物质 Fe(OH)3 Fe(OH)2 Mn(OH)2 2＋2＋开始沉淀 1.5 7.6 8.3 2＋沉淀完全 3.7 9.6 9.8 3＋若要除去Mn溶液中含有的Fe，可先用氧化剂把Fe氧化为Fe，再调节溶液的pH在3.7≤pH<8.3。
(2)调节pH所需的物质应满足两点：能与H反应，使溶液pH增大；不引入新杂质。例如：要除去Cu溶液中混有的Fe，可加入CuO、Cu(OH)2、CuCO3、Cu2(OH)2CO3等物质来调节溶液的pH。
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(2018·全国卷Ⅱ，T26)我国是世界上最早制得和使用金属锌的国家。一种以闪锌矿(ZnS，含有SiO2和少量FeS、CdS、PbS杂质)为原料制备金属锌的流程如图所示：
2＋
3＋
＋
相关金属离子[c0(M)＝0.1 mol·L]形成氢氧化物沉淀的pH范围如下：
金属离子 开始沉淀的pH 沉淀完全的pH 回答下列问题： (1)焙烧过程中主要反应的化学方程式为___________________________ _________________________________________________________________。
(2)滤渣1的主要成分除SiO2外还有________；氧化除杂工序中ZnO的作用是________，若不通入氧气，其后果是________。
(3)溶液中的Cd
2＋
n＋－1
Fe 1.5 2.8 3＋Fe 6.3 8.3 2＋Zn 6.2 8.2 2＋Cd 7.4 9.4 2＋可用锌粉除去，还原除杂工序中反应的离子方程式为
___________________________________________________________________。
5
(4)电解硫酸锌溶液制备单质锌时，阴极的电极反应式为
__________________________________________________________________； 沉积锌后的电解液可返回________工序继续使用。
[三步审读]
[解析] (1)在焙烧过程中ZnS和O2反应生成ZnO和SO2。(2)溶液中的Pb与SO4不能共存，生成PbSO4沉淀，SiO2不溶于H2SO4，即滤渣1中含SiO2和PbSO4。氧化除杂过程中O2能将溶液中Fe氧化生成Fe，加入ZnO能调节溶液的pH，促进Fe完全水解。由题表知Fe、Zn开始沉淀和沉淀完全时的pH非常接近，若不通入O2使Fe氧化为Fe，加入ZnO后无法除去Fe，会影响Zn的纯度。(3)根据题中信息可知还原除杂工序中涉及的离子反应式为Cd＋Zn===Cd＋Zn。(4)结合图示可知电解ZnSO4溶液时生成Zn，即电解时Zn在阴极被还原，电极反应式为Zn＋2e===Zn。沉积Zn后的电解液中主要含有H2SO4，可返回溶浸工序中继续使用。
焙烧
[答案] (1)2ZnS＋3O2=====2ZnO＋2SO2 (2)PbSO4 调节溶液的pH 无法除去杂质Fe (3)Cd＋Zn===Cd＋Zn (4)Zn＋2e===Zn 溶浸
2＋
－
2＋
2＋
2＋
2＋
－
2＋
2＋
2＋
2＋
2＋
2＋
2＋
3＋
2＋
3＋
3＋
2＋
2－
6
(1)“氧化除杂”过程除了加ZnO外还可以加________________________， O2的作用是__________________________________________________。 (2)滤渣洗涤的操作为_____________________________________________ _______________________________________________________________。 (3)“电解”制备Zn的阳极反应为__________________________________。 [答案] (1)Zn(OH)2或ZnCO3 把Fe氧化为Fe
(2)沿玻璃棒向漏斗中加蒸馏水至浸没沉淀，待蒸馏水自然流尽后，再重复操作2～3次
(3)4OH－4e===2H2O＋O2↑或2H2O－4e===4H＋O2↑ [对点训练]
1．(2019·全国卷Ⅲ)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，工艺如下图所示。回答下列问题：
－
－
－
＋
2＋
3＋
7
相关金属离子[c0(M)＝0.1 mol·L]形成氢氧化物沉淀的pH范围如下： 金属离子 开始沉淀的pH 沉淀完全的pH Mn 8.1 10.1 2＋n＋－1
Fe 6.3 8.3 2＋Fe 1.5 2.8 3＋Al 3.4 4.7 3＋Mg 8.9 10.9 2＋Zn 6.2 8.2 2＋Ni 6.9 8.9 2＋(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MnO2的作用是___________________________。 (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Zn和Ni，“滤渣3”的主要成分是________。 (5)“除杂2”的目的是生成MgF2沉淀除去Mg。若溶液酸度过高，Mg沉淀不完全，原因是____________________________________________________
___________________________________________________________________。
(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LiNixCoyMnzO2，其中1
Ni、Co、Mn的化合价分别为＋2、＋3、＋4。当x＝y＝时，z＝________。
3
[解析] (1)硫化锰矿及二氧化锰粉末中加入硫酸后，发生氧化还原反应：MnO2＋MnS＋2H2SO4===2MnSO4＋S＋2H2O，故滤渣1的主要成分为S和SiO2(不溶性硅酸盐)。
(2)Fe沉淀完全时，Mn已经开始沉淀，故加入MnO2是为了将溶液中的Fe氧化为Fe
＋
2＋
2＋
2＋
3
2＋
2＋
2＋
2＋
，便于除去。
(3)除去Fe及Al，应使二者沉淀完全，故pH应大于4.7。
3＋
3＋
8
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