1．电镀污泥中常含大量的铬(Cr)，回收电镀污泥中的铬的方法很多。以电镀污泥[含Cr(OH)3及Al、Cu、Ni、Zn、Fe的金属阳离子等]为原料制备铬酸铅(PbCrO4)的某工艺流程如图。
已知：①“焙烧”后，Al、Zn的存在形式为NaAlO2、Na2ZnO2，Cu、Fe以最高价氧化物的形式存在。
②
③当溶液的pH为6～7时，铅主要以铅离子形式存在；氢氧化锌和氢氧化铝均为两性氢氧化物，相关数据如下：
金属阳离子
完全沉淀pH
沉淀开始溶解pH
锌离子
8.0
10.5
铝离子
5.2
7.8
回答下列问题：
(1)“浸取”时不选用NaOH溶液浸取的原因为_____________。
(2)“过滤Ⅰ”后为了防止铬的流失需洗涤“滤渣Ⅰ”，并将洗涤液与滤液合并，实验室洗涤的具体操作为____________。
(3)“除铝和锌”时，为了较好地达到目的，该步骤应注意______。
(4)向“滤液1”中加稀盐酸的目的是______。
解析：(1)Na2CrO4、NaAlO2、Na2ZnO2等可溶于水，CuO、Fe2O3、NiO不溶于水，不溶于NaOH溶液，故“浸取”时不需要选用NaOH溶液。(2)过滤后将滤渣洗涤并将洗涤液与滤液合并，洗涤滤渣的操作为沿玻璃棒向漏斗中引入蒸馏水至淹没沉淀，待水流尽后，重复操作2～3次。(3)根据信息，“除铝和锌”时，为了较好地达到目的，该步骤应注意分步进行：滤液中加盐酸，调节8.0＜pH＜10.5，使锌离子沉淀完全，过滤，滤液中再加盐酸，调节5.2＜pH＜7.8，使铝离子沉淀完全，过滤，合并滤液得到滤液1。(4)向“滤液1”中加稀盐酸的目的是：调节滤液1的pH到6～7，使后续加入的硝酸铅主要以铅离子形式存在，同时避免
向右移动，主要以存在。
答案：(1)Na2CrO4、NaAlO2、Na2ZnO2等可溶于水，CuO、Fe2O3、NiO不溶于水，不溶于NaOH溶液
(2)沿玻璃棒向漏斗中引入蒸馏水至淹没沉淀，待水流尽后，重复操作2～3次
(3)滤液中加盐酸，调节8.0＜pH＜10.5，使锌离子沉淀完全，过滤，滤液中再加盐酸，调节5.2＜pH＜7.8，使铝离子沉淀完全，过滤，合并滤液得到滤液2
(4)调节滤液1的pH到6～7，使后续加入的硝酸铅主要以铅离子形式存在，同时避免向右移动，主要以存在
2．亚氯酸钠(NaClO2)具有强氧化性，是二氧化氯(ClO2)泡腾片的主要成分。一种工业制备亚氯酸钠的流程如图。
已知：亚氯酸钠难溶于乙醇，易溶于水，且其在水中的溶解度随温度的变化不大。
(1)“一系列操作”的具体步骤为__________________。
(2)“洗涤”时，选用乙醇的原因是_____________。
(3)实验室模拟工业制备亚氯酸钠的实验装置如图1。
①向装置A的三颈烧瓶中加入三种溶液时，浓硫酸应该后加入的原因为______________；
充分反应后再通入N2的目的是______________________。
②装置C的作用是______________。
(4)通过调整装置A中氯酸钠和氯化钠的投料比，反应后装置A中溶液的溶质主要为硫酸钠和硫酸氢钠，已知可能用到的溶解度曲线如图2。实验中从该溶液中获得芒硝(Na2SO4·10H2O)的方法是_________。
解析：(1)亚氯酸钠的溶解度随温度的升高变化不大，可采取加热浓缩、趁热过滤的方法制备NaClO2晶体。(2)亚氯酸钠难溶于乙醇，易溶于水，用乙醇洗涤可减小亚氯酸钠的损失。(3)①浓硫酸稀释时会放出大量的热，加入三种溶液时，后加入浓硫酸可以防止危险发生；充分反应后，通入氮气可使装置中的二氧化氯气体在装置B中充分吸收；②二氧化氯能与NaOH反应，装置C可吸收未反应的二氧化氯。(4)装置A中加入适量的NaOH，溶质变为硫酸钠，根据图2可知，芒硝的溶解度较低，可以采用高温浓缩、冷却结晶的方法制备芒硝。
答案：(1)加热浓缩、趁热过滤 (2)亚氯酸钠难溶于乙醇，易溶于水，用乙醇洗涤可减小亚氯酸钠的损失
(3)①防止浓硫酸稀释时发生危险 使装置中的二氧化氯气体能够在装置B中充分吸收 ②吸收未反应的二氧化氯 (4)高温浓缩、冷却结晶
3．氯化磷酸三钠[(Na3PO4·12H2O)4·NaClO]的熔点为62℃，常温下较稳定，受热易分解，具有良好的灭菌、消毒、漂白作用，医院、餐馆、食品加工等行业。一种以磷矿石[主要成分为Ca5(PO4)3F]为原料生产氯化磷酸三钠的工艺流程如图。
回答下列问题：
(1)磷矿石制成磷矿粉的目的是_______________________。
(2)“酸浸”中反应的化学方程式是Ca5(PO4)3F＋5H2SO4＋5nH2O===3H3PO4＋5CaSO4·nH2O↓＋HF↑，该操作中使用一定浓度的硫酸，而不用盐酸、硝酸，使用硫酸的优点是________________。
(3)“中和1”的反应中会生成Na2HPO4、CO2，该过程中除调节pH外，还需控制70～80℃的微热状态，微热的目的是_______、_____。
(4)“干燥”温度不宜过高的原因是_______________。
解析：(1)将磷矿石制成磷矿粉可以增大Ca5(PO4)3F与硫酸的接触面积，加快反应速率，使反应更加充分。(2)硫酸钙微溶于水，而氯化钙和硝酸钙溶于水，若用盐酸、硝酸代替硫酸，无法用过滤方法分离得到磷酸，而用硫酸，因生成硫酸钙沉淀，可用过滤方法得到磷酸。(3)中和1为碳酸钠和磷酸在70～80℃的微热状态下反应生成磷酸一氢钠和二氧化碳，微热的目的是使反应更加充分，同时使二氧化碳气体逸出，防止中和2加入氢氧化钠溶液时，生成碳酸钠，使得产品中混有杂质。(4)由题意可知，氯化磷酸三钠常温下较稳定，受热易分解，则为防止氯化磷酸三钠受热分解，干燥时温度不宜过高。
答案：(1)增大反应物接触面积，加快反应速率，使反应更加充分
(2)可用过滤方法得到磷酸
(3)使反应更加充分 使二氧化碳气体逸出
(4)防止氯化磷酸三钠受热分解
4．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，工艺如图所示。回答下列问题：
相关金属离子[c0(Mn＋)＝0.1mol·L－1]形成氢氧化物沉淀的pH范围如下：
(1)“氧化”中添加适量的MnO2的作用是______________。
(2)“调pH”除铁和铝，溶液的pH范围应调节为______～6之间。
(3)“除杂1”的目的是除去Zn2＋和Ni2＋，“滤渣3”的主要成分是______。
(4)“除杂2”的目的是生成MgF2沉淀除去Mg2＋。若溶液酸度过高，Mg2＋沉淀不完全，原因是_______________。
解析：硫化锰矿(还含Fe、Al、Mg、Zn、Ni、Si等元素)，MnS矿和MnO2粉加入稀硫酸，MnO2具有氧化性，二者发生氧化还原反应生成MnSO4、S，同时溶液中还有难溶性的SiO2及难溶性的硅酸盐，所以得到的滤渣1为SiO2和S和难溶性的硅酸盐；然后向滤液中加入MnO2，MnO2氧化Fe2＋生成Fe3＋，再向溶液中通入氨调节溶液的pH除铁和铝，所以滤渣2为Fe(OH)3、Al(OH)3，“除杂1”的目的是除去Zn2＋和Ni2＋，加入的Na2S和Zn2＋、Ni2＋反应生成硫化物沉淀，所以滤渣3为NiS和ZnS，“除杂2”的目的是生成MgF2沉淀除去Mg2＋，所以滤渣4为MgF2，最后向滤液中加入碳酸氢铵得到MnCO3沉淀，用稀硫酸溶解沉淀得到硫酸锰。(4)溶液中存在MgF2的溶解平衡，如果溶液酸性较强，生成弱电解质HF而促进氟化镁溶解，即F－与H＋结合形成弱电解质HF，平衡向右移动，所以镁离子沉淀不完全。
答案：(1)将Fe2＋氧化为Fe3＋ (2)4.7 (3)NiS和ZnS
(4)F－与H＋结合形成弱电解质HF，平衡向右移动
5．年诺贝尔化学奖颁给了为锂电池发展作出突出贡献的三位科学家。某废旧锂电池正极主要由LiFePO4、铝箔、炭黑等组成，Fe、Li、P具有极高的回收价值，具体流程如图。
(1)过程ⅱ中HCl/H2O2的作用是________________。
(2)浸出液X的主要成分为Li＋、Fe3＋、H2PO等。过程ⅲ控制碳酸钠溶液浓度20%、温度85℃、反应时间3h条件下，探究pH对磷酸铁沉淀的影响，如图所示。
①综合考虑铁和磷沉淀率，最佳pH为__________。
②当pH＞2.5后，随pH增加，磷沉淀率出现了减小的趋势，解释其原因_________。
解析：(1)加入盐酸，可溶解LiFePO4，过氧化氢具有强氧化性，与亚铁离子发生2Fe2＋＋H2O2＋2H＋===2Fe3＋＋2H2O，将Fe2＋氧化为Fe3＋，便于分离除去。(2)①由图像可知分离的最佳pH为2.5；②当pH＞2.5后，随pH增加，磷沉淀率出现了减小的趋势，原因是pH＞2.5时，沉淀中的磷酸铁会有部分开始转变生成Fe(OH)3，使得部分PO释放，导致磷沉淀率下降。
答案：(1)溶解LiFePO4，将Fe2＋氧化为Fe3＋ (2)①2.5
②pH＞2.5时，沉淀中的磷酸铁会有部分开始转变生成Fe(OH)3，使得部分PO释放，导致磷沉淀率下降
6．普通立德粉(BaSO4·ZnS)广泛用于工业生产中，可利用ZnSO4和BaS共沉淀法制备。以粗氧化锌(含Zn、CuO、FeO等杂质)和BaSO4为原料制备立德粉的流程如图：
(1)生产ZnSO4的过程中，反应器Ⅰ要保持强制通风，原因是___________。
(2)加入锌粉的主要目的是___________(用离子方程式表示)。
(3)已知KMnO4在酸性环境中被还原为Mn2＋，在弱酸性、弱碱性溶液中被还原为MnO2，在碱性环境中被还原为MnO。据流程判断，加入KMnO4时溶液的pH应调至________；
a．2.2～2.4 b．5.2～5.4 c．12.2～12.4
滤渣Ⅲ的成分为______。
(4)制备BaS时，按物质的量之比计算，BaSO4和碳粉的投料比要大于1∶2，目的是_________；
生产过程中会有少量氧气进入反应器Ⅳ，反应器Ⅳ中产生的尾气需用碱液吸收，原因是__________。
解析：(1)生产ZnSO4的过程中有氢气生成，氢气达一定浓度后易爆炸，所以保持强制通风目的是避免氢气浓度过大而易发生爆炸，出现危险。(2)Zn能和铜离子反应生成Cu而除杂，还能和氢离子反应生成氢气，离子方程式为Zn＋Cu2＋===Zn2＋＋Cu、Zn＋2H＋===Zn2＋＋H2↑。(3)已知KMnO4在酸性环境中被还原为Mn2＋，在弱酸性、弱碱性溶液中被还原为MnO2，在碱性环境中被还原为MnO，加入的高锰酸钾溶液能氧化亚铁离子且自身被还原生成沉淀而除去Mn元素，所以pH应调至5.2～5.4，通过以上分析知，滤渣Ⅲ的成分为MnO2和Fe(OH)3。(4)制备BaS时，反应器中发生反应：BaSO4＋2C===BaS＋2CO2，按物质的量之比计算，BaSO4和碳粉的投料比要大于1∶2，防止生成有毒气体CO；反应Ⅳ中含有二氧化硫等有毒气体，二氧化硫属于酸性氧化物，能被碱液吸收，防止污染环境。
答案：(1)反应中产生氢气，达一定浓度后易爆炸，出现危险，需要通风
(2)Zn＋Cu2＋===Zn2＋＋Cu、
Zn＋2H＋===Zn2＋＋H2↑
(3)b MnO2和Fe(OH)3
(4)避免产生CO等有毒气体 尾气中含有的SO2等有毒气体
7．硝酸铜晶体[Cu(NO3)2·6H2O]，是一种重要的化工原料，常用于农药、镀铜、搪瓷等工业。以辉铜矿(主要成分为Cu2S，含少量Fe2O3、SiO2等杂质)为原料制备硝酸铜晶体的某工艺如图所示。
回答下列问题：
(1)“浸取”时，为了提高浸取率可采取的措施有______________(任写一点)。
(2)薄层层析法是利用溶液各成分对同一吸附剂吸附能力不同，在溶液流过吸附剂时，使各成分互相分离的方法。某实验小组利用薄层层析法监控滤液1加入铁粉过程中溶液的组成，实验结果如图1，则还需继续加入Fe粉的是___________。(填字母)
(3)滤渣2的主要成分是________，滤渣2与稀硝酸反应时，需向装置内通入适量空气，这样做的目的是______________。
(4)调节溶液pH时选用的物质a可以是_______________，几种金属离子沉淀的pH范围如图2所示，“调pH”时应将溶液pH调至________～________。
(5)操作X主要包括________、______、过滤、洗涤、干燥。
解析：(1)“浸取”时，为了提高浸取率可采取的措施有粉碎辉铜矿、适当提高温度、不断地搅拌等。
(2)根据题意加入铁粉后，若Fe3＋、Cu2＋反应完全，则薄层色谱中只会出现一个点，即Fe2＋，根据图谱可以看出B中只有Fe2＋，而A、C中还有Fe3＋或Cu2＋，因此还需继续加入Fe粉的是A、C。
(3)由于前面加入了适当过量的铁粉，铁置换出铜，因此滤渣2的主要成分是Cu，还有少量的Fe，滤渣2与稀硝酸反应时，金属与硝酸反应生成NO、NO2，向装置内通入适量空气，可以将生成的NO、NO2氧化为硝酸，提高硝酸利用率，可以减少污染气体NO、NO2的产生。
(4)调节溶液pH时，主要利用加入的物质消耗Fe3＋水解生成的氢离子，使其水解程度增大而转化为沉淀，为防止引入新的杂质，物质a可以是CuO或Cu(OH)2或Cu2(OH)2CO3；“调pH”时应将溶液中Fe3＋全部沉淀，而Cu2＋不能沉淀，因此要将溶液pH调至3.2～4.7。
(5)从溶液得到晶体，一般的操作为蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤、干燥。
答案：(1)粉碎辉铜矿、适当提高温度、不断地搅拌
(2)AC
(3)Cu 将生成的NO、NO2氧化为硝酸，提高硝酸利用率，可以减少污染气体NO、NO2的产生
(4)CuO、Cu(OH)2、Cu2(OH)2CO3 3.2 4.7
(5)蒸发浓缩 冷却结晶
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