文档内容
第 43 讲 无机化工流程题的解题策略
复习目标 1.培养从试题提供的新信息中准确地提取实质性内容，并与已有知识块整合重
组为新知识块的能力。2.培养将实际问题分解，通过运用相关知识，采用分析、综合的方法，
解决简单化学问题的能力。3.培养将分析和解决问题的过程及成果用正确的化学术语及文字、
图表、模型、图形等表达并做出解释的能力。
一、工业流程题的结构
二、流程图中主要环节的分析
1．核心反应——陌生方程式的书写
关注箭头的指向：箭头指入→反应物，箭头指出→生成物。
(1)氧化还原反应：熟练应用氧化还原规律，①判断产物，②根据化合价升降相等配平。
(2)非氧化还原反应：结合物质性质和反应实际判断产物。
2．原料的预处理
(1)溶解：通常用酸溶。如用硫酸、盐酸等。
水浸 与水接触反应或溶解
浸出 固体加水(酸)溶解得到离子
酸浸 在酸溶液中反应，使可溶性金属离子进入溶液，不溶物通过过滤除去
浸出率 固体溶解后，离子在溶液中的含量的多少(更多转化)
(2)灼烧、焙烧、煅烧：改变结构，使一些物质能溶解，并使一些杂质在高温下氧化、分解。
(3)审题时要“瞻前顾后”，注意物质性质及反应原理的前后联系。
3．常用的控制反应条件的方法
(1)调节溶液的pH。常用于使某些金属离子形成氢氧化物沉淀。调节 pH所需的物质一般应
满足两点：
①能与H＋反应，使溶液pH增大；
②不引入新杂质。例如：若要除去Cu2＋中混有的Fe3＋，可加入CuO、CuCO 、Cu(OH) 、Cu (OH) CO 等物质
3 2 2 2 3
来调节溶液的pH，不可加入NaOH溶液、氨水等。
(2)控制温度。根据需要升温或降温，改变反应速率或使平衡向需要的方向移动。
(3)趁热过滤。防止某物质降温时会析出。
(4)冰水洗涤。洗去晶体表面的杂质离子，并减少晶体在洗涤过程中的溶解损耗。
4．常用的提纯方法
(1)水溶法：除去可溶性杂质。
(2)酸溶法：除去碱性杂质。
(3)碱溶法：除去酸性杂质。
(4)氧化剂或还原剂法：除去还原性或氧化性杂质。
(5)加热灼烧法：除去受热易分解或易挥发的杂质。
(6)调节溶液的pH法：如除去酸性溶液中的Fe3＋等。
5．常用的分离方法
(1)过滤：分离难溶物和易溶物，根据特殊需要采用趁热过滤或者抽滤等方法。
(2)萃取和分液：利用溶质在互不相溶的溶剂里的溶解度不同提取分离物质，如用 CCl 或苯
4
萃取溴水中的溴。
(3)蒸发结晶：提取溶解度随温度变化不大的溶质，如从溶液中提取NaCl。
(4)冷却结晶：提取溶解度随温度变化较大的溶质、易水解的溶质或结晶水合物，如KNO 、
3
FeCl 、CuCl 、CuSO ·5H O、FeSO ·7H O等。
3 2 4 2 4 2
(5)蒸馏或分馏：分离沸点不同且互溶的液体混合物，如分离乙醇和甘油。
(6)冷却法：利用气体液化的特点分离气体，如合成氨工业采用冷却法分离平衡混合气体中
的氨气。
1．(2019·全国卷Ⅲ，26)高纯硫酸锰作为合成镍钴锰三元正极材料的原料，工业上可由天然
二氧化锰粉与硫化锰矿(还含Fe、Al、Mg、Zn、Ni、Si等元素)制备，工艺如图所示。回答
下列问题：
相关金属离子[c(Mn＋)＝0.1 mol·L－1]形成氢氧化物沉淀的pH范围如下：
0
金属离子 Mn2＋ Fe2＋ Fe3＋ Al3＋ Mg2＋ Zn2＋ Ni2＋
开始沉淀的pH 8.1 6.3 1.5 3.4 8.9 6.2 6.9
沉淀完全的pH 10.1 8.3 2.8 4.7 10.9 8.2 8.9(1)“滤渣1”含有S和________；写出“溶浸”中二氧化锰与硫化锰反应的化学方程式：
__________________________________________________________________________。
(2)“氧化”中添加适量的MnO 的作用是_____________________________________。
2
(3)“调pH”除铁和铝，溶液的pH范围应调节为________～6之间。
(4)“除杂1”的目的是除去Zn2＋和Ni2＋，“滤渣3”的主要成分是_______________。
(5)“除杂2”的目的是生成MgF 沉淀除去Mg2＋。若溶液酸度过高，Mg2＋沉淀不完全，原
2
因是____________________________________________________________________________。
(6)写出“沉锰”的离子方程式：___________________________________。
(7)层状镍钴锰三元材料可作为锂离子电池正极材料，其化学式为 LiNiCoMnO ，其中Ni、
x y z 2
Co、Mn的化合价分别为＋2、＋3、＋4。当x＝y＝时，z＝________。
答案 (1)SiO(或不溶性硅酸盐) MnO ＋MnS＋2HSO ===2MnSO ＋S＋2HO (2)将Fe2＋
2 2 2 4 4 2
氧化为Fe3＋ (3)4.7 (4)NiS和ZnS (5)F－与H＋结合形成弱电解质HF，MgF (s)Mg2＋
2
(aq)＋2F－(aq)平衡向右移动 (6)Mn2＋＋2HCO===MnCO ↓＋CO↑＋HO (7)
3 2 2
解析 (1)硫化锰矿中硅元素主要以SiO 或不溶性硅酸盐形式存在，则“滤渣1”的主要成
2
分为S和SiO(或不溶性硅酸盐)。结合“滤渣1”中含S，可知“溶浸”时MnO 与MnS在
2 2
酸性条件下发生氧化还原反应生成 MnSO 和S，根据化合价升降法可配平该反应的化学方
4
程式。(2)“溶浸”后溶液中含Fe2＋，“氧化”中加入的适量MnO 能将Fe2＋氧化为Fe3＋。
2
(3)“调pH”除去Fe3＋和Al3＋时，结合表格中数据信息可知需控制溶液的pH在4.7～6之间。
(4)“除杂1”中加入NaS能将Zn2＋和Ni2＋分别转化为沉淀除去，故“滤渣3”的主要成分
2
为NiS和ZnS。(5)“除杂2”中F－与Mg2＋反应生成MgF 沉淀，若溶液酸度过高，则F－与
2
H＋结合生成弱电解质HF，导致MgF (s)Mg2＋(aq)＋2F－(aq)平衡向右移动，Mg2＋不能完
2
全除去。(6)“沉锰”时Mn2＋与HCO反应生成MnCO 并放出CO ，由此可写出离子方程式。
3 2
(7)化合物LiNiCoMnO 中，当x＝y＝时，根据化合物中正负化合价代数和为0知1＋2×＋
x y z 2
3×＋4z－2×2＝0，解得z＝。
2．(2020·济宁模拟)钪及其化合物具有许多优良的性能，在宇航、电子、超导等方面有着广
泛的应用。从钛白工业废酸(含钪、钛、铁、锰等离子)中提取氧化钪(Sc O)的一种流程如图：
2 3
回答下列问题：
(1)洗涤“油相”可除去大量的钛离子。洗涤水是用93%的硫酸、27.5%的双氧水和水按一定
比例混合而成。混合的实验操作是__________________________________________。
(2)先加入氨水调节pH＝3，过滤，滤渣主要成分是____________；再向滤液中加入氨水调
节pH＝6，滤液中Sc3＋的浓度为__________。(已知：25 ℃时，K [Mn (OH) ]＝1.9×10－
sp 2
13，K [Fe(OH) ]＝2.6×10－39，K [Sc(OH) ]＝9.0×10－31)
sp 3 sp 3(3)用草酸“沉钪”。25 ℃时pH＝2的草酸溶液中 ＝________________(保留两位有效数字)。
写出“沉钪”得到草酸钪的离子方程式：______________________________。[已知：25 ℃
时，K (H C O)＝5.9×10－2，K (H C O)＝6.4×10－5]
a1 2 2 4 a2 2 2 4
(4)草酸钪“灼烧”氧化的化学方程式为____________________________________________。
(5)废酸中含钪量为15 mg·L－1，V L废酸最多可提取Sc O 的质量为________________。
2 3
答案 (1)将浓硫酸沿烧杯内壁慢慢注入水中，并用玻璃棒不断搅拌，冷却后再慢慢注入双
氧水中，并不断搅拌
(2)Fe(OH) 9.0×10－7mol·L－1
3
(3)3.8×10－2 2Sc3＋＋3HC O===Sc (C O)↓＋6H＋
2 2 4 2 2 4 3
(4)2Sc (C O)＋3O=====2Sc O＋12CO
2 2 4 3 2 2 3 2
(5)0.023V g
解析 (1)在混合不同的液体时，一般先加密度较小、易挥发的，后加密度大、难挥发的，
若混合时放热，则最后加受热易分解的，因此混合的实验操作是将浓硫酸沿烧杯内壁慢慢注
入水中，并用玻璃棒不断搅拌，冷却后再慢慢注入双氧水中，并不断搅拌。(3)25 ℃时pH
＝2的草酸溶液中＝××＝K (H C O)×
a2 2 2 4
K (H C O)×＝6.4×10－5×5.9×10－2×≈3.8×10－2。“沉钪”得到草酸钪的离子方程式为
a1 2 2 4
2Sc3＋＋3HC O===Sc (C O)↓＋6H＋。(4)草酸钪“灼烧”氧化的化学方程式为2Sc (C O)
2 2 4 2 2 4 3 2 2 4 3
＋3O=====2Sc O ＋12CO 。(5)废酸中含钪量为15 mg·L－1，则V L废酸中含钪的质量为
2 2 3 2
15×10－3 g·L－1×V L＝0.015V g，所以最多可提取Sc O 的质量为＝0.023V g。
2 3
3．利用化学原理可以对工厂排放的废水、废渣等进行有效检测与合理处理。某工厂对制革
工业污泥Cr(Ⅲ)的处理工艺流程如图：
已知硫酸浸取液中的金属离子主要是Cr3＋，其次是Fe3＋、Al3＋、Ca2＋和Mg2＋。
(1)酸浸时，为了提高浸取率可采取的措施有__________、__________。(答出两点)
(2)H O 的作用是将滤液Ⅰ中的Cr3＋转化为Cr O，则此反应中氧化剂和还原剂物质的量之比
2 2 2
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：K [Mg(OH) ]＝1.8×10－11。
sp 2
(4)上述流程中，加入NaOH溶液后，溶液呈碱性，Cr O转化为CrO，写出上述流程中用
2
SO 进行还原时发生反应的离子方程式：___________________________________________。
2
答案 (1)升高温度(加热) 搅拌 (2)3∶2 (3)①pH 超过 8 会使部分 Al(OH) 溶解生成
3
AlO，最终影响Cr回收与再利用 ②否 (4)3SO ＋2CrO＋12HO===2Cr(OH)(HO) SO ↓＋
2 2 2 5 4
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)H O 将Cr3＋转化为Cr O，HO 作
2 2 2 2 2
氧化剂。Cr3＋被氧化，发生的反应为2Cr3＋＋3HO ＋HO===Cr O＋8H＋，氧化剂和还原剂
2 2 2 2
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) 溶解生成AlO，会影响Cr的回收与再利用。②当pH＝8时，Q＝c(Mg2＋)·c2(OH－)
3 c
＝ 1×
(10－6)2＝10－12K (PbCO )＝1.46×10－13，所以步骤①加入碳酸钠溶
sp 4 sp 3
液，把硫酸铅转化为碳酸铅，反应的离子方程式为 PbSO (s)＋CO(aq)PbCO (s)＋
4 3
SO(aq)。
(2)滤液1的溶质主要是NaSO 和过量的NaCO ，将“滤液1”升温结晶、趁热过滤、用乙
2 4 2 3
醇洗涤后干燥得到NaSO 固体。
2 4
(4)Pb、PbO和PbCO 在硝酸的作用下转化成Pb(NO )，Pb(NO ) 中加硫酸转化成PbSO 和硝
3 3 2 3 2 4
酸，HNO 可循环利用；根据K (PbSO )＝1.82×10－8，若滤液中c(Pb2＋)＝1.82×10－5mol·L－
3 sp 4
1，则溶液中的c(SO)＝＝ mol·L－1＝1×10－3mol·L－1。
(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%。
5．(2020·东北三省四市联合模拟)碱式碳酸铜在烟火、农药、颜料、杀菌剂等方面应用广泛。
一种以辉铜矿(Cu S，含有SiO 和少量Fe O 等杂质)为原料制备碱式碳酸铜的流程如图所示：
2 2 2 3
已知：①有关金属离子形成氢氧化物沉淀的pH范围如下：
金属离子 Fe2＋ Fe3＋ Cu2＋ Mn2＋
开始沉淀的pH 7.5 2.7 5.6 8.3
完全沉淀的pH 9.0 3.7 6.7 9.8
②[Cu(NH )]SO 常温稳定，在热水中会分解生成NH ；
3 4 4 3
③K [Fe(OH) ]＝4.0×10－38。
sp 3
回答下列问题：
(1)加快“浸取”速率，除将辉铜矿粉碎外，还可采取的措施有____________(任写一种)。(2)滤渣Ⅰ经 CS 提取后可获得一种淡黄色副产品，则滤渣Ⅰ中的主要成分是
2
____________(填化学式)。回收淡黄色副产品过程中温度控制在50～60 ℃之间，不宜过高
或 过 低 的 原 因 是
________________________________________________________________________。
(3)常温下“除铁”时加入的试剂A可用CuO，调节pH的范围为__________，若加A后将
溶液的pH调为5，则溶液中Fe3＋的浓度为__________________mol·L－1。
(4)写出“沉锰”(除Mn2＋)过程中反应的离子方程式：_______________________________。
(5)“赶氨”时，最适宜的操作方法是___________________________________________。
(6)测定副产品MnSO ·H O样品的纯度：准确称取样品14.00 g，加蒸馏水配成100 mL溶液，
4 2
取出25.00 mL用标准的BaCl 溶液测定，完全反应后得到了4.66 g沉淀，则此样品的纯度为
2
________(保留到小数点后两位)。
答案 (1)搅拌(或适当增加硫酸浓度、适当加热等)
(2)SiO 、S、MnO 温度过低，硫的溶解速率小，温度过高，CS 易挥发 (3)3.7～5.6(或
2 2 2
3.7≤pH<5.6) 4.0×10－11 (4)Mn2＋＋HCO＋NH ===MnCO ↓＋NH (5)将溶液加热
3 3
(6)96.57%
解析 辉铜矿主要成分为Cu S，含少量Fe O 、SiO 等杂质，加入稀硫酸和二氧化锰浸取，
2 2 3 2
Cu S在酸性条件下被二氧化锰氧化，SiO 不溶于稀硫酸，滤渣Ⅰ经CS 提取后可获得一种淡
2 2 2
黄色副产品，说明滤渣Ⅰ中含有S，过滤得到的滤渣中含有MnO 、SiO、单质S，滤液中含
2 2
有Fe3＋、Mn2＋、Cu2＋，加入A，调节溶液的pH使铁离子形成氢氧化铁沉淀，除去铁；加入
碳酸氢铵溶液沉淀锰，过滤得到碳酸锰，用硫酸溶解，生成硫酸锰晶体，滤液赶出氨气，参
与循环使用，同时得到碱式碳酸铜，据此分析解答。
(1)加快“浸取”速率，除将辉铜矿粉碎外，还可以适当增加硫酸的浓度，充分搅拌，加热
等。(2)滤渣Ⅰ的主要成分是MnO 、SiO 、单质S；回收淡黄色副产品(S)的过程中温度控制
2 2
在50～60 ℃之间，不宜过高或过低，原因是温度过低，硫的溶解速率小，温度过高，CS
2
易挥发。(3)加入的试剂A是用于调节溶液的pH，促进铁离子的水解，但不能引入杂质，因
最后要制备碱式碳酸铜，则可加入氧化铜、氢氧化铜等；根据有关金属离子形成氢氧化物沉
淀的pH范围，“除铁”时溶液pH应该介于3.7～5.6( 或3.7≤pH＜5.6)，若加A后将溶液
的pH调为5，则c(OH－)＝10－9mol·L－1，K [Fe(OH) ]＝4.0×10－38，则溶液中铁离子浓度为
sp 3
mol·L－1＝4.0×10－11 mol·L－1。(4)“沉锰”(除Mn2＋)过程中，加入碳酸氢铵和氨气，生成碳
酸锰沉淀，反应的离子方程式为Mn2＋＋HCO＋NH ===MnCO ↓＋NH。(5)氨气易挥发，
3 3
“赶氨”时，最适宜的操作方法是将溶液加热。(6)反应得到的沉淀硫酸钡的物质的量为＝
0.02 mol，n(MnSO ·H O)＝n(BaSO)＝0.02 mol，则此样品中MnSO ·H O物质的量为0.02
4 2 4 4 2
mol×＝0.08 mol，则样品中MnSO ·H O的纯度为×100%≈96.57%。
4 2
化学工艺流程题的分析方法主线分析“原料→中间转化物质→目标产物”
(1)反应与物质的转化：分析每一步操作的目的及所发生的化学反应，跟踪物质转化的形式。
尤其要注意原料中的杂质在流程中是如何被除去的。滤渣、滤液成分的确定：反应过程中哪
些物质(离子)发生了变化？产生了哪些新离子？这些离子间是否能发生化学反应？所加试剂
是否过量？
(2)循环物质的确定
(3)副产品的判断
1．(2020·全国卷Ⅰ，26)钒具有广泛用途。黏土钒矿中，钒以＋3、＋4、＋5价的化合物存
在，还包括钾、镁的铝硅酸盐，以及SiO 、Fe O 。采用以下工艺流程可由黏土钒矿制备
2 3 4
NH VO 。
4 3
该工艺条件下，溶液中金属离子开始沉淀和完全沉淀的pH如下表所示：
金属离子 Fe3＋ Fe2＋ Al3＋ Mn2＋
开始沉淀pH 1.9 7.0 3.0 8.1
完全沉淀pH 3.2 9.0 4.7 10.1
回答下列问题：
(1)“酸浸氧化”需要加热，其原因是______________________________________________。
(2)“酸浸氧化”中，VO＋和VO2＋被氧化成VO，同时还有________离子被氧化。写出VO＋
转化为VO反应的离子方程式____________________________________________________。
(3)“中和沉淀”中，钒水解并沉淀为VO· xHO，随滤液②可除去金属离子K＋、Mg2＋、
2 5 2
Na＋、________，以及部分的________。(4)“沉淀转溶”中，VO· xHO转化为钒酸盐溶解。滤渣③的主要成分是______________。
2 5 2
(5)“调pH”中有沉淀产生，生成沉淀反应的化学方程式是____________________________。
(6)“沉钒”中析出NH VO 晶体时，需要加入过量NH Cl，其原因是____________________。
4 3 4
答案 (1)加快酸浸氧化反应速率(促进氧化完全)
(2) Fe2＋ VO＋＋MnO ＋2H＋===VO＋Mn2＋＋HO
2 2
(3) Mn2＋ Fe3＋、Al3＋
(4)Fe(OH)
3
(5)NaAlO ＋HCl＋HO===NaCl＋Al(OH) ↓
2 2 3
(6)利用同离子效应，促进NH VO 尽可能析出完全
4 3
解析 (1)“酸浸氧化”过程中钒矿粉、MnO 和30% H SO 发生反应，常温下反应速率较小，
2 2 4
加热的目的是加快酸浸氧化反应速率。
(2)Fe O 与稀硫酸反应：Fe O ＋8H＋===2Fe3＋＋Fe2＋＋4HO，“酸浸氧化”过程中，Fe2＋具
3 4 3 4 2
有还原性，也能被MnO 氧化生成Fe3＋。VO＋被氧化为VO，MnO 则被还原为Mn2＋，溶液
2 2
呈酸性，结合守恒规律，写出离子方程式：VO＋＋MnO ＋2H＋===VO＋Mn2＋＋HO。
2 2
(3)由表中数据可知，Mn2＋开始沉淀的pH为8.1，Al3＋开始沉淀的pH为3.0，沉淀完全的pH
为4.7，Fe3＋沉淀完全的pH为3.2。“中和沉淀”中调节pH＝3.0～3.1，钒水解并沉淀为
VO·xHO，此时Mn2＋不沉淀，Al3＋部分沉淀，Fe3＋几乎沉淀完全，故随滤液②除去的金属
2 5 2
离子有K＋、Mg2＋、Na＋、Mn2＋及部分Al3＋、Fe3＋。
(4)滤饼②中含VO·xHO、Fe(OH) 和少量Al(OH) ，“沉淀转溶”中，加入NaOH溶液，调
2 5 2 3 3
节pH＞13，VO·xHO转化为钒酸盐溶解，Al(OH) 转化为NaAlO ，故滤渣③的主要成分
2 5 2 3 2
是Fe(OH) 。
3
(5)滤液③中含有NaAlO 、NaVO ，“调pH”中加入HCl，调节pH＝8.5，此时NaAlO ＋
2 3 2
HCl＋HO===Al(OH) ↓＋NaCl。
2 3
(6)NH VO 存在沉淀溶解平衡：NH VO (s)NH(aq)＋VO(aq)，“沉钒”中加入过量
4 3 4 3
NH Cl，增大c(NH)，有利于NH VO 结晶析出(同离子效应的应用)。
4 4 3
2．(2020·全国卷Ⅲ，27)某油脂厂废弃的油脂加氢镍催化剂主要含金属Ni、Al、Fe及其氧化
物，还有少量其他不溶性物质。采用如下工艺流程回收其中的镍制备硫酸镍晶体
(NiSO ·7H O)：
4 2
溶液中金属离子开始沉淀和完全沉淀的pH如下表所示：
金属离子 Ni2＋ Al3＋ Fe3＋ Fe2＋
开始沉淀时(c＝0.01 mol·L－1)的pH 7.2 3.7 2.2 7.5沉淀完全时(c＝1.0×10－5 mol·L－1)的pH 8.7 4.7 3.2 9.0
回答下列问题：
(1)“碱浸”中NaOH的两个作用分别是____________________________。为回收金属，用
稀 硫 酸 将 “ 滤 液 ① ” 调 为 中 性 ， 生 成 沉 淀 。 写 出 该 反 应 的 离 子 方 程 式
_____________________。
(2)“滤液②”中含有的金属离子是________________。
(3)“转化”中可替代HO 的物质是________________。若工艺流程改为先“调pH”后“转
2 2
化”，即 ，“滤液③”中可能含有的杂质离子为_______。
(4)利用上述表格数据，计算Ni(OH) 的K ＝__________________________ (列出计算式)。
2 sp
如果“转化”后的溶液中 Ni2＋浓度为 1.0 mol·L－1，则“调 pH”应控制的 pH 范围是
________。
(5)硫酸镍在强碱溶液中用NaClO氧化，可沉淀出能用作镍镉电池正极材料的NiOOH。写出
该反应的离子方程式_____________________________________________________________。
(6)将分离出硫酸镍晶体后的母液收集、循环使用，其意义是___________________________。
答案 (1)除去油脂，溶解铝及其氧化物 AlO＋H＋＋HO===Al(OH) ↓
2 3
(2)Ni2＋、Fe2＋、Fe3＋
(3)O 或空气 Fe3＋
2
(4)0.01×(107.2－14)2[或10－5×(108.7－14)2] 3.2～6.2
(5)2Ni2＋＋ClO－＋4OH－===2NiOOH↓＋ Cl－＋HO
2
(6)提高镍的回收率
解析 (1)因为废镍催化剂表面沾有油脂，所以“碱浸”的目的是除去油脂，同时还可以溶
解催化剂中混有的铝及氧化铝杂质。滤液①中存在的金属元素有铝元素和钠元素，铝元素以
AlO 的形式存在，当加酸调到中性时，发生反应的离子方程式为 AlO＋H＋＋
HO===Al(OH) ↓。
2 3
(2)滤饼①加稀硫酸酸浸，产生的滤液中的金属离子有Ni2＋、Fe2＋、Fe3＋。
(3)过程中加入HO 的目的是氧化Fe2＋，由于Fe2＋的还原性强，能与氧气反应，因此也可以
2 2
用氧气或空气代替HO 。如果过程中先“调pH”后“转化”，结合金属离子沉淀的有关
2 2
pH数据可知，当调节pH小于7.2时，Fe2＋不能形成沉淀，加入HO 后Fe2＋被氧化为Fe3＋，
2 2
因此滤液③中可能混有Fe3＋。
(4)根据溶度积的表达式得 K [Ni(OH)]＝c(Ni2＋)·c2(OH－)＝0.01×(107.2－14)2[或10－5×(108.7－
sp 2
14)2] 。 当 溶 液 中 c(Ni2 ＋ ) ＝ 1.0 mol·L － 1 时 ， c(OH － ) ＝ ＝ mol·L － 1 ＝10－7.8 mol·L－1，c(H＋)＝＝ mol·L－1＝10－6.2 mol·L－1，pH＝－lg c(H＋)＝－lg 10－6.2
＝6.2。所以当pH＝6.2时，Ni2＋开始产生沉淀，根据流程图可知，调pH的目的是让Fe3＋沉
淀完全，所以应控制pH的范围为3.2～6.2。
(6)分离出硫酸镍晶体后的母液中仍有Ni2＋，采用循环使用的意义是提高镍的回收率。
3．[2020·新高考全国卷Ⅰ(山东)，16]用软锰矿(主要成分为MnO ，含少量Fe O 、Al O)和
2 3 4 2 3
BaS制备高纯MnCO 的工艺流程如下：
3
已知：MnO 是一种两性氧化物；25 ℃时相关物质的K 见下表。
2 sp
物质 Fe(OH) Fe(OH) Al(OH) Mn(OH)
2 3 3 2
K 1×10－16.3 1×10－38.6 1×10－32.3 1×10－12.7
sp
回答下列问题：
(1)软锰矿预先粉碎的目的是__________________________，MnO 与BaS溶液反应转化为
2
MnO的化学方程式为_____________________________________________。
(2)保持BaS投料量不变，随MnO 与BaS投料比增大，S的量达到最大值后无明显变化，而
2
Ba(OH) 的量达到最大值后会减小，减小的原因是______________________。
2
(3)滤液Ⅰ可循环使用，应当将其导入到________操作中(填操作单元的名称)。
(4)净化时需先加入的试剂X为________(填化学式)，再使用氨水调溶液的pH，则pH的理论
最小值为________(当溶液中某离子浓度c≤1.0×10－5 mol·L－1时，可认为该离子沉淀完全)。
(5)碳化过程中发生反应的离子方程式为______________________。
答案 (1)增大接触面积，充分反应，提高反应速率
MnO ＋BaS＋HO===Ba(OH) ＋MnO＋S
2 2 2
(2)过量的MnO 消耗了产生的Ba(OH)
2 2
(3)蒸发
(4)H O 4.9
2 2
(5)Mn2＋＋HCO＋NH ·H O===MnCO ↓＋NH＋HO
3 2 3 2
解析 (1)软锰矿粉碎后，表面积增大，即在反应中增大了反应物的接触面积，一是可以使
之充分反应；二是可以提高反应速率。由题给信息可知，反应物有MnO 、BaS，生成物有
2
MnO；由流程图中给出的信息可知，生成物中还有Ba(OH) 和硫黄。根据原子守恒和得失电
2
子守恒，可写出该反应的化学方程式MnO ＋BaS＋HO===MnO＋Ba(OH) ＋S。
2 2 2(2)增大MnO 与BaS的投料比，S的量达到最大值后不再变化，说明过量的MnO 与S不反
2 2
应；Ba(OH) 的量达到最大值后会减小，说明过量的 MnO 与Ba(OH) 发生了反应，消耗了
2 2 2
产生的Ba(OH) 。
2
(3)滤液Ⅰ中还含有未结晶的Ba(OH) ，可循环使用，应将其导入蒸发操作中。
2
(4)软锰矿中含有的Fe O 、Al O 杂质与硫酸反应生成FeSO 、Fe (SO ) 、Al (SO ) ，要除去
3 4 2 3 4 2 4 3 2 4 3
Fe2＋，应先将Fe2＋氧化为Fe3＋，为了不引入其他杂质，加入的氧化剂 X可选用HO 。因
2 2
Fe(OH) 和Al(OH) 的组成相似，且Fe(OH) 的K 小于Al(OH) 的，因此当Al3＋完全沉淀时，
3 3 3 sp 3
Fe3＋也完全沉淀，由K [Al(OH) ]＝1×10－32.3可知，c(Al3＋)·c3(OH－)＝1×10－32.3，由题意知，
sp 3
当 c(Al3 ＋ )
≤1.0×10－5 mol·L－1时沉淀完全，可求得 c(OH－)≥1×10－9.1 mol·L－1，即 c(H＋)≤1×
10－4.9 mol·L－1，pH的理论最小值为4.9。
(5)由流程图提供的信息可知，碳化时的反应物有碳酸氢铵、氨水、Mn2＋，生成物有
MnCO ，由此可写出该反应的离子方程式为 Mn2＋＋HCO＋NH ·H O===MnCO ↓＋NH＋
3 3 2 3
HO。
2
1．软锰矿的主要成分为MnO ，还含有Fe O 、MgO、Al O 、CaO、SiO 等杂质，工业上用
2 2 3 2 3 2
软锰矿制取MnSO ·H O的流程如下：
4 2
已知：①部分金属阳离子完全沉淀时的pH如下表
金属阳离子 Fe3＋ Al3＋ Mn2＋ Mg2＋
完全沉淀时的pH 3.2 5.2 10.4 12.4
②温度高于27 ℃时，MnSO 晶体的溶解度随温度的升高而逐渐降低。
4
(1)“浸出”过程中MnO 转化为Mn2＋的离子方程式为_____________________________。
2
(2)第1步除杂中加入HO 的目的是_____________________________________________。
2 2
(3)第1步除杂中形成滤渣1的主要成分为__________(填化学式)，调pH至5～6所加的试剂，
可选择________(填字母)。
a．CaO b．MgO c．Al O d．氨水
2 3
(4)第2步除杂，主要是将Ca2＋、Mg2＋转化为相应氟化物沉淀除去，写出MnF 除去Mg2＋的
2
离子方程式：___________________________________________________________________，
该反应的平衡常数为________。(已知：MnF 的K ＝5.3×10－3；CaF 的K ＝1.5×10－10；MgF 的K ＝7.4×10－11)
2 sp 2 sp 2 sp
(5)采用“趁热过滤”操作的原因是_______________________________________________。
(6)取少量 MnSO ·H O 溶于水，配成溶液，测其 pH 发现该溶液显酸性，原因是
4 2
_______________
____________________________________________________________(用离子方程式表示)。
答案 (1)MnO ＋SO ===SO＋Mn2＋
2 2
(2)将Fe2＋氧化为Fe3＋
(3)Al(OH) 、Fe(OH) ab
3 3
(4)MnF ＋Mg2＋Mn2＋＋MgF 7.2×107
2 2
(5)减少MnSO ·H O在水中的溶解，得到更多产品
4 2
(6)Mn2＋＋2HOMn(OH) ＋2H＋
2 2
解析 (1)“浸出”过程中MnO 与SO 发生氧化还原反应，离子方程式为MnO ＋SO ===SO
2 2 2 2
＋Mn2＋。
(2)第1步除杂中加入 HO 的目的是将溶液中可能存在的 Fe2＋氧化为Fe3＋，以便于形成
2 2
Fe(OH) 沉淀，过滤将沉淀除去。
3
(3)第1步除杂时调整溶液的pH至5～6，可以使溶液中的Al3＋、Fe3＋分别形成Al(OH) 、
3
Fe(OH) 沉淀，所以形成滤渣1的主要成分为Al(OH) 、Fe(OH) ；在调pH至5～6时，为了
3 3 3
不引入新的杂质离子，所加的试剂应该可以与酸发生反应，可选择含有Ca2＋、Mg2＋的化合
物CaO、MgO，a、b正确。
(4)第2步除杂，主要是将Ca2＋、Mg2＋转化为相应的氟化物沉淀除去，MnF 除去Mg2＋的离
2
子方程式是MnF ＋Mg2＋Mn2＋＋MgF ；该反应的平衡常数K＝＝＝≈7.2×107。
2 2
(5)由已知②温度高于27 ℃时，MnSO 晶体的溶解度随温度的升高而逐渐降低，故采用“趁
4
热过滤”操作可以减少MnSO ·H O在水中的溶解，得到更多产品。
4 2
(6)MnSO 是强酸弱碱盐，Mn2＋发生水解反应。
4
2．(2020·汕头市高三模拟)溴酸镉[Cd(BrO )]常用作分析试剂、生产荧光粉等。以镉铁矿(成
3 2
分为 CdO、Fe O、FeO 及少量的Al O 和SiO)为原料制备[Cd(BrO )]的工艺流程如下：
2 2 3 2 3 2 3 2
已知 Cd(SO ) 溶于水，回答下列问题：
4 2
(1)为提高镉的浸取率，酸浸时可采取的措施有____________________(任写两种即可)。(2)还原镉时，产生能使澄清石灰水变浑浊的气体，发生反应的离子方程式为
______________
______________________________________________________________________________。
(3)加入HO 溶液的目的是______________________________________________________。
2 2
(4)滤渣2 的主要成分为__________________(填化学式)；为检验滤液中是否含有 Fe3＋，可
选用的化学试剂是_______________________________________________________________。
(5)实际工业生产中，有时还采用阳离子交换树脂法来测定沉镉后溶液中 Cd2＋的含量，其原
理：Cd2＋＋ 2NaR===2Na＋＋ CdR ，其中NaR为阳离子交换树脂。常温下，将沉镉后的
2
溶液(此时溶液 pH＝6)经过阳离子交换树脂后，测得溶液中的 Na＋比交换前增加了 0.055 2
g·L－1，则该条件下Cd(OH) 的K 值为______________。
2 sp
(6)已知镉铁矿中CdO 的含量为72%，整个流程中镉元素的损耗率为10%，则2 t该镉铁矿
2
可制得Cd(BrO)(摩尔质量为 368 g·mol－1)质量为____________kg。
3 2
答案 (1)增大稀硫酸浓度、将固体粉碎、用玻璃棒搅拌或适当加热等措施(写出两种即可)
(2)3Cd4＋＋CHOH＋HO===3Cd2＋＋CO↑＋6H＋ (3)将溶液中的Fe2＋氧化为Fe3＋
3 2 2
(4)Al(OH) 、Fe(OH) KSCN溶液 (5)1.2×10－19
3 3
(6)3 312
解析 用稀硫酸溶解镉铁矿，其中SiO 不溶于水和酸，通过过滤除去，即滤渣1为SiO ；
2 2
滤液中主要含有Fe2＋、Fe3＋、Al3＋和Cd4＋，加入CHOH将Cd4＋还原为Cd2＋，然后加入
3
HO 溶液，将溶液中的Fe2＋氧化为Fe3＋，再调节溶液pH使溶液中的Al3＋和Fe3＋完全转化为
2 2
Al(OH) 、Fe(OH) 沉淀，过滤除去不溶物(滤渣2)，向含有CdSO 的滤液中加入KCO 生成
3 3 4 2 3
CdCO 沉淀，再过滤将沉淀溶于HBrO ，最后将溶液蒸发结晶即可得到溴酸镉，据此分析。
3 3
(1)固体溶解于稀硫酸时，采取增大稀硫酸浓度、将固体粉碎、用玻璃棒搅拌或适当加热等
措施，可提高镉的浸出率。(2)CH OH将Cd4＋还原为Cd2＋时，产生使澄清石灰水变浑浊的气
3
体，此气体为CO ，结合守恒法，可知反应的离子方程式为 3Cd4＋＋CHOH＋HO===3Cd2＋
2 3 2
＋CO↑＋6H＋。(3)加入HO 溶液的目的是将溶液中的Fe2＋氧化为Fe3＋。(4)滤渣2的主要
2 2 2
成分为Al(OH) 、Fe(OH) ；为检验滤液中是否含有 Fe3＋，可选用的化学试剂是KSCN溶液。
3 3
(5)沉淀后的溶液pH＝6，则c(OH－)＝10－8mol·L－1，经阳离子交换树脂后，测得溶液中Na＋
比交换前增加了0.055 2 g·L－1，即Na＋物质的量浓度增加了＝0.002 4 mol·L－1，根据Cd2＋＋
2NaR===2Na＋＋CdR ，可知原溶液中c(Cd2＋)＝0.001 2 mol·L－1，则Cd(OH) 的K ＝c(Cd2
2 2 sp
＋)·c2(OH－)＝1.2×10－19。(6)2 t该矿石中CdO 的质量为2×106 g×72%＝1.44×106g，其物
2
质的量为＝1×104 mol，整个流程中镉元素的损耗率为10%，根据原子守恒可知Cd(BrO)
3 2
的 物 质 的 量 为 104 mol×(1 － 10%) ＝ 9×103mol ， 其 质 量 为 9×
103 mol×368 g·mol－1＝3 312 000 g＝3 312 kg。
3．(2020·江西省重点中学盟校高三联考)高纯MnCO 在电子工业中有重要的应用，工业上利
3用软锰矿(主要成分是MnO ，还含有Fe O 、CaCO 、CuO等杂质)制取碳酸锰的流程如图所
2 2 3 3
示：
已知：还原焙烧主反应为2MnO ＋C=====2MnO＋CO↑。
2 2
可能用到的数据如下：
氢氧化物 Fe(OH) Fe(OH) Cu(OH) Mn(OH)
3 2 2 2
开始沉淀pH 1.5 6.5 4.2 8.1
沉淀完全pH 3.7 9.7 7.4 10.1
根据要求回答下列问题：
(1)在实验室进行步骤A，混合物应放在_______________________中加热；步骤C中的滤渣
为____________。
(2)步骤D中氧化剂与还原剂的物质的量之比为____________。
(3)步骤E中调节pH的范围为___________________________________________，其目的是
_____________________________________________________________________________。
(4)步骤G，温度控制在35 ℃以下的原因是________________________，若Mn2＋恰好沉淀
完 全 时 测 得 溶 液 中 CO 的 浓 度 为 2.2×10 － 6mol·L － 1 ， 则 K (MnCO ) ＝
sp 3
____________________。
(5) 生 成 的 MnCO 沉 淀 需 经 充 分 洗 涤 ， 检 验 洗 涤 是 否 干 净 的 方 法 是
3
_______________________。
(6)现用滴定法测定产品中锰元素的含量。实验步骤：称取3.300 g试样，向其中加入稍过量
的磷酸和硝酸，加热使产品中MnCO 完全转化为[Mn(PO )]3－(其中NO完全转化为NO)；加
3 4 2
入稍过量的硫酸铵，发生反应NO＋NH===N↑＋2HO以除去NO；加入稀硫酸酸化，再加
2 2
入60.00 mL 0.500 mol·L－1硫酸亚铁铵溶液，发生的反应为[Mn(PO )]3－＋Fe2＋===Mn2＋＋Fe3
4 2
＋＋2PO；用5.00 mL 0.500 mol·L－1酸性KCr O 溶液恰好除去过量的Fe2＋。
2 2 7
①酸性KCr O 溶液与Fe2＋反应的离子方程式为_____________________________________。
2 2 7
②试样中锰元素的质量分数为____________________。
答案 (1)坩埚 C、Cu和CaSO (2)1∶2 (3)3.7≤pH＜8.1 使Fe3＋转化为Fe(OH) 而除去，
4 3
且不影响Mn2＋ (4)减少碳酸氢铵的分解，提高原料利用率 2.2×10－11 (5)取少量最后一
次的洗涤液于试管中，向其中滴加用盐酸酸化的BaCl 溶液，若无白色沉淀产生，则表明已
2
洗涤干净 (6)①6Fe2＋＋Cr O＋14H＋===6Fe3＋＋2Cr3＋＋7HO ②25%
2 2
解析 (1)高温焙烧物质应在坩埚中进行；根据分析可知滤渣为 C、Cu和CaSO 。(2)步骤D
4
中MnO 被还原成Mn2＋，化合价降低2价，Fe2＋被氧化成Fe3＋，化合价升高1价，根据得失
2电子守恒，氧化剂与还原剂的物质的量之比为1∶2。(3)此时溶液中的杂质主要为Fe3＋，结
合表中数据可知步骤E中调节pH的范围为3.7≤pH＜8.1，其目的是使铁离子转化为氢氧化
铁而除去，而不影响Mn2＋。(4)铵盐不稳定，受热易分解，所以步骤G中温度需控制在35
℃以下，减少碳酸氢铵的分解，提高原料利用率；Mn2＋恰好沉淀完全时可认为c(Mn2＋)＝
10－5 mol·L－1，K (MnCO )＝c(Mn2＋)·c(CO)＝10－5×2.2×10－6＝2.2×10－11。(5)生成的
sp 3
MnCO 沉淀可能附着有硫酸盐，所以检验是否含有硫酸根即可确认沉淀是否洗涤干净，具
3
体操作：取少量最后一次的洗涤液于试管中，向其中滴加用盐酸酸化的BaCl 溶液，若无白
2
色沉淀产生，则表明已洗涤干净。(6)①酸性KCr O 具有强氧化性，可以把亚铁离子氧化成
2 2 7
铁离子，自身被还原成=Cr3＋，根据电子守恒、电荷守恒和原子守恒可得离子方程式为6Fe2＋
＋Cr O＋14H＋===6Fe3＋＋2Cr3＋＋7HO。②根据方程式6Fe2＋＋Cr O＋14H＋===6Fe3＋＋2Cr3
2 2 2
＋＋7HO可知反应的n(Fe2＋)＝0.500 mol·L－1×0.005 L×6＝0.015 mol，则与[Mn(PO )]3－反
2 4 2
应的n(Fe2＋)＝0.500 mol·L－1×0.06 L－0.015 mol＝0.015 mol，根据方程式[Mn(PO )]3－＋Fe2
4 2
＋===Mn2＋＋Fe3＋＋2PO可知n(Mn)＝0.015 mol，所以锰元素的质量分数为×100%＝25%。
4．(2020·咸阳市高三模拟)硼酸和硫酸镁是重要的化工原料。以硼铁混合精矿[主要成分为
MgBO (OH)、UO 和Fe O，还有少量的Fe O、FeO、SiO]为原料制备硼酸和硫酸镁的工艺
2 2 3 4 2 3 2
流程如下：
已知：①UO在pH为4～5的溶液中生成UO (OH) 沉淀；②Fe2＋和Fe3＋沉淀完全的pH分
2 2
别为9.7、3.7。
(1)酸浸过程中MgBO (OH)与硫酸反应的离子方程式为_______________________________。
2
(2)酸浸过程中加入HO 的目的是______________________________________(写出两条)，
2 2
滤渣1的主要成分是________________(填化学式)。
(3)试剂1最好选择______________________(填化学式)。若调节溶液pH前，溶液中c(Mg2＋)
＝0.2 mol·L－1，当溶液 pH 调至 5 时，UO 沉淀完全，此时是否有 Mg(OH) 沉淀生成
2
______________。{通过计算说明，K [Mg(OH) ]＝5.6×10－12}
sp 2
(4)操作1的名称是________________。
(5)MgSO ·H O 加 热 脱 水 可 以 得 无 水 MgSO ， 那 么 MgCl ·6H O 晶 体 直 接 加 热
4 2 4 2 2
____________( 填 “ 能 ” 或 “ 不 能 ” ) 得 到 无 水 MgCl ， 理 由 是
2
_________________________________。
(6)已知：HCO 的K ＝4.4×10－7，K ＝4.7×10－11；HBO 的K＝5.8×10－10。向碳酸钠溶
2 3 a1 a2 3 3 a液里逐滴加入硼酸溶液__________(填“有”或“无”)气泡产生，理由是____________。
答案 (1)MgBO (OH)＋2H＋===Mg2＋＋HBO
2 3 3
(2)将Fe2＋氧化为Fe3＋，将UO 氧化成UO，便于后续过程除去 SiO
2 2
(3)MgO[或Mg(OH) 或MgCO ] c(Mg2＋)·c2(OH－)＝0.2×(10－9)2＝2×10－19＜K [Mg (OH) ]＝
2 3 sp 2
5.6×10－12，因此不会产生Mg (OH) 沉淀 (4)趁热过滤 (5)不能 加热时促进了MgCl 的
2 2
水解，最终得到氢氧化镁、氧化镁或碱式碳酸镁 (6)无 硼酸的酸性比碳酸弱
解析 用硫酸酸化的HO 溶解硼铁混合精矿，其中SiO 不溶于水和酸，经过滤可除去，所
2 2 2
得滤液中主要含有 UO、Fe3＋、Mg2＋及HBO ，用 MgO 或Mg(OH) 或MgCO 调节溶液
3 3 2 3
pH，使溶液中Fe3＋完全转化为Fe(OH) 沉淀，UO转化为UO (OH) 沉淀，并经过滤得滤渣
3 2 2
2，将滤液蒸发、浓缩，趁热过滤，获得MgSO ·H O晶体，将滤液冷却结晶，过滤可得粗硼
4 2
酸，据此分析解题。
(1)酸浸过程中MgBO (OH)与硫酸反应，生成硼酸和硫酸镁，发生反应的离子方程式为
2
MgBO (OH)＋2H＋===Mg2＋＋HBO 。(2)酸浸过程中加入HO ，利用HO 的氧化性，将Fe2
2 3 3 2 2 2 2
＋氧化为Fe3＋，同时将UO 氧化成UO便于后续过程除去；SiO 不溶于水和酸，则滤渣1的
2 2
主要成分是SiO 。(3)添加试剂1是调节溶液pH，则试剂1能与酸反应，且不引入新的杂质，
2
故最好选择MgO或Mg(OH) 或MgCO ；c(Mg2＋)＝0.2 mol·L－1，当溶液pH调至5时，c(OH
2 3
－)＝1×10－9mol·L－1，则c(Mg2＋)·c2(OH－)＝0.2×(10－9)2＝2×10－19＜K [Mg (OH) ]＝5.6×
sp 2
10－12，因此不会产生Mg (OH) 沉淀。(4)结合以上分析可知，将滤液蒸发、浓缩，趁热过滤，
2
获得MgSO ·H O晶体，所以操作1的名称是趁热过滤。(5)MgCl 能水解生成Mg (OH) 和
4 2 2 2
HCl，MgCl ·6H O晶体直接加热时，促进Mg2＋水解，且HCl挥发，则最终得到氢氧化镁、
2 2
氧化镁或碱式碳酸镁，而不能得到无水MgCl 。
2
5．(2020·咸阳市高三模拟)氯化铵焙烧菱锰矿制备高纯度碳酸锰的工艺流程如下：
已知：①菱锰矿石主要成分是MnCO ，还含有少量Fe、Al、Ca、Mg等元素；
3
②相关金属离子[c(Mn＋)＝0.1 mol·L－1]形成氢氧化物沉淀时的pH如下：
金属离子 Al3＋ Fe3＋ Fe2＋ Ca2＋ Mn2＋ Mg2＋
开始沉淀的pH 3.8 1.5 6.5 10.6 8.1 9.6
沉淀完全的pH 5.2 3.7 9.7 12.6 10.1 11.6
③常温下，CaF 、MgF 的溶度积分别为1.46×10－10、7.42×10－11
2 2
回答下列问题：(1)“焙烧”时发生的主要反应的化学方程式为__________________________。
(2)分析下列图1、图2、图3，氯化铵焙烧菱锰矿的最佳条件是
焙烧温度______________，氯化铵与菱锰矿粉的质量之比为________________，焙烧时间为
_______________________________________________________________________________。
(3)浸出液“净化除杂”过程如下：首先加入MnO 将Fe2＋氧化为Fe3＋，反应的离子方程式为
2
________________________；然后调节溶液pH使Fe3＋、Al3＋沉淀完全，此时溶液的pH范
围为__________________。再加入NH F沉淀Ca2＋、Mg2＋，当c(Ca2＋)＝1.0×10－5 mol·L－1
4
时，c(Mg2＋)＝____________mol·L－1。
(4)碳化结晶时，发生反应的离子方程式为__________________________________________。
(5)流程中能循环利用的固态物质是________________________________________________。
答案 (1)MnCO ＋2NH Cl=====MnCl ＋2NH ↑＋CO↑＋HO (2)500 ℃ 1.10 60min
3 4 2 3 2 2
(3)MnO ＋2Fe2＋＋4H＋===Mn2＋＋2Fe3＋＋2HO 5.2≤pH<8.1 5.1×10－6 (4)Mn2＋＋
2 2
2HCO=====MnCO ↓＋CO↑＋HO (5)NH Cl
3 2 2 4
解析 (1)根据工艺流程图知“焙烧”时发生的主要化学反应方程式为 MnCO ＋
3
2NH Cl=====MnCl ＋2NH ↑＋CO↑＋HO。(2)根据图示锰浸出率比较高，焙烧菱锰矿的
4 2 3 2 2
最佳条件是焙烧温度500 ℃，氯化铵与菱锰矿粉的质量比为1.10，焙烧时间为60 min。(3)
二氧化锰具有氧化性，可以氧化亚铁离子，而二氧化锰被还原为锰离子，反应的离子方程式
为MnO ＋2Fe2＋＋4H＋===Mn2＋＋2Fe3＋＋2HO；根据题干信息知pH在5.2时Al3＋沉淀完全，
2 2
pH 在 8.1 时，Mn2＋开始沉淀，所以将 Fe3＋、Al3＋沉淀完全，可以调整 pH 范围在
5.2≤pH<8.1；根据CaF 、MgF 的溶度积计算得：c2(F－)＝ ＝1.46×10－5，c(Mg2＋)＝mol·
2 2
L－1≈5.1×10－6 mol·L－1。(4)根据流程图知碳化结晶时，发生反应的离子方程式为 Mn2＋＋
2HCO=====MnCO ↓＋CO↑＋HO。(5)流程图可以看出能循环利用的固态物质是NH Cl。
3 2 2 4
