北京曲一线图书策划有限公司 5年高考 3年模拟 B版 化学
专题三 金属及其化合物
1.铁及其化合物的转化具有重要应用。下列说法正确的是(C)
A.工业制硫酸涉及的物质转化:FeS SO H SO
2 3 2 4
B.实验室制溴苯涉及的物质转化:Fe FeBr ,C H C H Br
2 6 6 6 5
C.利用高温水蒸气处理铁器的化学方程式:3Fe+4H O(g) Fe O +4H
2 3 4 2
D.利用铁粉从AgCl中获取Ag的离子方程式:Fe+2Ag+ Fe2++2Ag
2.实验室中使用钠盐或NaOH溶液时,对应关系错误的是(B)
A.饱和NaCl溶液:除去Cl 中的HCl
2
B.饱和Na CO 溶液:除去CO 中的HCl
2 3 2
C.NaOH水溶液:油脂的皂化反应
D.NaOH醇溶液:CH CH Br的消去反应
3 2
3.我国古代就掌握了青铜(铜—锡合金)的冶炼、加工技术，制造出了许多精美的青铜器；
Pb、PbO 是铅酸蓄电池的电极材料，不同铅化合物一般具有不同颜色，历史上曾广泛
2
用作颜料。下列物质性质与用途具有对应关系的是 (C)
A.石墨能导电，可用作润滑剂
B.单晶硅熔点高，可用作半导体材料
C.青铜比纯铜熔点低、硬度大，古代用青铜铸剑
D.含铅化合物颜色丰富，可用作电极材料
4.下列项目所用到的化学知识不正确的是 (D)
选项 项目 化学知识
A 试剂运输:常用铁罐车运输浓硫酸 常温下,铁遇浓硫酸发生钝化
B 医学手术:用聚乳酸作手术缝合线 聚乳酸在人体内可被水解、吸收
C 分离提纯:科技人员用杯酚超分子分离C 和C 超分子具有分子识别的特征
60 70
D 泳池消毒:用漂粉精作游泳池的消毒剂 漂粉精具有还原性
5.工业上可由绿矾(FeSO ·7H O)和KClO 在水溶液中反应得到净水剂聚合硫酸铁
4 2 3
[Fe(OH)SO ] ,下列说法不正确的是(C)
4 n
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A.聚合硫酸铁易溶于水
B.聚合硫酸铁因在水中形成氢氧化铁胶体而净水
C.在相同条件下,[Fe(OH)]2+比Fe3+的水解能力更强
D.聚合硫酸铁净水没有杀菌消毒的作用
6.部分含Mg或含Al物质的类别与化合价关系如图所示。下列推断不合理的是(A)
A.a不能与H O反应生成d或g
2
B.b和e均可用于制造耐高温材料
C.可存在a→f→g→e→a的循环转化关系
D.直接加热蒸干c或f溶液无法得到无水氯化物
7.实验表明,相同条件下,钠与乙醇的反应比钠与水的反应缓和得多。下列说法不正确的
是(C)
A.常温时,乙醇的密度小于水的密度
B.向少量的钠与水反应后的溶液中滴加酚酞溶液,显红色
C.少量相同质量的钠分别与相同质量的乙醇和水反应,水中产生的H 比乙醇中的多
2
D.乙基是推电子基,乙醇中O—H键的极性比水中的小,故钠与乙醇的反应较与水的缓和
8.垃圾分类意义重大,工业上回收光盘金属层中的Ag的流程如图所示,下列说法正确的
是(C)
A.为了提高氧化过程的反应速率和产率,氧化过程应该在酸性、加强热条件下进行
B.氧化过程中,可以用HNO 代替NaClO氧化Ag
3
C.氧化过程中参加反应的Ag和NaClO的物质的量之比为1 1
D.还原过程,若水合肼转化为无害气体N
2
,则还原过程的离子
∶
方程式为4Ag+
+N H ·H O+4OH- 4Ag↓+N ↑+5H O
2 4 2 2 2
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9.用黄铁矿为原料制硫酸产生的硫酸渣(含Fe O 、SiO 、Al O 、MgO等)提取铁红
2 3 2 2 3
(Fe O )的过程如图所示。下列有关离子方程式判断和书写错误的是(C)
2 3
A.酸溶过程中Fe O 溶解的离子方程式为Fe O +6H+ 2Fe3++3H O
2 3 2 3 2
B.滤渣A溶解于NaOH溶液的离子方程式为SiO +2OH- Si +H O
2 O2- 2
3
C.“还原”过程产物之一为H SO ,发生的离子方程式为FeS +16Fe3++9H O 17Fe2+
2 4 2 2
+2S +18H+
O2-
4
D.“氧化”过程发生的离子方程式为4Fe2++O +2H O+8OH- 4Fe(OH) ↓
2 2 3
10.黄铜灰渣(含有Cu、Zn、CuO、ZnO及少量FeO、Fe O )生产硝酸铜溶液的流程如图:
2 3
下列说法不正确的是(C)
A.“浸取”时适当提高硫酸浓度可加快反应速率,但不宜过量太多
B.若反应中所加Zn过量,所得Cu(NO ) 溶液中含Zn(NO )
3 2 3 2
C.滤液Ⅱ含Zn2+、Fe2+、Fe3+、S 等离子
O2-
4
D.反应Ⅱ会产生NO污染环境,可将滤渣灼烧后再加稀硝酸
11.锂辉矿(主要成分为LiAlSi O )可用低温重构—直接浸出技术制备碳酸锂,同时得到氧
2 6
化铝,工艺流程如图。下列说法错误的是(C)
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A.“水热反应”为2LiAlSi O +8NaOH Li SiO ↓+3Na SiO +2Na[Al(OH) ]
2 6 2 3 2 3 4
B.“滤渣1”和“滤渣2”的主要成分相同
C.冶炼金属锂和金属铝均可用电解其熔融氯化物的方法
D.流程中不涉及氧化还原反应
12.实验室分离Fe3+和Al3+的流程如下:
已知Fe3+在一定条件下能和乙醚(Et O,沸点34.6 ℃)生成缔合物Et O·H+·[FeCl ]-。下列说
2 2 4
法不正确的是(D)
A.浓盐酸酸化的主要目的之一是形成配离子[FeCl ]-
4
B.萃取操作中,倒转分液漏斗振荡并适时旋开活塞放气
C.分液时,应将乙醚和配离子的混合物从分液漏斗上口倒出
D.蒸馏操作结束后,先停止通冷凝水,再停止加热
13. H、C、O、Na四种元素之间(二种、三种或四种)可组成多种无机化合物,选用其中
某些化合物,利用下图装置(夹持固定装置已略去)进行实验,装置Ⅲ中产生白色沉淀,装置
Ⅴ中收集到一种无色气体。下列说法不正确的是(D)
A.装置Ⅰ中的化合物有多种可能
B.装置Ⅱ中发生氧化还原反应
C.装置Ⅲ中反应的离子方程式为CO +2OH-+Ba2+ BaCO ↓+H O
2 3 2
D.装置Ⅴ中收集的气体含有极性共价键,是非极性分子
14.分银渣是从阳极泥中提取贵金属后的尾渣,含有PbSO 、BaSO 、SnO 及Au、Ag等,
4 4 2
具有较高的综合利用价值。一种从分银渣中提取有用产品的流程如下:
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已知:PbCl (s)+2Cl-(aq) [PbCl ]2-(aq);ⅴ中生成[AuCl ]-和[AgCl ]2-;
2 4 4 3
PbSO 、PbCO 、BaSO 、BaCO 的K 依次为2.5×10-8、7.4×10-14、1.1×10-10、2.6×10-9。
4 3 4 3 sp
下列说法不正确的是(C)
A.步骤ⅰ中一定发生反应:PbSO
4
(s)+C
O2-
(aq) PbCO
3
(s)+S
O2-
(aq)
3 4
B.步骤ⅰ、ⅲ后需先过滤再加盐酸
C.步骤ⅱ、ⅳ提取Pb(Ⅱ)、Ba2+时,均有H+和Cl-参加反应
D.试剂a可为NaCl,促进Au、Ag的浸出
15.钼是一种重要的过渡元素,钼钢是制火箭发动机的重要材料,钼酸钠晶体
(Na MoO ·2H O)是一种重要的金属缓蚀剂。某工厂利用钼矿粉(主要成分MoS ,杂质为
2 4 2 2
CuFeS )为原料冶炼金属钼和钼酸钠晶体的主要流程图如下:
2
回答下列问题:
(1)Fe2+的价层电子排布式 3d 6 。
(2)“焙烧”中生成MoO 的化学方程式为2MoS +7O 2MoO +4SO 。
3 2 2 3 2
(3)由图中信息可以判断MoO 是酸性氧化物(填“酸性”“碱性”或“两性”)。
3
(4)废渣成分的化学式为 CuO 、 Fe O 。
2 3
(5)碱浸液结晶前需加入Ba(OH) 固体以除去C
2
O2-,当BaMoO4开始沉淀时,CO2- 的去除率是95.00%[已知:碱浸液中c(MoO2- )=0.40 mol·L-1,c(CO2-
3 3 4 3
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)=0.20 mol·L-1,K (BaCO )=1.0×10-9,K (BaMoO )=4.0×10-8,加入Ba(OH) 固体引起的溶液
sp 3 sp 4 2
体积变化可忽略]。
(6)由钼酸钠溶液得到钼酸钠晶体的“操作1”为蒸发浓缩、冷却结晶、过滤。
(7)某工厂用1.00×103吨粗钼矿(含MoS 16.00%)制备钼单质,已知冶炼过程中,钼的损耗
2
率为20.00%,则最终得到钼单质质量为76.80 吨(保留2位小数)。
16.三氯化钌(RuCl )是重要的化工原料,广泛应用于催化、电镀、电解阳极、电子工业等。
3
从Co-Ru-Al O 催化剂废料中分离制备RuCl 和Co(NO ) 的一种工艺流程如图所示。
2 3 3 3 2
回答下列问题:
(1)基态Co原子的价层电子排布式为 3d 7 4s 2 。
(2)“焙烧”后所得固体主要成分为CoO、Na RuO 、NaNO 和NaAlO 。
2 4 2 2
(3)“还原”过程会产生CH CHO和Ru(OH) 沉淀,该反应的化学方程式为
3 4
CH CH OH+Na RuO +2H O CH CHO+Ru(OH) ↓ +2NaOH 。
3 2 2 4 2 3 4
(4)“酸溶”过程中,先加入盐酸溶解Ru(OH) ,然后加入盐酸羟胺(NH OH·HCl)得到RuCl
4 2 3
和N 。则该两种产物的物质的量之比为 2 1 。
2
(5)“蒸发结晶”在真空度为40 kPa时进行(∶ 此时水的沸点是28 ℃),其目的是低压低温蒸
发 , 避免 RuC l · 6H O 分解 。
3 2
(6)若维持pH=2不变,让Co2+沉淀完全(Co2+浓度不高于1×10-5 mol·L-1),则混合体系中
H C O 的浓度不低于 0.167 mol · L -1 。[已知:K (CoC O )=6.3×10-8,
2 2 4 sp 2 4
(H C O )=6.4×10-5,结果保留三位小数]
K (H2C2O4)=5.9×10-2,K 2 2 4
a a
1 2
(7)“沉钴”时,若得到的是CoC O ·xH O晶体,该反应的离子方程式为 H C O +Co 2+
2 4 2 2 2 4
+ x H O CoC O · x H O+2H + 。
2 2 4 2
(8)该流程中,还有一种重要成分Al O 未提取,你认为在哪一步骤后进行最合适: 还原 。
2 3
17.锌是一种重要的金属,一种以固体废锌催化剂(主要成分为ZnO,含少量Fe O 、CuO、
2 3
SiO )为原料制备锌的工艺流程如图所示:
2
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已知: 25℃时,K (CuS)=6.4×10-36,K (ZnS)=1.6×10-24;
sp sp
25℃①时,Zn2++4NH
3
[Zn(NH
3
)
4
]2+,K=5.0×108;
②
③深度除铜标准:溶液中铜锌比
n(Cu2+)
≤2.0×10-6。
n{[Zn(N H ) ]2+}
3 4
(1)“浸取”时,ZnO、CuO转化为[Zn(NH ) ]2+、[Cu(NH ) ]2+进入溶液。
3 4 3 4
ZnO发生反应的离子方程式为 2NH · H O+2N +ZnO Zn[(NH ) ] 2+ +3H O 或
3 2 H+ 3 4 2
4
①
2NH +2N +ZnO Zn[(NH ) ] 2+ +H O 。
3 H+ 3 4 2
4
②浸取温度应控制在30℃左右,其原因为 温度过低反应速率慢 ; 温度过高会导致氨挥发
量增加且 NH Cl 分解 。
4
n(实际用量)
(2)“深度除铜”时,锌的回收率、除铜效果与(NH ) S加入量[用 ×100%表
4 2 n(理论用量)
示]的关系曲线如图1所示。
图1
①当(NH ) S加入量≥100%时,会发生反应[Zn(NH ) ]2++S2- ZnS↓+4NH 导致锌的回收
4 2 3 4 3
率下降,该反应的平衡常数数值为 1.25×1 0 1 5 。
②“深度除铜”时,(NH ) S较为合理的加入量约为120%,理由是 (NH ) S 加入量小于
4 2 4 2
120% 时 , 未达深度除铜标准 , 当 (NH ) S 加入量大于 120% 时 , 会导致锌回收率下降且浪费
4 2
(NH ) S 。
4 2
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(3)通过“萃取”“反萃取”可以获得酸性ZnSO 溶液,为提高锌的回收率,萃取时可以采
4
取的措施为 采用多次萃取并将有机相合并或充分振荡 。
(4)“电解”时采用Al为阴极,惰性电极为阳极,电解过程中发现当阳极产生1molO 时,阴
2
极析出的Zn小于2mol,其可能的原因是 阴极有氢气生成 。
(5)ZnO存在多种晶体结构,其中纤锌矿型的晶体结构如图2所示,晶体中O2-的配位数为
4 。
图2
17.以含钼(Mo)废催化剂(含MoS ,以及Al O 、Fe O 、CuO等)为原料制备MoO ,其过程
2 2 3 2 3 3
表示如下:
(1)焙烧。将废催化剂和足量NaOH固体置于焙烧炉中,通入足量空气加热至750℃充分
反应。焙烧过程中MoS 转化为Na MoO 的化学方程式为 2MoS +9O +12NaOH
2 2 4 2 2
2Na MoO +4Na SO +6H O 。
2 4 2 4 2
(2)浸取。将焙烧所得固体加水浸泡,然后过滤、洗涤。过滤后所得滤液中存在的阴离子
有 OH - 、 Mo 、 S 、 A l 。欲提高单位时间内钼的浸取率,可以采取的措施有
O2- O2- O-
4 4 2
将固体粉碎、搅拌、适当升高温度等 (任写一点)。
(3)除杂。向浸取后的滤液中通入过量CO ,过滤。通入过量CO 的目的是 将 A l 全部
2 2 O-
2
转化为 Al(OH ) 沉淀除去 。
3
(4)制备。向上述(3)所得滤液中加入硝酸调节溶液的pH小于6,使Mo 转化为Mo
O2- 7O6-
4 24
,然后加入NH NO 充分反应,析出(NH ) Mo O ·4H O,灼烧后可得到MoO 。灼烧
4 3 4 6 7 24 2 3
(NH ) Mo O ·4H O得到MoO 的化学方程式为 (NH ) Mo O · 4H O
4 6 7 24 2 3 4 6 7 24 2
7MoO +6NH ↑ +7H O 。
3 3 2
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(5)应用。将MoO 制成V O -WO -MoO /TiO 催化剂,用于氨催化还原氮氧化物,一定压
3 2 5 3 3 2
强下,将氨氮比为1.0的混合气体按一定流速通入装有上述催化剂的反应装置,测得NO
x
的转化率随温度的变化关系如图所示。在温度160~240℃之间,NO 转化率不高的原因
x
是 催化剂的活性低 , 同时温度较低 , 反应速率较慢 。
18.稀土钕铁硼永磁材料广泛应用于新能源汽车、节能环保家电、国防军事等工业领域。
工业上以钕铁硼废料[含钕(Nd,质量分数为28.8%)、Fe、B]为主要原料回收高纯度钕的
工艺流程如下。
已知: Nd的稳定价态为+3;Nd的金属活动性较强,与稀硫酸反应产生H ;硼难溶于稀硫
2
酸;钕①离子可与过量H C O 生成可溶性配合物。
2 2 4
②常温下,K [Fe(OH) ]=4.9×10-17。
sp 2
回答下列问题:
(1)常温下,“沉钕”过程中调节溶液的pH为2.3,钕全部以Nd(H PO ) 沉淀完全。若溶液
2 4 3
中c(Fe2+)=1.0 mol·L-1, 无 (填“有”或“无”)Fe(OH) 沉淀生成;酸性太强会使“沉
2
钕”不完全,原因是 酸性太强 ,H + 与 H P 反应生成 H PO , 导致 c(H P ) 太小 , 使“沉
2 O- 3 4 2 O-
4 4
钕”不完全 。
(2)“沉淀”过程得到Nd (C O ) ·10H O晶体。此过程中,草酸实际用量与理论计算量的比
2 2 4 3 2
值(n)和沉钕率的关系如图所示,对沉钕率的变化趋势进行解释: 当 n<1. 5 时 , 随着 n 增大 ,
c(C ) 增大 , 反应向生成沉淀的方向移动 , 沉钕率增大 ; 当 n>1.5 时 ,H C O 与 N d 3 + 反应生
2O2- 2 2 4
4
成可溶性配合物 , 沉钕率减小 。
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(3)“滤液2”的溶质主要为 N a PO 、 NaOH (填化学式);“滤液3”中的 H SO (填化
3 4 2 4
学式)可在上述流程中循环利用。
(4)“一系列操作”包括 过滤、洗涤、干燥 ;空气中“煅烧”时生成无毒气体,反应的
化学方程式为 2N d (C O ) · 10H O+3O 2Nd O +12CO +20H O 。
2 2 4 3 2 2 2 3 2 2
19.蛇纹石矿(主要成分为MgO、SiO 和少量铁、铝、镍等元素)与绿矾耦合焙烧提取富
2
镁溶液矿化CO 并回收镍,工艺流程如图所示。
2
已知: DDTC[ ]是一种常见的络合剂,对低浓度镍离子的络合效果好。
①
25 ℃时,K [Fe(OH) ]=4.0×10-38,K [Al(OH) ]=1.3×10-33。
sp 3 sp 3
②
回答下列问题:
(1)“耦合焙烧”过程中绿矾作助剂,将蛇纹石矿中的金属元素全部转化为硫酸盐。“滤
渣1”的主要成分为 SiO (填化学式)。
2
(2)25 ℃时,pH对“浸出液”中金属离子沉淀率的影响如图,加入氨水调节的适宜pH≈
4.5 。当铝离子恰好完全沉淀时,c(Fe3+)= 3.1×1 0 -1 0 mol·L-1(保留两位有效数字)。
(已知当离子浓度≤10-5 mol·L-1时认为已完全沉淀)
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(3)“滤饼”主要成分的结构中存在两个通过配位键形成的稳定四元环。配位原子为 S
,原因为 S 原子半径大 , 电负性小 , 易给出电子 。
(4)“矿化”中反应的离子方程式为 5M g 2 + +10NH +4CO +10H O
3 2 2
Mg (CO ) (OH) · 4H O ↓ +10N 。
5 3 4 2 2 H+
4
(5)已知蛇纹石矿中MgO的含量约为30%,提取过程中镁的损失率为20%。80 ℃时,若矿
化率为95%,则每1 000 kg蛇纹石矿可固定CO 的质量约为 200.6 4 kg。
2
20.2022年6月17日,我国第三艘航空母舰下水命名仪式在中国船舶集团有限公司江南
造船厂举行,命名为“中国人民解放军海军福建舰”,舷号为“18”。福建舰是我国完全
自主设计建造的首艘弹射型航空母舰,采用平直通长飞行甲板,配置电磁弹射和阻拦装置,
满载排水量8万余吨。航母用钢可由低硅生铁冶炼而成。
(1)基态Fe3+的价层电子轨道表示式为 。
(2)Fe可与N 的空间结构名称为平面三角形；
O- 、CO、CN- 等形成配合物。NO-
3 3
Fe(CO) 常温下呈液态，熔点为-20.5 ℃，沸点为103 ℃，易溶于非极性溶剂，据此可
5
判断Fe(CO) 晶体属于 分子晶体 (填晶体类型)。
5
(3)某研究小组设计了如下流程，以废铁屑(含有少量碳和SiO 杂质)为原料制备无水
2
FeCl (s)。
3
已知:氯化亚砜( )熔点-101 ℃，沸点76 ℃，易水解为两种酸性气体。
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①废铁屑的杂质中所含元素的电负性由小到大的顺序为 Si<C<O 。
②为避免引入新杂质,试剂 B 可以选用 H O 溶液,此过程发生反应的离子方程式为
2 2
2Fe 2+ +H O +2H + 2Fe 3+ +2H O 。
2 2 2
③操作②是 蒸发浓缩 、 冷却结晶 、过滤,同时通入 HCl(g)的目的是 抑制
Fe 3+ 水解 。
④由D转化成E的过程中可能产生少量亚铁盐,可能的还原剂为 SO 。
2
(4)一种铁氮化合物具有高磁导率,可用于制电子元件,其晶胞结构如图所示。已知该晶体
的密度为ρ g·cm-3,阿伏加德罗常数的值为N ,则其晶胞边长是 √ 238 ×10 7 nm。
A 3
N ρ
A
21.一种以辉铜矿石(主要成分为Cu S,含少量SiO )为原料制备硝酸铜的工艺流程如图所
2 2
示:
(1)写出“浸取”过程中Cu S溶解时发生反应的离子方程式: C u S+4Fe 3+ 2Cu 2+
2 2
+4Fe 2+ +S 。
(2)恒温“浸取”的过程中发现铜元素的浸取速率先增大后减少,有研究指出CuCl 是该
2
反应的催化剂,该过程的反应原理可用化学方程式表示:
Cu S+2CuCl 4CuCl+S;
2 2
①
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CuCl+FeCl CuCl +FeCl 。
3 2 2
②
(3)向滤液M中加入(或通入) b (填字母),可得到一种可循环利用的物质。
a.铁 b.氯气 c.高锰酸钾 d.氯化氢
(4)“保温除铁”过程中,加入CuO的目的是 调节溶液 pH , 将 F e 3 + 完全转化为 Fe(OH ) 沉
3
淀 ;“蒸发浓缩、冷却结晶”过程中,要用HNO 溶液调节溶液的pH,其理由是 抑制
3
Cu 2+ 水解 。
(5)辉铜矿可由黄铜矿(主要成分为CuFeS )通过电化学反应转变而成,有关转化如图所示,
2
转化时转移0.2 mol电子,生成Cu S 0. 2 mol。
2
22.二氧化铈(CeO )是一种典型的金属氧化物,具有较强的氧化性,广泛应用于多相催化反
2
应,并作为汽车尾气净化的三效催化剂的重要组成成分。以氟碳铈矿(主要含CeFCO 、
3
BaO等)为原料制备CeO 的一种工艺流程如下图所示:
2
已知: “氧化焙烧”后,Ce元素转化为CeO 和CeF ; 滤液A中含S 、CeF3+等离子。
2 4 O2-
4
① ②
回答下列问题:
(1)滤渣A的主要成分是 BaSO (填化学式);“酸浸”不用盐酸的理由是 盐酸不能除
4
去杂质 B a 2 + ( 或生成有毒的 C l 会污染环境等 ) (答一点即可)。
2
(2)“系列操作”包含以下几个过程:
已知:Ce3+不能溶于有机物TBP;CeF3+能溶于有机物TBP,且存在反应CeF3++TBP
CeTBP4++F-。“滤液A”中加入有机物TBP后的分离方法是 分液 ,“有机层B”中发生
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反应的离子方程式为 2CeTBP 4 + +H O 2Ce 3+ +O ↑+2H + +2TBP 。水层中的一种溶
2 2 2
质,理论上可以在工艺流程图中的 酸浸 工序中循环利用,减小“调pH”工序中NaOH
的用量,节约生产成本。
(3)“调pH”中,要使Ce3+沉淀完全(通常认为溶液中离子浓度小于1.0×10-5 mol·L-1为沉淀
完全),应控制pH大于 9 (已知25 ℃时K [Ce(OH) ]=1×10-20)。
sp 3
(4)“氧化”中,NaClO转化为NaCl,则氧化剂与还原剂的物质的量之比为 1 2 。
(5)二氧化铈立方晶胞如图所示,则Ce原子在晶胞中的位置是 顶点和面心
∶
;晶体中一
个Ce周围与其最近的O的个数为 8 。
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