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第17讲铜、锌、铬、锰及其化合物(原卷版)_05-化学-高考总复习_一轮复习_2024年_2024年高考化学一轮·夯基提能复习精讲精练_资料

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备战2024 年高考化学【一轮·夯基提能】复习精讲精练
第17 讲  铜、锌、铬、锰及其化合物
本讲复习目标
1.掌握铜及其化合物的性质及用途。
2.掌握锌及其化合物的性质及用途。
3.掌握铬及其化合物的性质及用途。
4.掌握锰及其化合物的性质及用途。
夯基·知识精讲
一.铜及其化合物的性质
1.单质铜
(1)铜元素在元素周期表中位于第四周期第ⅠB 族。铜是硬度较小的紫红色固体,具有良好的延展性、
导电性和导热性,不能被磁体吸引。
(2)化学性质
①铜与非金属反应
反应物
化学方程式
非金属
O2
①常温下潮湿的空气中生成铜锈:
2Cu+O2+CO2+H2O===Cu2(OH)2CO3(碱式碳酸铜,绿色)
②在空气中加热:2Cu+O2
2CuO(黑色固体),利用此
反应可除去混在H2、CO 中的少量O2。
S
2Cu+S
Cu2S(黑色固体)
Cl2
Cu+Cl2=====CuCl2(棕黄色烟)
②铜与强氧化性酸反应
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氧化性酸
浓硫酸
Cu+2H2SO4(浓)
CuSO4+SO2↑+2H2O,此反应中当
Cu 过量时,H2SO4也不能完全反应。此反应不适用于制备
CuSO4,因为会产生污染性气体SO2且H2SO4的利用率低。
浓硝酸
Cu+4HNO3(浓)===Cu(NO3)2+2NO2↑+2H2O
稀硝酸
3Cu+8HNO3(稀)===3Cu(NO3)2+2NO↑+4H2O
注意:
Cu 与稀硫酸不反应,但在加热条件下,将氧气通入铜粉和稀硫酸的混合物中可发生反应
2Cu+O2+2H2SO4
2CuSO4+2H2O。
③铜与某些盐溶液反应
盐
AgNO3溶液
Cu+2Ag+===2Ag+Cu2+
FeCl3溶液
Cu+2Fe3+===2Fe2++Cu2+,工业上用FeCl3溶液做“腐蚀
液”,腐蚀多余的铜箔,制作印刷电路板。
④铜与硫化氢或硫化钠等可溶性硫化物反应生成CuS,反应的化学方程式或离子方程式分别为
Cu2++H2S===CuS↓+2H+、Cu2++S2-===CuS↓。
(3)用途:
①在电气和电子工业中主要用于制造电线、通讯电缆等;
②建筑业上用铜制造水管及其他排水设施,具有独特的杀菌功能。
2.氧化铜和氧化亚铜
名称
氧化铜(CuO)
氧化亚铜(Cu2O)
颜色
黑色
砖红色
与酸反应(H+)
CuO+2H+===Cu2++H2O
Cu2O+2H+=== Cu2++Cu+H2O
与H2反应
CuO+H2
Cu+H2O
Cu2O+H2
2Cu+H2O
与CO 反应
CuO+CO
Cu+CO2
Cu2O+CO
2Cu+CO2
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转化关系
4CuO=====2Cu2O+O2↑
3.氢氧化铜
(1)物理性质:不溶于水的蓝色固体。
(2)化学性质及应用
 
反应①:Cu(OH)2
CuO+H2O。(受热分解,生成黑色固体)
反应②:Cu(OH)2+2H+===Cu2++2H2O。(与酸等反应,生成蓝色溶液)
反应③:CH3CHO+2Cu(OH)2+NaOH
CH3COONa+Cu2O↓+3H2O(弱氧化性,与醛反应生成砖
红色沉淀)
反应④:Cu(OH)2+4NH3·H2O===[Cu(NH3)4](OH)2+4H2O(与氨水反应,生成深蓝色溶液)
(3)用途:检验醛基,医疗上常用于糖尿病的检查。
4.CuSO4·5H2O
(1)CuSO4·5H2O 即五水合硫酸铜,蓝色晶体,俗称蓝矾、胆矾。
(2)无水CuSO4为白色粉末,遇水变蓝色(生成CuSO4·5H2O)可作为水的检验依据,不能作为水蒸气的吸
收试剂用于除杂或干燥。
(3)用途:硫酸铜和石灰乳的混合液是农药波尔多液,是一种良好的杀菌剂,可用于防治多种作物的病
虫害。(铜盐溶液有毒,因为Cu2+是一种重金属离子,能使蛋白质变性而失去生理活性。)
5.碱式碳酸铜
碱式碳酸铜的化学式为Cu2(OH)2CO3,是铜绿的成分,是铜在潮湿的空气中被锈蚀的结果,其受热分
解的化学方程式为Cu2(OH)2CO3
2CuO+CO2↑+H2O。
6.铜的冶炼“三方法”
①高温炼铜:工业上用高温冶炼黄铜矿的方法获得铜(粗铜)。
2CuFeS2+4O2=====Cu2S+3SO2+2FeO(炉渣)
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2Cu2S+3O2=======2Cu2O+2SO2
2Cu2O+Cu2S=======6Cu+SO2↑
粗铜中铜的含量为99.5%~99.7%,主要含有Ag、Zn、Fe、Au 等杂质,粗铜通过电解精炼可得到纯度
达99.95%~99.98%的铜。电解精炼铜的原理是用粗铜作阳极,失电子变为Cu2+,用纯铜棒作阴极即可得
精铜。
②湿法炼铜:Fe+CuSO4===FeSO4+Cu。
③生物炼铜:“吃岩石的细菌”能耐受铜盐的毒性,并能利用空气中的氧气氧化硫化铜矿石,然后将
不溶性的硫化铜转化为可溶性的硫酸铜。
7.“铜”的颜色与溶解性
物质
颜色
状态及溶解性
Cu
紫红色、金属光泽
固态,难溶于非氧化性酸,易溶于强氧化性酸
CuO
黑色
粉末,可溶于酸溶液
Cu2O
砖红色
固体,难溶于水,可溶于酸溶液(生成Cu 和Cu2+)
CuCl,CuI
白色
粉末,难溶于水
CuS
黑色
粉末,难溶于水及非氧化性强酸
CuSO4
白色
粉末,易溶于水,水溶液呈蓝色
CuSO4·5H2O
蓝色
晶体
Cu2(OH)2CO3
绿色
粉末,难溶于水,可溶于酸溶液
Cu(OH)2
蓝色
难溶于水,可溶于酸溶液
[Cu(NH3)4]2+
深蓝色
络合离子,溶于水
【例题1】(2023·河北沧州·校考三模)西汉长信宫灯通高48 厘米,通体鎏金,是河北博物院收藏的珍贵
文物。鎏金又称火法镀金,其工艺是将黄金溶于汞中形成的金汞齐均匀地涂到干净的金属器物表面,加热
使汞挥发,黄金与金属表面固结,形成光亮的金黄色镀层。已知铜和金是第ⅠB 族元素,汞是第ⅡB 族元
素。下列说法错误的是
A.铜、金、汞均为ds 区元素
B.常温下的金汞齐是金属晶体
C.应将宫灯保存在干燥的环境中
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D.铜腐蚀后生成的
属于盐
【例题2】(2023·湖南长沙·长郡中学校考一模)“乌铜走银”是云南特有的中国传统铜制工艺品。它以铜
为胎,在胎上雕刻各种花纹图案,然后将熔化的银(或金)水填入花纹图案中,完成制作后需经常用汗湿的
手摩擦器物,使铜胎变为乌黑,透出银(或金)纹图案。下列有关该工艺的说法错误的是
A.用铜和少量的贵金属熔炼成的铜胎仍具有金属性能
B.熔化银(或金)时需破坏金属键
C.铜胎变乌黑的原因是汗液中存在氧化性物质使铜变成了氧化铜
D.“乌铜走银”工艺品最终呈现出黑白(或黑黄)分明的装饰效果
【例题3】(2023·江苏盐城·盐城市伍佑中学校考模拟预测)一种利用废铜渣(主要成分CuO,及少量
、
等杂质)制备超细铜粉的流程如下:
下列说法正确的是
A.“酸浸”所得滤渣的主要成分为
B.若向“沉铁”后所得滤液中加入乙醇,析出的深蓝色晶体为
C.“沉铜”发生的反应为复分解反应
D.“转化”后所得滤液中含有的主要阳离子:
、
、
【例题4】(2023·海南海口·海南中学校考二模)纳米氧化亚铜(Cu2O)是一种用途广泛的光电材料,以主要
成分为CuFeS2的黄铜矿(含有杂质SiO2)为原料制取纳米Cu2O 的一种工艺流程如图所示:
请回答下列问题:
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(1)“滤渣1”中含有硫单质及           。
(2)“调pH”的过程中也能用           (写出一种物质即可)来代替CuO,要使Fe3+完全沉淀,则溶液的pH
至少为           (已知该工艺条件下Ksp[Fe(OH)3]≈8×10-38,Kw≈1×10-14,lg2≈0.3,化学上认为当离子浓
度小于1×10-5mol·L-1时沉淀完全)。
(3)现代工业也可用铜作电极,电解食盐水制备Cu2O,写出:
a.阴极的电极反应式为           ;
b.制备氧化亚铜的化学方程式为           ;
c.电解过程中Cl-的浓度           。(填“变小”“变大”“不变”)
【例题5】(2023·四川凉山·统考三模)黄铜矿主要成分是CuFeS2,含少量SiO2、CaCO3杂质,近年科学
家发现有一种细菌在酸性水溶液、氧气存在下,可以将黄铜矿氧化成硫酸盐。工业上用黄铜矿为原料制备
碱式碳酸铜的流程如下图,回答下列问题:
(1)“浸渣”的成分除了S 还有       、       (填化学式)。
(2)写出任意两种加快“生物浸出”速率的措施       、       。
(3)“氧化”过程中需将温度控制在50~60°C,原因是       。
(4)“除铁”过程中发生反应的离子方程式为:       。
(5)已知Ksp[Fe(OH)3]=8.0×10-38,Ksp[Cu(OH)2]=1.0×10-19,lg2=0.3。若“氧化”后溶液中Cu2+浓度为
1.0mol/L,则“除铁”过程中应控制溶液pH 范围为       (当溶液中某离子浓度≤1.0×10-5mol·L-1时,可
认为该离子沉淀完全)。
(6)“沉铜”后所得滤液a 经硫酸酸化后,用惰性电极电解可制备Na2S2O8(过二硫酸钠),电解时阳极电极反
应为       ,阳极生成1molNa2S2O8时,在标准状况下阴极产生的气体体积为       。
二.锌及其化合物的性质
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1.锌的化学性质
(1)与空气中的水、CO2、O2反应:CO2+2O2+3H2O+4Zn===ZnCO3·3Zn(OH)2
(2)与大多数非金属反应:
2Zn+O2
2ZnO,
Zn+X2
ZnX2(X 为F、Cl、Br、I)
(3)与酸、碱的反应:
Zn+2HCl===ZnCl2+H2↑,
Zn+2H2O+2NaOH===Na2[Zn(OH)4]+H2↑或Zn+2NaOH===Na2ZnO2+H2↑
(4)与盐溶液的置换反应:Zn+Cu2+===Cu+Zn2+
3.氧化锌——两性氧化物
ZnO+2HCl===ZnCl2+H2O
ZnO+2NaOH+H2O===Na2[Zn(OH)4]或ZnO+2NaOH===Na2ZnO2+H2O
4.氢氧化锌——两性氢氧化物
(1)两性: Zn(OH)2+2H+===Zn2++2H2O,
Zn(OH)2+2OH-===[Zn(OH)4]2-或Zn(OH)2+2OH-===ZnO+2H2O
(2)受热分解:Zn(OH)2
ZnO+H2O
(3)制法:Zn2++[Zn(OH)4]2-===2Zn(OH)2↓或Zn2++ZnO+2H2O===2Zn(OH)2↓
5.锌盐
(1)ZnSO4
①与可溶性钡盐反应:ZnSO4+BaCl2===ZnCl2+BaSO4↓
②与强碱溶液反应
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ZnSO4溶液中加入少量NaOH 溶液:Zn2++2OH-===Zn(OH)2↓
ZnSO4溶液中加足量NaOH 溶液:Zn2++4OH-===[Zn(OH)4]2-或Zn2++4OH-===ZnO+2H2O
③与Na2[Zn(OH)4]或Na2ZnO2反应生成Zn(OH)2沉淀。
(2)Na2[Zn(OH)4]或Na2ZnO2
①与少量盐酸反应:
Na2[Zn(OH)4]+2HCl===Zn(OH)2↓+2NaCl+2H2O 或Na2ZnO2+2HCl===Zn(OH)2↓+2NaCl
②与足量盐酸反应:
Na2[Zn(OH)4]+4HCl===ZnCl2+2NaCl+4H2O 或Na2ZnO2+4HCl===ZnCl2+2NaCl+2H2O
③与少量CO2反应:
Na2[Zn(OH)4]+CO2===Zn(OH)2↓+Na2CO3+H2O 或Na2ZnO2+CO2+H2O===Zn(OH)2↓+Na2CO3
④与足量CO2反应:
Na2[Zn(OH)4]+2CO2===Zn(OH)2↓+2NaHCO3或Na2ZnO2+2H2O+2CO2===Zn(OH)2↓+2NaHCO3
⑤与可溶性锌盐发生相互促进的水解反应,生成Zn(OH)2沉淀。
【例题1】(2023·辽宁沈阳·统考三模)物质的性质决定用途,下列两者对应关系中正确的是
A.汽油和植物油都属于烃,所以汽油和植物油都可以燃烧
B.苯的密度小于
,所以苯不能萃取出溴的
溶液中的溴
C.锌具有还原性和导电性,所以可用作锌锰干电池的负极材料
D.硅胶多孔,吸水能力强,所以可用作食品的脱氧剂
【例题2】(2023·湖南衡阳·校联考三模)锌是一种浅灰色的过渡金属。在现代工业中,是电池制造上不可
替代且相当重要的金属,以菱锌矿(主要成分为
、ZnO,含有少量
和
)制备锌单质的流
程如图所示:
下列说法错误的是
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A.
的空间构型为正四面体形
B.滤渣的主要成分为
和
C.“沉淀”步骤中,消耗
的物质的量与消耗
的物质的量之比为
D.“热还原”过程发生了置换反应
【例题3】(2023·上海金山·统考二模)将一定量锌与100 mL 18 mol∙L−1的浓硫酸充分反应,锌完全溶解时
产生0.8 mol 气体(不考虑气体在溶液中的溶解),将反应后的溶液稀释至400 mL,测得溶液中c(H+)=x 
mol∙L−1,则下列叙述错误的是
A.共消耗锌48.0 g
B.共转移电子1.6 mol
C.气体中
D.生成气体体积约为17.92 L(STP)
【例题4】(2023·黑龙江哈尔滨·哈尔滨三中校考模拟预测)利用锌精矿(ZnS)和软锰矿(MnO2)两种矿料(含
少量杂质Fe、Cu、Pb 等元素的化合物及SiO2)生产硫酸锌和硫酸锰的流程如下:
已知常温下:①H2S 的电离常数为:Ka1=1.0 ×10-7,Ka2=1.0 ×10-13;
K
②
sp(ZnS)=1.0 ×10-22,Ksp(MnS)=1.0 ×10-13;
ZnSO
③
4的溶解度如图1 所示:
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回答下列问题:
(1)基态S 原子占据最高能级的原子轨道形状为                         。
(2)“滤渣1”主要成分为             和硫;写出“酸浸”过程中MnO2和ZnS 反应的化学方程式  
 
。
(3)“除铁”的萃取剂为磷酸二(2-乙基己基)酯(用HA 表示),萃取后含铁的物质为[Fe(HA)2(H2O)2]ASO4,该
物质中Fe3+的配位数为           。
(4)BaS 为可溶性钡盐。向“水相1”中加入适量BaS,发生主要反应的离子方程式为             ;若溶
液中S2-的浓度控制不当,会造成Zn2+、Mn2+沉淀而损失,若溶液中Zn2+、Mn2+的浓度为0.10 mol·L-1,则应
控制溶液中c(H+)不小于             mol·L-1。(已知溶液中H2S 的浓度为1.0×10-3 mol/L)
(5)从“反萃取液”中获得ZnSO4·H2O 晶体的操作为:控制温度在                 K 以上,蒸发至有大
量固体析出、                、洗涤、干燥。
(6)ZnSO4·H2O 产品的纯度可用配位滴定法测定。下列关于滴定分析,正确的是 。
A.滴定前,锥形瓶和滴定管均须用标准溶液润洗
B.将标准溶液装入滴定管时,应借助漏斗转移
C.滴定终点时,读取标准液体积时俯视滴定管液面,则测得的体积比实际消耗的小
D.滴定前滴定管尖嘴内有气泡,滴定后尖嘴内无气泡,则测得的体积比实际消耗的大
【例题5】(2023·云南曲靖·统考二模)二亚硫酸钠(Na2S2O4)是重要的化工产品,可用于食品漂白等,实验
室用如图1、2 所示的工艺流程及制取装置模拟制备,进一步制备可用于木材防腐剂、收敛剂及颜料的皓矾
并对皓矾所含结晶水进行测定。
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已知:①连二亚硫酸钠易溶于水、难溶于乙醇,在碱性介质中较稳定,在空气中易被氧化;
②二价锌在水溶液中:pH<8.2 时,主要以Zn2+形式存在,pH>10.5 时,主要以[Zn(OH)4]2-形式存
在,其它pH 范围主要以Zn(OH)2形式存在。
请回答下列问题:
(1)仪器b 的名称为       ;操作I 是       。
(2)加入NaOH 前,需通入SO2一段时间,作用除了充当反应物以外还有       。写出制取连二亚硫酸锌
的化学方程式       。
(3)下列说法正确的是_______。
A.向Na2S2O4溶液中加的NaCl,可以是溶液也可以是固体
B.使用锌粉的水悬浊液主要是为了加快反应速率
C.单向阀的主要作用是防倒吸
D.洗涤Na2S2O4·2H2O 时,用冰水洗涤效果比酒精好
(4)请选择最佳操作并排序完成制备Na2S2O4·2H2O 晶体。安装好整套装置并检查装置的气密性→       
→……→加入NaCl,冷却至室温,过滤、洗涤,干燥得晶体。
a.将一定量的Zn 粉与NaOH 溶液混合搅拌成悬浊液
b.将一定量的Zn 粉与蒸馏水混合搅拌成悬浊液
c.将一定量的Zn 粉与HCl 混合搅拌成悬浊液
d.向悬浊液中通入SO2至澄清,并加热
e.28~35℃加热条件下,向悬浊液中通入SO2至澄清
f.28~35℃加热条件下,向悬浊液中加入Na2SO3溶液
g.向溶液中滴加HCl 至pH 在8.2 以下
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h.向溶液中滴加NaOH 至pH 在8.2~10.5 之间
i.向溶液中滴加NaOH 至pH 在10.5 以上
(5)结晶水含量测定:称量干燥坩埚的质量为m1g,加入制备纯净的皓矾后总质量为m2g。将坩埚加热,然
后置于干燥器中冷却至室温后称量,重复上述操作,最终总质量恒定为m3g。皓矾分子中结晶水的个数为  
(写表达式);若使用的坩埚内附有少量热稳定性很好的物质,则测定结果       (填“偏高”“偏低”或
“无影响”)。
三.铬及其化合物的性质
1.铬单质
铬的单质是高熔点和高沸点的重金属。室温下化学性质稳定,潮湿空气中也不会被腐蚀,因此常被用
于制作不锈钢和镀铬。铬也是金属中硬度最大的。
金属铬可以通过铬铁矿FeCr2O4制取,用焦炭还原就可制得铬铁合金,该合金可用作制取不锈钢的原
料。
FeCr2O4 + 4C 
 Fe + 2Cr + 4CO。
2.铬及其化合物
铬元素的常见价态有+6、+3、+2 价。在酸性介质中,Cr2+具有强的还原性,Cr3+的还原性较弱,只
有用强氧化剂才能将Cr3+氧化成Cr2O,+6 价铬在酸性条件下以Cr2O 存在,具有强氧化性,在碱性介质中
以CrO 存在。
(1)铬(Ⅵ)最重要的化合物是K2Cr2O7,在水溶液中Cr2O 和CrO 存在下列平衡:
2CrO(黄色)+2H+
Cr2O(橙红色)+H2O
在酸性溶液中,Cr2O 具有强氧化性,如可以氧化浓盐酸,生成氯气:
Cr2O+6Cl-+14H+===2Cr3++3Cl2↑+7H2O
Cr2O+3SO+8H+===2Cr3++3SO+4H2O,
Cr2O+6I-+14H+===2Cr3++3I2+7H2O,
Cr2O+6Fe2++14H+===2Cr3++6Fe3++7H2O。
但在碱性溶液中CrO 的氧化性要弱得多。
(2)Cr(Ⅲ)在酸性条件下以Cr3+存在,碱性条件下以Cr(OH)3、[Cr(OH)4]-(或CrO)存在。
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Cr
①
3+在酸性条件下是稳定的,只能被强氧化剂氧化,如:
2Cr3++3PbO2+H2O===3Pb2+ +Cr2O+2H+。
但在碱性条件下能被氧化成CrO,2Cr3++3H2O2+10OH-===2CrO+8H2O。
②在碱性溶液中,亚铬酸盐(CrO)可以被H2O2或Na2O2氧化成铬酸盐CrO,如:
2CrO+3H2O2+2OH-===2CrO+4H2O,
2CrO+3Na2O2+2H2O===2CrO+6Na++4OH-。
3.Cr2O3和Cr(OH)3显两性,其转化关系如下:
Cr3+(紫色)
Cr(OH)3(灰蓝色)
[Cr(OH)4]-(绿色)
反应的离子方程式:
Cr
①
3++3OH-===Cr(OH)3↓
Cr(OH)
②
3+OH-===[Cr(OH)4]-,Cr3++4OH-===[Cr(OH)4]-
[Cr(OH)
③
4]-+H+===Cr(OH)3↓+H2O
Cr(OH)
④
3+3H+===Cr3++3H2O,[Cr(OH)4]-+4H+===Cr3++4H2O
【例题1】(2023·重庆沙坪坝·重庆一中校考模拟预测)氮化铬的晶胞结构如图所示,
点分数坐标为
。氮化铬的晶体密度为
,摩尔质量为
,晶胞参数为
,
代表阿伏加德罗常
数的值。下列说法正确的是
A.铬原子的价电子排布图为:
  
B.
点的分数坐标为
C.距离
原子最近的
原子有8 个
13
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D.
【例题2】(2023·浙江宁波·镇海中学校考模拟预测)从钒铬锰矿渣(主要成分为
、
、MnO)中提
取铬的一种工艺流程如图:
已知:Mn(II)在酸性环境中较稳定,在碱性环境中易被氧化;在酸性溶液中钒通常以
、
等
存在;沉铬[生成
]过程中,当溶液
时,开始出现沉淀,此时铬离子浓度为
。下列
说法不正确的是
A.“沉钒”时,
胶体的作用是吸附
B.“沉铬”过程中,pH 升高到约5.7 时,沉铬几乎完全
C.“提纯”过程中
的作用是还原铬
D.“转化”过程中发生反应:
【例题3】(2023·江苏南通·统考三模)室温时,实验室以含铬废液(主要离子含
、
、
、
)
制取含
溶液的流程如下:
已知:
①室温时,
,
②“氧化”时
转化为
下列说法正确的是
14
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A.“过滤Ⅰ”所得滤液中
B.“氧化”时的离子方程式为:
C.“酸化”时溶液pH 越低,
转化为
的比例越低
D.将“含
溶液”蒸干可得纯净的
固体
【例题4】(2023·山东·济宁一中校联考模拟预测)某铬贫矿主要成分为Fe(CrO2)2,还含有Fe2O3、MgO、
Al2O3,采用次氯酸钠法处理矿石并制备CrO3的工艺流程如图,已知“氧化浸出”时铁以最高价氧化物存
在。下列说法错误的是
A.“氧化浸出”时煮沸的目的是加快氧化浸出速率
B.滤渣的主要成分是MgO、Fe2O3
C.化合物I 为NaOH,化合物II 为NaHCO3
D.实验室进行“混合”时,将Na2Cr2O7溶液缓慢倒入浓硫酸中,边倒边搅拌
【例题5】(2023·江西新余·统考二模)铬
广泛应用于冶金、化工、航天等领域。工业上以铬铁矿(主
要成分为
,含有少量
)为原料制备金属铬的工艺流程如图所示:
回答下列问题:
(1)为提高焙烧效率,可以采取的措施为       。
(2)亚铬酸亚铁(
)中
的化合价为       ,“焙烧”中
反应的化学方程式为       。
(3)“酸化”中反应的离子方程式为       ,已知:酸化”后溶液中
,
2×10-8
。则该温度下该反应的平衡常数等于       。
(4)“沉铝”需控制
的原因为       。
15
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(5)以铬酸钾(K2CrO4)为原料,用电化学法制备重铬酸钾的实验装置如图。
测定阳极液中K 和Cr 的含量,若K 与Cr 的物质的量之比(nK/nCr)为a,则此时铬酸钾的转化率为       。
四.锰及其化合物的性质
1.锰单质
块状锰是呈灰色,是一种较活泼的金属,在空气中金属锰的表面被一层褐色的氧化膜所覆盖,甚至与
冷的浓硝酸也形成强的氧化膜,所以呈化学惰性。
2.锰及其化合物
锰元素的常见价态有+7、+6、+4、+3、+2 价,Mn2+在酸性溶液中的稳定性强于在碱性溶液中的
稳定性。
(1)Mn2+:
在酸性条件下,很难被氧化,只有强氧化剂才能将其氧化,
2Mn2++5PbO2+4H+===2MnO+5Pb2++2H2O;
在碱性条件下,Mn2+易被氧化为MnO 等,如5ClO-+2Mn2++6OH-===5Cl-+2MnO+3H2O。
(2)Mn(Ⅳ)
最重要的化合物是MnO2,是黑色结晶体或无定形粉末,在自然界中以软锰矿(MnO2·xH2O)形式存在,
不溶于水和硝酸。
①在酸性介质中,MnO2是较强的氧化剂,本身被还原为Mn2+:
MnO2 + 4HCl(浓)MnCl2 + Cl2↑+ 2H2O(实验室中制取氯气),
MnO2+2Fe2++4H+2Fe3++Mn2++2H2O
②氧化H2O2:MnO2+H2O2+2H+Mn2++O2↑+2H2O
③碱熔条件下可被强氧化剂氧化为MnO4
2-(绿色):
16
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2MnO2 + 4KOH + O2 2K2MnO4 + 2H2O,
3MnO2 + 6KOH + KClO33K2MnO4 + KCl +3H2O,
MnO2 +2MnO4
-+ 4OH-  3MnO4
2- + 2H2O
④锌锰干电池(Zn—MnO2—KOH),正极:MnO2+e-+H2OMnOOH+OH-
(3)Mn(Ⅵ)化合物的性质
MnO(绿色),存在于强碱性溶液中,最重要的化合物是:Na2MnO4和K2MnO4,在酸性、中性环境
中均发生歧化反应。
3MnO+2H2O===2MnO+MnO2↓+4OH-
3MnO+4H+===2MnO+MnO2↓+2H2O
(4)KMnO4的性质
热稳定性差,通常保存在棕色试剂瓶中:4KMnO4+2H2O=====4MnO2↓+3O2↑+4KOH。
①在酸性介质中,MnO 具有强氧化性,可以氧化Fe2+、Cl-、H2C2O4、H2O2等,本身被还原为Mn2+。
如:MnO+5Fe2++8H+===Mn2++5Fe3++4H2O
②在碱性、中性或微弱酸性溶液中,MnO 仍旧是氧化剂,本身被还原为MnO2。
2MnO+I-+H2O===2MnO2↓+IO+2OH-
③在强碱性溶液中,当MnO 过量时,还原产物是MnO,
2MnO+SO+2OH-===2MnO+SO+H2O。
KMnO4是一优良的氧化剂,在分析化学中被用作氧化还原滴分析的氧化剂,还用于漂白棉、毛丝织
品、油类的脱色剂,稀溶液被广泛用于医药卫生中的杀菌消毒剂。
(5)KMnO4 的制备
①2MnO2+O2+4KOH=====2K2MnO4+2H2O
17
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②3K2MnO4+2CO22KMnO4+MnO2+2K2CO3
或3K2MnO4+4CO2+2H2O2KMnO4+MnO2+4KHCO3,CO2提供酸性环境。
③操作Ⅰ:过滤
④石灰苛化:K2CO3+Ca(OH)2→KOH(此时产生的KOH 与操作Ⅰ产生的MnO2可循环使用)
【例题1】(2023·湖南岳阳·统考三模)以黄铁矿(主要成分是FeS2,含少量SiO2)和软锰矿(主要成分是
MnO2,含少量Fe2O3、Al2O3)为原料制备MnSO4·H2O 的工艺流程如下。下列说法正确的是
A.酸浸和沉锰操作均应在较高温度下进行
B.滤渣1 的成分中含有S 和SiO2
C.调pH 的目的只为除去溶液中的Fe3+
D.沉锰操作中主要反应的离子方程式是 2HCO +Mn2+ = MnCO3↓ +CO2 ↑+ H2O
【例题2】(2023·全国·模拟预测)在高锰酸钾生产过程中会产生较多的废锰渣,以下是利用废锰渣制备硫
酸锰晶体的过程(废锰渣的主要成分为
、
、
、
、MgO 等。硫铁矿的主要成分为
,还含有少量Cu、Ni、Cd 等元素)。下列说法错误的是
A.“酸处理”后,溶液中主要存在的阳离子有5 种
B.“浸取”过程中主要发生反应的离子方程式为
C.碳酸钙的作用是除去铁离子
18
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D.系列操作是指蒸发结晶
【例题3】(2023·上海崇明·统考一模)工业上可用铝热反应冶炼锰、钒等金属,其原因与下列无关的是
A.铝还原性较强
B.铝能形成多种合金
C.锰、钒熔点高
D.反应放出大量热
【例题4】(2023·河北·统考模拟预测)
常用于锰盐制备,也用作氧化剂、催化剂等。由富锰废料
(含
和少量
、
、
)进行废气脱硫并制备
的工艺流程如下:
下列叙述正确的是
A.“化浆”所得浆液中的锰元素均为
B.吸收
的主要反应为
C.滤渣1 中含有大量
,应回收再利用
D.转化反应中氧化剂与还原剂物质的量之比为2:3
【例题5】(2023·黑龙江齐齐哈尔·统考二模)无水二氯化锰(MnCl2,极易吸水潮解,易溶于水、乙醇和醋
酸,不溶于苯)常用于铝合金冶炼、有机氯化物触媒等,某兴趣小组用四水醋酸锰[(CH3COO)2Mn·4H2O]和
乙酰氯(CH3COCl,沸点:51℃,与水反应生成CH3COOH 和HCl 为原料制备无水二氯化锰。实验步骤如
下:
Ⅰ.将四水醋酸锰、乙酰氯和苯加入容器中,室温搅拌、静置一会,抽滤,得到无水醋酸锰;
Ⅱ.将无水醋酸锰、苯加入烧瓶中,滴加乙酰氯,加热回流,反应完全后,静置,抽滤、洗涤,得到无水
二氯化锰粗产品。装置(夹持装置已省略)如图1 所示;
19
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Ⅲ.将无水二氯化锰粗产品进行纯化,得到无水二氯化锰。
回答下列问题:
(1)基态Mn2+核外电子排布式为           ;图1 中,盛放乙酰氯的仪器名称为           。
(2)简述步骤Ⅰ能获得无水醋酸锰的原理:           (语言叙述)。
(3)步骤Ⅱ除了生成无水二氯化锰外,还有(CH3CO)2O 生成,写出该反应的化学方程式:           。
(4)步骤Ⅰ设置室温下反应,而步骤Ⅱ设置在加热回流下反应,其原因是           。
(5)抽滤和普通过滤装置如图2 所示,简述抽滤的优点:           (任写一种)。
(6)步骤Ⅲ纯化时,装置如图3 所示: 
20
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①打开安全瓶上旋塞,打开抽气泵,关闭安全瓶上旋塞,开启加热器,进行纯化。请给纯化完成后的操作
排序:纯化完成→(___________ )→(___________ )→(___________)→(___________ ) →将产品转至干燥器
中保存, 
a.拔出圆底烧瓶的瓶塞
b.关闭抽气泵
c.关闭加热器,待烧瓶冷却至室温
d.打开安全瓶上旋塞
②图3 装置中U 形管内NaOH 固体的作用是           (写一条即可)。
(7)用滴定分析法确定产品纯度。甲同学通过测定产品中锰元素的含量确定纯度;乙同学通。过测定产品中
氯元素的含量确定纯度。合理的是           (填“甲”或“乙”)同学的方法。
提能·课后精练
1.(2023·湖南·高三统考专题练习)处理某铜冶金污水(含
)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
如下表所示:
物质
开始沉淀
1.9
4.2
6.2
3.5
完全沉淀
3.2
6.7
8.2
4.6
②
。
下列说法错误的是
A.“沉渣Ⅰ”中含有
和
21
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B.
溶液呈碱性,其主要原因是
C.“沉淀池Ⅱ”中,当
和
完全沉淀时,溶液中
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
2.(2023·全国·高三专题练习)中华文化源远流长,化学与文化传承密不可分。下列说法错误的是
A.青铜器“四羊方尊”的主要材质为合金
B.长沙走马楼出土的竹木简牍主要成分是纤维素
C.蔡伦采用碱液蒸煮制浆法造纸,该过程不涉及化学变化
D.铜官窑彩瓷是以黏土为主要原料,经高温烧结而成
3.(2023·全国·高三专题练习)西汉东方朔所撰的《申异经·中荒经》:“西北有宫,黄铜为墙,题曰地
皇之宫”。文中“黄铜”主要成分是铜锌,含少量锡、铅等。下列说法错误的是
A.铜锈的主要成分为
,俗称铜绿
B.相关金属元素还原性由强到弱的顺序为:Zn>Sn>Pb>Cu
C.黄铜制作的高洪太铜锣应保存在干燥处
D.用灼烧法可区别“黄铜”和黄金首饰
4.(2023·北京西城·北京四中校考模拟预测)能用如图所示装置完成气体制备、尾气处理(加热和夹持等
装置略去)的是
气体
制备试剂
烧杯中试剂
A
NO2
铜与浓硝酸
NaOH 溶液
B
CO2
大理石和硫酸
石灰水
C
C2H2
电石与水
水
22
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D
Cl2
MnO2与浓盐酸
饱和NaCl 溶液
A.A
B.B
C.C
D.D
5.(2023·山东烟台·校联考模拟预测)湿法炼锌的净化钴渣中含有Zn、Co、Cu 和Fe 的单质及
,利用过硫酸钠氧化水解法制备
,同时分别回收锌、铜和铁元素的工艺流程如下,可能用到的数
据见下表。
开始沉淀pH
1.9
4.2
6.2
7.7
沉淀完全pH
3.2
6.7
8.2
9.2
下列说法错误的是
A.固体X 主要成分是Cu,金属M 为Zn
B.根据流程可知:
的还原性弱于
C.调pH 的范围为3.2~7.7
D.“沉钴”反应的离子方程式为
6.(2023·全国·高三统考专题练习)下列物质的应用中,与氧化还原反应无关的是
A.利用
从铁矿石中获得铁
B.工业上以氨气为原料生产硝酸
C.在船体上镶嵌锌块避免船体遭受腐蚀
D.电镀前用
溶液除去铁钉表面的油污
7.(2023·全国·高三专题练习)用Fe(NH4)2(SO4)2来处理某含铬(Cr2O
)废水,反应后铁元素和铬元素完全
23
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转化为沉淀(其中铬元素被还原为+3 价)。该沉淀经干燥后得到amol FeO·FeyCrxO3,不考虑处理过程中的实
际损耗,下列叙述错误的是
A.消耗硫酸亚铁铵的物质的量为a(3-x)mol
B.处理废水中的Cr2O
的物质的量为ax/2mol
C.反应中发生转移的电子数为2axmol
D.FeO·FeyCrxO3中,3x=y
8.(2022·广东·华南师大附中校联考模拟预测)铬离子能形成多种配位化合物,下列关于
说法正确的是
A.
中
的化合价为
B.
中铬离子的配位数是5
C.
的沸点比
低
D.
与
的键角相同
9.(2023 秋·天津北辰·高三天津市第四十七中学校考期末)元素铬(Cr)的几种化合物存在下列转化关系: 
Cr2O3固体
KCrO2溶液
K2Cr2O4溶液
K2Cr2O7溶液
已知:2CrO
+2H+
Cr2O
+H2O。KCrO2溶液绿色,K2CrO4溶液黄色,K2Cr2O7溶液橙红色。
下列判断错误的是
A.反应①表明Cr2O3可能有两性氧化物的性质
B.反应②利用了H2O2的氧化性
C.反应③中溶液颜色变化是由化学平衡移动引起的
D.基态Cr 原子的电子排布式是[Ar]3d44s2
10.(2023·全国·高三专题练习)实验室模拟工业处理含铬废水,操作及现象如图甲所示,反应过程中铬
元素的化合价变化如图乙。已知:深蓝色溶液中生成了CrO5。
24
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下列说法正确的是
A.0~5s 过程中,发生的离子反应为:
B.实验开始至30s,溶液中发生的总反应离子方程式为
C.30~80s 过程中,Cr 元素被氧化,可能是溶解的氧气和剩余的H2O2所致
D.0s~80s 时,溶液中含铬微粒依次发生氧化反应、还原反应和氧化反应
11.(2022 秋·湖南株洲·高三校联考阶段练习)工业上以铭铁矿(主要成分为
,含有少量
)
为原料制备金属铬的流程如图。下列说法错误的是
A.反应①若在坩埚中进行,可以选择陶瓷坩埚
B.生成
的反应中氧化剂和还原剂的物质的量之比为2:1
C.加入浓硫酸发生反应的离子方程式:
D.电解溶液
的阴极反应式:
12.(2022 秋·新疆省直辖县级单位·高三新疆石河子一中校考阶段练习)实验室中利用固体
进行如
图实验,下列说法错误的是
25
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A.G 与H 均为氧化产物
B.实验中
既是氧化剂又是还原剂
C.在该过程中,锰元素至少有四种价态
D.G 与H 的物质的量之和可能为
13.(2022 春·山东济南·高三统考专题练习)用软锰矿(主要成分是MnO2)制备纯净MnO2的工艺流程如
下:
下列说法错误的是
A.“浸出”过程中参与反应的n(FeSO4):n(MnO2)为1:2
B.“沉锰”过程涉及:2HCO +Mn2+=MnCO3↓+H2O+CO2↑
C.“沉锰”过程中产物过滤后所得滤液可制造化肥
D.“沉锰”和“热解、煅烧”过程生成的CO2可用来制备NH4HCO3
14.(2023·河北张家口·统考一模)锰基催化剂催化烯烃环氧化反应的历程如图所示(Ac 表示CH3CO,R
表示烃基)。下列说法错误的是
26
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A.转化过程中Mn 元素的化合价没有发生改变
B.AcOH 在催化过程中提供了质子
C.烯烃环氧化反应为
+H2O2→
+H2O
D.H+浓度可以影响反应速率和产品产率
15.(2020·新疆克拉玛依·统考三模)有关下列四个常用电化学装置的叙述中,正确的是
图Ⅰ
碱性锌锰电池
图Ⅱ
铅硫酸蓄电池
图Ⅲ
电解精炼铜
图Ⅳ
银锌纽扣电池
A.图Ⅰ所示电池中,MnO2的作用是催化剂
B.图Ⅱ所示电池放电过程中,硫酸浓度不断增大
C.图Ⅲ所示装置工作过程中,电解质溶液中Cu2+浓度始终不变
D.图Ⅳ所示电池中,Ag2O 是氧化剂,电池工作过程中还原为Ag
16.(2023·安徽·校联考模拟预测)铬及其化合物在生活中有很多用途。
(1)
可检验司机酒后驾车,请写出酸性
溶液与酒精反应的离子方程式  
 
。
的价电子排布式为              。铬元素和锰元素的第二电离能
分别为
,
,
的原因是                     。
(2)为研究铬的性质,设计如图装置。装置甲中铜电极上产生大量的无色气体;而装置乙中铜电极上无气体
产生,铬电极上产生大量红棕色气体。由此可得到的结论是       。
27
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(3)某化工厂从湿法炼锌的铜铬渣(主要含有锌、铜、铁、铬、钻
等单质)中回收铬的流程如图所示:
①酸浸时形成的金属离子的价态均相同。加入双氧水时铁、铬形成的离子均被氧化,写出
氧化铬形
成
的离子方程式为                     。
②“电解”时,阴极的电极反应式为:                     。
③三价铬离子能形成多种配位化合物。
中提供电子对形成配位键的原子分别是  
 
(填元素符号),中心离子的配位数为       。
304
④
不锈钢是生活中常见的一种不锈钢,业内也叫做
不锈钢,指必须含有
以上的铬,
以上
的镍的不锈钢。铬和镍能形成多种配合物,如
为正四面体构型、
、为正方形构型、
、
为正八面体构型等,下列有关说法正确的是       (填选项字母)。
A.
中含有共价键和离子键
B.304 不锈钢不可长时间盛放盐、酱油、醋、菜汤等,不能用304 不锈钢锅煲中药
C.不锈钢不会生锈,哪怕在潮湿恶劣的环境
D.
和
中,镍原子均为
杂化
17.(2023·山东·校联考模拟预测)三氧化二铬
为绿色结晶性粉末,主要用于陶瓷和搪瓷的着色。
工业常用铬镍矿(
、
,含
、
、
、
等杂质)回收镍单质和制备
,其工艺流
程如下图所示:
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已知:①
;
②“滤渣III”主要成分为
;
③
为
,
;
④
  
。
回答下列问题:
(1)“焙烧”过程包括氧化和钠化成盐两个过程,写出
转化为
的总化学方程式为  
 
。
(2)“滤渣IV”主要成分是           ,“溶液II”中先加入硫酸,再加葡萄糖,观察到溶液颜色发生变化,
同时溢出气体,则氧化剂与还原剂的物质的量比为           ,“溶液III”中加入尿素的离子方程式为   
,若“溶液III”中含
,使
沉降率达到99.9%,则加入尿素调控pH 至少调至  
 
。
(3)“滤渣I”中加入“酸A”是           (填序号),“调pH”时最适宜使用的“物质B”是           (填序
号)。
a.硫酸 b.盐酸 c.硝酸 d.NaOH e.氨水 f.
(4)“粗镍”精制可采用下图所示装置。在充满CO 的石英管中进行,先在温度为
的一端放入未提纯的粗
镍粉末,一段时间后,在温度为
的一端得到了纯净的镍粉,请结合平衡移动原理,判断温度
  
 
(填“>”、“<”或“=”)。
18.(2023·北京·高三统考专题练习)资料显示,
可以将
氧化为
。某小组同学设计实验探究
29
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被
氧化的产物及铜元素的价态。
已知:
易溶于
溶液,发生反应
(红棕色);
和
氧化性几乎相同。
I.将等体积的
溶液加入到
铜粉和
的固体混合物中,振荡。
实验记录如下:
实验现象
实验Ⅰ
极少量
溶解,溶液为淡红色;充分反应后,红色的铜粉转化为白色沉淀,溶
液仍为淡红色
实验Ⅱ
部分
溶解,溶液为红棕色;充分反应后,红色的铜粉转化为白色沉淀,溶液
仍为红棕色
实验Ⅲ
完全溶解,溶液为深红棕色;充分反应后,红色的铜粉完全溶解,溶液为深
红棕色
(1)初始阶段,
被氧化的反应速率:实验Ⅰ          (填“>”“<”或“=”)实验Ⅱ。
(2)实验Ⅲ所得溶液中,被氧化的铜元素的可能存在形式有
(蓝色)或
(无色),进行以下
实验探究:
步骤a.取实验Ⅲ的深红棕色溶液,加入
,多次萃取、分液。
步骤b.取分液后的无色水溶液,滴入浓氨水。溶液颜色变浅蓝色,并逐渐变深。
ⅰ.步骤a 的目的是                     。
ⅱ.查阅资料,
,
(无色)容易被空气氧化。用离子方程式解释步骤
的溶液中发生的变化:              。
(3)结合实验Ⅲ,推测实验Ⅰ和Ⅱ中的白色沉淀可能是
,实验Ⅰ中铜被氧化的化学方程式是  
 
。分别取实验Ⅰ和Ⅱ充分反应后的固体,洗涤后得到白色沉淀,加入浓
溶液,          (填实验现
象),观察到少量红色的铜。分析铜未完全反应的原因是                    。
(4)上述实验结果,
仅将
氧化为
价。在隔绝空气的条件下进行电化学实验,证实了
能将
氧化
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为
。装置如图所示,
分别是             。
(5)运用氧化还原反应规律,分析在上述实验中
被
氧化的产物中价态不同的原因:         。
19.(2023·全国·高三专题练习)ZnO 是重要的化工原料。实验室以粗氧化锌(主要成分为ZnO,还含有少
量Fe2O3、CuO 等杂质)为原料制备碱式碳酸锌,进而热分解制备活性氧化锌。实验流程如下:
(1)“浸出”:称取一定量的粗氧化锌放入反应器中,加入适量碳酸氢铵和15%的氨水,40℃水浴加热并充
分搅拌后,过滤。
①浸出后溶液中主要含有的离子为
、
和
,写出生成[Zn(NH3)4]CO3的化学方
程式:                        。1 mol[Zn(NH3)4]2+中的σ 键数为          。
②其他条件一定,当水浴温度高于42℃时,测得锌的浸出率随温度升高而降低,其可能原因是  
 
。
(2)“置换铜”:向“浸出”所得滤液中加入稍过量的锌粉,过滤,           ,过滤、洗涤并烘干滤渣,
得到较纯净的铜。
(3)“蒸氨”。反应原理为
。已知:
的产率随蒸氨时间的变化如图-1 所示:加热Zn4(OH)6CO330 min 后,固体质量残留率
随温度变化如图-2 所示。
请补充完整制备ZnO 的实验方案:将[Zn(NH3)4]CO3溶液置于如图-3 所示三颈瓶中,            。(实验
中须使用的试剂:100℃水蒸气、蒸馏水)
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20.(2023·江苏扬州·统考三模)二氧化锰是电池工业的一种非常重要的原料
(1)电解含纳米
颗粒的酸性
溶液可以制备掺铝二氧化锰。悬浮纳米
颗粒会在电场作用下
向电极移动,与生成的
共沉淀。
①写出生成
的电极反应式           。
②电解液中纳米
颗粒表面所带电荷的电性为           。
(2)
溶液(含
、
等杂质)经除铁、沉锰得
固体,煅烧
可得到较纯
。
①除铁时加入软锰矿(主要成分是
)能除铁,原因是           。
②已知
沉淀是一种白色胶状固体,在空气中受热也可转化为
。沉锰时将
转化为
而不转化为
的原因是           。
③如图是
的一种晶型的晶胞,该晶胞中
所围成的空间构型是           。
(3)测定软锰矿中
含量的方法如下:
步骤一:称取0.1500g 软锰矿样品于碘量瓶中,加适量硫酸及足量碘化钾溶液充分反应。
步骤二:待反应完全后加入少量淀粉溶液,用
溶液滴定至终点,消耗
溶液
22.00mL。
计算软锰矿中
的质量分数          ,写出计算过程。
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已知:
(未配平)
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