专题3 专题提升课 第2课时 离子反应在化工流程中的应用（配套教参Word）-【步步高】2025-2026学年高二化学选择性必修1 化学反应原理学习笔记（苏教版 闽桂蒙陕冀专版）

本讲义聚焦离子反应在化工流程中的应用这一核心知识点，系统梳理电离平衡、水解平衡、沉淀溶解平衡的理论基础，结合工艺流程题的一般形式、审题流程及识图技巧，搭建从化学平衡理论到实际化工问题分析的学习支架。 资料以高考真题典例为依托，通过变式训练和课时对点练强化科学思维，引导学生运用化学平衡视角解决分离提纯等实际问题。课中助力教师高效授课，课后帮助学生巩固知识，提升科学探究与实践能力，培养严谨的化学学科素养。

第2课时　离子反应在化工流程中的应用 [核心素养发展目标]　1.了解常考化工流程题的一般形式。2.能从“电离平衡、水解平衡、沉淀溶解平衡”的视角分析化工生产的相关问题。 一、工艺流程题的一般呈现形式 二、工艺流程题解题思路 1.审题流程 2.识图技巧 图1箭头表示反应物加入同时生成物出来； 图2箭头表示反应物分步加入和生成物出来； 图3箭头表示循环反应。 三、典例剖析 (2024·新课标卷，27)钴及其化合物在制造合金、磁性材料、催化剂及陶瓷釉等方面有着广泛应用。一种从湿法炼锌产生的废渣(主要含Co、Zn、Pb、Fe的单质或氧化物)中富集回收得到含锰高钴成品的工艺如下： 已知溶液中相关离子开始沉淀和沉淀完全(c≤1.0×10-5 mol·L-1)时的pH： Fe3+ Fe2+ Co3+ Co2+ Zn2+ 开始沉淀的pH 1.5 6.9 — 7.4 6.2 沉淀完全的pH 2.8 8.4 1.1 9.4 8.2 回答下列问题： (1)“酸浸”前废渣需粉碎处理，目的是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　；“滤渣1”中金属元素主要为　　　　　　　。  (2)“过滤1”后的溶液中加入MnO2的作用是　　　　　　　　　　　　。取少量反应后的溶液，加入化学试剂　　　　　　　检验　　　　　　　，若出现蓝色沉淀，需补加MnO2。  (3)“氧化沉钴”中氧化还原反应的离子方程式为　　　　、　　　　。  (4)“除钴液”中主要的盐有　　　　　　　(写化学式)，残留的Co3+浓度为　　　　　　　 mol·L-1。  答案　(1)增大固液接触面积，加快酸浸速率，提高浸取效率　Pb　(2)将溶液中的Fe2+氧化为Fe3+，以便在后续调pH时除去Fe元素　K3[Fe(CN)6]溶液　Fe2+　(3)3Co2+++7H2O===3Co(OH)3↓+MnO2↓+5H+　3Mn2++2Mn+2H2O===5MnO2↓+4H+　(4)ZnSO4、K2SO4　10-16.7 解析　由题中信息可知，用硫酸处理含有Co、Zn、Pb、Fe的单质或氧化物的废渣，得到含有Co2+、Zn2+、Fe2+、Fe3+、等离子的溶液，Pb的单质或氧化物与硫酸反应生成难溶的PbSO4，则“滤渣1”为PbSO4；向滤液中加入MnO2将Fe2+氧化为Fe3+，MnO2被还原为Mn2+，加入ZnO调节pH=4，Fe3+完全转化为Fe(OH)3，“滤渣2”的主要成分为Fe(OH)3，滤液中的金属离子主要是Co2+、Zn2+和Mn2+；最后“氧化沉钴”，加入强氧化剂KMnO4，将溶液中Co2+氧化为Co3+，在pH=5时Co3+形成Co(OH)3沉淀，而KMnO4则被还原为MnO2，KMnO4还会与溶液中的Mn2+发生归中反应生成MnO2，得到Co(OH)3和MnO2的混合物，“除钴液”主要含有ZnSO4、K2SO4，据此解答。 (1)在原料预处理过程中，粉碎固体原料能增大固体与液体的接触面积，从而加快酸浸的反应速率，提高浸取效率；由分析可知，“滤渣1”的主要成分为PbSO4，则“滤渣1”中金属元素主要为Pb。(2)酸浸液中含有Co2+、Zn2+、Fe2+、Fe3+、等离子。由题表中数据可知，当Fe3+完全沉淀时，Co2+未开始沉淀，而当Fe2+完全沉淀时，有一部分Co2+沉淀，为了除去溶液中的Fe元素且Co2+不沉淀，应先将Fe2+氧化为Fe3+，然后调节溶液的pH使Fe3+全部转变为Fe(OH)3沉淀而除去，所以MnO2的作用是将Fe2+氧化为Fe3+，以便在后续调pH时除去Fe元素。常用K3[Fe(CN)6]溶液检验Fe2+，若生成蓝色沉淀，则说明溶液中仍存在Fe2+，需补加MnO2。(3)由分析可知，该过程发生两个氧化还原反应，离子方程式为3Co2+++7H2O===3Co(OH)3↓+MnO2↓+5H+、3Mn2++2+2H2O===5MnO2↓+4H+。(4)整个过程中，Zn2+未除，加入KMnO4“氧化沉钴”时引入了K+，而阴离子是在酸浸时引入的，因此除钴液中主要的盐有ZnSO4和K2SO4。当溶液pH=1.1时，c(H+)=10 -1.1 mol·L-1，Co3+恰好完全沉淀，此时溶液中c(Co3+)=1.0×10-5 mol·L-1，则c(OH-)==10-12.9 mol·L-1，则Ksp[Co(OH)3]=1.0×10-5×=10-43.7。“除钴液”的pH=5，即c(H+)=10-5 mol·L-1，则c(OH-)=10-9mol·L-1，此时溶液中c(Co3+)== mol·L-1=10-16.7 mol·L-1。 变式训练 1.实验小组设计实验除去粗盐溶液中的Ca2+、Mg2+、S并进行定性检验。 已知：Ksp[Mg(OH)2]=5.6×10-12，Ksp(BaSO4)=1.1×10-10，Ksp(BaCO3)=2.6×10-9。 下列说法不正确的是(　　) A.常温时，调节溶液的pH>12，可使滤液中c(Mg2+)<1×10-5mol·L-1 B.加入Na2CO3溶液仅发生反应：Ba2++C===BaCO3↓、Ca2++C===CaCO3↓ C.加入盐酸发生的反应是2H++C===CO2↑+H2O、H++OH-===H2O D.若步骤①加入BaCl2溶液后进行过滤，可以避免白色沉淀M的生成 答案　B 解析　常温时，调节溶液的pH>12，则氢氧根离子的浓度大于10-2 mol·L-1，则滤液中c(Mg2+)<=5.6×10-8 mol·L-1<1×10-5 mol·L-1，A正确；由题意可知，加入过量饱和Na2CO3溶液还会存在部分硫酸钡转化为碳酸钡，故还有反应：BaSO4(s)+C===BaCO3(s)+S，B错误；加入稀盐酸除去过量氢氧化钠、碳酸钠，故加入盐酸发生的反应是2H++C===CO2↑+H2O、H++OH-===H2O，C正确；流程中加入过量饱和碳酸钠溶液会将部分硫酸钡转化为碳酸钡沉淀，同时生成硫酸根离子，故步骤①加入BaCl2溶液后进行过滤，可以避免白色沉淀M的生成，D正确。 2.四水合磷酸锌[Zn3·4H2O，难溶于水]是一种性能优良的绿色环保防锈颜料。实验室以锌灰(含Zn、ZnO、PbO、CuO、FeO、Fe2O3、SiO2等)为原料制备Zn3·4H2O的流程如下： 已知：Ksp(ZnS)=1.6×10-24，Ksp(CuS)=6.4×10-36。 下列说法错误的是(　　) A.滤渣 Ⅰ 的主要成分是SiO2 B.步骤 Ⅰ 中，调节溶液的pH约为5后加KMnO4溶液反应的离子方程式为+3Fe2++7H2O===MnO2↓+3Fe(OH)3↓+5H+ C.若试剂a为ZnS，反应ZnS(s)+Cu2+===Zn2++CuS(s)的K=2.5×1011 D.沉锌后的母液中可回收利用的物质有K2SO4、(NH4)2SO4 答案　A 解析　原料锌灰(含Zn、ZnO、PbO、CuO、FeO、Fe2O3、SiO2等)中，SiO2不与酸反应，PbO被硫酸转化为难溶的PbSO4，其余完全变成相应的硫酸盐进入溶液，滤渣Ⅰ为硫酸铅和SiO2。加入高锰酸钾氧化硫酸亚铁，其自身被还原为MnO2，硫酸亚铁最终转化为氢氧化铁，滤渣Ⅱ为MnO2、Fe(OH)3，试剂a用来除掉溶液中的铜离子。加入碳酸氢铵得到ZnCO3和Zn(OH)2，加入H3PO4得到Zn3(PO4)2·4H2O。反应ZnS(s)+Cu2+===Zn2++CuS(s)的K====2.5×1011，C正确。 3.以某废钒渣(主要成分为V2O3，含有少量Al2O3、CaO)为原料生产V2O5的工艺流程如图： 已知：钒酸(H3VO4)是强酸，NH4VO3难溶于水；+5价钒在溶液中的主要存在形式与溶液pH的关系如下表： pH 4~6 6~8 8~10 10~12 主要离子 V V V2 V (1)向钒渣中加入生石灰焙烧，将V2O3转化为Ca(VO3)2的化学方程式为　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。  (2)已知Ca(VO3)2难溶于水，可溶于盐酸。若“酸浸”时溶液的pH=4，则Ca(VO3)2溶于盐酸的离子方程式为　　　　　　　　　　　　　　　　　　。  (3)已知加入石灰乳后生成Ca3(VO4)2沉淀，则加入石灰乳的作用是　　　　　　　　　　　　　　　。  (4)反应Ca3(VO4)2(s)+3C2V+3CaCO3(s)的平衡常数为　　　　　　　　　　　　(用含m、n的代数式表示，已知：Ksp(CaCO3)=m，Ksp[Ca3(VO4)2]=n)。  (5)沉钒2过程中加入氯化铵溶液，控制溶液的pH=7.5，当pH>8时，NH4VO3的产量明显降低，原因是　　　　　　　　　　　　。  答案　(1)CaO+O2+V2O3Ca(VO3)2 (2)Ca(VO3)2+4H+===Ca2++2V+2H2O　(3)调节溶液的pH，并提供Ca2+形成Ca3(VO4)2沉淀　(4)　(5)当pH>8时，钒的主要存在形式不是V 解析　V2O3与CaO高温焙烧反应生成Ca(VO3)2，Ca(VO3)2与盐酸反应控制pH=4生成V，加入石灰乳，提供Ca2+，同时增大溶液的碱性生成Ca3(VO4)2沉淀。 (4)Ca3(VO4)2(s)+3C2V+3CaCO3(s)的平衡常数K===。 课时对点练 [分值：50分] [1~5题，每小题2分] 1.化工行业常用硒(Se)作催化剂，该催化剂具有反应条件温和、成本低、环境污染小、用后处理简便等优点。以铜阳极泥(主要成分为Cu2Se、Ag2Se，还含有少量Ag、Au、Pt等)为原料制备纯硒的工艺流程如图。 已知：①“净化除杂”时采用真空蒸馏的方法提纯硒(沸点为685 ℃)。 ②焙烧后，Cu、Ag均以硫酸盐形式存在，Ksp(Ag2SO4)=1.4×10-5。 ③“浸出液”中溶质的饱和浓度不小于0.01 mol·L-1；离子浓度小于1×10-5mol·L-1时，认为不含该离子。 下列说法错误的是(　　) A.“加硫酸并焙烧”时使用的硫酸应为浓硫酸 B.“水吸收”过程得到的溶液呈酸性 C.在实验室蒸馏时，需要用到直形冷凝管 D.“浸出液”中的溶质成分一定不含Ag+和 答案　D 解析　浓硫酸具有强氧化性，可将Se2-氧化成SeO2，稀硫酸不能将Cu2Se氧化成CuSO4和SeO2，故“加硫酸并焙烧”时使用的硫酸应为浓硫酸，A正确；SeO2和SO2都是酸性氧化物，“水吸收”后溶液呈酸性，B正确；当“浸出液”中溶质的饱和浓度等于0.01 mol·L-1时，c2(Ag+)·c()=0.022×0.01=4×10-6<1.4×10-5，“浸出液”中的溶质含有Ag+和S，D错误。 2.某含锰废水中主要含有MnSO4，另含H+、Fe2+、Ca2+、Mg2+、Cu2+、Al3+等，某同学为了回收Mn单质设计如下工艺流程，下列说法不正确的是(　　) 已知25 ℃时，Ksp(CaF2)=1.5×10-10、Ksp(MgF2)=7.5×10-11。 A.滤渣1主要含Fe(OH)3和Al(OH)3 B.除钙镁步骤中，当Ca2+、Mg2+沉淀完全时，溶液中=2 C.滤液4主要含(NH4)2CO3 D.反应①中Si可用铝替代 答案　C 解析　含锰废水中加入H2O2把Fe2+氧化为Fe3+，加入氢氧化钠调节pH生成Fe(OH)3和Al(OH)3沉淀，所以滤渣1主要含Fe(OH)3和Al(OH)3，故A正确；除钙镁步骤中，当Ca2+、Mg2+沉淀完全时，溶液中====2，故B正确；“沉锰过程”是硫酸锰与NH4HCO3反应生成MnCO3沉淀、二氧化碳气体、水和硫酸铵，滤液4主要含硫酸铵，故C错误；MnO能和Al发生铝热反应生成Mn，所以反应①中Si可用铝替代，故D正确。 3.工业生产中利用方铅矿(主要成分为PbS，含有FeS2等杂质)制备PbSO4晶体的工艺流程如图： 已知：PbCl2难溶于冷水，易溶于热水；PbCl2(s)+2Cl-(aq)PbC(aq)　ΔH>0；Ksp(PbSO4)=1.0×10-8，Ksp(PbCl2)=1.6×10-5。下列说法错误的是(　　) A.“浸取”时的主要离子反应为MnO2+PbS+4H++2Cl-===PbCl2+S+Mn2++2H2O B.“滤渣2”的主要成分是Fe(OH)3 C.“沉降”时加入冰水，PbCl2(s)+2Cl-(aq)PbC(aq)平衡左移，有利于PbCl2沉淀更完全 D.“沉淀转化”过程达平衡时，溶液中=1.6×103 答案　A 解析　“浸取”时盐酸、MnO2与PbS发生反应生成PbCl2、S、Mn2+和H2O，加入的NaCl可促进平衡PbCl2(s)+2Cl-(aq)PbC(aq)正向移动，使更多的Pb元素存在于溶液中，离子方程式为MnO2+PbS+4H++4Cl-===PbC+S+Mn2++2H2O，A项错误；加入MnO调节溶液pH，使Fe3+转化成Fe(OH)3沉淀，“滤渣2”的主要成分是Fe(OH)3，B项正确；加入冰水使温度降低，PbCl2(s)+2Cl-(aq)PbC(aq)平衡逆向移动，即向着生成PbCl2沉淀的方向移动，C项正确；“沉淀转化”发生反应为PbCl2(s)+SPbSO4(s)+2Cl-，平衡常数K=====1.6×103，D项正确。 4.(2023·湖南，9)处理某铜冶金污水(含Cu2+、Fe3+、Zn2+、Al3+)的部分流程如下： 已知：①溶液中金属离子开始沉淀和完全沉淀的pH如下表所示： 物质 Fe(OH)3 Cu(OH)2 Zn(OH)2 Al(OH)3 开始沉淀pH 1.9 4.2 6.2 3.5 完全沉淀pH 3.2 6.7 8.2 4.6 ②Ksp(CuS)=6.4×10-36，Ksp(ZnS)=1.6×10-24。 下列说法错误的是(　　) A.“沉渣Ⅰ”中含有Fe(OH)3和Al(OH)3 B.Na2S溶液呈碱性，其主要原因是S2-+H2OHS-+OH- C.“沉淀池Ⅱ”中，当Cu2+和Zn2+完全沉淀时，溶液中=4.0×10-12 D.“出水”经阴离子交换树脂软化处理后，可用作工业冷却循环用水 答案　D 解析　当pH=1.9时氢氧化铁开始沉淀，当pH=3.5时氢氧化铝开始沉淀，当pH=4时，则会生成氢氧化铝和氢氧化铁，即“沉渣Ⅰ”中含有Fe(OH)3和Al(OH)3，A正确；硫化钠溶液中的硫离子可以水解，产生氢氧根离子，使溶液显碱性，其第一步水解的方程式为S2-+H2OHS-+OH-，B正确；当铜离子和锌离子完全沉淀时，则硫化铜和硫化锌都达到了沉淀溶解平衡，则====4.0×10-12，C正确；“出水”中除含有阴离子外，还含有大量的Na+、Ca2+等，故只经阴离子交换树脂软化处理后，不可用作工业冷却循环用水，D错误。 5.海水中含有丰富的镁资源。某同学设计了从模拟海水中制备MgO的实验方案： 模拟海水中的离子浓度/(mol·L-1) Na+ Mg2+ Ca2+ Cl- HC 0.439 0.050 0.011 0.560 0.001 注：溶液中某种离子的浓度小于1.0×10-5 mol·L-1时，可认为该离子不存在。 实验过程中，假设溶液体积不变。已知：Ksp(CaCO3)=3.4×10-9，Ksp(MgCO3)=6.8×10-6，Ksp[Ca(OH)2]=4.7×10-6，Ksp[Mg(OH)2]=5.6×10-12。 下列说法正确的是(　　) A.沉淀X为CaCO3 B.滤液M中存在Mg2+，不存在Ca2+ C.滤液N中存在Ca2+和Mg2+ D.步骤②中若改为加入4.2 g NaOH固体，沉淀Y为Ca(OH)2和Mg(OH)2的混合物 答案　A 解析　步骤①中，从题给条件可知n(NaOH)=0.001 mol，即n(OH-)=0.001 mol，依据离子反应“先中和、后沉淀、再其他”的反应规律，当1.0 L模拟海水中加入0.001 mol NaOH时，OH-恰好与HC完全反应：OH-+HC===C+H2O，生成0.001 mol C。由于Ksp(CaCO3)≪Ksp(MgCO3)，生成的C与水中的Ca2+反应生成CaCO3沉淀：Ca2++C===CaCO3↓，所以沉淀X为CaCO3，故A项正确；由于C只有0.001 mol，反应生成CaCO3所消耗的Ca2+为0.001 mol，滤液中还剩余c(Ca2+)=0.010 mol·L-1，则滤液M中同时存在Ca2+和Mg2+，故B项错误；步骤②中，当向滤液M中加入NaOH固体调至pH=11.0时，此时滤液中c(OH-)=1×10-3 mol·L-1，则Qc[Ca(OH)2]=c(Ca2+)·c2(OH-)=0.010×(10-3)2=10-8<Ksp[Ca(OH)2]，无Ca(OH)2沉淀生成，Qc[Mg(OH)2]=c(Mg2+)·c2(OH-)=0.050×(10-3)2=5×10-8>Ksp[Mg(OH)2]，有Mg(OH)2沉淀生成；又Ksp[Mg(OH)2]=c(Mg2+)·c2(OH-)=5.6×10-12，c(Mg2+)=5.6×10-6 mol·L-1<1.0×10-5 mol·L-1，则滤液N中不存在Mg2+，故C项错误；步骤②中若改为加入4.2 g NaOH固体，则n(NaOH)=0.105 mol，与0.050 mol Mg2+发生反应：Mg2++2OH-===Mg(OH)2↓，生成0.050 mol Mg(OH)2，剩余0.005 mol OH-，由于Qc[Ca(OH)2]=c(Ca2+)·c2(OH-)=0.010×(0.005)2=2.5×10-7<Ksp[Ca(OH)2]，所以无Ca(OH)2沉淀析出，沉淀Y为Mg(OH)2，故D项错误。 6.(12分)(2024·全国甲卷，26)钴在新能源、新材料领域具有重要用途。某炼锌废渣含有锌、铅、铜、铁、钴、锰的+2价氧化物及锌和铜的单质。从该废渣中提取钴的一种流程如下。 注：加沉淀剂使一种金属离子浓度小于等于10-5 mol·L-1，其他金属离子不沉淀，即认为完全分离。 已知：①Ksp(CuS)=6.3×10-36，Ksp(ZnS)=2.5×10-22，Ksp(CoS)=4.0×10-21。 ②以氢氧化物形式沉淀时，lg [c(M)/(mol·L-1)]和溶液pH的关系如图所示。 回答下列问题： (1)“酸浸”前，需将废渣磨碎，其目的是　　　　。  (2)“酸浸”步骤中，CoO发生反应的化学方程式是　　　　。  (3)假设“沉铜”后得到的滤液中c(Zn2+)和c(Co2+)均为0.10 mol·L-1，向其中加入Na2S至Zn2+沉淀完全，此时溶液中c(Co2+)=　　　　　 mol·L-1，据此判断能否实现Zn2+和Co2+的完全分离？　　　　(填“能”或“不能”)。  (4)“沉锰”步骤中，生成1.0 mol MnO2，产生H+的物质的量为　　　　　　。  (5)“沉淀”步骤中，用NaOH调pH=4，分离出的滤渣是　　　　　　　。  (6)“沉钴”步骤中，控制溶液pH=5.0~5.5，加入适量的NaClO氧化Co2+，其反应的离子方程式为　　　  　　　　。  (7)根据题中给出的信息，从“沉钴”后的滤液中回收氢氧化锌的方法是　　　　。  答案　(1)增大固体与酸的接触面积，加快“酸浸”速率　(2)CoO+H2SO4===CoSO4+H2O　(3)1.6×10-4　不能　(4)4.0 mol　(5)Fe(OH)3　(6)2Co2++5ClO-+5H2O===2Co(OH)3↓+Cl-+4HClO　(7)向滤液中滴加NaOH溶液，控制溶液的pH接近12但不大于12，静置后过滤、洗涤、干燥 解析　(3)假设“沉铜”后得到的滤液中c(Zn2+)和c(Co2+)均为0.10 mol·L-1，向其中加入Na2S至Zn2+沉淀完全，此时溶液中c(S2-)= mol·L-1=2.5×10-17 mol·L-1，则c(Co2+)= mol·L-1=1.6×10-4 mol·L-1，说明大部分Co2+也转化为硫化物沉淀，不能实现Zn2+和Co2+的完全分离。(4)“沉锰”步骤中，Na2S2O8将Mn2+氧化为二氧化锰除去，发生的反应为S2+Mn2++2H2O===MnO2↓+4H++2，若生成1.0 mol MnO2则产生4.0 mol H+。(5)“沉锰”步骤中，S2将Fe2+氧化为Fe3+，“沉淀”步骤中用NaOH调pH=4，Fe3+可以完全形成Fe(OH)3沉淀而分离。 7.(12分)二草酸合铜酸钾是一种重要的化工原料，微溶于冷水、酒精，可溶于热水。已知CuO+2KHC2O4===K2[Cu]+H2O，实验室制备二草酸合铜酸钾晶体{K2[Cu]·2H2O}可采用下列步骤： (1)CuSO4溶液显酸性的原因是　　　　　　　(用离子方程式表示)。  (2)在常温下，胆矾溶液与氢氧化钠溶液反应生成氢氧化铜，当所得溶液的pH=7时，则溶液中c(Cu2+)=　　　　　　　{已知该温度下Ksp[Cu(OH)2]=2.2×10-20}。  (3)已知H2C2O4的电离平衡常数：Ka1=5.6×10-2、Ka2=1.5×10-4，则KHC2O4溶液显　　　　(填“酸性”或“碱性”)。  (4)操作④后得到的晶体需用少量酒精洗涤，其目的是　　　　。  (5)过滤时用到的玻璃仪器有漏斗、　　　　　。  答案　(1)Cu2++2H2OCu(OH)2+2H+ (2)2.2×10-6 mol·L-1　(3)酸性　(4)除去表面的可溶性杂质和水分，同时酒精易挥发，晶体易干燥 (5)烧杯、玻璃棒 解析　(1)CuSO4溶液显酸性的原因是铜离子水解生成氢氧化铜和氢离子。 (2)在常温下，胆矾溶液与氢氧化钠溶液反应生成氢氧化铜，当所得溶液的pH=7时，根据Ksp[Cu(OH)2]=2.2×10-20=c(Cu2+)·c2(OH-)=c(Cu2+)×，解得c(Cu2+)=2.2×10-6 mol·L-1。 (3)已知H2C2O4的电离平衡常数：Ka1=5.6×10-2、Ka2=1.5×10-4，HC2的水解常数Kh2===×10-12<Ka2，说明HC2的电离程度大于其水解程度，因此KHC2O4溶液显酸性。 8.(16分)(2023·辽宁，16)某工厂采用如下工艺处理镍钴矿硫酸浸取液(含Ni2+、Co2+、Fe2+、Fe3+、Mg2+和Mn2+)，实现镍、钴、镁元素的回收。 已知： 物质 Fe(OH)3 Co(OH)2 Ni(OH)2 Mg(OH)2 Ksp 10-37.4 10-14.7 10-14.7 10-10.8 回答下列问题： (1)用硫酸浸取镍钴矿时，提高浸取速率的方法为　　　　　　　　(答出一条即可)。  (2)“氧化”中，混合气在金属离子的催化作用下产生具有强氧化性的过一硫酸(H2SO5)，1 mol H2SO5中过氧键的数目为　　　　。  (3)“氧化”中，用石灰乳调节pH=4，Mn2+被H2SO5氧化为MnO2，该反应的离子方程式为　　　　　　　　(H2SO5的电离第一步完全，第二步微弱)；滤渣的成分为MnO2、　　　　(填化学式)。  (4)“氧化”中保持空气通入速率不变，Mn(Ⅱ)氧化率与时间的关系如下。SO2体积分数为　　　　　　　　时，Mn(Ⅱ)氧化速率最大；继续增大SO2体积分数时，Mn(Ⅱ)氧化速率减小的原因是　　　　　　　　。  (5)“沉钴镍”中得到的Co(Ⅱ)在空气中可被氧化成CoO(OH)，该反应的化学方程式为　　　　。  (6)“沉镁”中为使Mg2+沉淀完全(25 ℃)，需控制pH不低于　　　　　　　　(精确至0.1)。  答案　(1)将镍钴矿粉碎(或浸取时搅拌或适当升高温度) (2)NA　(3)H2O+Mn2++HS===MnO2+S+3H+　Fe(OH)3、CaSO4　(4)9.0%　SO2具有还原性，能还原H2SO5　(5)4Co(OH)2+O2===4CoO(OH)+2H2O　(6)11.1 解析　(2)H2SO5的结构式为 ，所以1 mol H2 SO5中过氧键的数目为NA。(3)氢氧化铁的Ksp=10-37.4，当铁离子完全沉淀时，溶液中c(Fe3+)=10-5 mol·L-1，Ksp=c3(OH-)×c(Fe3+)=c3(OH-)×10-5=10-37.4，c(OH-)=10-10.8 mol·L-1，pH=3.2，此时溶液的pH=4，则铁离子完全水解，生成氢氧化铁沉淀，Ca2+与S结合生成CaSO4沉淀。(6)氢氧化镁的Ksp=10-10.8，当镁离子完全沉淀时，c(Mg2+)=10-5 mol·L-1，可求得c(OH-)=10-2.9 mol·L-1，则c(H+)=10-11.1 mol·L-1，所以溶液的pH=11.1。 学科网（北京）股份有限公司 $