（3）2Ca5（PO4）3F+10H2SO4+5H2O
10CaSO4·0.5H2O+6H3PO4+2HF↑
（4）80℃后,H2O2因温度升高分解,浓度降低,反应速率减小,脱除率下降
（5）CaSO4微溶于水,存在溶解平衡CaSO4（s）
Ca2+（aq）+S
（aq） BaCO3（s）+S
（aq）
BaSO4（s）+C
（aq）
（6）
%
解析
（1）由流程所给条件可知,研磨成粉可以增大反应物的接触面积,加快反应速率;加热可以提高反应温度,加快反应速率。
（2）由强酸制弱酸的反应原理可知,硫酸的酸性强于磷酸;硫元素和磷元素都为第三周期元素,同周期元素从左到右,原子半径依次减小,非金属性依次增强,最高价氧化物对应水化物的酸性依次增强。
（3）Ca5（PO4）3F在酸浸过程中发生反应的化学方程式为2Ca5（PO4）3F+10H2SO4+5H2O
10CaSO4·0.5H2O+6H3PO4+2HF↑。
（4）其他条件相同时,80℃后,H2O2因温度升高发生分解,浓度降低,所以脱除率下降。
（5）由于硫酸钙微溶于水,而碳酸钙难溶于水,所以碳酸钙过量依然有部分硫酸根不能转化为沉淀除去;加入碳酸钡,硫酸根会转化为难溶的硫酸钡除去。
（6）由方程式可得转化关系H3PO4~2NaOH~Na2HPO4,反应的氢氧化钠物质的量为b×c×10-3mol,则磷酸的物质的量为b×c×5×10-4mol,则磷酸的质量分数为
×100%=
%。
3．从废电池外壳中回收锌（锌皮中常有少量铁、外表沾有NH4Cl、ZnCl2、MnO2等杂质），制取ZnSO4·7H2O可以采取如下工艺流程：
已知：
①Zn（OH）2和Al（OH）3化学性质相似；②金属氢氧化物沉淀的pH：
氢氧化物
开始沉淀的pH
完全沉淀的pH
Zn（OH）2
5.7
8.0
Fe（OH）3
2.7
3.7
请回答下列问题：
（1）“酸溶”时，为了提高酸溶速率，可采取的措施有________________（任答一点）。
（2）“氧化”时，酸性滤液中加入NaNO2反应的离子方程式为__________________。
（3）“氧化”时，为了减少污染，工业上常用H2O2替代NaNO2。
①若参加反应的NaNO2为0.2mol，则对应至少需要加入10%H2O2溶液________mL（密度近似为1g·cm－3）。
②该过程中加入的H2O2需多于理论值，原因除了提高另外反应物的转化率外，还可能是_________________________________________。
（4）“调节pH”时，若pH＞8则造成锌元素沉淀率降低，其原因可能是_________________________________________________。
（5）将滤渣A溶于适量稀硫酸，调节溶液pH，过滤，将滤液蒸发浓缩，冷却结晶析出ZnSO4·7H2O晶体。
则该过程中需调节溶液pH的范围为________________。
答案
（1）将废锌皮粉碎（或升高温度；适当提高硫酸浓度；搅拌）
（2）Fe2＋＋NO
＋2H＋===Fe3＋＋NO↑＋H2O
（3）①34 ②Fe3＋（或Fe2＋）催化分解双氧水
（4）碱性过强，氢氧化锌可能溶解
（5）3.7≤pH<5.7
解析 本题主要考查对于“制取ZnSO4·7H2O工艺流程”的评价。
（1）“酸溶”时，为了提高酸溶速率，可采取的措施有：
将废锌皮粉碎（或升高温度；适当提高硫酸浓度；搅拌）。
（2）“氧化”时，酸性滤液中加入NaNO2，形成的亚硝酸将亚铁离子氧化为铁离子，反应的离子方程式为Fe2＋＋NO
＋2H＋===Fe3＋＋NO↑＋H2O。
（3）①若参加反应的NaNO2为0.2mol,2NaNO2～H2O2～2e－，则至少需要加入10%H2O2溶液34mL（密度近似为1g·cm－3）。
②该过程中加入的H2O2需多于理论值，原因除了提高另外反应物的转化率外，还可能是Fe3＋（或Fe2＋）催化分解双氧水。
（4）已知氢氧化锌具有两性，“调节pH”时，若pH＞8，则造成锌元素沉淀率降低，其原因可能是碱性过强，氢氧化锌可能溶解。
（5）该过程中将氢氧化铁过滤除去，同时保证Zn2＋不沉淀，所以需调节溶液pH的范围为3.7≤pH＜5.7。
4.
碱式碳酸镁[4MgCO3·Mg（OH）2·4H2O]是重要的无机化工产品。
一种由白云石[主要成分为CaMg（CO3）2，还含少量SiO2、Fe2O3等]为原料制备碱式碳酸镁（国家标准中CaO的质量分数≤0.43%）的实验流程如下：
（1）“煅烧”时发生主要反应的化学方程式为
__________________________________________________________。
（2）常温常压下，“碳化”可使镁元素转化为Mg（HCO3）2，“碳化”时终点pH对最终产品中CaO含量及碱式碳酸镁产率的影响如图1和图2所示。
①应控制“碳化”终点pH约为________，发生的主要反应的化学方程式为__________________________和___________。
②图2中，当pH＝10.0时，镁元素的主要存在形式是____________（写化学式）。
（3）“热解”生成碱式碳酸镁的化学方程式为
________________________________________________________。
（4）该工艺为达到清洁生产，可以循环利用的物质是________（写化学式）。
答案
（1）CaMg（CO3）2
CaO＋MgO＋2CO2↑
（2）①9.0 Mg（OH）2＋2CO2===Mg（HCO3）2
Ca（OH）2＋CO2===CaCO3＋H2O ②Mg（OH）2
（3）5Mg（HCO3）2
4MgCO3·Mg（OH）2·4H2O↓＋6CO2↑
（4）CO2
解析
（2）①由图像可知，应控制“碳化”终点pH约为9.0，这时碱式碳酸镁产率较高，而CaO含量较低；煅烧产物CaO和MgO都可与水反应生成Ca（OH）2和Mg（OH）2，结合产物的要求，所以“碳化”时发生的主要反应有Mg（OH）2＋2CO2===Mg（HCO3）2和Ca（OH）2＋CO2===CaCO3＋H2O。
②当pH＝10.0时，镁元素的主要存在形式是Mg（OH）2。
5.以软锰矿粉（主要含MnO2，还含有少量的Fe2O3、Al2O3等杂质）为原料制取高纯MnO2的流程如下：
（1）“酸浸”时所发生主要反应的离子方程式为
________________________________________________________________________。
（2）“酸浸”时加入一定体积的硫酸，硫酸浓度不能过小或过大。
当硫酸浓度偏小时，“酸浸”时会有红褐色渣出现，原因是____________________________________________________。
硫酸浓度不能过大的原因是
_____________________________________________________。
（3）过滤Ⅱ所得滤渣为MnCO3，滤液中溶质的主要成分是____________（写化学式）。
（4）焙烧MnCO3的装置如下图所示：
①焙烧时所发生反应的化学方程式为
_________________________________________________________。
②焙烧一定时间后需转动石英管，目的是
__________________________________________________________。
答案
（1）2Fe2＋＋MnO2＋4H＋===2Fe3＋＋Mn2＋＋2H2O
（2）生成的Fe3＋水解得到Fe（OH）3沉淀 用氨水沉淀杂质金属离子时会消耗过多的氨水，造成原料的浪费
（3）（NH4）2SO4
（4）①2MnCO3＋O2
2MnO2＋2CO2
②使MnCO3充分反应，提高MnCO3的转化率
解析 软锰矿粉（主要含MnO2，还含有少量的Fe2O3、Al2O3等杂质）“酸浸”时，Fe2O3、Al2O3被硫酸溶解生成硫酸铁和硫酸铝，二氧化锰与硫酸亚铁在硫酸作用下发生氧化还原反应生成硫酸锰和硫酸铁；加入氨水调节pH，使铝离子和铁离子沉淀除去，在滤液中加入碳酸氢铵，沉淀锰离子，然后在空气中焙烧碳酸锰得到二氧化锰。
（1）“酸浸”时所发生的主要反应是二氧化锰被硫酸亚铁还原，反应的离子方程式为2Fe2＋＋MnO2＋4H＋===2Fe3＋＋Mn2＋＋2H2O。
（2）“酸浸”时加入一定体积的硫酸，硫酸浓度不能过小或过大。
当硫酸浓度偏小时，铁离子水解程度较大，会有红褐色氢氧化铁沉淀出现；硫酸浓度过大，用氨水沉淀杂质金属离子时会消耗过多的氨水，造成原料的浪费。
（3）过滤Ⅱ所得滤渣为MnCO3，滤液中主要含有（NH4）2SO4。
6.实验室以蛇纹石酸浸出液（主要含Fe3＋，还有一定量的Al3＋、Mn2＋、Ca2＋、Mg2＋等）为原料制备高纯氧化铁，流程如下：
已知流程中相关金属离子生成氢氧化物沉淀的pH如下表：
氢氧化物
Fe3＋
Fe2＋
Al3＋
开始沉淀的pH
1.1
5.8
3.0
沉淀完全的pH
3.2
8.8
5.0
（1）“还原”时，应选择________（填字母）。
A．Zn粉 B．NaClO溶液 C．Fe粉
（2）“滤渣”的主要成分除含有少量MnF2外，还含有____________（填化学式）。
（3）“沉锰”时，已知：
Ksp（MnS）＝4.65×10－14。
为确保沉锰完全[即溶液中c（Mn2＋）＜1.0×
10－6mol·L－1]，应保持溶液中c（S2－）＞________________mol·L－1。
（4）“除铝”时，控制溶液pH的范围为________________。
（5）“氧化”时，常用酸性K2Cr2O7溶液检测是否残留未被氧化的金属离子，该反应的离子方程式为
_____________________________________________________。
（6）“沉铁”时，反应温度为85℃，反应时间和反应终点pH对铁的沉淀率的影响分别如下图所示，则最佳的工艺条件是_____________________________________________________。
答案
（1）C
（2）CaF2、MgF2
（3）4.65×10－8
（4）5.0～5.8
（5）Cr2O
＋14H＋＋6Fe2＋===2Cr3＋＋6Fe3＋＋7H2O
（6）反应时间30min、终点pH＝3.5
解析
（1）不能引入新杂质，把Fe3＋还原为Fe2＋时，应选择铁粉，故C正确。
（2）浸出液含有Al3＋、Mn2＋、Ca2＋、Mg2＋，加入硫化钠除去锰离子、加入氨水除去铝离子，所以加入氟化钠是除去Ca2＋、Mg2＋，“滤渣”的主要成分除含有少量MnF2外，还含有CaF2、MgF2。
（3）根据Ksp＝c（Mn2＋）·c（S2－），c（S2－）＝
mol·L－1＝4.65×10－8mol·L－1，所以应保持溶液中c（S2－）＞4.65×10－8mol·L－1。
（4）“除铝”时，铝离子完全沉淀，而亚铁离子不能沉淀，根据表格数据，控制溶液pH的范围为5.0～5.8。
（5）K2Cr2O7溶液把Fe2＋氧化为Fe3＋，反应的离子方程式为Cr2O
＋14H＋＋6Fe2＋===2Cr3＋＋6Fe3＋＋7H2O。
（6）根据铁沉淀率，最佳的工艺条件是反应时间30min、终点pH＝3.5。
7.硼氢化钠（NaBH4）具有优良的还原性,在有机化学和无机化学领域有着广泛的应用。
利用硼精矿（主要成分为B2O3,含有少量Al2O3、SiO2、FeCl3等）制取NaBH4的流程如图1:
图1
图2
已知:
偏硼酸钠（NaBO2）易溶于水,不溶于醇,在碱性条件下稳定存在。
回答下列问题:
（1）写出加快硼精矿溶解速率的措施 （写一种）。
（2）操作1为 ,滤渣主要成分为 。
（3）除硅、铝步骤加入CaO而不加入CaCl2的原因有:
①能将硅、铝以沉淀除去;② 。
（4）氢化镁（MgH2）中H元素的化合价为 ;MgH2与NaBO2在一定条件下发生反应1,其化学方程式为 。
（5）如图2在碱性条件下,在阴极上电解NaBO2也可制得硼氢化钠,写出阴极室的电极反应式 。
（6）硼氢化钠是一种强还原剂,碱性条件可处理电镀废液中的硫酸铜制得纳米铜,从而变废为宝,写出该反应的离子方程式:
。
答案
（1）将硼精矿粉碎、搅拌、增大NaOH浓度、升温等（答1点即可）
（2）过滤 Fe（OH）3
（3）提供碱性溶液抑制NaBO2水解
（4）-1价 2MgH2+NaBO2
NaBH4+2MgO
（5）B
+6H2O+8e-
B
+8OH-
（6）4Cu2++B
+8OH-
4Cu+B
+6H2O
解析
（1）将硼精矿粉碎、搅拌、增大NaOH浓度、升温等都可以加快硼精矿溶解速率。
（2）根据以上分析,操作1为过滤,滤渣主要成分为Fe（OH）3。
（3）已知NaBO2易溶于水,在碱性条件下稳定存在,所以除硅、铝步骤加入CaO而不加入CaCl2的原因有:
①能将硅、铝以沉淀除去;②提供碱性溶液抑制NaBO2水解。
（4）根据化合价代数和为0,则氢化镁（MgH2）中H元素的化合价为-1价;MgH2与NaBO2在一定条件下发生反应生成NaBH4和MgO,则化学方程式为2MgH2+NaBO2
NaBH4+2MgO。
（5）在阴极上电解NaBO2也可制得硼氢化钠,则阴极室B
得电子发生还原反应生成B
则电极反应式为B
+6H2O+8e-
B
+8OH-。
（6）硼氢化钠是一种强还原剂,碱性条件可处理电镀废液中的硫酸铜制得纳米铜,则反应的离子方程式为4Cu2++B
+8OH-
4Cu+B
+6H2O。
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