2024届高三化学高考备考一轮总复习——金属及其化合物
一、单选题
1．（2022高三上·黑龙江开学考）生活中很多美丽的现象蕴含了丰富的化学知识，下列现象与蕴含的化学知识不符合的是（ ）
选项 A B C D
现象
知识 某些金属元素的焰色 主要成分为硅酸盐 形成过程涉及到沉淀溶解平衡 玫瑰金硬度高于各成分金属
A．A B．B C．C D．D
2．（2023·日照模拟）2022年卡塔尔世界杯中国元素随处可见，下列说法错误的是
A．中国打造的卢塞尔体育场的主体钢结构材料属于合金
B．中国承建的阿尔卡萨光伏电站使用的电池材料主要为二氧化硅
C．中国新能源客车的引入有助于实现卡塔尔世界杯绿色低碳的目标
D．中国制造的足球球面材料Speed Shell(纹理聚氨酯)，属于有机高分子材料
3．（2022高三上·运城期中）北京2022年冬奥会中使用了大量新材料。下列属于金属材料的是（ ）
A B C D
速滑冰刀中的钛合金 “飞扬”火炬中的聚硅氮烷树脂 颁奖礼服中的石墨烯发热材料 可降解餐具中的聚乳酸材料
A．A B．B C．C D．D
4．（2022高三上·黄冈月考）下列实验装置(部分夹持装置略)或现象描述正确的是（ ）
用激光照射溶液 钠与水(滴有几滴紫色石蕊试液)反应 葡萄糖溶液与新制氢氧化铜加热反应
A．形成一条光亮的“通路” B．溶液变红 C．灯泡发光 D．生成砖红色沉淀
A．A B．B C．C D．D
5．（2021·金山模拟）地壳中含量最丰富的元素是（ ）
A．O B．Fe C．H D．Al
6．（2022高三上·黄冈期中）铁元素的“类—价”二维图如下图所示。下列有关说法正确的是（ ）
A．高温下a与水蒸气反应可得到e
B．在空气中加热c，可实现c→b的转化
C．向d的硝酸盐溶液中加入稀盐酸，可实现d→g的转化
D．在水中g易水解，在水处理过程中常加入g的硫酸盐杀菌消毒
7．（2022·光明模拟）中华文化源远流长、博大精深，广东省馆藏文物是中华文化的重要代表。下列文物主要是由金属材料制成的是( )
文物
鎏金高士图银杯 南宋德化窑青白釉撇口瓶 明代象牙雕寿星 战国青瓷罐
选项 A B C D
A．A B．B C．C D．D
8．（2022高三上·保定月考）钯(Pd)的性质与铂相似，一种从废钯催化剂(主要成分为Pd、α－Al2O3和活性炭，还含少量Fe、Cu等元素)中回收海绵钯的工艺流程如图：
已知：阴、阳离子交换树脂的基本工作原理分别为R－Cl+M-R－M+Cl-、R－Na+N+R－N+Na+。下列说法错误的是（ ）
A．“灼烧”的主要目的是除去活性炭
B．“酸浸”过程中温度不宜过高
C．“离子交换”所用树脂为阳离子交换树脂
D．“还原”过程中氧化剂与还原剂的物质的量之比为1∶2
9．（2022高三上·丹东月考）在给定条件下，下列选项所示的物质间转化均能实现的是（ ）
A．SO2CaSO3CaSO4
B．Fe3O4(s) Fe(s)Fe(NO3)3(aq)
C．MgO(s)MgSO4(aq)Mg(s)
D．Fe FeSO4(aq)Fe(OH)2FeO
10．（2023·山东）实验室安全至关重要，下列实验室事故处理方法错误的是
A．眼睛溅进酸液，先用大量水冲洗，再用饱和碳酸钠溶液冲洗
B．皮肤溅上碱液，先用大量水冲洗，再用的硼酸溶液冲洗
C．电器起火，先切断电源，再用二氧化碳灭火器灭火
D．活泼金属燃烧起火，用灭火毯(石棉布)灭火
11．（2021高三上·松江期末）等量的铝分别与100mL、2mol·L-1的盐酸与NaOH溶液反应产生氢气体积比为6：7，则反应物的量的关系为（ ）
A．均恰好反应 B．酸过量
C．碱过量 D．酸、碱均过量
12．（2022·济南模拟）铁器表面氧化层的成分有多种：致密的Fe3O4、疏松的FeO(OH)和FeOCl，它们均难溶于水。下列说法错误的是（ ）
A．有氧条件下 与 转化为 ，周围环境的 增大
B． 可自发转变为 ，说明 的溶解度小于
C．检验 中是否含有 ，可选用的试剂是稀硫酸和 溶液
D． 完全转化为 时转移 电子
13．（2022·浦东模拟）硫酸铁溶液中加入少量Fe粉，溶液颜色变浅，要证明该过程发生了氧化还原反应，加入下列试剂一定可行的是（ ）
A．KSCN溶液 B．酸性高锰酸钾溶液
C．NaOH溶液 D．铜粉
14．（2023·辽阳模拟）《天工开物》中关于炼锌的记载：“凡倭铅(炼锌)古书本无之，乃近世所立名色。其质用炉甘石(主要成分是)熬炼而成。……每炉甘石十斤，装载入一泥罐内，封裹泥固以渐砑牙，勿使见火折裂。然后逐层用煤炭饼垫盛，其底铺薪，发火煅红，罐中炉甘石熔化成团，冷定毁罐取出。每十耗去其二，即倭铅也。”下列有关叙述错误的是
A．我国古代积累了炼锌的生产技术
B．用该方法可以炼铝和铜等
C．炼锌过程中，煤作燃料和还原剂
D．“逐层用煤炭”可增大接触面积
15．（2022·浙江模拟）下列说法不正确的是（ ）
A．氯气与溴化亚铁反应可生成溴化铁
B．铁与稀硝酸反应可生成硝酸亚铁
C．硫在纯氧中燃烧可生成三氧化硫
D．铝与二氧化锰反应可制取金属锰
16．（2022高三上·广东月考）部分含铜物质的分类与相应化合价关系如图所示。下列推断不合理的是（ ）
A．新制d的悬浊液可用于检验病人是否患有糖尿病
B．a与溶液反应的离子方程式为
C．若e为无水，熔点：
D．若e为，e的水溶液中、、、可以大量共存
二、综合题
17．（2022·运城模拟）镍被广泛应用于石油化工、国防、冶金、电子等多个行业，为缓解镍资源的减少、提高资源利用率，一种从废催化剂(含Ni、NiO、CuO、FeO、MgO、ZnO、Al2O3等)中提取镍并回收多种有价金属的工艺流程如图所示：
已知：①常温下，Ksp[Fe(OH)3]=4×10-38、Ksp[Al(OH)3]=1×10-33、Ksp[Ni(OH)2]=2×10-15，溶液中离子浓度≤1×10-5mol·L-1时认为该离子沉淀完全；
②ZnO是两性氧化物。
回答下列问题：
（1）废催化剂需预先球磨，其目的为 。
（2）“酸浸”时，硫酸溶液中所含H2SO4溶质的量一定、浸出时间和温度相同时，液固比(液固比=)与镍浸出率的关系如图所示。当液固比大于4：1时镍浸出率下降的原因为 。
（3）将“焙烧”所得混合气通入水中可制得“酸浸”液，反应的化学方程式为 ；用CuO和ZnO的混合物制备胆矾的方法为 。
（4）“转化II”所得滤渣2的化学式为 ；若滤液2中c(Ni2+)=0.2mol·L-1，则该工序需控制pH的合理范围为 。
（5）滤渣3的主要成分的电子式为 。
（6）“电沉积”时，阴极材料最适宜选用 ，阳极的电极反应式为 。
18．（2022·湛江模拟）含钒化合物广泛用于冶金、化工行业。由富钒废渣(含、和、FeO)制备的一种流程如下：
查阅资料：
部分含钒物质在水溶液中主要存在形式如下：
pH 1～4 4～6 6～8.5 8.5～13
主要形式 多钒酸根 多钒酸根
备注 多钒酸盐在水中溶解度较小
本工艺中，生成氢氧化物沉淀的pH如下：
物质
开始沉淀pH 7.0 1.9 3.2
沉淀完全pH 9.0 3.2 4.7
回答下列问题：
（1）“焙烧”中，将“研磨”所得粉末与逆流混合的目的为 ；所生成的气体A可在 工序中再利用。
（2）“酸浸”时发生的离子反应方程式为 (任写一个)。
（3）滤渣2含有的物质为 。
（4）“转化Ⅱ”需要调整pH范围为 ，“转化Ⅲ”中含钒物质反应的离子方程式为 。
（5）“沉钒”中加入过量有利于晶体析出，其原因为 。
（6）“煅烧”中所生成的气体B用途广泛，写出基于其物理性质的一种用途： 。
19．（2022·南通模拟）BiOCl是一种不溶于水和稀硫酸的环保涂料。一种以高铋银锌渣(主要成分为Bi单质，还含有Zn、Ag、Fe单质)制备BiOCl的工艺流程如图。
已知：BiCl+H2OBiOCl↓+2H++3Cl-
2BiOCl(白色)+2OH-2Cl-+H2O+Bi2O3(黄色)
（1）“氧化浸出”生成BiCl的实验装置如图所示。
①写出生成BiCl的离子方程式： 。
②工业在“氧化浸出”时常加入适量NaCl(s)，其目的是 。
③反应一段时间后，Bi完全浸出。将滤渣加入足量稀硝酸中，充分反应后，观察到滤渣部分溶解。该滤渣的成分为 。
（2）加入稀氨水调节溶液pH不宜过大的原因是 。
（3）请补充完整利用含少量Fe(OH)3杂质的BiOCl粗品制备Bi2O3的实验方案： ，过滤、洗涤、干燥，得Bi2O3。(须使用的试剂有：1mol·L-1H2SO4溶液、4mol·L-1NaOH溶液、1mol·L-1BaCl2溶液、蒸馏水)
20．（2022·中卫模拟）锂被誉为“金属味精”，以LiCoO2为正极材料的锂离子电池已被广泛用作便携式电源。工业上常以β-锂辉矿(主要成分为LiAlSi2O6，还含有FeO、MgO、CaO 等杂质)为原料来制取金属锂。其中一种工艺流程如下：
已知：①部分金属氢氧化物开始沉淀和完全沉淀时的pH：
氢氧化物 Fe(OH)3 Al(OH)3 Mg(OH)2
开始沉淀pH 2.7 3.7 9.6
完全沉淀pH 3.7 4.7 11
②Li2CO3在不同温度下的溶解度如下表：
温度/ ℃ 0 10 20 50 75 100
Li2CO3的溶解度/g 1.539 1.406 1.329 1.181 0.866 0.728
请回答下列问题：
（1）β-锂辉矿在处理前要粉碎，其主要目的是 ；用氧化物形式表示LiAlSi2O6的组成： 。
（2）写出反应I中发生氧化还原反应的化学方程式： 。
（3）调节pH=5的作用是除去 。
（4）反应IV生成Li2CO3沉淀结束后，实验室中通常得到纯净的Li2CO3沉淀的操作名称蒸发浓缩，冷却结晶、 、 、干燥，为了提高所得Li2CO3沉淀的产率要使用 洗涤(选填“热水”或“冷水”)。
（5）反应II加入碳酸钙，CaCO3 是一种难溶物质，其Ksp=2.8×10-9。CaCl2溶液与Na2CO3溶液混合可形成CaCO3沉淀，现将等体积的CaCl2溶液与Na2CO3溶液混合，若混合前Na2CO3溶液的浓度为2.8 ×10-4mol/L，则生成沉淀所需原CaCl2溶液的最小浓度为 mol/L。
21．（2022·南充模拟）镁菱锌矿(主要成分为ZnCO3、MgCO3等，含有少量FeCO3、CaCO3等杂质)可用于生产媒染剂、防腐剂ZnSO4·7H2O以及耐火材料MgO。制备工艺流程如下：
已知：65℃时Ksp[Mg(OH)2]= 1.8×10-11 Ksp[Zn(OH)2]=2.0×10-17 Kw=10-13 lg2≈0.3
回答下列有关问题：
（1）浓盐酸浸取矿石时，保持较大液固体积比(如3：1)，目的是 ，还可采用 (写出一种)等方式达到此目的。
（2）“氧化除铁”在90℃，控制溶液pH在4.0-5.0，得到针铁矿渣的离子方程式为 。
（3）“沉锌”前，滤液(65℃)中含有0.50 mol·L-1 Zn2+和1.8 mol·L-1 Mg2+，保持该温度，则应加入氨水调节pH在 范围(c≤1.0×10-5mol·L-1，沉淀完全)。利用平衡移动原埋说明“沉锌”时加入氨水的作用是 。
（4）“酸解”后获得ZnSO4·7H2O的操作依次经过蒸发浓缩、 、过滤、洗涤、干燥。制得的ZnSO4·7H2O在烘干时需减压烘干的原因是 。
（5）“滤液”中加入H2C2O4饱和溶液产生MgC2O4沉淀。写出“灼烧”步骤的化学方程式 。
答案解析部分
1．B
A．某些金属元素灼烧时将发出特殊的颜色的光，就是利用某些金属元素的焰色，A不合题意；
B．玛瑙的主要成分是SiO2，SiO2属于氧化物，不属于硅酸盐，B符合题意；
C．溶洞奇观形成过程涉及到沉淀溶解平衡CaCO3+H2O+CO2Ca(HCO3)2，C不合题意；
D．玫瑰金是一种合金，故硬度高于各成分金属，D不合题意；
故答案为：B。
易错分析：A.焰色反应是电子跃迁发出的颜色，属于物理变化。
B.水晶、玛瑙、石英等装饰品主要成分都是二氧化硅。
D.合金硬度大，可以做装饰品，纯金属硬度小。
2．B
A．钢是铁碳合金，属于合金，A不符合题意；
B．光伏电站使用的电池材料主要为晶体硅而不是二氧化硅，B符合题意；
C．中国新能源客车的引入，可以减少化石燃料的燃烧，能够减少CO2的排放，故有助于实现卡塔尔世界杯绿色低碳的目标，C不符合题意；
D．纹理聚氨酯属于有机高分子材料，D不符合题意；
故答案为：B。
A、钢铁属于合金；
B、太阳能电池板的材料是硅；
C、新能源客车可以减少二氧化碳的排放；
D、聚氨酯为高分子材料。
3．A
A．钛合金属于金属材料，故A选；
B．聚硅氮烷树脂属于无机聚合物，是一种新型无机非金属材料，故B不选；
C．石墨烯是碳的同素异形体，属于非金属材料，故C不选；
D．聚乳酸是有机材料，故D不选；
故答案为：A。
A．金属材料是指金属元素或以金属元素为主构成的具有金属特性的材料的统称；
B．聚硅氮烷树脂是一种新型无机非金属材料；
C．石墨烯是属于非金属材料；
D．聚乳酸是有机材料。
4．D
A．硫酸铜溶液不是胶体，是溶液不会出现丁达尔效应，A不符合题意；
B．钠和水生成氢氧化钠，溶液显碱性使石蕊试液显蓝色，B不符合题意；
C．两者烧杯不能形成闭合电路，灯泡不亮，C不符合题意；
D．葡萄糖具有还原性，与新制氢氧化铜加热反应生成氢氧化亚铜红色沉淀，D符合题意；
故答案为：D。
A.丁达尔效应是胶体特有的性质；
B.碱性溶液使紫色石蕊试液显蓝色；
C.该装置未形成闭合回路，不能形成原电池。
5．A
已知地壳中含量较高的元素依次为O、Si、Al、Fe、Ca、Na、K、Mg，
故答案为：A。
地壳中含量最丰富的元素是O
6．C
A.3Fe+4H2O(g)Fe3O4+4H2，Fe与水蒸气反应不能得到Fe2O3，A项不符合题意；
B．二价Fe不稳定，在空气中加热Fe(OH)2，Fe(OH)2会被O2氧化为Fe(OH)3，Fe(OH)3受热分解，最终生成Fe2O3，不能得到FeO，B项不符合题意；
C．Fe2+、、H+，会发生氧化还原反应，，可实现Fe2+→Fe3+的转化，C项符合题意；
D．Fe3+水解，Fe3++3H2OFe(OH)3+3H+，生成Fe(OH)3胶粒可吸附沉降净水，不能杀菌消毒，D项不符合题意；
故答案为：C。
由图可知，a为Fe，b为FeO，e为Fe2O3，c为Fe(OH)2，f为Fe(OH)3，d为亚铁盐，g为铁盐，h为高铁盐。
7．A
A．鎏金高士图银杯是由金属材料制成，A符合题意；
B．南宋德化窑青白釉撇口瓶由陶瓷制成，B不符合题意；
C．明代象牙雕寿星是由象牙制成，C不符合题意；
D．战国青瓷罐由陶瓷制成，D不符合题意；
故答案为：A。
金属材料包括纯金属及其合金，据此分析。
8．C
A．碳与氧气反应变为二氧化碳气体逸出，因此“灼烧”的主要目的是除去活性炭，A不符合题意；
B．“酸浸”时，加入盐酸、H2O2，由于H2O2受热易分解，所以酸浸过程中温度不宜过高，B不符合题意；
C．离子交换发生的反应为R－Cl+M-R－M+Cl-，则所用树脂为阴离子交换树脂，从而除去Cu2+、Fe3+，C符合题意；
D．“还原”过程中发生反应Pd(NH3)4Cl2+2HCOOH→Pd↓+CO2+2NH3+2NH4Cl，氧化剂与还原剂的物质的量之比为1∶2，D不符合题意；
故答案为：C。
A．依据原料中组分的性质分析；
B．H2O2受热易分解；
C．依据 阴、阳离子交换树脂的基本工作原理判断；
D．利用得失电子守恒，氧化剂元素化合价降低； 还原剂元素化合价升高。
9．B
A．亚硫酸的酸性弱于盐酸，所以二氧化硫不能与氯化钙反应，故A不符合题意；
B．Al的活泼性比Fe强，Fe3O4在高温条件可被Al还原成铁单质，铁单质可以和硝酸反应生成硝酸铁，故B符合题意；
C．电解硫酸镁溶液的实质是电解水，无法得到镁单质，故C不符合题意；
D．氢氧化铁在空气中容易被氧气氧化，灼烧得到的是Fe2O3，故D不符合题意；
故答案为：B。
A．弱酸不能制强酸，二氧化硫不能与氯化钙反应；
B．可实现物质间转化；
C．依据放电原理，电解硫酸镁溶液的实质是电解水；
D．氢氧化铁在空气中容易被氧气氧化，灼烧得到的是Fe2O3。
10．A
A、酸液溅入眼睛，应先用大量清水冲洗，再送校医院处理，A符合题意。
B、碱液溅到皮肤上，先用大量清水冲洗，再用2%的硼酸溶液冲洗，利用酸碱中和反应，中和碱液，B不符合题意。
C、电器起火，应先切断电源，再用二氧化碳灭火器进行灭火，C不符合题意。
D、活泼金属能与水反应，因此不可用水灭火，可用灭火毯进行灭火，D不符合题意。
故答案为：A
此题是对化学实验操作、实验事故处理的考查，结合相关实验事故处理操作进行分析即可。
11．C
根据铝与盐酸反应的关系式：，铝与盐酸反应的关系式：，等量的铝分别与100mL、2mol·L-1的盐酸与NaOH溶液反应产生氢气体积比为6：7，产生的氢气后者较多，说明加入氢氧化钠溶液的铝完全反应，而加入盐酸溶液的铝未完全反应，
故答案为：C。
根据铝与盐酸反应生成氢气，以及铝与氢氧化钠反应生成氢气分析。
12．C
A．有氧条件下 与 转化为 ，反应原理为：4Fe3O4+12Cl-+O2+6H2O=12FeOCl+12OH-，故周围环境的 增大，A不符合题意；
B．化学反应有从溶解度小的物质转化为溶解度更小的趋势，则 可自发转变为 ，说明 的溶解度小于 ，B不符合题意；
C．FeO(OH)和FeOCl中的Fe均为+3价，FeO(OH)和FeOCl均能与稀硫酸反应转化为Fe3+，均能是KSCN溶液变为血红色，即选用的试剂是稀硫酸和 溶液不能检验出 中是否含有 ，C符合题意；
D．已知Fe3O4中有 的Fe是+2价，有 的Fe为+3价，则有 完全转化为 mol的 时转移 电子，D不符合题意；
故答案为：C。
A.转化时发生反应4Fe3O4+12Cl-+O2+6H2O=12FeOCl+12OH-；
B.化学反应有从溶解度小的物质转化为溶解度更小的趋势；
C.FeO(OH)和FeOCl中的Fe均为+3价；
D.3molFeOCl完全转化为Fe3O4时，Fe元素的化合价由+3价降低为+2价，转移1mol电子。
13．B
A．KSCN溶液用于检验Fe3+的存在，不能用于检验Fe2+，A不可行；
B．酸性高锰酸钾溶液能将Fe2+氧化为Fe3+，从而发生颜色变化，B可行；
C．NaOH溶液既能与Fe2+反应，也能与Fe3+反应，由于Fe(OH)2、Fe(OH)3的混合物与Fe(OH)3的颜色差异不明显，所以难以确定Fe(OH)2的存在，C不可行；
D．铜粉与Fe2+不反应，不能证明Fe2+的存在，D不可行；
故答案为：B。
若发生氧化还原反应，则是Fe＋Fe3+＝Fe2+，证明该反应发生也就是证明有Fe2+生成。
A. KSCN溶液用于检验Fe3+。
B. Fe2+能使酸性高锰酸钾溶液褪色。
C. NaOH溶液与Fe2+、Fe3+均反应，但所得产物Fe(OH)2、Fe(OH)3的混合物与Fe(OH)3的颜色差异不明显。
D. 铜粉与Fe2+不反应。
14．B
A．在长期的生活和生产实践中，我国古代人们积累了丰富的炼锌生产技术，A不符合题意；
B．冶炼锌的方法为热还原法，冶炼铝的方法为电解法，该方法不能用于炼铝，B符合题意；
C．煤燃烧产生高温，为金属冶炼提供足够温度，作燃料，高温下C与金属化合物发生反应生成CO2，作还原剂，C不符合题意；
D．“逐层用煤炭”可增大反应物的接触面积，加快反应速率，D不符合题意；
故答案为：B。
A、我国古代人们积累了丰富的炼锌生产技术；
B、铝的冶炼不能用热还原法；
C、碳具有还原性；
D、增大接触面积可以加快反应速率。
15．C
A．氯气与溴化亚铁反应，氯气少量时可生成溴化铁，A不符合题意；
B．铁与稀硝酸反应，铁过量则可生成硝酸亚铁，B不符合题意；
C．硫在纯氧中燃烧只生成二氧化硫，C符合题意；
D．铝活动性较强，可与二氧化锰反应可制取金属锰，D不符合题意；
故答案为：C。
A.氧化性：Cl2>Br2>Fe3+，Cl2少量时，得到溴化铁；
B.铁过量时，铁与稀硝酸反应的到硝酸亚铁；
C.硫与氧气反应只可能得到SO2；
D.铝与二氧化锰发生铝热反应得到锰。
16．D
A．新制悬浊液与葡萄糖共热，可生成砖红色沉淀()，用于糖尿病患者的检查，故A不符合题意；
B．有较强的氧化性，能氧化Cu变成，反应的离子方程式为，故B不符合题意；
C．为分子晶体，无水为离子晶体，为共价晶体，所以熔点：，故C不符合题意；
D．溶液同时有和，能氧化，不能大量共存，故D符合题意；
故答案为D。
由图可知，a为Cu，b为Cu2O，c为CuO，d为Cu(OH)2，e为铜盐。
17．（1）增大废催化剂与硫酸溶液的接触面积，加快“酸浸”速率，使“酸浸”反应更充分
（2）液固比大于4：1时，硫酸浓度变小，反应速率减慢
（3）2SO2+O2+2H2O=2H2SO4；加入足量NaOH溶液溶解、过滤、洗涤，将滤渣用硫酸溶解后蒸发浓缩、降温结晶、过滤、洗涤、干燥
（4）Fe(OH)3、Al(OH)3；4.7≤pH<7
（5）
（6）镍单质；2H2O-4e-=O2↑+4H+
废催化剂(含Ni、NiO、CuO、FeO、MgO、ZnO、Al2O3等)加入硫酸酸浸后，金属单质和氧化物均溶于酸中形成相应的金属阳离子，即得到含Ni2+、Cu2+、Fe2+、Mg2+、Zn2+和Al3+的浸出液，随后加入硫化钠，使溶液中铜离子与锌离子转化为硫化铜和硫化锌沉淀，通过过滤分离除去，则滤渣1的成分主要为CuS和ZnS，滤渣1经过过量氧气氧化可生成二氧化硫和相应金属氧化物CuO和ZnO，所以得到的混合气为氧气和二氧化硫，滤液1中主要含有H+、Ni2+、Fe2+、Mg2+和Al3+，经双氧水酸性条件下氧化后，Fe2+转化为Fe3+，氢氧化钠调节pH后使铁元素和铝元素以沉淀形式过滤除去，所以滤渣2的主要成分为Fe(OH)3、Al(OH)3，滤液2主要含有Na+、Ni2+、Mg2+，加入NaF后，Mg2+以MgF2沉淀的形式过滤除去，滤液3中主要含有Ni2+，最终通过电沉积硫酸镍得到镍单质，据此分析解答。
(1)废催化剂需预先球磨，可增大废催化剂与硫酸溶液的接触面积，加快“酸浸”速率，使“酸浸”反应更充分；
(2)结合图像和工艺流程可知，液固比大于4：1时，硫酸浓度变小，反应速率会减慢；
(3)根据上述分析可知，得到的混合气为过量的氧气和生成的二氧化硫，所以“焙烧”所得混合气通入水中可制得“酸浸”液后可循环利用，涉及的化学方程式为：2SO2+O2+2H2O=2H2SO4；根据题干信息可知，ZnO是两性氧化物，所以可利用氢氧化钠先分离CuO和ZnO，然后过滤得到不溶于碱的CuO，再进行硫酸酸浸得到硫酸铜溶液，最终得到胆矾，故制备胆矾的方法为：加入足量NaOH溶液溶解、过滤、洗涤，将滤渣用硫酸溶解后蒸发浓缩、降温结晶、过滤、洗涤、干燥；
(4)“转化II”主要是沉淀铁离子和铝离子，使镍离子在溶液中存留，所以所得滤渣2的化学式为Fe(OH)3、Al(OH)3；若滤液2中c(Ni2+)=0.2mol·L-1，则镍离子开始沉淀所需的氢氧根离子浓度为，所以常温下溶液pH不能超过7，若要铁离子和铝离子沉淀完全，根据两者溶度积大小可知，只需求出铝离子沉淀的pH值即可，因铝离子沉淀的氢氧根离子浓度为，所以溶液中氢离子浓度=，其最低pH约为4.7，故该工序需控制pH的合理范围为4.7≤pH<7；
(5)滤渣3的主要成分为氟化镁，属于离子化合物，其电子式为 ；
(6)结合电解精炼铜的原理可推知，“电沉积”时，阴极材料最适宜选用镍电极，从而可制得精镍，阳极为惰性电极，则溶液中水失电子生成氧气和氢离子，其电极反应式为：2H2O-4e-=O2↑+4H+。
(1)依据影响反应速率的因素分析；
(2)依据影响反应速率的因素分析；
(3)根据题目转化关系书写；依据从溶液中结晶过程分析；
(4)利用已知信息中的 Ksp 计算；
(5)氟化镁属于离子化合物 ；
(6)阳极失电子发生氧化反应。
18．（1）增大原料接触面积，加快反应速率，使反应更充分；转化Ⅲ
（2）(或、、)
（3）、
（4）；
（5）利用同离子效应，降低的溶解度
（6）做制冷剂
‘焙烧’中碳酸钠和氧气和含钒氧化物反应生成和CO2，FeO将转化为Fe2O3，加入盐酸与金属氧化物反应生成对应的盐溶液，滤渣1为难溶于酸的SiO2，加入NaOH调节pH=3.0沉淀为、，转化II需分离两种沉淀，已知pH含钒物质以形式存在，则滤液3为Na3VO4，通入足量CO2发生反应，加入生成沉淀，煅烧得到和NH3；
(1)“焙烧”中，“研磨”所得粉末与逆流混合可以增大原料接触面积，加快反应速率，使反应更充分；由转化关系可知，所生成的气体为，可在“转化Ⅲ”工序中再利用；
(2)“酸浸”的主要目的为将含钒物种转化为，避免生成或多钒酸根降低产品产率。“酸浸”时未发生氧化还原反应，则V元素在焙烧时被氧化为，发生的离子反应方程式为；
(3)“转化Ⅰ”的目的是富集V使完全转化为沉淀，并除去Al元素等杂质，此时溶液，则滤渣2含有的物质为、；
(4)由信息知多钒酸盐在水中溶解度较小，“转化Ⅱ”将V元素转化为需要调整pH范围为，“转化Ⅲ”中含钒物种由转化为，反应的离子方程式为；
(5)“沉钒”中需加入过量，可利用同离子效应，降低的溶解度，提高产品产率；
(6)“煅烧”中生成的气体为，氨易液化，液氨汽化吸收大量热使周围温度急剧降低，可做制冷剂。
（1） 逆流混合 是为了增大接触面积，加快反应速率，气体A为CO2，分析流程可知转化 逆流混合 工序中利用了CO2；
（2）酸浸时pH<1，所以转化为，也可以写氧化铁、氧化铝、氧化钠与盐酸反应的离子方程式；
（3）根据氢氧化物沉淀的pH 含钒物质在水溶液中主要存在形式可知，pH=3时的滤渣主要的主要成分；
（4）分析流程可知转化 Ⅱ 是为了把反钒元素转化为，转化 Ⅲ 是将转化为；
（5）加入 过量 ，铵根离子的浓度增大，降低的溶解度；
（6）根据元素守恒可知，煅烧是的气体B是氨气，氨气易液化，氨气汽化吸热，可做制冷剂。
19．（1）2Bi+ClO+7Cl-+6H+=2BiCl+3H2O；增大c(Cl-)，有利于生成BiCl，防止生成BiOCl，减少HCl的用量；Ag、AgCl
（2）防止BiOCl中混有Fe(OH)3、Zn(OH)2沉淀
（3）边搅拌边向BiOCl粗品中分批加入足量1mol·L-1H2SO4溶液，充分反应后静置，过滤，所得沉淀用蒸馏水洗涤，直至向最后一次洗涤后的滤液中滴加1mol·L-1BaCl2溶液不再出现白色沉淀。将洗涤后的滤渣浸入过量4mol·L-11NaOH溶液中，加热并充分搅拌至固体颜色不再变化
高铋银锌渣(主要成分为Bi单质，还含有Zn、Ag、Fe单质)，加入NaClO3和HCl “氧化浸出”生成BiCl， Zn、Fe单质转化为Zn2+和Fe3+，滤渣为含Ag的物质，将滤渣加入足量稀硝酸中，充分反应后，观察到滤渣部分溶解，说明除了单质银之外，还有不溶于稀硝酸的AgCl存在。向含BiCl、Zn2+和Fe3+的溶液中加稀氨水调节pH到1，使得生成BiOCl沉淀，而Zn2+和Fe3+以离子形式在滤液中存在，过滤分离，得到BiOCl粗产品。
(1)①加入NaClO3和HCl “氧化浸出”，Bi单质转化为BiCl，确定反应物为Bi和ClO，生成物为BiCl，根据电子守恒，1个Bi失去3个电子，1个ClO得到6个电子，所以Bi和BiCl系数为2，ClO系数为为1，根据氯守恒确定Cl-系数为7，最后根据酸性条件下电荷守恒，得到离子方程式：2Bi+ClO+7Cl-+6H+=2BiCl+3H2O；
②已知：BiCl+H2OBiOCl↓+2H++3Cl-为可逆反应，在“氧化浸出”时常加入适量NaCl(s)，可增大c(Cl-)，使得平衡逆向移动，有利于生成BiCl，防止生成BiOCl，减少HCl的用量；
③Bi完全浸出后，将滤渣加入足量稀硝酸中，充分反应后，观察到滤渣部分溶解。说明除了单质银之外，还有不溶于稀硝酸的AgCl存在，答案为Ag、AgCl；
(2)加入稀氨水调节溶液pH不宜过大，当pH过大时，Zn2+和Fe3+会转化为难溶的氢氧化物Fe(OH)3、Zn(OH)2析出，使得产物BiOCl不纯，所以答案为：防止BiOCl中混有Fe(OH)3、Zn(OH)2沉淀；
(3)结合必须使用的试剂1mol·L-1H2SO4溶液、4mol·L-1NaOH溶液、1mol·L-1BaCl2溶液和蒸馏水，可分析出，除去Fe(OH)3应该用1mol·L-1H2SO4溶液，过滤后用蒸馏水洗涤，为了保证洗涤干净，用1mol·L-1BaCl2溶液检验滤液中是否含有硫酸根，最后根据已知条件2BiOCl(白色)+2OH-2Cl-+H2O+Bi2O3(黄色)，向滤渣中加入足量的4mol·L-1NaOH溶液，加热得到产物Bi2O3，此过程可通过观察固体颜色的变化来判断实验结束。所以答案为：边搅拌边向BiOCl粗品中分批加入足量1mol·L-1H2SO4溶液，充分反应后静置，过滤，所得沉淀用蒸馏水洗涤，直至向最后一次洗涤后的滤液中滴加1mol·L-1BaCl2溶液不再出现白色沉淀。将洗涤后的滤渣浸入过量4mol·L-11NaOH溶液中，加热并充分搅拌至固体颜色不再变化。
(1)①根据原子守恒和电荷守恒；
②依据化学平衡移动原理分析；
③依据物质的性质分析；
(2)依据物质的性质判断；
(3)依据所用试剂及离子的性质设计。
20．（1）提高β锂辉矿浸出率；Li2O·Al2O3·4SiO2
（2）2FeO+4H2SO4（浓）=Fe2(SO4)3+SO2↑+4H2O
（3）除去反应Ⅰ中过量的H2SO4和溶液中的Fe3+、Al3+
（4）过滤；洗涤；热水
（5）4×10-5
由题给流程可知，向β-锂辉矿中加入过量浓硫酸发生反应I溶解β-锂辉矿，加入碳酸钙调节溶液pH为5发生反应Ⅱ除去过量硫酸，将溶液中的铁离子、铝离子转化为氢氧化铁、氢氧化铝沉淀，加水稀释后过滤得到含有二氧化硅、氢氧化铁、氢氧化铝的矿泥和可溶性硫酸盐溶液；向硫酸盐溶液中加入氢氧化钙将镁离子转化为氢氧化镁沉淀，加入碳酸钠溶液将溶液中的钙离子转化为碳酸钙沉淀，过滤得到含有氢氧化镁、碳酸钙的沉淀A和硫酸锂溶液；硫酸锂溶液经蒸发浓缩后，加入饱和碳酸钠溶液发生反应IV，过滤得到碳酸锂；向碳酸锂中加入盐酸溶解得到氯化锂溶液，溶液在HCl环境中加热蒸干得到氯化锂，电解熔融氯化锂得到金属锂。
(1)β-锂辉矿在处理前粉碎可以增大反应物的接触面积，提高β锂辉矿浸出率；由原子个数比不变可知，LiAlSi2O6用氧化物形式表示的化学式为Li2O·Al2O3·4SiO2，故答案为：提高β锂辉矿浸出率；Li2O·Al2O3·4SiO2；
(2)反应I中氧化亚铁与浓硫酸发生氧化还原反应生成硫酸铁、二氧化硫和水，反应的化学方程式为2FeO+4H2SO4（浓）=Fe2(SO4)3+SO2↑+4H2O，故答案为：2FeO+4H2SO4（浓）=Fe2(SO4)3+SO2↑+4H2O；
(3)由分析可知，加入碳酸钙调节溶液pH为5发生反应Ⅱ的目的是除去过量硫酸，将溶液中的铁离子、铝离子转化为氢氧化铁、氢氧化铝沉淀，故答案为：除去反应Ⅰ中过量的H2SO4和溶液中的Fe3+、Al3+；
(4)由题意可知，实验室中得到纯净碳酸锂的操作为蒸发浓缩，冷却结晶、过滤、洗涤、干燥，由碳酸锂在不同温度下的溶解度可知，升高温度，碳酸锂的溶解度减小，所以为减少碳酸锂溶解造成损耗，要使用热水洗涤提高碳酸锂沉淀的产率，故答案为：过滤；洗涤；热水；
(5)设氯化钙溶液与碳酸钠溶液都为VL，由题意可知，等体积氯化钙溶液与碳酸钠溶液混合后，溶液中碳酸钠溶液的浓度为=1.4×10-4mol/L，由碳酸钙的溶度积可知，溶液中钙离子浓度为=2×10-5mol/L，则原氯化钙溶液的浓度为=4×10-5 mol/L，故答案为：4×10-5。
(1)依据接触面积对反应速率的影响分析；由原子个数比不变确定化学式；
(2)氧化亚铁与浓硫酸反应生成硫酸铁、二氧化硫和水；
(3)通过调节溶液pH除云杂质；
(4)依据从溶液中得到晶体的步骤分析，利用碳酸锂在不同温度下的溶解度分析；
(5)利用溶度积计算。
21．（1）增大矿石浸取率；粉碎矿石、适当升高温度等
（2）2Fe2＋+ClO－+4OH－＝2FeOOH↓+Cl－+H2O或2Fe2＋+ClO－+3H2O＝2FeOOH↓+Cl－+4H＋
（3）7.15≤pH＜7.5；Zn2＋水解产生H＋，加入NH3·H2O消耗H＋，可促进水解
（4）冷却结晶；防止温度过高，导致ZnSO4·7H2O分解
（5）MgC2O4MgO+CO2↑+CO↑
(1)为增大矿石浸取率，浓盐酸浸取矿石时，可保持较大液固体积比(如3：1)；依据外界条件对反应速率的影响可知还可采用粉碎矿石、适当升高温度等方式达到此目的。
(2)“氧化除铁”在90℃，控制溶液pH在4.0～5.0，次氯酸根离子作氧化剂，还原产物是氯离子，则得到针铁矿渣的离子方程式为2Fe2＋+ClO－+4OH－＝2FeOOH↓+Cl－+H2O或2Fe2＋+ClO－+3H2O＝2FeOOH↓+Cl－+4H＋。
(3)当锌离子完全沉淀时，溶液中氢氧根浓度是mol/L＝×10－6mol/L，则氢离子浓度是，则pH＝7.15；当镁离子开始沉淀时溶液中氢氧根浓度是mol/L＝1.0×10－5.5mol/L，则氢离子浓度是，则pH＝7.5，所以应加入氨水调节pH的范围为7.15≤pH＜7.5；由于Zn2＋水解产生H＋，加入NH3·H2O消耗H＋，从而可促进水解；
(4)硫酸锌可溶于水，所以“酸解”后获得ZnSO4·7H2O的操作依次经过蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤、干燥。为防止温度过高，导致ZnSO4·7H2O分解，因此制得的ZnSO4·7H2O在烘干时需减压烘干。
(5)草酸镁受热分解生成氧化镁、CO和二氧化碳，方程式为MgC2O4MgO+CO2↑+CO↑。
镁菱锌矿(主要成分为ZnCO3、MgCO3等，含有少量FeCO3、CaCO3等杂质)用浓盐酸浸取，过滤后的滤液中含有Zn2＋、Mg2＋、Fe2＋、Ca2＋，然后加入石灰和漂白粉氧化除铁，过滤后在滤液中加入氨水沉锌，过滤，沉淀用稀硫酸溶解，然后依次经过蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤、干燥制得的ZnSO4·7H2O；滤液中加入草酸沉淀镁离子得到草酸镁，离心洗涤后灼烧得到氧化镁，据此解答。
