2023高考化學(xué)二輪復(fù)習(xí)-第20講-重要的過(guò)渡金屬元素及其化合物題組訓(xùn)練

第20講-適度拓展：重要的過(guò)渡元素及其化合物1．(2021年全國(guó)乙卷第26題)磁選后的煉鐵高鈦爐渣，主要成分有TiO2、SiO2、Al2O3、MgO、CaO以及少量的Fe2O3。為節(jié)約和充分利用資源，通過(guò)如下工藝流程回收鈦、鋁、鎂等。該工藝條件下，有關(guān)金屬離子開(kāi)始沉淀和沉淀完全的pH見(jiàn)下表金屬離子Fe3＋Al3＋Mg2＋Ca2＋開(kāi)始沉淀的pH2.23.59.512.4沉淀完全(c＝1.0×10－5mol/L)的pH3.24.711.113.8回答下列問(wèn)題：(1)“焙燒”中，TiO2、SiO2幾乎不發(fā)生反應(yīng)，Al2O3、MgO、CaO、Fe2O3轉(zhuǎn)化為相應(yīng)的硫酸鹽，寫(xiě)出Al2O3轉(zhuǎn)化為NH4Al(SO4)2的化學(xué)方程式______________________。(2)“水浸”后“濾液”的pH約為2.0，在“分步沉淀”時(shí)用氨水逐步調(diào)節(jié)pH至11.6，依次析出的金屬離子是_____________________。(3)“母液①”中Mg2＋濃度為_(kāi)______mol/L。(4)“水浸渣”在160℃“酸溶”最適合的酸是_______?！八崛茉钡某煞质莀______、_______。(5)“酸溶”后，將溶液適當(dāng)稀釋并加熱，TiO2＋水解析出TiO2·xH2O沉淀，該反應(yīng)的離子方程式是_____________________________。(6)將“母液①”和“母液②”混合，吸收尾氣，經(jīng)處理得_______，循環(huán)利用。2．(2017年全國(guó)Ⅲ卷第27題)重鉻酸鉀是一種重要的化工原料，一般由鉻鐵礦制備，鉻鐵礦的主要成分為FeO·Cr2O3，還含有硅、鋁等雜質(zhì)。制備流程如圖所示：回答下列問(wèn)題：(1)步驟①的主要反應(yīng)為：FeO·Cr2O3＋Na2CO3＋NaNO3Na2CrO4＋Fe2O3＋CO2＋NaNO2上述反應(yīng)配平后FeO·Cr2O3與NaNO3的系數(shù)比為_(kāi)_________。該步驟不能使用陶瓷容器，原因是________________。(2)濾渣1中含量最多的金屬元素是____________，濾渣2的主要成分是_____________及含硅雜質(zhì)。(3)步驟④調(diào)濾液2的pH使之變__________(填“大”或“小”)，原因是_________________(用離子方程式表示)。(4)有關(guān)物質(zhì)的溶解度如圖所示。向“濾液3”中加入適量KCl，蒸發(fā)濃縮，冷卻結(jié)晶，過(guò)濾得到K2Cr2O7固體。冷卻到___________(填標(biāo)號(hào))得到的K2Cr2O7固體產(chǎn)品最多。a．80℃ b．60℃c．40℃ d．10℃步驟⑤的反應(yīng)類型是___________________。(5)某工廠用m1kg鉻鐵礦粉(含Cr2O340%)制備K2Cr2O7，最終得到產(chǎn)品m2kg，產(chǎn)率為_(kāi)__________3．(2020年?yáng)|北三省四市聯(lián)合模擬)堿式碳酸銅在煙火、農(nóng)藥、顏料、殺菌劑等方面應(yīng)用廣泛。一種以輝銅礦(Cu2S，含有SiO2和少量Fe2O3等雜質(zhì))為原料制備堿式碳酸銅的流程如圖所示：已知：①有關(guān)金屬離子形成氫氧化物沉淀的pH范圍如下：金屬離子Fe2＋Fe3＋Cu2＋Mn2＋開(kāi)始沉淀的pH7.52.75.68.3完全沉淀的pH9.03.76.79.8②[Cu(NH3)4]SO4常溫穩(wěn)定，在熱水中會(huì)分解生成NH3；③Ksp[Fe(OH)3]＝4.0×10－38?；卮鹣铝袉?wèn)題：(1)加快“浸取”速率，除將輝銅礦粉碎外，還可采取的措施有____________(任寫(xiě)一種)。(2)濾渣Ⅰ經(jīng)CS2提取后可獲得一種淡黃色副產(chǎn)品，則濾渣Ⅰ中的主要成分是____________(填化學(xué)式)?；厥盏S色副產(chǎn)品過(guò)程中溫度控制在50～60℃之間，不宜過(guò)高或過(guò)低的原因是__________________________________________________________。(3)常溫下“除鐵”時(shí)加入的試劑A可用CuO，調(diào)節(jié)pH的范圍為_(kāi)_________，若加A后將溶液的pH調(diào)為5，則溶液中Fe3＋的濃度為_(kāi)_________________mol·L－1。(4)寫(xiě)出“沉錳”(除Mn2＋)過(guò)程中反應(yīng)的離子方程式：_______________________________。(5)“趕氨”時(shí)，最適宜的操作方法是___________________________________________。(6)測(cè)定副產(chǎn)品MnSO4·H2O樣品的純度：準(zhǔn)確稱取樣品14.00g，加蒸餾水配成100mL溶液，取出25.00mL用標(biāo)準(zhǔn)的BaCl2溶液測(cè)定，完全反應(yīng)后得到了4.66g沉淀，則此樣品的純度為_(kāi)_______(保留到小數(shù)點(diǎn)后兩位)。4．(2020年汕頭市高三模擬)溴酸鎘[Cd(BrO3)2]常用作分析試劑、生產(chǎn)熒光粉等。以鎘鐵礦(成分為CdO2、Fe2O3、FeO及少量的Al2O3和SiO2)為原料制備[Cd(BrO3)2]的工藝流程如下：已知Cd(SO4)2溶于水，回答下列問(wèn)題：(1)為提高鎘的浸取率，酸浸時(shí)可采取的措施有____________________(任寫(xiě)兩種即可)。(2)還原鎘時(shí)，產(chǎn)生能使澄清石灰水變渾濁的氣體，發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為_(kāi)______________________________________________________。(3)加入H2O2溶液的目的是______________________________________________。(4)濾渣2的主要成分為_(kāi)____________(填化學(xué)式)；為檢驗(yàn)濾液中是否含有Fe3＋，可選用的化學(xué)試劑是________________________________________________________。(5)實(shí)際工業(yè)生產(chǎn)中，有時(shí)還采用陽(yáng)離子交換樹(shù)脂法來(lái)測(cè)定沉鎘后溶液中Cd2＋的含量，其原理：Cd2＋＋2NaR=2Na＋＋CdR2，其中NaR為陽(yáng)離子交換樹(shù)脂。常溫下，將沉鎘后的溶則該條件下Cd(OH)2的Ksp值為_(kāi)_____________。(6)已知鎘鐵礦中CdO2的含量為72%，整個(gè)流程中鎘元素的損耗率為10%，則2t該鎘鐵礦可制得Cd(BrO3)2(摩爾質(zhì)量為368g·mol－1)質(zhì)量為_(kāi)___________kg。5．(2020年江西省重點(diǎn)中學(xué)盟校高三聯(lián)考)高純MnCO3在電子工業(yè)中有重要的應(yīng)用，工業(yè)上利已知：還原焙燒主反應(yīng)為2MnO2＋Ceq\o(=,\s\up7(焙燒))2MnO＋CO2↑?？赡苡玫降臄?shù)據(jù)如下：氫氧化物Fe(OH)3Fe(OH)2Cu(OH)2Mn(OH)2開(kāi)始沉淀pH1.56.54.28.1沉淀完全pH3.79.77.410.1根據(jù)要求回答下列問(wèn)題：(1)在實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行步驟A，混合物應(yīng)放在_______________________中加熱；步驟C中的濾渣為_(kāi)___________。(2)步驟D中氧化劑與還原劑的物質(zhì)的量之比為_(kāi)___________。(3)步驟E中調(diào)節(jié)pH的范圍為_(kāi)__________________________________________，其目的是____________________________________________________________________。(4)步驟G，溫度控制在35℃以下的原因是________________________，若Mn2＋恰好沉淀完全時(shí)測(cè)得溶液中COeq\o\al(2－,3)的濃度為2.2×10－6mol·L－1，則Ksp(MnCO3)＝_______________。(5)生成的MnCO3沉淀需經(jīng)充分洗滌，檢驗(yàn)洗滌是否干凈的方法是___________________。(6)現(xiàn)用滴定法測(cè)定產(chǎn)品中錳元素的含量。實(shí)驗(yàn)步驟：稱取3.300g試樣，向其中加入稍過(guò)量的磷酸和硝酸，加熱使產(chǎn)品中MnCO3完全轉(zhuǎn)化為[Mn(PO4)2]3－(其中NOeq\o\al(－,3)完全轉(zhuǎn)化為NOeq\o\al(－,2))；加入稍過(guò)量的硫酸銨，發(fā)生反應(yīng)NOeq\o\al(－,2)＋NHeq\o\al(＋,4)=N2↑＋2H2O以除去NOeq\o\al(－,2)；加入稀硫酸酸化，再加入60.00mL0.500mol·L－1硫酸亞鐵銨溶液，發(fā)生的反應(yīng)為[Mn(PO4)2]3－＋Fe2＋=Mn2＋＋Fe3＋＋2POeq\o\al(3－,4)；用5.00mL0.500mol·L－1酸性K2Cr2O7溶液恰好除去過(guò)量的Fe2＋。①酸性K2Cr2O7溶液與Fe2＋反應(yīng)的離子方程式為_(kāi)______________________________。②試樣中錳元素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為_(kāi)___________________。6．(2020年咸陽(yáng)市高三模擬)氯化銨焙燒菱錳礦制備高純度碳酸錳的工藝流程如下：已知：①菱錳礦石主要成分是MnCO3，還含有少量Fe、Al、Ca、Mg等元素；②相關(guān)金屬離子[c(Mn＋)＝0.1mol·L－1]形成氫氧化物沉淀時(shí)的pH如下：金屬離子Al3＋Fe3＋Fe2＋Ca2＋Mn2＋Mg2＋開(kāi)始沉淀的pH3.81.56.510.68.19.6沉淀完全的pH5.23.79.712.610.111.6③常溫下，CaF2、MgF2的溶度積分別為1.46×10－10、7.42×10－11回答下列問(wèn)題：(1)“焙燒”時(shí)發(fā)生的主要反應(yīng)的化學(xué)方程式為_(kāi)_________________________。(2)分析下列圖1、圖2、圖3，氯化銨焙燒菱錳礦的最佳條件是焙燒溫度______________，氯化銨與菱錳礦粉的質(zhì)量之比為_(kāi)_______________，焙燒時(shí)間為_(kāi)____________________________________________________________________。(3)浸出液“凈化除雜”過(guò)程如下：首先加入MnO2將Fe2＋氧化為Fe3＋，反應(yīng)的離子方程式為_(kāi)_______________________；然后調(diào)節(jié)溶液pH使Fe3＋、Al3＋沉淀完全，此時(shí)溶液的pH范圍為_(kāi)_________________。再加入NH4F沉淀Ca2＋、Mg2＋，當(dāng)c(Ca2＋)＝1.0×10－5mol·L－1時(shí)，c(Mg2＋)＝____________mol·L－1。(4)碳化結(jié)晶時(shí)，發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為_(kāi)_________________________________。(5)流程中能循環(huán)利用的固態(tài)物質(zhì)是______________________________。7．利用化學(xué)原理可以對(duì)工廠排放的廢水、廢渣等進(jìn)行有效檢測(cè)與合理處理。某工廠對(duì)制革工業(yè)污泥Cr(Ⅲ)的處理工藝流程如圖：已知硫酸浸取液中的金屬離子主要是Cr3＋，其次是Fe3＋、Al3＋、Ca2＋和Mg2＋。(1)酸浸時(shí)，為了提高浸取率可采取的措施有__________、__________。(答出兩點(diǎn))(2)H2O2的作用是將濾液Ⅰ中的Cr3＋轉(zhuǎn)化為Cr2Oeq\o\al(2－,7)，則此反應(yīng)中氧化劑和還原劑物質(zhì)的量之比為_(kāi)_________。(3)常溫下，部分陽(yáng)離子以氫氧化物形式沉淀時(shí)溶液的pH如表所示：陽(yáng)離子Fe3＋Al3＋Cr3＋開(kāi)始沉淀時(shí)的pH2.7－－沉淀完全時(shí)的pH3.75.4(＞8溶解)9(＞9溶解)①用NaOH調(diào)節(jié)溶液的pH不能超過(guò)8，其理由是_________________________________。②當(dāng)pH＝8時(shí)，Mg2＋______________(填“是”或“否”)開(kāi)始沉淀(溶液中Mg2＋濃度不超過(guò)1mol·L－1)。已知：Ksp[Mg(OH)2]＝1.8×10－11。(4)上述流程中，加入NaOH溶液后，溶液呈堿性，Cr2Oeq\o\al(2－,7)轉(zhuǎn)化為CrOeq\o\al(2－,4)，寫(xiě)出上述流程中用SO2進(jìn)行還原時(shí)發(fā)生反應(yīng)的離子方程式：___________________________________。8．硫酸鐵銨[NH4Fe(SO4)2·xH2O]是一種重要鐵鹽。為充分利用資源，變廢為寶，在實(shí)驗(yàn)室中探究采用廢鐵屑來(lái)制備硫酸鐵銨，具體流程如下：回答下列問(wèn)題：(1)步驟①的目的是去除廢鐵屑表面的油污，方法是______________________。(2)步驟②需要加熱的目的是_______，溫度保持80～95℃，采用的合適加熱方式是_______。鐵屑中含有少量硫化物，反應(yīng)產(chǎn)生的氣體需要凈化處理，合適的裝置為_(kāi)_______(填標(biāo)號(hào))。(3)步驟③中選用足量的H2O2，理由是________，分批加入H2O2，同時(shí)為了________，溶液要保持pH小于0.5。(4)步驟⑤的具體實(shí)驗(yàn)操作有_________________________，經(jīng)干燥得到硫酸鐵銨晶體樣品。(5)采用熱重分析法測(cè)定硫酸鐵銨晶體樣品所含結(jié)晶水?dāng)?shù)，將樣品加熱到150℃時(shí)失掉1.5個(gè)結(jié)晶水，失重5.6%。硫酸鐵銨晶體的化學(xué)式為_(kāi)_______。第20講-重要的過(guò)渡元素及其化合物答案及解析1.【答案】(1)Al2O3＋4(NH4)2SO4eq\o(=,\s\up7(焙燒))2NH4Al(SO4)2＋6NH3↑＋3H2O(2)Fe3＋、Al3＋、Mg2＋(3)1.0×10－6(4)硫酸；SiO2；CaSO4(5)TiO2＋＋(x＋1)H2Oeq\o(,\s\up7(△))TiO2·xH2O↓＋2H＋(6)(NH4)2SO4【解析】由題給流程可知，高鈦爐渣與硫酸銨混合后焙燒時(shí)，二氧化鈦和二氧化硅不反應(yīng)，氧化鋁、氧化鎂、氧化鈣、氧化鐵轉(zhuǎn)化為相應(yīng)的硫酸鹽，尾氣為氨氣；將焙燒后物質(zhì)加入熱水水浸，二氧化鈦、二氧化硅不溶于水，微溶的硫酸鈣部分溶于水，硫酸鐵、硫酸鎂和硫酸鋁銨溶于水，過(guò)濾得到含有二氧化鈦、二氧化硅、硫酸鈣的水浸渣和含有硫酸鐵、硫酸鎂、硫酸鋁銨和硫酸鈣的濾液；向pH約為2.0的濾液中加入氨水至11.6，溶液中鐵離子、鋁離子和鎂離子依次沉淀，過(guò)濾得到含有硫酸銨、硫酸鈣的母液①和氫氧化物沉淀；向水浸渣中加入濃硫酸加熱到160℃酸溶，二氧化硅和硫酸鈣與濃硫酸不反應(yīng)，二氧化鈦與稀硫酸反應(yīng)得到TiOSO4，過(guò)濾得到含有二氧化硅、硫酸鈣的酸溶渣和TiOSO4溶液；將TiOSO4溶液加入熱水稀釋并適當(dāng)加熱，使TiOSO4完全水解生成TiO2·xH2O沉淀和硫酸，過(guò)濾得到含有硫酸的母液②和TiO2·xH2O。(1)氧化鋁轉(zhuǎn)化為硫酸鋁銨發(fā)生的反應(yīng)為氧化鋁、硫酸銨在高溫條件下反應(yīng)生成硫酸鋁銨、氨氣和水，反應(yīng)的化學(xué)方程式為Al2O3＋4(NH4)2SO4eq\o(=,\s\up7(焙燒))NH4Al(SO4)2＋4NH3↑＋3H2O，故答案為：Al2O3＋4(NH4)2SO4eq\o(=,\s\up7(焙燒))NH4Al(SO4)2＋4NH3↑＋3H2O；(2)由題給開(kāi)始沉淀和完全沉淀的pH可知，將pH約為2.0的濾液加入氨水調(diào)節(jié)溶液pH為11.6時(shí)，鐵離子首先沉淀、然后是鋁離子、鎂離子，鈣離子沒(méi)有沉淀，故答案為：Fe3＋、Al3＋、Mg2＋；(3)由鎂離子完全沉淀時(shí)，溶液pH為11.1可知，氫氧化鎂的溶度積為1×10－5×(1×10－2.9)2=1×10－10.8，當(dāng)溶液pH為11.6時(shí)，溶液中鎂離子的濃度為EQ\f(1×10－10.8,(10－2.4)2)=1×10－6mol/L，故答案為：1×10－6；(4)增大溶液中硫酸根離子濃度，有利于使微溶的硫酸鈣轉(zhuǎn)化為沉淀，為了使微溶的硫酸鈣完全沉淀，減少TiOSO4溶液中含有硫酸鈣的量，應(yīng)加入濃硫酸加熱到160℃酸溶；由分析可知，二氧化硅和硫酸鈣與濃硫酸不反應(yīng)，則酸溶渣的主要成分為二氧化硅和硫酸鈣，故答案為：硫酸；SiO2、CaSO4；(5)酸溶后將TiOSO4溶液加入熱水稀釋并適當(dāng)加熱，能使TiOSO4完全水解生成TiO2·xH2O沉淀和硫酸，反應(yīng)的離子方程式為TiO2＋＋(x＋1)H2Oeq\o(,\s\up7(△))TiO2·xH2O＋2H＋，故答案為：TiO2＋＋(x＋1)H2Oeq\o(,\s\up7(△))TiO2·xH2O＋2H＋；(6)由分析可知，尾氣為氨氣，母液①為硫酸銨、母液②為硫酸，將母液①和母液②混合后吸收氨氣得到硫酸銨溶液，可以循環(huán)使用，故答案為：(NH4)2SO4。2.【答案】(1)2∶7；陶瓷在高溫下會(huì)與Na2CO3反應(yīng)(2)Fe；Al(OH)3(3)小；2CrO42－＋2H＋Cr2O72－＋H2O(4)d；復(fù)分解反應(yīng)(5)×100%【解析】(1)1molFeO·Cr2O3參與反應(yīng)共失去7mol電子，而1molNaNO3參與反應(yīng)得到2mol電子，根據(jù)得失電子守恒，二者的系數(shù)比為2∶7。由于高溫下碳酸鈉能與陶瓷中的二氧化硅發(fā)生反應(yīng)，所以該步驟不能使用陶瓷容器。(2)步驟①中生成的氧化鐵因不溶于水而進(jìn)入濾渣1，所以濾渣1中含量最多的金屬元素是Fe。結(jié)合流程圖可知，濾渣2的主要成分是氫氧化鋁及含硅雜質(zhì)。(3)濾液2中存在平衡：2CrO42－＋2H＋Cr2O72－＋H2O，氫離子濃度越大(pH越小)，越有利于平衡正向移動(dòng)，所以步驟④應(yīng)調(diào)節(jié)濾液2的pH使之變小。(4)根據(jù)題圖，可知溫度越低，K2Cr2O7的溶解度越小，析出的重鉻酸鉀固體越多，故d項(xiàng)正確。步驟⑤中發(fā)生的反應(yīng)為Na2Cr2O7＋2KCl=K2Cr2O7↓＋2NaCl，其屬于復(fù)分解反應(yīng)。(5)該鉻鐵礦粉中Cr2O3的物質(zhì)的量為eq\f(m1×103g×40%,152g·mol－1)，根據(jù)Cr元素守恒可求得K2Cr2O7的理論質(zhì)量m0＝eq\f(m1×103g×40%,152g·mol－1)×294g·mol－1×10－3kg·g－1＝eq\f(147m1,190)kg，所以產(chǎn)品的產(chǎn)率為eq\f(m2,m0)×100%＝eq\f(190m2,147m1)×100%。3.【答案】(1)攪拌(或適當(dāng)增加硫酸濃度、適當(dāng)加熱等)(2)SiO2、S、MnO2溫度過(guò)低，硫的溶解速率小，溫度過(guò)高，CS2易揮發(fā)(3)3.7～5.6(或3.7≤pH<5.6)4.0×10－11(4)Mn2＋＋HCOeq\o\al(－,3)＋NH3=MnCO3↓＋NHeq\o\al(＋,4)(5)將溶液加熱(6)96.57%【解析】輝銅礦主要成分為Cu2S，含少量Fe2O3、SiO2等雜質(zhì)，加入稀硫酸和二氧化錳浸取，Cu2S在酸性條件下被二氧化錳氧化，SiO2不溶于稀硫酸，濾渣Ⅰ經(jīng)CS2提取后可獲得一種淡黃色副產(chǎn)品，說(shuō)明濾渣Ⅰ中含有S，過(guò)濾得到的濾渣中含有MnO2、SiO2、單質(zhì)S，濾液中含有Fe3＋、Mn2＋、Cu2＋，加入A，調(diào)節(jié)溶液的pH使鐵離子形成氫氧化鐵沉淀，除去鐵；加入碳酸氫銨溶液沉淀錳，過(guò)濾得到碳酸錳，用硫酸溶解，生成硫酸錳晶體，濾液趕出氨氣，參與循環(huán)使用，同時(shí)得到堿式碳酸銅，據(jù)此分析解答。(1)加快“浸取”速率，除將輝銅礦粉碎外，還可以適當(dāng)增加硫酸的濃度，充分?jǐn)嚢?，加熱等?2)濾渣Ⅰ的主要成分是MnO2、SiO2、單質(zhì)S；回收淡黃色副產(chǎn)品(S)的過(guò)程中溫度控制在50～60℃之間，不宜過(guò)高或過(guò)低，原因是溫度過(guò)低，硫的溶解速率小，溫度過(guò)高，CS2易揮發(fā)。(3)加入的試劑A是用于調(diào)節(jié)溶液的pH，促進(jìn)鐵離子的水解，但不能引入雜質(zhì)，因最后要制備堿式碳酸銅，則可加入氧化銅、氫氧化銅等；根據(jù)有關(guān)金屬離子形成氫氧化物沉淀的pH范圍，“除鐵”時(shí)溶液pH應(yīng)該介于3.7～5.6(或3.7≤pH＜5.6)，若加A后將溶液的pH調(diào)為5，則c(OH－)＝10－9mol·L－1，Ksp[Fe(OH)3]＝4.0×10－38，則溶液中鐵離子濃度為eq\f(4.0×10－38,10－93)mol·L－1＝4.0×10－11mol·L－1。(4)“沉錳”(除Mn2＋)過(guò)程中，加入碳酸氫銨和氨氣，生成碳酸錳沉淀，反應(yīng)的離子方程式為Mn2＋＋HCOeq\o\al(－,3)＋NH3=MnCO3↓＋NHeq\o\al(＋,4)。(5)氨氣易揮發(fā)，“趕氨”時(shí)，最適宜的操作方法是將溶液加熱。(6)反應(yīng)得到的沉淀硫酸鋇的物質(zhì)的量為eq\f(4.66g,233g·mol－1)＝0.02mol，n(MnSO4·H2O)＝n(BaSO4)＝0.02mol，則此樣品中MnSO4·H2O物質(zhì)的量為0.02mol×eq\f(100,25)＝0.08mol，則樣品中MnSO4·H2O的純度為eq\f(0.08mol×169g·mol－1,14.00g)×100%≈96.57%。4.【答案】(1)增大稀硫酸濃度、將固體粉碎、用玻璃棒攪拌或適當(dāng)加熱等措施(寫(xiě)出兩種即可)(2)3Cd4＋＋CH3OH＋H2O=3Cd2＋＋CO2↑＋6H＋(3)將溶液中的Fe2＋氧化為Fe3＋(4)Al(OH)3、Fe(OH)3KSCN溶液(5)1.2×10－19(6)3312【解析】用稀硫酸溶解鎘鐵礦，其中SiO2不溶于水和酸，通過(guò)過(guò)濾除去，即濾渣1為SiO2；濾液中主要含有Fe2＋、Fe3＋、Al3＋和Cd4＋，加入CH3OH將Cd4＋還原為Cd2＋，然后加入H2O2溶液，將溶液中的Fe2＋氧化為Fe3＋，再調(diào)節(jié)溶液pH使溶液中的Al3＋和Fe3＋完全轉(zhuǎn)化為Al(OH)3、Fe(OH)3沉淀，過(guò)濾除去不溶物(濾渣2)，向含有CdSO4的濾液中加入K2CO3生成CdCO3沉淀，再過(guò)濾將沉淀溶于HBrO3，最后將溶液蒸發(fā)結(jié)晶即可得到溴酸鎘，據(jù)此分析。(1)固體溶解于稀硫酸時(shí)，采取增大稀硫酸濃度、將固體粉碎、用玻璃棒攪拌或適當(dāng)加熱等措施，可提高鎘的浸出率。(2)CH3OH將Cd4＋還原為Cd2＋時(shí)，產(chǎn)生使澄清石灰水變渾濁的氣體，此氣體為CO2，結(jié)合守恒法，可知反應(yīng)的離子方程式為3Cd4＋＋CH3OH＋H2O=3Cd2＋＋CO2↑＋6H＋。(3)加入H2O2溶液的目的是將溶液中的Fe2＋氧化為Fe3＋。(4)濾渣2的主要成分為Al(OH)3、Fe(OH)3；為檢驗(yàn)濾液中是否含有Fe3＋，可選用的化學(xué)試劑是KSCN溶液。(5)沉淀后的溶液pH＝6，則c(OH－)＝10－8mol·L－1，經(jīng)陽(yáng)離子交換樹(shù)脂后，測(cè)得溶液中Na＋比交換前增加了0.0552g·L－1，即Na＋物質(zhì)的量濃度增加了eq\f(0.0552g·L－1,23g·mol－1)＝0.0024mol·L－1，根據(jù)Cd2＋＋2NaR=2Na＋＋CdR2，可知原溶液中c(Cd2＋)＝0.0012mol·L－1，則Cd(OH)2的Ksp＝c(Cd2＋)·c2(OH－)＝1.2×10－19。(6)2t該礦石中CdO2的質(zhì)量為2×106g×72%＝1.44×106g，其物質(zhì)的量為eq\f(1.44×106g,144g·mol－1)＝1×104mol，整個(gè)流程中鎘元素的損耗率為10%，根據(jù)原子守恒可知Cd(BrO3)2的物質(zhì)的量為104mol×(1－10%)＝9×103mol，其質(zhì)量為9×103mol×368g·mol－1＝3312000g＝3312kg。5.【答案】(1)坩堝C、Cu和CaSO4(2)1∶2(3)3.7≤pH＜8.1使Fe3＋轉(zhuǎn)化為Fe(OH)3而除去，且不影響Mn2＋(4)減少碳酸氫銨的分解，提高原料利用率2.2×10－11(5)取少量最后一次的洗滌液于試管中，向其中滴加用鹽酸酸化的BaCl2溶液，若無(wú)白色沉淀產(chǎn)生，則表明已洗滌干凈(6)①6Fe2＋＋Cr2Oeq\o\al(2－,7)＋14H＋=6Fe3＋＋2Cr3＋＋7H2O②25%【解析】(1)高溫焙燒物質(zhì)應(yīng)在坩堝中進(jìn)行；根據(jù)分析可知濾渣為C、Cu和CaSO4。(2)步驟D中MnO2被還原成Mn2＋，化合價(jià)降低2價(jià)，F(xiàn)e2＋被氧化成Fe3＋，化合價(jià)升高1價(jià)，根據(jù)得失電子守恒，氧化劑與還原劑的物質(zhì)的量之比為1∶2。(3)此時(shí)溶液中的雜質(zhì)主要為Fe3＋，結(jié)合表中數(shù)據(jù)可知步驟E中調(diào)節(jié)pH的范圍為3.7≤pH＜8.1，其目的是使鐵離子轉(zhuǎn)化為氫氧化鐵而除去，而不影響Mn2＋。(4)銨鹽不穩(wěn)定，受熱易分解，所以步驟G中溫度需控制在35℃以下，減少碳酸氫銨的分解，提高原料利用率；Mn2＋恰好沉淀完全時(shí)可認(rèn)為c(Mn2＋)＝10－5mol·L－1，Ksp(MnCO3)＝c(Mn2＋)·c(COeq\o\al(2－,3))＝10－5×2.2×10－6＝2.2×10－11。(5)生成的MnCO3沉淀可能附著有硫酸鹽，所以檢驗(yàn)是否含有硫酸根即可確認(rèn)沉淀是否洗滌干凈，具體操作：取少量最后一次的洗滌液于試管中，向其中滴加用鹽酸酸化的BaCl2溶液，若無(wú)白色沉淀產(chǎn)生，則表明已洗滌干凈。(6)①酸性K2Cr2O7具有強(qiáng)氧化性，可以把亞鐵離子氧化成鐵離子，自身被還原成=Cr3＋，根據(jù)電子守恒、電荷守恒和原子守恒可得離子方程式為6Fe2＋＋Cr2Oeq\o\al(2－,7)＋14H＋=6Fe3＋＋2Cr3＋＋7H2O。②根據(jù)方程式6Fe2＋＋Cr2Oeq\o\al(2－,7)＋14H＋=6Fe3＋＋2Cr3＋＋7H2O可知反應(yīng)的n(Fe2＋)＝0.500mol·L－1×0.005L×6＝0.015mol，則與[Mn(PO4)2]3－反應(yīng)的n(Fe2＋)＝0.500mol·L－1×0.06L－0.015mol＝0.015mol，根據(jù)方程式[Mn(PO4)2]3－＋Fe2＋=Mn2＋＋Fe3＋＋2POeq\o\al(3－,4)可知n(Mn)＝0.015mol，所以錳元素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為eq\f(0.015mol×55g·mol－1,3.300g)×100%＝25%。6.【答案】(1)MnCO3＋2NH4Cleq\o(=,\s\up7(△))MnCl2＋2NH3↑＋CO2↑＋H2O(2)500℃1.1060min(3)MnO2＋2Fe2＋＋4H＋=Mn2＋＋2Fe3＋＋2H2O5.2≤pH<8.15.1×10－6(4)Mn2＋＋2HCOeq\o\al(－,3)eq\o(=,\s\up7(△))MnCO3↓＋CO2↑＋H2O(5)NH4Cl【解析】(1)根據(jù)工藝流程圖知“焙燒”時(shí)發(fā)生的主要化學(xué)反應(yīng)方程式為MnCO3＋2NH4Cleq\o(=,\s\up7(△))MnCl2＋2NH3↑＋CO2↑＋H2O。(2)根據(jù)圖示錳浸出率比較高，焙燒菱錳礦的最佳條件是焙燒溫度500℃，氯化銨與菱錳礦粉的質(zhì)量比為1.10，焙燒時(shí)間為60min。(3)二氧化錳具有氧化性，可以氧化亞鐵離子，而二氧化錳被還原為錳離子，反應(yīng)的離子方程式為MnO2＋2Fe2＋＋4H＋=Mn2＋＋2Fe3＋＋2H2O；根據(jù)題干信息知pH在5.2時(shí)Al3＋沉淀完全，pH在8.1時(shí)，Mn2＋開(kāi)始沉淀，所以將Fe3＋、Al3＋沉淀完全，可以調(diào)整pH范圍在5.2≤pH<8.1；L－1≈5.1×10－6mol·L－1。(4)根據(jù)流程圖知碳化結(jié)晶時(shí)，發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為Mn2＋＋2HCOeq\o\al(－,3)eq\o(=,\s\up7(△))MnCO3↓＋CO2↑＋H2O。(5)流程圖可以看出能循環(huán)利用的固態(tài)物質(zhì)是NH