北京曲一线图书策划有限公司 2023版《5年高考3年模拟》A版
专题五 金属及其化合物
1.CuSO 是一种重要的化工原料,有关制备途径及性质如图所示。下列说法错误的是(
4
)
A.途径①所用混酸中H SO 与HNO 物质的量之比最好为3∶2
2 4 3
B.生成等量的硫酸铜,参加反应的H SO 的物质的量:①=②<③
2 4
C.硫酸铜在1 100 ℃分解的方程式为2CuSO Cu O+SO ↑+SO ↑+O ↑
4 2 2 3 2
D.当Y为葡萄糖时,葡萄糖发生还原反应
答案 D A项,途径①涉及反应为3Cu+8H++2N O- 3Cu2++2NO↑+4H 2 O,N O-由硝
3 3
酸提供,H+由硝酸和硫酸共同提供,若HNO 为2 mol,则H SO 为(8-2)mol÷2=3 mol,故混
3 2 4
酸中H SO 与HNO 物质的量之比最好为3∶2,正确。B项,途径②涉及反应为
2 4 3
2Cu+2H SO +O 2CuSO +2H O;途径③涉及反应为Cu+2H SO (浓)
2 4 2 4 2 2 4
CuSO +SO ↑+2H O;若生成1 mol硫酸铜,途径①、途径②、途径③分别消耗H SO 的
4 2 2 2 4
物质的量为1 mol、1 mol、2 mol,①=②<③,正确。C项,CuSO 在1 100 ℃分解产生
4
Cu O和混合气体X,Cu O为铜元素化合价降低的产物,则混合气体X中一定有某元素化
2 2
合价升高的产物,应为O ,根据原子守恒,可写出化学方程式,正确。D项,硫酸铜与过量的
2
NaOH反应生成氢氧化铜,葡萄糖中含有醛基,能与新制氢氧化铜发生氧化反应,错误。
2.用TiOSO 溶液生产纳米TiO 的工艺流程如下:
4 2
下列说法错误的是( )
A.在实验室中进行“操作Ⅰ”,需要的玻璃仪器有烧杯、玻璃棒、漏斗
B.“沉钛”时反应的离子方程式为TiO2++2NH
3
·H
2
O TiO(OH)
2
↓+2N
H+
4
C.回收“滤液”中的(NH ) SO ,应采用蒸发结晶法
4 2 4
D.纳米TiO 形成分散系时,具有较好的散射能力
2
答案 C 操作Ⅰ为过滤,需要的玻璃仪器为烧杯、玻璃棒和漏斗,A正确;硫酸铵溶解度
随温度的变化大,应用加热浓缩、冷却结晶的方法,C错误;纳米TiO 形成分散系时,形成
2
胶体,胶体具有较好的散射能力,D正确。
3.某炼铁废渣中含有大量CuS及少量铁的化合物,工业上以该废渣为原料生产
CuCl ·2H O晶体的工艺流程如下:
2 2北京曲一线图书策划有限公司 2023版《5年高考3年模拟》A版
下列说法正确的是( )
A.焙烧过程中每消耗1 mol CuS则消耗3 mol O
2
B.焙烧后的废气能够使酸性高锰酸钾溶液褪色
C.滤渣中主要含铁的氧化物
D.将获得的CuCl ·2H O晶体加热可制得CuCl 固体
2 2 2
答案 B A项,焙烧方程式为2CuS+3O 2CuO+2SO ,故消耗1 mol CuS则消耗1.5
2 2
mol O ,错误;B项,废气中含有SO ,能使酸性高锰酸钾溶液褪色,正确;C项,调节pH,使
2 2
Fe3+水解转化为Fe(OH) 除去,错误;D项,将CuCl ·2H O直接加热脱水,Cu2+水解生成
3 2 2
Cu(OH) ,无法得到CuCl ,错误。
2 2
4.氧化铍(BeO)在航天航空等领域有着广泛的应用。一种以预处理后的硅铍矿(主要含
BeO、Fe O 、SiO 和FeO等)为原料提取BeO的流程如图所示:
2 3 2
已知:Be(OH)
2
具有两性,在强碱性溶液中可转化为Be O2-。
2
下列说法错误的是( )
A.“酸浸”步骤所得“滤渣①”的主要成分为SiO
2
B.“滤液②”经处理后可获得副产品Na SO ·10H O
2 4 2
C.“碱溶”时,主要反应为Be(OH)
2
+2OH- Be
O2-
+2H
2
O
2
D.“水解”时,适当增大溶液pH有利于提高BeO的提取率
答案 D A项,只有二氧化硅不溶于稀硫酸,因此“酸浸”步骤所得“滤渣①”的主要
成分为SiO
2
,正确;B项,滤液①中含有的主要离子有H+、Be2+、Fe3+、Fe2+和S
O2-
,加入氢
4
氧化钠溶液将pH调节至9,H+被中和,Be2+、Fe3+、Fe2+转化为金属氢氧化物沉淀,滤液为
硫酸钠溶液,因此“滤液②”经处理后可获得副产品Na SO ·10H O,正确;C项,“碱溶”时
2 4 2
只有氢氧化铍溶解在氢氧化钠溶液中,正确;D项,滤液③的主要阴离子是Be
O2-
,它发生
2北京曲一线图书策划有限公司 2023版《5年高考3年模拟》A版
水解的离子方程式为Be
O2-
+2H
2
O Be(OH)
2
+2OH-,增大溶液的pH,平衡向左移动,不
2
利于Be O2-的水解,错误。
2
5.重质二氧化锰具有优良的电化学性能,广泛应用于各类化学电源中。以硫酸锰为原料
制备重质二氧化锰的工艺流程如图:
下列说法正确的是( )
A.用少量氨水吸收“焙烧”产生的气体,所得溶液可用于“沉锰”
B.“焙烧”过程在高压、密闭容器进行转化率更高
C.“沉锰”的主要反应为Mn2++HC
O-
MnCO
3
↓+H+
3
D.工艺中的硫酸表现酸性和氧化性
答案 A “焙烧”产生的气体为二氧化碳,用少量氨水吸收可生成碳酸氢铵,所得溶液
可用于“沉锰”,A项正确;“焙烧”产生二氧化碳气体,敞开、低压有利于二氧化碳的释
放,有利于反应正向进行,转化率更高,B项错误;“沉锰”的主要反应为Mn2++2HC
O-
3
MnCO ↓+H O+CO ↑,C项错误;粗品二氧化锰中混有碳酸锰,可用硫酸溶解,Mn2+与高锰
3 2 2
酸钾发生氧化还原反应生成二氧化锰,故工艺中的硫酸表现酸性,高锰酸钾表现氧化性,D
项错误。
6.无水氯化钴(CoCl )可用作彩色水泥的添加剂、催化剂、饲料等。以钴渣(主要成分是
2
CoO,含少量NiO、CuO、FeO和SiO 等)为原料制备无水氯化钴的流程如下:
2
已知:几种金属离子沉淀的pH如下表所示:
金属离子 开始沉淀时的pH 完全沉淀时的pH
Co2+ 7.6 9.2
Cu2+ 4.4 6.4
Ni2+ 6.8 8.4
Fe3+ 1.9 3.2
Fe2+ 7.5 9.5
请回答下列问题:
(1)“酸浸”时,用稀硝酸代替稀硫酸,缺点是 。
(2)“氧化剂R”的作用是 。
(3)“固体2”的主要成分是 。(填化学式)北京曲一线图书策划有限公司 2023版《5年高考3年模拟》A版
(4)M代表被萃取的离子,萃取过程简化为M (SO ) (水层)+2xHA (有机层) 2MA (有
2 4 x x
机层)+xH SO (水层)。在萃取过程中加入适量氨水,其作用是 。
2 4
(5)室温下,“沉钴”时,当溶液中
c(CO2-
)=1.4×10-2 mol·L-1时,c(Co2+)=1.0×10-11mol·L-1,K
sp
3
= 。
(CoCO )
3
(6)SOCl 与水反应生成SO 和HCl。“灼烧”时发生反应的化学方程式为 。
2 2
(7)测定CoCl 产品纯度:准确称取m g CoCl 产品溶于蒸馏水配制成250 mL 溶液,量取
2 2
25.00 mL 所配制溶液于锥形瓶中,滴几滴K CrO 溶液,用c mol·L-1的AgNO 溶液滴定
2 4 3
至终点,消耗AgNO 溶液的体积为x mL。该产品纯度为 (用含m、c和x
3
的代数式表示)。
答案 (1)会产生污染环境的气体 (2)氧化Fe2+
(3)Fe 、Cu
(OH) (OH)
3 2
(4)促进平衡向正反应方向移动,提高萃取率
(5)1.4×10-13
65cx
(6)CoCl ·6H O+SOCl CoCl +SO ↑+2HCl↑+5H O (7) %
2 2 2 2 2 2
m
解析 (1)稀硝酸易与溶液中存在的具有还原性的离子发生氧化还原反应生成NO ,污染
2
环境;(3)由表格知,调节pH=6.5可将Cu2+、Fe3+转化为沉淀除去;(4)加入适量氨水与产物
H SO 反应,减少生成物的浓度,促进平衡正向移动,提高萃取率;(5)K =c(Co2+)·
2 4 sp(CoCO )
3
)=1.0×10-11×1.4×10-2=1.4×10-13;(7)滴定原理为CoCl +2AgNO Co
c(CO2- 2 3 (NO )
3 3 2
1 1 1
+2AgCl↓,n(CoCl )= n(AgNO )= cx×10-3 mol,在250 mL溶液中n(CoCl )= cx×10-3×
2 3 2
2 2 2
250 1 250
mol,则m(CoCl )=nM= cx×10-3× ×130 g,其纯度为ω(CoCl )=
25 2 2 25 2
cx 1 250
× × ×130 65cx
1 000 2 25 ×100%= %。
m
m
7.工业以炼钢污泥(主要成分为铁的氧化物,还含有CaO、SiO 、C等杂质)为原料制备脱
2
硫剂活性Fe O ·H O,并用该脱硫剂处理沼气中H S的流程如下:
2 3 2 2
(1)“还原”:还原时加入的废铁屑除了与Fe3+反应外,还与 (填离子符号)反应。
(2)“除杂”:若使还原后的滤液中Ca2+完全沉淀(离子浓度小于10-6 mol/L),则滤液中c(F-)
需大于 ;若溶液的pH偏低,将会导致CaF 沉淀不完全,其原因是
2
。[K (CaF )=1.44×10-10,K(HF)=3.53×10-4]
sp 2 a北京曲一线图书策划有限公司 2023版《5年高考3年模拟》A版
(3)“沉铁”:生成FeCO 沉淀的离子方程式为 。
3
(4)“脱硫、再生”:活性Fe O ·H O是一种固体脱硫剂(无水Fe O 无脱硫作用),其原理是
2 3 2 2 3
将废气中的含硫化合物吸附到脱硫剂的孔隙中,发生反应改变其化学组成。当脱硫剂达
到饱和后,即不再具有脱硫能力需要对其进行再生。利用活性Fe O ·H O脱除沼气中的
2 3 2
H S可转化成Fe S ·H O,其脱除及常温下再生的原理如图所示。
2 2 3 2
①“脱硫”反应的化学方程式为 。
②工业上要求脱除及再生整个过程温度不能超过90 ℃,原因是
;多次“再生”后,脱硫剂的活性不断下降,脱硫效果明显变差的原因可能是
。
答案(1)H+
(2)1.2×10-2 mol·L-1 pH偏低形成HF,导致溶液中F-浓度减小,CaF 沉淀不完全
2
(3)Fe2++HC +NH ·H O FeCO ↓+N + H O
O- 3 2 3 H+ 2
3 4
(4)①Fe O ·H O+3H S Fe S ·H O+3H O
2 3 2 2 2 3 2 2
②温度超过90 ℃,Fe O ·H O和Fe S ·H O均会发生分解 多次“再生”后,脱硫剂表面
2 3 2 2 3 2
的大部分孔隙被S或其他物质覆盖,使得脱硫剂的活性下降
解析 (1)还原时加入的废铁屑除了与Fe3+反应外,还与溶液中的H+发生反应。(2)由于
CaF 的溶度积常数K (CaF )=1.44×10-10,c(Ca2+)=1.0×10-6 mol·L-1,则c(F-)=
2 sp 2
√1.44×10-10 mol·L-1=1.2×10-2 mol·L-1。(4)①根据反应原理可知在“脱硫”反应
1.0×10-6
中,Fe O ·H O和H S反应产生Fe S ·H O和H O,根据原子守恒可写出化学方程式。
2 3 2 2 2 3 2 2
8.葡萄糖酸锌是一种抗缺锌药物,可由ZnSO ·7H O为原料制得。工业上以废锌铁合金
4 2
(主要成分为Zn,含有少量的Fe、Fe O 、ZnO、CuO和油污等杂质)为原料制备
2 3
ZnSO ·7H O的流程如下:
4 2
(1) 碱洗的目的是 。
(2) 氧化时发生反应的离子方程式为 。
(3) 取“氧化”过程中的上层清液,滴加酸性KMnO 稀溶液,紫红色褪去,可能的原因是
4
。
(4) 由过滤所得的滤液为原料制备ZnSO ·7H O,请补充完整相应的实验方案:向滤液中
4 2
,过滤、晾干,得到ZnSO ·7H O。实验中须用到的试剂:锌粉、1.0 mol·L-1 H SO 。
4 2 2 4北京曲一线图书策划有限公司 2023版《5年高考3年模拟》A版
(5) 以ZnSO ·7H O为原料可制得葡萄糖酸锌[Zn(C H O ) ]。为测定葡萄糖酸锌样品的
4 2 6 11 7 2
纯度,进行下列实验。
步骤1:称取5.200 g样品溶于水配成100 mL溶液,取25.00 mL置于锥形瓶中,滴入少量
的铬黑T作指示剂。
步骤2:向锥形瓶中加入过量的10.00 mL 2.000 mol·L-1EDTA,振荡。
步骤3:用1.000 mol·L-1锌标准溶液滴定过量的EDTA至终点,消耗锌标准溶液16.00
mL(已知:Zn2+与EDTA反应的化学计量数之比为1∶1)。
① 计算此产品中锌元素的质量分数: (写出计算过程)。
② Zn(C H O ) 中锌元素的含量为14.28%,对照①计算结果,产生误差的可能原因是(所
6 11 7 2
有测定操作均正确) 。
答案 (1)去除废锌铁合金表面的油污
(2)2Fe2++H O +2H+ 2Fe3++2H O
2 2 2
(3)H O 或Fe2+将酸性KMnO 还原而褪色
2 2 4
(4)加入过量锌粉,搅拌,过滤;将过滤所得固体溶于1.0 mol·L-1 H SO 至无气泡产生(或固
2 4
体不再溶解),过滤,将两次所得滤液合并,蒸发浓缩,降温结晶
(5)① n(EDTA)=2.000 mol·L-1×10.00 mL×10-3 L·mL-1=2.000×10-2 mol
与标准溶液反应的EDTA:n(EDTA)=1.000 mol·L-1×16.00 mL×10-3 L·mL-1=1.600×10-2
mol
样品中葡萄糖酸锌:n[Zn(C H O ) ]=(2.000×10-2-1.600×10-2)mol=4.000×10-3 mol产品中
6 11 7 2
4.000×10-3mol×65 g·mol-1 100 mL
Zn的质量分数= × ×100%=20.00%
5.200 g 25.00 mL
②葡萄糖酸锌样品中含有ZnSO (或ZnSO ·7H O晶体)
4 4 2
解析 (3)在氧化过程中,若加入过量的H O 溶液,能与酸性KMnO 溶液发生氧化还原反
2 2 4
应使其褪色; 若加入少量 H O 溶液 , 未反应的 Fe 2+ 也能与酸性 KMnO 溶液反应。(4)最后
2 2 4
滤液中含有Zn2+、Cu2+,需加足量Zn除去Cu2+,过滤,向滤渣中加入适量的H SO 除去Zn,
2 4
再次过滤。(5)②葡萄糖酸锌样品中锌元素的含量为14.28%<20.00%,则样品含有杂质,且
该杂质含有锌元素的含量高于20%,ZnSO 中锌元素的含量约为40.37%,ZnSO ·7H O中
4 4 2
锌元素的含量约为22.65%,均符合题意。
9.水合肼(N H ·H O)常用作航天器燃料,也广泛应用于医药生产。实验室制取水合肼,并
2 4 2
模拟处理铜氨 {[Cu(N H ) ]2+} 废液回收铜粉的实验流程如下:
3 4
(1) 反应Ⅰ中温度升高时易产生副产物NaClO 。为提高NaClO产率,实验中可采取的措
3
施有 (填字母)。
A.反应容器浸入热水中
B.适当减慢通入Cl 的速率
2
C.不断搅拌溶液
(2)① NaClO与CO(NH ) 反应合成水合肼的离子方程式为
2 2
。北京曲一线图书策划有限公司 2023版《5年高考3年模拟》A版
② 合成过程中需控制m{[CO(N H ) ]}≈ 1 ,比理论值 1 略大的原因是
2 2
m(NaClO) 1.22 1.24
。
(3) 检验分离出水合肼后的溶液中Cl-的实验操作是
。
(4) 铜粉沉淀率与水合肼溶液浓度的关系如图所示。请设计由铜氨废液回收铜粉的实验
方案:取一定量5 mol·L-1水合肼溶液,
,静置、过滤、洗涤、干燥。实验中可选用的试剂:5 mol·L-1水合肼溶液、2 mol·L-1硫酸、
2 mol·L-1 NaOH溶液、铜氨废液、蒸馏水。
已知:2[Cu(NH ) ]2++N H ·H O+4OH- 2Cu↓+N ↑+8NH ↑+5H O。
3 4 2 4 2 2 3 2
答案 (1)BC
(2)①CO(NH
2
)
2
+ClO-+2OH- N
2
H
4
·H
2
O+Cl-+C
O2-
②适当增加还原剂CO(NH
2
)
2
用量,
3
减少生成物水合肼的氧化损耗量,为反应Ⅱ提供更多的反应物水合肼
(3)取少量合成后的溶液,向其中加入稀硝酸至不再产生气泡,再滴加硝酸银溶液,出现白
色沉淀
(4)加入蒸馏水稀释至3 mol·L-1~3.25 mol·L-1,加入适量2 mol·L-1 NaOH溶液,边搅拌边
逐滴加入铜氨废液,加热使其充分反应,同时用2 mol·L-1硫酸吸收反应中放出的NH ,直
3
至溶液中无气泡产生,停止滴加
解析 (1)温度升高时易产生副产物NaClO ,为提高NaClO的产率,可适当减慢通入Cl 的
3 2
速率,或者不断搅拌溶液。(2)反应过程中,ClO-被还原成Cl-,CO(NH ) 被氧化成
2 2
N H ·H O,结合溶液为碱性,根据得失电子守恒、电荷守恒以及原子守恒可写出离子方程
2 4 2
式;②N H · H O 中 N 元素为 -2 价 , 具有还原性 , 能够被 NaClO 氧化 , 导致 N H · H O 产率降
2 4 2 2 4 2
低 , 可通过增大 CO(NH ) 的量防止 N H · H O 被氧化 。(3)检验Cl-时,可加入稀硝酸将
2 2 2 4 2
N H ·H O氧化为N ,排除干扰离子,然后再加入硝酸银溶液进行检验。(4)由图可知,当水
2 4 2 2
合肼溶液浓度为3.0 mol·L-1~3.25 mol·L-1时,铜粉沉淀率最高,因此可利用该浓度范围的
水合肼溶液与铜氨废液在碱性并加热条件下反应回收铜粉,反应过程中生成NH 、
3
N ,NH 不能排放至空气中,可利用2 mol·L-1硫酸吸收,当溶液中不再生成N 时,说明铜氨
2 3 2
废液基本回收完全。
10.以高炉渣(主要成分为CaO、Al O 、MgO和SiO 等)为原料矿化固定CO 并联产氧化
2 3 2 2
铝的实验流程如下:
