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专题突破卷 02 元素化合物
（考试时间：75分钟 试卷满分：100分）
一、选择题（本题共15小题，每小题3分，共45分。每小题只有一项是符合题目要求的）
1．(2023·上海静安二模)自然界与人类活动对硫的循环均能产生影响。下列说法错误的是( )
A．火山口温度过高，附近的单质硫会被O 直接氧化为SO
2 3
B．大气中的SO 会形成酸雨，最终以HSO 的形式进入地面或海洋
2 2 4
C．工业排放的SO 尾气可与CaO和O 反应生成CaSO
2 2 4
D．常温下，浓HSO 能使铁片钝化是由于其具有强氧化性
2 4
【答案】A
【解析】单质硫与O 反应只能变为SO ，SO 和O 在催化剂、加热条件下发生可逆反应生成SO ，故A错
2 2 2 2 3
误；大气中的SO 会形成酸雨，二氧化硫和水反应生成亚硫酸，亚硫酸被氧气氧化为硫酸，因此最终以
2
HSO 的形式进入地面或海洋，故B正确；工业排放的SO 尾气可与CaO和O 反应生成CaSO ，因此常用
2 4 2 2 4
氧化钙处理工业排放的SO 尾气，故C正确；浓硫酸具有强氧化性，因此常温下，浓HSO 能使铁片钝
2 2 4
化，故D正确。
2．明末科学家宋应星出版的《天工开物》中记载了有关“五金”的内容：“……黄金美者，其值去黑铁
(生铁)一万六千倍，然使釜、鬵(xín，一种炊具)、斤(这里指菜刀、镰刀、锄头等)、斧不呈效于日用之
间……贸迁有无，……”，下列解释正确的是( )
A．明代使用的釜、鬵一类的炊具都属于青铜合金
B．添加了铬、镍的不锈钢菜刀和农具使用后即使不保养，也不会生锈
C．金属的另一个用途就是铸成钱币作为贸易交往中的流通手段
D．黑铁在空气中发生的腐蚀主要是化学腐蚀
【答案】C
【解析】明代使用的釜、鬵一类的炊具都属于铁合金，故A错误；不锈钢制作就是在普通钢中添加铬、镍
等元素改变了钢铁内部结构，不锈钢不容易生锈，家里用的农具是铁合金，如果没及时洗干净后晾干，铁
能与氧气、水同时接触，容易发生电化学腐蚀，容易生锈，故B错误；金属可以用来铸成钱币作为贸易交
往中的流通手段，故C正确；生铁的腐蚀主要是析氢腐蚀和吸氧腐蚀，属于电化学腐蚀，故D错误。
3．下列措施不会直接减少大气中CO 含量的是( )
2
A．以CO 为原料人工合成淀粉
2
B．技术落后企业购买碳排放权
C．企业开展煤改电技术升级
D．捕集CO 并封存于海底
2
【答案】B
【解析】以CO 为原料人工合成淀粉可减少大气中CO 含量，A项不符合题意；技术落后企业购买碳排放
2 2权，其排放的CO 没有减少，B项符合题意；煤改电技术可减少CO 排放，C项不符合题意；捕集CO 并
2 2 2
封存于海底，减少了大气中的CO 含量，D项不符合题意。
2
4．（2024·吉林长春吉大附中实验学校高三考前适应考试）关于下列物质制备方法正确的是
A．工业上以二氧化锰和浓盐酸制备氯气
B．工业上用焦炭和金刚砂反应制备粗硅
C．工业上以饱和食盐水、氨气、二氧化碳为原料制取
D．工业上用氯气与 反应制备漂白粉
【答案】C
【解析】工业上通过电解饱和食盐水制取氯气，以二氧化锰和浓盐酸制备氯气是实验室制法，A项错误；
工业上用焦炭和石英砂(主要成分为二氧化硅)反应制备粗硅，金刚砂的主要成分是碳化硅，B项错误；向
饱和食盐水中依次通入足量氨气、二氧化碳制得碳酸氢钠，C项正确；工业上以氯气与石灰乳反应制备漂
白粉，D项错误。
5．(2024·江苏南通一模)FeCl 易水解、易升华，是有机反应中常用的催化剂。实验室用如图所示装置制备
3
少量FeCl 。下列说法正确的是( )
3
A．实验开始，先点燃酒精灯，再滴加浓盐酸
B．实验时Cl 若不足量，则可能生成FeCl
2 2
C．装置丙的作用是收集FeCl
3
D．装置丁中CaCl 的作用是吸收未反应的Cl
2 2
【答案】C
【解析】实验开始，先滴加浓盐酸，利用生成的氯气排尽装置内的空气，以免铁粉与氧气发生反应，A错
误；铁与氯气反应只能生成氯化铁，即使氯气少量也不能生成氯化亚铁，B错误；装置丙的作用是收集冷
凝后的氯化铁固体，C正确；CaCl 与氯气不能反应，CaCl 的作用是防止水蒸气进入装置丙使FeCl 水解
2 2 3
等，D错误。
6．（2024·甘肃兰州第二中学高三月考）某兴趣小组在实验室模拟侯氏制碱法制备 ，部分实验装置如图所示。下列说法正确的是
A．实验过程中向启普发生器中添加液体时，可以取下I处胶塞加入
B．所用试剂有稀硫酸、浓硫酸、CaCO 、饱和食盐水、NH Cl、Ca(OH) 、蒸馏水
3 4 2
C．开始实验时，应先打开活塞II，再打开活塞III
D．反应结束后，试剂 换为冰水，可以促进 晶体的析出
【答案】D
【解析】试剂a为盐酸，试剂b为碳酸钙，用于制取二氧化碳，试剂c为饱和碳酸氢钠溶液用于除去二氧
化碳中的HCl；然后将二氧化碳通入氨化的饱和食盐水中，反应生成碳酸氢钠，过量的氨气用水或硫酸溶
液吸收，且要防止倒吸。实验过程中向启普发生器中添加液体时，应从球形漏斗加入，A项错误；制备
CO 应使用稀盐酸不应使用稀硫酸，生成的CO 无需干燥，NH Cl和Ca(OH) 用于制取NH ，尾气中含有
2 2 4 2 3
NH ，可用稀硫酸吸收，B项错误；CO 在水中溶解度小，开始实验时应先打开活塞Ⅲ，通入NH 营造碱性
3 2 3
环境，增大CO 的溶解度，再打开活塞Ⅱ，通入CO，C项错误；反应结束后将锥形瓶放入冰水浴中可以
2 2
降低的溶解度，促进 晶体的析出，D项正确。
7．(2024·广东肇庆二模)对下列事实的解释正确的是( )
A．二氧化硫气体能用浓硫酸干燥，是因为二氧化硫无还原性
B．医疗上可用硫酸钡作钡餐，是因为硫酸钡可以阻挡X射线通过且不溶于强酸
C．向50 mL 18 mol·L－1的HSO 溶液中加入足量的铜片加热充分反应后，被还原的HSO 的物质的量等于
2 4 2 4
0.45 mol
D．常温下，浓HSO 可以用铝制容器贮存，说明铝与浓HSO 不反应
2 4 2 4
【答案】B
【解析】二氧化硫具有还原性，但不能被浓硫酸氧化，故 A错误；用硫酸钡作X射线透视肠胃的内服药是
因为硫酸钡不溶于盐酸，故B正确；因随着反应的进行，硫酸的浓度降低，稀硫酸不能与铜反应，被还原
的HSO 的物质的量小于0.45 mol，故C错误；因常温下浓硫酸使铝钝化(化学变化)，形成致密的氧化膜阻
2 4
碍了反应的继续进行，故D错误。
8．铁及其化合物是中学化学中的一类重要物质，下列关于铁元素的叙述中正确的是 ( )A．2Fe3＋＋Fe===3Fe2＋成立，说明氧化性：Fe3＋>Fe2＋
B．25 ℃，pH＝0的溶液中，Al3＋、NH、NO、Fe2＋可以大量共存
C．5.6 g铁与足量的氯气反应失去电子0.2 mol
D．硫酸亚铁溶液中加入过氧化氢溶液：Fe2＋＋2HO＋4H＋===Fe3＋＋4HO
2 2 2
【答案】A
【解析】在2Fe3＋＋Fe===3Fe2＋中，Fe3＋是氧化剂，Fe2＋既是氧化产物又是还原产物，氧化性：Fe3＋>Fe2
＋，A项正确；pH＝0的溶液呈强酸性，Fe2＋、NO、H＋不能大量共存，B项错误；5.6 g铁与足量的氯气反
应失去0.3 mol电子，C项错误；D项电荷和得失电子不守恒，错误。
9．硫化锂(Li S)是一种潜在的锂电池的电解质材料，某化学兴趣小组选择下列实验装置制备硫化锂。已
2
知：粗锌中含少量Cu和FeS；LiS易潮解、易水解，在加热条件下易被氧化。
2
下列说法错误的是( )
A．装置乙中有黑色沉淀生成，反应的离子方程式为HS＋Cu2＋===CuS↓＋2H＋
2
B．装置丁硬质玻璃管中发生的反应为LiSO ＋4H=====LiS＋4HO
2 4 2 2 2
C．装置戊的作用只有一个：防止空气中的水蒸气进入装置丁而使LiS水解
2
D．虽然从装置戊中排出的尾气无毒，但尾气还是需要进行处理
【答案】C
【解析】由图可知，装置甲中稀硫酸和粗锌反应制备氢气，制得的氢气中混有硫化氢气体，装置乙中盛有
的硫酸铜溶液用于除去硫化氢气体，装置丙中盛有的浓硫酸用于干燥氢气，装置丁中硫酸锂与氢气共热反
应制得硫化锂，装置戊中盛有的浓硫酸用于吸收空气中的水蒸气，防止水蒸气进入丁中导致硫化锂水解。
粗锌中含有的FeS与稀硫酸反应生成硫化氢气体，硫化氢气体与硫酸铜溶液反应生成硫化铜黑色沉淀，A
正确；根据装置图可知，装置甲中产生的氢气经过除杂、干燥后进入装置丁与 LiSO 在加热条件下反应生
2 4
成LiS和水，B正确；装置戊的作用有两个：一是防止空气中的水蒸气进入装置丁而使 LiS水解，二是防
2 2
止空气中的氧气进入装置丁而使LiS氧化，C错误；从装置戊中排出的尾气是氢气，虽然氢气无毒，但易
2
燃，应进行处理，D正确。
10．用铁泥(主要成分为Fe O 、FeO和少量Fe)制备超顺磁性纳米Fe O(平均直径为25 nm)的流程示意图如
2 3 3 4
下：
下列叙述不正确的是 ( )
A．常用热的NaCO 溶液除去铁泥表面的油污
2 3B．步骤②中，主要反应的离子方程式是2Fe3＋＋Fe===3Fe2＋
C．步骤④中，反应完成后剩余的HO 无需除去
2 2
D．步骤⑤中，为了验证得到的固体是超顺磁性的Fe O 粒子，可将其均匀分散在水中，做丁达尔效应实验
3 4
【答案】C
【解析】油污在碱性条件下可以发生水解反应，热的纯碱溶液碱性较强，水解效果较好，可用于除去油
污，A正确；滤液A溶质为氯化铁、氯化亚铁、过量的稀盐酸，加入铁粉的主要目的是还原铁离子，主要
反应的离子方程式是2Fe3＋＋Fe===3Fe2＋，B正确；步骤④中反应完成后剩余HO，为防止其在步骤⑤中
2 2
继续氧化＋2价的铁元素，反应完成后需再加热一段时间除去剩余的HO，C错误；超顺磁性的纳米Fe O
2 2 3 4
粒子平均直径为25 nm，可将其均匀分散在水中，做丁达尔效应实验，D正确。
11．(2023·河北邯郸模拟)水体中的局部氮循环如图所示。下列说法错误的是( )
A．N→NH属于氮的固定
2
B．图示转化过程中N元素表现出7种化合价
C．硝化过程中含N物质被氧化，反硝化过程中含N物质被还原
D．在NH、NH OH、NO和NO中N原子的杂化方式不完全相同
2
【答案】C
【解析】N→NH为空气中游离态的氮转化为氮的化合物，属于氮的固定，A正确；N 、NH、NH OH、
2 2 2
NO、NO、NO、NO中氮元素的化合价分别为0、－3、－1、＋3、＋5、＋2、＋1，N元素表现出7种化
2
合价，B正确；硝化过程中N→NH氮元素化合价降低，含N物质被还原，C错误；NH、NH OH中N为
2 2
sp3杂化，NO和NO中N为sp2杂化，N原子的杂化方式不完全相同，D正确。
12．（2023·湖南湘潭开学考）工业上以软锰矿（主要成分为MnO ）为原料通过固体碱熔氧化法生产高锰
2
酸钾，主要流程如图所示。下列说法错误的是（ ）
A. “熔融氧化”应在铁坩埚中进行
B. “锰酸钾歧化”（锰元素的化合价部分升高，部分降低）过程中可以用H SO 代替CO
2 4 2
C. 该流程中可循环使用的物质是MnO
2D. “滤液蒸发结晶”过程中加热蒸发液体至有较多晶体析出时停止加热
【答案】D
【解析】在“熔融氧化”过程中有KOH 参与反应，故不能用瓷坩埚，可以用铁坩埚，A正确；“锰酸钾
歧化”过程中需要加入酸性物质使溶液显酸性，可以用H SO 代替CO ，B正确；锰酸钾发生歧化反
2 4 2
应，生成高锰酸钾和MnO ，MnO 可以循环使用，C正确；“滤液蒸发结晶”过程中温度不能太高，且
2 2
应该在蒸发溶液出现晶膜时停止加热，因为KMnO 受热易分解，D错误。
4
13．(2024·湖北天门中学月考)胶体在生产、生活中有广泛应用(Liepatoff规则：胶核总是选择性地吸附与其
本身组成相似的离子形成胶粒)。硅胶溶液组成如下：
硅胶溶液
下列叙述正确的是( )
A．胶粒中表面离子数目一定大于束缚反离子
B．SiO与硅胶溶液胶核组成相似
C．1 mol Na SiO 和足量盐酸反应得到硅胶粒子数约为6.02×1023
2 3
D．硅胶溶液的胶团中n(SiO)>2n(H＋)
【答案】B
【解析】胶粒中SiO带负电荷数大于H＋带正电荷数，表面离子数不一定大于束缚反离子数，A错误；由图
示可知，胶核优先吸附SiO，根据Liepatoff规则可得SiO与硅胶溶液胶核组成相似，B正确；许多分子聚
集在一起形成胶粒，故形成胶粒数小于6.02×1023，C错误；胶团不带电荷，胶团中阴离子为硅酸根离子，
阳离子为氢离子，根据电荷守恒，n(SiO)＝2n(H＋)，D错误。
14．(2024·湖北七市联考)通过对实验现象的观察、分析推理得出正确的结论是化学学习的方法之一。对下
列实验现象的解释正确的是( )
选项 操作及现象 解释
向淀粉碘化钾溶液中加入FeCl 溶液，溶液变
3
A Fe3＋能与淀粉发生显色反应
蓝
将生铁放置于潮湿的空气中，铁表面有一层 铁在潮湿的空气中易生成
B
红棕色的斑点 Fe(OH)
3
说明Fe置换出硝酸中的氢，生
C 向稀硝酸中加入少量铁粉，有气泡产生
成了氢气
新制Fe(OH) 露置于空气中一段时间，白色 说明Fe(OH) 易被O 氧化成
2 2 2
D
物质变成了红褐色 Fe(OH)
3
【答案】D【解析】Fe3＋将I－氧化生成I ，淀粉遇到I 显蓝色，并非Fe3＋能与淀粉发生显色反应，A错误；铁锈的主
2 2
要成分是Fe O·xHO，不是Fe(OH) ，B错误；稀硝酸具有强氧化性，与铁粉反应生成NO，不产生H ，C
2 3 2 3 2
错误；Fe(OH) 易被O 氧化成Fe(OH) ，故新制Fe(OH) 露置于空气中一段时间，白色物质变成了红褐色，
2 2 3 2
D正确。
15．(2024·福建福州二检)工业上采用NaClO氧化法生产高铁酸钾(K FeO)，其主要的生产流程如下：
2 4
已知：KFeO 在碱性环境中稳定，在中性和酸性条件下不稳定，难溶于醇等有机溶剂。
2 4
下列说法错误的是( )
A．反应②为3NaClO＋2Fe(NO )＋10NaOH===2Na FeO↓＋3NaCl＋6NaNO ＋5HO
3 3 2 4 3 2
B．由反应③可知，此温度下K (K FeO)>K (Na FeO)
sp 2 4 sp 2 4
C．“提纯”步骤的洗涤剂可以选用CHCOOK溶液、异丙醇
3
D．KFeO 可用于水的消毒
2 4
【答案】B
【解析】反应②中NaClO→Cl－、Fe(NO )→NaFeO 1 mol NaClO反应得2 mol电子，1 mol Fe(NO ) 反应
3 3 2 4, 3 3
失去3 mol电子，根据得失电子守恒、原子守恒可得3NaClO＋2Fe(NO ) ＋10NaOH===2Na FeO↓＋3NaCl
3 3 2 4
＋6NaNO ＋5HO，A项正确；反应③中NaFeO 与KOH溶液混合生成KFeO，说明KFeO 的溶解度小于
3 2 2 4 2 4 2 4
NaFeO ，B项错误；因KFeO 在碱性条件下稳定，且在醇中的溶解度小，故可用CHCOOK溶液、异丙
2 4 2 4 3
醇作洗涤剂，C项正确；KFeO 具有强氧化性，可起到杀菌、消毒的作用，D项正确。
2 4
二、非选择题（本题包括4小题，共55分）
16．（10分）(2024·福建泉州模拟)Cu与浓HNO 反应是中学阶段一个重要反应，某兴趣小组对实验中的一
3
些现象及产物进行实验探究。
回答下列问题：
(1)Cu与浓HNO 反应的离子方程式为________________________________。
3
(2)关于该实验下列说法错误的是________。
A．该反应需要加热才能进行
B．可通过抽动铜丝控制反应的发生和停止
C．反应后迅速生成大量红棕色气体D．烧杯中仅发生中和反应
(3)小组同学发现Cu与浓HNO 反应所得混合溶液为绿色，Cu与稀HNO 反应所得混合溶液为蓝色，针对
3 3
绿色产生的原因展开探究。
【提出猜想】
猜想a：Cu(NO ) 浓度大
3 2
猜想b：NO 溶解在Cu(NO ) 溶液中
2 3 2
猜想c：由于NO 与水反应能够生成HNO ，HNO 与Cu2＋能够发生可逆反应：Cu2＋＋xHNO[Cu(NO)]
2 2 2 2 2 x
(x－2)－(绿色)＋xH＋
【实验探究】
实验ⅰ：配制饱和Cu(NO ) 溶液，溶液呈蓝色。
3 2
实验ⅱ：取适量Cu与浓HNO 反应后的溶液，置于图2所示装置中，鼓入空气后，溶液上方可观察到
3
________________，5 min后，溶液完全变为蓝色。
实验ⅲ：取适量Cu与浓HNO 反应后的溶液，置于图2所示装置中，鼓入氮气后，溶液上方现象与实验ⅱ
3
相同，但5 min后，溶液仍为绿色。
【实验结论】
对比实验ⅱ与实验ⅲ，可推测Cu(NO ) 溶液为绿色的原因主要是____________________。
3 2
(4)小组同学还针对产物Cu(NO ) 的热稳定性进行探究。在如图3所示的实验装置A中，用酒精喷灯对
3 2
Cu(NO ) 固体加强热，产生红棕色气体，在装置C中收集到无色气体，经验证为O 。当反应结束以后，试
3 2 2
管中残留固体为红色。
①从实验安全角度考虑，需要在A、B间加入________装置。
②图4为Cu(NO ) 样品高温过程的热重曲线(样品质量分数w %随温度变化的曲线)。Cu(NO ) 加热到200
3 2 3 2
℃的化学方程式为___________________，继续高温至1000 ℃生成________(填化学式)固体。【答案】(1)Cu＋4H＋＋2NO===Cu2＋＋2NO ↑＋2HO（2分）
2 2
(2)AD（2分）
(3)有红棕色气体放出 NO 溶于Cu(NO ) 溶液中（2分）
2 3 2
(4)防倒吸 2Cu(NO )=====2CuO＋4NO ↑＋O↑（2分） Cu O（2分）
3 2 2 2 2
【解析】(1)铜与浓硝酸反应生成硝酸铜、二氧化氮和 HO，离子方程式为：Cu＋4H＋＋2NO===Cu2＋＋
2
2NO ↑＋2HO；(2)铜与浓硝酸反应不需要加热，A错误；可以通过抽动铜丝控制反应的发生和停止，B正
2 2
确；铜与浓硝酸反应生成二氧化氮，为红棕色气体，C正确；烧杯中有硝酸和氢氧化钠的中和反应，还有
二氧化氮气体与氢氧化钠发生的氧化还原反应，D错误；(3)实验(ⅰ)证明硝酸铜溶液为蓝色，实验(ⅱ)取
Cu与浓HNO 反应所得绿色溶液通入空气，可以看到溶液上方有红棕色气体放出，是由于空气把溶解在硝
3
酸中的NO 带出，对比实验(ⅲ)通入氮气也有红棕色，但是溶液仍为绿色，原因是空气中的氧气与二氧化
2
氮和HO反应生成硝酸，二氧化氮反应完绿色消失，溶液显蓝色，而通入氮气的没有发生反应，溶液仍然
2
为绿色，证明溶液为绿色的原因主要是NO 溶于Cu(NO ) 溶液中；(4)固体加热产生气体通入溶液中，从实
2 3 2
验安全角度考虑，应该在两种装置之间加防倒吸装置，从热重曲线上得出，加热到 200度时，固体质量剩
余 42.6%，＝＝42.6%，因此加热到 200 度分解为 CuO、NO 、O ，反应的化学方程式为：
2 2
2Cu(NO )=====2CuO＋4NO ↑＋O↑，加热到1000度时CuO又分解，固体只剩余Cu O了。
3 2 2 2 2
17．（15分）纳米铜是一种性能优异的超导材料，以辉铜矿(主要成分为Cu S)为原料制备纳米铜粉的工艺
2
流程如图1所示。
(1)用黄铜矿(主要成分为CuFeS)、废铜渣和稀硫酸共同作用可获得较纯净的Cu S，其原理如图2所示，该
2 2
反应的离子方程式为__________________________________________。(2)从辉铜矿中浸取铜元素时，可用FeCl 溶液作浸取剂。
3
①反应：Cu S＋4FeCl ===2CuCl ＋4FeCl ＋S，每生成 1 mol CuCl ，反应中转移电子的物质的量为
2 3 2 2 2
________ ； 浸 取 时 ， 在 有 氧 环 境 下 可 维 持 Fe3 ＋ 较 高 浓 度 ， 有 关 反 应 的 离 子 方 程 式 为
__________________________________________________________________________。
②浸取过程中加入洗涤剂溶解硫时，铜元素浸取率的变化如图3所示，未洗硫时铜元素浸取率较低，其原
因是__________________________________。
(3)“萃取”时，两种金属离子萃取率与pH的关系如图4所示，当pH>1.7时，pH越大，金属离子萃取率越
低，其中Fe3＋萃取率降低的原因是_____________________________
________________________________________________________________________。
(4)用“反萃取”得到的 CuSO 溶液制备纳米铜粉时，该反应中还原产物与氧化产物的质量之比为
4
________。
(5)在萃取后的“水相”中加入适量氨水，静置，再经过滤、________、干燥、________等操作可得到
Fe O 产品。
2 3
【答案】(1)CuFeS ＋Cu＋2H＋===Cu S＋Fe2＋＋HS↑(2分)
2 2 2
(2)①2 mol(2分) 4Fe2＋＋O ＋4H＋===4Fe3＋＋2HO(2分) ②生成的硫覆盖在Cu S表面，阻碍浸取(2分)
2 2 2
(3)Fe3＋水解程度随pH的升高而增大(2分)
(4)32∶7(3分) (5)洗涤(1分) 煅烧(或灼烧) (1分)
【解析】(4)在碱性条件下，Cu2＋与NH 反应生成氮气和铜，离子方程式为 2Cu2＋＋NH ＋4OH－===2Cu↓
2 4 2 4
＋N↑＋4HO，反应中还原产物为Cu，氧化产物为N，质量之比为(2×64)∶28＝32∶7。
2 2 2
18．（15分）（2024·河北部分学校高三选择性考试）中南大学某团队采用浓硫酸、硫酸铵、硫酸氢铵或
氯化铵为改性剂，利用低温焙烧将红土镍矿中的金属转化为相应的硫酸盐；随后采用水为浸出剂，利用水
浸/水解法选择性浸出镍、钴、钪等金属，同时去除铁、铝、铬等金属，实现了红土镍矿（主要成分为镍及
其氧化物）在温和条件下的高效提取。工艺流程（简化版）如图所示。回答下列问题：
(1)基态 核外电子排布式为 。
(2)写出氧化镍与改性剂中硫酸铵反应的离子方程式： 。用 处理尾气，可以将其循环利
用。
(3)磁选分离焙砂，最终得到铁精矿，说明氢还原焙烧时，含铁元素的产物是 。这时，每得到1 mol
该含铁产物，反应转移的电子数为 （用含 的式子表示）。
(4)下图表示的是难溶氢氧化物在不同pH下的溶解度（S）。
下列说法正确的是______（填字母）。
A． 时，溶液中铁元素的主要存在形式是
B．若 溶液中含有少量的 杂质，可通过调节溶液pH的方法来除去
C．若分离溶液中的 和 ，可调节溶液的pH在4左右
D．若在含有 和 的溶液中加入烧碱， 优先沉淀
(5)已知25℃时， ，且中和沉淀需调节pH为7.0~8.5，试估算浸出液中 的浓
度范围： 。(6)用含镍2%的100 kg红土镍矿，经上述工艺制得3 kg 固体，镍的回收率为 （保留3位有
效数字）。
【答案】(1)[Ar]3d8(1分)
(2)NiO+2 =Ni2++H O+2NH ↑ (2分) H SO (1分)
2 3 2 4
(3)Fe O (1分) N (1分)
3 4 A
(4)CD(2分)
(5)2.5×10-5mol/L≤c(Ni2+)≤2.5×10-2mol/L(3分)
(6)95.2%(4分)
【解析】用浓硫酸、硫酸铵、硫酸氢铵或氯化铵为改性剂，利用低温焙烧将红土镍矿（主要成分为镍及其
氧化物）中的金属转化为相应的硫酸盐，同时产生尾气NH ；随后采用水为浸出剂，利用水浸/水解法选择
3
性浸出镍、钴、钪等金属，得到相关金属硫酸盐，同时去除铁、铝、铬等金属，将尾气NH 通入浸出液中
3
和沉淀并过滤出Ni(OH) ，浸出渣中有铁、铝、铬的氢氧化物，还原焙烧后转化为氧化物，磁选分离出四
2
氧化三铁，进一步得到铁。（1）Ni元素原子序数为28，基态Ni2+核外电子排布式为[Ar]3d8。（2）氧化镍
与改性剂中硫酸铵反应，硫酸铵是强酸弱碱盐，铵根水解显酸性与NiO反应，NiO+2 =Ni2+
+H O+2NH ↑，尾气是氨气，用硫酸吸收，得硫酸铵，可以循环利用。（3）可以磁选分离说明含铁元素的
2 3
产物是磁性氧化铁，即Fe O，其中有两个Fe为+3价，一个为+2价，氢还原焙烧是还原氢氧化铁，每得到
3 4
1mol Fe O，有1mol Fe3+得1mol电子变为+2价，即转移电子数为N 。（4）由图像知，pH=3时，Fe(OH)
3 4 A 3
溶解度为0，说明铁元素主要存在形式是Fe(OH) ，A错误；根据图像，当Ni2+以氢氧化物形式沉淀时，
3
Co(OH) 溶解度很小，说明Co2+也大量以氢氧化物沉淀，不能除去Co2+，B错误；由图像，pH=4时，
2
Fe3+已经完全以氢氧化物沉淀，而Cu(OH) 溶解度还较大，Cu2+还未沉淀，可以分离Fe3+和Cu2+，C正确；
2
若在含有Cu2+和Ni2+的溶液中加入烧碱，pH增大过程中，Ni(OH) 溶解度先减小为0，说明Ni(OH) 优先沉
2 2
淀，D正确。（5）根据K [Ni(OH) ]=c(Ni2+)c2(OH-)=2.5×10−16，c(Ni2+)= ，pH为7.0~8.5，
sp 2
10-8.5mol/L≤c(H+)≤10-7mol/L，则10-7mol/L≤c(OH-)≤10-5.5mol/L，故2.5×10-5mol/L≤c(Ni2+)≤2.5×10-2mol/L。
（6）3kg Ni(OH) 固体中Ni元素的质量为 =1.903kg，100kg含镍2%的红土镍矿中Ni元素的
2质量为2kg，故Ni的回收率为95.2%。
19．（20分）(2024·山西八校联考)某小组利用数字化实验模拟制备Fe(OH) 并探究其相关性质。
2
Ⅰ.模拟制备Fe(OH)
2
装置如图，打开右瓶上方空气过滤器的气阀(平衡压强，便于FeSO 溶液能够进入右瓶)；然后依次打开鲁
4
尔阀、推动注射器，将注射器中的FeSO 溶液加入左瓶的溶液中，促使左瓶中的FeSO 溶液流入右瓶；当
4 4
右瓶中明显有白色沉淀生成时，停止加液，依次关闭鲁尔阀、右瓶上方空气过滤器的气阀，打开左瓶上方
空气过滤器的气阀。
(1)实验证明制备Fe(OH) 的最佳pH是6～8，采用(NH )Fe(SO ) 代替FeSO 、氨水代替NaOH溶液效果更
2 4 2 4 2 4
好的原因是______________________________________
_________________________________________________________________ ， NaSO 的 作 用 是
2 3
_____________________________________________________
__________________________________________________________________。
Ⅱ.探究原料FeSO 的相关性质
4
向50 mL蒸馏水中加入FeSO ·7H O并搅拌以加快溶解，用溶解氧传感器测定液体中溶解氧质量浓度随时
4 2
间的变化，b点时加入NaOH溶液，所得曲线如图。
(2)对比ab、bc段溶解氧的消耗速率，可以得出结论：
_________________________________________________________________。(3)已知：在pH≈4时，溶液中Fe2＋被氧化成Fe3＋的过程中会产生FeOOH，且c(Fe2＋)降低量大于c(Fe3＋)增
加量，pH几乎不变。用总离子方程式说明原因__________________________________，检验反应后的溶液
中是否存在Fe2＋，可以选择的试剂是________。
A．NaOH溶液 B．K[Fe(CN) ]溶液
3 6
C．KSCN溶液
Ⅲ.用铈量法测定市售Fe(OH) 中Fe(Ⅲ)的含量
2
实验步骤如下：
①取一定量产品溶于稀硫酸中，取待测液V mL，以二苯胺磺酸钠作指示剂，用c mol·L－1硫酸铈标准溶液
进行滴定可得出 Fe2＋的含量。终点时消耗硫酸铈标准溶液 V mL，反应原理为 2Ce(SO) ＋
1 4 2
2FeSO ===Ce (SO )＋Fe (SO )。
4 2 4 3 2 4 3
②取待测液 V mL，将溶液中的 Fe3＋在盐酸介质中用 H(SnCl )还原成 Fe2＋，再用 HgCl 氧化过量的
2 4 2
H(SnCl )，反应原理为 2FeCl ＋H(SnCl )===2FeCl ＋H(SnCl )、H(SnCl )＋2HgCl ===H (SnCl )＋
2 4 3 2 4 2 2 6 2 4 2 2 6
Hg Cl↓。重复①的滴定过程，终点时消耗硫酸铈标准溶液V mL。
2 2 2
(4)待测液中c(Fe3＋)＝________mol·L－1(用含c、V、V 、V 的式子表示)；若②中加入的H(SnCl )不足，则
1 2 2 4
测得Fe3＋的含量________(填“偏高”“偏低”或“无影响”，下同)，若没有加入HgCl ，则测得Fe3＋的含
2
量________。
【答案】(1)NH ·H O是弱碱，容易控制pH，氨水中的NH 与溶液中的NH可直接形成缓冲溶液，缓冲能
3 2 3
力更强（3分）
利用NaSO 与溶液和装置中的氧气反应(2Na SO ＋O===2Na SO )，以减弱反应环境的氧化性(其他合理答
2 3 2 3 2 2 4
案也可) （3分）
(2)碱性条件下，Fe2＋更易被O 氧化或Fe(OH) 更易被O 氧化（3分）
2 2 2
(3)12Fe2＋＋3O＋2HO===4FeOOH＋8Fe3＋（2分） B（2分）
2 2
(4) （3分） 偏低（2分） 偏高（2分）
【解析】(1)NaOH 是强碱，NH ·H O 是弱碱，用氨水代替 NaOH 溶液更容易控制 pH，另外用
3 2
(NH )Fe(SO ) 代替FeSO ，氨水中的NH 与溶液中的NH可直接形成缓冲溶液，缓冲能力更强；Fe2＋具有
4 2 4 2 4 3
还原性，容易被氧化，NaSO 也具有还原性，可与溶液和装置中的氧气发生反应 2NaSO ＋
2 3 2 3
O===2Na SO ，可以防止Fe2＋被氧化。(2)由图可知，bc段溶解氧的消耗速率远远大于ab段溶解氧的消耗
2 2 4
速率，结合b点时加入NaOH溶液可知，在碱性条件下，Fe2＋更易被O 氧化。(3)由题目信息可知，Fe2＋被
2
O 氧化为Fe3＋和FeOOH，反应的离子方程式为12Fe2＋＋3O ＋2HO===4FeOOH＋8Fe3＋；检验亚铁离子通
2 2 2
常选用K[Fe(CN) ](与Fe2＋反应生成蓝色沉淀)。(4)由Fe3＋～Fe2＋～Ce(SO)，结合步骤①可知，V mL待测
3 6 4 2
液中n(Fe2＋)＝c×V×10－3 mol，结合步骤①②可知，V mL待测液中n(Fe2＋)＋n(Fe3＋)＝c×V×10－3 mol，则
1 2
V mL待测液中n(Fe3＋)＝c×(V －V)×10－3 mol，故待测液中c(Fe3＋)＝ mol·L－1；若②中加入的H(SnCl )不
2 1 2 4
足，则待测液中的Fe3＋未被完全还原，测得的Fe3＋的含量偏低；若没有加入HgCl ，则过量的H(SnCl )会
2 2 4
消耗硫酸铈标准溶液，使测得的V 偏大，造成测得的Fe3＋的含量偏高。
2
