高考化学热点情景汇编--专题十工艺流程中的新工艺
专题十 工艺流程中的新工艺
【新情景热点】
近期，中科院合肥研究院固体所环境与能源纳米材料中心与激光液相制备与加工技术课题组，采用液相激光辐照方法在碳纳米管上制备了共生的碳包覆非晶态铁和四氧化三铁纳米颗粒，实现高效电化学合成尿素。
尿素是化肥的重要氮源，全球年产量超过1亿吨。尿素除了用作农业肥料外，也是制药和化工生产的重要原料。
生产尿素的主要工业路线是通过二氧化碳和氨反应的Bosch－Meiser工艺，该工艺不仅需要极端苛刻的反应条件，例如150－200℃的高温和150-250bar的高压等，还会导致高能耗和二氧化碳排放，并消耗了能源密集型Haber－Bosch工艺生产的全球80%的氨。因此，探索在温和条件下进行尿素合成的节能经济路线尤为重要。
最近的研究表明，在环境条件下，通过电化学还原二氧化碳和硝酸根可以合成尿素，但其效率较低，实际应用仍面临巨大挑战。合成过程中的关键步骤中需要一种高效的催化剂。
基于此，研究人员采用液相激光辐照方法在碳纳米管上制备了共生的碳包覆非晶态铁和四氧化三铁纳米颗粒，所制备的纳米颗粒包含两种铁基活性组分。这两个不同结构单元的存在，使协同电催化活化二氧化碳和硝酸根实现C－N偶联成为可能。
电化学测试以及密度泛函理论计算显示，在一定环境条件下对二氧化碳和硝酸根电催化偶联生成尿素表现出优异的活性。该工作为解决环境条件下尿素合成问题提供了一种新策略。
【新情景试题汇编】
(2022 福建 模拟预测)
1．某废镍渣中主要含(为+2价)、、、。利用废镍渣经过一系列转化可以制得和。回答下列问题：
(1)碱浸：将废镍渣用溶液浸取，浸取后取所得固体，用水洗涤。碱浸过程中发生反应的离子方程式为_______。
(2)焙烧：将碱浸洗涤后所得固体与固体充分混合，在600℃条件下焙烧。焙烧后所得固体有，同时还有生成。焙烧时与发生反应的化学方程式为_______。
(3)溶解：将焙烧后所得固体用95℃以上的热水进行溶解，溶獬后过滤，得到滤液和红褐色沉淀。产生红褐色沉淀的原因是_______。
(4)萃取、反萃取：向溶解、过滤后所得滤液中加入萃取剂，萃取后分液，获得有机层和水层。萃取时发生的反应为(M表示或，表示萃取剂)。萃取剂体积与溶液体积的比值对溶液中和的萃取率的影响如图所示。最后将分液后获得的有机层通过反萃取可获得溶液并回收萃取剂。
①萃取时应控制的比值为_______。
②反萃取获得溶液的实验操作是_______。
(5)制取，并测定样品的质量分数。向溶液中加入溶液和溶液，可以制得用作镍镉电池正极材料的。为测定所得样品的质量分数，现进行如下实验：在稀硫酸中加入样品，待样品完全溶解后加入足量溶液，充分反应府，调节溶液的，滴入几滴淀粉溶液，用标准溶液滴定至终点，消耗标准溶液。实验过程中先后发生反应和。样品中的质量分数为_______。
(2022 四川绵阳 一模)
2．某废镍催化剂的主要成分是合金，还含有少量及不溶于酸碱的有机物。采用如下工艺流程回收其中的镍制备镍的氧化物：
回答下列问题：
(1)“碱浸”所得“滤液1”的主要溶质为、_______，“灼烧”的目的是_______。
(2)“溶解”后的溶液中，所含金属离子有_______、_______。
(3)“分离除杂”中，发生氧化还原反应生成含铁滤渣的离子方程式为_______。
(4)“煅烧”滤渣前需进行的两步操作是_______。
(5)在空气中煅烧，其热重曲线如图所示。转化为，反应的化学方程式为_______；生成产物的化学式为_______。
(6)利用制得溶液，调节其pH至7.5～12，采用惰性电极进行电解，阳极上可沉淀出用作锌镍电池正极材料的。电解时阳极的电极反应式为_______。
(2022 浙江 模拟预测)
3．某兴趣小组利用初处理过的工业废铜制备胆矾，流程如下：
已知：a.工业废铜含铁、铅等不可溶杂质。
b.25℃时，；。
c.铜表面离子接触的地方浓度充足，另通过物理干预，使Cu先与稀硝酸反应。
d.相关氢氧化物沉淀的对应pH如下表。
物质 开始沉淀时的pH 完全沉淀时的pH
4.2 6.7
7.6 9.6
2.7 3.7
请回答：
(1)如图为制备胆矾晶体的装置图，其中碱溶液的作用是_______。
(2)写出向滤液A中加入的离子方程式_______。
(3)下列有关以上流程说法正确的是_______。
A．25℃时，当恰好完全除尽时，
B．向滤液A中加入的，不宜稀硝酸代替
C．步骤中“调节溶液pH”，应用NaOH等碱溶液将pH调至3.7～4.2
D．可使用X射线衍射仪或红外光谱仪检验产物是否为晶体
(4)测定工业废铜中含铜x mol，含铁y mol。加入后，三种物质反应结束后均无剩余，产生的气体只有NO。经一系列操作证明了反应结束的溶液中含和。
①反应结束溶液中的的取值范围是_______。(用含x、y的代数式表示)
②“经一系列操作”具体为_______。
③若，且测定溶液中，则_______。
(2023 广东 深圳市光明区高级中学模拟预测)
4．碲化镉玻璃中主要含有CdTe(其中含有少量Fe、Ni、Mg、Si、O等元素组成的化合物)，工业上利用废弃碲化镉(CdTe)玻璃回收其中金属的工艺流程如下。
已知：①常温时，有关物质的如下表。
②当溶液中离子浓度小于时，可认为沉淀完全。
回答下列问题：
(1)在“焙烧”时为提高效率可采用的措施有_______(答出一条即可)。写出“浸渣”的工业用途：_______。
(2)实验室中，“操作A”需要的玻璃仪器有_______。“高温尾气”中的在水溶液中可用将其还原为Te单质，写出该反应的化学方程式：_______。
(3)“氧化除铁”步骤中可以先调节pH为5，然后再加入，则此时被氧化的离子方程式为_______。
(4)测得“滤液I”中浓度为，取1L滤液，则至少加入_______g固体才能使沉淀完全。
(5)取1吨含碲化镉80%的废弃玻璃，最终回收得到0.64吨，则硫酸镉的回收率为_______(保留三位有效数字)。
(2022 海南 一模)
5．废弃电池是一种有害垃圾，合理处理则能变废为宝。下图是废弃锌锰电池的处理流程图：
已知：锰粉的主要成分是Mn元素的＋2、＋3、＋4价氧化物和ZnO。
回答下列问题：
(1)“废弃锌锰电池→锰粉”的操作是拆分、煅烧，煅烧类似于实验室中的焙烧，实验室焙烧使用的仪器是下列中的_______(填仪器名称)。
(2)“酸溶”采用锰粉比锰块的浸取速率快，为提高“酸溶”的浸取速率，还可以采取的措施有_______(填一条)，“酸溶”过程中的主要作用是_______。
(3)“氧化”操作的氧化产物是_______(填化学式)。
(4)“洗涤、干燥”时，检验洗涤干净的实验方法及现象是_______。
(5)滤液X可以用于制取化肥，其中除外，主要含_______、(填离子符号)。
(6)由制备ZnO的条件是加热，写出该反应的化学方程式：_______。
(2022 广东佛山 一模)
6．金属钴是一种重要战略资源。利用草酸钴(CoC2O4)废料协同浸出水钴矿中钴的工艺流程如下。
已知：I.水钴矿的主要成分为，含MnS及Fe、Al、Ca、Si等元素的氧化物；
II.该流程中一些金属氢氧化物沉淀时的pH如表：
离子
开始沉淀时pH 3.6 1.8 6.5 7.2 8.1
沉淀完全时pH 4.7 3.2 8.3 9.4 12.7
(1)研磨的目的是_______。
(2)滤渣1的主要成分是、_______(写化学式)。
(3)“浸出”时，转化成了，写出该反应的化学方程式_______。
(4)“氧化”时，只将氧化成，则反应的氧化剂与还原剂的物质的量之比为_______。
(5)“沉淀”时，应将pH调至_______。
(6)已知能被有机萃取剂(HA)萃取，其原理可表示为：。反萃取的目的是将有机层中的转移到水层。实验室模拟萃取用到的主要玻璃仪器有烧杯、_______，反萃取适宜选择的试剂是_______(填序号)。
A.70% B.饱和食盐水 C.稀NaOH D.饱和溶液
(2022 四川雅安 模拟预测)
7．废旧锂电池的正极材料中含有镍、钴、锂、铝等金属元素。一种从废旧锂电池中回收镶、钴、锂制备相应产品的工艺流程如下：
已知：①浸出液中镍、钴、锂、铝分别以、、、的形式存在。
②碳酸锂的溶解度(g/L)见表。
温度/℃ 0 20 40 60 80 100
1.54 1.33 1.17 1.01 0.85 0.72
(1)中的化合价是_______。
(2)某研究团队对“酸浸”条件做了大量研究，得出如下图示，根据下图选择适宜的浸取条件_______。
(3)“还原”操作时主要反应的离子方程式为_______；经检测，浸出液中，“除铝”时，要使开始沉淀，值应大于_______。[]
(4)实验室“萃取”操作需要在_______(填仪器名称)中进行；“沉钴”的离子方程式为_______。
(5)“一系列操作”为_______、洗涤、干燥；“母液”的用途有_______(写出一种即可)。
(2022 贵州 模拟预测)
8．碳酸锰(MnCO3) 可用作瓷釉、肥料和饲料添加剂，还应用于医药，电焊条辅料等。某工厂酸性废水中含有Fe2+、Mn2+、SO，以该废液为原料制备碳酸锰的工艺流程如图所示(部分操作和条件已略)。
回答下列问题：
(1)调节pH值选用的最佳试剂是_______(填序号)。
A．Fe2O3 B．NaOH C．MnCO3 D．H2SO4
(2)过滤1后滤液中存在的主要离子有_______。
(3)氧化过程加快反应速率的方法有_______(写两种方法)。
(4)碳化过程中发生的离子方程式为_______。
(5)过滤2后要得到高纯度碳酸锰固体还需经过操作_______。
(6)碳酸锰在空气中加热可以生成相应的氧化物，称取115mg碳酸锰加热，固体物质的质量随温度的变化如图所示。
①527.4℃时，剩余固体中n(Mn)：n(O)为_______。
②527.4℃时，MnCO3生成相应固体物质的化学方程式为_______
【高考真题再现】
(2022 北京 高考真题)
9．白云石的主要化学成分为，还含有质量分数约为2.1%的Fe2O3和1.0%的SiO2。利用白云石制备高纯度的碳酸钙和氧化镁，流程示意图如下。
已知：
物质
(1)白云石矿样煅烧完全分解的化学方程式为___________。
(2)用量对碳酸钙产品的影响如下表所示。
氧化物()浸出率/% 产品中纯度/% 产品中Mg杂质含量/% (以计)
计算值 实测值
2.1∶1 98.4 1.1 99.1 99.7 ——
2.2∶1 98.8 1.5 98.7 99.5 0.06
2.4∶1 99.1 6.0 95.2 97.6 2.20
备注：ⅰ、浸出率=(浸出的质量/煅烧得到的质量)(M代表Ca或Mg)
ⅱ、纯度计算值为滤液A中钙、镁全部以碳酸盐形式沉淀时计算出的产品中纯度。
①解释“浸钙”过程中主要浸出的原因是___________。
②沉钙反应的离子方程式为___________。
③“浸钙”过程不适宜选用的比例为___________。
④产品中纯度的实测值高于计算值的原因是___________。
(3)“浸镁”过程中，取固体B与一定浓度的溶液混合，充分反应后的浸出率低于60%。加热蒸馏，的浸出率随馏出液体积增大而增大，最终可达98.9%。从化学平衡的角度解释浸出率增大的原因是___________。
(4)滤渣C中含有的物质是___________。
(5)该流程中可循环利用的物质是___________。
(2022 辽宁 高考真题)
10．某工厂采用辉铋矿(主要成分为，含有、杂质)与软锰矿(主要成分为)联合焙烧法制各和，工艺流程如下：
已知：①焙烧时过量的分解为，转变为；
②金属活动性：；
③相关金属离子形成氢氧化物的范围如下：
开始沉淀 完全沉淀
6.5 8.3
1.6 2.8
8.1 10.1
回答下列问题：
(1)为提高焙烧效率，可采取的措施为_______。
a.进一步粉碎矿石 b.鼓入适当过量的空气 c.降低焙烧温度
(2)在空气中单独焙烧生成，反应的化学方程式为_______。
(3)“酸浸”中过量浓盐酸的作用为：①充分浸出和；②_______。
(4)滤渣的主要成分为_______(填化学式)。
(5)生成气体A的离子方程式为_______。
(6)加入金属Bi的目的是_______。
(7)将100kg辉铋矿进行联合焙烧，转化时消耗1.1kg金属Bi，假设其余各步损失不计，干燥后称量产品质量为32kg，滴定测得产品中Bi的质量分数为78.5%。辉铋矿中Bi元素的质量分数为_______。
(2022 湖北 高考真题)
11．全球对锂资源的需求不断增长，“盐湖提锂”越来越受到重视。某兴趣小组取盐湖水进行浓缩和初步除杂后，得到浓缩卤水(含有和少量)，并设计了以下流程通过制备碳酸锂来提取锂。
时相关物质的参数如下：
的溶解度：
化合物
回答下列问题：
(1)“沉淀1”为___________。
(2)向“滤液1”中加入适量固体的目的是___________。
(3)为提高的析出量和纯度，“操作A”依次为___________、___________、洗涤。
(4)有同学建议用“侯氏制碱法”的原理制备。查阅资料后，发现文献对常温下的有不同的描述：①是白色固体；②尚未从溶液中分离出来。为探究的性质，将饱和溶液与饱和溶液等体积混合，起初无明显变化，随后溶液变浑浊并伴有气泡冒出，最终生成白色沉淀。上述现象说明，在该实验条件下___________(填“稳定”或“不稳定”)，有关反应的离子方程式为___________。
(5)他们结合(4)的探究结果，拟将原流程中向“滤液2”加入改为通入。这一改动能否达到相同的效果，作出你的判断并给出理由___________。
(2022 河北 高考真题)
12．以焙烧黄铁矿(杂质为石英等)产生的红渣为原料制备铵铁蓝颜料。工艺流程如下：
回答下列问题：
(1)红渣的主要成分为_______(填化学式)，滤渣①的主要成分为_______(填化学式)。
(2)黄铁矿研细的目的是_______。
(3)还原工序中，不生成S单质的反应的化学方程式为_______。
(4)工序①的名称为_______，所得母液循环使用。
(5)沉铁工序产生的白色沉淀中的化合价为_______，氧化工序发生反应的离子方程式为_______。
(6)若用还原工序得到的滤液制备和，所加试剂为_______和_______(填化学式，不引入杂质)。
(2022 全国 高考真题)
13．废旧铅蓄电池的铅膏中主要含有、、和Pb。还有少量Ba、Fe、Al的盐或氧化物等。为了保护环境、充分利用铅资源，通过下图流程实现铅的回收。
一些难溶电解质的溶度积常数如下表：
难溶电解质
一定条件下，一些金属氢氧化物沉淀时的如下表：
金属氢氧化物
开始沉淀的pH 2.3 6.8 3.5 7.2
完全沉淀的pH 3.2 8.3 4.6 9.1
回答下列问题：
(1)在“脱硫”中转化反应的离子方程式为________，用沉淀溶解平衡原理解释选择的原因________。
(2)在“脱硫”中，加入不能使铅膏中完全转化，原因是________。
(3)在“酸浸”中，除加入醋酸()，还要加入。
(ⅰ)能被氧化的离子是________；
(ⅱ)促进了金属Pb在醋酸中转化为，其化学方程式为________；
(ⅲ)也能使转化为，的作用是________。
(4)“酸浸”后溶液的pH约为4.9，滤渣的主要成分是________。
(5)“沉铅”的滤液中，金属离子有________。高考化学热点情景汇编--专题十工艺流程中的新工艺
专题十 工艺流程中的新工艺
【新情景热点】
近期，中科院合肥研究院固体所环境与能源纳米材料中心与激光液相制备与加工技术课题组，采用液相激光辐照方法在碳纳米管上制备了共生的碳包覆非晶态铁和四氧化三铁纳米颗粒，实现高效电化学合成尿素。
尿素是化肥的重要氮源，全球年产量超过1亿吨。尿素除了用作农业肥料外，也是制药和化工生产的重要原料。
生产尿素的主要工业路线是通过二氧化碳和氨反应的Bosch－Meiser工艺，该工艺不仅需要极端苛刻的反应条件，例如150－200℃的高温和150-250bar的高压等，还会导致高能耗和二氧化碳排放，并消耗了能源密集型Haber－Bosch工艺生产的全球80%的氨。因此，探索在温和条件下进行尿素合成的节能经济路线尤为重要。
最近的研究表明，在环境条件下，通过电化学还原二氧化碳和硝酸根可以合成尿素，但其效率较低，实际应用仍面临巨大挑战。合成过程中的关键步骤中需要一种高效的催化剂。
基于此，研究人员采用液相激光辐照方法在碳纳米管上制备了共生的碳包覆非晶态铁和四氧化三铁纳米颗粒，所制备的纳米颗粒包含两种铁基活性组分。这两个不同结构单元的存在，使协同电催化活化二氧化碳和硝酸根实现C－N偶联成为可能。
电化学测试以及密度泛函理论计算显示，在一定环境条件下对二氧化碳和硝酸根电催化偶联生成尿素表现出优异的活性。该工作为解决环境条件下尿素合成问题提供了一种新策略。
【新情景试题汇编】
(2022 福建 模拟预测)
1．某废镍渣中主要含(为+2价)、、、。利用废镍渣经过一系列转化可以制得和。回答下列问题：
(1)碱浸：将废镍渣用溶液浸取，浸取后取所得固体，用水洗涤。碱浸过程中发生反应的离子方程式为_______。
(2)焙烧：将碱浸洗涤后所得固体与固体充分混合，在600℃条件下焙烧。焙烧后所得固体有，同时还有生成。焙烧时与发生反应的化学方程式为_______。
(3)溶解：将焙烧后所得固体用95℃以上的热水进行溶解，溶獬后过滤，得到滤液和红褐色沉淀。产生红褐色沉淀的原因是_______。
(4)萃取、反萃取：向溶解、过滤后所得滤液中加入萃取剂，萃取后分液，获得有机层和水层。萃取时发生的反应为(M表示或，表示萃取剂)。萃取剂体积与溶液体积的比值对溶液中和的萃取率的影响如图所示。最后将分液后获得的有机层通过反萃取可获得溶液并回收萃取剂。
①萃取时应控制的比值为_______。
②反萃取获得溶液的实验操作是_______。
(5)制取，并测定样品的质量分数。向溶液中加入溶液和溶液，可以制得用作镍镉电池正极材料的。为测定所得样品的质量分数，现进行如下实验：在稀硫酸中加入样品，待样品完全溶解后加入足量溶液，充分反应府，调节溶液的，滴入几滴淀粉溶液，用标准溶液滴定至终点，消耗标准溶液。实验过程中先后发生反应和。样品中的质量分数为_______。
(2022 四川绵阳 一模)
2．某废镍催化剂的主要成分是合金，还含有少量及不溶于酸碱的有机物。采用如下工艺流程回收其中的镍制备镍的氧化物：
回答下列问题：
(1)“碱浸”所得“滤液1”的主要溶质为、_______，“灼烧”的目的是_______。
(2)“溶解”后的溶液中，所含金属离子有_______、_______。
(3)“分离除杂”中，发生氧化还原反应生成含铁滤渣的离子方程式为_______。
(4)“煅烧”滤渣前需进行的两步操作是_______。
(5)在空气中煅烧，其热重曲线如图所示。转化为，反应的化学方程式为_______；生成产物的化学式为_______。
(6)利用制得溶液，调节其pH至7.5～12，采用惰性电极进行电解，阳极上可沉淀出用作锌镍电池正极材料的。电解时阳极的电极反应式为_______。
(2022 浙江 模拟预测)
3．某兴趣小组利用初处理过的工业废铜制备胆矾，流程如下：
已知：a.工业废铜含铁、铅等不可溶杂质。
b.25℃时，；。
c.铜表面离子接触的地方浓度充足，另通过物理干预，使Cu先与稀硝酸反应。
d.相关氢氧化物沉淀的对应pH如下表。
物质 开始沉淀时的pH 完全沉淀时的pH
4.2 6.7
7.6 9.6
2.7 3.7
请回答：
(1)如图为制备胆矾晶体的装置图，其中碱溶液的作用是_______。
(2)写出向滤液A中加入的离子方程式_______。
(3)下列有关以上流程说法正确的是_______。
A．25℃时，当恰好完全除尽时，
B．向滤液A中加入的，不宜稀硝酸代替
C．步骤中“调节溶液pH”，应用NaOH等碱溶液将pH调至3.7～4.2
D．可使用X射线衍射仪或红外光谱仪检验产物是否为晶体
(4)测定工业废铜中含铜x mol，含铁y mol。加入后，三种物质反应结束后均无剩余，产生的气体只有NO。经一系列操作证明了反应结束的溶液中含和。
①反应结束溶液中的的取值范围是_______。(用含x、y的代数式表示)
②“经一系列操作”具体为_______。
③若，且测定溶液中，则_______。
(2023 广东 深圳市光明区高级中学模拟预测)
4．碲化镉玻璃中主要含有CdTe(其中含有少量Fe、Ni、Mg、Si、O等元素组成的化合物)，工业上利用废弃碲化镉(CdTe)玻璃回收其中金属的工艺流程如下。
已知：①常温时，有关物质的如下表。
②当溶液中离子浓度小于时，可认为沉淀完全。
回答下列问题：
(1)在“焙烧”时为提高效率可采用的措施有_______(答出一条即可)。写出“浸渣”的工业用途：_______。
(2)实验室中，“操作A”需要的玻璃仪器有_______。“高温尾气”中的在水溶液中可用将其还原为Te单质，写出该反应的化学方程式：_______。
(3)“氧化除铁”步骤中可以先调节pH为5，然后再加入，则此时被氧化的离子方程式为_______。
(4)测得“滤液I”中浓度为，取1L滤液，则至少加入_______g固体才能使沉淀完全。
(5)取1吨含碲化镉80%的废弃玻璃，最终回收得到0.64吨，则硫酸镉的回收率为_______(保留三位有效数字)。
(2022 海南 一模)
5．废弃电池是一种有害垃圾，合理处理则能变废为宝。下图是废弃锌锰电池的处理流程图：
已知：锰粉的主要成分是Mn元素的＋2、＋3、＋4价氧化物和ZnO。
回答下列问题：
(1)“废弃锌锰电池→锰粉”的操作是拆分、煅烧，煅烧类似于实验室中的焙烧，实验室焙烧使用的仪器是下列中的_______(填仪器名称)。
(2)“酸溶”采用锰粉比锰块的浸取速率快，为提高“酸溶”的浸取速率，还可以采取的措施有_______(填一条)，“酸溶”过程中的主要作用是_______。
(3)“氧化”操作的氧化产物是_______(填化学式)。
(4)“洗涤、干燥”时，检验洗涤干净的实验方法及现象是_______。
(5)滤液X可以用于制取化肥，其中除外，主要含_______、(填离子符号)。
(6)由制备ZnO的条件是加热，写出该反应的化学方程式：_______。
(2022 广东佛山 一模)
6．金属钴是一种重要战略资源。利用草酸钴(CoC2O4)废料协同浸出水钴矿中钴的工艺流程如下。
已知：I.水钴矿的主要成分为，含MnS及Fe、Al、Ca、Si等元素的氧化物；
II.该流程中一些金属氢氧化物沉淀时的pH如表：
离子
开始沉淀时pH 3.6 1.8 6.5 7.2 8.1
沉淀完全时pH 4.7 3.2 8.3 9.4 12.7
(1)研磨的目的是_______。
(2)滤渣1的主要成分是、_______(写化学式)。
(3)“浸出”时，转化成了，写出该反应的化学方程式_______。
(4)“氧化”时，只将氧化成，则反应的氧化剂与还原剂的物质的量之比为_______。
(5)“沉淀”时，应将pH调至_______。
(6)已知能被有机萃取剂(HA)萃取，其原理可表示为：。反萃取的目的是将有机层中的转移到水层。实验室模拟萃取用到的主要玻璃仪器有烧杯、_______，反萃取适宜选择的试剂是_______(填序号)。
A.70% B.饱和食盐水 C.稀NaOH D.饱和溶液
(2022 四川雅安 模拟预测)
7．废旧锂电池的正极材料中含有镍、钴、锂、铝等金属元素。一种从废旧锂电池中回收镶、钴、锂制备相应产品的工艺流程如下：
已知：①浸出液中镍、钴、锂、铝分别以、、、的形式存在。
②碳酸锂的溶解度(g/L)见表。
温度/℃ 0 20 40 60 80 100
1.54 1.33 1.17 1.01 0.85 0.72
(1)中的化合价是_______。
(2)某研究团队对“酸浸”条件做了大量研究，得出如下图示，根据下图选择适宜的浸取条件_______。
(3)“还原”操作时主要反应的离子方程式为_______；经检测，浸出液中，“除铝”时，要使开始沉淀，值应大于_______。[]
(4)实验室“萃取”操作需要在_______(填仪器名称)中进行；“沉钴”的离子方程式为_______。
(5)“一系列操作”为_______、洗涤、干燥；“母液”的用途有_______(写出一种即可)。
(2022 贵州 模拟预测)
8．碳酸锰(MnCO3) 可用作瓷釉、肥料和饲料添加剂，还应用于医药，电焊条辅料等。某工厂酸性废水中含有Fe2+、Mn2+、SO，以该废液为原料制备碳酸锰的工艺流程如图所示(部分操作和条件已略)。
回答下列问题：
(1)调节pH值选用的最佳试剂是_______(填序号)。
A．Fe2O3 B．NaOH C．MnCO3 D．H2SO4
(2)过滤1后滤液中存在的主要离子有_______。
(3)氧化过程加快反应速率的方法有_______(写两种方法)。
(4)碳化过程中发生的离子方程式为_______。
(5)过滤2后要得到高纯度碳酸锰固体还需经过操作_______。
(6)碳酸锰在空气中加热可以生成相应的氧化物，称取115mg碳酸锰加热，固体物质的质量随温度的变化如图所示。
①527.4℃时，剩余固体中n(Mn)：n(O)为_______。
②527.4℃时，MnCO3生成相应固体物质的化学方程式为_______
【高考真题再现】
(2022 北京 高考真题)
9．白云石的主要化学成分为，还含有质量分数约为2.1%的Fe2O3和1.0%的SiO2。利用白云石制备高纯度的碳酸钙和氧化镁，流程示意图如下。
已知：
物质
(1)白云石矿样煅烧完全分解的化学方程式为___________。
(2)用量对碳酸钙产品的影响如下表所示。
氧化物()浸出率/% 产品中纯度/% 产品中Mg杂质含量/% (以计)
计算值 实测值
2.1∶1 98.4 1.1 99.1 99.7 ——
2.2∶1 98.8 1.5 98.7 99.5 0.06
2.4∶1 99.1 6.0 95.2 97.6 2.20
备注：ⅰ、浸出率=(浸出的质量/煅烧得到的质量)(M代表Ca或Mg)
ⅱ、纯度计算值为滤液A中钙、镁全部以碳酸盐形式沉淀时计算出的产品中纯度。
①解释“浸钙”过程中主要浸出的原因是___________。
②沉钙反应的离子方程式为___________。
③“浸钙”过程不适宜选用的比例为___________。
④产品中纯度的实测值高于计算值的原因是___________。
(3)“浸镁”过程中，取固体B与一定浓度的溶液混合，充分反应后的浸出率低于60%。加热蒸馏，的浸出率随馏出液体积增大而增大，最终可达98.9%。从化学平衡的角度解释浸出率增大的原因是___________。
(4)滤渣C中含有的物质是___________。
(5)该流程中可循环利用的物质是___________。
(2022 辽宁 高考真题)
10．某工厂采用辉铋矿(主要成分为，含有、杂质)与软锰矿(主要成分为)联合焙烧法制各和，工艺流程如下：
已知：①焙烧时过量的分解为，转变为；
②金属活动性：；
③相关金属离子形成氢氧化物的范围如下：
开始沉淀 完全沉淀
6.5 8.3
1.6 2.8
8.1 10.1
回答下列问题：
(1)为提高焙烧效率，可采取的措施为_______。
a.进一步粉碎矿石 b.鼓入适当过量的空气 c.降低焙烧温度
(2)在空气中单独焙烧生成，反应的化学方程式为_______。
(3)“酸浸”中过量浓盐酸的作用为：①充分浸出和；②_______。
(4)滤渣的主要成分为_______(填化学式)。
(5)生成气体A的离子方程式为_______。
(6)加入金属Bi的目的是_______。
(7)将100kg辉铋矿进行联合焙烧，转化时消耗1.1kg金属Bi，假设其余各步损失不计，干燥后称量产品质量为32kg，滴定测得产品中Bi的质量分数为78.5%。辉铋矿中Bi元素的质量分数为_______。
(2022 湖北 高考真题)
11．全球对锂资源的需求不断增长，“盐湖提锂”越来越受到重视。某兴趣小组取盐湖水进行浓缩和初步除杂后，得到浓缩卤水(含有和少量)，并设计了以下流程通过制备碳酸锂来提取锂。
时相关物质的参数如下：
的溶解度：
化合物
回答下列问题：
(1)“沉淀1”为___________。
(2)向“滤液1”中加入适量固体的目的是___________。
(3)为提高的析出量和纯度，“操作A”依次为___________、___________、洗涤。
(4)有同学建议用“侯氏制碱法”的原理制备。查阅资料后，发现文献对常温下的有不同的描述：①是白色固体；②尚未从溶液中分离出来。为探究的性质，将饱和溶液与饱和溶液等体积混合，起初无明显变化，随后溶液变浑浊并伴有气泡冒出，最终生成白色沉淀。上述现象说明，在该实验条件下___________(填“稳定”或“不稳定”)，有关反应的离子方程式为___________。
(5)他们结合(4)的探究结果，拟将原流程中向“滤液2”加入改为通入。这一改动能否达到相同的效果，作出你的判断并给出理由___________。
(2022 河北 高考真题)
12．以焙烧黄铁矿(杂质为石英等)产生的红渣为原料制备铵铁蓝颜料。工艺流程如下：
回答下列问题：
(1)红渣的主要成分为_______(填化学式)，滤渣①的主要成分为_______(填化学式)。
(2)黄铁矿研细的目的是_______。
(3)还原工序中，不生成S单质的反应的化学方程式为_______。
(4)工序①的名称为_______，所得母液循环使用。
(5)沉铁工序产生的白色沉淀中的化合价为_______，氧化工序发生反应的离子方程式为_______。
(6)若用还原工序得到的滤液制备和，所加试剂为_______和_______(填化学式，不引入杂质)。
(2022 全国 高考真题)
13．废旧铅蓄电池的铅膏中主要含有、、和Pb。还有少量Ba、Fe、Al的盐或氧化物等。为了保护环境、充分利用铅资源，通过下图流程实现铅的回收。
一些难溶电解质的溶度积常数如下表：
难溶电解质
一定条件下，一些金属氢氧化物沉淀时的如下表：
金属氢氧化物
开始沉淀的pH 2.3 6.8 3.5 7.2
完全沉淀的pH 3.2 8.3 4.6 9.1
回答下列问题：
(1)在“脱硫”中转化反应的离子方程式为________，用沉淀溶解平衡原理解释选择的原因________。
(2)在“脱硫”中，加入不能使铅膏中完全转化，原因是________。
(3)在“酸浸”中，除加入醋酸()，还要加入。
(ⅰ)能被氧化的离子是________；
(ⅱ)促进了金属Pb在醋酸中转化为，其化学方程式为________；
(ⅲ)也能使转化为，的作用是________。
(4)“酸浸”后溶液的pH约为4.9，滤渣的主要成分是________。
(5)“沉铅”的滤液中，金属离子有________。
参考答案：
1．(1)
(2)
(3)在95℃以上的热水中发生强烈水解，生成了沉淀
(4) 0.25 在萃取液中加入稀硫酸，振荡、静置、分液，得到溶液
(5)92%
【详解】（1）将废镍渣用溶液浸取，与溶液反应生成偏铝酸钠和水；
故答案为：
（2）
（3）在95℃以上的热水中发生强烈水解，生成了沉淀，过滤，得到滤液和红褐色沉淀；
故答案为：在95℃以上的热水中发生强烈水解，生成了沉淀。
（4）①萃取时应控制的比值为0.25，对的萃取率最大，几乎不萃取；
②在萃取液中加入稀硫酸，振荡、静置、分液，得到溶液
故答案为：0.25；在萃取液中加入稀硫酸，振荡、静置、分液，得到溶液。
（5）根据关系式，可知样品中的质量分数为
；
故答案为：92%。
2．(1) NaAlO2 除去有机物
(2) Ni2+ Fe3+
(3)
(4)洗涤、干燥
(5)
(6)Ni2+-e-+3OH-=NiOOH+H2O
【分析】将废镍催化剂碱浸，Al和NaOH反应生成偏铝酸钠，Ni、Cr、Fe、有机物不与碱反应，则“滤液1”的主要溶质为、NaAlO2；通过灼烧，除去有机物；加入硫酸、硝酸，使Ni、Cr、Fe溶解生成Ni2+、Cr3+、Fe2+、Fe3+；加入NaClO，使Fe2+完全转化为Fe3+，调节溶液pH，使Cr3+、Fe3+转化为Cr(OH)3、Fe(OH)3沉淀；加入碳酸钠，使Ni2+转化为NiCO3沉淀，滤液2中含有硫酸钠、硝酸钠、碳酸钠和次氯酸钠；过滤后得到的NiCO3中含有杂质，应洗涤、干燥后，再煅烧，最终得到镍的氧化物。
【详解】（1）由分析可知，“滤液1”的主要溶质为、NaAlO2；“灼烧”的目的是除去有机物；
（2）由分析可知，“溶解”后的溶液中，所含金属离子除外，还有Ni2+、Fe3+；
（3）“分离除杂”中，加入NaClO，使Fe2+完全转化为Fe(OH)3沉淀，离子方程式为；
（4）过滤后得到的NiCO3中含有杂质，应洗涤、干燥后，再煅烧，故“煅烧”滤渣前需进行的两步操作是洗涤、干燥；
（5）转化为，反应的化学方程式为；设1mol 在下分解为，1mol 的质量为，由图可知，在下分解固体残留率为67.5%，则分解后的质量为，根据Ni原子守恒可知，生成的物质的量为，=80.3g，得到，故生成产物的化学式为；
（6）电解溶液，阳极上产物为，则阳极的电极反应式为Ni2+-e-+3OH-=NiOOH+H2O。
3．(1)吸收工业废铜与稀硝酸产生的气体，防止污染空气
(2)
(3)AB
(4) 取少许反应结束的试液，将其平均分成2份，滴加到2个洁净的试管中，向一支试管内滴加试剂，产生蓝色沉淀；向另一支试管中滴加KSCN试剂，溶液颜色变成血红色，则证明溶液中含和
【分析】工业废铜加入稀硝酸、稀硫酸溶解，过滤后所得滤液加入双氧水氧化，将亚铁离子氧化为铁离子，经过调节pH，使铁离子转化为氢氧化铁沉淀，过滤后，得到滤液B为硫酸铜，结晶得到胆矾。
【详解】（1）如图为制备胆矾晶体的装置图，其中碱溶液的作用是吸收工业废铜与稀硝酸产生的气体，防止污染空气；
（2）向滤液A中加入，将Fe2+氧化为Fe3+，反应的离子方程式为；
（3）A．25℃时，当恰好完全除尽时，pH=3.7,c(OH-)10-10.3mol/L, ，故，选项A正确；
B．向滤液A中加入的，不宜稀硝酸代替，否则会产生NO，污染空气，且产生硝酸铜，引入杂质，选项B正确；
C．应用NaOH等碱溶液将pH调至3.7～4.2，会引入Na+，不符合，选项C错误；
D．红外光谱仪通常用来测定有机物分子中的化学键和官能团,从而测定有机物结构式，无法确定是否为晶体，选项D错误；
答案选AB；
（4）①反应结束溶液中含和、Cu2+，溶质为硝酸亚铁、硝酸铁和硝酸铜，根据铁、铜守恒，若铁只以存在，则，若铁只以存在，则，故的取值范围是；
②“经一系列操作”为证明和存在，具体为取少许反应结束的试液，将其平均分成2份，滴加到2个洁净的试管中，向一支试管内滴加试剂，产生蓝色沉淀；向另一支试管中滴加KSCN试剂，溶液颜色变成血红色，则证明溶液中含和；
③若，且测定溶液中，故=0.5ymol=0.4xmol，==0.4xmol+0.4xmol+xmol2=4xmol，由氮原子守恒可知，n(NO)=zmol-4xmol=(z-4x)mol，根据电子转移守恒有4x=(z-4x)(5-2)，则。
4．(1) 粉碎(其他合理答案也给分) 光导纤维(或冶炼硅)
(2) 分液漏斗、烧杯
(3)
(4)1.85g
(5)92.3%
【详解】（1）焙烧时将矿物粉碎可增大与氧气的接触面积，提高效率；浸渣的主要成分为，工业上可用作光导纤维，也可用于冶炼硅；
（2）操作A是萃取分液操作，用到的玻璃仪器有分液漏斗、烧杯；根据信息在水溶液中被还原为Te单质，则被氧化为，由此可写出反应的化学方程式为；
（3）在pH=5时，溶液仍然呈酸性，但根据的溶度积可以计算出在pH=5时已经完全沉淀，根据化合价升降相等和原子守恒可以配平写出离子方程式；
（4）1L含的滤液加入时反应的离子方程式为，生成0.01mol沉淀，此时溶液中，根据的溶度积可计算出此时溶液中，沉淀中有，所以加入的固体为0.05mol，质量为1.85g；
（5）根据原子守恒找出关系式进行计算：，理论可制得的质量为吨，所以的回收率为。
5．(1)坩埚
(2) 适当增大酸的浓度或适当提高酸液的温度 作还原剂，将＋3、＋4价锰还原为＋2价锰
(3)
(4)取少量最后一次洗涤液于试管中，加入适量盐酸和溶液，无白色沉淀生成
(5)
(6)
【分析】锰粉在酸溶时锰元素被还原为+2价，得到含、的溶液，在氧化作用下，被氧化为，过滤、洗涤、干燥，得到，滤液中主要含，加入碳酸氢铵，将转化为，加热后得到。
【详解】（1）焙烧需要在高温下进行，实验室焙烧是在坩埚中进行的，故填坩埚；
（2）提高“酸溶”的浸取速率措施除了采用粉碎处理外，还可以采用的方法有适当增大酸的浓度或适当提高酸液的温度；酸溶时需要将+3、+4价的锰元素还原为+2价，主要起还原作用，故填作还原剂，将＋3、＋4价锰还原为＋2价锰；
（3）氧化的目的是将转化为，从而分离出锰元素，所以氧化产物为，故填；
（4）氧化时，被还原为，过滤时，固体中可能残留，洗涤时检验洗涤液，若没有残余，则说明已洗净，采用的试剂为稀盐酸和氯化钡溶液，其操作为：取少量最后一次洗涤液于试管中，加入适量盐酸和溶液，无白色沉淀生成，故填取少量最后一次洗涤液于试管中，加入适量盐酸和溶液，无白色沉淀生成；
（5）根据元素守恒，加入碳酸氢铵析锌，析锌后铵根离子存在于滤液X中，故填；
（6）受热分解生成ZnO，其反应的化学方程式为：，故填。
6．(1)增大接触面积，加快反应速率，提高浸出率
(2)
(3)
(4)1：6
(5)4.7≤pH<7.2
(6) 分液漏斗 A
【分析】水钴矿研磨后加入适量的草酸钴和硫酸，二氧化硅不溶于水硫酸，氧化钙和硫酸反应生成硫酸钙，滤渣1为二氧化硅和硫酸钙，水钴矿和草酸钴与硫酸反应生成硫酸钴。滤液加入氯酸钠氧化，将亚铁离子变成铁离子，在加入氢氧化钠，得到氢氧化铝和氢氧化铁沉淀，再经过萃取和反萃取进行提纯，最后得到金属钴。据此解答。
【详解】（1）研磨的目的是增大接触面积，加快反应速率，提高浸出率；
（2）二氧化硅不溶于硫酸，氧化钙和硫酸反应生成硫酸钙，不溶于水，故滤渣1含有二氧化硅和硫酸钙；
（3）水钴矿和草酸钴和硫酸反应生成硫酸钴，水钴矿中钴元素化合价降低，则草酸钴中的碳化合价升高，产生二氧化碳和水，方程式为：；
（4）只将氧化成，铁元素化合价改变1价，亚铁离子做还原剂，氯酸钠反应生成氯化钠，氯酸钠做氧化剂，氯元素化合价变化6价，根据电子守恒分析，反应的氧化剂与还原剂的物质的量之比为1:6；
（5）沉淀时保证铁离子和铝离子完全沉淀，但钴离子不能沉淀，故pH范围是4.7≤pH<7.2；
（6）萃取分液使用的仪器为分液漏斗。根据平衡分析，增大溶液中的氢离子浓度，使平衡逆向移动，使钴离子进入水层，故选择A。
7．(1)+3
(2)硫酸浓度为2.0mol/L、温度为70℃、时间为120min
(3) 4
(4) 分液漏斗
(5) 蒸发结晶、趁热过滤 作氮肥(合理即可)
【分析】废旧电池灼烧用稀硫酸浸泡，并加入Na2SO3，Na2SO3具有还原性，将Co3＋还原为Co2＋，加入Na2CO3除铝后萃取；钴负载有机相经过反萃取后，加入H2C2O4沉钴得到CoC2O4；镍、锂水相经过一系列操作得到Li2SO4，Li2SO4加入(NH4)2CO4，蒸发结晶、趁热过滤、洗涤、干燥得到Li2CO4，据此分析解题。
【详解】（1）显示-1价，所以的化合价是+3；
故答案为+3；
（2）由图可知，“酸浸”时，浸取条件为硫酸浓度为2.0mol/L、温度为70℃、时间为120min时，浸出率最高；
故答案为硫酸浓度为2.0mol/L、温度为70℃、时间为120min时；
（3）Na2SO3具有还原性，将Co3＋还原为Co2＋，反应离子方程式为；浸出液中，且，所以，带入计算得，此时值为4；所以“除铝”时，要使开始沉淀，值应大于4；
故答案为，4；
（4）实验室“萃取”操作需要分液漏斗在中进行；使用H2C2O4和Co2+生成CoC2O4，离子方程式为；
故答案为分液漏斗，；
（5）Li2SO4加入(NH4)2CO4，蒸发结晶、趁热过滤、洗涤、干燥得到Li2CO4；母液中含有，可作氮肥(合理即可)；
故答案为蒸发结晶、趁热过滤；作氮肥(合理即可)。
【点睛】本题考查物质分离和提纯，涉及溶度积常数计算、盐类水解、氧化还原反应等知识点，明确溶度积常数计算、化学反应原理、元素化合物性质是解本题关键。
8．(1)C
(2)Mn2+、、H+
(3)增大H2O2的浓度、使用合适的催化剂
(4)Mn2++2=MnCO3+H2O+CO2↑
(5)洗涤、烘干
(6) 2：3
【分析】废液中含有Fe2+、Mn2+、，加入H2O2将Fe2+氧化为Fe3+，调节pH使Fe3+生成Fe(OH)3沉淀，过滤除去氢氧化铁，加入NH4HCO3碳化，反应生成碳酸锰，再过滤后经过一系列操作得到碳酸锰。
【详解】（1）A．调节pH如果用Fe2O3，则可能会混入Fe3+，引入杂质，A错误；
B．用NaOH调节pH，则会引入Na+，引入了杂质，B错误；
C．用MnCO3调节pH，Fe3+水解生成氢氧化铁和氢离子，氢离子与MnCO3反应使Fe3+水解平衡正向移动，生成氢氧化铁沉淀，且产生的Mn2+后续还能碳化重新生成MnCO3，C正确；
D．该反应需要增大溶液的pH使Fe3+沉淀，加入硫酸无法增大pH，D错误；
故答案选C。
（2）过滤1除去了氢氧化铁沉淀，因此滤液中主要离子为Mn2+、，氢氧化铁完全沉淀时pH约为3.7，溶液中还有H+。
（3）氧化过程中加快反应速率的方法有增大H2O2的浓度，使用合适的催化剂等。
（4）碳化过程中的离子方程式为Mn2++2=MnCO3+H2O+CO2↑。
（5）过滤2后要得到高纯度碳酸锰固体，还需要对过滤得到的产物进行洗涤、烘干。
（6）115mg碳酸锰的物质的量为0.001mol，加热的过程中锰的物质的量不变，根据锰守恒可知，527.4℃时，固体中锰的物质的量为0.001mol，则剩余O的质量为79mg-55mg=24mg，则O的物质的量为0.0015mol，剩余固体中n(Mn)：n(O)=0.001：0.0015=2：3。
根据①中计算可知527.4℃时，剩余固体中n(Mn)：n(O)=0.001：0.0015=2：3，则固体物质的化学式为Mn2O3，则MnCO3生成Mn2O3的化学方程式为
9．(1)
(2) ，在一定量溶液中，氢氧化钙会和氯化铵反应而氢氧化镁不能，故先浸出 2.4∶1 ，优先析出，且氧化钙也能转化为碳酸钙
(3)，，随大量氨逸出，平衡正向移动
(4)
(5)
【分析】白云石矿样煅烧后转化为氧化钙、氧化镁，加入氯化铵溶解浸钙，大部分钙离子进入滤液A，通入二氧化碳生成碳酸钙；过滤分离出含有镁、铁、硅元素的固体B，加入硫酸铵将镁离子转化为硫酸镁溶液，加入碳酸铵生成碳酸镁沉淀，煅烧得到氧化镁；
【详解】（1）白云石矿样煅烧完全分解生成氧化钙、氧化镁、二氧化碳气体，化学方程式为；
（2）①氯化铵水解生成一水合氨与氢离子，可以调节溶液的pH，由图表可知，，在一定量溶液中，氢氧化钙会和氯化铵反应而氢氧化镁不能，故首先溶解被浸出；
②沉钙反应中通入二氧化碳和滤液中钙离子、氨气反应生成碳酸钙沉淀和铵根离子，离子方程式为。
③由图表可知，“浸钙”过程的比例为2.4∶1时，产品中镁元素杂质最多且碳酸钙纯度最低，故不适宜选用的比例为2.4∶1。
④，在反应中会优先析出，但也有可能析出其他沉淀，且Mg2+部分以Mg(OH)2形成沉淀，相比MgCO3质量更小，二者共同作用导致产品中纯度的实测值高于计算值；
（3）“浸镁”过程中，发生反应：，，加热蒸馏随大量氨逸出，平衡正向移动，利于氢氧化镁转化为硫酸镁；
（4）白云石的主要化学成分为，还含有质量分数约为2.1%的Fe2O3和1.0%的SiO2；煅烧浸钙后，绝大部分钙进入滤液中，部分钙进入B中加入硫酸铵后转化为微溶于的硫酸钙，氧化铁、二氧化硅几乎不反应进入滤渣中；“浸镁”过程中，的浸出率最终可达98.9% ，则还有部分氧化镁进入滤渣中，故滤渣C中含有的物质是；
（5）沉钙反应中通入二氧化碳生成碳酸钙和氯化铵；“浸镁”过程中加热蒸馏会有大量氨逸出；滤液D加入碳酸铵生成碳酸镁和硫酸铵，碳酸镁煅烧生成二氧化碳；白云石煅烧也会生成二氧化碳；在流程中既是反应物又是生成物，故该流程中可循环利用的物质是。
10．(1)ab
(2)
(3)抑制金属离子水解
(4)SiO2
(5)
(6)将Fe3+转化为Fe2+
(7)24.02%
【分析】已知①焙烧时过量的分解为，转变为，在空气中单独焙烧生成和二氧化硫，经过酸浸，滤渣为二氧化硅，与浓盐酸生成A氯气，滤液中含有Bi3+、Fe3+，加入Bi将Fe3+转化为Fe2+，调节pH得到，据此分析解题。
【详解】（1）为提高焙烧效率，可采取的措施为：进一步粉碎矿石增大与氧气的接触面积；鼓入适当过量的空气 使燃烧更加充分，故选ab；
（2）在空气中单独焙烧生成和二氧化硫，反应的化学方程式为；
（3）“酸浸”中由于铁离子、Bi3＋易水解，因此溶浸时加入过量浓盐酸的目的是防止FeCl3及BiCl3水解生成不溶性沉淀，提高原料的浸出率；过量浓盐酸的作用为：①充分浸出和；②抑制金属离子水解；
（4）由于SiO2不溶于酸和水中，故滤渣的主要成分为SiO2；
（5）A为氯气，生成气体A的离子方程式为；
（6）金属活动性：，Fe3+在pH为1.6时则产生沉淀，为了铁元素不以沉淀形式出现故加入金属Bi将Fe3+转化为Fe2+，形成氯化亚铁溶液；
（7）辉铋矿中Bi元素的质量分数为。
11．(1)Mg(OH)2
(2)将转化成CaCO3沉淀除去，同时不引入新杂质
(3) 蒸发浓缩 趁热过滤
(4) 不稳定 Li+ + HCO = LiHCO3，2LiHCO3 = Li2CO3↓ + CO2↑+ H2O
(5)能达到相同效果，因为改为通入过量的，则LiOH转化为LiHCO3，结合(4)的探究结果，LiHCO3也会很快分解产生Li2CO3，所以这一改动能达到相同的效果
【分析】浓缩卤水(含有和少量)中加入石灰乳[Ca(OH)2]后得到含有和的滤液1，沉淀1为Mg(OH)2，向滤液1中加入Li2CO3后，得到滤液2，含有的离子为和OH-，沉淀2为CaCO3，向滤液2中加入Na2CO3，得到Li2CO3沉淀，再通过蒸发浓缩，趁热过滤，洗涤、干燥后得到产品Li2CO3。
【详解】（1）浓缩卤水中含有，当加入石灰乳后，转化为Mg(OH)2沉淀，所以沉淀1为Mg(OH)2；
（2）滤液1中含有和，结合已知条件：LiOH的溶解度和化合物的溶度积常数，可推测，加入Li2CO3的目的是将转化成CaCO3沉淀除去，同时不引入新杂质；
（3）由Li2CO3的溶解度曲线可知，温度升高，Li2CO3的溶解度降低，即在温度高时，溶解度小，有利于析出，所以为提高的析出量和纯度，需要在较高温度下析出并过滤得到沉淀，即依次蒸发浓缩，趁热过滤，洗涤。故答案为：蒸发浓缩，趁热过滤；
（4）饱和LiCl和饱和NaHCO3等体积混合后，产生了LiHCO3和NaCl，随后LiHCO3分解产生了CO2和Li2CO3。故答案为：不稳定，Li+ + HCO = LiHCO3，2LiHCO3 = Li2CO3↓ + CO2↑+ H2O；
（5）“滤液2”中含有LiOH，加入，目的是将LiOH转化为Li2CO3。若改为通入过量的，则LiOH转化为LiHCO3，结合(4)的探究结果，LiHCO3也会很快分解产生Li2CO3，所以这一改动能达到相同的效果。故答案为：能达到相同效果，因为改为通入过量的，则LiOH转化为LiHCO3，结合(4)的探究结果，LiHCO3也会很快分解产生Li2CO3，所以这一改动能达到相同的效果。
12．(1) Fe2O3 SiO2
(2)增大固液接触面积，加快反应速率，提高黄铁矿的利用率
(3)7Fe2(SO4)3+FeS2+8H2O=15FeSO4+8H2SO4
(4)蒸发浓缩、冷却结晶、过滤洗涤
(5) +2； 6Fe(NH4)2Fe(CN)6++6H+=6Fe(NH4)Fe(CN)6+3H2O+Cl-+
(6) H2O2 NH3·H2O
【分析】已知黄铁矿高温煅烧生成Fe2O3，反应原理为：4FeS2+11O22Fe2O3+8SO2，故产生的红渣主要成分为Fe2O3和SiO2，将红渣粉碎后加入足量的50%的H2SO4溶液加热充酸浸，反应原理为：Fe2O3+3H2SO4=Fe2(SO4)3+3H2O，过滤出滤渣①，主要成分为SiO2，向滤液中加入黄铁矿进行还原，将Fe3+还原为Fe2+，由(3)小问可知不生成S沉淀，则硫元素被氧化为，反应原理为：14Fe3++FeS2+8H2O=15Fe2++2+16H+，然后进行工序①为蒸发浓缩、冷却结晶，得到FeSO4晶体和母液主要含有FeSO4溶液和H2SO4，加水溶解FeSO4晶体，向所得溶液中加入(NH4)2SO4、K4[Fe(CN)6]并用H2SO4调节溶液的pH为3，进行沉铁过程，反应原理为：Fe2++2+[Fe(CN)6]3-=Fe(NH4)2Fe(CN)6↓，然后过滤出沉淀，洗涤后加入H2SO4和NaClO3进行氧化步骤，反应原理为：6Fe(NH4)2Fe(CN)6+ +6H+=6Fe(NH4)Fe(CN)6+3H2O+Cl-+6，过滤、洗涤干燥即制得Fe(NH4)Fe(CN)6，据此分析解题。
【详解】（1）由分析可知，红渣的主要成分为：Fe2O3，滤渣①的主要成分为：SiO2，故答案为：Fe2O3；SiO2；
（2）黄铁矿研细的主要目的是增大固液接触面积，加快反应速率，提高黄铁矿的利用率，故答案为：增大固液接触面积，加快反应速率，提高黄铁矿的利用率；
（3）由分析可知，还原工序中，不产生S单质沉淀，则硫元素被氧化为，反应原理为：14Fe3++FeS2+8H2O=15Fe2++2+16H+，故化学方程式为：7Fe2(SO4)3+FeS2+8H2O=15FeSO4+8H2SO4，故答案为：7Fe2(SO4)3+FeS2+8H2O=15FeSO4+8H2SO4；
（4）由分析可知，工序①的名称为蒸发浓缩、冷却结晶、过滤洗涤，所得母液主要含有FeSO4溶液和H2SO4可以循环利用，故答案为：蒸发浓缩、冷却结晶、过滤洗涤；
（5）沉铁工序中产生的白色沉淀Fe(NH4)2Fe(CN)6中Fe的化合价为+2价和[Fe(CN)6]4-中的+3价，由分析可知，氧化工序所发生的离子方程式为：6Fe(NH4)2Fe(CN)6+ +6H+=6Fe(NH4)Fe(CN)6+3H2O+Cl-+6，故答案为：+2；6Fe(NH4)2Fe(CN)6+ +6H+=6Fe(NH4)Fe(CN)6+3H2O+Cl-+6；
（6）由分析可知，还原工序所得的滤液中主要含有FeSO4溶液和H2SO4，向滤液中先加入一定量的H2O2溶液将Fe2+完全氧化为Fe3+，在向氧化后的溶液中加入氨水至不再产生沉淀为止，过滤洗涤，对沉淀进行灼烧，即可制得Fe2O3·x H2O和(NH4)2SO4，故所需要加入的试剂为H2O2和NH3·H2O，故答案为：H2O2；NH3·H2O。
13．(1) PbSO4(s)+CO(aq)= PbCO3(s)+SO(aq) 反应PbSO4(s)+CO(aq)= PbCO3(s)+SO(aq)的平衡常数K==3.4105>105，PbSO4可以比较彻底的转化为PbCO3
(2)反应BaSO4(s)+CO(aq)= BaCO3(s)+SO(aq)的平衡常数K==0.04<<105，反应正向进行的程度有限
(3) Fe2+ Pb+H2O2+2HAc=Pb(Ac)2+2H2O 作还原剂
(4)Fe(OH)3、Al(OH)3
(5)Ba2+、Na+
【分析】铅膏中主要含有PbSO4、PbO2、PbO和Pb，还有少量Ba、Fe、Al的盐或氧化物等，向铅膏中加入碳酸钠溶液进行脱硫，硫酸铅转化为碳酸铅，过滤，向所得固体中加入醋酸、过氧化氢进行酸浸，过氧化氢可将溶液中的亚铁离子氧化为铁离子，酸浸后溶液的pH约为4.9，依据金属氢氧化物沉淀时的pH可知，滤渣主要成分为氢氧化铝、氢氧化铁，过滤后，向滤液中加入氢氧化钠溶液进行沉铅，得到氢氧化铅沉淀，滤液中的金属阳离子主要为钠离子和钡离子，氢氧化铅再进行处理得到PbO。
【详解】（1）“脱硫”中，碳酸钠溶液与硫酸铅反应生成碳酸铅和硫酸钠，反应的离子方程式为：PbSO4(s)+CO(aq)= PbCO3(s)+SO(aq)，由一些难溶电解质的溶度积常数的数据可知，Ksp(PbCO3)=7.410-14，Ksp(PbSO4)=2.510-8，反应PbSO4(s)+CO(aq)= PbCO3(s)+SO(aq)的平衡常数K====≈3.4105>105，说明可以转化的比较彻底，且转化后生成的碳酸铅可由酸浸进入溶液中，减少铅的损失。
（2）反应BaSO4(s)+CO(aq)= BaCO3(s)+SO(aq)的平衡常数K====≈0.04<<105，说明该反应正向进行的程度有限，因此加入碳酸钠不能使铅膏中的BaSO4完全转化。
（3）（i）过氧化氢有氧化性，亚铁离子有还原性，会被过氧化氢氧化为铁离子。
（ii）过氧化氢促进金属Pb在醋酸溶液中转化为Pb(Ac)2，过氧化氢与Pb、HAc发生氧还原反应生成Pb(Ac)2和H2O，依据得失电子守恒和原子守恒可知，反应的化学方程式为：Pb+H2O2+2HAc=Pb(Ac)2+2H2O。
（iii）过氧化氢也能使PbO2转化为Pb(Ac)2，铅元素化合价由+4价降低到了+2价，PbO2是氧化剂，则过氧化氢是还原剂。
（4）酸浸后溶液的pH约为4.9，依据金属氢氧化物沉淀时的pH可知，滤渣主要成分为氢氧化铝、氢氧化铁。
（5）依据分析可知，加入碳酸钠不能使铅膏中的BaSO4完全转化，铁离子、铝离子转化为了氢氧化铁、氢氧化铝沉淀，铅转化为了氢氧化铅、最终变为了氧化铅，因此沉铅的滤液中，金属离子有Ba2+和加入碳酸钠、氢氧化钠时引入的Na+。。
