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第三章 金属及其化合物
考点1 钠、铁及其化合物
1.(2024北京,8,3分)关于Na CO 和NaHCO 的下列说法中,不正确的是( )
2 3 3
A.两种物质的溶液中,所含微粒的种类相同
B.可用NaOH溶液使NaHCO 转化为Na CO
3 2 3
C.利用二者热稳定性差异,可从它们的固体混合物中除去NaHCO
3
D.室温下,二者饱和溶液的pH差约为4,主要是由于它们的溶解度差异
答案 D
2.(2024山东,2,2分)化学品在食品工业中也有重要应用,下列说法错误的是( )
A.活性炭可用作食品脱色剂
B.铁粉可用作食品脱氧剂
C.谷氨酸钠可用作食品增味剂
D.五氧化二磷可用作食品干燥剂
答案 D
3.(2024黑、吉、辽,5,3分)家务劳动中蕴含着丰富的化学知识。下列相关解释错误的
是( )
A.用过氧碳酸钠漂白衣物:Na CO 具有较强氧化性
2 4
B.酿米酒需晾凉米饭后加酒曲:乙醇受热易挥发
C.用柠檬酸去除水垢:柠檬酸酸性强于碳酸
D.用碱液清洗厨房油污:油脂可碱性水解
答案 B
4.(2024浙江6月选考,2,3分)下列说法不正确的是( )
A.Al(OH) 呈两性,不能用于治疗胃酸过多
3
B.Na O 能与CO 反应产生O ,可作供氧剂
2 2 2 2
C.FeO有还原性,能被氧化成Fe O
3 4
D.HNO 见光易分解,应保存在棕色试剂瓶中
3
答案 A
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5.(2024浙江6月选考,5,3分)化学与人类社会可持续发展息息相关。下列说法不正确
的是( )
A.部分金属可在高温下用焦炭、一氧化碳、氢气等还原金属矿物得到
B.煤的气化是通过物理变化将煤转化为可燃性气体的过程
C.制作水果罐头时加入抗氧化剂维生素C,可延长保质期
D.加入混凝剂聚合氯化铝,可使污水中细小悬浮物聚集成大颗粒
答案 B
6.(2024湖南,11,3分)中和法生产Na HPO ·12H O的工艺流程如下:
2 4 2
已知:①H PO 的电离常数:K =6.9×10-3,K =6.2×10-8,K =4.8×10-13;
3 4 a a a
1 2 3
②Na HPO ·12H O易风化。
2 4 2
下列说法错误的是( )
A.“中和”工序若在铁质容器中进行,应先加入Na CO 溶液
2 3
B.“调pH”工序中X为NaOH或H PO
3 4
C.“结晶”工序中溶液显酸性
D.“干燥”工序需在低温下进行
答案 C
7.(2024新课标,9,6分)实验室中利用下图装置验证铁与水蒸气的反应。下列说法错误
的是( )
A.反应为3Fe(s)+4H O(g) Fe O (s)+4H (g)
2 3 4 2
B.酒精灯移至湿棉花下方实验效果更佳
C.用火柴点燃肥皂泡检验生成的氢气
D.使用硬质玻璃试管盛装还原铁粉
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答案 B
8.(2024安徽,3,3分)青少年帮厨既可培养劳动习惯,也能将化学知识应用于实践。下
列有关解释合理的是( )
A.清洗铁锅后及时擦干,能减缓铁锅因发生吸氧腐蚀而生锈
B.烹煮食物的后期加入食盐,能避免NaCl长时间受热而分解
C.将白糖熬制成焦糖汁,利用蔗糖高温下充分炭化为食物增色
D.制作面点时加入食用纯碱,利用NaHCO 中和发酵过程产生的酸
3
答案 A
9.(2024广东,7,2分)“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 水质检验员:用滴定法测水中Cl-含量 Ag++Cl- AgCl↓
B 化学实验员:检验Na O 是否失效 2Na O +2H O 4NaOH+O ↑
2 2 2 2 2 2
C 化工工程师:进行顺丁橡胶硫化 碳碳双键可打开与硫形成二硫键
D 考古研究员:通过14C测定化石年代 C 与石墨烯互为同素异形体
60
答案 D
10.(2023湖南,7,3分)取一定体积的两种试剂进行反应,改变两种试剂的滴加顺序(试剂浓
度均为0.1 mol·L-1),反应现象没有明显差别的是( )
选项 试剂① 试剂②
A 氨水 AgNO 溶液
3
B NaOH溶液 Al(SO) 溶液
2 4 3
C HCO 溶液 酸性KMnO 溶液
2 2 4 4
D KSCN溶液 FeCl 溶液
3
答案 D
11.(2023浙江1月选考,5,3分)下列关于元素及其化合物的性质说法不正确的是( )
A.Na和乙醇反应可生成H
2
B.工业上煅烧黄铁矿(FeS )生产SO
2 2
C.工业上用氨的催化氧化制备NO
D.常温下铁与浓硝酸反应可制备NO
2
答案 D
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12.(2022广东,6,2分)劳动开创未来。下列劳动项目与所述的化学知识没有关联的是
( )
选项 劳动项目 化学知识
A 面包师用小苏打作发泡剂烘焙面包 Na CO 可与酸反应
2 3
B 环保工程师用熟石灰处理酸性废水 熟石灰具有碱性
C 工人将模具干燥后再注入熔融钢水 铁与H O高温下会反应
2
D 技术人员开发高端耐腐蚀镀铝钢板 铝能形成致密氧化膜
答案 A
13.(2022广东,14,4分)下列关于Na的化合物之间转化反应的离子方程式书写正确的是
( )
A.碱转化为酸式盐:OH-+2H++CO2- HCO-
+2H O
3 3 2
B.碱转化为两种盐:2OH-+Cl ClO-+Cl-+H O
2 2
C.过氧化物转化为碱:2O2-
+2H O 4OH-+O ↑
2 2 2
D.盐转化为另一种盐:Na SiO +2H+ H SiO ↓+2Na+
2 3 2 3
答案 B
14.(2022海南,1,2分)化学与日常生活息息相关。下列说法错误的是
( )
A.使用含氟牙膏能预防龋齿
B.小苏打的主要成分是Na CO
2 3
C.可用食醋除去水垢中的碳酸钙
D.使用食品添加剂不应降低食品本身营养价值
答案 B
15.(2022湖北,8,3分)硫代碳酸钠能用于处理废水中的重金属离子,可通过如下反应制备:
2NaHS(s)+CS (l) Na CS (s)+H S(g)
2 2 3 2
下列说法正确的是
( )
A.Na CS 不能被氧化
2 3
B.Na CS 溶液显碱性
2 3
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C.该制备反应是熵减过程
D.CS 的热稳定性比CO 的高
2 2
答案 B
16.(2022湖南,7,3分)铝电解厂烟气净化的一种简单流程如下:
下列说法错误的是
( )
A.不宜用陶瓷作吸收塔内衬材料
B.采用溶液喷淋法可提高吸收塔内烟气吸收效率
C.合成槽中产物主要有Na AlF 和CO
3 6 2
D.滤液可回收进入吸收塔循环利用
答案 C
17.(2022山东,11,4分)某同学按图示装置进行实验,欲使瓶中少量固体粉末最终消失并得
到澄清溶液。下列物质组合不符合要求的是
( )
气体 液体 固体粉末
A CO 饱和Na CO 溶液 CaCO
2 2 3 3
B Cl FeCl 溶液 Fe
2 2
C HCl Cu(NO ) 溶液 Cu
3 2
D NH H O AgCl
3 2
答案 A
18.(2022北京,4,3分)下列方程式与所给事实不相符的是
( )
A.加热NaHCO 固体,产生无色气体:2NaHCO Na CO +H O+CO ↑
3 3 2 3 2 2
B.过量铁粉与稀硝酸反应,产生无色气体:Fe+NO-
+4H+ Fe3++NO↑+2H O
3 2
C.苯酚钠溶液中通入CO ,出现白色浑浊: +CO +H O +NaHCO
2 2 2 3
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D.乙醇、乙酸和浓硫酸混合加热,产生有香味的油状液体:CH CH OH+CH COOH
3 2 3
CH COOCH CH +H O
3 2 3 2
答案 B
19.(2022浙江1月选考,8,2分)下列说法不正确的是
( )
A.镁合金密度较小、强度较大,可用于制造飞机部件
B.还原铁粉可用作食品干燥剂
C.氯气、臭氧、二氧化氯都可用于饮用水的消毒
D.油脂是热值最高的营养物质
答案 B
20.(2022浙江6月选考,22,2分)关于化合物FeO(OCH )的性质,下列推测不合理的是
3
( )
A.与稀盐酸反应生成FeCl 、CH OH、H O
3 3 2
B.隔绝空气加热分解生成FeO、CO 、H O
2 2
C.溶于氢碘酸(HI),再加CCl 萃取,有机层呈紫红色
4
D.在空气中,与SiO 高温反应能生成Fe (SiO )
2 2 3 3
答案 B
21.(2022河北,15,14分)以焙烧黄铁矿FeS (杂质为石英等)产生的红渣为原料制备铵铁蓝
2
Fe(NH )Fe(CN) 颜料。工艺流程如下:
4 6
回答下列问题:
(1)红渣的主要成分为 (填化学式);滤渣①的主要成分为 (填化学式)。
(2)黄铁矿研细的目的是 。
(3)还原工序中,不生成S单质的反应的化学方程式为 。
(4)工序①的名称为 ,所得母液循环使用。
(5)沉铁工序产生的白色沉淀Fe(NH ) Fe(CN) 中Fe的化合价为 ,氧化工序发生反
4 2 6
应的离子方程式为 。
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(6)若用还原工序得到的滤液制备Fe O ·xH O和(NH ) SO ,所加试剂为 和
2 3 2 4 2 4
(填化学式,不引入杂质)。
答案 (1)Fe O SiO
2 3 2
(2)增大固液接触面积,加快反应速率,提高黄铁矿的利用率
(3)7Fe (SO ) +FeS +8H O 15FeSO +8H SO
2 4 3 2 2 4 2 4
(4)蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤
(5)+2 6Fe(NH ) Fe(CN) +Cl
O-
+6H+ 6Fe(NH )Fe(CN) +3H O+Cl-+6N
H+
4 2 6 3 4 6 2 4
(6)H O NH ·H O
2 2 3 2
考点2 金属资源的开发利用
1.(2024黑、吉、辽,13,3分)某工厂利用铜屑脱除锌浸出液中的Cl-并制备Zn,流程如
下。“脱氯”步骤仅Cu元素化合价发生改变。下列说法正确的是( )
锌浸出液中相关成分(其他成分无干扰)
离子 Zn2+ Cu2+ Cl-
浓度(g·L-1) 145 0.03 1
A.“浸铜”时应加入足量H O ,确保铜屑溶解完全
2 2
B.“浸铜”反应:2Cu+4H++H O 2Cu2++H ↑+2H O
2 2 2 2
C.“脱氯”反应:Cu+Cu2++2Cl- 2CuCl
D.脱氯液净化后电解,可在阳极得到Zn
答案 C
2.(2024贵州,13,3分)贵州重晶石矿(主要成分BaSO )储量占全国1/3以上。某研究小
4
组对重晶石矿进行“富矿精开”研究,开发了制备高纯纳米钛酸钡(BaTiO )工艺。部分流
3
程如下:
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下列说法正确的是( )
A.“气体”主要成分是H S,“溶液1”的主要溶质是Na S
2 2
B.“系列操作”可为蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤、干燥
C.“合成反应”中生成BaTiO 的反应是氧化还原反应
3
D.“洗涤”时可用稀H SO 去除残留的碱,以提高纯度
2 4
答案 B
3.(2024广东,14,4分)部分含Mg或Al或Fe物质的分类与相应化合价关系如图。下列
推断合理的是( )
A.若a在沸水中可生成e,则a→f的反应一定是化合反应
B.在g→f→e→d转化过程中,一定存在物质颜色的变化
C.加热c的饱和溶液,一定会形成能产生丁达尔效应的红棕色分散系
D.若b和d均能与同一物质反应生成c,则组成a的元素一定位于周期表p区
答案 B
4.(2023湖南,9,3分)处理某铜冶金污水(含Cu2+、Fe3+、Zn2+、Al3+)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pH如下表所示:
物质 Fe(OH) Cu(OH) Zn(OH) Al(OH)
3 2 2 3
开始沉
1.9 4.2 6.2 3.5
淀pH
完全沉
3.2 6.7 8.2 4.6
淀pH
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②K (CuS)=6.4×10-36,K (ZnS)=1.6×10-24。
sp sp
下列说法错误的是( )
A.“沉渣Ⅰ”中含有Fe(OH) 和Al(OH)
3 3
B.Na S溶液呈碱性,其主要原因是S2-+H O HS-+OH-
2 2
c(Cu2+)
C.“沉淀池Ⅱ”中,当Cu2+和Zn2+完全沉淀时,溶液中 =4.0×10-12
c(Zn2+)
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
答案 D
5.(2023辽宁,10,3分)某工厂采用如下工艺制备Cr(OH) ,已知焙烧后Cr元素以+6价形式
3
存在,下列说法错误的是( )
A.“焙烧”中产生CO
2
B.滤渣的主要成分为Fe(OH)
2
C.滤液①中Cr元素的主要存在形式为CrO2-
4
D.淀粉水解液中的葡萄糖起还原作用
答案 B
6.(2022广东,1,2分)中华文明源远流长,在世界文明中独树一帜,汉字居功至伟。随着时代
发展,汉字被不断赋予新的文化内涵,其载体也发生相应变化。下列汉字载体主要由合金
材料制成的是
( )
汉
字
载
体
选 D.液晶
A.兽骨 B.青铜器 C.纸张
项 显示屏
答案 B
7.(2022海南,6,2分)依据下列实验,预测的实验现象正确的是
( )
选项 实验内容 预测的实验现象
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A MgCl 溶液中滴加NaOH溶液至过量 产生白色沉淀后沉淀消失
2
B FeCl 溶液中滴加KSCN溶液 溶液变血红色
2
C AgI悬浊液中滴加NaCl溶液至过量 黄色沉淀全部转化为白色沉淀
D 酸性KMnO 溶液中滴加乙醇至过量 溶液紫红色褪去
4
答案 D
8.(2022浙江6月选考,24,2分)尖晶石矿的主要成分为MgAl O (含SiO 杂质)。已知:
2 4 2
MgAl O (s)+4Cl (g) MgCl (s)+2AlCl (g)+2O (g) ΔH>0。该反应难以发生,但采用“加
2 4 2 2 3 2
炭氯化法”可以制备MgCl 和AlCl ,同时还可得到副产物SiCl (SiCl 沸点为58 ℃,AlCl 在
2 3 4 4 3
180 ℃升华):MgAl O (s)+4C(s)+4Cl (g) MgCl (s)+2AlCl (g)+4CO(g)。下列说法不正确的
2 4 2 2 3
是
( )
A.制备时要保持无水环境
B.输送气态产物的管道温度要保持在180 ℃以上
C.氯化时加炭,既增大了反应的趋势,又为氯化提供了能量
D.为避免产生大量CO ,反应过程中需保持炭过量
2
答案 D
9.(2022山东,12,4分)高压氢还原法可直接从溶液中提取金属粉。以硫化铜精矿(含Zn、
Fe元素的杂质)为主要原料制备Cu粉的工艺流程如下,可能用到的数据见下表。
Fe(OH) Cu(OH) Zn(OH)
3 2 2
开始沉淀pH 1.9 4.2 6.2
沉淀完全pH 3.2 6.7 8.2
下列说法错误的是
( )
A.固体X主要成分是Fe(OH) 和S;金属M为Zn
3
B.浸取时,增大O 压强可促进金属离子浸出
2
C.中和调pH的范围为3.2~4.2
D.还原时,增大溶液酸度有利于Cu的生成
答案 D
10.(2024北京,18,12分)利用黄铜矿(主要成分为CuFeS ,含有SiO 等杂质)生产纯铜,流程
2 2
示意图如下。
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(1)矿石在焙烧前需粉碎,其作用是 。
(2)(NH ) SO 的作用是利用其分解产生的SO 使矿石中的铜元素转化为CuSO 。
4 2 4 3 4
(NH ) SO 发生热分解的化学方程式是 。
4 2 4
(3)矿石和过量(NH ) SO 按一定比例混合,取相同质量,在不同温度下焙烧相同时间,测
4 2 4
得:ⅰ.“吸收”过程氨吸收率和“浸铜”过程铜浸出率变化如图;ⅱ.400 ℃和500 ℃时,
固体B中所含铜、铁的主要物质如表。
温度/℃ B中所含铜、铁的主要物质
400 Fe O 、CuSO 、CuFeS
2 3 4 2
500 Fe (SO ) 、CuSO 、CuO
2 4 3 4
①温度低于425 ℃,随焙烧温度升高,铜浸出率显著增大的原因是 。
②温度高于425 ℃,根据焙烧时可能发生的反应,解释铜浸出率随焙烧温度升高而降低的
原因是 。
(4)用离子方程式表示置换过程中加入Fe的目的: 。
(5)粗铜经酸浸处理,再进行电解精炼;电解时用酸化的CuSO 溶液做电解液,并维持一定
4
的c(H+)和c(Cu2+)。粗铜若未经酸浸处理,消耗相同电量时,会降低得到纯铜的量,原因是
。
答案
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(1)增大反应物的接触面积,使反应更充分,加快反应速率
(2)(NH ) SO 2NH ↑+SO ↑+H O
4 2 4 3 3 2
(3)①随焙烧温度升高,生成CuSO 的速率加快
4
②CuSO 发生分解生成难溶于水的CuO
4
(4)Fe+Cu2+ Cu+Fe2+
(5) 若粗铜未经酸浸，会残留较多Fe，电解时阳极会发生反应Fe-2e- Fe2+，溶液中
的Fe2+易被空气中的O 氧化为Fe3+，Fe3+在阴极发生反应Fe3++e- Fe2+
2
11.(2024河北,16,14分)V O 是制造钒铁合金、金属钒的原料,也是重要的催化剂。以苛
2 5
化泥为焙烧添加剂从石煤中提取V O 的工艺,具有钒回收率高、副产物可回收和不产生
2 5
气体污染物等优点。工艺流程如下。
已知:ⅰ.石煤是一种含V O 的矿物,杂质为大量Al O 和少量CaO等;苛化泥的主要成分
2 3 2 3
为CaCO 、NaOH、Na CO 等。
3 2 3
ⅱ.高温下,苛化泥的主要成分可与Al O 反应生成偏铝酸盐;室温下,偏钒酸钙[Ca(VO ) ]
2 3 3 2
和偏铝酸钙均难溶于水。
回答下列问题:
(1)钒原子的价层电子排布式为 ;焙烧生成的偏钒酸盐中钒的化合价为 ,产生
的气体①为 (填化学式)。
(2)水浸工序得到滤渣①和滤液,滤渣①中含钒成分为偏钒酸钙,滤液中杂质的主要成分为
(填化学式)。
(3)在弱碱性环境下,偏钒酸钙经盐浸生成碳酸钙,发生反应的离子方程式为
;CO 加压导入盐浸工序可提高浸出率的原因为
2
;浸取后低浓度的滤液①进入 (填工序名称),可实现钒元素的充分利用。
(4)洗脱工序中洗脱液的主要成分为 (填化学式)。
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(5)下列不利于沉钒过程的两种操作为 (填序号)。
a.延长沉钒时间
b.将溶液调至碱性
c.搅拌
d.降低NH Cl溶液的浓度
4
答案 (1)3d34s2 +5 CO
2
(2)Na[Al(OH) ]
4
(3)Ca(VO 3 ) 2 +HC O 3 - +OH- CaCO 3 +2V O 3 - +H 2 O 加压通入CO 2 可增大溶液中
HCO- 的浓度,促使偏钒酸钙转化为碳酸钙,从而提高VO-
的浸出率 离子交换
3 3
(4)NaCl
(5)bd
12.(2024新课标,27,14分)钴及其化合物在制造合金、磁性材料、催化剂及陶瓷釉等
方面有着广泛应用。一种从湿法炼锌产生的废渣(主要含Co、Zn、Pb、Fe的单质或氧
化物)中富集回收得到含锰高钴成品的工艺如下:
已知溶液中相关离子开始沉淀和沉淀完全(c≤1.0×10-5mol·L-1)时的pH:
Fe3+ Fe2+ Co3+ Co2+ Zn2+
开始沉淀的pH 1.5 6.9 — 7.4 6.2
沉淀完全的pH 2.8 8.4 1.1 9.4 8.2
回答下列问题:
(1)“酸浸”前废渣需粉碎处理,目的是 加快浸取速率、提高浸取效率 ( 答案合理即
可 ) ;“滤渣1”中金属元素主要为 P b 。
(2)“过滤1”后的溶液中加入MnO 的作用是 将 F e 2 + 氧化成 F e 3 + ,取少量反应后的溶
2
液,加入化学试剂 K [Fe(CN) ] 溶液 检验 F e 2 + ,若出现蓝色沉淀,需补加MnO 。
3 6 2
(3)“氧化沉钴”中氧化还原反应的离子方程式为 M nO- +3C o 2 + +7 H O
4 2
MnO ↓ +3Co(OH) ↓ +5H + 、 2M nO- +3M n 2 + +2 H O 5Mn O ↓ +4H + 。
2 3 4 2 2
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(4)“除钴液”中主要的盐有 K SO 、 ZnS O (写化学式),残留的Co3+浓度为 1 0 -16. 7
2 4 4
mol·L-1。
13.(2024湖南,16,14分)铜阳极泥(含有Au、Ag Se、Cu Se、PbSO 等)是一种含贵金属
2 2 4
的可再生资源,回收贵金属的化工流程如下:
已知:①当某离子的浓度低于1.0×10-5 mol·L-1时,可忽略该离子的存在;
②AgCl(s)+Cl-(aq) [AgCl ]-(aq) K=2.0×10-5;
2
③Na SO 易从溶液中结晶析出;
2 3
④不同温度下Na SO 的溶解度如下:
2 3
温度/℃ 0 20 40 60 80
溶解度/g 14.4 26.1 37.4 33.2 29.0
回答下列问题:
(1)Cu属于 d s 区元素,其基态原子的价电子排布式为 3 d 1 0 4 s 1 ;
(2)“滤液1”中含有Cu2+和H SeO ,“氧化酸浸”时Cu Se反应的离子方程式为
2 3 2
Cu Se+4H O +4 H + 2C u 2 + + H SeO +5H O ;
2 2 2 2 3 2
(3)“氧化酸浸”和“除金”工序均需加入一定量的NaCl:
①在“氧化酸浸”工序中,加入适量NaCl的原因是 使 A g + 生成 AgC l 沉淀 , 同时确保
A g + 不转化为 [AgC l ] - 进入滤液 1 中造成 A g 的损失 ;
2
②在“除金”工序溶液中,Cl-浓度不能超过 0.5 0 mol·L-1;
(4)在“银转化”体系中,[Ag(SO ) ]3-和[Ag(SO ) ]5-浓度之和为0.075 mol·L-1,两种离
3 2 3 3
n([Ag(SO ) ]3-)
子分布分数δ[如δ([Ag(SO ) ]3-)= 3 2 ]随S
3 2 n([Ag(SO ) ]3-)+n([Ag(SO ) ]5-)
3 2 3 3
O2-浓度的变化关系如图所示。若SO2-浓度为1.0 mol·L-1,则[Ag(SO ) ]5-的浓度为
3 3 3 3
0.05 0 mol·L-1;
第 14 页 共 40 页第 14 页 共 40 页
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(5)滤液4中溶质主要成分为 N a SO (填化学式);在连续生产的模式下,“银转化”
2 3
和“银还原”工序需在40 ℃左右进行,若反应温度过高,将难以实现连续生产,原因是
滤液 4 中 N a SO 的浓度逐渐变大 , 温度过高 ,N a SO 溶解度变小从而结晶析出 。
2 3 2 3
14.(2024黑、吉、辽,16,14分)中国是世界上最早利用细菌冶金的国家。已知金属硫
化物在“细菌氧化”时转化为硫酸盐,某工厂用细菌冶金技术处理载金硫化矿粉(其中
细小的Au颗粒被FeS 、FeAsS包裹),以提高金的浸出率并冶炼金,工艺流程如下:
2
回答下列问题:
(1)北宋时期我国就有多处矿场利用细菌氧化形成的天然“胆水”冶炼铜,“胆水”的
主要溶质为 CuS O (填化学式)。
4
(2)“细菌氧化”中,FeS 发生反应的离子方程式为 4Fe S +15O +2H O 4F e 3 + +8
SO2-
2 2 2 2 4
+4 H + 。
(3)“沉铁砷”时需加碱调节pH,生成 Fe(OH ) (填化学式)胶体起絮凝作用,促进了
3
含As微粒的沉降。
(4)“焙烧氧化”也可提高“浸金”效率,相比“焙烧氧化”,“细菌氧化”的优势为
B C (填标号)。
A.无需控温
B.可减少有害气体产生
C.设备无需耐高温
D.不产生废液废渣
第 15 页 共 40 页第 15 页 共 40 页
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(5)“真金不怕火炼”表明Au难被O 氧化,“浸金”中NaCN的作用为 C N - 络合 A u + 。
2
(6)“沉金”中Zn的作用为 作还原剂 。
(7)滤液②经H SO 酸化,[Zn(CN) ]2-转化为ZnSO 和HCN的化学方程式为
2 4 4 4
Na [Zn(CN) ]+2H SO ZnS O +4HCN+Na SO 。用碱中和HCN可生成 NaC N (填溶质
2 4 2 4 4 2 4
化学式)溶液,从而实现循环利用。
15.(2024山东,18,12分)以铅精矿(含PbS、Ag S等)为主要原料提取金属Pb和Ag的工
2
艺流程如下:
回答下列问题:
(1)“热浸”时,难溶的PbS和Ag S转化为[PbCl ]2-和[AgCl ]-及单质硫。溶解等物质的
2 4 2
量的PbS和Ag S时,消耗Fe3+物质的量之比为 1 ∶ 1 ;溶液中盐酸浓度不宜过大,除防
2
止“热浸”时HCl挥发外,另一目的是防止产生 H S (填化学式)。
2
(2)将“过滤Ⅱ”得到的PbCl 沉淀反复用饱和食盐水热溶,电解所得溶液可制备金属
2
Pb。“电解Ⅰ”阳极产物用尾液吸收后在工艺中循环使用,利用该吸收液的操作单元为
热浸 。
(3)“还原”中加入铅精矿的目的是 还原过量的 FeC l 。
3
(4)“置换”中可选用的试剂X为 C (填标号);
A.Al B.Zn C.Pb D.Ag
“置换”反应的离子方程式为 Pb+2[AgC l ] - 2Ag+[PbC l ] 2 - 。
2 4
(5)“电解Ⅱ”中将富银铅泥制成电极板,用作 阳极 (填“阴极”或“阳极”)。
16.(2024贵州,16,15分)煤气化渣属于大宗固废,主要成分为Fe O 、Al O 、SiO 及少量
2 3 2 3 2
MgO等。一种利用“酸浸—碱沉—充钠”工艺,制备钠基正极材料NaFePO 和回收Al O
4 2 3
的流程如下:
第 16 页 共 40 页第 16 页 共 40 页
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已知:
①25 ℃时,K [Fe(OH) ]=2.8×10-39,K [Al(OH) ]=1.3×10-33,K [Mg(OH) ]=5.6×10-12;
sp 3 sp 3 sp 2
②2Na[Al(OH) ](aq) Al O ·3H O(s)+2NaOH(aq)。
4 2 3 2
回答下列问题:
(1)“滤渣”的主要成分为 Si O (填化学式)。
2
(2)25 ℃时,“碱沉”控制溶液pH至3.0,此时溶液中c(Fe3+)= 2.8×1 0 - 6 mol·L-1。
(3)“除杂”时需加入的试剂X是 NaO H 溶液 。
(4)“水热合成”中,NH H PO 作为磷源,“滤液 2”的作用是 提供 N a + ,水热合成
4 2 4
NaFePO 的离子方程式为 F e 2 + +N a + + H
PO-
+2O H - NaFeP O ↓+2H O 。
4 2 4 4 2
(5)“煅烧”得到的物质也能合成钠基正极材料NaFeO ,其工艺如下:
2
① 该 工 艺 经 碳 热 还 原 得 到 Fe O ,“ 焙 烧 ” 生 成 NaFeO 的 化 学 方 程 式 为
3 4 2
4Fe O +6Na CO +O 12NaFe O +6CO 。
3 4 2 3 2 2 2
②NaFeO 的晶胞结构示意图如甲所示。每个晶胞中含有NaFeO 的单元数有 3 个。
2 2
甲 乙 丙
第 17 页 共 40 页第 17 页 共 40 页
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1
③若“焙烧”温度为700 ℃,n(Na CO )∶n(Fe O )=9∶8时,生成纯相Na FeO ,则x= ,
2 3 3 4 1-x 2
4
其可能的结构示意图为 乙 (选填“乙”或“丙”)。
17.(2024浙江6月选考,18,10分)矿物资源的综合利用有多种方法,如铅锌矿(主要成分为
PbS、ZnS)的利用有火法和电解法等。
已知:①PbCl (s) PbCl (aq) H [PbCl ];②电解前后ZnS总量不变;③AgF易溶于
2 2 2 4
水。
请回答:
(1)根据富氧煅烧(在空气流中煅烧)和通电电解(如图)的结果,PbS中硫元素体现的性质是
还原性 (选填“氧化性”“还原性”“酸性”“热稳定性”之一)。
产物B中有少量Pb O ,该物质可溶于浓盐酸,Pb元素转化为[PbCl ]2-,写出该反应的化学
3 4 4
方程式 P b O +14HCl 3H [PbCl ]+Cl ↑ +4H O ;从该反应液中提取PbCl 的步骤如
3 4 2 4 2 2 2
下:加热条件下,加入 PbO [ 或 Pb(OH ) 或 PbCO ] (填一种反应试剂),充分反应,趁热过
2 3
滤,冷却结晶,得到产品。
(2)下列说法正确的是 AB 。
A.电解池中发生的总反应是PbS Pb+S(条件省略)
B.产物B主要是铅氧化物与锌氧化物
C.1 mol化合物C在水溶液中最多可中和2 mol NaOH
D.ClF的氧化性弱于Cl
2
(3)D的结构为 ( 或Cl),设计实验先除去样品D中的硫元素,再用除去
硫元素后的溶液探究X为何种元素。
第 18 页 共 40 页第 18 页 共 40 页
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①实验方案:取D的溶液,加入足量NaOH溶液,加热充分反应,然后 用稀 HNO 酸化 , 加
3
入足量 Ba(NO ) 溶液并且过滤除去 BaSO , 向滤液中加入 AgNO 溶液 , 若产生白色沉淀 ,
3 2 4 3
则 X 为 C l 元素 , 若不产生沉淀 , 则 X 为 F 元素 ;
②写出D(用HSO X表示)的溶液与足量NaOH溶液反应的离子方程式 H + +SO X -
3 3
+3OH - S O2- +X - +2H O 。
4 2
18.(2024全国甲,26,14分)钴在新能源、新材料领域具有重要用途。某炼锌废渣含有
锌、铅、铜、铁、钴、锰的+2价氧化物及锌和铜的单质。从该废渣中提取钴的一种流
程如下。
注:加沉淀剂使一种金属离子浓度小于等于10-5 mol·L-1,其他金属离子不沉淀,即认为完
全分离。
已知:①K (CuS)=6.3×10-36,K (ZnS)=2.5×10-22,K (CoS)=4.0×10-21。
sp sp sp
②以氢氧化物形式沉淀时,lg[c(M)/(mol·L-1)]和溶液pH的关系如图所示。
回答下列问题:
(1)“酸浸”前,需将废渣磨碎,其目的是 增大接触面积 , 加快反应速率 , 提高原料利用率
。
(2)“酸浸”步骤中,CoO发生反应的化学方程式是 CoO+ H SO CoS O +H O 。
2 4 4 2
(3)假设“沉铜”后得到的滤液中c(Zn2+)和c(Co2+)均为0.10 mol·L-1,向其中加入Na S至
2
Zn2+沉淀完全,此时溶液中c(Co2+)= 1.6×1 0 - 4 mol·L-1,据此判断能否实现Zn2+和Co2+的
完全分离 不能 (填“能”或“不能”)。
第 19 页 共 40 页第 19 页 共 40 页
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(4)“沉锰”步骤中,生成1.0 mol MnO ,产生H+的物质的量为 4. 0 mo l 。
2
(5)“沉淀”步骤中,用NaOH调pH=4,分离出的滤渣是 F e ( O H ) 。
3
(6)“沉钴”步骤中,控制溶液pH=5.0~5.5,加入适量的NaClO氧化Co2+,其反应的离子方程
式为 2C o 2 + +Cl O - +5 H O 2C o ( O H ) ↓+C l - +4 H + 。
2 3
(7)根据题中给出的信息,从“沉钴”后的滤液中回收氢氧化锌的方法是 向滤液中继续
加氢氧化钠至溶液 8.2<pH<12 , 过滤 。
19.(2024安徽,15,14分)精炼铜产生的铜阳极泥富含Cu、Ag、Au等多种元素。研究人
员设计了一种从铜阳极泥中分离提取金和银的流程,如下图所示。
回答下列问题:
(1)Cu位于元素周期表第 四 周期第 Ⅰ B 族。
(2)“浸出液1”中含有的金属离子主要是 C u 2 + 。
(3)“浸取 2”步骤中,单质金转化为 HAuCl 的化学方程式为 2Au+8HCl+3 H O
4 2 2
2HAuCl +6H O 。
4 2
(4)“浸取3”步骤中,“浸渣2”中的 AgC l (填化学式)转化为[Ag(S O ) ]3-。
2 3 2
(5)“电沉积”步骤中阴极的电极反应式为 [ A g ( S O ) ] 3- +e - Ag↓+2 S O2- 。“电
2 3 2 2 3
沉积”步骤完成后,阴极区溶液中可循环利用的物质为 N a S O (填化学式)。
2 2 3
(6)“还原”步骤中,被氧化的N H 与产物Au的物质的量之比为 3∶ 4 。
2 4
(7)Na S O 可被I 氧化为Na S O 。从物质结构的角度分析S O2-的结构为(a)而不是(b)的
2 2 3 2 2 4 6 4 6
原因: 结构 ( a ) 中电子云分布较均衡 , 结构较稳定 , 结构 ( b ) 正、负电中心不重合 , 极性较大 ,
且存在过氧键 , 氧化性大于 I , 故 Na S O 不可被 I 氧化为结构 ( b ) 。
2 2 2 3 2
第 20 页 共 40 页第 20 页 共 40 页
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20.(2024广东,18,14分)镓(Ga)在半导体、记忆合金等高精尖材料领域有重要应用。
一种从电解铝的副产品炭渣(含C、Na、Al、F和少量的Ga、Fe、K、Ca等元素)中提取
镓及循环利用铝的工艺如下。
工艺中,LAEM是一种新型阴离子交换膜,允许带负电荷的配离子从高浓度区扩散至低浓
度区。用LAEM提取金属离子Mn+的原理如图。
已知:
①pK (HF)=3.2。
a
②Na [AlF ](冰晶石)的 K 为4.0×10-10。
3 6 sp
③浸取液中,Ga(Ⅲ)和Fe(Ⅲ)以[MCl ](m-3)-(m=0~4)微粒形式存在,Fe2+最多可与2个Cl-
m
配位,其他金属离子与Cl-的配位可忽略。
(1)“电解”中,反应的化学方程式为 2A l O 4Al+3 O ↑ 。
2 3 2
(2)“浸取”中,由Ga3+形成[GaCl ]-的离子方程式为 G a 3 + +4C l - [GaC l ] - 。
4 4
(3)“还原”的目的:避免 F e 元素以 [FeC l ] - (填化学式)微粒的形式通过LAEM,
4
从而有利于Ga的分离。
第 21 页 共 40 页第 21 页 共 40 页
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(4)“LAEM提取”中,原料液的Cl-浓度越 高 ,越有利于Ga的提取;研究表明,原料液
酸度过高,会降低Ga的提取率。因此,在不提高原料液酸度的前提下,可向Ⅰ室中加入
NaC l (填化学式),以进一步提高Ga的提取率。
(5)“调pH”中,pH至少应大于 3. 2 ,使溶液中c(F-)>c(HF),有利于[AlF ]3-配离子及
6
Na [AlF ]晶体的生成。若“结晶”后溶液中c(Na+)=0.10 mol·L-1,则[AlF ]3-的浓度为
3 6 6
4.0×1 0 - 7 mol·L-1。
(6)一种含Ga、Ni、Co元素的记忆合金的晶体结构可描述为Ga与Ni交替填充在Co构
成的立方体体心,形成如图所示的结构单元。该合金的晶胞中,粒子个数最简比
Co∶Ga∶Ni= 2 ∶ 1 ∶ 1 ,其立方晶胞的体积为 8 a 3 nm3。
21.(2024江苏,14,15分)回收磁性合金钕铁硼(Nd Fe B)可制备半导体材料铁酸铋和光学
2 14
材料氧化钕。
(1)钕铁硼在空气中焙烧转化为Nd O 、Fe O 等(忽略硼的化合物),用0.4mol·L-1盐酸酸浸
2 3 2 3
浸出液中某元素的物质的量
后过滤得到NdCl 溶液和含铁滤渣。Nd、Fe浸出率(
3 某元素的总物质的量
×100%)随浸取时间变化如图1所示。
图1
①含铁滤渣的主要成分为 F e O (填化学式)。
2 3
②浸出初期Fe浸出率先上升后下降的原因是 F e O 溶于盐酸 ,c(H + ) 减小 ,F e 3 + 水解进入
2 3
滤渣 。
(2)含铁滤渣用硫酸溶解,经萃取、反萃取提纯后,用于制备铁酸铋。
①用含有机胺(R N)的有机溶剂作为萃取剂提纯一定浓度的Fe (SO ) 溶液,原理为
3 2 4 3
第 22 页 共 40 页第 22 页 共 40 页
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O2-
(R NH) SO +Fe3++S 4 +H O H++(R NH) Fe(OH)(SO ) (有机层)
3 2 4 2 3 2 4 2
已知:(R NH) SO
+H++HSO-
2(R NH·HSO )
3 2 4 4 3 4
其他条件不变,水层初始pH在0.2~0.8范围内,随水层pH增大,有机层中Fe元素含量迅
速增多的原因是 c (OH - ) 增大 ,S O2- 量增多 ,(R NH) SO 量增多 , 萃取正向进行程度增大 。
4 3 2 4
②反萃取后,Fe (SO ) 经转化可得到铁酸铋。铁酸铋晶胞如图2所示(图中有4个Fe原子
2 4 3
位于晶胞体对角线上,O原子未画出),其中原子数目比N(Fe)∶N(Bi)= 2 ∶ 1 或 8 ∶ 4 。
(3)净化后的NdCl 溶液通过沉钕、焙烧得到Nd O 。
3 2 3
①向NdCl 溶液中加入(NH ) CO 溶液,Nd3+可转化为Nd(OH)CO 沉淀。该反应的离子方
3 4 2 3 3
程式为 N d 3 + +2C O2- +H O Nd(OH)CO ↓ +HC O- 。
3 2 3 3
②将8.84mgNd(OH)CO (摩尔质量为221g·mol-1)在氮气氛围中焙烧,剩余固体质量随温度
3
变化曲线如图3所示。550~600℃时,所得固体产物可表示为NdO (CO ),通过以上实验
a b 3 c
数据确定该产物中n(Nd3+)∶n(CO2- )的比值 2 ∶ 1 (写出计算过程)。
3
8.84 mg
答案 产物中Nd元素守恒,n(Nd3+)=n[Nd(OH)CO ]= =0.04 mmol
3 221 g·mol-1
第二阶段的失重为CO ,m(CO )=Δm =7.60 mg-6.72 mg=0.88 mg
2 2 2
第 23 页 共 40 页第 23 页 共 40 页
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0.88 mg
550~600
℃时固体产物中n(CO2-
)= =0.02 mmol
3 44 g·mol-1
n(Nd3+)∶n(CO2- )=0.04∶0.02=2∶1
3
22.(2023全国甲,26,14分)BaTiO 是一种压电材料。以BaSO 为原料,采用下列路线可制
3 4
备粉状BaTiO 。
3
回答下列问题:
(1)“焙烧”步骤中碳粉的主要作用是 。
(2)“焙烧”后固体产物有BaCl 、易溶于水的BaS和微溶于水的CaS。“浸取”时主要
2
反应的离子方程式为 。
(3)“酸化”步骤应选用的酸是 (填标号)。
a.稀硫酸 b.浓硫酸
c.盐酸 d.磷酸
(4)如果焙烧后的产物直接用酸浸取,是否可行?其原因是
。
(5)“沉淀”步骤中生成BaTiO(C O ) 的化学方程式为 。
2 4 2
(6)“热分解”生成粉状钛酸钡,产生的n ∶n = 。
CO CO
2
答案 (1)作还原剂,将BaSO 转化为易溶于水的BaS
4
(2)Ca2++S2- CaS↓ (3)c
(4)不可行,若直接酸浸,会导致CaS溶解,无法将S元素转化为沉淀除去
(5)TiCl +3(NH ) C O +BaCl +H O BaTiO(C O ) ↓+H C O +6NH Cl
4 4 2 2 4 2 2 2 4 2 2 2 4 4
(6)1∶1
23.(2023全国乙,27,15分)LiMn O 作为一种新型锂电池正极材料受到广泛关注。由菱锰
2 4
矿(MnCO ,含有少量Si、Fe、Ni、Al等元素)制备LiMn O 的流程如下:
3 2 4
第 24 页 共 40 页第 24 页 共 40 页
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已知:K [Fe(OH) ]=2.8×10-39,K [Al(OH) ]=1.3×10-33,K [Ni(OH) ]=5.5×10-16。
sp 3 sp 3 sp 2
回答下列问题:
(1)硫酸溶矿主要反应的化学方程式为 。为提
高溶矿速率,可采取的措施是 (举1例)。
(2)加入少量MnO 的作用是 。不宜使用H O 替代MnO ,原因是
2 2 2 2
。
(3)溶矿反应完成后,反应器中溶液pH=4,此时c(Fe3+)= mol·L-1;用石灰乳调节至
pH≈7,除去的金属离子是 。
(4)加入少量BaS溶液除去Ni2+,生成的沉淀有 。
(5)在电解槽中,发生电解反应的离子方程式为 。随着电解反
应进行,为保持电解液成分稳定,应不断 。电解废液可在反应
器中循环利用。
(6)煅烧窑中,生成LiMn O 反应的化学方程式是 。
2 4
答案 (1)MnCO +H SO MnSO +H O+CO ↑ 将矿石粉碎(其他合理答案均可)
3 2 4 4 2 2
(2)将Fe2+氧化为Fe3+ H O 在Fe3+、Mn2+等的催化作用下会快速分解
2 2
(3)2.8×10-9 Al3+
(4)NiS、BaSO
4
(5)Mn2++2H O MnO +H ↑+2H+ 补充MnSO 溶液,及时排出电解废液
2 2 2 4
(6)8MnO +2Li CO 4LiMn O +2CO ↑+O ↑
2 2 3 2 4 2 2
24.(2023新课标,27,14分)铬和钒具有广泛用途。铬钒渣中铬和钒以低价态含氧酸盐形
式存在,主要杂质为铁、铝、硅、磷等的化合物。从铬钒渣中分离提取铬和钒的一种流
程如下图所示。
第 25 页 共 40 页第 25 页 共 40 页
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已知:最高价铬酸根在酸性介质中以Cr O2- 存在,在碱性介质中以CrO2- 存在。
2 7 4
回答下列问题:
(1)煅烧过程中,钒和铬被氧化为相应的最高价含氧酸盐,其中含铬化合物主要为
(填化学式)。
(2)水浸渣中主要有SiO 和 。
2
(3)“沉淀”步骤调pH到弱碱性,主要除去的杂质是 。
(4)“除硅磷”步骤中,使硅、磷分别以MgSiO 和MgNH PO 的形式沉淀。该步需要控制
3 4 4
溶液的pH≈9以达到最好的除杂效果。若pH<9时,会导致
;
pH>9时,会导致
。
(5)“分离钒”步骤中,将溶液pH调到1.8左右得到V O 沉淀。V O 在pH<1时,溶解为V
2 5 2 5
O+ 或VO3+;在碱性条件下,溶解为VO- 或VO3- 。上述性质说明V O 具有 (填标号)。
2 3 4 2 5
A.酸性 B.碱性 C.两性
(6)“还原”步骤中加入焦亚硫酸钠(Na S O )溶液,反应的离子方程式为
2 2 5
。
答案 (1)Na CrO (2)Fe O (氧化铁/三氧化铁,铁红均可) (3)Al(OH)
2 4 2 3 3
(4)PO3- 结合H+生成HPO2-/H PO-/H PO ,不利于形成MgNH PO 沉淀/不利于除尽磷
4 4 2 4 3 4 4 4
Si不能除尽(除净)/生成Mg(OH) /消耗Mg2+ (5)C (6)2Cr O2-+3S O2-+10H+ 4Cr3+
2 2 7 2 5
+6SO2-+5H O
4 2
25.(2023山东,17,12分)盐湖卤水(主要含Na+、Mg2+、Li+、Cl-、SO2- 和硼酸根等)是锂盐
4
的重要来源。一种以高镁卤水为原料经两段除镁制备Li CO 的工艺流程如下:
2 3
第 26 页 共 40 页第 26 页 共 40 页
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已知:常温下,K (Li CO )=2.2×10-2。相关化合物的溶解度与温度的关系如图所示。
sp 2 3
回答下列问题:
(1)含硼固体中的B(OH) 在水中存在平衡:B(OH) +H O H++[B(OH) ]-(常温下,K=10-
3 3 2 4 a
9.24);B(OH) 与NaOH溶液反应可制备硼砂Na B O (OH) ·8H O。常温下,在0.10 mol·L-1
3 2 4 5 4 2
硼砂溶液中,[B O (OH) ]2-水解生成等物质的量浓度的B(OH) 和[B(OH) ]-,该水解反应的
4 5 4 3 4
离子方程式为 ,该溶液pH= 。
(2)滤渣Ⅰ的主要成分是 (填化学式);精制Ⅰ后溶液中Li+的浓度为2.0 mol·L-1,则
常温下精制Ⅱ过程中CO2- 浓度应控制在 mol·L-1以下。若脱硼后直接进行精制
3
Ⅰ,除无法回收HCl外,还将增加 的用量(填化学式)。
(3)精制Ⅱ的目的是 ;进行操作X时应选择的试剂是
,若不进行该操作而直接浓缩,将导致 。
答案 (1)[B O (OH) ]2-+5H O 2B(OH) +2[B(OH) ]- 9.24
4 5 4 2 3 4
(2)CaSO 、Mg(OH) 5.5×10-3 CaO、Na CO
4 2 2 3
(3)除去精制Ⅰ引入的Ca2+ 盐酸 Li CO 、LiOH与NaCl一同析出,造成沉锂步骤制得
2 3
的Li CO 减少
2 3
26.(2023湖南,17,15分)超纯Ga(CH ) 是制备第三代半导体的支撑源材料之一。近年来,
3 3
我国科技工作者开发了超纯纯化、超纯分析和超纯灌装一系列高新技术,在研制超纯
Ga(CH ) 方面取得了显著成果。工业上以粗镓为原料,制备超纯Ga(CH ) 的工艺流程如
3 3 3 3
下:
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已知:①金属Ga的化学性质和Al相似,Ga的熔点为29.8 ℃;
②Et O(乙醚)和NR (三正辛胺)在上述流程中可作为配体;
2 3
③相关物质的沸点:
物质 Ga(CH) EtO CHI NR
3 3 2 3 3
沸点/℃ 55.7 34.6 42.4 365.8
回答下列问题:
(1)晶体Ga(CH ) 的晶体类型是 ;
3 3
(2)“电解精炼”装置如图所示,电解池温度控制在40~45 ℃的原因是
,阴极的电极反应式为 ;
(3)“合成Ga(CH ) (Et O)”工序中的产物还包括MgI 和CH MgI,写出该反应的化学方程式
3 3 2 2 3
;
(4)“残渣”经纯水处理,能产生可燃性气体,该气体主要成分是 ;
(5)下列说法错误的是 ;
A.流程中Et O得到了循环利用
2
B.流程中,“合成Ga Mg ”至“工序X”需在无水无氧的条件下进行
2 5
C.“工序X”的作用是解配Ga(CH ) (NR ),并蒸出Ga(CH )
3 3 3 3 3
D.用核磁共振氢谱不能区分Ga(CH ) 和CH I
3 3 3
(6)直接分解Ga(CH ) (Et O)不能制备超纯Ga(CH ) ,而本流程采用“配体交换”工艺制
3 3 2 3 3
备超纯Ga(CH ) 的理由是 ;
3 3
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(7)比较分子中的C—Ga—C键角大小:Ga(CH ) Ga(CH ) (Et O)(填“>”“<”或
3 3 3 3 2
“=”),其原因是 。
答案 (1)分子晶体
(2)确保Ga处于液态,易于分离 GaO-+3e-+2H O Ga+4OH-[或Ga(OH)-+3e-
2 2 4
Ga+4OH-]
(3)Ga Mg +8CH I+2Et O 2Ga(CH ) (Et O)+3MgI +2CH MgI
2 5 3 2 3 3 2 2 3
(4)CH
4
(5)D
(6)Ga(CH ) 与Et O的沸点相近,不易分离,而Ga(CH ) 与NR 的沸点相差较大,将
3 3 2 3 3 3
Ga(CH ) (NR )分解后,蒸馏时可得到超纯Ga(CH )
3 3 3 3 3
(7)> Ga(CH ) 中Ga采取sp2杂化,Ga(CH ) (Et O)中Ga采取sp3杂化,前者C—Ga—C的
3 3 3 3 2
键角大于后者
27.(2023辽宁,16,14分)某工厂采用如下工艺处理镍钴矿硫酸浸取液(含Ni2+、Co2+、
Fe2+、Fe3+、Mg2+和Mn2+)。实现镍、钴、镁元素的回收。
已知:
物质 Fe(OH) Co(OH) Ni(OH) Mg(OH)
3 2 2 2
K 10-37.4 10-14.7 10-14.7 10-10.8
sp
回答下列问题:
(1)用硫酸浸取镍钴矿时,提高浸取速率的方法为 (答出一条即可)。
(2)“氧化”中,混合气在金属离子的催化作用下产生具有强氧化性的过一硫酸(H SO ),1
2 5
mol H SO 中过氧键的数目为 。
2 5
(3)“氧化”中,用石灰乳调节pH=4,Mn2+被H SO 氧化为MnO ,该反应的离子方程式为
2 5 2
(H SO 的电离第一步完全,第二步微弱);滤渣的成分为MnO 、 (填化学式)。
2 5 2
(4)“氧化”中保持空气通入速率不变,Mn(Ⅱ)氧化率与时间的关系如下。SO 体积分数为
2
时,Mn(Ⅱ)氧化速率最大;继续增大SO 体积分数时,Mn(Ⅱ)氧化速率减小的原因是
2
。
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(5)“沉钴镍”中得到的Co(Ⅱ)在空气中可被氧化成CoO(OH),该反应的化学方程式为
。
(6)“沉镁”中为使Mg2+沉淀完全(25 ℃),需控制pH不低于 (精确至0.1)。
答案 (1)升高温度、充分搅拌、粉碎矿物、适当增大硫酸的浓度等 (2)N (3)Mn2+
A
+HSO-+H O MnO ↓+SO2-+3H+ CaSO 、Fe(OH) (4)9.0% SO 被HSO- 氧化,则
5 2 2 4 4 3 2 5
与Mn2+反应的HSO- 减少,导致Mn(Ⅱ)氧化速率减小 (5)4Co(OH) +O 4CoO(OH)
5 2 2
+2H O (6)11.1
2
28.(2023浙江1月选考,18,10分)化合物X由三种元素组成,某学习小组按如下流程进行
实验:
已知:白色固体A用0.025 0 mol HCl溶解后,多余的酸用0.015 0 mol NaOH恰好中和。
请回答:
(1)X的组成元素是 ,X的化学式是 。
(2)写出B→C溶液呈棕黄色所发生的化学反应方程式
。
(3)写出生成白色固体H的离子方程式 。
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(4)设计实验检验溶液I中的阳离子 。
答案 (1)Ca、Cl、O Ca(ClO )
4 2
(2)8HI+NaClO 4I +NaCl+4H O或12HI+NaClO 4HI +NaCl+4H O
4 2 2 4 3 2
(3)[Ag(NH ) ]++Cl-+2H+ AgCl↓+2NH+
3 2 4
(4)用玻璃棒蘸取溶液I,点在蓝色石蕊试纸上,呈红色说明溶液中有H+;取溶液于试管中,
加入NaOH至碱性,加热,将湿润的红色石蕊试纸置于试管口,若试纸变蓝说明有NH+
4
29.(2022北京,18,14分)白云石的主要化学成分为CaMg(CO ) ,还含有质量分数约为2.1%
3 2
的Fe O 和1.0%的SiO 。利用白云石制备高纯度的碳酸钙和氧化镁,流程示意图如下。
2 3 2
已知:
物质 Ca(OH) Mg(OH) CaCO MgCO
2 2 3 3
K 5.5×10-6 5.6×10-12 3.4×10-9 6.8×10-6
sp
(1)白云石矿样煅烧完全分解的化学方程式为 。
(2)NH Cl用量对碳酸钙产品的影响如下表所示。
4
产品中
氧化物(MO)浸出
CaCO
率/%
纯度/%
3 产品中Mg杂质含
n(NH Cl)/n(CaO)
4 量/%(以MgCO 计)
3
计算 实测
CaO MgO
值 值
2.1∶1 98.4 1.1 99.1 99.7 —
2.2∶1 98.8 1.5 98.7 99.5 0.06
2.4∶1 99.1 6.0 95.2 97.6 2.20
备注:i.MO浸出率=(浸出的MO质量/煅烧得到的MO质量)×100%(M代表Ca或Mg)
ii.CaCO 纯度计算值为滤液A中钙、镁全部以碳酸盐形式沉淀时计算出的产品中CaCO
3 3
纯度。
①解释“浸钙”过程中主要浸出CaO的原因是 。
②沉钙反应的离子方程式为 。
③“浸钙”过程不适宜选用n(NH Cl)∶n(CaO)的比例为 。
4
④产品中CaCO 纯度的实测值高于计算值的原因是
3
。
(3)“浸镁”过程中,取固体B与一定浓度的(NH ) SO 溶液混合,充分反应后MgO的浸出率
4 2 4
低于60%。加热蒸馏,MgO的浸出率随馏出液体积增大而增大,最终可达98.9%。从化学
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平衡的角度解释浸出率增大的原因是
。
(4)滤渣C中含有的物质是 。
(5)该流程中可循环利用的物质是 。
答案 (1)CaMg(CO ) CaO+MgO+2CO ↑
3 2 2
(2)①K [Ca(OH) ] K [Mg(OH) ],在一定量NH Cl溶液中,CaO先浸出
sp 2 sp 2 4
②Ca2++2NH +CO≫+H O CaCO
↓+2NH+
3 2 2 3 4
③2.4∶1
④K (CaCO )<K (MgCO ),CaCO 优先析出,沉钙过程中耗NH 且少量NH 挥发,减少MgCO
sp 3 sp 3 3 3 3 3
析出
(3)MgO+H O Mg(OH) ,Mg(OH)
+2NH+
Mg2++2NH +2H O,随大量氨气逸出,平衡
2 2 2 4 3 2
正向移动
(4)Fe O 、SiO 、CaSO 、Mg(OH) (MgO)
2 3 2 4 2
(5)NH Cl、(NH ) SO 、CO 、NH
4 4 2 4 2 3
30.(2022湖北,18,13分)全球对锂资源的需求不断增长,“盐湖提锂”越来越受到重视。某
兴趣小组取盐湖水进行浓缩和初步除杂后,得到浓缩卤水(含有Na+、Li+、Cl-和少量
Mg2+、Ca2+),并设计了以下流程通过制备碳酸锂来提取锂。
25 ℃时相关物质的参数如下:
LiOH的溶解度:12.4 g/100 g H O
2
化合物 K
sp
Mg(OH) 5.6×10-12
2
Ca(OH) 5.5×10-6
2
CaCO 2.8×10-9
3
Li CO 2.5×10-2
2 3
回答下列问题:
(1)“沉淀1”为 。
(2)向“滤液1”中加入适量固体Li CO 的目的是 。
2 3
(3)为提高Li CO 的析出量和纯度,“操作A”依次为 、 、洗涤。
2 3
(4)有同学建议用“侯氏制碱法”的原理制备Li CO 。查阅资料后,发现文献对常温下的
2 3
LiHCO 有不同的描述:①是白色固体;②尚未从溶液中分离出来。为探究LiHCO 的性质,
3 3
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将饱和LiCl溶液与饱和NaHCO 溶液等体积混合,起初无明显变化,随后溶液变浑浊并伴
3
有气泡冒出,最终生成白色沉淀。上述现象说明,在该实验条件下LiHCO (填“稳
3
定”或“不稳定”),有关反应的离子方程式为 。
(5)他们结合(4)的探究结果,拟将原流程中向“滤液2”加入 Na CO 改为通入CO 。这一改
2 3 2
动能否达到相同的效果,作出你的判断并给出理由
。
答案 (1)Mg(OH) (2)沉淀Ca2+
2
(3)蒸发浓缩 趁热过滤 (4)不稳定
2Li++2HCO-
Li CO ↓+CO ↑+H O
3 2 3 2 2
(5)能达到相同效果,通入过量的CO 时LiOH转化为LiHCO ,结合(4)的探究结果,LiHCO 会
2 3 3
很快转化成Li CO
2 3
31.(2022山东,17,13分)工业上以氟磷灰石[Ca F(PO ) ,含SiO 等杂质]为原料生产磷酸和石
5 4 3 2
膏,工艺流程如下:
回答下列问题:
(1)酸解时有HF产生。氢氟酸与SiO 反应生成二元强酸H SiF ,离子方程式为
2 2 6
。
(2)部分盐的溶度积常数见下表。精制Ⅰ中,按物质的量之比n(Na CO )∶n(SiF2- )=1∶1加入
2 3 6
Na CO 脱氟,充分反应后,c(Na+)= mol·L-1;再分批加入一定量的BaCO ,首先转化
2 3 3
为沉淀的离子是 。
BaSiF Na SiF CaSO BaSO
6 2 6 4 4
K 1.0×10-6 4.0×10-6 9.0×10-4 1.0×10-10
sp
(3)SO2-
浓度(以SO %计)在一定范围时,石膏存在形式与温度、H PO 浓度(以P O %计)的
4 3 3 4 2 5
关系如图甲所示。酸解后,在所得100 ℃、P O %为45的混合体系中,石膏存在形式为
2 5
(填化学式);洗涤时使用一定浓度的硫酸溶液而不使用水,原因是 ,
回收利用洗涤液X的操作单元是 ;一定温度下,石膏存在形式与溶液中P O %和
2 5
SO %的关系如图乙所示,下列条件能实现酸解所得石膏结晶转化的是 (填标号)。
3
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图乙
A.65 ℃、P O %=15、SO %=15
2 5 3
B.80 ℃、P O %=10、SO %=20
2 5 3
C.65 ℃、P O %=10、SO %=30
2 5 3
D.80 ℃、P O %=10、SO %=10
2 5 3
答案 (1)6HF+SiO
2H++SiF2-
+2H O
2 6 2
(2)2.0×10-2 SO2-
4
(3)CaSO ·0.5H O 抑制CaSO 的溶解 酸解 AD
4 2 4
32.(2022广东,18,14分)稀土(RE)包括镧、钇等元素,是高科技发展的关键支撑。我国南方
特有的稀土矿可用离子交换法处理,一种从该类矿(含铁、铝等元素)中提取稀土的工艺
如下:
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已知:月桂酸(C H COOH)熔点为44 ℃;月桂酸和(C H COO) RE均难溶于水。该工艺条件
11 23 11 23 3
下,稀土离子保持+3价不变;
(C H COO) Mg的K =1.8×10-8;Al(OH) 开始溶解时的pH为8.8;有关金属离子沉淀的相关
11 23 2 sp 3
pH见下表。
离子 Mg2+ Fe3+ Al3+ RE3+
开始沉淀时的pH 8.8 1.5 3.6 6.2~7.4
沉淀完全时的pH / 3.2 4.7 /
(1)“氧化调pH”中,化合价有变化的金属离子是 。
(2)“过滤1”前,用NaOH溶液调pH至 的范围内,该过程中Al3+发生反应的离
子方程式为 。
(3)“过滤2”后,滤饼中检测不到Mg元素,滤液2中Mg2+浓度为2.7 g·L-1。为尽可能多地提
取RE3+,可提高月桂酸钠的加入量,但应确保“过滤2”前的溶液中c(C H COO-)低于
11 23
mol·L-1(保留两位有效数字)。
(4)①“加热搅拌”有利于加快RE3+溶出、提高产率,其原因是
。
②“操作X”的过程为:先 ,再固液分离。
(5)该工艺中,可再生循环利用的物质有 (写化学式)。
(6)稀土元素钇(Y)可用于制备高活性的合金类催化剂Pt Y。
3
①还原YCl 和 PtCl 熔融盐制备Pt Y时,生成1 mol Pt Y转移 mol电子。
3 4 3 3
②Pt Y/C用作氢氧燃料电池电极材料时,能在碱性溶液中高效催化O 的还原,发生的电
3 2
极反应为 。
答案 (1)Fe2+
(2)4.7≤pH<6.2 Al3++3OH- Al(OH) ↓
3
(3)4.0×10-4
(4)①加热可以加快反应速率,并防止生成的月桂酸凝固阻碍反应物相互接触,搅拌可以
使(C H COO) RE与盐酸充分接触发生反应,加快RE3+溶出
11 23 3
②降温至44 ℃以下
(5)MgSO 、C H COOH(或C H COONa)
4 11 23 11 23
(6)①15 ②O +2H O+4e- 4OH-
2 2
33.(2022全国甲,26,14分)硫酸锌(ZnSO )是制备各种含锌材料的原料,在防腐、电镀、医
4
学上有诸多应用。硫酸锌可由菱锌矿制备,菱锌矿的主要成分为ZnCO ,杂质为SiO 以及
3 2
Ca、Mg、Fe、Cu等的化合物。其制备流程如下:
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本题中所涉及离子的氢氧化物溶度积常数如下表:
离子 Fe3+ Zn2+ Cu2+ Fe2+ Mg2+
4.0× 6.7× 2.2× 8.0× 1.8×
K
sp 10-38 10-17 10-20 10-16 10-11
回答下列问题:
(1)菱锌矿焙烧生成氧化锌的化学方程式为 。
(2)为了提高锌的浸取效果,可采取的措施有 、 。
(3)加入物质X调溶液pH=5,最适宜使用的X是 (填标号)。
A.NH ·H O B.Ca(OH) C.NaOH
3 2 2
滤渣①的主要成分是 、 、 。
(4)向80~90 ℃的滤液①中分批加入适量KMnO 溶液充分反应后过滤,滤渣②中有MnO ,
4 2
该步反应的离子方程式为 。
(5)滤液②中加入锌粉的目的是 。
(6)滤渣④与浓H SO 反应可以释放HF并循环利用,同时得到的副产物是 、
2 4
。
答案 (1)ZnCO ZnO+CO ↑
3 2
(2)升高温度、不断搅拌、充分粉碎、适当提高硫酸浓度等(任选两个,答案合理即可)
(3)B SiO Fe(OH) CaSO
2 3 4
(4)MnO-
+3Fe2++7H O MnO ↓+3Fe(OH) ↓+5H+
4 2 2 3
(5)除去铜离子
(6)硫酸钙 硫酸镁
34.(2022全国乙,26,14分)废旧铅蓄电池的铅膏中主要含有PbSO 、PbO 、PbO和Pb,还有
4 2
少量Ba、Fe、Al的盐或氧化物等。为了保护环境、充分利用铅资源,通过下图流程实现
铅的回收。
一些难溶电解质的溶度积常数如下表:
难溶电解
PbSO PbCO BaSO BaCO
质 4 3 4 3
K 2.5×10-8 7.4×10-14 1.1×10-10 2.6×10-9
sp
一定条件下,一些金属氢氧化物沉淀时的pH如下表:
金属氢
Fe(OH) Fe(OH) Al(OH) Pb(OH)
氧化物 3 2 3 2
开始沉
2.3 6.8 3.5 7.2
淀的pH
完全沉 3.2 8.3 4.6 9.1
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淀的pH
回答下列问题:
(1)在“脱硫”中PbSO 转化反应的离子方程式为 ,
4
用沉淀溶解平衡原理解释选择Na CO 的原因:
2 3
。
(2)在“脱硫”中,加入Na CO 不能使铅膏中BaSO 完全转化,原因是
2 3 4
。
(3)在“酸浸”中,除加入醋酸(HAc),还要加入H O 。
2 2
(ⅰ)能被H O 氧化的离子是 ;
2 2
(ⅱ)H O 促进了金属Pb在醋酸中转化为Pb(Ac) ,其化学方程式为
2 2 2
;
(ⅲ)H O 也能使PbO 转化为Pb(Ac) ,H O 的作用是 。
2 2 2 2 2 2
(4)“酸浸”后溶液的pH约为4.9,滤渣的主要成分是 。
(5)“沉铅”的滤液中,金属离子有 。
答案 (1)PbSO
(s)+CO2-
(aq) PbCO
(s)+SO2-
(aq) 存在沉淀溶解平衡PbSO (s)
4 3 3 4 4
Pb2+(aq)+SO2- (aq),已知K (PbCO ) K (PbSO ),加入Na CO ,可将PbSO 转化为更难溶的
4 sp 3 sp 4 2 3 4
PbCO ,有利于后续溶于酸 ≪
3
(2)沉淀转化反应BaSO
(s)+CO2-
(aq) BaCO
(s)+SO2-
(aq)的平衡常数K≈0.04,K值较小,
4 3 3 4
说明正向反应程度有限
(3)(ⅰ)Fe2+ (ⅱ)Pb+H O +2HAc Pb(Ac) +2H O (ⅲ)作还原剂,还原PbO
2 2 2 2 2
(4)Al(OH) 、Fe(OH) 、BaSO
3 3 4
(5)Ba2+、Na+
35.(2022湖南,17,14分)钛(Ti)及其合金是理想的高强度、低密度结构材料。以钛渣(主要
成分为TiO ,含少量V、Si和Al的氧化物杂质)为原料,制备金属钛的工艺流程如下:
2
已知“降温收尘”后,粗TiCl 中含有的几种物质的沸点:
4
物质 TiCl VOCl SiCl AlCl
4 3 4 3
沸点/℃ 136 127 57 180
回答下列问题:
(1)已知ΔG=ΔH-TΔS,ΔG的值只决定于反应体系的始态和终态,忽略ΔH、ΔS随温度的变化。
若ΔG<0,则该反应可以自发进行。根据下图判断:600 ℃时,下列反应不能自发进行的是
。
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A.C(s)+O (g) CO (g)
2 2
B.2C(s)+O (g) 2CO(g)
2
C.TiO (s)+2Cl (g) TiCl (g)+O (g)
2 2 4 2
D.TiO (s)+C(s)+2Cl (g) TiCl (g)+CO (g)
2 2 4 2
(2)TiO 与C、Cl 在600 ℃的沸腾炉中充分反应后,混合气体中各组分的分压如下表:
2 2
物质 TiCl CO CO Cl
4 2 2
分压/
4.59×10-2 1.84×10-2 3.70×10-2 5.98×10-9
MPa
①该温度下,TiO 与C、Cl 反应的总化学方程式为 ;
2 2
②随着温度升高,尾气中CO的含量升高,原因是
。
(3)“除钒”过程中的化学方程式为 ;“除硅、铝”过程中,
分离TiCl 中含Si、Al杂质的方法是 。
4
(4)“除钒”和“除硅、铝”的顺序 (填“能”或“不能”)交换,理由是
。
(5)下列金属冶炼方法与本工艺流程中加入Mg冶炼Ti的方法相似的是 。
A.高炉炼铁
B.电解熔融氯化钠制钠
C.铝热反应制锰
D.氧化汞分解制汞
答案 (1)C
(2)①5TiO +6C+10Cl 2CO+5TiCl +4CO
2 2 4 2
②随着温度升高,生成CO(g)反应的ΔG变小,而生成CO (g)反应的ΔG几乎不变,则生成CO
2
的反应正向进行趋势大
(3)Al+3VOCl AlCl +3VOCl
3 3 2
蒸馏或精馏(分馏)
(4)不能 若是工序互换,将引入AlCl ,降低TiCl 的纯度
3 4
(5)AC
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36.(2017北京理综,26,13分)TiCl 是由钛精矿(主要成分为TiO )制备钛(Ti)的重要中间产
4 2
物,制备纯TiCl 的流程示意图如下:
4
钛精矿
粗TiCl 纯TiCl
4 4
资料:TiCl 及所含杂质氯化物的性质
4
化合物 SiCl TiCl AlCl FeCl MgCl
4 4 3 3 2
沸点/℃ 58 136 181(升华) 316 1 412
熔点/℃ -69 -25 193 304 714
在TiCl 中的溶解
4 互溶 —— 微溶 难溶
性
(1)氯化过程:TiO 与Cl 难以直接反应,加碳生成CO和CO 可使反应得以进行。
2 2 2
已知:TiO (s)+2Cl (g) TiCl (g)+O (g) ΔH =+175.4 kJ·mol-1
2 2 4 2 1
2C(s)+O (g) 2CO(g) ΔH =-220.9 kJ·mol-1
2 2
①沸腾炉中加碳氯化生成TiCl (g)和CO(g)的热化学方程式:
4
。
②氯化过程中CO和CO 可以相互转化,根据右图判断:CO 生成CO反应的ΔH 0(填
2 2
“>”“<”或“=”),判断依据:
③氯化反应的尾气须处理后排放,尾气中的HCl和Cl 经吸收可得粗盐酸、
2
FeCl 溶液,则尾气的吸收液依次是 。
3
④氯化产物冷却至室温,经过滤得到粗TiCl 混合液,则滤渣中含有 。
4
(2)精制过程:粗TiCl 经两步蒸馏得纯TiCl 。示图如下:
4 4
物质a是 ,T 应控制在 。
2
答案 (13分)(1)①TiO (s)+2Cl (g)+2C(s) TiCl (g)+2CO(g)
2 2 4
ΔH=-45.5 kJ·mol-1
②> 随温度升高,CO含量增大,说明生成CO的反应是吸热反应
③H O、FeCl 溶液、NaOH溶液
2 2
④MgCl 、AlCl 、FeCl
2 3 3
(2)SiCl 高于136 ℃,低于181 ℃
4
37.(2014课标Ⅱ,27,15分)铅及其化合物可用于蓄电池、耐酸设备及X射线防护材料等。
回答下列问题:
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北京曲一线图书策划有限公司 5年高考3年模拟 A版 化学
(1)铅是碳的同族元素,比碳多4个电子层。铅在元素周期表的位置为第 周期、
第 族;PbO 的酸性比CO 的酸性 (填“强”或“弱”)。
2 2
(2)PbO 与浓盐酸共热生成黄绿色气体,反应的化学方程式为
2
。
(3)PbO 可由PbO与次氯酸钠溶液反应制得,反应的离子方程式为
2
;PbO 也可以通过石墨为电极,Pb(NO ) 和Cu(NO ) 的混合溶液为电解液电解制取。阳极
2 3 2 3 2
发生的电极反应式为 ,阴极上观察到的现象是
;若电解液中不加入Cu(NO ) ,阴极发生的电极反应式为 ,这样做
3 2
的主要缺点是 。
(4)PbO 在加热过程发生分解的失重曲线如下图所示,已知失重曲线上的a点为样品失重
2
样品起始质量-a点固体质量
4.0%(即 ×100%)的残留固体。若a点固体组成表示为
样品起始质量
PbO 或mPbO ·nPbO,列式计算x值和m∶n值 。
x 2
答案 (1)六 ⅣA 弱(每空1分,共3分)
(2)PbO +4HCl(浓) PbCl +Cl ↑+2H O(2分)
2 2 2 2
(3)PbO+ClO- PbO +Cl- Pb2++2H O-2e- PbO +4H+
2 2 2
石墨上包上铜镀层 Pb2++2e- Pb 不能有效利用Pb2+(1分,2分,1分,1分,1分,共6
分)
2-x 2-x
(4)根据PbO PbO + O ↑,有 ×32=239×4.0%,
2 x 2 2 2
239×4.0%
x=2- =1.4(2分)
16
2m+n m 0.4 2
根据mPbO ·nPbO, =1.4, = = (2分)
2 m+n n 0.6 3
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