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第十二讲 铜及其重要化合物 无机化工流程
【基础巩固】
1．某研究小组通过实验探究Cu 及其重要化合物的性质，下列操作正确且能达到目的的是( )
A．将铜丝插入浓硫酸中加热，反应完后把水加入反应器中，观察硫酸铜溶液的颜色
B．常温下将铜丝伸入盛满氯气的集气瓶中，观察CuCl2的生成
C．将CuCl2溶液在蒸发皿中加热蒸干，得到无水CuCl2固体
D．将表面有铜绿的铜器放入稀盐酸中浸泡，除去铜绿
【答案】 D
【解析】 A 项，应将反应后的液体倒入盛水的烧杯中，并不断搅拌；B 项，应将铜丝在空气中加热到红
热后伸入盛满氯气的集气瓶中；C 项，CuCl2 水解生成的盐酸易挥发，加热蒸干CuCl2 溶液得不到无水
CuCl2固体。
2．(2020·全国卷Ⅲ,7)宋代《千里江山图》描绘了山清水秀的美丽景色，历经千年色彩依然，其中绿色来自
孔雀石颜料[主要成分为Cu(OH)2·CuCO3]，青色来自蓝铜矿颜料[主要成分为Cu(OH)2·2CuCO3]。下列说法
错误的是( )
A．保存《千里江山图》需控制温度和湿度 B．孔雀石、蓝铜矿颜料不易被空气氧化
C．孔雀石、蓝铜矿颜料耐酸耐碱 D．Cu(OH)2·CuCO3中铜的质量分数高于Cu(OH)2·2CuCO3
【答案】 C
3．我国古代“药金”的冶炼方法是将炉甘石(ZnCO3)和赤铜矿(Cu2O)与木炭按一定的比例混合后加热至
800 ℃，即可炼出闪烁似金子般光泽的“药金”。下列叙述正确的是( )
A．“药金”实质上是铜锌合金 B．冶炼炉中炉甘石直接被木炭还原为锌
C．用王水可区别黄金和“药金” D．用火焰灼烧不能区别黄金和“药金”
【答案】 A
【解析】 冶炼“药金”的相关反应的化学方程式为ZnCO3=====ZnO＋CO2↑、2ZnO＋C=====2Zn＋
CO2↑、2Cu2O＋C=====4Cu＋CO2↑，A 项正确、B 项错误；王水可以溶解黄金和“药金”，C 项错误；用
火焰灼烧可以区别黄金和“药金”，因为高温下黄金跟空气不反应，而“药金”可以与空气反应，生成的
CuO 是黑色的，ZnO 是白色的，D 项错误。
4．人类最早冶金的历史年代曲线图如图所示(－1000 表示公元前1000 年)。下列说法正确的是( )
A．金属越活泼，冶炼的年代一定越晚
B．冶炼金属的历史：电解氯化物比电解氧化物早
1
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C．自然界中铜元素以游离态形式存在，故铜的冶炼年代最早
D．金属氧化物(如Al2O3、Cu2O)也属于金属材料
【答案】 B
【解析】 图中铜冶炼的年代比银和金早，而铜比银和金活泼，故A 错误；金属氯化物的沸点一般比金属
氧化物的低，在冶炼初期会选择电解金属氯化物，故B 正确；自然界中铜以化合态存在，故C 错误。
5．(2022·湖南，7)铝电解厂烟气净化的一种简单流程如下：
下列说法错误的是( )
A．不宜用陶瓷作吸收塔内衬材料 B．采用溶液喷淋法可提高吸收塔内烟气吸收效率
C．合成槽中产物主要有Na3AlF6和CO2 D．滤液可回收进入吸收塔循环利用
【答案】 C
【解析】 烟气(含HF)通入吸收塔，加入过量的碳酸钠，发生反应：Na2CO3＋HF===NaF＋NaHCO3，向合
成槽中通入NaAlO2，发生反应：6NaF＋NaAlO2＋4NaHCO3===Na3AlF6↓＋4Na2CO3＋2H2O，过滤得到
Na3AlF6和含有Na2CO3的滤液。陶瓷的成分中含有SiO2，SiO2能与HF 发生反应，因此不宜用陶瓷作吸收
塔内衬材料，故A 正确；采用溶液喷淋法可增大反应物的接触面积，提高吸收塔内烟气吸收效率，故B 正
确；由上述分析知，合成槽内产物主要有Na3AlF6、Na2CO3、H2O，故C 错误；滤液的主要成分为
Na2CO3，可进入吸收塔循环利用，故D 正确。
6．(2022·陕西榆林模拟)水合肼(N2H4·H2O)的性质类似氨水。利用水合肼处理铜氨{[Cu(NH3)4]2＋}
废液回收铜粉的实验流程如图：
下列说法错误的是( )
A．上述三步反应过程均为氧化还原反应
B．反应1 的目的是制备NaClO
C．合成水合肼的反应中每消耗1 mol CO(NH2)2转移电子数为NA
D．反应3 完成后要用到过滤操作
【答案】 C
【解析】 反应1 是氯气和氢氧化钠反应生成氯化钠、次氯酸钠和水，氯元素化合价发生变化；反应2 是
次氯酸钠将尿素氧化为水合肼，氯元素、氮元素化合价发生变化；反应3 是[Cu(NH3)4]2＋被水合肼还原为
Cu，铜元素、氮元素化合价发生变化，则上述三步反应过程均为氧化还原反应，故A 正确；经分析知反应
1 的目的是制备NaClO，用NaClO 将尿素氧化为水合肼，故B 正确；次氯酸钠将尿素氧化为水合肼，氮元
素化合价由－3 价升高至－2 价，每消耗1 mol CO(NH2)2转移电子数为2NA，故C 错误；反应3 完成后要把
铜粉分离出来，用到过滤操作，故D 正确。
2
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7．（2023·北京·高三专题练习）氯化亚铜(CuCl)是白色粉末，微溶于水，广泛应用于化工和印染等行业。
某研究性学习小组模拟热分解CuCl2•2H2O 制备CuCl 的过程，并进行相关物质转化的探究。
已知：酸性条件下Cu+不稳定
下列说法不正确的是
A．X 气体是HCl，可抑制CuCl2•2H2O 加热时水解
B．途径1 中产生的Cl2可以回收利用，也可以通入饱和NaOH 溶液中除去
C．途径2 中200℃时反应的化学方程式为Cu2(OH)2Cl2
2CuO+2HCl↑
D．CuCl 与稀硫酸反应的离子方程式为2Cu++4H++SO
=2Cu2++SO2↑+2H2O
【答案】D
【解析】 热分解CuCl2•2H2O 制备CuCl，为抑制CuCl2 水解，要在HCl 气流下加热，加热温度大于
300C，发生
，直接加热CuCl2•2H2O 会生成Cu2 (OH ) 2Cl2，Cu2 (OH ) 2Cl2 加热
到200C 生成CuO。据此解答。A．氯化铜水解生成氢氧化铜和氯化氢，X 气体是HCl，可抑制
CuCl2•2H2O 加热时水解，A 正确；B．氯气能被饱和氢氧化钠溶液吸收，防止污染，也可以将其转化为氯
化氢，回收循环利用，B 正确；C．途径2 中200℃时反应生成氧化铜，由原子守恒可知，还生成氯化氢，
该反应的化学方程式为Cu2(OH)2Cl2
2CuO+2HCl↑，C 正确；D．氯化亚铜不溶于水，书写离子方程
式时不能拆开，D 错误；故选D。
8.（2023.全国甲卷）
是一种压电材料。以
为原料，采用下列路线可制备粉状
。
回答下列问题：
（1）“焙烧”步骤中碳粉的主要作用是_______。
3
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（2）“焙烧”后固体产物有
、易溶于水的
和微溶于水的
。“浸取”时主要反应的离子方
程式为_______。
（3）“酸化”步骤应选用的酸是_______(填标号)。
a．稀硫酸 b．浓硫酸 c．盐酸 d．磷酸
（4）如果焙烧后的产物直接用酸浸取，是否可行？_______，其原因是_______。
（5）“沉淀”步骤中生成
的化学方程式为_______。
（6）“热分解”生成粉状钛酸钡，产生的
_______。
【答案】（1）做还原剂，将BaSO4还原 （2）S2-+Ca2+ =CaS↓
（3）c （4）①. 不可行 ②. 产物中的硫化物与酸反应生成的有毒气体H2S 会污染空气，而且CaS
与盐酸反应生成可溶于水的CaCl2，导致BaCl2溶液中混有CaCl2杂质无法除去、最终所得产品的纯度降低
（5）BaCl2 + TiCl4 + H2O +2(NH4)2C2O4=BaTi(C2O4)2 ↓ +4NH4Cl + 2HCl （6）1:1
【解析】
【分析】由流程和题中信息可知，BaSO4与过量的碳粉及过量的氯化钙在高温下焙烧得到CO、BaCl2、易
溶于水的BaS 和微溶于水的CaS；烧渣经水浸取后过滤，滤渣中碳粉和CaS，滤液中有BaCl2和BaS；滤液
经酸化后浓缩结晶得到BaCl2晶体；BaCl2晶体溶于水后，加入TiCl4 和(NH4)2C2O4将钡离子充分沉淀得到
BaTi(C2O4)2 ；BaTi(C2O4)2 经热分解得到BaTiO3。（1）“焙烧”步骤中，BaSO4与过量的碳粉及过量的氯
化钙在高温下焙烧得到CO、BaCl2、BaS 和CaS，BaSO4被还原为BaS，因此，碳粉的主要作用是做还原剂，
将BaSO4还原。（2）“焙烧”后固体产物有BaCl2、易溶于水的BaS 和微溶于水的CaS。易溶于水的BaS
与过量的CaCl2可以发生复分解反应生成硫化钙沉淀，因此，“浸取”时主要反应的离子方程式为S2-+Ca2+
=CaS↓。
（3）“酸化”步骤是为了将BaS 转化为易溶液于的钡盐，由于硫酸钡和磷酸钡均不溶于水，而BaCl2可溶
于水，因此，应选用的酸是盐酸，选c。（4）如果焙烧后的产物直接用酸浸取是不可行的，其原因是：产
物中的硫化物与酸反应生成的有毒气体H2S 会污染空气，而且CaS 与盐酸反应生成可溶于水的CaCl2，导
致BaCl2溶液中混有CaCl2杂质无法除去、最终所得产品的纯度降低。（5）“沉淀”步骤中生成
BaTi(C2O4)2 的化学方程式为：BaCl2 + TiCl4 + H2O +2(NH4)2C2O4=BaTi(C2O4)2 ↓ +4NH4Cl + 2HCl 。
（6）“热分解”生成粉状钛酸钡，该反应的化学方程式为：
BaTi(C2O4)2
BaTiO3 +2CO2 ↑+2CO↑ ，因此，产生的n(CO2) : n(CO)=1:1。
4
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9．（2022.全国甲卷）硫酸锌(ZnSO4)是制备各种含锌材料的原料，在防腐、电镀、医学上有诸多应用。硫
酸锌可由菱锌矿制备。菱锌矿的主要成分为ZnCO3，杂质为SiO2以及Ca、Mg、Fe、Cu 等的化合物。其制
备流程如下：
本题中所涉及离子的氢氧化物溶度积常数如下表：
离
子
回答下列问题：
（1）菱锌矿焙烧生成氧化锌的化学方程式为_______。
（2）为了提高锌的浸取效果，可采取的措施有_______、_______。
（3）加入物质X 调溶液
，最适宜使用的X 是_______(填标号)。
A.
B.
C.
滤渣①的主要成分是_______、_______、_______。
（4）向
的滤液①中分批加入适量
溶液充分反应后过滤，滤渣②中有
，该步反应
的离子方程式为_______。
（5）滤液②中加入锌粉的目的是_______。
（6）滤渣④与浓
反应可以释放HF 并循环利用，同时得到的副产物是_______、_______。
【答案】（1）ZnCO3
ZnO+CO2↑ （2）①. 将焙烧后的产物碾碎，增大接触面积②.增大硫酸的浓度
等
（3）①. B
. Fe(OH)
②
3
. CaSO
③
4
. SiO
④
2 （4）3Fe2++MnO4
-+7H2O=3Fe(OH)3↓+MnO2↓+5H+
（5）置换Cu2+为Cu 从而除去 （6） ①. CaSO4
. MgSO
②
4
【解析】由题干信息，菱锌矿的主要成分为ZnCO3，杂质为SiO2以及Ca、Mg、Fe、Cu 等的化合物，结合
5
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流程图分析，菱锌矿焙烧，主要发生反应ZnCO3
ZnO+CO2↑，再加入H2SO4 酸浸，得到含Zn2+、
Ca2+、Mg2+、Fe2+、Fe3+、Cu2+的溶液，加入物质X 调节pH=5，结合表格数据，过滤得到Fe(OH)3、
CaSO4、SiO2的滤渣①，滤液①中主要含有Zn2+、Cu2+、Mg2+、Ca2+、Fe2+，再向滤液①中加入KMnO4溶液
氧化Fe2+，过滤得到Fe(OH)3和MnO2的滤渣②，滤液②中加入锌粉，发生反应Zn+Cu2+=Zn2+=Cu，过滤后
得到滤渣③为Cu，再向滤液③中加入HF 脱钙镁，过滤得到滤渣④为CaF2、MgF2，滤液④为ZnSO4溶液，
经一系列处理得到ZnSO4·7H2O，据此分析解答。（1）由分析，焙烧时，生成ZnO 的反应为：ZnCO3
ZnO+CO2↑；（2）可采用将焙烧后的产物碾碎，增大接触面积、增大硫酸的浓度等方式提高锌的浸
取率；（3）A．NH3·H2O 易分解产生NH3污染空气，且经济成本较高，故A 不适宜；B．Ca(OH)2不会引
入新的杂质，且成本较低，故B 适宜；C．NaOH 会引入杂质Na+，且成本较高，C 不适宜；故答案选B；
当沉淀完全时(离子浓度小于10-5mol/L)，结合表格Ksp 计算各离子完全沉淀时pH＜5 的只有Fe3+，故滤渣
①中有Fe(OH)3，又CaSO4是微溶物，SiO2不溶于酸，故滤渣①的主要成分是Fe(OH)3、CaSO4、SiO2；
（4）向80~90℃滤液①中加入KMnO4溶液，可氧化Fe2+，得到Fe(OH)3和MnO2的滤渣②，反应的离子方
程式为3Fe2++MnO4
-+7H2O=3Fe(OH)3↓+MnO2↓+5H+；（5）滤液②中加入锌粉，发生反应
Zn+Cu2+=Zn2+=Cu，故加入锌粉的目的为置换Cu2+为Cu 从而除去；（6）由分析，滤渣④为CaF2、MgF2，
与浓硫酸反应可得到HF，同时得到的副产物为CaSO4、MgSO4。
【拔高练习】
1．氯化亚铜(CuCl)是一种微溶于水、难溶于乙醇、易被氧化的白色粉末，以黄铜矿(主要成分为CuFeS2)为
原料制取CuCl 的流程如图所示：
已知：在水溶液中存在平衡：CuCl(s)＋2Cl－(aq)[CuCl3]2－(aq)。下列说法错误的是( )
A．“浸取”后所得浸取液可用来腐蚀铜制电路板
B．加入浓盐酸的目的是为了实现CuCl 的净化
C．[CuCl3]2－中加水可使平衡CuCl(s)＋2Cl－(aq)[CuCl3]2－(aq)逆向移动
D．采用乙醇洗涤和真空干燥有利于提高CuCl 的产率和纯度
【答案】 A
【解析】 “浸取”后所得浸取液含有FeCl2，FeCl2与Cu 单质不能发生反应，因此不可用来腐蚀铜制电路
6
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板，A 错误；加入浓盐酸后溶液中的c(Cl－)增大，CuCl(s)＋2Cl－(aq)[CuCl3]2－(aq)正向移动，过滤除杂
后加水稀释，平衡逆向移动，从而可得纯净的CuCl，故该操作的目的是为了实现CuCl 的净化，B、C 正确；
乙醇沸点低易挥发，真空中无O2可防止CuCl 被氧化，故采用乙醇洗涤和真空干燥有利于提高CuCl 的产率
和纯度，D 正确。
2．(2022·四川广元高三模拟)含铬废水会严重污染环境，一种烟气协同处理含铬废水(含CrO、Cr2O、泥沙
等)的流程如图：
下列说法不正确的是( )
A．“沉降”的主要目的是除去泥沙等不溶物
B．溶液A 通常选用硫酸“调pH”，目的是将CrO 转化为Cr2O
C．“还原”过程涉及的氧化还原反应，氧化剂与还原剂的物质的量之比为2 3∶
D．母液经处理可获得2SO4
【答案】 C
【解析】 “沉降”可以除去不溶性物质，主要目的是除去泥沙等不溶物，A 正确；Cr2O＋H2O2CrO＋
2H＋，加入稀硫酸，氢离子浓度变大，平衡逆向移动，CrO 转化为Cr2O，B 正确；“还原”过程涉及的氧
化还原反应，二氧化硫生成硫酸根离子，正六价铬转化为正三价铬，根据得失电子守恒可知，3SO2～
Cr2O，氧化剂与还原剂的物质的量之比为1 3∶，C 错误；加入氨水得到Cr(OH)3沉淀和硫酸铵，过滤，母液
经处理可获得2SO4，D 正确。
3．(2023·银川高三模拟)工业上以碳酸锰矿(主要成分为MnCO3，另含FeO、Fe2O3、CaO 等杂质)为主要原
料生产锰酸锂(LiMn2O4)，工艺流程如下：
下列说法错误的是( )
A．可采用搅拌的方法提高“酸浸”时碳酸锰矿的浸出速率
B．加入CaO 的目的是调节pH，使Fe3＋转化为Fe(OH)3除去
C．“合成MnO2”的化学方程式为MnSO4＋K2S2O8＋2H2O===MnO2↓＋K2SO4＋2H2SO4
D．“气体1”中含两种气体，一种是CO2，另一种可能是CO
【答案】 D
【解析】 搅拌可使反应物之间更充分的接触，从而提高“酸浸”时碳酸锰矿的浸出速率，故A 正确；加
入CaO 生成氢氧化钙，能使铁离子转化成氢氧化铁沉淀除去，故B 正确；“合成MnO2”是硫酸锰作还原剂，
K2S2O8作氧化剂，根据得失电子守恒可得反应：MnSO4＋K2S2O8＋2H2O===MnO2↓＋K2SO4＋2H2SO4，故C
正确；二氧化锰与碳酸锂混合反应生成LiMn2O4，LiMn2O4中Mn 的化合价有＋3 价、＋4 价两种，可知发
7
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生了氧化还原反应，二氧化锰作氧化剂，则化合价升高的只能是－2 价氧元素，故产物中还有氧气，“气
体1”中所含两种气体应为二氧化碳和氧气，故D 错误。
4．(2022·陕西延安高三模拟)黏土钒矿(主要成分为钒的＋3、＋4、＋5 价的化合物以及SiO2、Al2O3等)中钒
的化合物溶于酸后多以VO＋、VO2＋、VO 形式存在，采用如图所示工艺流程可由黏土钒矿制备V2O5。已知：
V2O5在碱性条件下以VO 形式存在。下列说法不正确的是( )
A．“酸浸氧化”中欲使3 mol VO＋被氧化成VO，至少需要1 mol KClO3
B．滤液1 中主要的阴离子有AlO、VO、Cl－、OH－、SO
C．“煅烧”时需要的仪器主要有蒸发皿、玻璃棒、三脚架、酒精灯
D．“煅烧”时，NH4VO3受热分解：2NH4VO3=====V2O5＋2NH3↑＋H2O
【答案】 C
【解析】 黏土钒矿中，钒以＋3、＋4、＋5 价的化合物存在，还包括SiO2、Al2O3等，加入稀硫酸，使
Al2O3生成Al3＋；加入KClO3将VO＋和VO2＋氧化成VO，滤渣1 为SiO2，滤液含有VO、K＋、Cl－、Al3＋、
SO；加入KOH 溶液至pH>13，滤液1 含有K＋、AlO、VO、Cl－、OH－、SO，通入CO2生成氢氧化铝沉淀，
滤液中加入NH4HCO3沉钒得到NH4VO3，最后煅烧得到V2O5。VO＋中V 元素为＋3 价，VO 中V 元素为＋5
价，3 mol VO＋被氧化成VO，失去6 mol 电子，1 mol KClO3变为KCl 得到6 mol 电子，得失电子守恒，故
A 正确；由上述分析可知，滤液1 中主要的阴离子有AlO、VO、Cl－、OH－、SO，故B 正确；“煅烧”时
需要的仪器主要有坩埚、玻璃棒、三脚架、酒精灯、泥三角等，故C 错误；NH4VO3煅烧生成V2O5，化学
方程式为2NH4VO3=====V2O5＋2NH3↑＋H2O，故D 正确。
5.钼酸钠是一种白色结晶性粉末，广泛应用于颜料和化工等领域。工业上用钼精矿(主要成分是
，含
少量的
)制备钼酸钠晶体(
)的简化流程如图所示。下列说法错误的是
已知：浸取液溶质主要为
和
。
A．焙烧时发生反应
B．气体X 为
，废渣的主要成分为
C．从滤液中获得
的操作为蒸发结晶 D．利用纯碱吸收
，可获得副产品亚硫酸钠
8
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【答案】C
【解析】钼精矿，主要成分是MoS2，含少量的PbS，在空气中焙烧，MoS2 被氧化成MoO3，PbS 生成
PbO，S 元素变成SO2（g），再加入纯碱溶液浸取，得到Na2MoO4和Na2PbO2，加入Na2S，得到PbS 而除
去Pb 元素，最后将Na2MoO4溶液蒸发浓缩，冷却结晶，得到产品Na2MoO4·2H2O。A．焙烧时，MoS2被氧
化成MoO3，反应的方程式为：
，A 正确；B．向溶液中加入纯碱溶液浸取，得
到Na2MoO4和Na2PbO2和CO2气体，再加入Na2S，得到PbS 而除去Pb 元素，B 正确；C．Na2MoO4·2H2O
为含有水分子的结晶水合物，所以将Na2MoO4溶液蒸发浓缩，冷却结晶，得到产品Na2MoO4·2H2O，不能
直接蒸发结晶，C 错误；D．因为H2SO3>H2CO3 ，可以发生反应：Na2CO3 + SO2 = Na2SO3+CO2 ，所以利
用纯碱吸收SO2（g），可获得副产品亚硫酸钠，D 正确； 故选C。
6．（2023 春·湖南岳阳·高三岳阳一中校考阶段练习）氨广泛应用于化工、化肥、制药等领域，一种新型合
成方法如图所示。下列说法正确的是
A．反应①属于自然固氮
B．反应③可利用电解
溶液的方法实现
C．该转化过程的总反应为
D．反应①、②、③、④均属于氧化还原反应
【答案】C
【解析】A．反应①属于人工固氮，A 错误； B．反应③可利用电解熔融的MgCl2方法实现，B 错误；C．
该转化过程的总反应为
，C 正确；D．反应②属于非氧化还原反应，D 错误；故选
C。
7．（2023 秋·黑龙江齐齐哈尔·高三校联考期末）氯化亚铜(CuCl)广泛应用于化工、印染、电镀等行业；
CuCl 难溶于水和乙醇，潮湿时易水解氧化。工业以硫化铜精矿为原料，设计符合绿色化学理念的制备
CuCl 的流程如图：
下列说法错误的是
A．步骤①焙烧产生的有毒气体用NaOH 溶液吸收后可用于③的循环利用
B．步骤②中可以用硝酸代替硫酸，不影响后续处理
9
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C．步骤③离子方程式：
D．步骤④用乙醇洗涤的目的是使CuCl 加速干燥，防止发生水解氧化
【答案】B
【解析】步骤①焙烧产生的气体是 SO2，用NaOH 溶液吸收，并产生 Na2SO3，该物质可用于③的循环利
用，A 正确；若步骤②用硝酸代替硫酸，会有硝酸铜生成，所得溶液中含有的HNO3有氧化性，不利于
CuCl 的生成，B 错误；步骤③中，Cu2+、Cl-和SO3
2-反应产生CuCl 沉淀和SO4
2-，该反应的离子方程式为
，C 正确；CuCl 难溶于水和乙醇，潮湿时易水解氧化，步
骤④用乙醇洗涤的目的是使CuCl 加速干燥，防止发生水解氧化，D 正确。
8．（2023 秋·江西吉安·高三江西省宜丰中学统考期末）化工专家侯德榜发明的侯氏制碱法为我国纯碱工业
和国民经济发展做出了重要贡献。某化学兴趣小组在实验室中模拟侯氏制碱法制备
，进一步处理
得到产品
和
。实验流程如图：
下列说法正确的是
A．气体N、M 分别为
和
B．该流程中只有“食盐水”可以循环使用
C．操作1 为过滤，为了加快过滤速率常用玻璃棒搅拌
D．向“母液”中加入NaCl 粉末并通入
可得到副产品
，通入
的目的是增大
的浓度，
有利于析出
并提高纯度
【答案】 D
【解析】 侯氏制碱法的原理为：NaCl + H2O+CO2+NH3 =NaHCO3↓ + NH4Cl，NH3极易溶于水，所以
先通入NH3，有利于CO2的溶解吸收，充分反应后过滤得到固体NaHCO3，NaHCO3受热分解得到碳酸钠、
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二氧化碳和水，母液的主要溶质为NH4Cl，向母液中加入NaCl 粉末并通入NH3有利于氯化铵的析出，得到
纯度更高的NH4Cl。A．NH3极易溶于水，所以先通入NH3，有利于CO2的溶解吸收，即气体N、M 分别为
NH3和CO2，A 项错误；B．根据流程可知，NaHCO3受热分解得到的二氧化碳也可以循环使用，B 项错误
C．根据分析可知操作1 为过滤，过滤时，为了避免滤纸被损坏，不能用玻璃棒搅拌，C 项错误；D．向
“ 母液” 中加入NaCl 粉末并通入NH3 可得到副产品NH4Cl ，通入NH3 ，会发生反应：
，平衡正向移动，增大了NH4
+的浓度，有利于析出NH4Cl 并提高
纯度，D 项正确；答案选D。
9．（2023·天津·校联考一模）合成氨及其衍生工业是化工生产的重要门类，请结合图示判断下列说法不正
确的是
A．合成氨采用400～500℃是为了提高原料转化率和反应速率
B．湿润的淀粉KI 试纸不可以鉴别气体2 和溴蒸气
C．生成固体1 的化学方程式为NaCl+NH3+CO2+H2O=NaHCO3↓+NH4Cl
D．1L 气体1、2 的混合气与1 L NH3在一定条件下转化为对环境无害的物质，混合气中二者的体积比为
1 1∶
【答案】A
【解析】由图可知：NH3 在催化剂条件下与氧气反应生成气体1 为NO 气体，NO 被氧化生成气体2 为
NO2 气体，NO2 气体与水反应生成硝酸，NH3 与CO2、H2O、NaCl 反应生成固体1 为NaHCO3，NaHCO3
受热分解生成固体2 为Na2CO3，据此答题。A．合成氨反应为放热反应，温度越低，反应越向着正向移动，
原料的转化率越高，所以400~500℃不利于提高原料的转化率，故A 错误；B．由分析可知：气体2 为
NO2 气体，NO2 气体和溴蒸气都有较强的氧化性，都能使淀粉碘化钾试纸变蓝，故B 正确；C．固体1 为
碳酸氢钠，氯化钠、二氧化碳、水和氨气可以生成碳酸氢钠固体，故方程式为：
NaCl+NH3+CO2+H2O=NaHCO3↓+NH4Cl，故C 正确；D．由分析可知：气体1 为NO，气体2 为NO2，
1LNO 、NO2 的混合气与1LNH3 在一定条件下转化为对环境无害的物质，反应方程式为：
，NO、NO2 的体积比等于化学计量数之比，为1:1，故D 正确；故选A。
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10．（2023.全国乙卷） LiMn2O4作为一种新型锂电池正极材料受到广泛关注。由菱锰矿（MnCO3，含有
少量Si、Fe、Ni、Al 等元素）制备LiMn2O4的流程如下：
已知：Ksp[Fe(OH)3]=2.8×10-39，Ksp[Al(OH)3]=1.3×10-33，Ksp[Ni(OH)2]=5.5×10-16。
回答下列问题：
（1）硫酸溶矿主要反应的化学方程式为_______。为提高溶矿速率，可采取的措施_______(举1 例)。
（2）加入少量MnO2的作用是_______。不宜使用H2O2替代MnO2，原因是_______。
（3）溶矿反应完成后，反应器中溶液pH=4，此时c(Fe3+)=_______mol·L-1；用石灰乳调节至pH≈7，除去的
金属离子是_______。
（4）加入少量BaS 溶液除去Ni2+，生成的沉淀有_______。
（5）在电解槽中，发生电解反应的离子方程式为_______。随着电解反应进行，为保持电解液成分稳定，
应不断_______。电解废液可在反应器中循环利用。
（6）缎烧窑中，生成LiMn2O4反应的化学方程式是_______。
【答案】（1）①. MnCO3+H2SO4=MnSO4+H2O+CO2↑
.
②粉碎菱锰矿
（2） ①. 将Fe2+氧化为Fe3+
. Fe
②
3+可以催化H2O2分解
（3）①. 2.8×10-9
. Al
②
3+ （4）BaSO4、NiS
（5）①. Mn2++2H2O
H2↑+MnO2↓+2H+
.
②加入Mn(OH)2
（6）2Li2CO3+8MnO2
4LiMn2O4+2CO2↑+O2↑
【解析】根据题给的流程，将菱锰矿置于反应器中，加入硫酸和MnO2，可将固体溶解为离子，将杂质中
的Fe、Ni、Al 等元素物质也转化为其离子形式，同时，加入的MnO2可以将溶液中的Fe2+氧化为Fe3+；随
后将溶液pH 调至制约等于7，此时，根据已知条件给出的三种氢氧化物的溶度积可以将溶液中的Al3+沉淀
出来；随后加入BaS，可以将溶液中的Ni2+沉淀，得到相应的滤渣；后溶液中含有大量的Mn2+，将此溶液
置于电解槽中电解，得到MnO2，将MnO2与碳酸锂共同煅烧得到最终产物LiMn2O4。
（1）菱锰矿中主要含有MnCO3，加入硫酸后可以与其反应，硫酸溶矿主要反应的化学方程式为：
MnCO3+H2SO4=MnSO4+H2O+CO2↑；为提高溶矿速率，可以将菱锰矿粉碎；故答案为：
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MnCO3+H2SO4=MnSO4+H2O+CO2↑、粉碎菱锰矿。（2）根据分析，加入MnO2
作用是将酸溶后溶液中含
有的Fe2+氧化为Fe3+，但不宜使用H2O2氧化Fe2+，因为氧化后生成的Fe3+可以催化H2O2分解，不能使溶液
中的Fe2+全部氧化为Fe3+；故答案为：将Fe2+氧化为Fe3+、Fe3+可以催化H2O2分解。（3）溶矿完成以后，
反应器中溶液pH=4，此时溶液中c(OH-)=1.0×10-10mol·L-1，此时体系中含有的c(Fe3+)=
=2.8×10-9mol·L-1，这时，溶液中的c(Fe3+)小于1.0×10-5，认为Fe3+已经沉淀完全；用石灰乳调节至pH≈7，
这时溶液中c(OH-)=1.0×10-7mol·L-1，溶液中c(Al3+)=1.3×10-12mol·L-1，c(Ni2+)=5.5×10-4mol·L-1，c(Al3+)小于
1.0×10-5，Al3+沉淀完全，这一阶段除去的金属离子是Al3+；故答案为：2.8×10-9、Al3+。（4）加入少量BaS
溶液除去Ni2+，此时溶液中发生的离子方程式为BaS+Ni2++SO4
2-=BaSO4↓+NiS↓，生成的沉淀有BaSO4、
NiS 。（5 ）在电解槽中，Mn2+ 发生反应生成MnO2 ，反应的离子方程式为Mn2++2H2O
H2↑+MnO2↓+2H+；电解时电解液中Mn2+大量减少，H+大量增加，需要加入Mn(OH)2以保持电解液成分的稳
定；故答案为：Mn2++2H2O
H2↑+MnO2↓+2H+、加入Mn(OH)2。
（6）煅烧窑中MnO2 与Li2CO3 发生反应生成LiMn2O4，反应的化学方程式为2Li2CO3+8MnO2
4LiMn2O4+2CO2↑+O2↑；故答案为：2Li2CO3+8MnO2
4LiMn2O4+2CO2↑+O2↑。
11.（2023.课标I 卷）铬和钒具有广泛用途。铬钒渣中铬和钒以低价态含氧酸盐形式存在，主要杂质为铁、
铝、硅、磷等的化合物，从铬钒渣中分离提取铬和钒的一种流程如下图所示：
已知：最高价铬酸根在酸性介质中以Cr2O
存在，在碱性介质中以CrO
存在。
回答下列问题：
（1）煅烧过程中，钒和铬被氧化为相应的最高价含氧酸盐，其中含铬化合物主要为___________(填化学
式)。
（2）水浸渣中主要有SiO2和___________。
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（3）“沉淀”步骤调pH 到弱碱性，主要除去的杂质是___________。
（4）“除硅磷”步骤中，使硅、磷分别以MgSiO3和MgNH4PO4的形式沉淀，该步需要控制溶液的pH≈9
以达到最好的除杂效果，若pH<9 时，会导致___________；pH>9 时，会导致___________。
（5）“分离钒”步骤中，将溶液pH 调到1.8 左右得到V2O5沉淀，V2O5在pH<1 时，溶解为VO 或
VO3+在碱性条件下，溶解为VO 或VO
，上述性质说明V2O5具有___________(填标号)。
A．酸性 B．碱性 C．两性
（6）“还原”步骤中加入焦亚硫酸钠(Na2S2O5)溶液，反应的离子方程式为___________。
【答案】（1）Na2CrO4 （2）Fe2O3 （3）Al(OH)3
（4）①. 磷酸根会与H+反应使其浓度降低导致MgNH4PO4无法完全沉淀，同时可能产生硅酸胶状沉淀不
宜处理 ②. 会导镁离子生成氢氧化镁沉淀，不能形成MgSiO3沉淀，导致产品中混有杂质，同时溶液中
铵根离子浓度降低导致MgNH4PO4无法完全沉淀 （5）C （6）2Cr2O7
2-+3S2O5
2-+10H+=4Cr3++6SO4
2-
+5H2O
【解析】由题给流程可知，铬钒渣在氢氧化钠和空气中煅烧，将钒、铬、铝、硅、磷等元素转化为相应的
最高价含氧酸盐，煅烧渣加入水浸取、过滤得到含有二氧化硅、氧化铁的滤渣和滤液；向滤液中加入稀硫
酸调节溶液pH 将Al 元素转化为氢氧化铝沉淀，过滤得到强氧化铝滤渣和滤液；向滤液中加入硫酸镁溶液、
硫酸铵溶液将硅元素、磷元素转化为MgSiO3和MgNH4PO4沉淀，过滤得到含有MgSiO3、MgNH4PO4的滤
渣和滤液；向滤液中加入稀硫酸调节溶液pH 将钒元素转化为五氧化二钒，过滤得到五氧化二钒和滤液；
向滤液中焦亚硫酸钠溶液将铬元素转化为三价铬离子，调节溶液pH 将铬元素转化为氢氧化铬沉淀，过滤
得到氢氧化铬。（1）由分析可知，煅烧过程中，铬元素转化为铬酸钠，故答案为：Na2CrO4；（2）由分
析可知，水浸渣中主要有二氧化硅、氧化铁，故答案为：Fe2O3；（3）由分析可知，沉淀步骤调pH 到弱碱
性的目的是将Al 元素转化为氢氧化铝沉淀，故答案为：Al(OH)3；（4）由分析可知，加入硫酸镁溶液、硫
酸铵溶液的目的是将硅元素、磷元素转化为MgSiO3 和MgNH4PO4 沉淀，若溶液pH<9 时，磷酸根会与
H+反应使其浓度降低导致MgNH4PO4无法完全沉淀，同时可能产生硅酸胶状沉淀不宜处理；若溶液pH>9
时，会导镁离子生成氢氧化镁沉淀，不能形成MgSiO3沉淀，导致产品中混有杂质，同时溶液中铵根离子
浓度降低导致MgNH4PO4无法完全沉淀，故答案为：磷酸根会与H+反应使其浓度降低导致MgNH4PO4，同
时可能产生硅酸胶状沉淀不宜处理；会导镁离子生成氢氧化镁沉淀，不能形成MgSiO3沉淀，导致产品中
混有杂质，同时溶液中铵根离子浓度降低导致MgNH4PO4无法完全沉淀；（5）由题给信息可知，五氧化
二钒水能与酸溶液反应生成盐和水，也能与碱溶液发生生成盐和水的两性氧化物，故选C；（6）由题意可
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知，还原步骤中加入焦亚硫酸钠溶液的目的是将铬元素转化为铬离子，反应的离子方程式为2Cr2O7
2-
+3S2O5
2-+10H+=4Cr3++6SO4
2-+5H2O，故答案为：2Cr2O7
2-+3S2O5
2-+10H+=4Cr3++6SO4
2-+5H2O。
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