北京曲一线图书策划有限公司 2024版《5年高考3年模拟》A版
专题五 金属及其化合物
1.化学使科技进步,使生活更美好。下列说法错误的是 ( )
A.火箭箭体采用的高强度新型钛合金结构属于金属材料
B.食品包装袋中常有硅胶、生石灰、还原铁粉等,其作用都是防止食品氧化变质
C.北京冬奥会采用的“绿电”来自光伏发电,太阳能电池的主要成分为Si
D.“天问一号”火星车的热控保温材料——纳米气凝胶,具有丁达尔效应
2.合金在生产和科学研究中发挥着重要作用。下列有关合金的性质与用途不具有对应
关系的是 ( )
A.生铁容易被腐蚀,可用于炼钢和制造各种铸件
B.钠钾合金常温下呈液态、导热性好,可用作快中子反应堆的热交换剂
C.镁锂合金密度小、硬度和强度大,可用于制造火箭、导弹、航天器等
D.镍铬铝铜合金具有很高的电阻率,可用于制备电路中的精密元件
答案 A 生铁用于炼钢和制造各种铸件,是因为生铁具有优良的铸造、切削加工和耐
磨性能,A不具有对应关系。
3.青矾矿石(主要成分为FeSO ·7H O)在《唐本草》中记载:“本来绿色,新出窟未见风
4 2
者,正如琉璃……烧之赤色……”。关于FeSO ·7H O的说法正确的是 ( )
4 2
A.可用于制净水剂
B.溶于水形成无色溶液
C.在干燥空气中稳定存在
D.在空气中加热转化为Fe O
3 4
答案 A A项,FeSO 在污水处理中可作为絮凝剂、还原剂、沉淀剂等,正确;B项,FeSO
4 4
溶液呈浅绿色,错误;C项,亚铁盐不稳定,易被空气中的氧气氧化,错误;D项,Fe O 为黑
3 4
色固体,而题述为“烧之赤色”,错误。
4.下列有关物质性质与用途具有对应关系的是 ( )
A.镁可以和CO 反应,可用于制造信号弹和焰火
2
B.纳米Fe O 能与酸反应,可用作铁磁性材料
3 4
C.锂单质较钠活泼,可用于制造锂离子电池
D.无水CoCl 呈蓝色,吸水后呈粉红色[CoCl ·6H O],可用于制造变色硅胶(干燥剂)
2 2 2
答案 D A项,镁燃烧发出耀眼的白光,因此可用于制造信号弹和焰火,与镁可以和CO
2
反应无关,错误;B项,纳米Fe O 具有磁性,可用作铁磁性材料,与Fe O 能和酸反应无关,
3 4 3 4
错误;C项,锂单质不如钠活泼,锂单质可用于制造锂离子电池与其活动性无关,错误。
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5.“打造青山常在、绿水长流、空气常新的美丽中国,让锦绣河山造福人民”。下列水
处理方法错误的是 ( )
A.用臭氧进行自来水消毒
B.向酸性废水中加生石灰进行中和
C.用FeS除去工业废水中的Cu2+和Hg2+
D.用Na SO 除去硬水中的Mg2+和Ca2+
2 4
答案 D A项,臭氧氧化性强且无污染,正确;B项,生石灰溶于水生成Ca(OH) ,可中和
2
酸,正确;C项,FeS分别与Cu2+、Hg2+反应生成CuS、HgS沉淀,可除去工业废水中的
Cu2+和Hg2+,正确;D项,硫酸镁易溶于水,硫酸钙微溶于水,不能用Na SO 除去硬水中的
2 4
Mg2+和Ca2+,错误。
6.下列有关物质性质及其应用叙述正确的是( )
A.利用FeS的还原性,处理废水中的Hg2+
B.利用MgCl 溶液的导电性,电解MgCl 溶液制Mg
2 2
C.利用非金属性C>Si,工业上用C与SiO 反应制备粗Si
2
D.利用H O 的氧化性处理古画中变黑的颜料(PbS)恢复白色(PbSO )
2 2 4
答案 D 利用沉淀的转化,使FeS与Hg2+反应,生成更难溶的HgS,故A项错误;利用
MgCl 是离子化合物,电解熔融的MgCl 制Mg,故B项错误;工业上用C与SiO 反应制备粗
2 2 2
Si,C作还原剂,故C项错误;利用H O 的氧化性,与古画中变黑的颜料(PbS)发生化学反
2 2
应:PbS+4H O PbSO +4H O,生成白色的PbSO ,故D项正确。
2 2 4 2 4
7.用废铜屑(含Cu、CuO、Fe O 等)制备胆矾的流程如下:
2 3
下列说法不正确的是 ( )
A.“溶解”时,铜发生反应的离子方程式为Cu+4H++ Cu2++2H O
O2− 2
2
B.“调pH”时,可用Cu (OH) CO 代替CuO
2 2 3
C.“滤液”中c(Cu2+)·c2(OH-)≤K [Cu(OH) ]
sp 2
D.“酸化”时,加入稀硫酸的目的是抑制Cu2+的水解
答案 A A项,H O 在离子方程式中不可拆开,错误;B项,Fe O 溶于稀硫酸生成
2 2 2 3
Fe3+,Fe3+发生水解反应:Fe3++3H O Fe(OH) +3H+,加入CuO与H+反应,促进Fe3+水解生
2 3
成Fe(OH) 沉淀,从而除去Fe3+,Cu (OH) CO 与H+反应生成Cu2+、H O、CO ,也无杂质生成,
3 2 2 3 2 2
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且Cu (OH) CO 为难溶物,若过量也可以一并过滤除去,正确;C项,“调pH”时,不可将
2 2 3
Cu2+转化为Cu(OH) 沉淀,所以溶液中Q[Cu(OH) ]=c(Cu2+)·c2(OH-)≤K [Cu(OH) ],取等
2 2 sp 2
号时,Cu2+与OH-刚好达到Cu(OH) 的沉淀溶解平衡,正确;D项,蒸发CuSO 溶液时,Cu2+会
2 4
水解生成Cu(OH) ,故加入稀硫酸可抑制Cu2+的水解,正确。
2
知识拓展 本题中调节pH所加试剂的要求是消耗H+且不引入新杂质,同时不能与Cu2+反
应,所以CuO、Cu(OH) 、Cu (OH) CO 均符合要求。
2 2 2 3
8.某学习小组探究铁丝(含杂质碳)与浓硫酸的反应,反应装置如图(夹持装置已省略)。
下列说法错误的是 ( )
A.无法直接使用pH试纸来判断反应后硫酸是否剩余
B.可用KSCN和K [Fe(CN) ]检验反应后溶液中铁元素的价态
3 6
C.常温下铁丝与浓硫酸不反应
D.生成的气体通入BaCl 溶液中产生白色浑浊,可能是硫酸蒸气逸出或部分SO 被氧化所
2 2
致
答案 C A项,浓硫酸具有强氧化性和脱水性,能将pH试纸氧化且使pH试纸脱水,因此
不能使用pH试纸来判断反应后硫酸是否剩余,正确;B项,Fe3+遇KSCN溶液显红色,Fe2+遇
K [Fe(CN) ]溶液产生蓝色沉淀,因此可用来检验反应后溶液中铁元素的价态,正确;C
3 6
项,常温下,铁丝与浓硫酸发生钝化反应,产生致密的氧化膜,阻止反应继续进行,错误;D
项,硫酸蒸气逸出或部分SO 被氧化,都能使BaCl 溶液中产生白色浑浊,正确。
2 2
9.中药材铁华粉的主要成分是醋酸亚铁,检测的流程如图所示。下列说法错误的是 (
)
A.气体X中含有醋酸蒸气
B.该铁华粉中可能含有铁单质
C.向滤液中滴入酸性KMnO 溶液,可用于证明Fe2+具有还原性
4
D.产生蓝色沉淀的反应为3Fe2++2[Fe(CN) ]3- Fe [Fe(CN) ] ↓
6 3 6 2
答案 C 加热时醋酸亚铁与稀硫酸反应生成硫酸亚铁和醋酸蒸气,则X中含有醋酸蒸
气,故A正确;铁华粉中加入稀盐酸,有H 生成说明铁华粉中可能含有铁单质,故B正确;
2
由流程图可知,加入稀盐酸,滤液中含有氯离子,向滤液中滴入酸性高锰酸钾溶液,酸性
条件下氯离子也能与高锰酸钾反应,使溶液褪色,则溶液褪色不能证明亚铁离子具有还
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原性,故C错误;向滤液中加入铁氰化钾溶液,溶液中Fe2+与铁氰化钾溶液反应生成蓝色
沉淀,反应的离子方程式为3Fe2++2[Fe(CN) ]3- Fe [Fe(CN) ] ↓,故D正确。
6 3 6 2
10.(双选)CuSO 是一种重要的化工原料,其有关制备途径及部分性质如图所示。下列说
4
法错误的是 ( )
A.Y可以是甲酸乙酯
B.利用途径①制备24 g硫酸铜,消耗的硝酸至少为0.1 mol
C.题图中Cu元素参与了3个氧化还原反应
D.⑤中若n(O )∶n(Cu O)=3∶2,则X为SO
2 2 2
答案 C 甲酸乙酯中含有醛基,可以与氢氧化铜在碱性条件下反应得到Cu O,A正确;铜
2
与稀硝酸反应的离子方程式为3Cu+2N +8H+ 3Cu2++2NO↑+4H O,途径①制备24 g
O− 2
3
硫酸铜(物质的量为0.15 mol),消耗硝酸的物质的量至少为0.1 mol,B正确;Cu元素参
与了反应①、②、④、⑤4个氧化还原反应,C错误;当反应⑤中n(O )∶n(Cu O)=3∶2,
2 2
根据得失电子守恒和原子守恒可配平化学方程式:4CuSO
4
3O ↑+4SO ↑+2Cu O,故X为二氧化硫,D正确。
2 2 2
11.设计如下实验流程,探究甲醛与新制Cu(OH) 反应的固体混合产物成分。下列说法错
2
误的是 ( )
A.由实验流程可知反应的固体混合产物为Cu O和Cu
2
B.根据现象,推测红色固体X为Cu O
2
C.根据现象可知,Cu+与NH 形成的配合物为无色
3
D.若产物浸泡过程进行充分振荡,则无法推测出其成分
答案 B Cu O、CuO均能溶于浓氨水,分别产生[Cu(NH ) ]+(无色)、[Cu(NH ) ]2+(蓝
2 3 2 3 4
色)。混合产物加入足量浓氨水充分浸泡、过滤后得到无色溶液,充分振荡后得到蓝色
溶液,无色溶液中含有[Cu(NH ) ]+,充分振荡时被空气中的氧气氧化,转化为
3 2
[Cu(NH ) ]2+。红色固体X应该为Cu,加入浓氨水充分振荡时铜、氧气、浓氨水反应生成
3 4
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[Cu(NH ) ]2+(蓝色)。反应的固体混合产物为Cu O和Cu,选项A正确;红色固体X为Cu,
3 4 2
选项B错误;Cu+与NH 形成的配合物为无色的[Cu(NH ) ]+,选项C正确;Cu O、CuO均能溶
3 3 2 2
于浓氨水,且振荡过程中铜、氧气和浓氨水也能反应产生[Cu(NH ) ]2+,故若产物浸泡过
3 4
程进行充分振荡,则无法推测出其成分,选项D正确。
12.铁器表面氧化层的成分有多种:致密的Fe O 、疏松的FeO(OH)和FeOCl,它们均难溶
3 4
于水。下列说法错误的是 ( )
A.有氧条件下Fe O 与Cl-转化为FeOCl,周围环境的pH增大
3 4
B.FeOCl可自发转变为FeO(OH),说明FeO(OH)的溶解度小于FeOCl
C.检验FeO(OH)中是否含有FeOCl,可选用的试剂是稀硫酸和KSCN溶液
1
D.1 mol FeOCl完全转化为Fe O 时转移 mol电子
3 4
3
答案 C 有氧条件下Fe O 与Cl-转化为FeOCl,反应原理为4Fe O +12Cl-+O +6H O
3 4 3 4 2 2
12FeOCl+12OH-,故pH增大,A正确;一般来说,溶解度小的物质转化为溶解度更小的物质
容易实现,FeOCl可自发转变为FeO(OH),说明FeO(OH)的溶解度小于FeOCl,B正
确;FeO(OH)和FeOCl均能与稀硫酸反应生成Fe3+,均能使KSCN溶液变为红色,C错误;已
1 2
知Fe O 中有 的Fe是+2价,有 的Fe为+3价,则1 mol FeOCl完全转化为Fe O 时转移
3 4 3 4
3 3
1
mol电子,D正确。
3
13.下列各组物质相互混合反应后,最终有白色沉淀生成的是 ( )
①NaAlO 溶液与AlCl 溶液混合
2 3
②过量NaOH溶液和明矾溶液混合
③Na CO 溶液滴入NaAlO 溶液中
2 3 2
④NaAlO 溶液与NaHCO 溶液混合
2 3
⑤向饱和Na CO 溶液中通入足量CO
2 3 2
A.①③④⑤ B.②③④ C.①③⑤ D.①④⑤
答案 D ①NaAlO 溶液与AlCl 溶液混合,发生反应:Al3++3Al +6H O 4Al(OH) ↓,
2 3 O− 2 3
2
生成白色沉淀;②过量NaOH溶液和明矾溶液混合,发生反应:Al3++4OH- Al +2H O,
O− 2
2
没有白色沉淀生成;③Na CO 溶液滴入NaAlO 溶液中不发生反应,没有白色沉淀生
2 3 2
成;④NaAlO 溶液与NaHCO 溶液混合,发生反应:Al +HC +H O Al(OH) ↓+C ,
2 3 O− O− 2 3 O2−
2 3 3
生成白色沉淀;⑤在相同温度下,Na CO 的溶解度大于NaHCO 的溶解度,故向饱和Na CO
2 3 3 2 3
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溶液中通入足量CO 会有晶体析出:Na CO +CO +H O 2NaHCO ↓。综上,最终有白色沉
2 2 3 2 2 3
淀生成的是①④⑤,故选D。
14.我国著名化工实业家侯德榜提出了“联合制碱法”,该生产工艺流程如图所示。下
列说法不正确的是 ( )
A.沉淀池发生的离子反应为Na++CO
2
+NH
3
+H
2
O N H++NaHCO
3
↓
4
B.吸收NH 可使母液中的HC 转化为C ,以提高NH Cl纯度
3 O− O2− 4
3 3
C.该过程充分利用了合成氨工业提供的NH 和CO
3 2
D.向饱和食盐水中先通CO ,再通NH ,更有利于NaHCO 析出
2 3 3
答案 D 侯德榜提出的“联合制碱法”的原理是溶解度大的物质制取溶解度小的物
质,沉淀池中发生的反应为CO +NH +H O+NaCl NaHCO ↓+NH Cl,A正确;往母液通氨气
2 3 2 3 4
能增大溶液中N 的浓度,促进NH Cl更多地析出,NH 能与HC 反应生成C ,可以提
H+ 4 3 O− O2−
4 3 3
高NH Cl纯度,B正确;由题图可知,该过程充分利用了合成氨工业提供的NH 和CO ,提高
4 3 2
原料利用率,C正确;二氧化碳的溶解度较小,浓度较低不利于析出NaHCO ,应先通氨气后
3
通二氧化碳,D错误。
15.部分含铁微粒所带的电荷数与其中铁元素化合价的关系如图所示,由该图可预测含
铁微粒间相互转化时所需的试剂。下列推断不合理的是 ( )
A.常温下,可用R材质容器储运浓硫酸
B.M可用K [Fe(CN) ]溶液检验
3 6
C.若Q为金属阳离子,可通过Fe O 与稀HI溶液反应生成
2 3
D.Fe3+与氧化剂在碱性条件下反应可生成Fe
O2−
4
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答案 B M不带电,铁元素的化合价为+2,则M可能为FeO;Q带2个单位正电荷,铁元素
的化合价为+2,则Q为Fe2+;R不带电,铁元素的化合价为0,则R为Fe。常温下,铁遇浓硫
酸会发生钝化,可用铁材质容器储运浓硫酸,A合理;Fe2+和K [Fe(CN) ]溶液反应生成蓝
3 6
色沉淀,但M不是Fe2+,B不合理;Fe O 与稀HI溶液发生氧化还原反应,Fe O 中的Fe3+被
2 3 2 3
I-还原为Fe2+,C合理;从题图中可以看出,Fe3+在碱性溶液中可以生成Fe ,Fe 中铁
O2− O2−
4 4
元素的化合价为+6,所以Fe3+与氧化剂在碱性条件下反应可生成Fe ,D合理。
O2−
4
16.实验室以含锌废液(主要成分为ZnSO ,含少量的Fe2+、Mn2+)为原料制备
4
ZnCO ·2Zn(OH) 的实验流程如下:
3 2
下列说法正确的是 ( )
A.过二硫酸钠(Na S O )中硫元素的化合价为+7价
2 2 8
B.氧化除锰后的溶液中存在:Na+、Zn2+、Fe2+、S
O2−
4
C.调节pH时试剂X可以选用Zn、ZnO、ZnCO 等物质
3
D.沉锌时的离子方程式为3Zn2++6HC ZnCO ·2Zn(OH) ↓+5CO ↑+H O
O− 3 2 2 2
3
答案 D 过二硫酸钠中含有过氧键,其中硫元素的化合价为+6价,A错误;氧化除锰后
的溶液中存在的离子为Na+、Zn2+、Fe3+、S ,B错误;溶液中Fe3+能与锌反应生成
O2−
4
Fe2+和Zn2+,所以调节溶液pH时试剂X不能选用锌,C错误;沉锌时溶液中Zn2+与HC 反
O−
3
应生成ZnCO ·2Zn(OH) 沉淀、二氧化碳和水,反应的离子方程式为3Zn2++6HC
3 2 O−
3
ZnCO ·2Zn(OH) ↓+5CO ↑+H O,D正确。
3 2 2 2
17.废旧CPU中的金(Au)、Ag和Cu回收的部分流程如下:
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已知:HAuCl H++AuC 。下列说法正确的是 ( )
4 l−
4
A.“酸溶”时用浓硝酸产生NO 的量比稀硝酸的少
x
B.“过滤”所得滤液中的Cu2+和Ag+可用过量浓氨水分离
C.用浓盐酸和NaNO 也可以溶解金
3
D.用过量Zn粉将1 mol HAuCl 完全还原为Au,参加反应的Zn为1.5 mol
4
答案 C A项,浓HNO 、稀HNO 与Cu的反应:Cu+4HNO (浓)
3 3 3
Cu(NO ) +2NO ↑+2H O,3Cu+8HNO (稀) 3Cu(NO ) +2NO↑+4H O,若均为3 mol Cu参加
3 2 2 2 3 3 2 2
反应,浓HNO 生成6 mol NO ,稀HNO 生成2 mol NO,所以“酸溶”时用浓硝酸产生NO
3 2 3 x
的量比稀硝酸的多,错误;B项,Cu2+和Ag+与氨水反应均是先生成沉淀,然后沉淀再溶解
生成配合物,无法分离,错误;C项,流程中“溶金”时用的是HNO 和NaCl溶液,溶液中存
3
在的离子为H+、N 、Na+和Cl-,若用浓盐酸和NaNO ,溶液中存在的也是这四种离子,故
O− 3
3
也可以溶解金,正确;D项,Zn与AuC 反应,AuC 中Au为+3价,生成1 mol Au时转移3
l− l−
4 4
mol e-,而1 mol Zn转移2 mol e-生成Zn2+,根据得失电子守恒知,应消耗的Zn为1.5
mol,又已知:HAuCl H++AuC ,电离出的H+也要消耗Zn,故消耗Zn大于1.5 mol,错
4 l−
4
误。
易错易混 分析D项时,除了需要计算还原AuC 所消耗的Zn,还需要注意HAuCl 为一元
l− 4
4
强酸,电离产生的H+也能与Zn反应。
18.工业上可用废铁屑为原料,按如图工业流程制备聚合硫酸铁{[Fe (OH) (SO ) ] },聚
2 m 4 p n
合硫酸铁是一种新型絮凝剂,处理污水能力比FeCl 高效,且腐蚀性小。下列说法正确的
3
是 ( )
A.聚合硫酸铁{[Fe (OH) (SO ) ] }中m=6-2p
2 m 4 p n
B.酸浸槽中加入的酸液可用稀硝酸代替稀硫酸
C.反应釜中的离子方程式为H O +Fe2++H+ Fe3++H O
2 2 2
D.聚合釜中的反应pH控制越大越好
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答案 A A项,反应釜中H O 将Fe2+氧化为Fe3+,因此聚合硫酸铁中铁元素为+3价,根据
2 2
电中性原则可得(+3)×2+(-1)×m+(-2)×p=0,解得m=6-2p,正确;B项,酸浸槽中加入的
酸液不能用稀硝酸代替稀硫酸,稀硝酸会与废铁屑生成污染性气体,且引入杂质N ,错
O−
3
误;C项,原子不守恒,正确的离子方程式为H O +2Fe2++2H+ 2Fe3++2H O,错误;D项,聚
2 2 2
合釜中的反应pH控制越大越容易生成Fe(OH) ,而不易生成聚合硫酸铁,错误。
3
解题技巧 判断离子方程式书写正误时,一般先看电荷是否守恒、原子是否守恒、得失
电子是否守恒,再看弱电解质、不溶物等是否拆开,最后看反应的酸碱环境。
19.用磁铁矿(主要成分为Fe O ,含Al O 和SiO 等杂质)制取FeCO 的工艺流程如下:
3 4 2 3 2 3
氢氧化物 Fe(OH) Al(OH) Fe(OH)
3 3 2
开始沉淀的pH 1.5 4.0 6.5
完全沉淀的pH 3.3 5.2 9.7
下列说法正确的是 ( )
A.“酸浸”过程中加入过量硫酸能抑制金属离子水解和提高铁元素的浸出率
B.“调节pH”时应控制溶液的pH大于3.3
C.“沉铁”时应将过滤1的滤液滴加到Na CO 溶液中,并不断搅拌
2 3
D.“过滤2”所得滤液中的溶质为Na SO
2 4
答案 A “酸浸”过程中加入过量硫酸可以确保硫酸的浓度,加快浸取的反应速率,提
高磁铁矿的浸取效率,同时还可以抑制Fe3+等金属离子的水解,A正确;Fe O 可表示为
3 4
FeO·Fe O ,和硫酸反应生成FeSO 和Fe (SO ) ,再加入铁,将Fe3+还原为Fe2+,离子方程
2 3 4 2 4 3
式为Fe+2Fe3+ 3Fe2+,加入20%氨水调节pH,使Al3+沉淀完全,Fe2+不沉淀,pH应大于
5.2、小于6.5,B错误;“沉铁”时应将Na CO 滴加到滤液中,因为Na CO 溶液显碱性,若
2 3 2 3
将滤液滴加到Na CO 溶液中,Fe2+与C 水解产生的OH-反应生成Fe(OH) ,导致FeCO 产
2 3 O2− 2 3
3
率降低,且搅拌会导致FeCO 被空气中的氧气氧化,C错误;“过滤2”所得滤液中的溶质
3
为Na SO 、(NH ) SO 和过量的Na CO ,D错误。
2 4 4 2 4 2 3
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20.如图是工业利用菱镁矿(主要含MgCO ,还含有Al O 、FeCO 杂质)制取氯化镁的工艺
3 2 3 3
流程。下列说法错误的是 ( )
A.酸浸池中加入的X酸是盐酸
B.氧化池中通入氯气的目的是将Fe2+氧化为Fe3+
C.沉淀为Fe(OH)
3
D.在工业上常利用电解熔融氯化镁的方法制取金属镁
答案 C 工业利用菱镁矿制取氯化镁,所以酸浸池中加入的X酸是盐酸,A正确;通入氯
气将Fe2+氧化为Fe3+,以便于后续调pH除去铁元素,B正确;加MgO调节溶液pH使Fe3+、
Al3+转化为Fe(OH) 、Al(OH) 沉淀而除去,C错误;镁是活泼金属,在工业上常利用电解熔
3 3
融氯化镁的方法制取金属镁,D正确。
21.砷碱渣中含有大量的Na+、As 、OH-、S 等,采用无废气、废水、废渣产生的工
O3− O2−
4 4
艺流程如图所示:
下列说法错误的是 ( )
A.开始通入CO 发生反应的离子方程式为CO +2OH- C +H O
2 2 O2− 2
3
B.通入CO 进行脱碳酸盐,脱出的碳酸盐为NaHCO
2 3
C.脱砷的离子方程式为2As +5S2-+16H+ As S ↓+8H O
O3− 2 5 2
4
D.脱硫酸根离子时的离子方程式为Ba2++S BaSO ↓
O2− 4
4
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答案 C 根据题图可知,将CO 通入砷碱渣后得到碳酸盐,开始通入CO 时,CO 与OH-反
2 2 2
应的离子方程式为CO +2OH- C +H O,A正确;在相同温度下,NaHCO 的溶解度小于
2 O2− 2 3
3
Na CO ,为了使Na+更充分地沉淀,要通入足量的CO 使Na+以NaHCO 形式析出,B正确;溶
2 3 2 3
液显碱性,脱砷的离子方程式应为2As +5S2-+8H O As S ↓+16OH-,C错误;脱硫酸
O3− 2 2 5
4
根离子时,溶液中的S 与加入的Ba2+反应生成BaSO 沉淀,D正确。
O2− 4
4
22.工业上,用生物堆浸法处理低品位黄铜矿(主要成分是CuFeS )制备两“矾”,其简易
2
流程如下。
下列说法正确的是 ( )
A.生物堆浸的温度越高,反应速率越快
B.“转化”中不可能发生歧化反应
C.虚线箭头代表的一系列操作为蒸发结晶、过滤、洗涤、干燥
D.“氧化”中1 mol CuS完全反应转移8 mol电子,反应方程式为CuS+4H O
2 2
CuSO +4H O
4 2
答案 D 黄铜矿经粉碎过筛后,加入T.f细菌生物堆浸,但温度过高,T.f细菌会失去活
性,反应速率减慢,A错误。向堆浸液中加入Na S O 溶液,Fe3+、Cu2+与Na S O 溶液反应的
2 2 3 2 2 3
离子方程式分别为①8Fe3++S +5H O 8Fe2++2S +10H+,②Cu2++S +H O
2O2− 2 O2− 2O2− 2
3 4 3
CuS+S +2H+;在反应②中,硫元素的化合价既升高又降低,则“转化”中Na S O 发生了
O2− 2 2 3
4
歧化反应,B错误。过滤得到含有硫酸亚铁的滤液和硫化铜沉淀;滤液经蒸发浓缩、冷却
结晶、过滤、洗涤、干燥得到绿矾,C错误。“氧化”中硫化铜与稀硫酸和过氧化氢反
应生成硫酸铜,化学方程式为CuS+4H O CuSO +4H O,1 mol硫化铜完全反应转移8
2 2 4 2
mol电子,D正确。
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23.纳米氧化锌是一种新型无机功能材料。以氧化锌烟灰(含ZnO及少量Fe O 、FeO、
2 3
MnO、CuO)为原料制备纳米氧化锌的工艺流程如下:
下表列出了相关金属离子生成氢氧化物沉淀的pH(开始沉淀的pH按金属离子浓度为
0.1 mol·L-1计算)。
金属离子 Fe3+ Fe2+ Cu2+ Zn2+ Mn2+
开始沉淀的pH 1.5 6.3 6.0 6.2 8.1
完全沉淀的pH 2.8 8.3 8.0 8.2 10.1
(1)基态Cu2+核外电子排布式为 。
(2)“浸取”过程中盐酸不宜过量太多,其可能原因是 。
(3)“滤渣1”的成分是MnO 、Fe(OH) 。“氧化除杂”过程中KMnO 与Mn2+发生反应的
2 3 4
离子方程式为 ,溶液pH范围应控制在 。
答案 (1)[Ar]3d9或1s22s22p63s23p63d9
(2)防止后续“氧化除杂”步骤消耗更多的KMnO 和产生污染性气体Cl
4 2
(3)2Mn +3Mn2++2H O 5MnO ↓+4H+ 2.8~6.0
O− 2 2
4
解析 (1)Cu为29号元素,基态Cu的核外电子排布式为[Ar]3d104s1,则基态Cu2+的核外
电子排布式为[Ar]3d9。(2)KMnO 能氧化HCl生成Cl ,过量的盐酸会消耗KMnO ,浪费药
4 2 4
品,同时生成的Cl 会污染环境。(3)KMnO 与Mn2+发生归中反应生成MnO ,根据得失电子
2 4 2
守恒、电荷守恒和原子守恒配平离子方程式。滤渣1中有Fe(OH) ,所以pH≥2.8,但是
3
Cu2+不能沉淀,所以pH<6.0。
名师点睛 去除Fe2+时,一般思路是先将Fe2+氧化为Fe3+,然后再调节pH,以Fe(OH) 的形
3
式除去。
24.LiMn O 是一种锂离子电池的正极材料。用高锰酸钾废渣(主要成分为MnO 、Fe O 、
2 4 2 2 3
Al O 、SiO )和硫铁矿(主要成分为FeS )制备LiMn O 的工艺流程如图:
2 3 2 2 2 4
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已知:①酸浸液主要含有Mn2+、Fe2+、Fe3+、Al3+等金属阳离子;
②25 ℃时,相关物质的K 见表。
sp
物质 Fe(OH) Fe(OH) Al(OH) Mn(OH)
2 3 3 2
K 1×10-16.3 1×10-38.6 1×10-32.3 1×10-12.7
sp
(1)酸浸。MnO 与FeS 反应生成Fe3+和S 的离子方程式为
2 2 O2−
4
。保持温度、浸取时间不变,能提高锰元素浸出率的措施有 。
(2)除杂。欲使溶液中的Al3+、Fe3+沉淀完全,调节溶液的pH最小值为 (当溶液
中某离子浓度c≤1×10-5 mol·L-1时,可认为该离子沉淀完全)。
(3)热解。在真空中加热分解MnSO ·H O,测得固体的质量随温度变化如图所示。真空
4 2
热解MnSO ·H O制备Mn O ,需控制的温度为 。(写出计算推理过程)。
4 2 3 4
(4)焙烧。生成LiMn O 的反应中,还原剂是 (填化学式)。
2 4
答案 (1)15MnO +2FeS +28H+ 2Fe3++14H O+4S +15Mn2+ 矿渣粉碎 (2)4.9
2 2 2 O2−
4
(3)1 000~1 200 ℃ 根据质量守恒可知,3MnSO ·H O~Mn O ,此时Mn O 的质量占原固体
4 2 3 4 3 4
3×55+16×4
质量的百分比为 ×100%≈45.17%,失重率约为100%-
3×(55+32+16×4+18)
45.17%=54.83%,结合图像可知,需控制温度在1 000~1 200 ℃ (4)Mn O
3 4
解析 KMnO 废渣和硫铁矿混合酸浸,酸浸液主要含有Mn2+、Fe2+、Fe3+、Al3+等金属阳离
4
子,滤渣1主要成分为SiO ,向滤液中加入H O 将Fe2+转化为Fe3+,加入氨水调节pH除去
2 2 2
Fe3+、Al3+,滤液结晶得到MnSO ·H O,MnSO ·H O热解制备Mn O ,向Mn O 中加入Li CO 、
4 2 4 2 3 4 3 4 2 3
空气焙烧得到LiMn O 。(1)MnO 与FeS 在酸性条件下发生氧化还原反应生成Fe3+和S
2 4 2 2
、Mn2+,离子方程式为15MnO +2FeS +28H+ 2Fe3++14H O+4S +15Mn2+。保持温
O2− 2 2 2 O2−
4 4
度、浸取时间不变,能提高锰元素浸出率的措施有矿渣粉碎、搅拌等。(2)当Al(OH) 沉
3
淀完全时,Fe3+已经沉淀完全,故欲使溶液中的Al3+、Fe3+沉淀完全,c(OH-)=√1×10−32.3
3
1×10−5
mol·L-1=10-9.1 mol·L-1,pH=4.9,故调节溶液的pH最小值为4.9。(4)热解MnSO ·H O
4 2
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制得Mn O ,“焙烧”时加入Li CO 、空气得到LiMn O ,反应中锰元素化合价升高,发生
3 4 2 3 2 4
氧化反应,故还原剂是Mn O 。
3 4
25.Co O 主要用作颜料、釉料及磁性材料,利用一种钴矿石(主要成分为Co O ,含少量
2 3 2 3
Fe O 、SiO 及铝、镁、钙等金属元素的氧化物)制取Co O 的工艺流程如图所示。
2 3 2 2 3
已知:①浸出液含有的阳离子主要有H+、Co2+、Fe2+、Ca2+、Mg2+、Al3+等。
②部分阳离子以氢氧化物形式完全沉淀时溶液的pH如下表:
沉淀物 Fe(OH) Fe(OH) Co(OH) Al(OH)
3 2 2 3
完全沉
3.7 9.6 9.2 5.2
淀的pH
回答下列问题:
(1)“溶浸”过程中,可以加快反应速率和提高原料利用率的方法是 (写
出一种即可),加入Na SO 的作用是 。
2 3
(2)“氧化”过程中金属阳离子与NaClO 反应的离子方程式为
3
,由此推测还原性:Fe2+ Co2+(填“>”或“<”)。
(3)滤渣2的主要成分为 (写化学式),检验铁元素的离子已被完全沉淀
的实验操作及现象:取少量待测液于试管中, 。
(4)已知某温度下K (CaF )=3.4×10-11,K (MgF )=7.1×10-11。该温度下,“沉淀除杂”
sp 2 sp 2
时加入足量的NaF溶液可将Ca2+、Mg2+沉淀除去,若所得滤液中c(Mg2+)=1.0×10-
5mol·L-1,则滤液中c(Ca2+)= (保留2位有效数字)。
(5)CoC O ·2H O在空气中充分煅烧,除得到产品外还生成了CO ,则反应中CoC O ·2H O
2 4 2 2 2 4 2
与O 的化学计量数之比为 。
2
答案 (1)适当升温、粉碎矿石、适当增加稀硫酸浓度、搅拌等 将Co3+、Fe3+还原为
Co2+、Fe2+
(2)6Fe2+ +6H+ +Cl-+3H O >
+ClO− 2
3
(3)Fe(OH) 、Al(OH) 滴入几滴KSCN溶液,振荡,溶液不变红
3 3
(4)4.8×10-6 mol·L-1
(5)4∶3
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解析 由题给流程图及已知①可知加入的Na SO 主要是将Co3+、Fe3+还原为Co2+、Fe2+,
2 3
然后向滤液中加入NaClO 将Fe2+氧化为Fe3+,再加入Na CO 调节溶液pH,使Fe3+、Al3+形
3 2 3
成Fe(OH) 、Al(OH) 沉淀,过滤后所得滤液中主要含有Co2+、Mg2+、Ca2+,再用NaF溶液除
3 3
去Ca2+、Mg2+,过滤后,向滤液中加入(NH ) C O 溶液得到CoC O ·2H O,煅烧后制得
4 2 2 4 2 4 2
Co O 。
2 3
(1)“溶浸”过程中,适当升温、粉碎矿石、适当增加稀硫酸的浓度等均可以加快反应
速率和提高原料利用率。
(2)“氧化”过程中在酸性条件下Fe2+与NaClO 反应的离子方程式为6Fe2+ +6H+
3 +ClO−
3
+Cl-+3H O;Fe2+与Cl 发生反应而Co2+不发生反应,说明还原性:Fe2+>Co2+。
2 O−
3
(3)用Na CO 调节溶液pH,使溶液中Fe3+和Al3+转化为Fe(OH) 和Al(OH) 沉淀,故滤渣2
2 3 3 3
的主要成分为Fe(OH) 和Al(OH) ;检验Fe3+的操作为取少量待测液于试管中,滴入几滴
3 3
KSCN溶液,充分振荡,若溶液不变红,说明溶液中无Fe3+。
(4)c(Ca2+)∶c(Mg2+)=[c(Ca2+)·c2(F-)]∶[c(Mg2+)·c2(F-)]=K (CaF )∶K (MgF )=34∶7
sp 2 sp 2
34
1,所以若所得滤液中c(Mg2+)=1.0×10-5 mol·L-1,则c(Ca2+)=1.0×10-5 mol·L-1×
71
≈4.8×10-6 mol·L-1。
(5)根据得失电子守恒和原子守恒可得,煅烧时发生反应的化学方程式为
4CoC O ·2H O+3O 2Co O +8CO +8H O,则反应中CoC O ·2H O与O 的化学计量数之比
2 4 2 2 2 3 2 2 2 4 2 2
为4∶3。
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