2026全国版高考化学一轮
第三章 金属及其化合物
第1节 钠及其化合物
五年高考
1.★(教考衔接:人教版必修第一册第二章第一节·练习与应用)(2024北京,8,3分)关于Na2CO3和NaHCO3的下列说法中,不正确的是( )
A.两种物质的溶液中,所含微粒的种类相同
B.可用NaOH溶液使NaHCO3转化为Na2CO3
C.利用二者热稳定性差异,可从它们的固体混合物中除去NaHCO3
D.室温下,二者饱和溶液的pH差约为4,主要是由于它们的溶解度差异
2.★★(2022广东,14,4分)下列关于Na的化合物之间转化反应的离子方程式书写正确的是( )
A.碱转化为酸式盐:OH-+2H++C HC+2H2O
B.碱转化为两种盐:2OH-+Cl2 ClO-+Cl-+H2O
C.过氧化物转化为碱:2+2H2O 4OH-+O2↑
D.盐转化为另一种盐:Na2SiO3+2H+ H2SiO3↓+2Na+
3.★★(2024湖南,11,3分)中和法生产Na2HPO4·12H2O的工艺流程如下:
已知:①H3PO4的电离常数:=4.8×10-13;
②Na2HPO4·12H2O易风化。
下列说法错误的是( )
A.“中和”工序若在铁质容器中进行,应先加入Na2CO3溶液
B.“调pH”工序中X为NaOH或H3PO4
C.“结晶”工序中溶液显酸性
D.“干燥”工序需在低温下进行
4.★★(2022天津,13,14分)金属钠及其化合物在人类生产生活中起着重要作用。回答下列问题:
(1)基态Na原子的价层电子轨道表示式为 。
(2)NaCl熔点为800.8 ℃,工业上采用电解熔融NaCl制备金属Na。电解反应方程式如下:
2NaCl(l) 2Na(l)+Cl2(g)
加入 CaCl2的目的是 。
(3)Na2O2的电子式为 。在25 ℃和101 kPa时,Na与O2反应生成1 mol Na2O2放热510.9 kJ,写出该反应的热化学方程式: 。
(4)采用空气和Na为原料可直接制备Na2O2。空气与熔融金属Na反应前需依次通过 、 (填序号)
a.浓硫酸
b.饱和食盐水
c.NaOH溶液
d.KMnO4溶液
(5)钠的某氧化物晶胞如下图,图中所示钠离子全部位于晶胞内。由晶胞图判断该氧化物的化学式为 。
天然碱的主要成分为Na2CO3·NaHCO3·2H2O,1 mol Na2CO3·NaHCO3·2H2O经充分加热得到Na2CO3的质量为 g。
三年模拟
5.★(2025届安徽A10联盟11月段考,2)碳酸氢钠片可治疗痛风、高尿酸血症和代谢性酸中毒,也是侯氏制碱的过程性产物。下列有关碳酸氢钠的说法正确的是( )
A.碳酸氢钠溶液能导电,故碳酸氢钠溶液属于电解质
B.碳酸氢钠溶于水的电离方程式为NaHCO3 Na++H++C
C.侯氏制碱生成碳酸氢钠的离子方程式为NH3+CO2+H2O HC
D.在碳酸氢钠溶液中K+、S、Cl-、Ca2+不能大量共存
6.★(2025届广东茂名期中,4)模型认知是简洁揭示化学本质的一种方法,如图为NaCl固体溶于水的微观模型,下列说法正确的是( )
A.NaCl固体中存在自由移动的Na+和Cl-
B.b离子为Cl-
C.水合钠离子中,H2O分子中的O原子最靠近Na+
D.该电离过程可以表示为NaCl Na++Cl-
7.★★(2025届北京四中摸底考,19)研究金属钠的性质,实验如下:
实验装置 实验方案
液体a 现象
蒸馏水 Ⅰ.钠浮在水面上,剧烈反应,有少量白雾
0.1 mol·L-1盐酸 Ⅱ.钠浮在液面上,剧烈反应,有白雾产生
浓盐酸 Ⅲ.钠浮在液面上,反应比Ⅱ缓慢,产生大量白雾,烧杯底部有白色固体
下列说法不正确的是( )
A.Ⅱ中反应的离子方程式为2Na+2H+ 2Na++H2↑
B.Ⅲ中反应剧烈程度不如Ⅱ原因为浓盐酸中溶质主要以HCl分子形式存在,c(H+)小
C.实验Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ均有白雾产生,说明Na与水或酸反应均放出大量热
D.推测Ⅲ中烧杯底部白色固体为NaCl
8.★★(2024吉林白山一模,6)我国化工专家侯德榜将合成氨与纯碱工业联合,发明了联合制碱法,使原料氯化钠的利用率从70%提高到90%以上,该生产方法在制得纯碱的同时,还可得到一种副产品NH4Cl。生产流程和溶解度曲线如图所示。下列说法错误的是( )
A.母液经过循环Ⅰ进入沉淀池的有Na2CO3、NH4Cl
B.NH4Cl固体从母液中析出时需控制温度在0~10 ℃
C.循环Ⅰ、Ⅱ的目的是提高原料的利用率,减少对环境的污染
D.沉淀池中反应的化学方程式2NH3+CO2+2NaCl+H2O 2NH4Cl+Na2CO3
第2节 铁及其化合物
五年高考
1.★★(2024新课标,9,6分)实验室中利用下图装置验证铁与水蒸气的反应。下列说法错误的是( )
A.反应为3Fe(s)+4H2O(g) Fe3O4(s)+4H2(g)
B.酒精灯移至湿棉花下方实验效果更佳
C.用火柴点燃肥皂泡检验生成的氢气
D.使用硬质玻璃试管盛装还原铁粉
2.★★(2022浙江6月选考,22,2分)关于化合物FeO(OCH3)的性质,下列推测不合理的是( )
A.与稀盐酸反应生成FeCl3、CH3OH、H2O
B.隔绝空气加热分解生成FeO、CO2、H2O
C.溶于氢碘酸(HI),再加CCl4萃取,有机层呈紫红色
D.在空气中,与SiO2高温反应能生成Fe2(SiO3)3
3.★★(2024广东,14,4分)部分含Mg或Al或Fe物质的分类与相应化合价关系如图。下列推断合理的是( )
A.若a在沸水中可生成e,则a→f的反应一定是化合反应
B.在g→f→e→d转化过程中,一定存在物质颜色的变化
C.加热c的饱和溶液,一定会形成能产生丁达尔效应的红棕色分散系
D.若b和d均能与同一物质反应生成c,则组成a的元素一定位于周期表p区
三年模拟
4.★★(2025届山西盐湖五中8月月考,6改编)某同学为探究高温下铁粉与水蒸气的反应,设计如图所示的实验装置,在硬质玻璃管中加入石棉绒和5.6 g铁粉。下列说法错误的是( )
A.红热的铁才能与水蒸气反应,所以要用硬质玻璃管
B.铁粉与水蒸气反应后,可立即用磁铁将剩余铁粉分离出来
C.若反应产生0.448 L气体(标准状况下),则铁粉的转化率为15%
D.反应开始时应先点燃A处的酒精灯
5.★★(2025届宁夏银川一中第二次月考,6)实验室测定氧化物X(FexOy)的组成实验如下。下列有关说法正确的是( )
A.步骤Ⅱ的离子方程式为Fe2++Cl2 Fe3++2Cl-
B.用酸性KMnO4溶液检验溶液Z中是否含有Fe2+
C.溶液Z中的离子只有Fe3+和Cl-
D.根据步骤Ⅰ、Ⅱ可判断X为Fe5O7
第3节 金属资源的开发利用
五年高考
1.★(2024福建,5,4分)从废线路板(主要成分为铜,含少量铅锡合金、铝、锌和铁)中提取铜的流程如下:
已知“滤液2”主要含Sn和 HPb。下列说法正确的是( )
A.“机械粉碎”将铅锡合金转变为铅和锡单质
B.“酸溶”时产生Al3+、Fe3+和 Zn2+离子
C.“碱溶”时存在反应:Sn+2OH-+O2 Sn+H2O
D.“电解精炼”时,粗铜在阴极发生还原反应
2.★★(2024江西,8,3分)从CPU针脚(含有铜、镍和钴等金属)中回收金的实验步骤如下图。下列说法错误的是( )
A.将CPU针脚粉碎可加速溶解
B.除杂和溶金步骤需在通风橱中进行
C.富集后,K[AuBr4]主要存在于滤液中
D.还原步骤中有S生成
3.★★(2024贵州,13,3分)贵州重晶石矿(主要成分BaSO4)储量占全国1/3以上。某研究小组对重晶石矿进行“富矿精开”研究,开发了制备高纯纳米钛酸钡(BaTiO3)工艺。部分流程如图:
下列说法正确的是( )
A.“气体”主要成分是H2S,“溶液1”的主要溶质是Na2S
B.“系列操作”可为蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤、干燥
C.“合成反应”中生成BaTiO3的反应是氧化还原反应
D.“洗涤”时可用稀H2SO4去除残留的碱,以提高纯度
4.★★(2023湖南,9,3分)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-+H2O HS-+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
5.★★★(2022山东,12,4分)高压氢还原法可直接从溶液中提取金属粉。以硫化铜精矿(含Zn、Fe元素的杂质)为主要原料制备Cu粉的工艺流程如下,可能用到的数据见下表。
Fe(OH)3 Cu(OH)2 Zn(OH)2
开始沉淀pH 1.9 4.2 6.2
沉淀完全pH 3.2 6.7 8.2
下列说法错误的是( )
A.固体X主要成分是Fe(OH)3和S;金属M为Zn
B.浸取时,增大O2压强可促进金属离子浸出
C.中和调pH的范围为3.2~4.2
D.还原时,增大溶液酸度有利于Cu的生成
6.★★★(2024广东,18,14分)镓(Ga)在半导体、记忆合金等高精尖材料领域有重要应用。一种从电解铝的副产品炭渣(含C、Na、Al、F和少量的Ga、Fe、K、Ca等元素)中提取镓及循环利用铝的工艺如下。
工艺中,LAEM是一种新型阴离子交换膜,允许带负电荷的配离子从高浓度区扩散至低浓度区。用LAEM提取金属离子Mn+的原理如图。
已知:①pKa(HF)=3.2。
②Na3[AlF6](冰晶石)的 Ksp为4.0×10-10。
③浸取液中,Ga(Ⅲ)和Fe(Ⅲ)以[MClm](m-3)-(m=0~4)微粒形式存在,Fe2+最多可与2个Cl-配位,其他金属离子与Cl-的配位可忽略。
(1)“电解”中,反应的化学方程式为 。
(2)“浸取”中,由Ga3+形成[GaCl4]-的离子方程式为 。
(3)“还原”的目的:避免 元素以 (填化学式)微粒的形式通过LAEM,从而有利于Ga的分离。
(4)“LAEM提取”中,原料液的Cl-浓度越 ,越有利于Ga的提取;研究表明,原料液酸度过高,会降低Ga的提取率。因此,在不提高原料液酸度的前提下,可向Ⅰ室中加入
(填化学式),以进一步提高Ga的提取率。
(5)“调pH”中,pH至少应大于 ,使溶液中c(F-)>c(HF),有利于[AlF6]3-配离子及Na3[AlF6]晶体的生成。若“结晶”后溶液中c(Na+)=0.10 mol·L-1,则[AlF6]3-的浓度为 mol·L-1。
(6)一种含Ga、Ni、Co元素的记忆合金的晶体结构可描述为Ga与Ni交替填充在Co构成的立方体体心,形成如图所示的结构单元。该合金的晶胞中,粒子个数最简比Co∶Ga∶Ni= ,其立方晶胞的体积为 nm3。
三年模拟
7.★(2025届河南省实验中学开学考,8)金属的冶炼与生产、生活及国防军事等领域均密切相关。下列有关金属冶炼的原理错误的是( )
A.用电解法制取金属钠:2NaCl(熔融) 2Na+Cl2↑
B.用Na、Mg等活泼金属为还原剂冶炼Ti:2Mg+TiCl4(熔融) Ti+2MgCl2
C.用Al作还原剂(铝热剂)冶炼金属V:3V2O5+10Al 6V+5Al2O3
D.用H2作还原剂炼金属Ag:Ag2O+H2 2Ag+H2O
8.★(2025届四川南山中学9月月考,6)镁及其合金是用途很广的金属材料,可以通过以下步骤从海水中提取镁。
下列说法正确的是( )
A.试剂①可以选用石灰石
B.加入试剂①后,能够分离得到Mg(OH)2沉淀的方法是过滤
C.MgCl2溶液直接通过蒸发结晶可得到无水MgCl2
D.电解熔融MgCl2产生的Cl2和H2混合点燃是工业制备试剂②的重要方法
9.★(2025届陕西学业水平选择性考试,11)按下图流程处理含Al2O3和Fe2O3的工业废渣。已知草酸(H2C2O4)是二元弱酸,在紫外光照射下可与Fe(Ⅲ)发生氧化还原反应。下列说法正确的是( )
A.“酸浸”后,溶液中铁主要以Fe2+形式存在
B.草酸溶液中,c(H+)=c(C2)+c(OH-)
C.“沉铁时”,还原产物与氧化产物的物质的量之比为1∶1
D.“沉铝”时,为使Al3+沉淀完全,应加入过量NaOH
10.★★(2025届湖北华师一附中9月检测,13)以二氧化锰为原料制取高锰酸钾晶体的工艺流程如图所示。下列说法正确的是( )
A.“灼烧”可在石英坩埚中进行
B.“母液”中的溶质仅有KHCO3、KCl
C.“结晶”过程宜采用蒸发结晶的方法
D.“转化”过程中反应的化学方程式为3K2MnO4+4CO2+2H2O MnO2↓+2KMnO4+4KHCO3
11.★★(2024湖南大学附中二模,8)利用某钒废渣(主要成分为V2O4以及铁、铝、硅的氧化物)制备V2O5的工艺流程如图。
已知:Ⅰ.V2O4溶于酸后以VO2+的形式存在;过量H2O2可氧化VO2+;
Ⅱ.VO2++2HR(有机层) VOR2(有机层)+2H+;
Ⅲ.溶液中V与V可相互转化:V+H2O V+2H+。
下列说法错误的是( )
A.“氧化1”中,不适宜用升温的方式加快转化速率
B.“滤渣2”的成分为Fe(OH)3
C.有机萃取剂可循环使用
D.“沉钒”时还需通NH3调节溶液的酸碱性
12.★★(2025届河北衡水二调,17)金属锑可以增加合金的硬度,广泛应用于子弹、铅弹等的制造,被称为战略金属。五氟化锑(SbF5)是非常强的路易斯酸,其酸性是纯硫酸的1 500万倍,某种锑矿主要成分为Sb2O3,含有少量CuO、PbO、As2O3等杂质,以该矿石为原料制备SbF5的工艺流程如图:
已知:①浸出后得到的滤液中阳离子主要为Cu2+、Sb3+、Pb2+、As3+和H+;
②As2O3微溶于水、Sb2O3难溶于水,它们均为两性氧化物;
③SbOCl难溶于水。
下列说法正确的是( )
A.“滤渣Ⅰ”中存在少量的SbOCl,可加入足量NaOH溶液使其转化为Sb2O3回收
B.“滤渣Ⅱ”的成分为PbS
C.“除砷”时NaH2PO2转化为H3PO4,此反应中氧化剂、还原剂物质的量之比为3∶4
D.“电解”过程中阴极上的反应可能为Sb3++3e- Sb、2H++2e- H2↑
13.★★(2024北京东城二模,17)Mn和MnO2都具有广泛的用途。
Ⅰ.工业上用软锰矿(主要含MnO2)和硫锰矿(主要含MnS)联合制备MnSO4的流程如下。
资料:几种化合物的Ksp如下表所示。
硫化物 MnS NiS CoS BaS(易溶)
Ksp 10-12.6 10-18.5 10-20.4
氢氧化物 Mn(OH)2 Ni(OH)2 Co(OH)2 Fe(OH)3
Ksp 10-13.0 10-14.7 10-14.3 10-38.6
(1)为提高浸出速率,可采取的措施有 (答出两条即可)。
(2)浸出过程中产生的Fe3+对MnO2与MnS的反应起催化作用,机理如下。
ⅰ.2Fe3++MnS Mn2++2Fe2++S;
ⅱ. (离子方程式)。
(3)流程图中采用①和②共同除去浸出液中金属阳离子杂质,解释不能单独使用①去除这些杂质离子的原因: 。
(4)滤渣2的主要成分是 。
Ⅱ.以MnSO4溶液为原料,用图1装置(a,b均为惰性电极)同步制备Mn和MnO2。
图1
图2
(5)结合离子交换膜的类型,解释中间室产生较浓硫酸的原因:
。
(6)图1中b电极上Mn的电解效率[×100%]与溶液pH的关系如图2所示。随pH的增大,电解效率先增大后减小的原因是
。
微专题1 化工流程题解题策略
五年高考
1.★★(2024安徽,15,14分)精炼铜产生的铜阳极泥富含Cu、Ag、Au等多种元素。研究人员设计了一种从铜阳极泥中分离提取金和银的流程,如下图所示。
回答下列问题:
(1)Cu位于元素周期表第 周期第 族。
(2)“浸出液1”中含有的金属离子主要是 。
(3)“浸取2”步骤中,单质金转化为HAuCl4的化学方程式为 。
(4)“浸取3”步骤中,“浸渣2”中的 (填化学式)转化为[Ag(S2O3)2]3-。
(5)“电沉积”步骤中阴极的电极反应式为 。“电沉积”步骤完成后,阴极区溶液中可循环利用的物质为 (填化学式)。
(6)“还原”步骤中,被氧化的N2H4与产物Au的物质的量之比为 。
(7)Na2S2O3可被I2氧化为Na2S4O6。从物质结构的角度分析S4的结构为(a)而不是(b)的原因: 。
[[
2.★★(2024江西,15,14分)稀土是国家的战略资源之一。如图是一种以独居石[主要成分为CePO4,含有Th3(PO4)4、U3O8和少量镭杂质]为原料制备CeCl3·nH2O的工艺流程图。
已知:ⅰ.Ksp[Th(OH)4]=4.0×10-45,Ksp[Ce(OH)3]=1.6×10-20,Ksp[Ce(OH)4]=2.0×10-48
ⅱ.镭为第ⅡA族元素
回答下列问题:
(1)关于独居石的热分解,以下说法正确的是 (填标号)。
a.降低压强,分解速率增大
b.降低温度,分解速率降低
c.反应时间越长,分解速率越大
d.提高搅拌速度,分解速率降低
(2)Na2U2O7中铀元素的化合价为 ,热分解阶段U3O8生成Na2U2O7的化学反应方程式为 。
(3)浓缩结晶后,得到的晶体产物化学式为 。滤液可用于 阶段循环利用,避免产生大量的高碱度废水。
(4)溶解阶段,将溶液pH先调到1.5~2.0,反应后再回调至4.5。
①盐酸溶解Ce(OH)4的离子方程式为 。
②当溶液pH=4.5时,c(Th4+)= mol/L,此时完全转化为氢氧化钍沉淀。
(5)以BaSO4为载体形成共沉淀,目的是去除杂质 。
3.★★(2024山东,18,12分)以铅精矿(含PbS、Ag2S等)为主要原料提取金属Pb和Ag的工艺流程如下:
回答下列问题:
(1)“热浸”时,难溶的PbS和Ag2S转化为[PbCl4]2-和[AgCl2]-及单质硫。溶解等物质的量的PbS和Ag2S时,消耗Fe3+物质的量之比为 ;溶液中盐酸浓度不宜过大,除防止“热浸”时HCl挥发外,另一目的是防止产生 (填化学式)。
(2)将“过滤Ⅱ”得到的PbCl2沉淀反复用饱和食盐水热溶,电解所得溶液可制备金属Pb。“电解Ⅰ”阳极产物用尾液吸收后在工艺中循环使用,利用该吸收液的操作单元为 。
(3)“还原”中加入铅精矿的目的是 。
(4)“置换”中可选用的试剂X为 (填标号);
A.Al B.Zn C.Pb D.Ag
“置换”反应的离子方程式为 。
(5)“电解Ⅱ”中将富银铅泥制成电极板,用作 (填“阴极”或“阳极”)。
4.★★(2024贵州,16,15分)煤气化渣属于大宗固废,主要成分为Fe2O3、Al2O3、SiO2及少量MgO等。一种利用“酸浸—碱沉—充钠”工艺,制备钠基正极材料NaFePO4和回收Al2O3的流程如图:
已知:
①25 ℃时,Ksp[Fe(OH)3]=2.8×10-39,Ksp[Al(OH)3]=1.3×10-33,Ksp[Mg(OH)2]=5.6×10-12;
②2Na[Al(OH)4](aq) Al2O3·3H2O(s)+2NaOH(aq)。
回答下列问题:
(1)“滤渣”的主要成分为 (填化学式)。
(2)25 ℃时,“碱沉”控制溶液pH至3.0,此时溶液中c(Fe3+)= mol·L-1。
(3)“除杂”时需加入的试剂X是 。
(4)“水热合成”中,NH4H2PO4作为磷源,“滤液2”的作用是 ,水热合成NaFePO4的离子方程式为 。
(5)“煅烧”得到的物质也能合成钠基正极材料NaFeO2,其工艺如下:
①该工艺经碳热还原得到Fe3O4,“焙烧”生成NaFeO2的化学方程式为 。
②NaFeO2的晶胞结构示意图如甲所示。每个晶胞中含有NaFeO2的单元数有 个。
甲 乙 丙
③若“焙烧”温度为700 ℃,n(Na2CO3)∶n(Fe3O4)=9∶8时,生成纯相Na1-xFeO2,则x= ,其可能的结构示意图为 (选填“乙”或“丙”)。
5.★★(2024全国甲,26,14分)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 。
6.★★(2024湖南,16,14分)铜阳极泥(含有Au、Ag2Se、Cu2Se、PbSO4等)是一种含贵金属的可再生资源,回收贵金属的化工流程如下:
已知:①当某离子的浓度低于1.0×10-5 mol·L-1时,可忽略该离子的存在;
②AgCl(s)+Cl-(aq) [AgCl2]-(aq) K=2.0×10-5;
③Na2SO3易从溶液中结晶析出;
④不同温度下Na2SO3的溶解度如下:
温度/℃ 0 20 40 60 80
溶解度/g 14.4 26.1 37.4 33.2 29.0
回答下列问题:
(1)Cu属于 区元素,其基态原子的价电子排布式为 ;
(2)“滤液1”中含有Cu2+和H2SeO3,“氧化酸浸”时Cu2Se反应的离子方程式为 ;
(3)“氧化酸浸”和“除金”工序均需加入一定量的NaCl:
①在“氧化酸浸”工序中,加入适量NaCl的原因是 ;
②在“除金”工序溶液中,Cl-浓度不能超过 mol·L-1;
(4)在“银转化”体系中,[Ag(SO3)2]3-和[Ag(SO3)3]5-浓度之和为0.075 mol·L-1,两种离子分布分数δ[如δ([Ag(SO3)2]3-)=]随S浓度的变化关系如图所示。若S浓度为1.0 mol·L-1,则[Ag(SO3)3]5-的浓度为 mol·L-1;
(5)滤液4中溶质主要成分为 (填化学式);在连续生产的模式下,“银转化”和“银还原”工序需在40 ℃左右进行,若反应温度过高,将难以实现连续生产,原因是 。
7.★★(2024黑、吉、辽,16,14分)中国是世界上最早利用细菌冶金的国家。已知金属硫化物在“细菌氧化”时转化为硫酸盐,某工厂用细菌冶金技术处理载金硫化矿粉(其中细小的Au颗粒被FeS2、FeAsS包裹),以提高金的浸出率并冶炼金,工艺流程如下:
回答下列问题:
(1)北宋时期我国就有多处矿场利用细菌氧化形成的天然“胆水”冶炼铜,“胆水”的主要溶质为 (填化学式)。
(2)“细菌氧化”中,FeS2发生反应的离子方程式为 。
(3)“沉铁砷”时需加碱调节pH,生成 (填化学式)胶体起絮凝作用,促进了含As微粒的沉降。
(4)“焙烧氧化”也可提高“浸金”效率,相比“焙烧氧化”,“细菌氧化”的优势为
(填标号)。
A.无需控温 B.可减少有害气体产生
C.设备无需耐高温 D.不产生废液废渣
(5)“真金不怕火炼”表明Au难被O2氧化,“浸金”中NaCN的作用为 。
(6)“沉金”中Zn的作用为 。
(7)滤液②经H2SO4酸化,[Zn(CN)4]2-转化为ZnSO4和HCN的化学方程式为 。用碱中和HCN可生成 (填溶质化学式)溶液,从而实现循环利用。
8.★★(2024福建,11节选)锂云母的主要成分为K(Li1.5Al1.5)(AlSi3O10)(OH)xF2-x,实验室探索一种碱浸分解锂云母制备LiOH的工艺流程如下:
(1)“高压浸出”中:
①“滤渣1”中卤化物Y为 (填化学式)。
②一定条件下,元素浸出率与CaO用量的关系如图所示,为提高锂浸出率,CaO最佳用量为 g(保留小数点后一位)。
③精矿颗粒尺寸对锂浸出率的主要影响如下:
ⅰ.尺寸越小,颗粒总表面积越大,有利于反应液接触
ⅱ.尺寸越小,颗粒聚集趋势越大,不利于反应液渗入
一定条件下,颗粒尺寸与锂浸出率关系如图所示。区域Ⅰ中,锂浸出率随颗粒尺寸减小而降低的原因是 。
(2)“沉锂”生成磷酸锂的化学方程式为 。
(3)“沉淀转化”反应2Li3PO4(s)+3Ca(OH)2(aq) 6LiOH(aq)+Ca3(PO4)2(s)的平衡常数K= (列出计算式)。
已知:25 ℃时,Ksp(Li3PO4)=m,Ksp[Ca3(PO4)2]=n。
(4)“操作Z”为加热、趁热过滤和 ;趁热过滤的主要目的是 。(LiOH分解温度约为1 000 ℃)
9.★★★(2024北京,18,12分)利用黄铜矿(主要成分为CuFeS2,含有SiO2等杂质)生产纯铜,流程示意图如下。
(1)矿石在焙烧前需粉碎,其作用是 。
(2)(NH4)2SO4的作用是利用其分解产生的SO3使矿石中的铜元素转化为CuSO4。(NH4)2SO4发生热分解的化学方程式是 。
(3)矿石和过量(NH4)2SO4按一定比例混合,取相同质量,在不同温度下焙烧相同时间,测得:ⅰ.“吸收”过程氨吸收率和“浸铜”过程铜浸出率变化如图;ⅱ.400 ℃和500 ℃时,固体B中所含铜、铁的主要物质如表。
温度/℃ B中所含铜、铁的主要物质
400 Fe2O3、CuSO4、CuFeS2
500 Fe2(SO4)3、CuSO4、CuO
①温度低于425 ℃,随焙烧温度升高,铜浸出率显著增大的原因是
。
②温度高于425 ℃,根据焙烧时可能发生的反应,解释铜浸出率随焙烧温度升高而降低的原因是 。
(4)用离子方程式表示置换过程中加入Fe的目的: 。
(5)粗铜经酸浸处理,再进行电解精炼;电解时用酸化的CuSO4溶液做电解液,并维持一定的c(H+)和c(Cu2+)。粗铜若未经酸浸处理,消耗相同电量时,会降低得到纯铜的量,原因是 。
10.★★★(2024重庆,15,14分)含钌(Ru)催化剂在能源等领域应用广泛。Ru(NO)(NO3)3是制备负载型钌催化剂的前驱体。一种制备高纯Ru(NO)(NO3)3的技术路线如下(部分试剂、步骤及反应条件略)。
RuCl3·3H2O Ru(NO)Cl3 Ru(NO)(OH)3 Ru(NO)(NO3)3
回答下列问题:
(1)已知基态Ru的核外电子排布式为[Kr]4d75s1,则Ru在元素周期表中位于第 周期第 族。KNO2中,N的空间结构为 。
(2)为验证Ru与NO形成了配位键,对所得 Ru(NO)Cl3的表征结果如图所示,表征所用仪器是 。
A.核磁共振仪 B.质谱仪
C.红外光谱仪 D.X射线衍射仪
(3)步骤①中无气体生成,除生成Ru配合物外,生成的盐还有 (填化学式)。
(4)步骤②生成的Ru(NO)(OH)3为难溶物,反应的化学方程式为 。
(5)步骤③在加入稀硝酸前,需要将难溶物加入AgNO3溶液中,以除去残留的Cl-;为使Cl-沉淀完全,Ag+浓度应大于 mol/L(已知AgCl的Ksp=1.8×10-10)。
(6) Ru(NO)(NO3)3受热易分解,在660 K时完全分解,失重率为58%,剩余固体为Ru的氧化物,则该氧化物的化学式为 。
11.★★★(2024广西,15,14分)广西盛产甘蔗,富藏锰矿。由软锰矿(MnO2,含SiO2、Fe2O3、Al2O3和CuO等杂质)制备光电材料KMnF3的流程如下。回答下列问题:
已知:
物质 Fe(OH)3 Al(OH)3 Cu(OH)2 Fe(OH)2 Mn(OH)2
Ksp 2.8×10-39 1.3×10-33 2.2×10-20 4.9×10-17 1.9×10-13
(1)“甘蔗渣水解液”中含有还原性糖和H2SO4,其主要作用是 。为提高“浸取”速率,可采取的措施是 (任举一例)。
(2)“滤渣1”的主要成分是 (填化学式)。
(3)常温下,用CaCO3调节溶液pH 至5~6时,可完全沉淀的离子有 (填化学式)。
(4)“X”可选用 。
A.H2S B.H2O2 C.Zn D.(NH4)2S
(5)若用Na2CO3替代NaHCO3沉锰,得到Mn2(OH)2CO3沉淀。写出生成Mn2(OH)2CO3的离子方程式: 。
(6)KMnF3立方晶胞如图所示,晶胞参数为a pm,该晶体中与一个F-紧邻的K+有 个。已知NA为阿伏加德罗常数的值,晶体密度为 g·cm-3(用含a、NA的代数式表示)。
三年模拟
12.★★(2025届广东佛山一中9月月考,16)白银(Ag)是高新技术产业的基础材料之一,从一种光盘金属层中回收少量白银(金属层中其他金属含量过低,对实验的影响可忽略)的流程如下:
下列叙述不正确的是( )
A.“氧化”阶段需在80 ℃条件下进行,可用水浴加热
B.“操作1”所用到的玻璃仪器是玻璃棒、烧杯、漏斗
C.若“还原”过程通过原电池来实现,则N2为正极产物
D.“还原”过程中参加反应的n[Ag(NH3)2]+∶n[N2H4·H2O]=4∶1
13.★★(2025届福建三明一中10月月考,7)锑白(Sb2O3)为白色粉末,不溶于水,溶于酸和强碱,主要用于制备白色颜料、油漆等。一种利用锑矿粉(主要成分为Sb2S3、SiO2)制取锑白的流程如下。
已知:浸出液中的阳离子主要为Sb3+、Fe3+、Fe2+。
下列说法错误的是( )
A.“浸出”时发生的反应为Sb2S3+6Fe3+ 2Sb3++6Fe2++3S
B.可以用KSCN溶液检验“还原”反应是否完全
C.“滤液”中通入Cl2后可返回“浸出”工序循环使用
D.“中和”时可用过量的NaOH溶液代替氨水
14.★★(2024河北石家庄二模,16)铋(Bi)是一种重要的有色金属,工业上通过辉铋矿(主要成分是Bi2S3,含有少量Si、Fe、Pb、Al等元素)生产海绵铋的一种工艺流程如下:
回答下列问题:
(1)为提高“酸浸”速率,可采取的措施为 (写出一条即可)。
(2)“酸浸”时,辉铋矿被浸出到“浸液”中的元素为 (填元素符号)。
(3)“氧化浸出”时,会生成[BiCl6]3-,则该过程发生反应的离子方程式为 。
(4)向“滤液”中通入 (填物质名称)后,所得溶液可循环利用。
(5)实验研究表明,Bi2S3既不能被硫酸溶解,也不能被NaCl溶液溶解,但其能被盐酸溶解,分析其原因可能为 。
(6)工业上也可采用电解法制备铋单质。将“氧化浸出”工序所得的溶液进行氧化处理,调节溶液pH以除去Fe3+,再利用如图装置电解获得铋单质。
已知:Ksp[Fe(OH)3]=1.0×10-38;当离子浓度低于10-5 mol/L时,认为该离子沉淀完全。
①常温下,需要调节pH不低于 以除去Fe3+。
②N与直流电源的 (填“正极”或“负极”)相连;M极的电极反应式为 。
15.★★(2024江西景德镇三模,16)以红土镍镉矿(NiS、CdO,含SiO2、CuO、PbO、Fe2O3等杂质)为原料回收贵重金属Ni、Cd和Cu,其工艺流程如图所示:
已知:水溶液中物质得失电子的能力可用标准电极电势[E(高价态/低价态)]衡量,E越大说明高价态物质的氧化性越强,E越小说明低价态物质的还原性越强。
物质 Cu2+/Cu Pb2+/Pb Cd2+/Cd Fe2+/Fe Ni2+/Ni
E/V +0.34 -0.13 -0.40 -0.44 -0.26
(1)“浆化”的目的是 。
(2)滤渣Ⅰ中含有硫单质,写出“酸浸”时NiS反应的离子方程式
;
滤渣Ⅰ中还含有 (填化学式)。
(3)溶液中金属离子开始沉淀和完全沉淀时(浓度≤10-5 mol/L)的pH如下表,则物质X不可能是 ;所调pH范围 。
离子 Fe3+ Fe2+ Cd2+ Cu2+ Ni2+
开始沉淀的pH 1.5 6.5 7.2 4.7 6.8
沉淀完全的pH 3.3 9.9 9.5 6.7 9.2
a.NiCO3 b.CuO
c.Cd(OH)2 d.NaOH
(4)电解时阴极的电极反应式为 。
(5)整个流程中可以循环使用的物质有 (填化学式)。
16.★★(2025届北京首师大附中10月月考,18)含钛高炉渣的主要化学成分为TiO2、Al2O3、MgO、CaO、SiO2、Fe2O3、FeO和金属Fe等,对其综合利用具有重要的经济价值和社会效益。
Ⅰ.一种含钛高炉渣提钛工艺流程如下图所示。
已知:①TiO2不溶于水、稀酸和碱溶液;
②Al2O3能与强酸、强碱反应。
(1)盐酸酸浸过程中Al2O3发生反应的离子方程式为 。
(2)“磁选”的目的是 。
(3)下列说法正确的是 (填字母序号)。
a.滤渣1的主要成分为TiO2、SiO2
b.若将流程A部分与流程B部分互换顺序,最终得到的滤渣成分相同
c.若将流程A部分与流程B部分互换顺序,理论上氢氧化钠用量不变
Ⅱ.含钛高炉渣中金属Fe含量的测定。
ⅰ.配制金属Fe浸取液:取一定量的亚硫酸钠固体和邻菲罗啉(抑制Fe2+水解)溶于水,加入乙酸和乙酸铵混合溶液调pH=4.5,此时铁的化合物不溶解。
ⅱ.取m1 g粉碎后的含钛高炉渣,加入足量金属Fe浸取液,室温下浸取1 h。
ⅲ.过滤,将滤液及洗涤液全部转移至盛有过量H2O2溶液的烧杯中,加入稀硫酸充分反应。
ⅳ.将反应后的溶液煮沸至冒大气泡并继续微沸10 min。
ⅴ.冷却,用浓度为c mol/L的抗坏血酸(C6H8O6)标准液滴定,消耗抗坏血酸标准液V mL。
已知:①酸性条件下,S+Fe S2+Fe2+(未配平)
②C6H8O6(抗坏血酸)+2Fe3+ C6H6O6(脱氢抗坏血酸)+2Fe2++2H+
(4)步骤ⅱ中浸取铁时发生反应的离子方程式为 。
(5)步骤ⅲ中加入过量H2O2溶液的主要作用是
(用离子方程式表示)。
(6)该含钛高炉渣中金属Fe的质量分数为 (用代数式表示)。
(7)下列两种情况均会对“金属Fe的质量分数”测定结果造成偏差:
情况一:配制金属Fe浸取液时,溶液pH等于2
情况二:未进行步骤ⅳ,直接用抗坏血酸标准液滴定
①情况一的测定结果 (填“偏高”或“偏低”)。
②情况二的测定结果偏高,其理由是 。
17.★★(2025届安徽蚌埠调研,15)以水钴矿(Co2O3·H2O,含Fe2O3、MgO、CaO)和辉铜矿(Cu2S,含SiO2、Fe2O3)为原料制取胆矾和单质钴。
已知:①常温下,Ksp(MgF2)=6.25×10-9,Ksp(CaSO4)=7.1×10-7,Ksp(CoCO3)=2.4×10-7;
②部分阳离子以氢氧化物形式沉淀时溶液的pH见下表;
金属离子 Fe3+ Fe2+ Co2+ Cu2+
开始沉淀时(c=0.01 mol·L-1)的pH 2.7 7.5 7.6 4.7
完全沉淀时(c=10-5 mol·L-1)的pH 3.7 9.0 9.1 6.2
③萃取Cu2+的反应原理Cu2++2HR CuR2+2H+;
④Mg、Ca、Fe、Co均能与强酸反应产生H2。
回答下列问题:
(1)基态Co原子的电子排布式为 。
(2)“酸浸”过程中硫元素价态变为+6价,则“酸浸”过程中氧化剂和还原剂的物质的量之比为 。
(3)写出用惰性电极电解CoCl2溶液的化学方程式 。
(4)常温下,若“滤液2”中c(Mg2+)=0.016 mol·L-1(忽略溶液中极少量的Ca2+),除去5 L“滤液2”中的Mg2+,至少需加入NaF固体的质量为 g(忽略溶液体积的变化)。
(5)“反萃取”步骤中加入的“试剂a”为 。
(6)采用惰性电极电解CoCl2溶液,在无离子交换膜的条件下,不能用CoSO4溶液代替CoCl2溶液的理由是 。
(7)将制得的胆矾配成溶液,先加入足量氨水,得到深蓝色溶液,再通入SO2至弱酸性,生成白色沉淀和硫酸铵。经仪器分析:白色沉淀含H、N、O、S、Cu五种元素;所含Cun+中无单电子;晶体部分组成微粒的空间结构一种是三角锥形,另一种是正四面体形,则白色沉淀的化学式为 。
第三章 金属及其化合物
第1节 钠及其化合物
五年高考
1.★(教考衔接:人教版必修第一册第二章第一节·练习与应用)(2024北京,8,3分)关于Na2CO3和NaHCO3的下列说法中,不正确的是( )
A.两种物质的溶液中,所含微粒的种类相同
B.可用NaOH溶液使NaHCO3转化为Na2CO3
C.利用二者热稳定性差异,可从它们的固体混合物中除去NaHCO3
D.室温下,二者饱和溶液的pH差约为4,主要是由于它们的溶解度差异
答案 D
2.★★(2022广东,14,4分)下列关于Na的化合物之间转化反应的离子方程式书写正确的是( )
A.碱转化为酸式盐:OH-+2H++C HC+2H2O
B.碱转化为两种盐:2OH-+Cl2 ClO-+Cl-+H2O
C.过氧化物转化为碱:2+2H2O 4OH-+O2↑
D.盐转化为另一种盐:Na2SiO3+2H+ H2SiO3↓+2Na+
答案 B
3.★★(2024湖南,11,3分)中和法生产Na2HPO4·12H2O的工艺流程如下:
已知:①H3PO4的电离常数:=4.8×10-13;
②Na2HPO4·12H2O易风化。
下列说法错误的是( )
A.“中和”工序若在铁质容器中进行,应先加入Na2CO3溶液
B.“调pH”工序中X为NaOH或H3PO4
C.“结晶”工序中溶液显酸性
D.“干燥”工序需在低温下进行
答案 C
4.★★(2022天津,13,14分)金属钠及其化合物在人类生产生活中起着重要作用。回答下列问题:
(1)基态Na原子的价层电子轨道表示式为 。
(2)NaCl熔点为800.8 ℃,工业上采用电解熔融NaCl制备金属Na。电解反应方程式如下:
2NaCl(l) 2Na(l)+Cl2(g)
加入 CaCl2的目的是 。
(3)Na2O2的电子式为 。在25 ℃和101 kPa时,Na与O2反应生成1 mol Na2O2放热510.9 kJ,写出该反应的热化学方程式: 。
(4)采用空气和Na为原料可直接制备Na2O2。空气与熔融金属Na反应前需依次通过 、 (填序号)
a.浓硫酸
b.饱和食盐水
c.NaOH溶液
d.KMnO4溶液
(5)钠的某氧化物晶胞如下图,图中所示钠离子全部位于晶胞内。由晶胞图判断该氧化物的化学式为 。
(6)天然碱的主要成分为Na2CO3·NaHCO3·2H2O,1 mol Na2CO3·NaHCO3·2H2O经充分加热得到Na2CO3的质量为 g。
答案 (1)(或)
(2)作助熔剂,降低NaCl的熔点,节省能耗
(3)Na+[······]2-Na+
2Na(s)+O2(g) Na2O2(s) ΔH=-510.9 kJ·mol-1
(4)c a (5)Na2O (6)159
三年模拟
5.★(2025届安徽A10联盟11月段考,2)碳酸氢钠片可治疗痛风、高尿酸血症和代谢性酸中毒,也是侯氏制碱的过程性产物。下列有关碳酸氢钠的说法正确的是( )
A.碳酸氢钠溶液能导电,故碳酸氢钠溶液属于电解质
B.碳酸氢钠溶于水的电离方程式为NaHCO3 Na++H++C
C.侯氏制碱生成碳酸氢钠的离子方程式为NH3+CO2+H2O HC
D.在碳酸氢钠溶液中K+、S、Cl-、Ca2+不能大量共存
答案 D
6.★(2025届广东茂名期中,4)模型认知是简洁揭示化学本质的一种方法,如图为NaCl固体溶于水的微观模型,下列说法正确的是( )
A.NaCl固体中存在自由移动的Na+和Cl-
B.b离子为Cl-
C.水合钠离子中,H2O分子中的O原子最靠近Na+
D.该电离过程可以表示为NaCl Na++Cl-
答案 C
7.★★(2025届北京四中摸底考,19)研究金属钠的性质,实验如下:
实验装置 实验方案
液体a 现象
蒸馏水 Ⅰ.钠浮在水面上,剧烈反应,有少量白雾
0.1 mol·L-1盐酸 Ⅱ.钠浮在液面上,剧烈反应,有白雾产生
浓盐酸 Ⅲ.钠浮在液面上,反应比Ⅱ缓慢,产生大量白雾,烧杯底部有白色固体
下列说法不正确的是( )
A.Ⅱ中反应的离子方程式为2Na+2H+ 2Na++H2↑
B.Ⅲ中反应剧烈程度不如Ⅱ原因为浓盐酸中溶质主要以HCl分子形式存在,c(H+)小
C.实验Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ均有白雾产生,说明Na与水或酸反应均放出大量热
D.推测Ⅲ中烧杯底部白色固体为NaCl
答案 B
8.★★(2024吉林白山一模,6)我国化工专家侯德榜将合成氨与纯碱工业联合,发明了联合制碱法,使原料氯化钠的利用率从70%提高到90%以上,该生产方法在制得纯碱的同时,还可得到一种副产品NH4Cl。生产流程和溶解度曲线如图所示。下列说法错误的是( )
A.母液经过循环Ⅰ进入沉淀池的有Na2CO3、NH4Cl
B.NH4Cl固体从母液中析出时需控制温度在0~10 ℃
C.循环Ⅰ、Ⅱ的目的是提高原料的利用率,减少对环境的污染
D.沉淀池中反应的化学方程式2NH3+CO2+2NaCl+H2O 2NH4Cl+Na2CO3
答案 D
第2节 铁及其化合物
五年高考
1.★★(2024新课标,9,6分)实验室中利用下图装置验证铁与水蒸气的反应。下列说法错误的是( )
A.反应为3Fe(s)+4H2O(g) Fe3O4(s)+4H2(g)
B.酒精灯移至湿棉花下方实验效果更佳
C.用火柴点燃肥皂泡检验生成的氢气
D.使用硬质玻璃试管盛装还原铁粉
答案 B
2.★★(2022浙江6月选考,22,2分)关于化合物FeO(OCH3)的性质,下列推测不合理的是( )
A.与稀盐酸反应生成FeCl3、CH3OH、H2O
B.隔绝空气加热分解生成FeO、CO2、H2O
C.溶于氢碘酸(HI),再加CCl4萃取,有机层呈紫红色
D.在空气中,与SiO2高温反应能生成Fe2(SiO3)3
答案 B
3.★★(2024广东,14,4分)部分含Mg或Al或Fe物质的分类与相应化合价关系如图。下列推断合理的是( )
A.若a在沸水中可生成e,则a→f的反应一定是化合反应
B.在g→f→e→d转化过程中,一定存在物质颜色的变化
C.加热c的饱和溶液,一定会形成能产生丁达尔效应的红棕色分散系
D.若b和d均能与同一物质反应生成c,则组成a的元素一定位于周期表p区
答案 B
三年模拟
4.★★(2025届山西盐湖五中8月月考,6改编)某同学为探究高温下铁粉与水蒸气的反应,设计如图所示的实验装置,在硬质玻璃管中加入石棉绒和5.6 g铁粉。下列说法错误的是( )
A.红热的铁才能与水蒸气反应,所以要用硬质玻璃管
B.铁粉与水蒸气反应后,可立即用磁铁将剩余铁粉分离出来
C.若反应产生0.448 L气体(标准状况下),则铁粉的转化率为15%
D.反应开始时应先点燃A处的酒精灯
答案 B
5.★★(2025届宁夏银川一中第二次月考,6)实验室测定氧化物X(FexOy)的组成实验如下。下列有关说法正确的是( )
A.步骤Ⅱ的离子方程式为Fe2++Cl2 Fe3++2Cl-
B.用酸性KMnO4溶液检验溶液Z中是否含有Fe2+
C.溶液Z中的离子只有Fe3+和Cl-
D.根据步骤Ⅰ、Ⅱ可判断X为Fe5O7
答案 D
第3节 金属资源的开发利用
五年高考
1.★(2024福建,5,4分)从废线路板(主要成分为铜,含少量铅锡合金、铝、锌和铁)中提取铜的流程如下:
已知“滤液2”主要含Sn和 HPb。下列说法正确的是( )
A.“机械粉碎”将铅锡合金转变为铅和锡单质
B.“酸溶”时产生Al3+、Fe3+和 Zn2+离子
C.“碱溶”时存在反应:Sn+2OH-+O2 Sn+H2O
D.“电解精炼”时,粗铜在阴极发生还原反应
答案 C
2.★★(2024江西,8,3分)从CPU针脚(含有铜、镍和钴等金属)中回收金的实验步骤如下图。下列说法错误的是( )
A.将CPU针脚粉碎可加速溶解
B.除杂和溶金步骤需在通风橱中进行
C.富集后,K[AuBr4]主要存在于滤液中
D.还原步骤中有S生成
答案 C
3.★★(2024贵州,13,3分)贵州重晶石矿(主要成分BaSO4)储量占全国1/3以上。某研究小组对重晶石矿进行“富矿精开”研究,开发了制备高纯纳米钛酸钡(BaTiO3)工艺。部分流程如图:
下列说法正确的是( )
A.“气体”主要成分是H2S,“溶液1”的主要溶质是Na2S
B.“系列操作”可为蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤、干燥
C.“合成反应”中生成BaTiO3的反应是氧化还原反应
D.“洗涤”时可用稀H2SO4去除残留的碱,以提高纯度
答案 B
4.★★(2023湖南,9,3分)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-+H2O HS-+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
5.★★★(2022山东,12,4分)高压氢还原法可直接从溶液中提取金属粉。以硫化铜精矿(含Zn、Fe元素的杂质)为主要原料制备Cu粉的工艺流程如下,可能用到的数据见下表。
Fe(OH)3 Cu(OH)2 Zn(OH)2
开始沉淀pH 1.9 4.2 6.2
沉淀完全pH 3.2 6.7 8.2
下列说法错误的是( )
A.固体X主要成分是Fe(OH)3和S;金属M为Zn
B.浸取时,增大O2压强可促进金属离子浸出
C.中和调pH的范围为3.2~4.2
D.还原时,增大溶液酸度有利于Cu的生成
答案 D
6.★★★(2024广东,18,14分)镓(Ga)在半导体、记忆合金等高精尖材料领域有重要应用。一种从电解铝的副产品炭渣(含C、Na、Al、F和少量的Ga、Fe、K、Ca等元素)中提取镓及循环利用铝的工艺如下。
工艺中,LAEM是一种新型阴离子交换膜,允许带负电荷的配离子从高浓度区扩散至低浓度区。用LAEM提取金属离子Mn+的原理如图。
已知:①pKa(HF)=3.2。
②Na3[AlF6](冰晶石)的 Ksp为4.0×10-10。
③浸取液中,Ga(Ⅲ)和Fe(Ⅲ)以[MClm](m-3)-(m=0~4)微粒形式存在,Fe2+最多可与2个Cl-配位,其他金属离子与Cl-的配位可忽略。
(1)“电解”中,反应的化学方程式为 。
(2)“浸取”中,由Ga3+形成[GaCl4]-的离子方程式为 。
(3)“还原”的目的:避免 元素以 (填化学式)微粒的形式通过LAEM,从而有利于Ga的分离。
(4)“LAEM提取”中,原料液的Cl-浓度越 ,越有利于Ga的提取;研究表明,原料液酸度过高,会降低Ga的提取率。因此,在不提高原料液酸度的前提下,可向Ⅰ室中加入
(填化学式),以进一步提高Ga的提取率。
(5)“调pH”中,pH至少应大于 ,使溶液中c(F-)>c(HF),有利于[AlF6]3-配离子及Na3[AlF6]晶体的生成。若“结晶”后溶液中c(Na+)=0.10 mol·L-1,则[AlF6]3-的浓度为 mol·L-1。
(6)一种含Ga、Ni、Co元素的记忆合金的晶体结构可描述为Ga与Ni交替填充在Co构成的立方体体心,形成如图所示的结构单元。该合金的晶胞中,粒子个数最简比Co∶Ga∶Ni= ,其立方晶胞的体积为 nm3。
答案 (1)2Al2O3 4Al+3O2↑
(2)Ga3++4Cl- [GaCl4]-
(3)Fe [FeCl4]-
(4)高 NaCl
(5)3.2 4.0×10-7
(6)2∶1∶1 8a3
三年模拟
7.★(2025届河南省实验中学开学考,8)金属的冶炼与生产、生活及国防军事等领域均密切相关。下列有关金属冶炼的原理错误的是( )
A.用电解法制取金属钠:2NaCl(熔融) 2Na+Cl2↑
B.用Na、Mg等活泼金属为还原剂冶炼Ti:2Mg+TiCl4(熔融) Ti+2MgCl2
C.用Al作还原剂(铝热剂)冶炼金属V:3V2O5+10Al 6V+5Al2O3
D.用H2作还原剂炼金属Ag:Ag2O+H2 2Ag+H2O
答案 D
8.★(2025届四川南山中学9月月考,6)镁及其合金是用途很广的金属材料,可以通过以下步骤从海水中提取镁。
下列说法正确的是( )
A.试剂①可以选用石灰石
B.加入试剂①后,能够分离得到Mg(OH)2沉淀的方法是过滤
C.MgCl2溶液直接通过蒸发结晶可得到无水MgCl2
D.电解熔融MgCl2产生的Cl2和H2混合点燃是工业制备试剂②的重要方法
答案 B
9.★(2025届陕西学业水平选择性考试,11)按下图流程处理含Al2O3和Fe2O3的工业废渣。已知草酸(H2C2O4)是二元弱酸,在紫外光照射下可与Fe(Ⅲ)发生氧化还原反应。下列说法正确的是( )
A.“酸浸”后,溶液中铁主要以Fe2+形式存在
B.草酸溶液中,c(H+)=c(C2)+c(OH-)
C.“沉铁时”,还原产物与氧化产物的物质的量之比为1∶1
D.“沉铝”时,为使Al3+沉淀完全,应加入过量NaOH
答案 C
10.★★(2025届湖北华师一附中9月检测,13)以二氧化锰为原料制取高锰酸钾晶体的工艺流程如图所示。下列说法正确的是( )
A.“灼烧”可在石英坩埚中进行
B.“母液”中的溶质仅有KHCO3、KCl
C.“结晶”过程宜采用蒸发结晶的方法
D.“转化”过程中反应的化学方程式为3K2MnO4+4CO2+2H2O MnO2↓+2KMnO4+4KHCO3
答案 D
11.★★(2024湖南大学附中二模,8)利用某钒废渣(主要成分为V2O4以及铁、铝、硅的氧化物)制备V2O5的工艺流程如图。
已知:Ⅰ.V2O4溶于酸后以VO2+的形式存在;过量H2O2可氧化VO2+;
Ⅱ.VO2++2HR(有机层) VOR2(有机层)+2H+;
Ⅲ.溶液中V与V可相互转化:V+H2O V+2H+。
下列说法错误的是( )
A.“氧化1”中,不适宜用升温的方式加快转化速率
B.“滤渣2”的成分为Fe(OH)3
C.有机萃取剂可循环使用
D.“沉钒”时还需通NH3调节溶液的酸碱性
答案 B
12.★★(2025届河北衡水二调,17)金属锑可以增加合金的硬度,广泛应用于子弹、铅弹等的制造,被称为战略金属。五氟化锑(SbF5)是非常强的路易斯酸,其酸性是纯硫酸的1 500万倍,某种锑矿主要成分为Sb2O3,含有少量CuO、PbO、As2O3等杂质,以该矿石为原料制备SbF5的工艺流程如图:
已知:①浸出后得到的滤液中阳离子主要为Cu2+、Sb3+、Pb2+、As3+和H+;
②As2O3微溶于水、Sb2O3难溶于水,它们均为两性氧化物;
③SbOCl难溶于水。
下列说法正确的是( )
A.“滤渣Ⅰ”中存在少量的SbOCl,可加入足量NaOH溶液使其转化为Sb2O3回收
B.“滤渣Ⅱ”的成分为PbS
C.“除砷”时NaH2PO2转化为H3PO4,此反应中氧化剂、还原剂物质的量之比为3∶4
D.“电解”过程中阴极上的反应可能为Sb3++3e- Sb、2H++2e- H2↑
答案 D
13.★★(2024北京东城二模,17)Mn和MnO2都具有广泛的用途。
Ⅰ.工业上用软锰矿(主要含MnO2)和硫锰矿(主要含MnS)联合制备MnSO4的流程如下。
资料:几种化合物的Ksp如下表所示。
硫化物 MnS NiS CoS BaS(易溶)
Ksp 10-12.6 10-18.5 10-20.4
氢氧化物 Mn(OH)2 Ni(OH)2 Co(OH)2 Fe(OH)3
Ksp 10-13.0 10-14.7 10-14.3 10-38.6
(1)为提高浸出速率,可采取的措施有 (答出两条即可)。
(2)浸出过程中产生的Fe3+对MnO2与MnS的反应起催化作用,机理如下。
ⅰ.2Fe3++MnS Mn2++2Fe2++S;
ⅱ. (离子方程式)。
(3)流程图中采用①和②共同除去浸出液中金属阳离子杂质,解释不能单独使用①去除这些杂质离子的原因: 。
(4)滤渣2的主要成分是 。
Ⅱ.以MnSO4溶液为原料,用图1装置(a,b均为惰性电极)同步制备Mn和MnO2。
图1
图2
(5)结合离子交换膜的类型,解释中间室产生较浓硫酸的原因:
。
(6)图1中b电极上Mn的电解效率[×100%]与溶液pH的关系如图2所示。随pH的增大,电解效率先增大后减小的原因是
。
答案 (1)将矿石粉碎;加热;适当增大硫酸浓度;搅拌等(任写两条)
(2)4H++MnO2+2Fe2+ Mn2++2Fe3++2H2O
(3)Co(OH)2、Ni(OH)2和Mn(OH)2的Ksp相差不大,在调节pH除去Co2+和Ni2+时,易使Mn2+共沉淀而损失
(4)NiS、CoS、BaSO4
(5)A为质子交换膜,B为阴离子交换膜;阴极区的S和阳极区的H+分别向中间室迁移
(6)pH<7.0时,随着pH增大,c(H+)降低,H+在阴极放电被抑制,有利于Mn2+放电;pH>7.0时,部分Mn2+生成Mn(OH)2,c(Mn2+)降低,对Mn2+放电不利
微专题1 化工流程题解题策略
五年高考
1.★★(2024安徽,15,14分)精炼铜产生的铜阳极泥富含Cu、Ag、Au等多种元素。研究人员设计了一种从铜阳极泥中分离提取金和银的流程,如下图所示。
回答下列问题:
(1)Cu位于元素周期表第 周期第 族。
(2)“浸出液1”中含有的金属离子主要是 。
(3)“浸取2”步骤中,单质金转化为HAuCl4的化学方程式为 。
(4)“浸取3”步骤中,“浸渣2”中的 (填化学式)转化为[Ag(S2O3)2]3-。
(5)“电沉积”步骤中阴极的电极反应式为 。“电沉积”步骤完成后,阴极区溶液中可循环利用的物质为 (填化学式)。
(6)“还原”步骤中,被氧化的N2H4与产物Au的物质的量之比为 。
(7)Na2S2O3可被I2氧化为Na2S4O6。从物质结构的角度分析S4的结构为(a)而不是(b)的原因: 。
[[
答案 (1)四 ⅠB
(2)Cu2+
(3)2Au+8HCl+3H2O2 2HAuCl4+6H2O
(4)AgCl
(5)[Ag(S2O3)2]3-+e- Ag↓+2S2 Na2S2O3
(6)3∶4
(7)结构(a)中电子云分布较均衡,结构较稳定,结构(b)中正、负电荷中心不重合,极性较大,较不稳定,且存在过氧键,过氧键的氧化性大于I2,故Na2S2O3不可被I2氧化为结构(b)
2.★★(2024江西,15,14分)稀土是国家的战略资源之一。如图是一种以独居石[主要成分为CePO4,含有Th3(PO4)4、U3O8和少量镭杂质]为原料制备CeCl3·nH2O的工艺流程图。
已知:ⅰ.Ksp[Th(OH)4]=4.0×10-45,Ksp[Ce(OH)3]=1.6×10-20,Ksp[Ce(OH)4]=2.0×10-48
ⅱ.镭为第ⅡA族元素
回答下列问题:
(1)关于独居石的热分解,以下说法正确的是 (填标号)。
a.降低压强,分解速率增大
b.降低温度,分解速率降低
c.反应时间越长,分解速率越大
d.提高搅拌速度,分解速率降低
(2)Na2U2O7中铀元素的化合价为 ,热分解阶段U3O8生成Na2U2O7的化学反应方程式为 。
(3)浓缩结晶后,得到的晶体产物化学式为 。滤液可用于 阶段循环利用,避免产生大量的高碱度废水。
(4)溶解阶段,将溶液pH先调到1.5~2.0,反应后再回调至4.5。
①盐酸溶解Ce(OH)4的离子方程式为 。
②当溶液pH=4.5时,c(Th4+)= mol/L,此时完全转化为氢氧化钍沉淀。
(5)以BaSO4为载体形成共沉淀,目的是去除杂质 。
答案 (1)b
(2)+6 O2+2U3O8+6NaOH 3Na2U2O7+3H2O
(3)Na3PO4 热分解
(4)①2Ce(OH)4+8H++2Cl- 2Ce3++Cl2↑+8H2O ②4.0×10-7
(5)镭
3.★★(2024山东,18,12分)以铅精矿(含PbS、Ag2S等)为主要原料提取金属Pb和Ag的工艺流程如下:
回答下列问题:
(1)“热浸”时,难溶的PbS和Ag2S转化为[PbCl4]2-和[AgCl2]-及单质硫。溶解等物质的量的PbS和Ag2S时,消耗Fe3+物质的量之比为 ;溶液中盐酸浓度不宜过大,除防止“热浸”时HCl挥发外,另一目的是防止产生 (填化学式)。
(2)将“过滤Ⅱ”得到的PbCl2沉淀反复用饱和食盐水热溶,电解所得溶液可制备金属Pb。“电解Ⅰ”阳极产物用尾液吸收后在工艺中循环使用,利用该吸收液的操作单元为 。
(3)“还原”中加入铅精矿的目的是 。
(4)“置换”中可选用的试剂X为 (填标号);
A.Al B.Zn C.Pb D.Ag
“置换”反应的离子方程式为 。
(5)“电解Ⅱ”中将富银铅泥制成电极板,用作 (填“阴极”或“阳极”)。
答案 (1)1∶1 H2S (2)热浸
(3)还原过量的FeCl3
(4)C Pb+2[AgCl2]- 2Ag+[PbCl4]2- (5)阳极
4.★★(2024贵州,16,15分)煤气化渣属于大宗固废,主要成分为Fe2O3、Al2O3、SiO2及少量MgO等。一种利用“酸浸—碱沉—充钠”工艺,制备钠基正极材料NaFePO4和回收Al2O3的流程如图:
已知:
①25 ℃时,Ksp[Fe(OH)3]=2.8×10-39,Ksp[Al(OH)3]=1.3×10-33,Ksp[Mg(OH)2]=5.6×10-12;
②2Na[Al(OH)4](aq) Al2O3·3H2O(s)+2NaOH(aq)。
回答下列问题:
(1)“滤渣”的主要成分为 (填化学式)。
(2)25 ℃时,“碱沉”控制溶液pH至3.0,此时溶液中c(Fe3+)= mol·L-1。
(3)“除杂”时需加入的试剂X是 。
(4)“水热合成”中,NH4H2PO4作为磷源,“滤液2”的作用是 ,水热合成NaFePO4的离子方程式为 。
(5)“煅烧”得到的物质也能合成钠基正极材料NaFeO2,其工艺如下:
①该工艺经碳热还原得到Fe3O4,“焙烧”生成NaFeO2的化学方程式为 。
②NaFeO2的晶胞结构示意图如甲所示。每个晶胞中含有NaFeO2的单元数有 个。
甲 乙 丙
③若“焙烧”温度为700 ℃,n(Na2CO3)∶n(Fe3O4)=9∶8时,生成纯相Na1-xFeO2,则x= ,其可能的结构示意图为 (选填“乙”或“丙”)。
答案 (1)SiO2 (2)2.8×10-6 (3)NaOH溶液
(4)提供Na+ Fe2++Na++H2P+2OH- NaFePO4↓+2H2O
(5)①4Fe3O4+6Na2CO3+O2 12NaFeO2+6CO2
②3 ③ 乙
5.★★(2024全国甲,26,14分)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)增大接触面积,加快反应速率,提高原料利用率
(2)CoO+H2SO4 CoSO4+H2O (3)1.6×10-4 不能
(4)4.0 mol (5)Fe(OH)3
(6)2Co2++ClO-+5H2O 2Co(OH)3↓+Cl-+4H+
(7)向滤液中继续加氢氧化钠至溶液8.2
已知:①当某离子的浓度低于1.0×10-5 mol·L-1时,可忽略该离子的存在;
②AgCl(s)+Cl-(aq) [AgCl2]-(aq) K=2.0×10-5;
③Na2SO3易从溶液中结晶析出;
④不同温度下Na2SO3的溶解度如下:
温度/℃ 0 20 40 60 80
溶解度/g 14.4 26.1 37.4 33.2 29.0
回答下列问题:
(1)Cu属于 区元素,其基态原子的价电子排布式为 ;
(2)“滤液1”中含有Cu2+和H2SeO3,“氧化酸浸”时Cu2Se反应的离子方程式为 ;
(3)“氧化酸浸”和“除金”工序均需加入一定量的NaCl:
①在“氧化酸浸”工序中,加入适量NaCl的原因是 ;
②在“除金”工序溶液中,Cl-浓度不能超过 mol·L-1;
(4)在“银转化”体系中,[Ag(SO3)2]3-和[Ag(SO3)3]5-浓度之和为0.075 mol·L-1,两种离子分布分数δ[如δ([Ag(SO3)2]3-)=]随S浓度的变化关系如图所示。若S浓度为1.0 mol·L-1,则[Ag(SO3)3]5-的浓度为 mol·L-1;
(5)滤液4中溶质主要成分为 (填化学式);在连续生产的模式下,“银转化”和“银还原”工序需在40 ℃左右进行,若反应温度过高,将难以实现连续生产,原因是 。
答案 (1)ds 3d104s1
(2)Cu2Se+4H2O2+4H+ 2Cu2++H2SeO3+5H2O
(3)①使Ag+生成AgCl沉淀,同时确保Ag+不转化为[AgCl2]-进入滤液1中造成Ag的损失 ②0.50
(4)0.050
(5)Na2SO3 滤液4中Na2SO3的浓度逐渐变大,温度过高,Na2SO3溶解度变小从而结晶析出
7.★★(2024黑、吉、辽,16,14分)中国是世界上最早利用细菌冶金的国家。已知金属硫化物在“细菌氧化”时转化为硫酸盐,某工厂用细菌冶金技术处理载金硫化矿粉(其中细小的Au颗粒被FeS2、FeAsS包裹),以提高金的浸出率并冶炼金,工艺流程如下:
回答下列问题:
(1)北宋时期我国就有多处矿场利用细菌氧化形成的天然“胆水”冶炼铜,“胆水”的主要溶质为 (填化学式)。
(2)“细菌氧化”中,FeS2发生反应的离子方程式为 。
(3)“沉铁砷”时需加碱调节pH,生成 (填化学式)胶体起絮凝作用,促进了含As微粒的沉降。
(4)“焙烧氧化”也可提高“浸金”效率,相比“焙烧氧化”,“细菌氧化”的优势为
(填标号)。
A.无需控温 B.可减少有害气体产生
C.设备无需耐高温 D.不产生废液废渣
(5)“真金不怕火炼”表明Au难被O2氧化,“浸金”中NaCN的作用为 。
(6)“沉金”中Zn的作用为 。
(7)滤液②经H2SO4酸化,[Zn(CN)4]2-转化为ZnSO4和HCN的化学方程式为 。用碱中和HCN可生成 (填溶质化学式)溶液,从而实现循环利用。
答案 (1)CuSO4
(2)4FeS2+15O2+2H2O 4Fe3++8S+4H+
(3)Fe(OH)3 (4)BC (5)CN-络合Au+ (6)作还原剂
(7)Na2[Zn(CN)4]+2H2SO4 ZnSO4+4HCN+Na2SO4 NaCN
8.★★(2024福建,11节选)锂云母的主要成分为K(Li1.5Al1.5)(AlSi3O10)(OH)xF2-x,实验室探索一种碱浸分解锂云母制备LiOH的工艺流程如下:
(1)“高压浸出”中:
①“滤渣1”中卤化物Y为 (填化学式)。
②一定条件下,元素浸出率与CaO用量的关系如图所示,为提高锂浸出率,CaO最佳用量为 g(保留小数点后一位)。
③精矿颗粒尺寸对锂浸出率的主要影响如下:
ⅰ.尺寸越小,颗粒总表面积越大,有利于反应液接触
ⅱ.尺寸越小,颗粒聚集趋势越大,不利于反应液渗入
一定条件下,颗粒尺寸与锂浸出率关系如图所示。区域Ⅰ中,锂浸出率随颗粒尺寸减小而降低的原因是 。
(2)“沉锂”生成磷酸锂的化学方程式为 。
(3)“沉淀转化”反应2Li3PO4(s)+3Ca(OH)2(aq) 6LiOH(aq)+Ca3(PO4)2(s)的平衡常数K= (列出计算式)。
已知:25 ℃时,Ksp(Li3PO4)=m,Ksp[Ca3(PO4)2]=n。
(4)“操作Z”为加热、趁热过滤和 ;趁热过滤的主要目的是 。(LiOH分解温度约为1 000 ℃)
答案 (1)①CaF2 ②4.5 ③该条件下ⅱ的影响程度大于ⅰ的影响程度
(2)H3PO4+3LiOH Li3PO4↓+3H2O (3)
(4)蒸发结晶 除去Ca(OH)2杂质
9.★★★(2024北京,18,12分)利用黄铜矿(主要成分为CuFeS2,含有SiO2等杂质)生产纯铜,流程示意图如下。
(1)矿石在焙烧前需粉碎,其作用是 。
(2)(NH4)2SO4的作用是利用其分解产生的SO3使矿石中的铜元素转化为CuSO4。(NH4)2SO4发生热分解的化学方程式是 。
(3)矿石和过量(NH4)2SO4按一定比例混合,取相同质量,在不同温度下焙烧相同时间,测得:ⅰ.“吸收”过程氨吸收率和“浸铜”过程铜浸出率变化如图;ⅱ.400 ℃和500 ℃时,固体B中所含铜、铁的主要物质如表。
温度/℃ B中所含铜、铁的主要物质
400 Fe2O3、CuSO4、CuFeS2
500 Fe2(SO4)3、CuSO4、CuO
①温度低于425 ℃,随焙烧温度升高,铜浸出率显著增大的原因是
。
②温度高于425 ℃,根据焙烧时可能发生的反应,解释铜浸出率随焙烧温度升高而降低的原因是 。
(4)用离子方程式表示置换过程中加入Fe的目的: 。
(5)粗铜经酸浸处理,再进行电解精炼;电解时用酸化的CuSO4溶液做电解液,并维持一定的c(H+)和c(Cu2+)。粗铜若未经酸浸处理,消耗相同电量时,会降低得到纯铜的量,原因是 。
答案 (1)增大反应物的接触面积,使反应更充分,加快反应速率
(2)(NH4)2SO4 2NH3↑+SO3↑+H2O
(3)①随焙烧温度升高,生成CuSO4的速率加快
②CuSO4发生分解生成难溶于水的CuO
(4)Fe+Cu2+ Cu+Fe2+
(5)若粗铜未经酸浸,会残留较多Fe,电解时阳极会发生反应Fe-2e- Fe2+,溶液中的Fe2+易被空气中的O2氧化为Fe3+,Fe3+在阴极发生反应Fe3++e- Fe2+
10.★★★(2024重庆,15,14分)含钌(Ru)催化剂在能源等领域应用广泛。Ru(NO)(NO3)3是制备负载型钌催化剂的前驱体。一种制备高纯Ru(NO)(NO3)3的技术路线如下(部分试剂、步骤及反应条件略)。
RuCl3·3H2O Ru(NO)Cl3 Ru(NO)(OH)3 Ru(NO)(NO3)3
回答下列问题:
(1)已知基态Ru的核外电子排布式为[Kr]4d75s1,则Ru在元素周期表中位于第 周期第 族。KNO2中,N的空间结构为 。
(2)为验证Ru与NO形成了配位键,对所得 Ru(NO)Cl3的表征结果如图所示,表征所用仪器是 。
A.核磁共振仪 B.质谱仪
C.红外光谱仪 D.X射线衍射仪
(3)步骤①中无气体生成,除生成Ru配合物外,生成的盐还有 (填化学式)。
(4)步骤②生成的Ru(NO)(OH)3为难溶物,反应的化学方程式为 。
(5)步骤③在加入稀硝酸前,需要将难溶物加入AgNO3溶液中,以除去残留的Cl-;为使Cl-沉淀完全,Ag+浓度应大于 mol/L(已知AgCl的Ksp=1.8×10-10)。
(6) Ru(NO)(NO3)3受热易分解,在660 K时完全分解,失重率为58%,剩余固体为Ru的氧化物,则该氧化物的化学式为 。
答案 (1)五 Ⅷ V形 (2)C (3)KNO3、KCl
(4)Ru(NO)Cl3+3KOH Ru(NO)(OH)3↓+3KCl
(5)1.8×10-5 (6)RuO2
11.★★★(2024广西,15,14分)广西盛产甘蔗,富藏锰矿。由软锰矿(MnO2,含SiO2、Fe2O3、Al2O3和CuO等杂质)制备光电材料KMnF3的流程如下。回答下列问题:
已知:
物质 Fe(OH)3 Al(OH)3 Cu(OH)2 Fe(OH)2 Mn(OH)2
Ksp 2.8×10-39 1.3×10-33 2.2×10-20 4.9×10-17 1.9×10-13
(1)“甘蔗渣水解液”中含有还原性糖和H2SO4,其主要作用是 。为提高“浸取”速率,可采取的措施是 (任举一例)。
(2)“滤渣1”的主要成分是 (填化学式)。
(3)常温下,用CaCO3调节溶液pH 至5~6时,可完全沉淀的离子有 (填化学式)。
(4)“X”可选用 。
A.H2S B.H2O2 C.Zn D.(NH4)2S
(5)若用Na2CO3替代NaHCO3沉锰,得到Mn2(OH)2CO3沉淀。写出生成Mn2(OH)2CO3的离子方程式: 。
(6)KMnF3立方晶胞如图所示,晶胞参数为a pm,该晶体中与一个F-紧邻的K+有 个。已知NA为阿伏加德罗常数的值,晶体密度为 g·cm-3(用含a、NA的代数式表示)。
答案 (1)溶解金属氧化物,还原MnO2和Fe2O3 加热、搅拌、粉碎软锰矿等(任写一条)
(2)SiO2 (3)Al3+ (4)D
(5)2Mn2++3C+2H2O Mn2(OH)2CO3↓+2HC
(6)4 ×1030
三年模拟
12.★★(2025届广东佛山一中9月月考,16)白银(Ag)是高新技术产业的基础材料之一,从一种光盘金属层中回收少量白银(金属层中其他金属含量过低,对实验的影响可忽略)的流程如下:
下列叙述不正确的是( )
A.“氧化”阶段需在80 ℃条件下进行,可用水浴加热
B.“操作1”所用到的玻璃仪器是玻璃棒、烧杯、漏斗
C.若“还原”过程通过原电池来实现,则N2为正极产物
D.“还原”过程中参加反应的n[Ag(NH3)2]+∶n[N2H4·H2O]=4∶1
答案 C
13.★★(2025届福建三明一中10月月考,7)锑白(Sb2O3)为白色粉末,不溶于水,溶于酸和强碱,主要用于制备白色颜料、油漆等。一种利用锑矿粉(主要成分为Sb2S3、SiO2)制取锑白的流程如下。
已知:浸出液中的阳离子主要为Sb3+、Fe3+、Fe2+。
下列说法错误的是( )
A.“浸出”时发生的反应为Sb2S3+6Fe3+ 2Sb3++6Fe2++3S
B.可以用KSCN溶液检验“还原”反应是否完全
C.“滤液”中通入Cl2后可返回“浸出”工序循环使用
D.“中和”时可用过量的NaOH溶液代替氨水
答案 D
14.★★(2024河北石家庄二模,16)铋(Bi)是一种重要的有色金属,工业上通过辉铋矿(主要成分是Bi2S3,含有少量Si、Fe、Pb、Al等元素)生产海绵铋的一种工艺流程如下:
回答下列问题:
(1)为提高“酸浸”速率,可采取的措施为 (写出一条即可)。
(2)“酸浸”时,辉铋矿被浸出到“浸液”中的元素为 (填元素符号)。
(3)“氧化浸出”时,会生成[BiCl6]3-,则该过程发生反应的离子方程式为 。
(4)向“滤液”中通入 (填物质名称)后,所得溶液可循环利用。
(5)实验研究表明,Bi2S3既不能被硫酸溶解,也不能被NaCl溶液溶解,但其能被盐酸溶解,分析其原因可能为 。
(6)工业上也可采用电解法制备铋单质。将“氧化浸出”工序所得的溶液进行氧化处理,调节溶液pH以除去Fe3+,再利用如图装置电解获得铋单质。
已知:Ksp[Fe(OH)3]=1.0×10-38;当离子浓度低于10-5 mol/L时,认为该离子沉淀完全。
①常温下,需要调节pH不低于 以除去Fe3+。
②N与直流电源的 (填“正极”或“负极”)相连;M极的电极反应式为 。
答案 (1)将辉铋矿粉碎、适当升高温度、适当增大硫酸浓度、搅拌等(任写一条)
(2)Fe、Al (3)6Fe3++Bi2S3+12Cl- 2[BiCl6]3-+3S+6Fe2+
(4)氯气或氧气
(5)Bi3+与Cl-可以形成配位键,H+与S2-可以结合生成H2S气体逸出,两个因素共同作用促使Bi2S3溶解
(6)①3 ②正极 [BiCl6]3-+3e- Bi+6Cl-
15.★★(2024江西景德镇三模,16)以红土镍镉矿(NiS、CdO,含SiO2、CuO、PbO、Fe2O3等杂质)为原料回收贵重金属Ni、Cd和Cu,其工艺流程如图所示:
已知:水溶液中物质得失电子的能力可用标准电极电势[E(高价态/低价态)]衡量,E越大说明高价态物质的氧化性越强,E越小说明低价态物质的还原性越强。
物质 Cu2+/Cu Pb2+/Pb Cd2+/Cd Fe2+/Fe Ni2+/Ni
E/V +0.34 -0.13 -0.40 -0.44 -0.26
(1)“浆化”的目的是 。
(2)滤渣Ⅰ中含有硫单质,写出“酸浸”时NiS反应的离子方程式
;
滤渣Ⅰ中还含有 (填化学式)。
(3)溶液中金属离子开始沉淀和完全沉淀时(浓度≤10-5 mol/L)的pH如下表,则物质X不可能是 ;所调pH范围 。
离子 Fe3+ Fe2+ Cd2+ Cu2+ Ni2+
开始沉淀的pH 1.5 6.5 7.2 4.7 6.8
沉淀完全的pH 3.3 9.9 9.5 6.7 9.2
a.NiCO3 b.CuO
c.Cd(OH)2 d.NaOH
(4)电解时阴极的电极反应式为 。
(5)整个流程中可以循环使用的物质有 (填化学式)。
答案 (1)增大接触面积,加快酸浸反应速率
(2)2NiS+O2+4H+ 2Ni2++2S+2H2O SiO2、PbSO4
(3)d 3.3~4.7
(4)Ni2++2e- Ni、Cd2++2e- Cd
(5)Ni、CO、H2SO4
16.★★(2025届北京首师大附中10月月考,18)含钛高炉渣的主要化学成分为TiO2、Al2O3、MgO、CaO、SiO2、Fe2O3、FeO和金属Fe等,对其综合利用具有重要的经济价值和社会效益。
Ⅰ.一种含钛高炉渣提钛工艺流程如下图所示。
已知:①TiO2不溶于水、稀酸和碱溶液;
②Al2O3能与强酸、强碱反应。
(1)盐酸酸浸过程中Al2O3发生反应的离子方程式为 。
(2)“磁选”的目的是 。
(3)下列说法正确的是 (填字母序号)。
a.滤渣1的主要成分为TiO2、SiO2
b.若将流程A部分与流程B部分互换顺序,最终得到的滤渣成分相同
c.若将流程A部分与流程B部分互换顺序,理论上氢氧化钠用量不变
Ⅱ.含钛高炉渣中金属Fe含量的测定。
ⅰ.配制金属Fe浸取液:取一定量的亚硫酸钠固体和邻菲罗啉(抑制Fe2+水解)溶于水,加入乙酸和乙酸铵混合溶液调pH=4.5,此时铁的化合物不溶解。
ⅱ.取m1 g粉碎后的含钛高炉渣,加入足量金属Fe浸取液,室温下浸取1 h。
ⅲ.过滤,将滤液及洗涤液全部转移至盛有过量H2O2溶液的烧杯中,加入稀硫酸充分反应。
ⅳ.将反应后的溶液煮沸至冒大气泡并继续微沸10 min。
ⅴ.冷却,用浓度为c mol/L的抗坏血酸(C6H8O6)标准液滴定,消耗抗坏血酸标准液V mL。
已知:①酸性条件下,S+Fe S2+Fe2+(未配平)
②C6H8O6(抗坏血酸)+2Fe3+ C6H6O6(脱氢抗坏血酸)+2Fe2++2H+
(4)步骤ⅱ中浸取铁时发生反应的离子方程式为 。
(5)步骤ⅲ中加入过量H2O2溶液的主要作用是
(用离子方程式表示)。
(6)该含钛高炉渣中金属Fe的质量分数为 (用代数式表示)。
(7)下列两种情况均会对“金属Fe的质量分数”测定结果造成偏差:
情况一:配制金属Fe浸取液时,溶液pH等于2
情况二:未进行步骤ⅳ,直接用抗坏血酸标准液滴定
①情况一的测定结果 (填“偏高”或“偏低”)。
②情况二的测定结果偏高,其理由是 。
答案 (1)Al2O3+6H+ 2Al3++3H2O
(2)除去金属铁,从而减少“酸浸”时盐酸的用量
(3)ab
(4)2S+2Fe+6CH3COOH S2+2Fe2++6CH3COO-+3H2O
(5)H2O2+2Fe2++2H+ 2Fe3++2H2O
(6)×100%
(7)①偏高 ②剩余的H2O2也会和抗坏血酸反应,消耗抗坏血酸标准液偏多,测得金属Fe的质量分数偏高
17.★★(2025届安徽蚌埠调研,15)以水钴矿(Co2O3·H2O,含Fe2O3、MgO、CaO)和辉铜矿(Cu2S,含SiO2、Fe2O3)为原料制取胆矾和单质钴。
已知:①常温下,Ksp(MgF2)=6.25×10-9,Ksp(CaSO4)=7.1×10-7,Ksp(CoCO3)=2.4×10-7;
②部分阳离子以氢氧化物形式沉淀时溶液的pH见下表;
金属离子 Fe3+ Fe2+ Co2+ Cu2+
开始沉淀时(c=0.01 mol·L-1)的pH 2.7 7.5 7.6 4.7
完全沉淀时(c=10-5 mol·L-1)的pH 3.7 9.0 9.1 6.2
③萃取Cu2+的反应原理Cu2++2HR CuR2+2H+;
④Mg、Ca、Fe、Co均能与强酸反应产生H2。
回答下列问题:
(1)基态Co原子的电子排布式为 。
(2)“酸浸”过程中硫元素价态变为+6价,则“酸浸”过程中氧化剂和还原剂的物质的量之比为 。
(3)写出用惰性电极电解CoCl2溶液的化学方程式 。
(4)常温下,若“滤液2”中c(Mg2+)=0.016 mol·L-1(忽略溶液中极少量的Ca2+),除去5 L“滤液2”中的Mg2+,至少需加入NaF固体的质量为 g(忽略溶液体积的变化)。
(5)“反萃取”步骤中加入的“试剂a”为 。
(6)采用惰性电极电解CoCl2溶液,在无离子交换膜的条件下,不能用CoSO4溶液代替CoCl2溶液的理由是 。
(7)将制得的胆矾配成溶液,先加入足量氨水,得到深蓝色溶液,再通入SO2至弱酸性,生成白色沉淀和硫酸铵。经仪器分析:白色沉淀含H、N、O、S、Cu五种元素;所含Cun+中无单电子;晶体部分组成微粒的空间结构一种是三角锥形,另一种是正四面体形,则白色沉淀的化学式为 。
答案 (1)[Ar]3d74s2(或1s22s22p63s23p63d74s2) (2)5∶1
(3)CoCl2 Co+Cl2↑ (4)11.97 (5)H2SO4 (6)若用CoSO4溶液代替CoCl2溶液,H2O在阳极放电,溶液酸性增强,H+与Co反应,导致Co产率降低 (7)CuNH4SO3
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