3. (2025·烟台中考)某化学兴趣小组利用工业废镍材料(含有金属镍及少量Fe、Cu、Fe₂O₃)回收金属镍(Ni),设计流程如图所示(部分产物略去)。回答下列问题:

【查阅资料】①“转化”过程中发生的反应:
$2FeSO_4 + H_2SO_4 + H_2O_2 = Fe_2(SO_4)_3 + 2H_2O$;
②“除铁”过程中,可以通过调节溶液pH,使溶液中的硫酸铁生成$Fe(OH)_3$沉淀,而硫酸镍不生成沉淀。
(1)“酸浸”过程中Ni与稀硫酸反应的化学方程式是,此反应的基本反应类型是。酸浸后,滤渣的成分是。
(2)“除铁”过程中,生成$Fe(OH)_3$沉淀,该反应的化学方程式是。
(3)“置换”过程中,生成镍的化学方程式是。
铁粉能置换出镍,说明铁的金属活动性比镍。

3. (1)$\ce{Ni + H_{2}SO_{4} = NiSO_{4} + H_{2}\uparrow}$ 置换反应 铜(或Cu)
(2)$\ce{Fe_{2}(SO_{4})_{3} + 6NaOH = 2Fe(OH)_{3}\downarrow + 3Na_{2}SO_{4}}$
(3)$\ce{Fe + NiSO_{4} = FeSO_{4} + Ni}$ 强

【分析】
本题为金属回收的工艺流程题，解题思路如下：
1. 分析“酸浸”步骤：废镍材料中的Ni、Fe（金属活动性在H前）、Fe₂O₃（金属氧化物）均能与稀硫酸反应，而Cu（金属活动性在H后）不反应，因此滤液含Ni²+、Fe²+等，滤渣为Cu；Ni与稀硫酸反应生成NiSO₄和H₂，属于置换反应。
2. 分析“除铁”步骤：转化步骤中Fe²+被H₂O₂氧化为Fe³+，加入NaOH后，Fe₂(SO₄)₃与NaOH反应生成Fe(OH)₃沉淀，而NiSO₄不沉淀，从而分离铁元素。
3. 分析“置换”步骤：加入铁粉后，铁的金属活动性比镍强，能与NiSO₄发生置换反应生成Ni，得到金属镍。
【解析】
(1) Ni与稀硫酸反应生成硫酸镍和氢气，化学方程式为$\ce{Ni + H_{2}SO_{4} = NiSO_{4} + H_{2}\uparrow}$；该反应是单质与化合物反应生成另一种单质和化合物，属于置换反应；酸浸时Cu不与稀硫酸反应，故滤渣为铜（Cu）。
(2) “除铁”过程中，硫酸铁与氢氧化钠反应生成氢氧化铁沉淀和硫酸钠，化学方程式为$\ce{Fe_{2}(SO_{4})_{3} + 6NaOH = 2Fe(OH)_{3}\downarrow + 3Na_{2}SO_{4}}$。
(3) “置换”过程中，铁与硫酸镍发生置换反应生成硫酸亚铁和镍，化学方程式为$\ce{Fe + NiSO_{4} = FeSO_{4} + Ni}$；根据金属活动性规律，活泼性强的金属能置换出活泼性弱的金属，铁粉能置换出镍，说明铁的金属活动性比镍强。
【答案】
(1)$\ce{Ni + H_{2}SO_{4} = NiSO_{4} + H_{2}\uparrow}$；置换反应；铜(或Cu)
(2)$\ce{Fe_{2}(SO_{4})_{3} + 6NaOH = 2Fe(OH)_{3}\downarrow + 3Na_{2}SO_{4}}$
(3)$\ce{Fe + NiSO_{4} = FeSO_{4} + Ni}$；强
【知识点】
金属的化学性质；化学方程式书写；反应类型判断
【点评】
本题以工业废镍回收为载体，考查金属与酸的反应、金属活动性顺序、除杂反应等知识点，需要结合工艺流程理解每一步的反应原理，是中考常见的中等难度题型，能较好考查学生的综合应用能力。
【难度系数】
0.6

4. (2025·淄博中考)从$\ce{MnSO_{4}}$、$\ce{Al_{2}(SO_{4})_{3}}$和$\ce{H_{2}SO_{4}}$的混合液中提取$\ce{MnSO_{4}}$的部分工艺流程如图。

已知:①氨水显碱性;②实验条件下相关金属离子形成氢氧化物沉淀的pH范围如下:

回答下列问题:
(1)固体A的成分是 (填化学式)。“调pH”时,溶液的pH范围应调节为 ~8.1之间。
(2)“沉锰”发生的反应为$\ce{2NH_{4}HCO_{3} + MnSO_{4} = MnCO_{3}↓ + (NH_{4})_{2}SO_{4} + X + CO_{2}↑}$,X为 (填化学式)。
(3)“操作Ⅰ”的名称为。
(4)$\ce{MnCO_{3}}$与稀硫酸反应的化学方程式为。

4. (1)$\ce{Al(OH)_{3}}$ 4.7 (2)$\ce{H_{2}O}$ (3)过滤
(4)$\ce{MnCO_{3} + H_{2}SO_{4} = MnSO_{4} + H_{2}O + CO_{2}\uparrow}$
解析:(1)混合液中含有$\ce{MnSO_{4}}$、$\ce{Al_{2}(SO_{4})_{3}}$和$\ce{H_{2}SO_{4}}$,加入过量氨水后,$\ce{Al^{3+}}$会与氨水反应生成$\ce{Al(OH)_{3}}$沉淀,$\ce{Mn^{2+}}$在该条件下不沉淀,所以固体A的成分是$\ce{Al(OH)_{3}}$,要使$\ce{Al^{3+}}$完全沉淀,而$\ce{Mn^{2+}}$不沉淀,根据金属离子形成氢氧化物沉淀的pH范围,调节pH的范围应为4.7~8.1之间。

【分析】
本题是从混合溶液中提取$\ce{MnSO_{4}}$的工艺流程题，需结合金属离子沉淀的pH范围、质量守恒定律、实验操作的作用等知识分析：
(1) 加入氨水后，氨水显碱性，会先中和$\ce{H_{2}SO_{4}}$，再与$\ce{Al^{3+}}$反应生成$\ce{Al(OH)_{3}}$沉淀，而$\ce{Mn^{2+}}$在该pH下不沉淀，因此固体A为$\ce{Al(OH)_{3}}$；调pH需保证$\ce{Al^{3+}}$完全沉淀且$\ce{Mn^{2+}}$不沉淀，根据金属离子沉淀的pH范围确定pH下限。
(2) 根据化学反应前后原子的种类和数目不变，推导未知物X的化学式。
(3) “操作Ⅰ”用于分离固体和液体，对应常见实验操作。
(4) $\ce{MnCO_{3}}$与稀硫酸发生复分解反应，生成对应的盐、水和二氧化碳，据此书写化学方程式。
【解析】
(1) 混合液含$\ce{MnSO_{4}}$、$\ce{Al_{2}(SO_{4})_{3}}$和$\ce{H_{2}SO_{4}}$，加入过量氨水后，$\ce{Al^{3+}}$与氨水反应生成$\ce{Al(OH)_{3}}$沉淀，$\ce{Mn^{2+}}$在该条件下不沉淀，故固体A为$\ce{Al(OH)_{3}}$；要使$\ce{Al^{3+}}$完全沉淀且$\ce{Mn^{2+}}$不沉淀，需根据金属离子形成氢氧化物沉淀的pH范围，调节pH至4.7~8.1之间。
(2) 根据质量守恒定律，化学反应前后原子的种类和数目不变：反应前原子总数为$\ce{Mn:1}$、$\ce{S:1}$、$\ce{O:10}$、$\ce{C:2}$、$\ce{N:2}$、$\ce{H:10}$；反应后已知原子总数为$\ce{Mn:1}$、$\ce{S:1}$、$\ce{O:9}$、$\ce{C:2}$、$\ce{N:2}$、$\ce{H:8}$，因此X中含2个H和1个O，化学式为$\ce{H_{2}O}$。
(3) “操作Ⅰ”用于分离沉淀（固体）和溶液（液体），名称为过滤。
(4) $\ce{MnCO_{3}}$与稀硫酸反应生成$\ce{MnSO_{4}}$、$\ce{H_{2}O}$和$\ce{CO_{2}}$，化学方程式为：$\ce{MnCO_{3} + H_{2}SO_{4} = MnSO_{4} + H_{2}O + CO_{2}\uparrow}$。
【答案】
(1) $\ce{Al(OH)_{3}}$；4.7
(2) $\ce{H_{2}O}$
(3) 过滤
(4) $\ce{MnCO_{3} + H_{2}SO_{4} = MnSO_{4} + H_{2}O + CO_{2}\uparrow}$
【知识点】
金属的回收与利用、质量守恒定律、化学方程式书写
【点评】
本题结合工艺流程考查金属离子沉淀规律、质量守恒定律应用及实验操作，需准确理解金属离子沉淀的pH范围，掌握根据原子守恒推导化学式、书写化学方程式的方法，属于中考常见题型，难度适中。
【难度系数】
0.5