（5）2FePO4＋Li2CO3＋H2C2O42LiFePO4＋3CO2↑＋H2O
2．（2018·成都一模）高锰酸钾常用作消毒杀菌剂、水质净化剂等。
某小组用软锰矿（主要含MnO2，还含有少量SiO2、Al2O3、Fe2O3等杂质）模拟工业制高锰酸钾流程如下。
试回答下列问题：
（1）配平焙烧时发生的化学反应方程式：
________MnO2＋________________＋________O2________K2MnO4＋________H2O；工业生产中采用对空气加压的方法提高MnO2利用率，试用碰撞理论解释其原因：
___________
____________________________________________________________。
（2）滤渣Ⅱ的成分有________（化学式）；第一次通CO2不能用稀盐酸代替的原因是_______________________________________________________
___________________________________________________________。
（3）第二次通入过量CO2生成MnO2的离子方程式为______________。
（4）将滤液Ⅲ进行一系列操作得KMnO4。
由图像可知，从滤液Ⅲ得到KMnO4需经过______、________、洗涤等操作。
（5）工业上按上述流程连续生产。
用含a%MnO2的软锰矿1吨，理论上最多可制KMnO4________吨。
（保留2位有效数字）
（6）利用电解法可得到更纯的KMnO4。
用惰性电极电解滤液Ⅱ。
①电解槽阳极反应式为________________________________________。
②阳极还可能有气体产生，该气体是________。
【解析】 由流程图可知，软锰矿在空气和碱性环境中焙烧冷却后，得到K2MnO4、硅酸盐、偏铝酸盐和Fe2O3，过滤后，滤液中是K2MnO4、硅酸盐、偏铝酸盐，通入CO2生成H2SiO3和Al（OH）3沉淀，滤液中第二次通入过量CO2生成KMnO4。
（2）滤渣Ⅱ是H2SiO3和Al（OH）3沉淀；盐酸是强酸，易将Al（OH）3沉淀溶解，不宜掌握用量。
（3）第二次通入的CO2和溶液中的K2MnO4反应的离子方程式为3MnO＋4CO2＋2H2O===MnO2↓＋2MnO＋4HCO。
（4）由曲线可知，KMnO4溶解度随温度变化较小，故使用蒸发结晶法，趁热过滤。
（5）依据工艺流程，含Mn物质间的定量转化应为：
MnO2～K2MnO4～KMnO4＋MnO2
但是MnO2循环利用，多次转化，可视为原料中的Mn全部转化为KMnO4所以：
m（KMnO4）＝×158＝0.018at。
（6）①电解滤液Ⅱ，阳极被氧化MnO－e－===MnO。
②阳极还可能发生4OH－－e－===O2↑＋2H2O，产生O2。
【答案】
（1）2 4 KOH 1 2 2 加压增大了氧气浓度，使单位体积内的活化分子数增加，有效碰撞次数增多，反应速率加快，使MnO2反应更充分
（2）Al（OH）3、H2SiO3 稀盐酸可溶解Al（OH）3，不易控制稀盐酸的用量
（3）3MnO＋4CO2＋2H2O===MnO2↓＋2MnO＋4HCO
（4）蒸发结晶 趁热过滤
（5）0.018a
（6）①MnO－e－===MnO ②O2
3．（2018·蓉城名校一模）3PbO·PbSO4·H2O化学名：
三盐基硫酸铅，简称三盐，M＝990g·mol－1。
不溶于水，微黄色粉末，可用作聚氯乙烯稳定剂。
以铅泥（含PbO、Pb及PbSO4等）为原料制备三盐基硫酸铅的工艺流程如图所示。
已知：
PbSO4的Ksp＝1.82×10－8，PbCO3的Ksp＝1.462×10－13。
请回答下列问题：
（1）铅蓄电池其工作原理是Pb＋PbO2＋2H2SO42PbSO4＋2H2O。
充电时，阳极的电极反应式为_______________________________________
___________________________________________________________。
（2）步骤①转化的目的是______________________________________，
将滤液1、滤液3合并，经蒸发浓缩、降温结晶、过滤等操作，可得到一种结晶水合物（M＝322g·mol－1），其化学式为________；滤液2中可循环利用的溶质为________（填化学式）。
（3）沉铅后的滤液中c（Pb2＋）＝9.10×10－5mol·L－1，则此时c（SO）＝________mol·L－1。
（4）步骤⑥合成三盐的化学方程式为________________
____________________________________________________________；
步骤⑦洗涤沉淀时的操作是_____________________________________
____________________________________________________________；
若以100.0t铅泥为原料制得纯净干燥的三盐49.5t，假设铅泥中的铅元素有90%转化为三盐，则铅泥中铅元素的质量分数为________。
【解析】
（1）铅蓄电池充电时，阳极发生氧化反应，其电极反应式为PbSO4＋2H2O－2e－===PbO2＋SO＋4H＋。
（2）步骤①加入Na2CO3溶液能将PbSO4转化为PbCO3，可以提高铅元素的利用率。
结合上述分析可知滤液1、滤液3中均含有Na2SO4，再结合所得晶体的摩尔质量可知析出的晶体为Na2SO4·10H2O。
滤液2中的HNO3可循环使用。
（3）沉铅后滤液中c（Pb2＋）＝9.10×10－5mol·L－1，则滤液中c（SO）＝＝mol·L－1＝2.0×10－4mol·L－1。
（4）步骤⑥中加入NaOH溶液，使PbSO4转化成三盐，化学方程式为4PbSO4＋6NaOH3PbO·PbSO4·H2O＋3Na2SO4＋2H2O。
沉淀表面有Na2SO4等杂质，洗涤沉淀时，向漏斗中加蒸馏水至浸没沉淀，让蒸馏水自然流下，并重复上述操作2～3次即可。
设铅泥中铅元素的质量分数为x，根据关系式：
4Pb ～ 3PbO·PbSO4·H2O
4mol×207g·mol－1 990g
100．0t×x×90% 49.5t
则＝，解得x＝46.0%。
【答案】
（1）PbSO4＋2H2O－2e－===PbO2＋SO＋4H＋
（2）将PbSO4转化为PbCO3，提高铅的利用率 Na2SO4·10H2O HNO3
（3）2.0×10－4
（4）4PbSO4＋6NaOH3PbO·PbSO4·H2O＋3Na2SO4＋2H2O 向漏斗中加蒸馏水至浸没沉淀，让蒸馏水自然流下，并重复上述操作2～3次 46.0%
4．（2018·桂林模拟）金属钛被称为“21世纪金属”。
（1）工业上用钛矿石（主要成分为FeTiO3，主要含FeO、Al2O3、SiO2等杂质）经过以下流程制得TiO2：
其中，步骤Ⅱ发生的主要反应为2H2SO4＋FeTiO3===TiOSO4＋FeSO4＋2H2O。
①步骤Ⅰ发生反应的离子方程式是_________________________、
__________________________________________________________。
为提高钛矿石的碱浸出速率，步骤Ⅰ可采取的办法除提高碱的浓度外，还可以采取的办法有________、________（写出两种方法）。
②步骤Ⅱ中加入Fe的目的是___________________________________；
分离出FeSO4晶体的操作是____________________________________。
③步骤Ⅲ形成的TiO2·nH2O为胶体，步骤Ⅲ发生反应的化学方程式为___________________________________________________________。
（2）可利用TiO2通过下述两种方法制备金属钛。
方法一：
将TiO2作阴极，石墨作阳极，熔融CaO为电解液，碳块作电解池槽，电解TiO2制得钛，阳极上一定生成的气体是________，可能生成的气体是________。
方法二：
通过以下反应制备金属钛。
①TiO2（s）＋2Cl2（g）TiCl4（g）＋O2（g）
ΔH＝＋151kJ·mol－1
②TiCl4＋2Mg2MgCl2＋Ti
实际生产中，需在反应①过程中加入碳，可以顺利制得TiCl4。
碳的作用除燃烧放热外，还具有的作用是__________________________________
________________________________________________________。
【解析】
（1）①步骤Ⅰ中Al2O3、SiO2均能与浓NaOH溶液反应，其离子方程式分别为Al2O3＋2OH－===2AlO＋H2O、SiO2＋2OH－===SiO＋H2O。
为提高钛矿石的碱浸出速率，可采取适当增加碱的浓度、升高反应温度、粉碎钛矿石或搅拌等措施。
②步骤Ⅱ所得溶液中的Fe2＋易被氧化成Fe3＋，加入适量铁粉，可将溶液中的Fe3＋还原为Fe2＋。
从溶液中分离出FeSO4晶体时，可采取的操作为过滤。
③TiOSO4在溶液中加热水解生成TiO2·nH2O（胶体）的化学方程式为TiOSO4＋（n＋1）H2OTiO2·nH2O（胶体）＋H2SO4。
（2）熔融CaO中的O2－向阳极移动，阳极上O2－失电子被氧化为O2；由于碳块作电解池槽，则阳极还可能生成CO、CO2或二者的混合气体。
反应①的过程中加入适量碳，碳燃烧放出热量提供反应所需的高温，此外碳还可以和生成物O2反应，促使反应①的平衡正向移动。
【答案】
（1）①Al2O3＋2OH－===2AlO＋H2O
SiO2＋2OH－===SiO＋H2O 升高温度（或加热） 粉碎钛矿石或搅拌（其他合理答案均可） ②还原Fe3＋ 过滤 ③TiOSO4＋（n＋1）H2OTiO2·nH2O（胶体）＋H2SO4
（2）O2（或氧气） CO2（或CO或CO2、CO） 消耗O2，促进反应①的平衡向正反应方向移动
5．（2018·东北三省联考）铅及其化合物有着优异的性能和广泛的应用。
工业上利用铅浮渣（主要成分是PbO、Pb还含有少量的Ag、CaO）可制备硫酸铅。
制备流程图如下：
已知：
Ksp（PbSO4）＝1.6×10－8 Ksp（CaSO4）＝4.9×10－5
（1）步骤Ⅰ有NO产生，浸出液中含量最多的金属阳离子为Pb2＋，写出Pb参加反应的化学方程式：
____________________________________________
_________________________________________________________，
为防止Ag被溶解进入浸出液，步骤Ⅰ操作时应注意__________________________________。
（2）粗PbSO4产品含有的杂质是________；要得到纯净的PbSO4，需要用试剂进行多次洗涤，再用蒸馏水洗涤。
最好选用的试剂是________________。
A．稀硫酸 B．稀盐酸
C．硝酸铅溶液D．酒精
（3）母液中可循环利用的物质是HNO3，若母液中残留的SO过多，则循环利用时可能出现的问题是________________________________________
______________________________________________________。
（4）若将步骤Ⅱ中的Pb2＋完全沉淀[c（Pb2＋）≤1.0×10－5mol·L－1]，则溶液中的c（SO）至少为________mol·L－1。
（5）（CH3COO）2Pb是皮毛行业的染色助剂，可用PbSO4与CH3COONH4反应制备，写出反应的离子方程式___________________________________
________________________________________________________。
【解析】
（1）Pb能与稀HNO3发生氧化还原反应，其化学方程式为3Pb＋8HNO3===3Pb（NO3）2＋2NO↑＋4H2O。
由于金属活泼性：
Pb＞Ag，故步骤Ⅰ中为了防止Ag溶解进入浸出液，需控制硝酸的用量并使铅浮渣（或Pb）稍有剩余。
（2）根据题图可知所得粗PbSO4产品中含有CaSO4杂质，根据PbSO4、CaSO4的溶度积常数可知相同条件下PbSO4更难溶，为了得到纯净的PbSO4，可用硝酸铅溶液多次洗涤粗产品，使CaSO4转化为PbSO4，再用蒸馏水洗涤。
（3）若母液中残留的SO过多，则其会与浸出时生成的Pb2＋反应生成PbSO4，PbSO4会随浸出渣排出，从而降低PbSO4的产率。
（4）步骤Ⅱ中Pb2＋完全沉淀时溶液中c（Pb2＋）≤1.0×10－5mol·L－1，则溶液中c（SO）至少为mol·L－1＝1.6×10－3mol·L－1。
（5）根据题中信息可知PbSO4与CH3COONH4发生复分解反应得到（CH3COO）2Pb，其离子方程式为PbSO4＋2CH3COO－===（CH3COO）2Pb＋SO。
【答案】
（1）3Pb＋8HNO3===3Pb（NO3）2＋2NO↑＋4H2O 控制硝酸的用量并使铅浮渣（或Pb）稍有剩余（其他合理答案均可）
（2）CaSO4 C （3）浸出时部分Pb2＋生成PbSO4随浸出渣排出，降低PbSO4的产率 （4）1.6×10－3 （5）PbSO4＋2CH3COO－===（CH3COO）2Pb＋SO
6．（2018·合肥模拟）二氧化铈（CeO2）是一种重要的稀土化合物。
以氟碳铈矿（主要含CeCO3F）为原料制备CeO2的一种工艺流程如下：
已知：
i.Ce4＋能与F－结合成[CeFx]（4－x）＋，也能与SO结合成[CeSO4]2＋；
ii.在硫酸体系中Ce4＋能被萃取剂[（HA）2]萃取，而Ce3＋不能；
iii.常温下，Ce2（CO3）3饱和溶液浓度为1.0×10－6mol·L－1。
回答下列问题：
（1）“氧化焙烧”过程中可以加快反应速率和提高原料利用率的方法是______________________________（写出2种即可）。
（2）写出“氧化焙烧”产物CeO2与稀H2SO4反应的离子方程式：
__________________________________________________________。
（3）“萃取”时存在反应：
Ce4＋＋n（HA）2Ce（H2n－4A2n）＋4H＋。
D表示Ce4＋分别在有机层中与水层中存在形式的浓度之比的比值（D＝）。
保持其他条件不变，在起始料液中加入不同量的Na2SO4以改变水层中的c（SO），D随起始料液中c（SO）增大而减小的原因是__________________________
___________________________________________________________。
（4）浸渣经处理可得Ce（BF4）3，加入KCl溶液发生反应：
Ce（BF4）3（s）＋3K＋（aq）3KBF4（s）＋Ce3＋（aq）。
若一定温度时，Ce（BF4）3、KBF4的Ksp分别为a、b，则该反应的平衡常数K＝________（用a、b表示）。
（5）“反萃取”中加H2O2发生主要反应的离子方程式为______________________________。
常温下，在“反萃取”后所得水层中加入1.0mol·L－1的NH4HCO3溶液，产生Ce2（CO3）3沉淀，当Ce3＋恰好沉淀完全时[c（Ce3＋）＝1×10－5mol·L－1]，溶液中c（CO）约为________________________。
（6）CeO2是汽车尾气净化催化剂的关键成分，它能在还原气氛中供氧，在氧化气氛中耗氧。
在尾气消除过程中发生着CeO2CeO2（1－x）＋xO2↑（0≤x≤0.25）的循环。
写出CeO2消除CO尾气的化学方程式：
____________________
__________________________________________________________。
【解析】
（1）“氧化焙烧”过程中，将矿石粉碎成细颗粒、通入大量空气等均可以加快反应速率和提高原料利用率。
（2）根据Ce4＋能与SO结合成[CeSO4]2＋知，CeO2与稀H2SO4反应生成[CeSO4]2＋和H2O，离子方程式为CeO2＋4H＋＋SO===[CeSO4]2＋＋2H2O。
（3）水层中的Ce4＋会与SO结合成[CeSO4]2＋，随着c（SO）增大，c（[CeSO4]2＋）增大，c（Ce4＋）减小，导致萃取平衡Ce4＋＋n（HA）2Ce（H2n－4A2n）＋4H＋向逆反应方向移动，c[Ce（H2n－4A2n）]减小，故D＝减小。
（4）该反应的平衡常数K＝＝＝＝。
（5）在硫酸体系中Ce4＋能被萃取剂[（HA）2]萃取，而Ce3＋不能，“反萃取”中加H2O2，是为了将Ce4＋还原为Ce3＋，则H2O2转化为O2，配平离子方程式为2Ce4＋＋H2O2===2Ce3＋＋O2↑＋2H＋。
常温下，Ce2（CO3）3饱和溶液的浓度为1.0×10－6mol·L－1，根据Ce2（CO3）3（s）2Ce3＋（aq）＋3CO（aq），该溶液中c（Ce3＋）＝2.0×10－6mol·L－1、c（CO）＝3.0×10－6mol·L－1，则Ksp[Ce2（CO3）3]＝（2.0×10－6）2×（3.0×10－6）3＝1.08×10－28。
当Ce3＋恰好沉淀完全时[c（Ce3＋）＝1×10－5mol·L－1]，溶液中c3（CO）·c2（Ce3＋）＝Ksp[Ce2（CO3）3]，c（CO）＝≈1×10－6mol·L－1。
（6）CeO2消除CO尾气，可以看作是CeO2的循环产生的氧气将CO转化为CO2，故化学方程式为2xCO＋CeO2===CeO2（1－x）＋2xCO2。
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