Ksp(MnS)
2－c(Mn2＋)c(S)1.5×10－159
反应的平衡常数K＝＝2＋＝－24＝1.25×10。
c(Zn)Ksp(ZnS)1.2×10
c(S2－)
答案：(1) 催化剂 4MnO2＋ZnS＋4H2SO4===4MnSO4＋ZnSO4＋4H2O (2)1.25×10 (3)MnO2＋2Fe＋4H===Mn＋2Fe＋2H2O (4)Fe(OH)3 (5)ZnS
4．(2019·南通模拟)碳酸钙可用作食品添加剂。以磷石膏(主要成分为CaSO4·2H2O)为原料制备碳酸钙的一种工艺流程如图所示：
(1)已知磷石膏“水洗”前后的部分杂质质量分数变化如表所示：
物质 水洗前/% 水洗后/% SiO2 9.21 8.96 P2O5 3.08 1.37 Al2O3 0.55 0.46 F 0.68 0.29 －2＋
＋
2＋
3＋
9
Fe2O3 0.19 0.27 则“水洗“除去的主要杂质是___________。 (2)气体A 的化学式为_______。 (3)
“
碳
化
”
时
发
生
反
应
的
化
学
方
程
式
为
________________________________________________。其他条件一定时，“碳化”反应中CaSO4的转化率随温度的变化如图所示，温度高于45℃，CaSO4的转化率下降的原因是__________________________。
(4)工业上电解(NH4)2SO4溶液可制取过二硫酸铵[(NH4)2S2O8]，其中S2O8的结构可表示为电解时阳极的电极反应式为_______________________。过二硫酸铵可用于游泳池中水的消毒，其原因是_______________________________。
解析：(1)从表格数据分析，水洗后质量分数减少较多的为除去的主要杂质。(2)分析流程图可知生成了(NH4)2SO4，则气体A为NH3。(3)“碳化”时 CaSO4转化为CaCO3，故发生反应的化学方程式为CaSO4·2H2O＋2NH3·H2O＋CO2===(NH4)2SO4＋CaCO3＋3H2O；开始时随着温度升高，反应速率加快，CaSO4的转化率增大，温度高于45℃时，CaSO4的转化率下降是由于温度升高CO2溶解度降低，NH3·H2O分解速率加快。(4)工业上电解(NH4)2SO4溶液可制取过二硫酸铵[(NH4)2S2O8]，电解时阳极失去电子， SO4 中S为＋6价，S2O8中S为＋7价，则电极反应式为2SO4 －2e===S2O8，过二硫酸铵可用于游泳池中水的消毒，是由于过二硫酸铵与水反应生成了具有强氧化性的H2O2 (或过二硫酸铵具有强氧化性)。
答案：(1)P2O5、F (2)NH3
(3)CaSO4·2H2O＋2NH3·H2O＋CO2===(NH4)2SO4＋CaCO3＋3H2O 温度升高CO2溶解度降低，NH3·H2O分解速率加快
9
－
2－
－
2－
2－
2－
2－
(4)2SO4－2e===S2O8 过二硫酸铵与水反应生成了具有强氧化性的H2O2 (或过二硫酸铵具有强氧化性)
5．以菱锰矿(主要成分MnCO3，还含有FeCO3、CaCO3、SiO2、Al2O3、Fe2O3、MgCO3等杂质)为原料制备二氧化锰的工艺流程如图所示：
已知：草酸钙、草酸镁不溶于水。
(1)写出“氧化”时发生反应的离子方程式：____________________________________。 (2)“中和”的目的是将铁、铝元素转化为沉淀除去， 化合物X可用_______________(写一种物质的化学式)。
(3)该工艺流程中固体1和固体2均需用水洗涤，目的是___________________________。 (4)“除杂”时，除去的金属离子有__________。
(5)“电解”原理如图所示，阳极的电极反应式为_______________________________。 (6)该流程中可以循环使用的物质有____________。
解析：(1)酸浸后溶液中含有Fe，能被二氧化锰氧化，则“氧化”时发生反应的离子方程式为MnO2＋2Fe＋4H===Mn＋2Fe＋2H2O。(2)“中和”的目的是将铁、铝元素转化为沉淀除去，由于不能再引入新杂质，则化合物X可用MnCO3。(3)过滤得到的沉淀表面含有杂质离子，因此该工艺流程中固体1和固体2均需用水洗涤滤渣，洗出液用于酸浸工序，提高锰的回收率。(4)已知草酸钙、草酸镁不溶于水，则“除杂”时，除去的金属离子有 Ca、Mg。(5)阳极Mn失去电子转化为二氧化锰，则阳极的电极反应式为Mn＋2H2O－2e
－
2＋
2＋
2＋
2＋
2＋
＋
2＋
3＋
2＋
2－－2－
===MnO2＋4H。(6)硫酸锰电解生成二氧化锰和硫酸，则该流程中可以循环使用的物质有
＋
H2SO4、MnO2。
答案：(1)MnO2＋2Fe＋4H===Mn ＋2Fe＋2H2O (2)MnCO3 (或CaCO3等合理答案)
(3)用水洗涤滤渣，洗出液用于酸浸工序，提高锰的回收率(或用水洗涤滤渣，洗出液循环利用，提高锰的回收率等合理答案)
(4)Ca、Mg
(5)Mn＋2H2O－2e=== MnO2＋4H (6)H2SO4、MnO2
6．聚合硫酸铁铝、聚合氯化铝是高效水处理剂。以废铁屑、废铝质易拉罐及硫酸为原料，制备聚合硫酸铁铝的工艺流程如图所示：
(1)为提高反应Ⅰ、Ⅱ金属元素的浸出率，可以采取的措施有________________________________________________________________________。
10
2＋
－
＋
2＋
2＋
2＋
＋
2＋
3＋
(2)反应Ⅲ中FeSO4转化为Fe2(SO4)3的化学方程式为
________________________________________________________________________。 (3)反应Ⅲ的温度应控制在
50℃～70℃为宜，原因是
______________________________。反应Ⅲ过程中往往加入少量硝酸铝，其作用如图1所示，转
化
①
的
离
子
方
程
式
为
________________________________________________________________________。
(4)写出
Fe2(SO4)3水解生成
Fe2(OH)n(SO4)3－
n2
的离子方程式：
________________________________________________________________________。
(5)利用图2所示电解装置可制备净水剂聚合氯化铝。实际生产中，阳极附近因为副反应可能产生的气体有________。
解析：(1)为提高反应Ⅰ、Ⅱ金属元素的浸出率，可以采取的措施有适当提高硫酸浓度、适当提高反应温度、将废铁屑、废铝质易拉罐粉碎或搅拌等。(2)反应Ⅲ向FeSO4中加入硫酸并通入氧气，转化为Fe2(SO4)3的化学方程式为 4FeSO4＋O2＋2H2SO4===2Fe2(SO4)3＋2H2O。(3)反应Ⅲ的温度应控制在50℃～70℃为宜，原因是温度过低，反应速率太慢；温度过高，金属离子水解趋势增强，易形成沉淀，影响产品的质量。反应Ⅲ过程中往往加入少量硝酸铝，Fe在H、NO3作用下被氧化为Fe，则转化①的离子方程式为3Fe＋4H＋NO3=== 3Fe＋NO↑＋2H2O。(5)实际生产中，阳极附近由于溶液中的Cl和OH放电发生副反应，可能产生的气体为Cl2、O2。
答案：(1)适当提高硫酸浓度、适当提高反应温度等 (2)4FeSO4＋O2＋2H2SO4===2Fe2(SO4)3＋2H2O
(3)温度过低，反应速率太慢；温度过高，金属离子水解趋势增强，易形成沉淀，影响产品的质量 3Fe＋4H＋NO3===3Fe＋NO↑＋2H2O
(4)2Fe＋?3－?SO4＋nH2
?2?(5)Cl2、O2
7．(2019·南通模拟)CoCO3是一种制造锂电池电极的原料。以含钴废渣(主要成分CoO、Co2O3，还含有Al2O3、ZnO等杂质)为原料制备CoCO3的一种工艺流程如图所示：
下表列出了相关金属离子生成氢氧化物沉淀的pH(开始沉淀的pH按金属离子浓度为1.0 mol·L计算)
金属离子 Co 2＋－1
3＋
2＋
＋
－
3＋
3＋
－
－
2＋
＋
－
3＋
2＋
＋
－
?
n?
2－
2
(OH)n(SO4)3－＋nH
2
n＋
开始沉淀的pH 7.6 沉淀完全的pH 9.4 11
Al Zn 2＋3＋3.0 5.4 5.0 8.0 (1)“酸浸”时通入SO2的目的是___________________________________________。 (2)“除铝”时调节溶液pH范围为________，该过程中主要反应的离子方程式为______________________________________________________________________。
(3)“萃取”过程可表示为ZnSO4(水层)＋2HX(有机层
2
(有机层)＋H2SO4(水层)，
由有机层获取ZnSO4溶液的操作是__________________________________________。
(4)“沉钴”时Na2CO3溶液需缓慢滴加的原因是___________________________。 (5)CoCO3隔绝空气灼烧可以生成Co2O3，该反应的化学方程式为________________________________________________________________________。
解析：钴废渣(主要成分CoO、Co2O3，还含有Al2O3、ZnO等杂质)用H2SO4溶解并通入SO2，使溶液中的Co还原成Co，加入Na2CO3除铝时，Al和 CO3 发生互相促进水解反应使铝转化为Al(OH)3↓，但不能让Zn、Co形成沉淀，则pH范围为5.0～5.4，加入萃取剂HX，从有机层中分离出ZnSO4，最后加入Na2CO3，沉钴，形成CoCO3沉淀。(3)根据题给信息“ZnSO4(水层)＋2HX(有机层)
ZnX2(有机层)＋H2SO4(水层)”，要得到ZnSO4溶液，即使上述平衡向
2＋
2＋
3＋
2＋
3＋
2－
逆反应方向移动，故由有机层获取ZnSO4溶液的操作是向有机层中加入适量的硫酸溶液充分振荡，静置，分液。(4)Na2CO3溶液呈较强的碱性，为了防止生成Co(OH)2↓，故“沉钴”时Na2CO3溶液需缓慢滴加。
答案：(1)将Co还原为Co
(2)5.0～5.4 2Al＋3CO3＋3H2O===2Al(OH)3↓＋3CO2↑ (3)向有机层中加入适量的硫酸溶液充分振荡，静置，分液 (4)防止加入过快后，局部碱性过强而产生Co(OH)2 灼烧
(5)2CoCO3=====Co2O3＋CO↑＋CO2↑
3＋
2－
3＋
2＋
12
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