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第三章 金属及其化合物
（考试时间：75 分钟 试卷满分：100 分）
一、选择题：本大题共15 小题，每小题3 分，共45 分。
1．龙是中华民族重要的精神象征和文化符号。下列与龙有关的历史文物中，主要材质为金属材料的是
A．红山玉龙
B．鎏金铁芯铜龙
C．云龙纹丝绸
D．云龙纹瓷瓶
【答案】B
【解析】A．红山玉龙主要成分为SiO2和硅酸盐，属于无机非金属材料，A 不符合题意；
B．婆金铁芯铜龙主要成分为Cu，属于金属材料，B 符合题意；
C．云龙纹丝绸主要成分为蛋白质，属于有机高分子材料，C 不符合题意；
D．云龙纹瓷瓶主要成分为硅酸盐，属于传统无机非金属材料，D 不符合题意；
答案选B。
2．化学是社会发展的基础，下列说法正确的是
A．合成纤维是以石油、天然气和煤为原料制成的
B．添加纳米银颗粒的抗菌材料：纳米银颗粒具有强氧化性
C．稀土元素是指镧系金属元素，在钢中添加稀土元素可以增加钢的塑性、韧性等
D．量子通信材料螺旋碳纳米管与石墨烯互为同分异构体
【答案】A
【解析】A．合成纤维原料可以是烃类等，所以合成纤维是以石油、天然气和煤为原料制取，A 正确；B．
纳米银颗粒中的金属银处于最低价只具有还原性，不具有氧化性，B 错误；C．稀土元素是指镧系金属元
素以及钪和钇，共17 种元素，在钢中添加稀土元素可以增加钢的塑性、韧性等，C 错误；D．同素异形体
指由同样的单一化学元素组成列方式不同，而具有不同性质的单质，螺旋纳米管与石墨烯互为同素异形
体，D 错误；故选A。
3．化学与生活紧密相关，“医”“食”“住”“行”都离不开化学。下列说法错误的是
A．“OTC”标识代表处方药
B．
可作豆腐凝固剂
1
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C．
可作水泥硬化剂
D．硬铝可作飞机外壳材料
【答案】A
【解析】A．“OTC”标识代表非处方药，A 错误；B．
为电解质，可使豆浆中的蛋白质聚沉，故可
作豆腐凝固剂，B 正确；C．加入适量石膏可调节水泥硬化速率，C 正确；D．硬铝具有密度小、强度高、
耐腐蚀的特性，是制造飞机和宇宙飞船的理想材料，D 正确；故选A。
4．失蜡法是一种古老的金属精密铸造工艺，其基本原理是先用蜡制成铸件的模型，再用耐火泥浆或细泥
填充并构筑外围，加热烘烤后蜡模熔化流失，形成空壳，同时烧结外壳增强强度，最后向空壳内浇灌液态
金属(如青铜)，凝固后形成成品，实现复杂器件的精准复制。下列说法错误的是
A．失蜡法利用了蜡的低熔点
B．失蜡法中既发生了物理变化也发生了化学变化
C．青铜是铜和锌的合金，青铜的熔点比铜低
D．失蜡法精准复制的青铜器要放在干燥的密封展柜或玻璃罩中
【答案】C
【解析】A．先用蜡制成铸件的模型，加热烘烤后蜡模熔化流失都利用了蜡的低熔点，A 正确；B．在失蜡
法中，蜡模熔化属于物理变化，而黏土经高温烧制形成陶模的过程涉及燃烧反应，黏土中的矿物成分(如硅
酸盐)发生脱水、分解及再结晶，生成新的硅铝氧化物网络结构，属于典型的化学变化，B 正确；C．青铜
是铜与锡的合金，合金的熔点通常低于纯金属，青铜的熔点低于纯铜，C 错误；D．青铜在潮湿的空气中
容易锈蚀，为有效延缓青铜器锈蚀，要放在干燥的密封展柜或玻璃罩中，D 正确；答案选C。
5．下列应用与氧化还原反应有关的是
A．用
溶液除去
B．用
溶液刻蚀铜板
C．用KSCN 溶液检验
D．用品红溶液检验
【答案】B
【解析】A．用硫酸铜溶液与硫化氢反应生成硫化铜沉淀和硫酸，反应中没有元素发生化合价变化，与氧
化还原反应无关，故A 不符合题意；
B．用氯化铁溶液刻蚀铜板发生的反应为氯化铁溶液与铜反应生成氯化亚铁和氯化铜，反应中有元素发生
化合价变化，与氧化还原反应有关，故B 符合题意；
C．用硫氰化钾溶液检验铁离子的反应为溶液中铁离子与硫氰酸根离子反应生成硫氰化铁，，反应中没有
元素发生化合价变化，与氧化还原反应无关，故C 不符合题意；
D．用品红溶液检验二氧化硫发生的反应为二氧化硫与溶液中有色物质反应生成不稳定的无色化合物，与
氧化还原反应无关，故D 不符合题意；
故选B。
6．“光荣属于劳动者，幸福属于劳动者。”下列劳动项目与所述化学知识没有关联的是
选项
劳动项目
化学知识
A
用Na2S 除去废水中Hg2+
Na2S 具有还原性
2
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B
将模具干燥后再注入熔融钢水
铁与水高温下会反应
C
喷洒波尔多液防治农作物病虫
害
Cu2+可使蛋白质变性
D
船舶外壳安装锌块防锈蚀
锌的金属性比铁强
【答案】A
【解析】A．用Na2S 除去废水中Hg2+时，生成HgS 沉淀，发生非氧化还原反应，Na2S 没有表现出还原
性，此劳动项目与化学知识没有关联，A 符合题意；
B．铁与水高温下会反应，为防安全事故的发生，必须将模具干燥后再注入熔融钢水，B 不符合题意；
C．波尔多液由胆矾、石灰和水配制而成，Cu2+可使蛋白质变性，所以喷洒波尔多液可防治农作物病虫
害，C 不符合题意；
D．锌的金属性比铁强，与铁相连时(构成原电池)，可阻止铁失电子，所以船舶外壳安装锌块可防锈蚀，D
不符合题意；
故选A。
7．下列关于
和
两种溶液的说法不正确的是
A．
和
溶液均呈酸性
B．保存时均需加入少量铁粉
C．可利用与铜粉的反应比较
、
的氧化性强弱
D．分别加入NaOH 溶液，久置后均能观察到红褐色沉淀
【答案】B
【解析】A．FeCl3和FeCl2均为强酸弱碱盐，Fe2+和Fe3+水解生成H+，溶液均呈酸性，A 正确；
B．保存FeCl2溶液需加入铁粉(防止Fe2+被氧化)，但FeCl3溶液若加铁粉，Fe3+会与Fe 反应生成Fe2+(如
2Fe3++Fe=3Fe2+)，反而污染溶液，B 不正确；
C．Fe3+可与Cu 反应(2Fe3++Cu=2Fe2++Cu2+)，而Fe2+无法氧化Cu，说明Fe3+氧化性强于Fe2+，C 正确；
D．FeCl3与NaOH 直接生成红褐色Fe(OH)3；FeCl2首先生成白色Fe(OH)2，但在空气中氧化为Fe(OH)3(最
终红褐色)，D 正确；
故选B。
8．下列化学方程式或离子方程式书写正确的是
A．
溶液与NaOH 溶液反应：
B．高温下Fe 与
反应：
C．
与冷的石灰乳反应：
D．铜丝与热的浓硫酸反应：
【答案】A
3
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【解析】A．
溶液与NaOH 溶液反应生成碳酸钠和水，A 正确；
B．高温下Fe 与
反应生成四氧化三铁和氢气，
，B 错误；
C．石灰乳为氢氧化钙的悬浊液，应写化学式，
，C 错误；
D．铜丝与热的浓硫酸反应生成硫酸铜、二氧化硫和水，
，D 错
误；
故选A。
9．工业上在熔融条件下制钾，反应为
，相关物质的熔、沸点如下表。
物质
K
NaCl
KCl
熔
点/℃
97.8
63.7
801
-
沸
点/℃
883
774
>1400
>1400
下列说法正确的是
A．推测KCl 的熔点高于801℃
B．该反应宜在加压条件下进行
C．反应温度不应高于883℃
D．该反应能发生是由于金属性：
【答案】C
【解析】A．KCl 和NaCl 都是离子晶体，离子晶体熔沸点与离子键强弱有关，由于离子半径：K+ > Na+，
KCl 中的离子键比NaCl 中的弱，所以 KCl 熔点低于NaCl，即低于801℃，A 错误；
B．反应KCl+ Na=NaCl+K↑中，产物K 是气态，反应后气体分子数增多，加压会使平衡逆向移动，不利于
K 的生成，则该反应不宜在加压条件下进行，B 错误；
C．Na 的沸点是883℃，若反应温度高于883℃，Na 会变为气态，不利于反应进行，所以反应温度不应高
于883℃，C 正确；
D．金属性：K＞Na，故K 比Na 活泼，但此反应能发生是因为K 的沸点比 Na 低，在一定温度下K 先变为
气体，使平衡正向移动，并非因为金属性强弱，D 错误；
故选C。
10．部分含Na 或Fe 物质的分类与相应化合价关系如下图。下列说法不正确的是
4
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A．b 代表的物质中，阴阳离子的个数比均为1：2
B．c 代表的物质中，有与酸、碱均可反应的物质
C．加热煮沸e 的稀溶液，一定能得到胶体
D．在e→d→f→g 转化中，每一步都有颜色变化
【答案】C
【分析】根据价类关系图可知，a 为Na 或Fe，b 为Na2O 或Na2O2，c 为钠盐，d 为亚铁盐，e 为铁盐，f 为
Fe(OH)2，g 为Fe(OH)3。
【解析】A．b 为Na2O 或Na2O2，阴阳离子的个数比均为1：2，A 正确；
B．c 为钠盐，NaHCO3与酸、碱均可反应，B 正确；
C．饱和氯化铁溶液滴入沸水中加热可以制取胶体，若加热硫酸铁稀溶液得不到胶体，C 错误；
D．e 为铁盐溶液呈黄色，d 为亚铁盐，溶液呈绿色，f 为Fe(OH)2，为白色沉淀，g 为Fe(OH)3为红褐色，
在e→d→f→g 转化中，每一步都有颜色变化，D 正确；
答案选C。
11．某化学学习小组为探究
在溶液中的颜色变化，进行以下实验。
实验编
号
试剂
加热前溶液颜色
加热后溶液颜色
I
溶液＋蒸馏水
棕黄色
深棕色
Ⅱ
溶液
几乎无色
几乎无色
Ⅲ
溶液
黄色
深黄色
已知：水溶液中，
几乎无色，
水解生成
(棕黄色)；
为黄色。
下列说法错误的是
A．实验I 加热前后颜色变化的原因为
，加热
后平衡正向移动，颜色变深
B．实验II 中溶液颜色无明显变化的原因为
对平衡的影响大于温度对平衡的影响
C．常温下，向实验II 的溶液中加入一定浓度的
溶液后，溶液可变为黄色
D．三组实验说明，可用
调节
探究
显色的原因
【答案】D
【分析】本题主要考查化学平衡移动原理在实验中的应用，
溶液中存在水解平衡, 升高温度，水
解平衡正向移动,从而引起溶液颜色的变化。增大生成物浓度或采取使反应物浓度变小的措施均会让平衡逆
向移动。结合上述因素对平衡的影响从而可以探究
显色的原因。
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【解析】A．根据已知信息可知，
溶液中存在水解平衡
，水解反应是吸热反应，升高温度，水解平
衡正向移动，
的浓度增大，颜色变深，A 正确；
B．实验II 中，升高温度，
的水解平衡正向移动，
浓度增大。加入
HNO3，溶液中
增大，抑制了
的水解。由溶液颜色无明显变化，可判断
对平衡的影
响大于温度对平衡的影响，B 正确；
C．常温下，向实验II 的溶液中加入一定浓度的
溶液后，发生反应
，所以溶液变为黄色，C 正确；
D．向实验II 的溶液中加入一定浓度的
溶液后，发生反应
，溶液
变为黄色，可知
-浓度对
在溶液中的颜色有影响，而
中含有
，因此不能用
调节
探究
显色的原因，D 错误；
故答案选D。
12．回收某光盘金属层中少量Ag 的方案如下(其他金属含量过低，可忽略)。
下列说法不正确的是
A．操作a 和操作b 均为过滤
B．①中NaClO 作氧化剂
C．②中加入氨水的作用溶解AgCl
D．③中若X 是甲醛溶液，生成Ag 的反应为HCHO + 2[Ag(NH3)2]OH
HCOONH4 + 2Ag↓+
3NH3 + H2O
【答案】D
【分析】光盘碎片在碱性条件下加入次氯酸钠将银氧化为氯化银沉淀等，过滤分离出氯化银固体，加入氨
水将氯化银转化为银氨溶液，过滤分离出滤液，滤液加入还原剂还原得到银单质，据此分析解题。
【解析】A．由分析可知，操作a 和操作b 均为过滤，A 正确；B．由分析可知，光盘碎片在碱性条件下加
入次氯酸钠将银氧化为氯化银沉淀等反应方程式为：2Ag+NaClO+NaCl+H2O=2AgCl+2NaOH，即①中
NaClO 作氧化剂，B 正确；C．由分析可知，过滤分离出氯化银固体，加入氨水将氯化银转化为银氨溶
液，即②中加入氨水的作用溶解AgCl，C 正确；D．已知HCOONH4中含有醛基，也能发生银镜反应，故
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③中若X 是甲醛溶液，生成Ag 的反应为HCHO + 4[Ag(NH3)2]OH
(NH4)2CO3 + 4Ag↓+ 6NH3
+2H2O，D 错误；故答案为：D。
13．用黄铜矿(主要成分
，含少量
)冶炼铜的一种工艺流程如图所示：
已知：“一次浸取”后的滤渣主要为
、S、
；
。下列说法错误
的是
A．“一次浸取”反应方程式为
B．滤液1 在空气中加热蒸干灼烧后，可得
C．“二次浸取”后滤渣中的混合物可用热的
溶液分离
D．“调节
”中每生成
，转移
电子
【答案】C
【分析】黄铜矿(主要成分
，含少量
)，加氯化铁进行浸取，“一次浸取”后的滤渣主要为
、S、
；可知
被氯化铁氧化生成
和S；过滤后滤渣加NaCl 溶液二次浸取，
转
化为
；过滤所得滤液加盐酸调节pH，
转化为Cu，据此分析解答。
【解析】A．结合已知
被氯化铁氧化生成
和S，氯化铁被还原为氯化亚铁，根据得失电子守恒
以及元素守恒得反应方程式：
，故A 正确；
B．滤液1 主要成分为氯化亚铁，在空气中加热会被氧化为氯化铁，蒸干过程中氯化铁水解生成氢氧化
铁，灼烧得到氧化铁，故B 正确；
C．二次浸取后滤渣为S 和SiO2，两者均能与NaOH 反应，因此不能用热的
溶液分离，故C 错误；
D．“调节
”时发生反应：
，每生成
，转移
电子，故D 正
确；
故选：C。
14．从铅阳极泥熔炼产生的砷锑烟尘（主要含
）中提取砷和氧化锑的工艺流程如
下：
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已知：25°C 时，
的
；
。
下列说法正确的是
A．“滤渣”的主要成分为Pb 和
B．“沉砷”过程发生反应
C．“水解”中，高浓度的
不利于
水解
D．“脱氯”中，
一定时，氨水浓度越大脱氯率越高
【答案】C
【分析】利用砷锑烟尘提取As 和
的工艺流程为：将砷锑烟尘（主要含
）先
加HCl 酸浸，过滤，其中Pb 生成的
微溶，Ag 难溶于盐酸中，以滤渣除去，得到含
和
的滤
液，在“沉砷”过程中加入
把
还原为单质As 过滤分离，在滤液中再加水对
进行水解得
到
，加入氨水进行脱氯，最后得到产品
，据此分析解答。
【解析】A．将砷锑烟尘加HCl 酸浸，Pb 与HCl 生成的
微溶，Ag 难溶于盐酸中，以滤渣除去，所以
“滤渣”的主要成分为
和
，A 错误；
B．
为弱酸酸式根离子，不能拆开，所以“沉砷”过程中发生的反应为：
，B 错误；
C．“水解”中发生的反应为：
，高浓度的
会导致水解平衡向左移动，同
时还会使
右移，不利于
水解，C 正确；
D．根据“脱氯”中发生的反应：
，当
一定时，
脱氯率也固定，跟氨水浓度无关，D 错误；
故答案为：C。
15．某小组设计如下工艺流程回收废旧印刷电路板中的铜，下列说法正确的是
A．反应Ⅰ的离子方程式为：
B．操作③使用的玻璃仪器为烧杯、漏斗、玻璃棒
C．操作④以石墨为电极材料，溶液pH 增大
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D．上述化工流程中可以循环使用的物质有
、
、RH
【答案】A
【分析】废电路板中加入双氧水、氨气、氯化铵溶液，得到铜氨溶液和残渣，分离难溶性固体和溶液采用
过滤方法，所以操作①是过滤，反应Ⅰ是将Cu 转化为
，Cu 元素化合价由0 价变为+2 价，
所以Cu 是还原剂，则双氧水是氧化剂，将Cu 氧化；反应Ⅱ是
与有机物RH 反应，生成
CuR2，同时生成
、
；互不相溶的液体采用分液方法分离，所以操作②是分液；向有机层中加入
稀硫酸，根据流程图知，生成CuSO4和HR，然后采用分液方法分离得到HR，以石墨为电极电解硫酸铜溶
液时，阳极上氢氧根离子放电、阴极上铜离子放电；电解硫酸铜溶液时能得到硫酸，硫酸能循环利用。
【解析】A．反应Ⅰ得到铜氨溶液，根据得失电子守恒、离子守恒、原子守恒，离子方程式为：
，A 正确；
B．操作③是分液，使用的玻璃仪器为烧杯、分液漏斗，B 错误；
C．操作④以石墨为电极材料，电解总反应：
，则溶液pH 减小，
C 错误；
D．根据分析知，上述化工流程中可以循环使用的物质有
、
、RH、
，D 错误；
故选A。
二、非选择题：本大题共4 小题，共55 分。
16．（14 分）采用不同的腐蚀液将覆铜板上不需要的铜腐蚀，制作印刷电路板。多次重复后再利用腐蚀废
液制备硫酸铜，过程如下图所示。
（1）腐蚀液a 的成分主要为
与盐酸
①稀盐酸不能直接腐蚀铜，二者不能发生反应的原因是 。
②“蚀刻”过程中，首先生成
沉淀，反应的离子方程式是 。
继而形成
，
脱离覆铜板的表面，蚀刻连续进行。
③为保持比较稳定的蚀刻速率，需适时通入
，然后补加
。
、
的作用分别是 。
（2）腐蚀液b 的主要成分为
。再生腐蚀液b 的离子方程式是 。
（3）沉铜
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将多次循环使用的腐蚀液a 和腐蚀液b 按一定比例混合，调节混合液的
，待反应完全后，过滤。滤液中
的浓度与
的关系，如下图所示：
已知：
表示可溶的+2 价铜的物种。
①“沉铜”最适宜的
范围是 。
a．
b．
c．
②
从11 降至2，滤液中
的浓度先减小再增大，结合化学平衡移动原理解释原因： 。
【答案】（1）根据金属活动性顺序，
的氧化性弱于
，难以氧化
将
氧化；
降低氧化后溶液中的
和
（2）
（3）b
时，随
降低，
降低，
正向移动，
升
高，形成
；
时，随酸性进一步增强，
正
向移动，
溶解
【分析】覆铜板加入含氯化铜和盐酸的腐蚀液，得到含
的溶液，通入氯气氧化一价铜为二价铜，
加入水稀释得到氯化铜和盐酸溶液；覆铜板加入含
的腐蚀液，反应得到含
的溶液，加入氧气、氨气和氯化铵溶液再生得到
溶液；腐蚀液a、b 反应沉铜得到
Cu(OH)Cl，加入浓硫酸溶解得到硫酸铜；
【解析】（1）①根据金属活动性顺序，
的氧化性弱于
，难以氧化
，故稀盐酸不能直接腐蚀
铜；
②“蚀刻”过程中，首先生成
沉淀，则铜单质和铜离子发生归中反应生成氯化亚铜沉淀，反应的离子
方程式是
；
③氯气具有氧化性，
将
氧化为二价铜；
的加入可以降低氧化后溶液中的
和
，利于一价铜氧化反应的进行；
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（2）含
的溶液，加入氧气、氨气和氯化铵溶液再生得到
溶液，反应中氧气
为氧化剂，将一价铜氧化为二价铜，结合电子守恒，反应为
；
（3）①由图，“沉铜”最适宜的
范围是
，此时溶液中二价铜浓度最低，沉淀效果最好，故选b；
②
时，随
降低，
降低，
正向移动，
升高，形成
；
时，随酸性进一步增强，
正向移动，
溶解，故导致
从11 降至2，滤液中
的浓度先减小再增大。
17．（14 分）氧缺位体
是热化学循环分解水制氢的催化剂。一种以黄铜矿（主要成分是
，含
、
等杂质）为原料制备
的流程如下：
已知：
①酸浸后溶液中的金属离子有
、
、
和
。
25℃
②
时，几种金属离子沉淀的pH 如表所示：
金属氢氧化物
开始沉淀的pH
1.9
3.4
6.4
7.0
完全沉淀的pH
3.2
4.7
7.6
9.0
回答下列问题：
（1）
“焙烧”时生成三种氧化物（其中Fe 的氧化物形式为
），其化学方程式为 。
（2）加Cu“还原”的目的是 ；加CuO 调pH 范围为 ；滤渣2 的主要成分有 。
（3）流程中可以循环利用的物质是 ；滤渣3 可以用于 操作单元。
（4）在
中充分煅烧
制备氧缺位体
，若氧缺位体质量为原质量的96.6%，则氧缺位
体中+3，+2 铁元素物质的量之比为 。
（5）氧缺位体分解水制氢分两步：
第一步 （完成方程式）；
第二步：
。
11
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【答案】（1）
（2）将Fe3+还原为Fe2+，防止Fe3+在调pH 时变成Fe(OH)3而除去 4.7≤pH<6.4 Cu 和Al(OH)3
（3）NH3 灼烧
（4）49：51
（5）
【分析】氧气具有氧化性，已知，酸浸后溶液中的金属离子有Cu2+、Fe2+、Al3+和Fe3+，
“焙烧”时
生成三种氧化物，结合质量守恒可知，“焙烧”中黄铜矿的
与氧气反应生成SO2、CuO、Fe3O4，加
入硫酸将金属氧化物转化相应硫酸盐溶液，滤渣1 为不反应的二氧化硅，加入Cu 还原铁离子为Fe2+，加入
CuO 调pH 使Al3+完全沉淀，而Cu2+、Fe3+不沉淀，滤渣2 主要成分是氢氧化铝沉淀，含少量铜、氧化铜；
加入过氧化氢将亚铁离子氧化为铁离子，加入过量氨水反应生成[Cu(NH3)4]SO4，Fe3+与弱碱氨水反应生成
Fe(OH)3沉淀，[Cu(NH3)4]SO4经系列操作生成CuO，灼烧时CuO 与氢氧化铁反应生成CuFe2O4，在氮气做
保护气下煅烧生成
，以此解答。
【解析】（1）由分析可知，
“焙烧”时生成三种氧化物（其中Fe 的氧化物形式为
），结合
质量守恒可知，另外两种氧化物为SO2、CuO，根据得失电子守恒和原子守恒配平化学方程式为：
。
（2）还原流程后调pH 使得Al3+完全沉淀，而Cu2+、Fe3+不沉淀，由于铁离子会较铝离子首先沉淀，故加
Cu“还原”的目是将Fe3+还原为Fe2+，防止Fe3+在调pH 时变成Fe(OH)3而除去。加CuO 调pH 的范围为
4.7≤pH<6.4，这是为了Al3+完全沉淀，而Cu2+和Fe2+不沉淀。滤渣2 的主要成分是过量的Cu 和Al(OH)3。
（3）“沉铁”时加入过量的氨水，CuSO4和氨水反应生成[Cu(NH3)4]SO4，“沉铜”过程中需要让Cu2+转化
为Cu(OH)2沉淀，这个过程中会有NH3生成，NH3溶于水得到氨水，可以在“沉铁”时循环利用；滤渣3
是Fe(OH)3，可以用于“灼烧”步骤和CuO 反应生成CuFe2O4。
（4）在
中充分煅烧
制备氧缺位体
，若氧缺位体质量为原质量的96.6%，说明个
O 的质量占总质量的96.6%，则
，解得为0.51，则
煅烧后得到
，设其中Fe3+的个数为x，Fe2+的个数为y，则x+y=2、2+3x+2y=3.49×2，解得x=0.98、y=1.02，
则氧缺位体中+3，+2 铁元素物质的量之比为49：51。
（5）第一步是氧缺位体与水反应生成氢气和完全氧化的CuFe2O4，第二步是CuFe2O4在高温下分解生成氧
缺位体和氧气，方程式为：
。
18．（14 分）某小组对
的性质进行研究。
已知：CuCl 是不溶于水的白色固体，[CuCl2]-无色，[CuCl4]2-黄色。
（1）预测
的性质
12
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①从氧化还原角度分析： 。
②从物质分类角度分析：
属于金属氧化物，可能和酸反应。
……
（2）探究
和酸的反应
实
验
加入的试剂
现象
1
固体缓慢溶解，一段时间后有无色气泡产生，溶液逐渐变蓝，液面上方出现
红棕色气体
2
溶液逐渐变蓝，试管底部有红色固体
3
固体先逐渐变成灰白色，继续加酸，固体全部溶解，得到无色溶液，较长时
间保持无色
4
固体迅速溶解，得到黄色溶液
①用化学方程式解释实验1 液面上方出现红棕色气体的原因 。
②写出实验2 中反应的离子方程式 。
③用平衡移动原理解释实验3 中灰白色固体溶解的原因 。
④查阅资料：
可以将盐酸溶液中的
氧化为
，写出反应的离子方程式 。对比实验
3 和4，分析实验3 中
未被氧化的原因：
假设1：
较低， 。
假设2：
较低，
的还原性较弱。
补充实验证实假设1 和假设2 均成立。
序
号
实验
加入试
剂
现象
Ⅰ
a
溶液变黄
Ⅱ
b
溶液变黄
a 是 。b 是 。
（3）检验
实验室久置的
呈暗黑色，设计实验证实
未完全变质 （填实验操作和现象）。
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【答案】（1）
中铜元素是+1 价，既有氧化性又有还原性
（2）
和
生
成
降低，CuCl 的溶解平衡正向移动
氧化性较弱 较浓硫酸 NaCl 固体
（3）取少量暗黑色固体于试管中，加入过量的稀硫酸，充分反应后，溶液中有红色固体剩余；或取少量
暗黑色固体于试管中，加入过量的稀硝酸，有气泡产生，液面上方出现红棕色
【分析】本实验的目的是探究Cu2O 的性质，从氧化还原角度分析预测Cu2O 既有氧化性又有还原性，接下
来探究Cu2O 与酸的反应，与
反应时，Cu2O 被氧化为硝酸铜，同时生成NO；与
反应时，是歧化反应，生成硫酸铜和单质铜；与
反应时，先生成CuCl 固体，后
固体溶解；与
反应时，得到黄色溶液，应该得到[CuCl4]2-，接下来通过补充实验探究生成
[CuCl4]2-的原因；
【解析】（1）①Cu2O 中铜元素是+1 价，从氧化还原角度分析预测Cu2O 既有氧化性又有还原性；
（2）①根据题意可知，实验1 液面上方出现红棕色气体的原因是2NO+O2═2NO2；
②根据题意可知，实验2 中反应的离子方程式为：Cu2O+2H+═Cu+Cu2++H2O；
③用平衡移动原理解释实验3 中灰白色固体溶解的原因是CuCl(s)
Cu
⇌
+(aq)+Cl-(aq)，Cu+和Cl-生成
[CuCl2]-；c(Cu+)降低，CuCl 的溶解平衡正向移动；
④查阅资料：O2可以将盐酸溶液中的[CuCl2]-氧化为[CuCl4]2-，根据得失电子守恒、原子守恒和电荷守恒，
该反应的离子方程式为：4[CuCl2]-+O2+4H++8Cl-=4[CuCl4]2-+2H2O，对比实验3 和4，分析实验3 中[CuCl2]-
未被氧化的原因：
假设1：c(H+)较低，O2氧化性较弱，
假设2：c(Cl-)较低，[CuCl2]-的还原性较弱，
根据题意可知，反应3 得到的溶液含有[CuCl2]-，溶液是无色的，若变黄，即[CuCl2]-转化为[CuCl4]2-，结合
假设1、2，所以试剂a 可是较浓硫酸，直接把[CuCl2]-氧化为[CuCl4]2-，试剂b 可以是NaCl 固体，实现反
应：4[CuCl2]-+O2+4H++8Cl-=4[CuCl4]2-+2H2O；
（3）实验室久置的Cu2O 呈暗黑色，设计实验证实Cu2O 未完全变质，方案为：取少量暗黑色固体于试管
中，加入过量的稀硫酸，充分反应后，溶液中有红色固体剩余；或取少量暗黑色固体于试管中，加入过量
的稀硝酸，有气泡产生，液面上方出现红棕色。
19．（13 分）从水钴矿(主要含Co2O3及少量Fe2O3、Al2O3、MgO、SiO2、MnO、MnO2、CaO 等杂质)中制
备CoC2O4 2H2O 的工艺如图。
已知：①电极电势的大小反映了氧化剂的氧化能力相对大小。
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电极电
势
S2O
/SO
Co3+/Co2+
H2O2/H2O
Cl2/Cl-
ClO-/Cl-
Fe3+/Fe2+
I2/I-
Eθ/V
2.01
1.92
1.78
1.36
0.81
0.77
0.53
②该工艺条件下，金属离子沉淀情况的pH 值如下表所示，沉淀完全视为金属离子浓度为10-5mol/L。
金属离
子
Co3+
Co2+
Fe3+
Fe2+
Al3+
Mg2+
Mn2+
Ca2+
开始沉
淀
1.2
7.6
2.7
7.6
4.0
9.9
7.7
9.0
沉淀完
全
2.4
9.2
3.7
9.6
5.2
13.2
9.8
11.0
根据题目所给信息，回答下列问题：
（1）写出“浸出”过程中最主要的离子方程式 。“浸出”过程中的Na2SO3的物质的量不足可
能会生成 ，污染环境。
（2）以下物质适合作“氧化”过程中氧化剂的是 (填序号)
a．S2O
b．H2O2 c．ClO- d．I2
（3）“调pH”过程的范围为 。
（4）若用R 表示异辛基，萃取剂磷酸二异辛酯的结构式可写为
，“萃取”过程后溶液中的
Co2+采取六配位，以一种中性配分子的形式存在，试将这种分子的结构补充完整 。(不考虑立
体异构)
（5）“反萃取”过程添加的试剂M 是 (写化学式)溶液。试剂M 不宜过量，可能的原因是
。
【答案】（1）Co2O3+SO
+4H+=2Co2++SO
+2H2O 氯气
（2）bc
（3）5.2≤pH<7.6
（4）
（5）H2SO4 磷酸二异辛酯在过量酸的作用下会水解为磷酸和异辛醇，失去萃取能力，无法循环使用
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【分析】水钴矿加入稀盐酸与金属氧化物反应，Na2SO3还原Co3+、Fe3+、MnO2，加入氧化剂与浸出液中
Fe2+发生氧化还原反应生成Fe3+，加入碳酸钠调节pH 沉淀Fe3+、Al3+得到滤渣1 为Fe(OH)3、Al(OH)3，加入
NaF 除镁钙得到滤渣2 为MgF2、CaF2，萃取Co2+，与Na+、Mn2+分离，反萃取后加入(NH4)2C2O4与Co2+反
应生成CoC2O4•2H2O。
【解析】（1）水钴矿的主要成分为Co2O3，因此“浸出”过程中最主要的反应Na2SO3还原Co2O3，离子方
程式为Co2O3+SO
+4H+=2Co2++SO
+2H2O；“浸出”过程中溶液中加入了盐酸，Cl-也是还原剂，因此
Na2SO3的物质的量不足可能会生成氯气，污染环境。
（2）“氧化”过程是将Fe2+氧化为Fe3+，加入的氧化剂不能引入新的杂质，使用氧化剂S2O
和I2在溶液
中引入了新杂质SO
和I-，而使用氧化剂H2O2和ClO-的还原产物为H2O 和Cl-，不引入新杂质，故答案为
bc。
（3）加入碳酸钠调节pH 的目的是沉淀Fe3+、Al3+，而不沉淀其他离子，因此pH 范围为：5.2≤pH<7.6。
（4）萃取”过程后溶液中的Co2+配合物的分子结构为：
。
（5）“反萃取”过程添加的试剂M 是H2SO4；试剂M 不宜过量，可能的原因是：磷酸二异辛酯在过量酸
的作用下会水解为磷酸和异辛醇，失去萃取能力，无法循环使用。
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