化学工艺流程常考元素：钒 -2025年高考化学工艺流程考点剖析及专项训练（解析版）

精练03化学工艺流程常考元素：帆

1.(24-25高三上•黑龙江•模拟预测)以软镒矿(主要成分为MnC>2,还有少量CaCC)3、MgCOs等)为原料制

备硫酸铳，进而制备某种镒氧化物催化剂Mn“019的工艺流程如下。下列说法正确的是

KMnO4>滤液

H2so4、------

软铸矿MnSO-HO———►过滤一

42---------

-^Mn12O19

酸洗液及少量气体

已知:Mn^Oig中氧元素化合价均为-2价，镒元素的化合价有+3价、+4价两种。

A.“酸洗”步骤可以选择稀硫酸来处理软镒矿

+2+

B.“还原”步骤反应的离子方程式为Mi!。？+SO2+2H=Mn+SO^+H2O

C.又$2。8中含有过氧根离子，在反应中作氧化剂

D.M%019中Mn(ni)、Mn(W)物质的量之比为1:5

【答案】C

【详解】软铳矿［主要成分为MnCh,还含有少量CaCCh、MgCCh等］先用硝酸进行酸洗，可以使CaCCh、

MgCCh变为可溶性的Ca(NO3)2、Mg(NO3)2而除去CaCCh、MgCO3,MnCh不溶，仍以固体形式存在，过滤

后向所得固体中加入水进行制浆,再向其中通入Sth气体，在溶液中发生氧化还原反应:MnO2+SO2=MnSO4,

经蒸发浓缩、当出现大量晶体时，趁热过滤可获得MnSO’HzO晶体，加入KMnCU、H2so4、K2s2。8发生反

应产生Mni2Oi9固体，过滤后滤液中含有可溶性K2so4、H2s04等物质，过滤分离得到MimO。

A.软镒矿中含有CaCOs，若用稀硫酸清洗，产生微溶于水的CaSC^,进入后续步骤，影响最终M%。©纯

度，A错误；

B.“还原”步骤反应的离子方程式为MnC)2+SC)2=Mn2++SO；「，B错误;

C.K2S2O8中S原子为+6价，8个O原子中有6个为-2价，2个为-1价，即含有1个过氧根离子，具有强

氧化性，反应中作氧化剂，C正确；

D.设一个M%。］；,中Mn(III),Mn(IV)的个数分别为a,b,则①a+b=12,②3a+46=2xl9,得出a=10,

b=2,故a:b=5:l,D错误；

故本题选C。

2.（23-24高三上.江西赣州•期末）碳酸锦是生产电讯器材软件磁铁氧化体的原料。工业上以软锦矿（MnCh、

AI2O3、SQ）为原料制备碳酸镐的流程如下图所示。下列说法中错误的是

NaOH溶液SO,+稀硫酸NH4HCO3溶液

丁jI_系列操作

软镒矿f碱浸f还原------>沉镒一刁'》碳酸镒（MnCOJ

I

滤液

A.“滤液”主要含有Na2SiO3和NaAl（OH）4

B.“还原”步骤中氧化剂与还原剂的物质的量之比为1：1

C.“沉镐”步骤发生反应为M++HCO]=MnCC>3J+H+

D.“一系列操作”包括过滤、洗涤、干燥等

【答案】C

【详解】向软锦矿（MnCh、AI2O3、Si02）中加入足量的NaOH溶液，AI2O3转化为NaAl（0H）4,SiCh转化为

Na2SiO3,过滤得到滤液主要成分是Na2SiO3和NaAl（OH）4,滤渣主要为MnCh,向滤渣中加入稀硫酸并通入

S02进行还原，即MnO2+SO2=MnSO4,待固体完全溶解后加入足量的NH4HCO3溶液进行沉铸，反应原理为：

2+

Mn+2HCO3=MnCO3；+H2O+CO2t,过滤洗涤干燥等一系列操作后得到纯净的MnCCh,据此分析解题。

A.由分析可知，“滤液”主要含有NazSiCh和NaAl（0H）4,A正确；

B.由分析可知，“还原”步骤中的反应原理为：MnO2+SO2=MnSO4,反应中氧化剂为MnCh与还原剂即SO2

的物质的量之比为1：1,B正确；

C.由分析可知，“沉铲步骤发生反应为Mn2++2HCOg=MnCO31+H2O+CO2T，C错误；

D.由分析可知，“一系列操作”包括过滤、洗涤、干燥等，D正确；

故答案为：Co

3.（2024•河北•模拟预测）高镒酸钾生产过程中产生的废镒渣（主要成分为MnO?、KOH、MgO和FeQs）可

用于制备MnSC\晶体，工艺流程如图所示。

硫酸硫铁矿

♦_______滤清X'_______

废镒渣过滤］^T反应n卜！过滤2

If

滤液硫酸滤渣Y

CaCO3MnO2

产品十|■茗|感与过滤3反］1n

I♦口日日II-------------

滤渣Z

该工艺条件下金属离子开始沉淀和沉淀完全的PH如下表所示。

金属离子Fe3+Fe2+Mn2+Mg2+

开始沉淀pH2.107.459.279.60

完全沉淀pH3.208.9510.8711.13

下列说法错误的是

A.“反应I”中的各反应均为非氧化还原反应

B.滤渣Y和滤渣Z的主要成分不同

C.“反应皿”加入Mil。?，的目的是将溶液中的Fe?+氧化为Fe3+

D.“调pH”时，应控制溶液的pH为&95〜9.27

【答案】D

【详解】在废镒渣中加入硫酸，其中MnCh不反应，过滤后滤渣X的主要成分为MnCh,反应II为MnO2

与硫铁矿在酸性条件下发生氧化还原反应，将硫铁矿中的硫氧化，过滤得滤渣Y为S,滤液为含硫酸铁、

硫酸锌等的溶液；反应III中加MnCh是为了将溶液中的Fe?+彻底氧化为Fe3+,加CaCCh使得Fe3+水解平衡

正向移动，而除去Fe3+,滤渣Z主要是氢氧化铁沉淀，最后溶液经过蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤、

干燥即可得到硫酸铳产品。

A.反应I中硫酸与金属氧化物的反应以及酸碱中和反应均不是氧化还原反应；故A正确；

B.由分析可知滤渣Y和滤渣Z主要成分不同。故B正确；

C.由分析可知反应III加MnCh是为了将溶液中的Fe?+氧化为Fe3+,故C正确;

D.由表中数据可知，Fe3+完全沉淀的pH为3.20,Md+开始沉淀的pH为9.27,要使Fe3+完全被除去而不

影响MIP+,pH应不低于3.20,但不高于9.27,故D错误；

故选D。

4.（2024•江西南昌.模拟预测）由软铳矿（主要成分Mi!。?，及少量CaO、MgO）制备MnO?的工艺流程如下:

软镒矿MnO2

己知：“沉铸”所得MnCOs在空气中“焙烧”时转化为MnO?、Mn203,MnO的混合物，酸性条件下呵。3易发

生歧化反应。下列说法正确的是

A.“浸取”时利用了NaAO3的还原性，反应中氧化剂与还原剂物质的量之比为1：1

B.“除杂”后的溶液中主要存在的阳离子有Na+、H+、Mg2\Mn2+>Ca2+

C.“沉铸”时反应的离子方程式为Mi^+CO；=MnCC>3J

D.“酸浸”时每反应Imol叫^转移电子数为？臬

【答案】A

【详解】软铳矿（主要成分MnCh,及少量CaO、MgO）制备MnCh流程：MnCh具有氧化性，Na2s。3具有还

原性，软锦矿中加入Na2so3、H2s04发生氧化还原反应生成MnSCU,反应为

MnCh+Na2sCh+H2s04=MnSCU+Na2sO4+H2O,CaO、MgO都和硫酸反应生成CaSCU、MgSO4,加入NaF除

2+

去Ca2+、Mg2+,反应的离子方程式为Ca2++2F=CaF2［、Mg+2F-=MgF2；,过滤除去不溶物，得到含MnSCU、

Na2sO4的滤液，向滤液中加入NH4HCO3沉镒得到MnCO3沉淀，离子方程式为

2+

Mn+2HCO；=MnCO3；+CO2T+H2O,在空气中焙烧MnCCh得到MnCh、M112O3、MnO的混合物，再加入硫

酸酸浸得到MnCh、MM+溶液，发生的反应为M112O3+H2sO4=MnSC）4+MnO2+H2O,过滤得到M11SO4溶液和

MnCh,据此分析作答。

A.Na2s03具有还原性，软镒矿中加入Na2so3、H2sO4发生氧化还原反应生成M11SO4,反应为

MnCh+Na2sCh+H2sO4=MnSO4+Na2so4+H2O,M11O2是氧化剂，Na2sCh是还原剂，氧化剂与还原剂物质的量

之比为1:1,故A正确；

B.加入NaF的目的是除去Mg2+、Ca2+,所以第一次“除杂”后的溶液中主要存在的阳离子有Na+、H\Mn2+,

故B错误；

2+

C.加入NH4HCO3沉车孟得到MnCO3沉淀，离子方程式为Mn+2HCO3=MnCO3i+CO2T+H2O,故C错误；

D.“酸浸”时反应为Mn2O3+H2SO4=MnSO4+MnO2+H2O,ImolMmCh反应转移lmole,故D错误；

故选A。

5.（23-24高三上•广西玉林•模拟预测）某小组回收锌镒电池废料（主要含MnO?、MnOOH等）制备高锦酸钾,

简易流程如图所示。

KC1C）3、KOH水KOH

,I,X7।।

废料…/U汝HT碱熔/辰山卜K2M11O4溶液T氧化上［系列操作『KMnO4

（含KC1）f

©2

下列说法错误的是

A.“浸出”过程使用过滤操作，用到的玻璃仪器有：玻璃棒、烧杯、漏斗

B.“系列操作”中，进行高温干燥KMnC>4

C.“氧化”操作利用Cl2氧化K2MnO4制备KMnO4,可推知在碱性条件下Cl2氧化性大于KMnO4

D.“碱熔”的产物K2M11O4是氧化产物

【答案】B

【详解】锌镒电池废料主要含MnCh、MnOOH等，因二氧化硅与碱高温下反应，可选铁垣烟碱熔，Mn元

素的化合价升高，氯酸钾中C1元素的化合价降低，生成K2M11O4溶液，碱熔时氯酸钾可能分解生成氧气，

氧化时氯气可氧化生成KMnO4,加热结晶分离出固体KMnCU。

A.“浸出”过程使用过滤操作，用到的玻璃仪器有：玻璃棒、烧杯、漏斗，A正确；

B.高温干燥KMnO,会受热分解，B错误；

C.“氧化”中氯气是氧化剂，高铳酸钾是氧化产物，氧化剂的氧化性大于氧化产物的氧化性，C正确；

D.“碱熔”的产物K^MnOd是氧化产物，D正确；

故选Bo

6.（2024•北京门头沟•一模）一种高硫铳矿的主要成分MnCOs，含有SiO?、FeCO3>MnS、FeS、CuS、NiS

等杂质，其中SiO?、FeCOs含量较大。以该高硫镒矿为原料制备硫酸镒，流程示意图如图所示。

高硫滤液

操作MnSO•HO

镒矿粉42

滤渣1滤渣2滤渣3

已知：①金属硫化物的溶度积常数如下表。

金属硫化物CuSNiSMnSFeS

Ksp6.3x10-36LOXION2.5x10706.3x10-8

②金属离子的Igc(M)与溶液pH的关系如图所示。

123456789101112

-1-

(

L2+/+

-2-Cu'

・Fe3+\Ni2出

6o

n(、-3-

E

-4-

与

-5-.........................................................

23456789101112

PH

(1)在预处理阶段，将高硫锯矿粉碎的目的是o

(2)若未经脱硫直接酸浸，会产生的污染物是o

(3)酸浸时主要含锦组分发生反应的离子方程式为；加入MnOz的作用是(用离子方程式表

示)。

(4)调溶液pH到5左右，滤渣2的主要成分是0

(5)由图像可知，从“操作”所得溶液中得到MnSO/凡。晶体需进行的操作是、洗涤、干燥。

/、

Z

,Miso4,5H；

N1nS•H

o4

020406080100120

T/℃

(6)镒含量测定：

i,称取ag晶体，加水溶解，将滤液定容于100mL容量瓶中。

ii.取10.00mL溶液于锥形瓶中，加少量催化剂和过量(NHjSzQ*溶液，加热、充分反应,产生MnO；和SO：,

煮沸溶液使过量的(N%%S2O8分解。

iii.加入指示剂，用1m10卜匚1(m4)尸6岱04)2溶液滴定。滴定至终点时消耗(NHjFe&Oj溶液的体积为

cmL,M11O4重新变成MY+。废渣中锌元素的质量分数为。

【答案】

(1)增大反应物之间的接触面积，提高反应速率，使反应更加充分

(2)H2s

+2+2++2+3+

(3)MnCO3+2H=Mn+CO2T+H2OMnO2+2Fe+4H=Mn+2Fe+2H2O

(4)Fe(OH)3

(5)蒸发结晶，保存温度在40℃以上趁热过滤

【详解】高硫铳矿的主要成分MnCOs，含有Si。?、FeCOj、MnS、FeS、CuS、NiS等杂质，其中SiO?、FeCO3

含量较大，碱性溶液中，在催化剂存在下通空气氧化脱硫，硫化物中的硫元素被氧化为单质，二氧化硅与

氢氧化钠反应生成硅酸钠，硫化亚铁被氧气氧化生成硫单质和氢氧化铁，过滤得到的脱硫矿粉中含S、Fe

(OH)3、碳酸盐和金属氧化物，加入硫酸酸浸，并加入MnCh氧化Fe2+,生成的滤液中含Fe3+、Mn2\Cu2\

Ni2+,单质S以滤渣1的形式除去，加入一水合氨调pH,进而除去铁元素，过滤得到的滤液中含Mn2+、Cu2+、

Ni2+,再加入硫化钠可除去铜元素与馍元素，最后过滤得到的MnSCU溶液经蒸发结晶，保存温度在40℃以

上趁热过滤、洗涤、干燥后得到MnSO「H?。。

(1)在预处理阶段，将高硫锦矿粉碎的目的是：增大反应物之间的接触面积，提高反应速率，使反应更加

充分；

(2)未经脱硫直接酸浸，金属硫化物会与酸发生反应产生有毒的硫化氢；

(3)酸浸时含硫矿粉中的碳酸镒会与硫酸发生反应生成MnSCU、水和二氧化碳，反应的离子方程式为：

+2+

MnCO3+2H=Mn+CO2T+H2O:加入MnCh目的是为了氧化亚铁离子，生成便于除去的铁离子，涉及

2++2+3+

的离子方程式为：MnO2+2Fe+4H=Mn+2Fe+2H2O:

(4)根据金属离子的Igc(M)与溶液pH的关系图可知，调节pH为5左右，目的是为了除去铁元素，所以

过滤得到的滤渣2主要成分是Fe(OH)3；

(5)由图像可知，温度在40℃以下，溶液析出的晶体为MnSOj5H2。，因此从“操作”所得溶液中得到

MnSO「H。晶体需进行的操作是：蒸发结晶，保存温度在40℃以上趁热过滤、洗涤、干燥；

2+

(6)过程中存在反应：2Mn+5S2O^+8H2O=2MnO；+lOSOf+16H\

2++2+3+2+2+

MnO；+5Fe+8H=Mn+5Fe+4H2O,存在关系式Mn〜5Fe,

n(Mn2+)=n(Fe2+)=fxbex10-3mol=2bcx10_4mol,质量为2bcxl04molx55g/mol=0.01Ibcg,质量分数

0.01Ibcgllbc

为：10m£a°o

agx---------

100m£

7.(2024•内蒙古锡林郭勒盟•三模)以废旧电池［主要含MnCh、MnOOH、Zn、Zn(OH)2>Fe、KOH、、石墨

棒］为原料，制备镒锌铁氧体［MnxZn/ezC%的流程如下：

稀硫酸(NH4)2CO3

II

废旧电池f放电拆解f粉碎f酸浸一►氯化f共沉淀……A镒锌铁氧体

已知：(NHjSzOg在煮沸时易分解。

⑴将电池“粉碎”前应先放电，其目的是。

(2)“酸浸”过程中含镒物质被溶液中的Fes。,，还原为Mn”，其中MnO?参与反应的离子方程式

为。

(3)“氧化”时加入将F广+氧化，取氧化后的溶液加入Na2cO3,调节溶液pH为1~2,可制得黄钾铁矶

［K2Fe6(SO4)4(OH)12］^o

①复杂的含氧酸盐可以表示为氧化物的形式，如KAl(SO4)212H2O可表示为K2o-A12O3-4SO3-24HQ,则

K2Fe6(SO4)4(OH)12以氧化物的形式可表示为0

②写出加入Na2cCh生成黄钾铁帆反应的离子方程式：0

③检验“氧化”后的溶液中是否还存在Fe2+,可使用的试剂是(填化学式)。

(4)“共沉淀”前，需测定溶液中镐元素含量。操作步骤：

a.准确量取1.00mL“氧化”后的溶液于锥形瓶中，加入少量硫酸、磷酸和硝酸银溶液，振荡；

b.将溶液加热至809,加入3g(NHJ2S2O8充分反应(Mi?+被氧化为MnOD后，再将溶液煮沸；

c.冷却后，用O.lOOOmoLL?的(NHjFe(SOj标准溶液滴定至终点，平行滴定3次，平均消耗

(NH4)2Fe(SO4)2溶液23.20mL。

①步骤b中，煮沸的目的是o

②“氧化”后的溶液中Mn”的物质的量浓度为mol.L1。

【答案】

(1)释放残余的能量，避免造成安全隐患

2++2+3+

(2)MnO2+2Fe+4H=Mn+2Fe+2H2O

+3+

(3)K2O-3Fe2O3-4SO3-6H2O2K+6Fe+4SO^+6CO^+6H2O=K2Fe6(SO4)4(OH)i2i+6CO2T

K3[Fe(CN)6]

(4)将过量的(NH4)2S2O8加热分解掉，防止其氧化后续滴定过程中的Fe2+,以免引起实验误差0.464

【详解】废干电池主要含MnCh、MnOOH、Zn、Zn(OH)2>Fe、KOH,加入稀H2sO4到粉碎废电池增加酸

浸速率，MnO2>MnOOH、Zn、Zn(OH)2>Fe、KOH溶于酸，MnO2>MnOOH在酸性条件下被Fe?+还原生

成Md+,加入(NH4)2CC>3共沉淀最终制取镒锌铁氧体，据此分析结合各小题具体解题。

(1)电池是将化学能转化为电能的装置，将电池粉碎前应先放电，放电的目的是释放残余的能量，避免造

成安全隐患，故答案为：释放残余的能量，避免造成安全隐患；

(2)MnCh被溶液中的FeSO4还原为Mn2+,亚铁离子被氧化为铁离子，离子方程式为：

2++2+3+2++2+3+

MnO2+2Fe+4H=Mn+2Fe+2H2O,故答案为：MnO2+2Fe+4H=Mn+2Fe+2H2O；

(3)①根据题干示例可知，复杂的含氧酸盐可以表示为氧化物的形式，则K2Fe6(SC>4)4(OH)i2以氧化物的

形式可表示为K203Fe204S03-6H20,故答案为：K2O-3Fe2O3-4SO3-6H2O;

①加入Na2cCh调节溶液pH为1-2,生成黄钾铁矶[K2Fe6(SO4)4(OH)i2]的离子方程式为

2K++6Fe3++4SO}+6CO；+6H2O=K2Fe6(SO4)4(OH)m+6CO2T，故答案为：

2K++6Fe3++4SO：+6CO；-+6H2O=K2Fe6(SO4)4(OH)g+6CO2T；

③Fe2+与K3[Fe(CN)6](名称为铁氟化钾)反应产生蓝色沉淀，则检验Fe?+离子可以用K3[Fe(CN)6](铁氟化钾)

溶液，故答案为：K3[Fe(CN)6];

(4)①步骤b中，煮沸的目的是将过量的(NH4)2S2O8加热分解掉，防止其氧化后续滴定过程中的Fe2+,以

免引起实验误差，故答案为：将过量的(NH4)2S2O8加热分解掉，防止其氧化后续滴定过程中的Fe2+,以免引

起实验误差；

2+

②该滴定过程先后发生两个氧化还原反应：2Mn+5S20^+8H2O=2MnO4+10SO：+16H+,

2++2+3+

MnO4+5Fe+8H=Mn+5Fe+4H2O,滴定过程中消耗的

2+332+2+

n(Fe)=0.1000mol/Lx23.20mLx10-L/mL=2.320x10-mol,根据反应原理得关系式：Mn~MnO4-5Fe,则

-4

$A(yAx1f)

n(Mn2+)=-------1-----mol=4.64x10-4mol,则c(Mn2+)==------------mol/L=0.464mol/L,故答案为：0.464mol/L。

5ICT'

8.(2022・湖北襄阳・模拟预测)镒酸锂(LiMnOz)是锂电池的正极材料。以软锦矿粉(主要成分是MnO2,含

少量尸02。3、A/2O3,SiO2,Mg。等)为原料制备锦酸锂的流程如下：

Li,CO,、空气

软镒------>LiMnO.

2MnCO3-3Mn(OH)/H2O2

矿粉900~1000℃

滤渣1滤渣2滤渣3滤液

常温下，几种难溶物质的溶度积数据如下表:

物质MgF2Mn月Mn(OH)2Fe(OH)3

Ksp7.0X10-115.6xlO-32.0x10飞2.0x10-38

请回答下列问题:

(1)“酸浸”时，常在高压下充入S。？，其目的是.

⑵“滤渣1”的主要成分是.(填化学式，下同)，“酸浸”时，被氧化的物质是

(3)“氧化”时MnO?发生反应的离子方程式为.

(4)“调pH”时发生反应：3叫・丹0(的)+而+(四)UPe(OH)3(s)+3NW；(做)，该反应的平衡常数

K=o(已知：常温下，NH3E2O的电离常数Kb=2x10-5)

⑸测得“沉镁”后溶液中c(加2+)=0.8付/.广，则残留的c(%2+)〃皿/.小。“沉镒”后的滤液与

碱加热处理后可返回(填步骤名称)步骤循环利用。

(6)“沉锦”生成碱式碳酸镒［2MnCC(3•3Mn(OH)2・凡0］的同时放出CO2,该反应的离子方程式

为。

【答案】

⑴增大压强，提高SO?的溶解度，从而提高酸浸速率

(2)SiO2SO2

2++3+2+

(3)MnO2+2Fe+4H=2Fe+Mn+2H2O

(4)4.0X1023

(5)1x10-8调pH

2+

(6)5Mn+10HCO；=2MnCO3-3Mn(OH),H2OJ+8CO2T+H2O

【详解】以软锦矿粉(主要成分是MnCh,含少量Fe2O3、AI2O3、SiCh、MgO等)为原料，加入硫酸并通入二

氧化硫进行酸浸，反应后除去滤渣1为SiCh,得到滤液主要含有硫酸车孟、硫酸铝、硫酸亚铁、硫酸镁等，

再加入二氧化镒，将亚铁离子氧化成铁离子，再通入氨气调节pH,将AP+、Fe3+转化为氢氧化铝、氢氧化

铁沉淀为滤渣2,再加入氟化铳沉镁，将镁离子转化为氟化镁形成滤渣3,所得滤液再加入碳酸氢镂沉铳，

得到碱式碳酸镐［2MnCO3-3Mn(OH)2-H2O］的同时放出CO2,再加入碳酸锂，在空气中加热至900-1000℃,

反应得到镒酸锂(LiMnCh)。

(1)“酸浸”时，常在高压下充入SO?，其目的是增大压强，提高SO2的溶解度，从而提高酸浸速率。

(2)“滤渣1”的主要成分是SiO2(不溶于H2so4),“酸浸”时，二氧化铳、Fe3+能将Sth氧化，故被氧化的物

质是SO2o

⑶“氧化”时MnCh将Fe2+氧化成Fe3+,同时自身被还原为锦离子，发生反应的离子方程式为

2++3+2+

MnO2+2Fe+4H=2Fe+Mn+2H.O。

3+

(4)“调pH”时发生反应：3NH3-H2O(aq)+Fe(aq)^Fe(OH)3(s)+3NH：(aq),该反应的平衡常数

K一c'(NH：).C3(NH〉C3(OH)一勺为％凡。_(2'1叫"。七巴

33+33+338

c(NH3-H2O)-c(Fe)c(NH3-H2O)-c(Fe)-c(OH")7Csp[Fe(OH)3]2.0xlO-

12+223

(5)测得“沉镁”后溶液中c(Mn2+)=0.8mol-f,/CJXMnF2)=c(Mn)-c(F-)=0.8mol/Lxc(F)=5.6xl0-,贝(J

K(MgF)70x10-11

c2(F-)=7.0xl0-3,则残留的。(Mg2+)=.-lxlO-8mol-L"；“沉镒”后的滤液与碱加热处理

c(F-)7.0x10

后会产生氨气，可返回调pH步骤循环利用。

(6)“沉锦”生成碱式碳酸锦[2MnCO3-3Mn(OH)2-HO]的同时放出CO2,根据电荷守恒、元素守恒配平该

反应的离子方程式为5Mn2++10HCO]=2MnCC>3-3Mn(OH),-H2O+8CO2T+H2O。

9.(2023•广西柳州•模拟预测)高纯氯化镒(MnCL)在电子技术和精细化工领域有重要应用。一种由粗镒粉(含

磷酸盐、硅酸盐、铁、铅等)制备高纯氯化锦的工艺流程如图所示(部分操作和条件略)。

步骤2NaOH溶液

如行蚣心分步骤1盐酸次、加，调节PH=6步骤3H2O2酸性溶液

粗镒粉------>磨碎-------*--------►溶液1---------E------►滤液甲------------------►

过滤

步骤4MnCCh调节pH=：步骤5H2s淄加币步骤6"小图林

--------------->滤液乙贰高~彳漏滤液丙------>MnCb固体

过滤伶却、过滤

己知：生成氢氧化物沉淀的pH：

Fe(OH)2Fe(OH)3Mn(OH)2Pb(OH)2

开始沉淀时6.31.58.16.5

完全沉淀时8.32.810.18.5

注：金属离子的起始浓度为01mol«L/i；当离子的浓度小于等于lOfmoH/i时沉淀完全。

回答下列问题：

⑴将粗镒粉磨碎的目的是o

(2)步骤1和步骤2除去了磷酸盐和硅酸盐。非金属性PSi(填写“大于”“小于”)，从原子结构角

度解释非金属性不同的原因是o

(3)所得滤液甲中的金属离子主要含有Mn2+、Fe2+和Pb2+等，且Pb?+不被H2O2氧化。加入H2O2目的

是。(用离子方程式表示)。步骤4加入MnCCh得到沉淀的主要成分是=

2+

(4)已知PbS的Ksp=8xl(y28,MnS的Ksp=2xl(T1。・步骤5的目的是除去Pb,反应的离子方程式

是，为了保证Pb2+除尽，控制溶液中S2-浓度范围是。(假设溶液中Mn2+、Pb2+

的浓度是O.lmol-L1)

(5)已知；氯化锦的溶解度随温度的变化如图。步骤6的操作是、、过滤、洗涤、

烘干。

2o

9o

6o

3O

020406080100

温度FC

【答案】

(1)增大接触面积，加快反应速率

⑵大于P元素原子半径较小，得电子能力强，非金属性强

2++3+

(3)2Fe+H2O2+2H=2Fe+2H2OFe(OH)3

2++2329

(4)Pb+H2S=PbSl+2H8x10-mol/L<c(S)<2xl0mol/L

(5)加热至80℃使氯化镒溶液接近饱和冷却至0℃左右

【详解】粗铳粉磨碎，将粗锦粉加入盐酸中充分反应，可与铁反应生成亚铁离子，再加入NaOH溶液调节

pH=6,过滤，可除去磷酸盐、硅酸盐，向所得滤液中加入H2O2酸性溶液，可氧化亚铁离子生成铁离子，充

分反应后加入MnCCh调节pH=3,过滤，可除去铁离子，生成了氢氧化铁沉淀，向所得滤液中通入H2s气

体，待充分反应后加热一段时间，可生成硫化铅和硫化锌沉淀，冷却后过滤，滤液含有氯化镒，浓缩、结

晶、分离、干燥，得到产品氯化镒固体，据此分析回答问题。

(1)将粗锦粉磨碎的目的是：增大接触面积，加快反应速率，

故答案为：增大接触面积，加快反应速率；

(2)P元素原子半径较小，得电子能力强，非金属性强，对应的最高价氧化物的水化物的酸性越强

H3PO4>H2SiO3,则得非金属性：P>Si,

故答案为：大于；P元素原子半径较小，得电子能力强，非金属性强；

(3)通过分析可知，过氧化氢的作用是将溶液中的Fe2+氧化为Fe3+,便于调节pH将其转化为Fe(OH)3沉

2++3+

淀除去，反应的离子方程式为：2Fe+H2O2+2H=2Fe+2H2O,通过分析可知加入M11CO3相关反应的离子

+2+3++

方程式为：MnCO3+2H=Mn+H2O+CO2t,Fe+3H2O#Fe(OH)3+3H,作用为调节溶液的pH以便于Fe3+

沉淀；

故答案为：2Fe2++H2O2+2H+=2Fe3++2H2O；Fe(OH)3；

(4)已知PbS的Ksp=3xlCf28,MnS的Ksp=2xl(yi。，步骤5的目的是除去Pb?+,反应的离子方程式为：

ex10-28

2++2+2-282-23

Pb+H2S=PbS；+2H,为了保证Pb2+除尽，Ksp=c(Pb)xc(S')=8x10,c(S)=mol/L=8x10-mol/L,

-10

2+2-1022x10-9

Ksp=c(Mn)xc(S')=2xl0,c(S')=mol/L=2x10mol/L,控制溶液中S?-浓度范围是：8xW

23mol/L<c(S2)<2xlO-9mol/L,

2++-232--9

故答案为：Pb+H2S=PbS；+2H；8x10mol/L<c(S)<2x10mol/L；

(5)分离氯化镒，可将溶液蒸发至饱和，应加热至80℃使氯化镒溶液接近饱和，冷却至0℃左右，过滤、

烘干可得到晶体，

故答案为：加热至80℃使氯化锈溶液接近饱和，冷却至0℃左右。

10.(2023•山西太原•二模)MnCCh可用作电器元件材料，也可作为瓷釉、颜料的制作原料。工业上用酸性

含镒废水(主要含Mn2+、ChH+、Fe2\Cu2+)制备MnCCh：

含4u加入氨水滤渣W

锌过里MnC>3调至pH=3.7、

废加入氨水滤渣Q

水②调pH,

滤液A滴加NH4HCO3

饱和溶液

滤液BMnCO3

已知：几种金属离子沉淀的pH如表。

金属离子Fe2+Fe3+Cu2+Mn2+

开始沉淀的pH7.53.25.28.8

完全沉淀的pH9.73.76.410.4

回答下列问题:

⑴①中加入过量MnO2的作用是.

(2)过程③中调pH的目的是

(3)过程④中有CO2生成，则生成MnCCh的离子方程是

(4)过程④中得到的副产品的化学式是。

(5)MnCO3在空气中加热易转化为不同价态的镒的氧化物，其固体残留率随温度的变化如图所示。则300℃

时，剩余固体中n(Mn)：n(0)为；图中点D对应固体的成分为(填化学式)。

斜

眼

SI

母

画

布

蕉

(6)NF3与NH3的立体构型相同，两者中心原子的轨道杂化类型均为，但NF3不易与Ci?+形成配离子,

其原因_______o

(7)一种Hg-Ba-Cu-0高温超导材料的晶胞(长方体)如图所示。

已知该晶胞中两个Ba2+的间距为cpm,则距离Ba2+最近的Hg+数目为个，二者的最短距离为

pm。(列出计算式即可)。

【答案】

(1)将Fe2+全部氧化为Fe3+

(2)使CM+转化为CU(OH)2除去

⑶Mn2++2HCOj=MnCO3；+CO2T+H2O

(4)NH4C1

(5)1：2M113O4和MnO

(6)sp3F的电负性比N大，N—F成键电子对向F偏移，导致NF3中N原子核对其孤对电子的吸引能力

增强，难以形成配位键，故NF3不易与Ci?+形成配离子

⑺4

【详解】根据流程：酸性含I废水(主要含Mn2+、ChH+、Fe2\Cu?+加过量MnCh,将Fe?+氧化为Fe3+,

加氨水调节pH=3.7,Fe3+转化为Fe(OH)3沉淀，过滤，滤渣为Fe(OH)3和过量的MnCh,滤液A含有Mn2+、

Cl-,H+、Cu2+,加氨水调节pH=6.4,则Ci?+转化为Cu(0H)2沉淀,过滤,滤渣Q为Cu(OH)2沉淀，滤液B

2+

含有Mn2+、C1-,加碳酸氢核反应：Mn+2HCOj=MnCO3；+CO2T+H2O,据此分析作答。

3+2++2+3+

(1)MnCh在酸性条件下可将Fe2+氧化为Fe,反应的离子方程式为：MnO2+2Fe+4H=Mn+2Fe+2H2O；

(2)调pH=6.4,除去溶液中的铜离子，使Cu2+完全沉淀为CU(OH)2；

(3)过程④中，反应会有C02生成，故反应为Mn2++2HCO!=MnCO31+CO2T+H2。；

(4)过程④中得到纯净MnCCh的操作方法是过滤、洗涤、干燥。根据元素守恒，流程中，氯离子未除去,

加入镀根离子，则副产品为NH4C1；

(5)MnCCh的物质的量为1mol即质量为115g,A点剩余固体质量为115gx75.65%=87g,减少的质量为

115g-87g=28g,可知MnCCh失去的组成为CO,故剩余固体的成分为MnCh,n(Mn)：n(O)为1：2；C点

剩余固体质量为115gx61.74%=71g,据锦元素守恒知m(Mn)=55g,则m(O)i=71g-55g=16g,则n(Mn)：

n(O)=|f：^=l：1,故剩余固体的成分为MnO,同理，B点剩余固体质量为115gx66.38%=76.337g,因

5516

5521.337

m(Mn)=55g,则m(O)2=76.337g-55g=21.337g,则n(Mn)：n(O)=--：———=3：4,故剩余固体的成分为

5516

Mn3O4,因D点介于B、C之间，故D点对应固体的成分为MmCU与MnO的混合物；故答案为：1：2；

M113O4和MnO；

(6)NF3与NH3的空间构型相同，这两种分子中中心原子价层电子对个数都是4,根据价层电子对互斥理

论判断中心原子的轨道杂化类型为sp3；F的电负性比N大，N-F成键电子对向F偏移，导致NF3中N原

子核对其孤对电子的吸引能力增强，难以形成配位键，故NF3不易与CM+形成配离子；

b-c

(7)该晶胞中两个Ba2+的间距为cpm,下边Ba原子距离底面中心的距离=*pm,距离Ba?+最近的Hg+

数目为4个，二者的最短距离为

11.(2024・湖北•模拟预测)锦是生产各种合金的重要元素。工业上以含铳矿石(主要成分为MnCO「还含有

铁、钻、银、铜等的碳酸盐杂质)为原料生产金属镒的工艺流程如下:

氨水调氨水调

足量硫酸过