，吸收的气体有___________
15．某制酸工厂产生的废酸液的主要溶质为HF、H3AsO4、H3AsO3、ZnSO4、CdSO4，一种处理工艺如下：
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写出“还原”过程中H3AsO4发生反应的化学方程式：_________________
16．焦锑酸钠[NaSb(OH)6]可用于制作电视机显像管玻壳、纺织品阻燃剂和搪瓷乳白剂。以某含锑净渣(主要成分是SbOCl，还含有少量Cu、As等元素)为原料制备焦锑酸钠的工艺流程如图所示。
(1)“碱溶”时SbOCl转化为Na3SbS3，转化的化学方程式为　　　　　　　　　　　　　　
(2)“氧化”时，溶液中的AsS转化为易溶于水的Na3AsO4与锑分离，同时生成S，写出该反应的离子方程式　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
17．开发新型材料是现在科学研究的一项重要工作，科学家开发一种形状记忆陶瓷，它的主要原材料是纳米级ZrO2，用锆石ZrSiO4(含少量FeO、Al2O3、SiO2和CuO)制备纳米级ZrO2的流程设计如图，回答下列问题：
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(1)“酸浸”过程中FeO发生氧化还原反应的离子方程式为______________________________________
(2)易溶氰化物有剧毒，需对滤液1中的氰化物进行处理，选用次氯酸钠溶液在碱性条件下将其氧化，其中一种产物为空气的主要成分，写出反应的离子方程式：____________________________
18．稀有金属钒和钛在钢铁、化工、航空航天等领域应用广泛。从钒钛磁铁矿中提取钒、钛的工艺流程图如下：
已知：①钛渣中主要包括TiO2、Al2O3、SiO2和Fe3O4等
②“高温氯化”后的产物中含少量的FeCl3、SiCl4、AlCl3、VOCl3杂质，相关物质的沸点如下表：
化合物 TiCl4 FeCl3 SiCl4 AlCl3 VOCl3
沸点/℃ 136 310 56.5 180 127
回答下列问题：
(1)“高温氯化”工序生成TiCl4和一种可燃性气体Y，该反应的化学方程式为______________________________
(2)“浸出”目的是将难溶物Ca3(VO4)2转化成VO进入水相，以便后续沉钒，则“浸出”时反应的离子方程式为___________________________________
(3)采用USTB工艺电解制备高纯钛，过程以TiC·TiO固体为阳极、碳棒为阴极，NaCl-KCl熔融盐为电解质。阳极产生CO与Ti2+，阴极只发生Ti2+的还原反应。请写出电池阳极的电极反应式__________________
19．实现废钨——镍型加氢催化剂(主要成分为WO3、Ni、Al2O3，还含有Fe、SiO2和少量含S有机物)中有价值金属回收的工艺流程如下
(1)“钠化焙烧”中生成Na2WO4的化学方程式为_____________________________________________
(2)强碱溶液中NaClO氧化NiSO4，可沉淀出用作电池正极材料的NiOOH，该反应的离子方程式为____________
20．铁、镍及其化合物在工业上有广泛的应用。从某矿渣[成分为NiFe2O4(铁酸镍)、NiO、FeO、CaO、SiO2等]中回收NiSO4的工艺流程如下：
矿渣中部分FeO焙烧时与H2SO4反应生成Fe2(SO4)3的化学方程式是____________________________________
21．红矾钠(重铬酸钠：Na2Cr2O7·2H2O)是重要的基本化工原料，常在印染、电镀等工业中做辅助剂。工业上以铬铁矿(FeCr2O4，含Al、Si氧化物等杂质)为主要原料制备红矾钠的工艺流程如下。回答下列问题：
已知：①“焙烧”时，FeCr2O4转化为NaFeO2和Na2CrO4
②“浸取”时铁元素以Fe(OH)3形式存在
(1)写出“焙烧”时FeCr2O4被氧化的化学方程式______________________________________________________
(2)“酸化”时，不可以将硫酸改为盐酸(HCl)，原因是(用离子方程式表示)_________________________________
22．磷酸钒锂/碳复合材料[Li3V2(PO4)3/C]是常用的电极材料，其制备流程如下：
V2O5与H2C2O4反应生成V2(C2O4)3的化学方程式为________________________________________
23．ZrO2常用作陶瓷材料，可由锆英砂(主要成分为ZrSiO4，也可表示为ZrO2·SiO2，还含少量FeCO3、Fe2O3、Al2O3、SiO2等杂质)通过如下方法制取：
已知：ZrSiO4能与烧碱反应生成可溶于水的Na2ZrO3，Na2ZrO3与酸反应生成ZrO2+
(1)“熔融”过程中，ZrSiO4发生反应的化学方程式为______________________
(2)滤渣Ⅲ的成分是Zr(CO3)2·nZr(OH)4。“调pH＝8.0”时，所发生反应的离子方程式为_______________________，
滤渣Ⅲ制备ZrO2的方法是_____________
24．对废催化剂进行回收可有效利用金属资源。某含银废催化剂主要含Ag、α－Al2O3(α－Al2O3为载体，不溶于硝酸)及少量MgO、SiO2、K2O、Fe2O3等。一种回收制备高纯银粉工艺的部分流程如下：
“还原”中有无毒气体生成，氧化剂与还原剂物质的量之比是_______________，“溶解”得到的溶解液里Ag元素以[Ag(NH3)2]＋存在，若用H2O2代替N2H4·H2O完成还原过程，发生反应的离子方程式是_________________
25．Ni和Sn应用于电镀、机械、航空等众多工业领域。从一种Ni－Sn Fe合金废料生产工业硫酸镍和锡酸钠的工艺流程如下图所示。
已知：①“酸浸”后滤液中的主要金属阳离子为Ni2+、Sn4+、Sn2+、Fe2+
②“一次除铁”后溶液中仍有少量Fe3+。“萃取除铁、反萃取、制NaHX2和制Ni(HX2)2”的原理是：
yMx＋＋xN(HX2)y(有机相)xNy＋＋yM(HX2)x(有机相)，Mx＋和Ny＋代表金属阳离子或H＋。金属阳离子和HX的结合能力：Fe3+＞Fe2+＞Ni2+＞Na＋
③常温下，Ksp[Sn(OH)2]＝1×10－28，Ksp[Sn(OH)4]＝1×10－56；Ka1(H2CO3)＝4×10－7，Ka2(H2CO3)＝6×10－11。
(1)“酸浸”时，Ni与硝酸反应的还原剂与氧化剂的物质的量之比为________
(2)“碱熔”时，SnO2发生反应的化学方程式为____________________________________________
(3)“一次除铁”的总反应离子方程式为___________________________________________________
26．以萃铜余液为原料制备工业活性氧化锌，其生产工艺流程如图所示：
(1)萃铜余液含硫酸30～60 g/L，设计采用过硫酸钠(Na2S2O8)氧化法除锰，写出Mn2+被氧化成MnO2的离子方程式：____________________________________
(2)用锌粉除镉(Cd2+)的离子方程式为__________________________________________________；沉锌生成碱式碳酸锌[2Zn(OH)2·ZnCO3·H2O]的化学方程式为________________________________________________
(3)煅烧炉中发生反应的化学方程式为__________________________________
27．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中Cr(Ⅲ)的处理工艺流程如下：
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)H2O2的作用是将滤液Ⅰ中的Cr3+转化为Cr2O，写出此反应的离子方程式：____________________
(2)写出上述流程中用SO2进行还原时发生反应的离子方程式：______________________________________
【填空题突破4　 化工流程中化学(离子)方程式的书写】答案
【真题演练】
1．CaF2＋TiO2＋2NaOH===CaTiO3＋2NaF＋H2O
解析：根据工艺Ⅱ的流程，CaF2、TiO2与NaOH反应生成难溶的CaTiO3、NaF和H2O，化学方程式为：CaF2＋TiO2＋2NaOH===CaTiO3＋2NaF＋H2O；
2．(1)Al2Se3＋(x＋3)H2O===Al2O3·xH2O＋3H2Se
(2)4H＋＋H2SeO3＋4I－===2I2＋Se＋3H2O
解析：粗Se加入铝粉焙烧得到Al2Se3，通入水蒸气氢化得到H2Se，脱水后热解发生反应：H2Se(g)Se(g)＋H2(g)，冷凝后得到精Se；
(1)“氢化”过程是Al2Se3与水蒸气反应生成H2Se(g)，化学方程式为Al2Se3＋(x＋3)H2O===Al2O3·xH2O＋3H2Se；
(2)反应③是Se(IV)被KI还原为Se的过程，离子方程式为：4H＋＋H2SeO3＋4I－===2I2＋Se＋3H2O；
3．(1)3MnO2＋3(NH4)2SO43MnSO4＋N2↑＋NH3↑＋6H2O
(2)CoS＋H2O2＋2H+===Co2+＋S＋2H2O
解析：采用两段焙烧—水浸法从铁锰氧化矿中分离提取Cu、Co、Mn等元素，加入硫酸铵低温焙烧，金属氧化物均转化为硫酸盐，如硫酸锰、硫酸铁、硫酸钴、硫酸钙等，产生气体有氨气，氮气等，氨气用稀硫酸吸收，得到硫酸铵溶液，得到的硫酸盐经650℃高温焙烧，只有硫酸铁发生了分解，产生三氧化硫气体和氧化铁，水浸后，过滤分离出滤渣，滤渣主要为二氧化硅，氧化铁，及硫酸钙，后续萃取分离，将铜元素萃取到有机相中，最终得到硫酸铜溶液，水相主要含有钴元素和锰元素，加入硫化钠，调节pH，生成硫化钴，过滤分离最终得到硫酸钴溶液，滤液中加入碳酸氢铵，生成碳酸锰沉淀，据此解答。
(1)低温焙烧，金属氧化物均转化为硫酸盐，二氧化锰与硫酸氢铵反应，转化为硫酸锰和氮气，根据电子得失守恒可知还有氨气生成，化学方程式为：3MnO2＋3(NH4)2SO43MnSO4＋N2↑＋NH3↑＋6H2O；根据已知条件，高温焙烧的温度为650℃，只有硫酸铁发生分解，生成三氧化硫气体和氧化铁，二氧化硅，氧化铁，硫酸钙等在水中溶解度都较小，所以“水浸”所得滤渣的主要成分除了SiO2外还含有，Fe2O3、CaSO4；故答案为：3MnO2＋3(NH4)2SO43MnSO4＋N2↑＋NH3↑＋6H2O
(2)由流程图可知，CoS溶解时加入了过氧化氢，稀硫酸，生成了CoSO4和S，化学方程式为：CoS＋H2O2＋2H+===Co2+＋S＋2H2O，改写成离子方程式为：CoS＋H2O2＋2H+===Co2+＋S＋2H2O。故答案为：4×10－4；CoS＋H2O2＋2H+===Co2+＋S＋2H2O；
4．2Pb＋O2＋2H2SO4===2PbSO4＋2H2O
解析：Pb在H2SO4作用下与氧气反应，会生成PbSO4和水，反应的化学方程式为：2Pb＋O2＋2H2SO4===2PbSO4＋2H2O。
5．MnO2＋SO＋2H+===SO＋Mn2+＋H2O
解析：“还原酸浸”时，MnO2被亚硫酸钠还原为Mn2+，该反应的离子方程式为MnO2＋SO＋2H+===SO＋Mn2+＋H2O 。
6．SrSO4(s)＋Ba2+(aq)BaSO4(s)＋Sr2+(aq)
解析：由分析可知，“盐浸”中发生沉淀的转化，离子方程式：SrSO4(s)＋Ba2+(aq)BaSO4(s)＋Sr2+(aq)
7．(1)4Fe2+＋O2＋4H2O2Fe2O3↓＋8H+
(2)2NH3N2＋3H2 Fe2O3＋3H2 2Fe＋3H2O
解析：(1)由于通入SO2“酸浸”，故浸取液中不含有Fe3+，“高压加热”时，Fe2+在酸性条件下被氧化为，离子方程式为：4Fe2+＋O2＋4H2O2Fe2O3↓＋8H+；
(2)氨气分解为N2和H2，H2还原Fe2O3得到Fe单质和水，化学方程式为：2NH3N2＋3H2、Fe2O3+3H2 2Fe＋3H2O；
8．(1)SO2＋Co2O3＋H2SO4===2CoSO4＋H2O
(2)4Fe2+＋O2＋4H2O2Fe2O3＋8H＋
解析：(1)SO2将3价钴还原为2价钴，同时由于硫酸的作用得到CoSO4，化学方程式为SO2＋Co2O3＋H2SO4===2CoSO4＋H2O
(2)“沉铁”时，Fe2+转化为Fe2O3，铁元素化合价上升，则O2做氧化剂，离子反应为：4Fe2+＋O2＋4H2O2Fe2O3＋8H＋
9．(1)4Fe(CrO2)2＋7O2＋16KOH2Fe2O3＋8K2CrO4＋8H2O
(2)Fe(CO)5＋K2CrO4＋4H2O===Cr(OH)3↓＋Fe(OH)3↓＋2KOH＋CO↑
解析：(1)煅烧工序中Fe(CrO2)2与过量KOH、空气中氧气反应生成K2CrO4、Fe2O3、H2O，根据得失电子守恒，原子守恒，化学方程式：4Fe(CrO2)2＋7O2＋16KOH2Fe2O3＋8K2CrO4＋8H2O；
(2)Fe(CO)5做还原剂，将滤液Ⅰ中剩余的K2CrO4还原为Cr(OH)3，自身转化为Fe(OH)3，铁元素由0价升高到+3价，Cr由＋6价降低到＋3价，根据得失电子守恒，原子守恒，化学方程式：Fe(CO)5＋K2CrO4＋4H2O===Cr(OH)3↓＋Fe(OH)3↓＋2KOH＋CO↑；
10．4SO2＋Na2CO3＋2Na2S===3Na2S2O3＋CO2
解析：将SO2通入Na2CO3和Na2S混合溶液可制得Na2S2O3，根据元素守恒可知还生成了二氧化碳，该反应的化学方程式为4SO2＋Na2CO3＋2Na2S===3Na2S2O3＋CO2，故答案为：4SO2＋Na2CO3＋2Na2S===3Na2S2O3＋CO2；
11．(1)Rh＋6HCl＋HNO3===H3[RhCl6]＋NO↑＋2H2O
(2)Rh2O3＋3H22Rh＋3H2O 2RhCl3＋3H22Rh＋6HCl3
解析：(1)“酸溶2”中Rh转化为H3[RhCl6]，Rh元素化合价由0升高至＋3，HNO3中N元素化合价由＋5降低至＋3，结合化合价升降守恒以及原子守恒可知反应化学方程式为Rh＋6HCl＋HNO3===H3[RhCl6]＋NO↑＋2H2O；(2)“高温还原”过程中，Rh2O3和RhCl3均被H2还原为Rh，Rh元素化合价均由+3降低至0，根据化合价升降守恒以及原子守恒可知反应方程式为Rh2O3＋3H22Rh＋3H2O、2RhCl3＋3H22Rh＋6HCl3。
12．(1)2CuCl2＋2Na2CO3＋H2O===Cu2(OH)2CO3↓＋4NaCl＋CO2↑
(2)4Fe3+＋3Zn2(OH)2CO3＋2H2O===4Fe(OH)3↓＋6Zn2+＋3CO2↑
解析：(1)“碱浸脱氯”时，碳酸钠与氯化铜反应生成碱式碳酸铜[Cu2(OH)2CO3]、氯化钠和二氧化碳，化学方程式为2CuCl2＋2Na2CO3＋H2O===Cu2(OH)2CO3↓＋4NaCl＋CO2↑
故答案为：2CuCl2＋3Na2CO3＋2H2O===Cu2(OH)2CO3↓＋4NaCl＋2NaHCO3
(2)“中和除杂”步骤，调控溶液pH = 3.5左右，此时溶液中的Fe3+会水解生成氢氧化铁沉淀，离子方程式为
Fe3＋＋3H2OFe(OH)3＋3H＋，加入的Zn2(OH)2CO3与H+反应，促进Fe3+的水解平衡正向移动，
4H＋＋Zn2(OH)2CO3===2Zn2+＋CO2↑＋3H2O，总离子方程式为4Fe3+＋3Zn2(OH)2CO3＋2H2O = 4Fe(OH)3↓＋6Zn2+＋3CO2↑故答案为：4Fe3+＋3Zn2(OH)2CO3＋2H2O===4Fe(OH)3↓＋6Zn2+＋3CO2↑
13．(1)6Mn(OH)2＋O2===2Mn3O4＋6H2O
(2)MgNH4PO4·6H2O＋2H3PO4===Mg2+＋NH＋3H2PO＋6H2O
解析：(1)Mn(OH)2被O2氧化得到Mn3O4，每1mol氧气得4mol个电子，每生成1molMn3O4失去2mol电子，化学方程式为：6Mn(OH)2＋O2===2Mn3O4＋6H2O
(2)按照流程信息提示，pH＝8时，完全沉淀得到MgNH4PO4，调节到pH＝4，磷元素存在形式为H2PO，磷酸不是强酸，不能拆，离子方程式为：MgNH4PO4·6H2O＋2H3PO4===Mg2+＋NH＋3H2PO＋6H2O
14．(1)Zn＋[Cu(NH3)4]2+===[Zn(NH3)4]2+＋Cu
(2)Pb(OOC－CHOH－CHOH－COO)Pb＋4CO↑＋2H2O↑
解析：(1)加入Zn发生置换反应，从[Cu(NH3)4]2+置换出Cu单质，离子方程式为：Zn＋[Cu(NH3)4]2+===[Zn(NH3)4]2+＋Cu；
(2)290℃“真空热解”PbA即Pb(OOC－CHOH－CHOH－COO)生成Pb单质和2种气态氧化物为CO和H2O，反应的化学方程式为：Pb(OOC－CHOH－CHOH－COO)Pb＋4CO↑＋2H2O↑。
15．3ZnS＋2H3AsO3＋6H＋As2S3＋6H2O＋3Zn2
解析：ZnS与H3AsO3反应生成As2S3，设As2S3的系数为1，由原子守恒确定，H3AsO3的系数为2，ZnS的系数为3，生成的Zn2＋的系数为3，由电荷守恒确定，反应前有6份H＋参加反应，再由H、O守恒确定，产物有H2O生成，且系数为6
16．(1)2FeSO4·7H2OFe2O3＋SO2↑＋SO3↑＋14H2O
(2)5Mg +＋10OH－＋4CO2===Mg5(CO3)4(OH)2·4H2O↓
解析：(1)绿矾是一种含硫、铁的矿物资源。硫酸盐在高温下受热分解，产物为金属氧化物和三氧化硫；若硫酸盐的阳离子具有还原性，在分解温度下会被SO3进一步氧化。故FeSO4·7H2O分解反应为：2FeSO4·7H2OFe2O3＋SO2↑＋SO3↑＋14H2O。
(2)调节“沉镍”后的溶液为碱性，“矿化”反应得到了Mg5(CO3)4(OH)2·4H2O，参与反应的物质有Mg +、OH 、CO2，所以5Mg +＋10OH－＋4CO2===Mg5(CO3)4(OH)2·4H2O↓。
17．GaN＋OH－＋3H2O[Ga(OH)4]－＋NH3↑
解析：Ⅰ中GaN反应生成[Ga(OH)4]－的离子方程式为：GaN＋OH－＋3H2O[Ga(OH)4]－＋NH3↑，故答案为：GaN＋OH－＋3H2O[Ga(OH)4]－＋NH3↑；
【题组训练】
1．4Fe＋SO42 －＋4H2OFeS＋3Fe(OH)2＋2OH－(3分)
解析：由题意知，Fe与SO42 －反应生成FeS和Fe(OH)2，Fe由0价升至＋2价，变化2，S由＋6价降至－2价，变化8，根据Fe、S得失电子守恒，确定Fe前配4，SO42 －前配1，由S守恒确定FeS前配1，由Fe守恒确定Fe(OH)2前配3，由电荷守恒，确定产物中有2份OH－，最后由H、O原子守恒，确定反应物中有4份H2O参加反应。
2．10Fe2＋＋2NO＋24H2O===10Fe(OH)3↓＋N2↑＋18H＋
3．C6H12O6＋12MnO2＋12H2SO4===12MnSO4＋18H2O＋6CO2↑
4．N2H4·H2O＋H2SeO3===N2↑＋Se↓＋4H2O
5．2As2S3＋5O2＋6H2O===4H3AsO4＋6S
6．9MnO2＋2FeS＋10H2SO49MnSO4＋Fe2(SO4)3＋10H2O
7．2FeS2＋30NaClO3＋14H2SO4===30ClO2↑＋Fe2(SO4)3＋15Na2SO4＋14H2O
8．Fe2+＋NH3·H2O＋HCO===FeCO3↓＋NH＋H2O
9．FeSO4＋Fe2(SO4)3＋8NH3·H2O===Fe3O4＋4(NH4)2SO4＋4H2O
10．2NH3＋3NaClO===N2＋3H2O＋3NaCl
11．(1)SrS＋2H2OH2S↑＋Sr(OH)2
(2)Sr2+＋2OH－＋CO2===SrCO3↓＋H2O
解析：(1)SrS溶于水电离出的硫离子水解生成氢氧根离子，使溶液呈碱性，化学方程式为SrS＋2H2OH2S↑＋Sr(OH)2。(2)“沉锶”过程中，可溶性Sr(OH)2溶液与二氧化碳反应生成碳酸锶沉淀和水，离子方程式为Sr2+＋2OH－＋CO2===SrCO3↓＋H2O。
12．6VO2+＋ClO＋3H2O===VO＋Cl－＋6H＋　SiO2
解析：“酸浸氧化”时，VO2+作还原剂被氧化为VO，矾元素的化合价由＋4升高为＋5，则KClO3作氧化剂被还原为KCl，氯元素的化合价由＋5降低为－1，根据得失电子守恒，VO2+与ClO的物质的量之比为6∶1，根据电荷守恒和溶液酸碱性，用H＋配平电荷，最后结合原子守恒配平离子方程式；SiO2不与H2SO4或KClO3反应，故滤渣①的主要成分为SiO2。
13．MnO2＋Na2SO3＋H2SO4===MnSO4＋Na2SO4＋H2O
14．①2NaHSO3===Na2S2O5＋H2O
②NaHSO3＋Na2CO3===NaHCO3＋Na2SO3
③SO
④CO2、SO2
解析：①当反应釜中溶液pH达到3.8～4.1时，形成的NaHSO3悬浊液转化为Na2S2O5固体，根据元素守恒，还有水生成，化学方程式：2NaHSO3===Na2S2O5＋H2O；
②根据多级串联反应釜中的化学方程式可知，除了生成的焦亚硫酸钠外，母液中有亚硫酸氢钠剩余，又因为Ka2(H2SO3)＞Ka2(H2CO3)，亚硫酸氢钠与过量Na2CO3发生反应的化学方程式为：NaHSO3＋Na2CO3===NaHCO3＋Na2SO3；
③在燃烧炉中反应冷却后的气体中混有氧气，氧气能氧化亚硫酸钠或亚硫酸氢钠，生成硫酸钠，所以多次循环后，母液中逐渐增多的杂质离子是SO，需除去；
④碳酸氢钠与二氧化硫发生的化学方程式为NaHSO3＋Na2CO3===NaHCO3＋Na2SO3，生成了二氧化碳，二氧化碳用氢氧化钠吸收，转化成碳酸钠，可到多级串联反应釜中循环使用，所以尾气吸收器中吸收的气体有CO2，在多级串联反应釜中持续通入的SO2，则尾气吸收器中吸收的气体还有SO2；
故答案为：2NaHSO3===Na2S2O5＋H2O；NaHSO3＋Na2CO3===NaHCO3＋Na2SO3；SO；CO2、SO2；
15．H3AsO4＋SO2===H2SO4＋HAsO2
解析：SO2具有还原性，根据题给流程图可知，SO2将H3AsO4还原为HAsO2，自身被氧化为H2SO4，发生反应的化学方程式为H3AsO4＋SO2===H2SO4＋HAsO2。
16．(1)SbOCl＋3Na2S＋H2O===Na3SbS3＋2NaOH＋NaCl
(2)AsS＋4H2O2===AsO＋3S↓＋4H2O
17．(1)2FeO＋H2O2＋6H＋===2Fe3+＋4H2O　　
(2)2CN－＋5ClO－＋2OH－===2CO＋5Cl－＋N2↑＋H2O
解析：(1)“酸浸”过程中FeO与H2O2发生氧化还原反应得到Fe3+和H2O，根据得失电子守恒、电荷守恒和原子守恒可得离子方程式2FeO＋H2O2＋6H＋===2Fe3+＋4H2O。(2)根据一种产物为空气的主要成分可知氧化产物之一为N2，次氯酸钠溶液在碱性条件下将CN－转化为N2和CO，根据得失电子守恒、电荷守恒和原子守恒可得离子方程式为2CN－＋5ClO－＋2OH－===2CO＋5Cl－＋N2↑＋H2O。
18．(1)TiO2＋2C＋2Cl2TiCl4＋2CO　
(2)Ca3(VO4)2＋2HCO＋CO2===2VO＋3CaCO3↓＋H2O　
(3)TiC·TiO－4e－===2Ti2+＋CO
解析：(1)“高温氯化”工序生成TiCl4和一种可燃性气体Y为CO，根据得失电子守恒和质量守恒配平化学方程式为TiO2＋2C＋2Cl2TiCl4＋2CO。(2)“浸出”目的是将难溶物Ca3(VO4)2转化成VO进入水相，以便后续沉钒，则“浸出”时Ca3(VO4)2和NH4HCO3、CO2反应生成NH4VO3、CaCO3和H2O，反应的离子方程式为Ca3(VO4)2＋2HCO＋CO2===2VO＋3CaCO3↓＋H2O。(3)阳极TiC·TiO失去电子生成CO与Ti2+，根据得失电子守恒和电荷守恒配平电极反应式为：TiC·TiO－4e－===2Ti2+＋CO。
19．(1)WO3＋Na2CO3Na2WO4＋CO2↑　
(2)ClO－＋2Ni2＋＋4OH－===2NiOOH↓＋Cl－＋H2O
20．4FeO＋6H2SO4＋O2===2Fe2(SO4)3＋6H2O
21．(1)4FeCr2O4＋7O2＋10Na2CO3===8Na2CrO4＋4NaFeO2＋10CO2　
(2)Cr2O＋6Cl－＋14H＋===3Cl2↑＋2Cr3＋＋7H2O　
22．V2O5＋5H2C2O4V2(C2O4)3＋4CO2↑＋5H2O
23．(1)ZrSiO4＋4NaOHNa2SiO3＋Na2ZrO3＋2H2O
(2)(n＋1)ZrO2+＋2nCO＋(3n－1)H2O===Zr(CO3)2·nZr(OH)4↓＋(2n－2)HCO　高温焙烧
24．4∶1　2[Ag(NH3)2]＋＋H2O2＋2H2O===2Ag↓＋O2↑＋2NH＋2NH3·H2O
解析：“还原”中有无毒气体生成，[Ag(NH3)2]＋与N2H4·H2O反应的离子方程式为4[Ag(NH3)2]＋＋N2H4·H2O＋3H2O===4Ag↓＋4NH＋N2↑＋4NH3·H2O，氧化剂为[Ag(NH3)2]＋，还原剂为N2H4·H2O，则氧化剂与还原剂物质的量之比是4∶1。若用H2O2代替N2H4·H2O完成还原过程，H2O2与[Ag(NH3)2]＋发生反应的离子方程式是
2[Ag(NH3)2]＋＋H2O2＋2H2O===2Ag↓＋O2↑＋2NH＋2NH3·H2O。
25．(1)3∶2
(2)SnO2＋2NaOHNa2SnO3＋H2O
(3)6H2O＋6Fe2+＋2Na＋＋4SO＋3H2O2＋6CO===2NaFe3(SO4)2(OH)6↓＋6HCO
解析：(1)“酸浸”时，Ni与硝酸反应的离子方程式为3Ni＋8H＋＋2NO===3Ni2+＋2NO↑＋4H2O，还原剂与氧化剂的物质的量之比为3∶2。
26．(1)Mn2+＋S2O＋2H2O===MnO2↓＋2SO＋4H＋
(2)Zn＋Cd2+===Zn2+＋Cd　3ZnSO4＋3Na2CO3＋3H2O===2Zn(OH)2·ZnCO3·H2O↓＋3Na2SO4＋2CO2↑
(3)2Zn(OH)2·ZnCO3·H2O3ZnO＋CO2↑＋3H2O
27．(1)2Cr3+＋3H2O2＋H2O===Cr2O＋8H＋
(2)2CrO＋3SO2＋12H2O===2Cr(OH)(H2O)5SO4↓＋SO＋2OH－
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