资源简介

中小学教育资源及组卷应用平台
2027通用版高考化学第一轮
第三章 金属及其化合物
第1节 钠及其化合物
五年高考
1.★(2025重庆,2,3分)下列化学科普实验所涉及物质的性质或应用描述正确的是( )
选项 科普实验 性质或应用
A 焰色试验 Na和K的焰色均为紫色
B 漂白实验 Cl2和SO2均可使品红溶液永久褪色
C 蛋清变性 醋酸铅溶液和甲醛溶液均可使蛋白质变性
D 铜板刻蚀 氯化铁溶液和浓硫酸均可在常温下刻蚀铜板
2.★(2025浙江1月选考,3,3分)化学与生产生活密切相关,下列说法不正确的是( )
A.ClO2具有强氧化性,可用于杀菌消毒
B.聚丙烯是高分子材料,可用作吸水剂
C.Na2CO3溶液呈碱性,可用于去除油污
D.硬铝密度小、强度高、抗腐蚀能力强,可用作飞机材料
3.★(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NaHCO3中和发酵过程产生的酸
4.★★(2025江苏,6,3分)下列化学反应表示正确的是 ( )
A.黑火药爆炸:2KNO3+C+3S K2CO3+N2↑+3SO2↑
B.电解饱和NaCl溶液制NaOH:Cl-+2H2O 2OH-+H2↑+ClO-
C.重油裂解获得的丙烯制聚丙烯:nCH2CH—CH3
D.向饱和氨盐水中通入过量CO2:NaCl+NH3+H2O+CO2 NaHCO3↓+NH4Cl
5.★★(教考衔接:人教版必修第一册第二章第一节·练习与应用)(2024北京,8,3分)关于Na2CO3和NaHCO3的下列说法中,不正确的是( )
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NaHCO3转化为Na2CO3
C.利用二者热稳定性差异,可从它们的固体混合物中除去NaHCO3
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
6.★★(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++C HC+2H2O
B.碱转化为两种盐:2OH-+Cl2 ClO-+Cl-+H2O
C.过氧化物转化为碱:2+2H2O 4OH-+O2↑
D.盐转化为另一种盐:Na2SiO3+2H+ H2SiO3↓+2Na+
7.★★(2024湖北,10,3分)碱金属的液氨溶液含有的蓝色溶剂化电子[e(NH3)n]-是强还原剂。锂与液氨反应的装置如图(夹持装置略)。下列说法错误的是( )
A.碱石灰有利于NH3逸出
B.锂片必须打磨出新鲜表面
C.干燥管中均可选用P2O5
D.双口烧瓶中发生的变化是Li+nNH3 Li++[e(NH3)n]-
三年模拟
8.★(2026届山西多校11月期中,1改编)下列关于碱金属及其化合物的说法正确的是( )
A.金属K着火,可用泡沫灭火器灭火
B.Li在空气中燃烧生成Li2O2
C.NaCl溶液中的水合钠离子示意图:
D.实验室可用氧化铝坩埚熔化NaOH固体
9.★(2026届北京海淀期中,5改编)下列物质用途与其性质的对应关系不正确的是( )
选项 物质用途 物质性质
A Na2O2用作潜水艇中的供氧剂 Na2O2与CO2、H2O反应均生成O2
B 熟石灰用于处理酸性废水 Ca(OH)2能发生中和反应
C 小苏打用作烘焙面包的膨松剂 NaHCO3受热或遇酸时生成CO2
D 维生素C用作食品抗氧化剂 维生素C具有酸性
10.★★(2026届湖南永州一中开学考,3)下列关于钠及其化合物的叙述正确的是( )
A.Na2O2与SO2反应生成Na2SO3和O2
B.可用澄清石灰水鉴别Na2CO3溶液和NaHCO3溶液
C.钠与浓NH4Cl溶液反应,放出的气体中含H2和NH3
D.与足量盐酸反应要得到相同质量的CO2,需要NaHCO3的质量比Na2CO3大
11.★★★(2025河北石家庄三模,8)我国化学工业科学家侯德榜对索尔维制碱法进行了改进,其工艺流程及NH4Cl的溶解度曲线如下。下列说法错误的是( )
A.该工艺创造性地将制碱与合成氨结合起来
B.“吸氨1”和“碳酸化”工序不可互换顺序
C.“碳酸化”工序中总反应的离子方程式为CO2+H2O+NH3 HC+N
D.“工序X”涉及的主要操作为降温结晶、过滤
12.★★★(2026届河北辛集中学开学考,7)探究钠及其化合物的性质,下列方案设计、现象及结论都正确的是( )
选项 方案设计 现象 结论
A 向露置在空气中的Na2O2固体中加入稀盐酸 溶液中产生气泡 Na2O2固体已经变质
B 将一小块金属钠在燃烧匙中点燃,伸入盛有CO2的集气瓶中 产生黑、白两种固体 钠的还原性强,与二氧化碳发生了置换反应
C 向2 mL 2 mol·L-1 Na2CO3溶液中滴加2滴4 mol·L-1稀盐酸 溶液中产生气泡 该Na2CO3溶液中混有NaHCO3杂质
D 向插有温度计的10 mL 0.1 mol·L-1 NH4Cl溶液中加入一定量NaOH固体 有刺激性气味产生,温度计示数增大 反应N+OH- NH3↑+H2O为放热反应
第2节 铁及其化合物
五年高考
1.★(教考衔接:鲁科版必修第一册第3章第1节)(2024新课标,9,6分)
实验室中利用右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)+4H2O(g) Fe3O4(s)+4H2(g) 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
2.★(2023江苏,11,3分)室温下,探究0.1 mol·L-1 FeSO4溶液的性质,下列实验方案能达到探究目的的是( )
选项 探究目的 实验方案
A 溶液中是否含有Fe3+ 向2 mL FeSO4溶液中滴加几滴新制氯水,再滴加KSCN溶液,观察溶液颜色变化
B Fe2+是否有还原性 向2 mL FeSO4溶液中滴加几滴酸性KMnO4溶液,观察溶液颜色变化
C Fe2+是否水解 向2 mL FeSO4溶液中滴加2~3滴酚酞试液,观察溶液颜色变化
D Fe2+能否催化H2O2分解 向2 mL 5% H2O2溶液中滴加几滴FeSO4溶液,观察气泡产生情况
3.★★★(2025河南,4,3分)X是自然界中一种常见矿物的主要成分,可以通过如图所示的四步反应转化为Q(略去部分参与反应的物质和反应条件)。已知X和Q的组成元素相同。
下列说法错误的是( )
A.Y常用作油漆、涂料等的红色颜料
B.溶液Z加热煮沸后颜色会发生变化
C.R→Q反应需要在强酸性条件下进行
D.Q可以通过单质间化合反应制备
4.★★★(2023重庆,15节选)Fe3O4是一种用途广泛的磁性材料,以FeCl2为原料制备Fe3O4并获得副产物CaCl2水合物的工艺如下。
回答下列问题:
(1)Fe3O4中Fe元素的化合价是+2和 。O2-的核外电子排布式为 。
(2)反应釜1中的反应需在隔绝空气条件下进行,其原因是 。
(3)反应釜2中,加入CaO和分散剂的同时通入空气。
①反应的离子方程式为 。
②为加快反应速率,可采取的措施有 (写出两项即可)。
5.★★★(2021海南,15节选)无水FeCl3常作为芳烃氯代反应的催化剂。某研究小组设计了如下流程,以废铁屑(含有少量碳和SiO2杂质)为原料制备无水FeCl3(s)。
已知:氯化亚砜()熔点-101 ℃,沸点76 ℃,易水解。
回答问题:
(2)为避免引入新的杂质,试剂B可以选用 (填编号)。
a.KMnO4溶液 b.氯水 c.溴水 d.H2O2溶液
(3)操作②是蒸发结晶,加热的同时通入HCl(g)的目的是 。
(4)取少量D晶体,溶于水并滴加KSCN溶液,现象是 。
(5)反应D→E的化学方程式为 。
三年模拟
6.★★(2026届湖北仙桃汉江中学8月考,11)部分含铁物质的分类与相应铁元素的化合价关系如图所示。下列说法不正确的是( )
A.b可被还原为a B.d在空气中可被还原为e
C.一定条件下a能与水蒸气反应 D.c溶于盐酸后所得溶液遇KSCN变红
7.★★(2026届广东广州三校调研,8)下列陈述Ⅰ与陈述Ⅱ均正确,且具有因果关系的是( )
选项 陈述Ⅰ 陈述Ⅱ
A Na与H2O反应速率快于乙醇 水的—OH活性大于醇的—OH
B 金属Mg着火时,可用泡沫灭火器扑灭 CO2不支持燃烧
C 工业上常用电解熔融 Al2O3而不是 AlCl3制备Al Al2O3中离子键比AlCl3中离子键弱
D 常温下,将铁片放入浓硝酸中没有明显现象 常温下,Fe与浓硝酸不反应
8.★★★(2026届湖南雅礼中学月考三,5)为了长时间观察到Fe(OH)2白色固体,设计下列4个实验。下列有关说法正确的是( )
A.实验A,关闭K之前的操作:在锥形瓶的小导气管出口点燃氢气,检验氢气的纯度
B.实验B,用铁粉与滴入的稀硫酸反应产生的氢气排尽装置内的空气,再挤压长胶头滴管
C.4个实验中,相对而言,实验C看到白色沉淀时间最长
D.实验D,FeSO4溶液上方的苯用来隔绝空气,可把苯换成四氯化碳
9.★★★(2025山西晋中二模,10)实验室制取FeCO3的装置如图所示(制备时先通入CO2调节溶液pH),下列说法错误的是( )
A.试剂a是饱和NaHCO3溶液
B.装置C可以换成敞口容器
C.调节pH的目的是防止生成铁的氢氧化物
D.FeSO4溶液的浓度可用酸性KMnO4标准溶液标定
10.(2026届湖北沙市中学8月考,14)探究补铁剂[主要成分:氯化血红素(含+2价铁)、富锌蛋白粉、维生素C、乳酸、葡萄糖浆]中铁元素是否变质。先取少量补铁剂,用酸性丙酮溶解后制成溶液。
实验Ⅰ 实验Ⅱ 实验Ⅲ
取待测液,加入少量KSCN溶液,无明显现象;再加入少量H2O2,溶液不变红 取实验Ⅰ所得溶液,再加入少量KSCN溶液,无明显现象;再加入H2O2溶液,溶液变为红褐色 取实验Ⅰ所得溶液,加入少量盐酸,无明显现象,继续加入H2O2至过量,溶液先变红后褪色
下列说法不正确的是( )
A.实验Ⅰ中加入KSCN溶液无明显现象,与KSCN溶液的用量无关
B.实验Ⅰ中加入H2O2溶液后不变红,可能是H2O2被维生素C还原了
C.实验Ⅲ中溶液红色褪去,可能是H2O2将SCN-氧化了
D.实验说明,该补铁剂中+2价铁在酸性条件下才能被H2O2氧化
第3节 金属资源的开发利用
五年高考
1.★(2025四川,1,3分)材料是科技发展的基础。下列属于金属材料的是( )
A.制造电极的石墨烯 B.制造减震弹簧的高碳钢
C.制造防弹装甲的高强度芳纶纤维 D.制造耐温度剧变仪器的高硼玻璃
2.★★(2025黑吉辽蒙,11,3分)某工厂利用生物质(稻草)从高锰钴矿(含MnO2、Co3O4和少量Fe2O3)中提取金属元素,流程如图。已知“沉钴”温度下Ksp(CoS)=10-20.4,下列说法错误的是( )
A.硫酸用作催化剂和浸取剂
B.使用生物质的优点是其来源广泛且可再生
C.“浸出”时,3种金属元素均被还原
D.“沉钴”后上层清液中c(Co2+)·c(S2-)=10-20.4
3.★★★(2025山东,13,4分)钢渣中富含CaO、SiO2、FeO、Fe2O3等氧化物,实验室利用酸碱协同法分离钢渣中的Ca、Si、Fe元素,流程如下。已知:Fe2(C2O4)3能溶于水;Ksp(CaC2O4)=2.3×10-9,Ksp(FeC2O4)=3.2×10-7。下列说法错误的是( )
A.试剂X可选用Fe粉
B.试剂Y可选用盐酸
C.“分离”后Fe元素主要存在于滤液Ⅱ中
D.“酸浸”后滤液Ⅰ的pH过小会导致滤渣Ⅱ质量减少
4.★★(2025北京,16节选)(2)随着铅酸电池广泛应用,需要回收废旧电池材料,实现资源的再利用。回收过程中主要物质的转化关系示意图如下。
①将PbSO4等物质转化为Pb2+的过程中,步骤Ⅰ加入NaOH溶液的目的是 。
②步骤Ⅱ、Ⅲ中H2O2和K2S2O8作用分别是 。
5.★★(2025甘肃,16节选)研究人员设计了一种从铜冶炼烟尘(主要含S、As2O3及Cu、Zn、Pb的硫酸盐)中高效回收砷、铜、锌和铅的绿色工艺,部分流程如下:
已知:As2O3熔点314 ℃,沸点460 ℃
分解温度:CuO 1 100 ℃,CuSO4 560 ℃,ZnSO4 680 ℃,PbSO4高于1 000 ℃
Ksp(PbSO4)=1.8×10-8
(1)设计焙烧温度为600 ℃,理由为 。
(2)将SO2通入Na2CO3和Na2S的混合溶液可制得Na2S2O3,该反应的化学方程式为 。
(3)酸浸的目的为 。
(4)从浸出液得到Cu的方法为 (任写一种)。
6.(2025云南,15,14分)从褐铁矿型金—银矿(含Au、Ag、Fe2O3、MnO2、CuO、SiO2等)中提取Au、Ag,并回收其他有价金属的一种工艺如下:
已知:①金—银矿中Cu、Mn元素的含量分别为0.19%、2.35%。
②25 ℃时,Mn(OH)2的Ksp为1.9×10-13。
回答下列问题:
(1)基态Cu原子的价层电子排布式为 。
(2)“还原酸浸”时,MnO2反应的离子方程式为 。
(3)“浸金银”时,Au溶解涉及的主要反应如下:
①Au+5S2+[Cu(NH3)4]2+ [Au(S2O3)2]3-+[Cu(S2O3)3]5-+4NH3
②4[Cu(S2O3)3]5-+16NH3+O2+2H2O 4[Cu(NH3)4]2++4OH-+12S2
上述过程中的催化剂为 。
(4)“沉铜”前,“滤液1”多次循环的目的为 。
(5)根据“还原酸浸”“氧化”,推断Fe3+、Cu2+、MnO2的氧化性由强到弱的顺序为 。
(6)25 ℃“沉铁”后,调节“滤液4”的pH至8.0,无Mn(OH)2析出,则c(Mn2+)≤ mol·L-1。
(7)一种锑锰(Mn3Sb)合金的立方晶胞结构如图。
①该晶胞中,每个Sb周围与它最近且相等距离的Mn有 个。
②NA为阿伏加德罗常数的值,晶胞边长为a nm,则晶体的密度为 g·cm-3(列出计算式即可)。
7.(2025四川,17,15分)为了节约资源,减少重金属对环境的污染,一研究小组对某有色金属冶炼厂的高氯烟道灰(主要含有CuCl2、ZnCl2、CuO、ZnO、PbO、Fe2O3、SiO2等)进行研究,设计如下工艺流程,实现了铜和锌的分离回收。
回答下列问题:
(1)铜元素位于元素周期表第 周期、第 族。
(2)“碱浸脱氯”使可溶性铜盐、锌盐转化为碱式碳酸盐沉淀。其中,铜盐发生反应的化学方程式为 。
(3)滤渣①中,除SiO2外,主要还有 。
(4)“中和除杂”步骤,调控溶液pH=3.5左右,发生反应的离子方程式为 。
(5)“深度脱氯”时,Cl-的存在使锌粉还原产生的Cu与Cu2+反应,生成能被空气氧化的CuCl沉淀,使Cl-被脱除。欲脱除1.0 mol Cl-,理论上需要锌粉 mol。
(6)CuCl可以通过 (填标号)将其溶解,并返回到 步骤中。
a.盐酸酸化、双氧水氧化
b.硫酸酸化、KMnO4氧化
c.硝酸酸化和氧化
d.硫酸酸化、双氧水氧化
(7)“电解分离”采用无隔膜电解槽,以石墨为阳极,铜为阴极。
①“电解分离”时,阴极产生大量气泡,说明铜、锌分离已完成,其理由是 。
②“电解分离”前,需要脱氯的原因有 。
三年模拟
8.★(2025江苏南京考前指导,8)铝及其化合物具有重要应用。下列说法正确的是( )
A.铝合金硬度低,可用于航空工业 B.Al2O3熔点高,可用于电解冶炼铝
C.Al(OH)3有弱碱性,可用于治疗胃酸过多 D.KAl(SO4)2易溶于水,可用于净水
9.★★(2026届福建漳平二中开学考,6)从炼钢粉尘(主要含Fe3O4、Fe2O3和ZnO)中提取锌的流程如下:
“盐浸”过程中ZnO转化为[Zn(NH3)4]2+,并有少量Fe2+和Fe3+浸出。
下列说法不正确的是( )
A.1 mol [Zn(NH3)4]2+含16 mol σ键
B.“盐浸”过程中需补充NH3,防止浸液pH下降
C.“滤渣”的主要成分为Fe(OH)3
D.“沉锌”过程中得到的“滤液”可循环利用
10.★★★(2026届湖南岳阳县一中开学考,9)一种以辉铋矿(主要成分为Bi2S3,含有少量的Bi和Bi2O3等)为原料冶炼金属铋的工艺流程如图所示。
已知:①BiCl3水解生成难溶的BiOCl;②化合物中Bi通常呈+3价或+5价,NaBiO3具有强氧化性。下列说法错误的是( )
A.“溶浸”步骤加入盐酸的目的是提高铋的浸取率,抑制Bi3+的水解
B.“溶浸”步骤发生的主要反应为6FeCl3+Bi2S3 6FeCl2+2BiCl3+3S
C.“置换”步骤发生的反应中氧化剂和还原剂的物质的量之比为3∶2
D.流程中可循环利用的物质为FeCl3
11.★★★(2025山东泰安二模,12改编)某小组设计如下工艺流程回收废电路板中的铜,下列说法正确的是( )
A.反应Ⅰ的离子方程式为Cu+H2O2+2NH3+2N [Cu(NH3)4]2++2H2O
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
D.上述化工流程中可以循环使用的物质有NH3、NH4Cl、RH三种
12.★★★(2025湖南邵阳三模,12)钴及其化合物在工业、电子等领域有着广阔的应用前景。一种从炼锌废渣(主要含钴、锌、铅、铁、锰的+2价氧化物或单质)中提取钴的部分工艺如下:
已知:Ksp[Fe(OH)3]=1.0×10-39,Ksp[Co(OH)3]=1.0×10-44,Zn(OH)2和Al(OH)3的化学性质相似,设NA为阿伏加德罗常数的值。下列说法正确的是 ( )
A.已知Na2S2O8中的S元素的化合价为+6,1 mol Na2S2O8中含有2NA个过氧键
B.结合流程分析,Fe2+的还原性强于Co2+
C.使用FeS除去“滤液”中的Zn2+,pH越大越有利于除去“滤液”中的Zn2+
D.“氧化沉钴”的离子方程式为ClO-+2Co2++H2O+4OH- Cl-+2Co(OH)3↓
微专题1 化工流程题解题策略
五年高考
考向1 微型化工流程题
1.★★(2025甘肃,11,3分)处理某酸浸液(主要含Li+、Fe2+、Cu2+、Al3+)的部分流程如下:
下列说法正确的是( )
A.“沉铜”过程中发生反应的离子方程式:2Fe+3Cu2+ 3Cu+2Fe3+
B.“碱浸”过程中NaOH固体加入量越多,Al(OH)3沉淀越完全
C.“氧化”过程中铁元素化合价降低
D.“沉锂”过程利用了Li2CO3的溶解度比Na2CO3小的性质
2.★★(2024湖南,11,3分)中和法生产Na2HPO4·12H2O的工艺流程如下:
已知:①H3PO4的电离常数:=6.9×10-3,=6.2×10-8,=4.8×10-13;
②Na2HPO4·12H2O易风化。
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Na2CO3溶液
B.“调pH”工序中X为NaOH或H3PO4
C.“结晶”工序中溶液显酸性
D.“干燥”工序需在低温下进行
3.★★(2025湖南,12,3分)工业废料的综合处理有利于减少环境污染并实现资源循环利用。从某工业废料中回收镉、锰的部分工艺流程如下:
已知:①富集液中两种金属离子浓度相当;
②常温下,金属化合物的Ksp:
金属化合物 CdS CdCO3 MnS MnCO3
Ksp 8.0×10-27 1.0×10-12 2.5×10-13 2.3×10-11
下列说法错误的是( )
A.粉碎工业废料有利于提高金属元素的浸出率
B.试剂X可以是Na2S溶液
C.“沉镉”和“沉锰”的顺序不能对换
D.“沉锰”时,发生反应的离子方程式为Mn2++HC MnCO3↓+H+
4.★★(2025四川,13,3分)一种主要成分为Ca3(PO4)2和KAlSi3O8的高钾磷矿,通过如下流程可制得重要的化工产品白磷(P4)、K2CO3、Al2O3。其中,电炉煅烧发生的反应为2Ca3(PO4)2+2KAlSi3O8+10C 6CaSiO3+2KAlO2+P4↑+10CO↑。
下列说法错误的是( )
A.“电炉煅烧”必须隔绝空气
B.浸渣的主要成分是CaSiO3
C.“炉气水洗”使P4溶于水而与CO分离
D.“中和沉淀”需要控制溶液的pH
5.★★★(2024江西,8,3分)从CPU针脚(含有铜、镍和钴等金属)中回收金的实验步骤如下图。下列说法错误的是( )
A.将CPU针脚粉碎可加速溶解
B.除杂和溶金步骤需在通风橱中进行
C.富集后,K[AuBr4]主要存在于滤液中
D.还原步骤中有S生成
考向2 物质制备型工艺流程题
6.★★★(2025重庆,15,14分)硒(Se)广泛应用于工农业和生物医药等领域,一种利用H2Se热解制备高纯硒的流程如下:
已知H2Se的沸点为231 K,回答下列问题:
(1)真空焙烧时生成的主要产物为Al2Se3,其中Se的化合价为 ,Al元素基态原子的电子排布式为 。
(2)氢化过程没有发生化合价的变化,Al元素转化为Al2O3·xH2O,则反应的化学方程式为 。
(3)热解反应:H2Se(g) H2(g)+Se(g) ΔH>0 。冷凝时,将混合气体温度迅速降至500 K得到固态硒。Se由气态直接转变为固态的过程称为 。迅速降温的目的是 ;冷凝后尾气的成分是 (填化学式)。
(4)Se的含量可根据行业标准YS/T 226.12-2009进行测定,测定过程中Se的化合价变化如下:
称取粗硒样品0.100 0 g,经过程①将其溶解转化为弱酸H2SeO3,并消除测定过程中的干扰。在酸性介质中,先加入0.100 0 mol·L-1 Na2S2O3标准溶液40.00 mL,再加入少量KI和淀粉溶液,继续用Na2S2O3标准溶液滴定至蓝色消失为终点(原理为I2+2Na2S2O3 2NaI+Na2S4O6),又消耗8.00 mL。过程②中Se(Ⅳ)与Na2S2O3反应的物质的量之比为1∶4,且反应最快。过程③的离子方程式为 。该样品中Se的质量分数为 。
7.★★★(2025湖北,16,14分)氟化钠是一种用途广泛的氟化试剂,通过以下两种工艺制备:
已知:室温下,TiO2是难溶酸性氧化物,CaTiO3的溶解度极低。
20 ℃时,NaF的溶解度为4.06 g/100 g水,温度对其溶解度影响不大。
回答下列问题:
(1)基态氟离子的电子排布式为 。
(2)20 ℃时,CaF2饱和溶液的浓度为c mol·L-1,用c表示CaF2的溶度积Ksp= 。
(3)工艺Ⅰ中研磨引发的固相反应为CaF2+2NaOH Ca(OH)2+2NaF。分析混合物Ⅰ,测得反应的转化率为78%。水浸分离,NaF的产率仅为8%。
①工艺Ⅰ的固相反应 (填“正向”或“逆向”)进行程度大。
②分析以上产率变化,推测溶解度S(CaF2) S[Ca(OH)2](填“>”或“<”)。
(4)工艺Ⅱ水浸后NaF的产率可达81%,写出工艺Ⅱ的总化学反应方程式 。
(5)从滤液Ⅱ获取NaF晶体的操作为 (填标号)。
a.蒸发至大量晶体析出,趁热过滤
b.蒸发至有晶膜出现后冷却结晶,过滤
(6)研磨能够促进固相反应的原因可能有 (填标号)。
a.增大反应物间的接触面积
b.破坏反应物的化学键
c.降低反应的活化能
d.研钵表面跟反应物更好接触
8.(2025北京,18节选)利用工业废气中的H2S制备焦亚硫酸钠 (Na2S2O5)的一种流程示意图如下。
已知:
物质 H2CO3 H2SO3
Ka(25 ℃) =4.5×10-7 =4.7×10-11 =1.4×10-2 =6.0×10-8
(2)制Na2S2O5
Ⅰ.在多级串联反应釜中,Na2CO3悬浊液与持续通入的SO2进行如下反应。
第一步:2Na2CO3+SO2+H2O Na2SO3+2NaHCO3
第二步:NaHCO3+SO2 NaHSO3+CO2
Na2SO3+SO2+H2O 2NaHSO3
Ⅱ.当反应釜中溶液pH达到3.8~4.1时,形成的NaHSO3悬浊液转化为Na2S2O5固体。
①Ⅱ中生成Na2S2O5的化学方程式是 。
②配碱槽中,母液和过量Na2CO3配制反应液,发生反应的化学方程式是 。
③多次循环后,母液中逐渐增多的杂质离子是 ,需除去。
④尾气吸收器中,吸收的气体有 。
(3)理论研究Na2SO3 、NaHCO3与 SO2的反应。一定温度时,在1 L浓度均为1 mol·L-1的 Na2SO3和NaHCO3的混合溶液中,随n(SO2) 的增加,S和HC平衡转化率的变化如图。
①0~a mol,与 SO2优先反应的离子是 。
②a~b mol,HC 平衡转化率上升而S平衡转化率下降,结合方程式解释原因:
。
考向3 涉及Cu、Mn、Co的工艺流程
9.(2025湖南,16,14分)一种从深海多金属结核[主要含MnO2、FeO(OH)、SiO2,有少量的Co2O3、Al2O3、NiO、CuO]中分离获得金属资源和电池级镍钴锰混合溶液(NiSO4、CoSO4、MnSO4)的工艺流程如下:
已知:①金属氢氧化物胶体具有吸附性,可吸附金属阳离子;
②常温下,溶液中金属离子(假定浓度均为0.1 mol·L-1)开始沉淀和完全沉淀(c≤1.0×10-5 mol·L-1)的pH:
Fe3+ Al3+ Cu2+ Ni2+ Co2+ Mn2+
开始沉淀的pH 1.9 3.3 4.7 6.9 7.4 8.1
完全沉淀的pH 3.2 4.6 6.7 8.9 9.4 10.1
回答下列问题:
(1)基态Ni的价层电子排布式为 。
(2)“酸浸还原”时,“滤渣”的主要成分是 (写化学式);SO2还原Co2O3的化学方程式为 。
(3)“沉铁”时,Fe2+转化为Fe2O3的离子方程式为 ,加热至200 ℃的主要原因是 。
(4)“沉铝”时,未产生Cu(OH)2沉淀,该溶液中c(Cu2+)不超过 mol·L-1。
(5)“第二次萃取”时, 、 (填离子符号)与混合萃取剂形成的配合物(其结构如图所示,M表示金属元素)更稳定,这些配合物中氮原子的杂化类型为 。
10.(2025山东,17,12分)采用两段焙烧—水浸法从铁锰氧化矿(主要含Fe2O3、MnO2及Co、Cu、Ca、Si等元素的氧化物)分离提取Cu、Co、Mn等元素,工艺流程如下:
已知:该工艺条件下,(NH4)2SO4低温分解生成NH4HSO4,高温则完全分解为气体;Fe2(SO4)3在650 ℃完全分解,其他金属硫酸盐分解温度均高于700 ℃。
回答下列问题:
(1)“低温焙烧”时金属氧化物均转化为硫酸盐。MnO2与NH4HSO4反应转化为MnSO4时有N2生成,该反应的化学方程式为 。“高温焙烧”温度为650 ℃,“水浸”所得滤渣主要成分除SiO2外还含有 (填化学式)。
(2)在(NH4)2SO4投料量不变的情况下,与两段焙烧工艺相比,直接“高温焙烧”,“水浸”时金属元素的浸出率 (填“增大”“减小”或“不变”)。
(3)HR萃取Cu2+反应为2HR(有机相)+Cu2+(水相) CuR2(有机相)+2H+(水相)。“反萃取”时加入的试剂为 (填化学式)。
(4)“沉钴”中,pH=4时Co2+恰好沉淀完全[c(Co2+)=1×10-5 mol·L-1],则此时溶液中c(H2S)= mol·L-1。已知:(H2S)=1×10-7,(H2S)=1×10-13,Ksp(CoS)=4×10-21。CoS“溶解”时发生反应的离子方程式为 。
(5)“沉锰”所得滤液并入“吸收”液中,经处理后所得产品导入 (填操作单元名称)循环利用。
11.(2025陕晋青宁,16,14分)一种综合回收电解锰工业废盐(主要成分为Mn2+、Mg2+、N的硫酸盐)的工艺流程如下。
已知:①常温下Ksp(MgCO3)=10-5.17,Ksp[Mg(OH)2]=10-11.25,Ksp[Mn(OH)2]=10-12.72;
②S2结构式为。
回答下列问题:
(1)制备废盐溶液时,为加快废盐溶解,可采取的措施有 、 。(写出两种)
(2)“沉锰Ⅰ”中,写出形成的Mn(OH)2被氧化成Mn3O4的化学方程式 。当Mg2+(c=10-0.68 mol·L-1)将要开始沉淀时,溶液中剩余Mn2+浓度为 mol·L-1。
(3)“沉锰Ⅱ”中,过量的(NH4)2S2O8经加热水解去除,最终产物是NH4HSO4和 (填化学式)。
(4)“沉镁Ⅰ”中,当pH为8.0~10.2时,生成碱式碳酸镁[xMgCO3·yMg(OH)2·zH2O],煅烧得到疏松的轻质MgO。pH过大时,不能得到轻质MgO的原因是 。
(5)“沉镁Ⅱ”中,加H3PO4至pH=8.0时,Mg2+沉淀完全;若加至pH=4.0时沉淀完全溶解,据图分析,写出沉淀溶解的离子方程式 。
(6)“结晶”中,产物X的化学式为 。
(7)“焙烧”中,Mn元素发生了 (填“氧化”或“还原”)反应。
考向4 涉及绿色生产及废物回收的工艺流程
12.★★★(2025河北,16,14分)铬盐产品广泛应用于化工、医药、印染等领域。通过闭环生产工艺将铬铁矿转化为重铬酸钾,同时回收利用钾资源,可实现绿色化学的目标。过程如下:
已知:铬铁矿主要成分是Fe(CrO2)2、Mg(CrO2)2、Al2O3、SiO2。
回答下列问题:
(1)基态铬原子的价层电子排布式: 。
(2)煅烧工序中 Fe(CrO2)2反应生成K2CrO4的化学方程式: 。
(3)浸取工序中滤渣Ⅰ的主要成分:Fe2O3、H2SiO3、 、 (填化学式)。
(4)酸化工序中需加压的原因: 。
(5)滤液Ⅱ的主要成分: (填化学式)。
(6)补全还原、分离工序中发生反应的化学方程式:Fe(CO)5+ +
Cr(OH)3↓+ + + CO↑。
(7)滤渣Ⅱ可返回 工序(填工序名称)。
13.(2025黑吉辽蒙,16,14分)某工厂采用如下工艺回收废渣(含有ZnS、PbSO4、FeS和CuCl)中的Zn、Pb元素。
已知:①“氧化浸出”时,PbSO4不发生变化,ZnS转变为[Zn(NH3)4]2+;
②Ksp[Pb(OH)2]=10-14.8;
③酒石酸(记作H2A)结构简式为HOOC(CHOH)2COOH。
回答下列问题:
(1)H2A分子中手性碳原子数目为 。
(2)“氧化浸出”时,过二硫酸根(S2)转变为 (填离子符号)。
(3)“氧化浸出”时,浸出率随温度升高先增大后减小的原因为 。
(4)“除铜”步骤中发生反应的离子方程式为 。
(5)滤渣2中的金属元素为 (填元素符号)。
(6)“浸铅”步骤,PbSO4和Na2A反应生成PbA。PbA产率随体系pH升高先增大的原因为 ,pH过高可能生成 (填化学式)。
(7)290 ℃“真空热解”生成2种气态氧化物,该反应的化学方程式为 。
14.(2025安徽,15,14分)某含锶(Sr)废渣主要含有SrSO4、SiO2、CaCO3、SrCO3和MgCO3等,一种提取该废渣中锶的流程如下图所示。
已知25 ℃时,Ksp(SrSO4)=10-6.46,Ksp(BaSO4)=10-9.97。
回答下列问题:
(1)锶位于元素周期表第五周期第ⅡA族。基态锶原子价电子排布式为 。
(2)“浸出液”中主要的金属离子有Sr2+、 (填离子符号)。
(3)“盐浸”中SrSO4转化反应的离子方程式为 ;25 ℃时,向0.01 mol SrSO4粉末中加入100 mL 0.11 mol·L-1 BaCl2溶液,充分反应后,理论上溶液中c(Sr2+)·c(S)= mol2·L-2(忽略溶液体积的变化)。
(4)其他条件相同时,盐浸2 h,浸出温度对锶浸出率的影响如图1所示。随温度升高锶浸出率增大的原因是 。
图1 图2
(5)“浸出渣2”中主要含有SrSO4、 (填化学式)。
(6)将窝穴体a(结构如图2所示)与K+形成的超分子加入“浸出液”中,能提取其中的Sr2+,原因是 。
(7)由SrCl2·6H2O制备无水SrCl2的最优方法是 (填标号)。
a.加热脱水 b.在HCl气流中加热
c.常温加压 d.加热加压
15.(2025广东,18,14分)我国是金属材料生产大国,绿色生产是必由之路。一种从多金属精矿中提取Fe、Cu、Ni等并探究新型绿色冶铁方法的工艺如下。
已知:多金属精矿中主要含有Fe、Al、Cu、Ni、O等元素。
氢氧化物 Fe(OH)3 Al(OH)3 Cu(OH)2 Ni(OH)2
Ksp(298 K) 2.8×10-39 1.3×10-33 2.2×10-20 5.5×10-16
(1)“酸浸”中,提高浸取速率的措施有 (写一条)。
(2)“高压加热”时,生成Fe2O3的离子方程式为 +O2+ H2O Fe2O3↓+ H+。
(3)“沉铝”时,pH最高可调至 (溶液体积变化可忽略)。已知:“滤液1”中c(Cu2+)=0.022 mol/L,c(Ni2+)=0.042 mol/L。
(4)“选择萃取”中,镍形成如图的配合物。镍易进入有机相的原因有 。
A.镍与N、O形成配位键
B.配位时Ni2+被还原
C.配合物与水能形成分子间氢键
D.烷基链具有疏水性
(5)NixCuyNz晶体的立方晶胞中原子所处位置如图。已知:同种位置原子相同,相邻原子间的最近距离之比dNi-Cu∶dNi-N=∶1,则x∶y∶z= ;晶体中与 Cu 原子最近且等距离的原子的数目为 。
(6)①“700 ℃加热”步骤中,混合气体中仅加少量H2,但借助工业合成氨的逆反应,可使Fe不断生成。该步骤发生反应的化学方程式为 和 。
②“电解”时,Fe2O3颗粒分散于溶液中,以Fe片、石墨棒为电极,画出电解池示意图并做相应标注。
③与传统高炉炼铁工艺相比,上述两种新型冶铁方法所体现“绿色化学”思想的共同点是
(写一条)。
三年模拟
16.★★★(2026届吉林延边零模,11)一种以软锰矿还原浸出液(主要成分为K+、Na+、Ca2+、Mg2+、Zn2+、Mn2+、H+、S)为原料制备电池级硫酸锰的工艺流程如图所示。
已知:“除钾钠”时生成了KFe3[SO4(OH)3]2、NaFe3[SO4(OH)3]2沉淀。下列说法错误的是 ( )
A.“除钾钠”时未发生氧化还原反应
B.“滤渣2”的主要成分为Fe2(CO3)3
C.上述流程分离出“滤渣1、2、3、4”均需采用的操作为过滤
D.实验室模拟“系列操作”需要用到玻璃棒
17.★★★(2026届北京房山开学考,9)以电石渣[主要成分为Ca(OH)2]为原料制备KClO3的流程如图1所示。
已知:ⅰ.加热氯化时会生成Ca(ClO)2,Ca(ClO)2可进一步分解生成Ca(ClO3)2;
ⅱ.相关物质在水中的溶解度曲线如图2所示。
下列说法不正确的是( )
A.氯化时生成Ca(ClO)2的反应为2Cl2+2Ca(OH)2 CaCl2+Ca(ClO)2+2H2O
B.Ca(ClO)2分解为Ca(ClO3)2的化学反应中氧化产物和还原产物的物质的量之比为2∶1
C.“转化”能够得到KClO3的原因是KClO3的溶解度小于Ca(ClO3)2的溶解度
D.转化后的溶液经蒸发浓缩、冷却结晶、过滤,可得到KClO3粗品
18.★★★(2026届辽宁期初调研,16)BaCl2可用于电子、仪表等工业。以毒重石(主要成分为BaCO3,含少量的CaCO3、MgSO4、Fe2O3、SiO2等杂质)为原料,模拟工业制取BaCl2·2H2O的流程如下图所示:
已知:Ksp(BaC2O4)=1.6×10-7,Ksp(CaC2O4)=2.3×10-9;相关金属离子形成氢氧化物沉淀的pH范围如下:
Ca2+ Mg2+ Fe3+
开始沉淀时的pH 11.9 9.1 1.9
完全沉淀时的pH 13.9 11.0 3.7
(1)盐酸浸取时需要适当加热的原因是 。
(2)用质量分数为37%的盐酸配制质量分数为15%的盐酸需用到的仪器有 (填字母)。
A.量筒 B.烧杯 C.容量瓶 D.玻璃棒
(3)滤渣Ⅰ的成分为 。
(4)Mg(OH)2的溶度积常数Ksp= ;加入H2C2O4时发生的离子反应为
,加入H2C2O4应避免过量,其原因是 。
(5)母液中除了含有Ba2+、Cl-外,还含有大量的 (填离子符号)。
(6)滤渣Ⅲ(不含结晶水)是结石的主要成分,滤渣Ⅲ经过洗涤干燥后在空气中进行热重分析,取128.0 g该纯净物,在200~470 ℃灼烧,最后得到100.0 g产物,200~470 ℃时发生反应的化学方程式为 。
19.★★★(2026届山西大同一调,16)POM是一种常用的浸渍试剂,一种从辉钼矿(主要含有MoS2、NiS、PbS、SiO2以及其他惰性杂质)获得POM、Ni以及Na2SO4的流程如下图所示:
已知:“闪速焙烧”所得烧渣中生成的氧化物有MoO3、PbO、NiO。请回答下列问题:
(1)基态Ni的价电子排布式为 。
(2)“脱硫”工序需控制温度在40~60 ℃,离子方程式为 。
(3)滤渣2的成分除了SiO2之外还有 (填化学式)。
(4)该流程中可以循环利用的物质有 、 (填化学式)。
(5)工业上,采用羰基法提纯镍的原理为Ni(s)+4CO(g) Ni(CO)4(g) ΔH<0。T1 T2(填“>”“<”或“=”),简述该方法提纯镍的原理:
。
20.★★★(2025重庆主城五区二诊,15)钛被称为“二十一世纪的金属”,乳酸亚铁[Fe(C3H5O3)2]常作补铁制剂。工业上用钛铁矿(主要成分为FeTiO3,杂质有Fe2O3、CaO、MgO、SiO2等)生产钛和乳酸亚铁的工艺流程如下:
已知:①酸性溶液中钛元素主要以TiO2+形式存在,TiO2+能水解;
②25 ℃时,Ksp[Fe(OH)2]=8.0×10-16、Ksp[TiO(OH)2]=1.0×10-29、Ksp[Mg(OH)2]=1.8×10-11。
回答下列问题:
(1)基态钛原子价层电子轨道表示式为 ;滤渣的主要成分为 (填化学式);试剂X为 。
(2)“沉铁”时需控制反应温度低于35 ℃,其主要目的是 。
(3)滤液1“沉钛”的离子方程式为 。
(4)已知滤液2中Fe2+的浓度为0.8 mol/L,Mg2+的浓度为0.02 mol/L,则滤液2中pH不大于 (已知lg3≈0.5)。
(5)上述流程中,“结晶”和“沉钛”顺序不宜交换的主要原因是 。
(6)TiO2与C、Cl2在600 ℃时充分反应后,混合气体中各组分的分压如下表所示:
物质 TiCl4 CO CO2 Cl2
分压/MPa 4.59×10-2 1.84×10-2 3.70×10-2 5.98×10-9
①该温度下,TiO2与C、Cl2反应的总化学方程式为 。
②随着温度升高,尾气中CO的含量升高,主要原因是 。
第三章 金属及其化合物
第1节 钠及其化合物
五年高考
1.★(2025重庆,2,3分)下列化学科普实验所涉及物质的性质或应用描述正确的是( )
选项 科普实验 性质或应用
A 焰色试验 Na和K的焰色均为紫色
B 漂白实验 Cl2和SO2均可使品红溶液永久褪色
C 蛋清变性 醋酸铅溶液和甲醛溶液均可使蛋白质变性
D 铜板刻蚀 氯化铁溶液和浓硫酸均可在常温下刻蚀铜板
答案 C
2.★(2025浙江1月选考,3,3分)化学与生产生活密切相关,下列说法不正确的是( )
A.ClO2具有强氧化性,可用于杀菌消毒
B.聚丙烯是高分子材料,可用作吸水剂
C.Na2CO3溶液呈碱性,可用于去除油污
D.硬铝密度小、强度高、抗腐蚀能力强,可用作飞机材料
答案 B
3.★(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NaHCO3中和发酵过程产生的酸
答案 A
4.★★(2025江苏,6,3分)下列化学反应表示正确的是 ( )
A.黑火药爆炸:2KNO3+C+3S K2CO3+N2↑+3SO2↑
B.电解饱和NaCl溶液制NaOH:Cl-+2H2O 2OH-+H2↑+ClO-
C.重油裂解获得的丙烯制聚丙烯:nCH2CH—CH3
D.向饱和氨盐水中通入过量CO2:NaCl+NH3+H2O+CO2 NaHCO3↓+NH4Cl
答案 D
5.★★(教考衔接:人教版必修第一册第二章第一节·练习与应用)(2024北京,8,3分)关于Na2CO3和NaHCO3的下列说法中,不正确的是( )
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NaHCO3转化为Na2CO3
C.利用二者热稳定性差异,可从它们的固体混合物中除去NaHCO3
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
6.★★(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++C HC+2H2O
B.碱转化为两种盐:2OH-+Cl2 ClO-+Cl-+H2O
C.过氧化物转化为碱:2+2H2O 4OH-+O2↑
D.盐转化为另一种盐:Na2SiO3+2H+ H2SiO3↓+2Na+
答案 B
7.★★(2024湖北,10,3分)碱金属的液氨溶液含有的蓝色溶剂化电子[e(NH3)n]-是强还原剂。锂与液氨反应的装置如图(夹持装置略)。下列说法错误的是( )
A.碱石灰有利于NH3逸出
B.锂片必须打磨出新鲜表面
C.干燥管中均可选用P2O5
D.双口烧瓶中发生的变化是Li+nNH3 Li++[e(NH3)n]-
答案 C
三年模拟
8.★(2026届山西多校11月期中,1改编)下列关于碱金属及其化合物的说法正确的是( )
A.金属K着火,可用泡沫灭火器灭火
B.Li在空气中燃烧生成Li2O2
C.NaCl溶液中的水合钠离子示意图:
D.实验室可用氧化铝坩埚熔化NaOH固体
答案 C
9.★(2026届北京海淀期中,5改编)下列物质用途与其性质的对应关系不正确的是( )
选项 物质用途 物质性质
A Na2O2用作潜水艇中的供氧剂 Na2O2与CO2、H2O反应均生成O2
B 熟石灰用于处理酸性废水 Ca(OH)2能发生中和反应
C 小苏打用作烘焙面包的膨松剂 NaHCO3受热或遇酸时生成CO2
D 维生素C用作食品抗氧化剂 维生素C具有酸性
答案 D
10.★★(2026届湖南永州一中开学考,3)下列关于钠及其化合物的叙述正确的是( )
A.Na2O2与SO2反应生成Na2SO3和O2
B.可用澄清石灰水鉴别Na2CO3溶液和NaHCO3溶液
C.钠与浓NH4Cl溶液反应,放出的气体中含H2和NH3
D.与足量盐酸反应要得到相同质量的CO2,需要NaHCO3的质量比Na2CO3大
答案 C
11.★★★(2025河北石家庄三模,8)我国化学工业科学家侯德榜对索尔维制碱法进行了改进,其工艺流程及NH4Cl的溶解度曲线如下。下列说法错误的是( )
A.该工艺创造性地将制碱与合成氨结合起来
B.“吸氨1”和“碳酸化”工序不可互换顺序
C.“碳酸化”工序中总反应的离子方程式为CO2+H2O+NH3 HC+N
D.“工序X”涉及的主要操作为降温结晶、过滤
答案 C
12.★★★(2026届河北辛集中学开学考,7)探究钠及其化合物的性质,下列方案设计、现象及结论都正确的是( )
选项 方案设计 现象 结论
A 向露置在空气中的Na2O2固体中加入稀盐酸 溶液中产生气泡 Na2O2固体已经变质
B 将一小块金属钠在燃烧匙中点燃,伸入盛有CO2的集气瓶中 产生黑、白两种固体 钠的还原性强,与二氧化碳发生了置换反应
C 向2 mL 2 mol·L-1 Na2CO3溶液中滴加2滴4 mol·L-1稀盐酸 溶液中产生气泡 该Na2CO3溶液中混有NaHCO3杂质
D 向插有温度计的10 mL 0.1 mol·L-1 NH4Cl溶液中加入一定量NaOH固体 有刺激性气味产生,温度计示数增大 反应N+OH- NH3↑+H2O为放热反应
答案 B
第2节 铁及其化合物
五年高考
1.★(教考衔接:鲁科版必修第一册第3章第1节)(2024新课标,9,6分)
实验室中利用右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)+4H2O(g) Fe3O4(s)+4H2(g) 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
答案 B
2.★(2023江苏,11,3分)室温下,探究0.1 mol·L-1 FeSO4溶液的性质,下列实验方案能达到探究目的的是( )
选项 探究目的 实验方案
A 溶液中是否含有Fe3+ 向2 mL FeSO4溶液中滴加几滴新制氯水,再滴加KSCN溶液,观察溶液颜色变化
B Fe2+是否有还原性 向2 mL FeSO4溶液中滴加几滴酸性KMnO4溶液,观察溶液颜色变化
C Fe2+是否水解 向2 mL FeSO4溶液中滴加2~3滴酚酞试液,观察溶液颜色变化
D Fe2+能否催化H2O2分解 向2 mL 5% H2O2溶液中滴加几滴FeSO4溶液,观察气泡产生情况
答案 B
3.★★★(2025河南,4,3分)X是自然界中一种常见矿物的主要成分,可以通过如图所示的四步反应转化为Q(略去部分参与反应的物质和反应条件)。已知X和Q的组成元素相同。
下列说法错误的是( )
A.Y常用作油漆、涂料等的红色颜料
B.溶液Z加热煮沸后颜色会发生变化
C.R→Q反应需要在强酸性条件下进行
D.Q可以通过单质间化合反应制备
答案 C
4.★★★(2023重庆,15节选)Fe3O4是一种用途广泛的磁性材料,以FeCl2为原料制备Fe3O4并获得副产物CaCl2水合物的工艺如下。
回答下列问题:
(1)Fe3O4中Fe元素的化合价是+2和 。O2-的核外电子排布式为 。
(2)反应釜1中的反应需在隔绝空气条件下进行,其原因是 。
(3)反应釜2中,加入CaO和分散剂的同时通入空气。
①反应的离子方程式为 。
②为加快反应速率,可采取的措施有 (写出两项即可)。
答案 (1)+3 1s22s22p6 (2)Fe2+易被氧化
(3)①4CaO+6H2O+4Fe2++O2 4Fe(OH)3+4Ca2+ ②适当升高温度、搅拌等合理答案
5.★★★(2021海南,15节选)无水FeCl3常作为芳烃氯代反应的催化剂。某研究小组设计了如下流程,以废铁屑(含有少量碳和SiO2杂质)为原料制备无水FeCl3(s)。
已知:氯化亚砜()熔点-101 ℃,沸点76 ℃,易水解。
回答问题:
(2)为避免引入新的杂质,试剂B可以选用 (填编号)。
a.KMnO4溶液 b.氯水 c.溴水 d.H2O2溶液
(3)操作②是蒸发结晶,加热的同时通入HCl(g)的目的是 。
(4)取少量D晶体,溶于水并滴加KSCN溶液,现象是 。
(5)反应D→E的化学方程式为 。
答案 (2)bd (3)抑制Fe3+水解 (4)溶液呈红色
(5)FeCl3·6H2O+6SOCl2FeCl3+6SO2↑+12HCl↑
三年模拟
6.★★(2026届湖北仙桃汉江中学8月考,11)部分含铁物质的分类与相应铁元素的化合价关系如图所示。下列说法不正确的是( )
A.b可被还原为a B.d在空气中可被还原为e
C.一定条件下a能与水蒸气反应 D.c溶于盐酸后所得溶液遇KSCN变红
答案 B
7.★★(2026届广东广州三校调研,8)下列陈述Ⅰ与陈述Ⅱ均正确,且具有因果关系的是( )
选项 陈述Ⅰ 陈述Ⅱ
A Na与H2O反应速率快于乙醇 水的—OH活性大于醇的—OH
B 金属Mg着火时,可用泡沫灭火器扑灭 CO2不支持燃烧
C 工业上常用电解熔融 Al2O3而不是 AlCl3制备Al Al2O3中离子键比AlCl3中离子键弱
D 常温下,将铁片放入浓硝酸中没有明显现象 常温下,Fe与浓硝酸不反应
答案 A
8.★★★(2026届湖南雅礼中学月考三,5)为了长时间观察到Fe(OH)2白色固体,设计下列4个实验。下列有关说法正确的是( )
A.实验A,关闭K之前的操作:在锥形瓶的小导气管出口点燃氢气,检验氢气的纯度
B.实验B,用铁粉与滴入的稀硫酸反应产生的氢气排尽装置内的空气,再挤压长胶头滴管
C.4个实验中,相对而言,实验C看到白色沉淀时间最长
D.实验D,FeSO4溶液上方的苯用来隔绝空气,可把苯换成四氯化碳
答案 B
9.★★★(2025山西晋中二模,10)实验室制取FeCO3的装置如图所示(制备时先通入CO2调节溶液pH),下列说法错误的是( )
A.试剂a是饱和NaHCO3溶液
B.装置C可以换成敞口容器
C.调节pH的目的是防止生成铁的氢氧化物
D.FeSO4溶液的浓度可用酸性KMnO4标准溶液标定
答案 B
10.(2026届湖北沙市中学8月考,14)探究补铁剂[主要成分:氯化血红素(含+2价铁)、富锌蛋白粉、维生素C、乳酸、葡萄糖浆]中铁元素是否变质。先取少量补铁剂,用酸性丙酮溶解后制成溶液。
实验Ⅰ 实验Ⅱ 实验Ⅲ
取待测液,加入少量KSCN溶液,无明显现象;再加入少量H2O2,溶液不变红 取实验Ⅰ所得溶液,再加入少量KSCN溶液,无明显现象;再加入H2O2溶液,溶液变为红褐色 取实验Ⅰ所得溶液,加入少量盐酸,无明显现象,继续加入H2O2至过量,溶液先变红后褪色
下列说法不正确的是( )
A.实验Ⅰ中加入KSCN溶液无明显现象,与KSCN溶液的用量无关
B.实验Ⅰ中加入H2O2溶液后不变红,可能是H2O2被维生素C还原了
C.实验Ⅲ中溶液红色褪去,可能是H2O2将SCN-氧化了
D.实验说明,该补铁剂中+2价铁在酸性条件下才能被H2O2氧化
答案 D
第3节 金属资源的开发利用
五年高考
1.★(2025四川,1,3分)材料是科技发展的基础。下列属于金属材料的是( )
A.制造电极的石墨烯 B.制造减震弹簧的高碳钢
C.制造防弹装甲的高强度芳纶纤维 D.制造耐温度剧变仪器的高硼玻璃
答案 B
2.★★(2025黑吉辽蒙,11,3分)某工厂利用生物质(稻草)从高锰钴矿(含MnO2、Co3O4和少量Fe2O3)中提取金属元素,流程如图。已知“沉钴”温度下Ksp(CoS)=10-20.4,下列说法错误的是( )
A.硫酸用作催化剂和浸取剂
B.使用生物质的优点是其来源广泛且可再生
C.“浸出”时,3种金属元素均被还原
D.“沉钴”后上层清液中c(Co2+)·c(S2-)=10-20.4
答案 C
3.★★★(2025山东,13,4分)钢渣中富含CaO、SiO2、FeO、Fe2O3等氧化物,实验室利用酸碱协同法分离钢渣中的Ca、Si、Fe元素,流程如下。已知:Fe2(C2O4)3能溶于水;Ksp(CaC2O4)=2.3×10-9,Ksp(FeC2O4)=3.2×10-7。下列说法错误的是( )
A.试剂X可选用Fe粉
B.试剂Y可选用盐酸
C.“分离”后Fe元素主要存在于滤液Ⅱ中
D.“酸浸”后滤液Ⅰ的pH过小会导致滤渣Ⅱ质量减少
答案 A
4.★★(2025北京,16节选)(2)随着铅酸电池广泛应用,需要回收废旧电池材料,实现资源的再利用。回收过程中主要物质的转化关系示意图如下。
①将PbSO4等物质转化为Pb2+的过程中,步骤Ⅰ加入NaOH溶液的目的是 。
②步骤Ⅱ、Ⅲ中H2O2和K2S2O8作用分别是 。
答案 (2)①脱除S,生成可溶于酸的Pb(OH)2
②H2O2作还原剂,K2S2O8作氧化剂
5.★★(2025甘肃,16节选)研究人员设计了一种从铜冶炼烟尘(主要含S、As2O3及Cu、Zn、Pb的硫酸盐)中高效回收砷、铜、锌和铅的绿色工艺,部分流程如下:
已知:As2O3熔点314 ℃,沸点460 ℃
分解温度:CuO 1 100 ℃,CuSO4 560 ℃,ZnSO4 680 ℃,PbSO4高于1 000 ℃
Ksp(PbSO4)=1.8×10-8
(1)设计焙烧温度为600 ℃,理由为 。
(2)将SO2通入Na2CO3和Na2S的混合溶液可制得Na2S2O3,该反应的化学方程式为 。
(3)酸浸的目的为 。
(4)从浸出液得到Cu的方法为 (任写一种)。
答案 (1)使As2O3变为蒸气,使CuSO4分解为CuO,便于后续分离 (2)2Na2S+Na2CO3+4SO2 3Na2S2O3+CO2
(3)使CuO溶解形成CuSO4溶液,与PbSO4分离
(4)加入更活泼的金属(如Fe)置换出Cu单质(或以惰性材料为阳极,纯铜作阴极电解浸出液)
6.(2025云南,15,14分)从褐铁矿型金—银矿(含Au、Ag、Fe2O3、MnO2、CuO、SiO2等)中提取Au、Ag,并回收其他有价金属的一种工艺如下:
已知:①金—银矿中Cu、Mn元素的含量分别为0.19%、2.35%。
②25 ℃时,Mn(OH)2的Ksp为1.9×10-13。
回答下列问题:
(1)基态Cu原子的价层电子排布式为 。
(2)“还原酸浸”时,MnO2反应的离子方程式为 。
(3)“浸金银”时,Au溶解涉及的主要反应如下:
①Au+5S2+[Cu(NH3)4]2+ [Au(S2O3)2]3-+[Cu(S2O3)3]5-+4NH3
②4[Cu(S2O3)3]5-+16NH3+O2+2H2O 4[Cu(NH3)4]2++4OH-+12S2
上述过程中的催化剂为 。
(4)“沉铜”前,“滤液1”多次循环的目的为 。
(5)根据“还原酸浸”“氧化”,推断Fe3+、Cu2+、MnO2的氧化性由强到弱的顺序为 。
(6)25 ℃“沉铁”后,调节“滤液4”的pH至8.0,无Mn(OH)2析出,则c(Mn2+)≤ mol·L-1。
(7)一种锑锰(Mn3Sb)合金的立方晶胞结构如图。
①该晶胞中,每个Sb周围与它最近且相等距离的Mn有 个。
②NA为阿伏加德罗常数的值,晶胞边长为a nm,则晶体的密度为 g·cm-3(列出计算式即可)。
答案 (1)3d104s1
(2)MnO2+S+2H+ Mn2++S+H2O
(3)[Cu(NH3)4]2+ (4)富集Cu2+ (5)MnO2、Fe3+、Cu2+
(6)0.19 (7)①12 ②
7.(2025四川,17,15分)为了节约资源,减少重金属对环境的污染,一研究小组对某有色金属冶炼厂的高氯烟道灰(主要含有CuCl2、ZnCl2、CuO、ZnO、PbO、Fe2O3、SiO2等)进行研究,设计如下工艺流程,实现了铜和锌的分离回收。
回答下列问题:
(1)铜元素位于元素周期表第 周期、第 族。
(2)“碱浸脱氯”使可溶性铜盐、锌盐转化为碱式碳酸盐沉淀。其中,铜盐发生反应的化学方程式为 。
(3)滤渣①中,除SiO2外,主要还有 。
(4)“中和除杂”步骤,调控溶液pH=3.5左右,发生反应的离子方程式为 。
(5)“深度脱氯”时,Cl-的存在使锌粉还原产生的Cu与Cu2+反应,生成能被空气氧化的CuCl沉淀,使Cl-被脱除。欲脱除1.0 mol Cl-,理论上需要锌粉 mol。
(6)CuCl可以通过 (填标号)将其溶解,并返回到 步骤中。
a.盐酸酸化、双氧水氧化
b.硫酸酸化、KMnO4氧化
c.硝酸酸化和氧化
d.硫酸酸化、双氧水氧化
(7)“电解分离”采用无隔膜电解槽,以石墨为阳极,铜为阴极。
①“电解分离”时,阴极产生大量气泡,说明铜、锌分离已完成,其理由是 。
②“电解分离”前,需要脱氯的原因有 。
答案 (1)四 ⅠB (2)2CuCl2+3Na2CO3+2H2O Cu2(OH)2CO3↓+4NaCl+2NaHCO3(合理即可) (3)PbSO4
(4)4Fe3++3Zn2(OH)2CO3+3H2O 4Fe(OH)3↓+6Zn2++3CO2↑ (5)0.5 (6)d 深度脱氯
(7)①阴极产生大量气泡说明溶液中已无Cu2+ ②防止Cl-在阳极放电产生Cl2而污染环境;Cl-可能干扰阴极铜的沉积,导致产品不纯(生成CuCl)或效率降低
三年模拟
8.★(2025江苏南京考前指导,8)铝及其化合物具有重要应用。下列说法正确的是( )
A.铝合金硬度低,可用于航空工业 B.Al2O3熔点高,可用于电解冶炼铝
C.Al(OH)3有弱碱性,可用于治疗胃酸过多 D.KAl(SO4)2易溶于水,可用于净水
答案 C
9.★★(2026届福建漳平二中开学考,6)从炼钢粉尘(主要含Fe3O4、Fe2O3和ZnO)中提取锌的流程如下:
“盐浸”过程中ZnO转化为[Zn(NH3)4]2+,并有少量Fe2+和Fe3+浸出。
下列说法不正确的是( )
A.1 mol [Zn(NH3)4]2+含16 mol σ键
B.“盐浸”过程中需补充NH3,防止浸液pH下降
C.“滤渣”的主要成分为Fe(OH)3
D.“沉锌”过程中得到的“滤液”可循环利用
答案 C
10.★★★(2026届湖南岳阳县一中开学考,9)一种以辉铋矿(主要成分为Bi2S3,含有少量的Bi和Bi2O3等)为原料冶炼金属铋的工艺流程如图所示。
已知:①BiCl3水解生成难溶的BiOCl;②化合物中Bi通常呈+3价或+5价,NaBiO3具有强氧化性。下列说法错误的是( )
A.“溶浸”步骤加入盐酸的目的是提高铋的浸取率,抑制Bi3+的水解
B.“溶浸”步骤发生的主要反应为6FeCl3+Bi2S3 6FeCl2+2BiCl3+3S
C.“置换”步骤发生的反应中氧化剂和还原剂的物质的量之比为3∶2
D.流程中可循环利用的物质为FeCl3
答案 C
11.★★★(2025山东泰安二模,12改编)某小组设计如下工艺流程回收废电路板中的铜,下列说法正确的是( )
A.反应Ⅰ的离子方程式为Cu+H2O2+2NH3+2N [Cu(NH3)4]2++2H2O
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
D.上述化工流程中可以循环使用的物质有NH3、NH4Cl、RH三种
答案 A
12.★★★(2025湖南邵阳三模,12)钴及其化合物在工业、电子等领域有着广阔的应用前景。一种从炼锌废渣(主要含钴、锌、铅、铁、锰的+2价氧化物或单质)中提取钴的部分工艺如下:
已知:Ksp[Fe(OH)3]=1.0×10-39,Ksp[Co(OH)3]=1.0×10-44,Zn(OH)2和Al(OH)3的化学性质相似,设NA为阿伏加德罗常数的值。下列说法正确的是 ( )
A.已知Na2S2O8中的S元素的化合价为+6,1 mol Na2S2O8中含有2NA个过氧键
B.结合流程分析,Fe2+的还原性强于Co2+
C.使用FeS除去“滤液”中的Zn2+,pH越大越有利于除去“滤液”中的Zn2+
D.“氧化沉钴”的离子方程式为ClO-+2Co2++H2O+4OH- Cl-+2Co(OH)3↓
答案 B
微专题1 化工流程题解题策略
五年高考
考向1 微型化工流程题
1.★★(2025甘肃,11,3分)处理某酸浸液(主要含Li+、Fe2+、Cu2+、Al3+)的部分流程如下:
下列说法正确的是( )
A.“沉铜”过程中发生反应的离子方程式:2Fe+3Cu2+ 3Cu+2Fe3+
B.“碱浸”过程中NaOH固体加入量越多,Al(OH)3沉淀越完全
C.“氧化”过程中铁元素化合价降低
D.“沉锂”过程利用了Li2CO3的溶解度比Na2CO3小的性质
答案 D
2.★★(2024湖南,11,3分)中和法生产Na2HPO4·12H2O的工艺流程如下:
已知:①H3PO4的电离常数:=6.9×10-3,=6.2×10-8,=4.8×10-13;
②Na2HPO4·12H2O易风化。
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Na2CO3溶液
B.“调pH”工序中X为NaOH或H3PO4
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
3.★★(2025湖南,12,3分)工业废料的综合处理有利于减少环境污染并实现资源循环利用。从某工业废料中回收镉、锰的部分工艺流程如下:
已知:①富集液中两种金属离子浓度相当;
②常温下,金属化合物的Ksp:
金属化合物 CdS CdCO3 MnS MnCO3
Ksp 8.0×10-27 1.0×10-12 2.5×10-13 2.3×10-11
下列说法错误的是( )
A.粉碎工业废料有利于提高金属元素的浸出率
B.试剂X可以是Na2S溶液
C.“沉镉”和“沉锰”的顺序不能对换
D.“沉锰”时,发生反应的离子方程式为Mn2++HC MnCO3↓+H+
答案 D
4.★★(2025四川,13,3分)一种主要成分为Ca3(PO4)2和KAlSi3O8的高钾磷矿,通过如下流程可制得重要的化工产品白磷(P4)、K2CO3、Al2O3。其中,电炉煅烧发生的反应为2Ca3(PO4)2+2KAlSi3O8+10C 6CaSiO3+2KAlO2+P4↑+10CO↑。
下列说法错误的是( )
A.“电炉煅烧”必须隔绝空气
B.浸渣的主要成分是CaSiO3
C.“炉气水洗”使P4溶于水而与CO分离
D.“中和沉淀”需要控制溶液的pH
答案 C
5.★★★(2024江西,8,3分)从CPU针脚(含有铜、镍和钴等金属)中回收金的实验步骤如下图。下列说法错误的是( )
A.将CPU针脚粉碎可加速溶解
B.除杂和溶金步骤需在通风橱中进行
C.富集后,K[AuBr4]主要存在于滤液中
D.还原步骤中有S生成
答案 C
考向2 物质制备型工艺流程题
6.★★★(2025重庆,15,14分)硒(Se)广泛应用于工农业和生物医药等领域,一种利用H2Se热解制备高纯硒的流程如下:
已知H2Se的沸点为231 K,回答下列问题:
(1)真空焙烧时生成的主要产物为Al2Se3,其中Se的化合价为 ,Al元素基态原子的电子排布式为 。
(2)氢化过程没有发生化合价的变化,Al元素转化为Al2O3·xH2O,则反应的化学方程式为 。
(3)热解反应:H2Se(g) H2(g)+Se(g) ΔH>0 。冷凝时,将混合气体温度迅速降至500 K得到固态硒。Se由气态直接转变为固态的过程称为 。迅速降温的目的是 ;冷凝后尾气的成分是 (填化学式)。
(4)Se的含量可根据行业标准YS/T 226.12-2009进行测定,测定过程中Se的化合价变化如下:
称取粗硒样品0.100 0 g,经过程①将其溶解转化为弱酸H2SeO3,并消除测定过程中的干扰。在酸性介质中,先加入0.100 0 mol·L-1 Na2S2O3标准溶液40.00 mL,再加入少量KI和淀粉溶液,继续用Na2S2O3标准溶液滴定至蓝色消失为终点(原理为I2+2Na2S2O3 2NaI+Na2S4O6),又消耗8.00 mL。过程②中Se(Ⅳ)与Na2S2O3反应的物质的量之比为1∶4,且反应最快。过程③的离子方程式为 。该样品中Se的质量分数为 。
答案 (1)-2 1s22s22p63s23p1
(2)Al2Se3+(x+3)H2O Al2O3·xH2O+3H2Se
(3)凝华 减少H2Se的生成,提高Se的产率 H2、H2Se
(4)H2SeO3+4I-+4H+ 2I2+Se+3H2O 94.8%
7.★★★(2025湖北,16,14分)氟化钠是一种用途广泛的氟化试剂,通过以下两种工艺制备:
已知:室温下,TiO2是难溶酸性氧化物,CaTiO3的溶解度极低。
20 ℃时,NaF的溶解度为4.06 g/100 g水,温度对其溶解度影响不大。
回答下列问题:
(1)基态氟离子的电子排布式为 。
(2)20 ℃时,CaF2饱和溶液的浓度为c mol·L-1,用c表示CaF2的溶度积Ksp= 。
(3)工艺Ⅰ中研磨引发的固相反应为CaF2+2NaOH Ca(OH)2+2NaF。分析混合物Ⅰ,测得反应的转化率为78%。水浸分离,NaF的产率仅为8%。
①工艺Ⅰ的固相反应 (填“正向”或“逆向”)进行程度大。
②分析以上产率变化,推测溶解度S(CaF2) S[Ca(OH)2](填“>”或“<”)。
(4)工艺Ⅱ水浸后NaF的产率可达81%,写出工艺Ⅱ的总化学反应方程式 。
(5)从滤液Ⅱ获取NaF晶体的操作为 (填标号)。
a.蒸发至大量晶体析出,趁热过滤
b.蒸发至有晶膜出现后冷却结晶,过滤
(6)研磨能够促进固相反应的原因可能有 (填标号)。
a.增大反应物间的接触面积
b.破坏反应物的化学键
c.降低反应的活化能
d.研钵表面跟反应物更好接触
答案 (1)1s22s22p6{写成[He]2s22p6或者[Ne]也给分} (2)4c3 (3)①正向 ②< (4)CaF2+2NaOH+TiO2 CaTiO3+2NaF+H2O (5)a (6)ab
8.(2025北京,18节选)利用工业废气中的H2S制备焦亚硫酸钠 (Na2S2O5)的一种流程示意图如下。
已知:
物质 H2CO3 H2SO3
Ka(25 ℃) =4.5×10-7 =4.7×10-11 =1.4×10-2 =6.0×10-8
(2)制Na2S2O5
Ⅰ.在多级串联反应釜中,Na2CO3悬浊液与持续通入的SO2进行如下反应。
第一步:2Na2CO3+SO2+H2O Na2SO3+2NaHCO3
第二步:NaHCO3+SO2 NaHSO3+CO2
Na2SO3+SO2+H2O 2NaHSO3
Ⅱ.当反应釜中溶液pH达到3.8~4.1时,形成的NaHSO3悬浊液转化为Na2S2O5固体。
①Ⅱ中生成Na2S2O5的化学方程式是 。
②配碱槽中,母液和过量Na2CO3配制反应液,发生反应的化学方程式是 。
③多次循环后,母液中逐渐增多的杂质离子是 ,需除去。
④尾气吸收器中,吸收的气体有 。
(3)理论研究Na2SO3 、NaHCO3与 SO2的反应。一定温度时,在1 L浓度均为1 mol·L-1的 Na2SO3和NaHCO3的混合溶液中,随n(SO2) 的增加,S和HC平衡转化率的变化如图。
①0~a mol,与 SO2优先反应的离子是 。
②a~b mol,HC 平衡转化率上升而S平衡转化率下降,结合方程式解释原因:
。
答案 (2)①2NaHSO3 Na2S2O5+H2O ②NaHSO3+Na2CO3 NaHCO3+Na2SO3(或Na2S2O5+H2O+2Na2CO3 2Na2SO3+2NaHCO3) ③S ④CO2、SO2
(3)①S ②溶液中发生的反应:ⅰ.HC+SO2+H2O H2CO3+HS,H2CO3 H2O+CO2;ⅱ.S+SO2+H2O 2HS。a mol后,随着n(SO2)增加,因H2CO3分解,促进ⅰ中SO2与HC的反应不断正向进行,溶液中c(HS)不断增加,促使反应ⅱ逆向进行
考向3 涉及Cu、Mn、Co的工艺流程
9.(2025湖南,16,14分)一种从深海多金属结核[主要含MnO2、FeO(OH)、SiO2,有少量的Co2O3、Al2O3、NiO、CuO]中分离获得金属资源和电池级镍钴锰混合溶液(NiSO4、CoSO4、MnSO4)的工艺流程如下:
已知:①金属氢氧化物胶体具有吸附性,可吸附金属阳离子;
②常温下,溶液中金属离子(假定浓度均为0.1 mol·L-1)开始沉淀和完全沉淀(c≤1.0×10-5 mol·L-1)的pH:
Fe3+ Al3+ Cu2+ Ni2+ Co2+ Mn2+
开始沉淀的pH 1.9 3.3 4.7 6.9 7.4 8.1
完全沉淀的pH 3.2 4.6 6.7 8.9 9.4 10.1
回答下列问题:
(1)基态Ni的价层电子排布式为 。
(2)“酸浸还原”时,“滤渣”的主要成分是 (写化学式);SO2还原Co2O3的化学方程式为 。
(3)“沉铁”时,Fe2+转化为Fe2O3的离子方程式为 ,加热至200 ℃的主要原因是 。
(4)“沉铝”时,未产生Cu(OH)2沉淀,该溶液中c(Cu2+)不超过 mol·L-1。
(5)“第二次萃取”时, 、 (填离子符号)与混合萃取剂形成的配合物(其结构如图所示,M表示金属元素)更稳定,这些配合物中氮原子的杂化类型为 。
答案 (1)3d84s2
(2)SiO2 Co2O3+SO2+H2SO4 2CoSO4+H2O
(3)4Fe2++O2+4H2O 2Fe2O3↓+8H+ 防止生成Fe(OH)3胶体吸附金属阳离子
(4)0.01 (5)Ni2+ Co2+ sp2
10.(2025山东,17,12分)采用两段焙烧—水浸法从铁锰氧化矿(主要含Fe2O3、MnO2及Co、Cu、Ca、Si等元素的氧化物)分离提取Cu、Co、Mn等元素,工艺流程如下:
已知:该工艺条件下,(NH4)2SO4低温分解生成NH4HSO4,高温则完全分解为气体;Fe2(SO4)3在650 ℃完全分解,其他金属硫酸盐分解温度均高于700 ℃。
回答下列问题:
(1)“低温焙烧”时金属氧化物均转化为硫酸盐。MnO2与NH4HSO4反应转化为MnSO4时有N2生成,该反应的化学方程式为 。“高温焙烧”温度为650 ℃,“水浸”所得滤渣主要成分除SiO2外还含有 (填化学式)。
(2)在(NH4)2SO4投料量不变的情况下,与两段焙烧工艺相比,直接“高温焙烧”,“水浸”时金属元素的浸出率 (填“增大”“减小”或“不变”)。
(3)HR萃取Cu2+反应为2HR(有机相)+Cu2+(水相) CuR2(有机相)+2H+(水相)。“反萃取”时加入的试剂为 (填化学式)。
(4)“沉钴”中,pH=4时Co2+恰好沉淀完全[c(Co2+)=1×10-5 mol·L-1],则此时溶液中c(H2S)= mol·L-1。已知:(H2S)=1×10-7,(H2S)=1×10-13,Ksp(CoS)=4×10-21。CoS“溶解”时发生反应的离子方程式为 。
(5)“沉锰”所得滤液并入“吸收”液中,经处理后所得产品导入 (填操作单元名称)循环利用。
答案 (1)3MnO2+3NH4HSO4 3MnSO4+N2↑+NH3↑+6H2O Fe2O3、CaSO4 (2)减小 (3)H2SO4
(4)4×10-4 CoS+H2O2+2H+ Co2++S+2H2O
(5)低温焙烧
11.(2025陕晋青宁,16,14分)一种综合回收电解锰工业废盐(主要成分为Mn2+、Mg2+、N的硫酸盐)的工艺流程如下。
已知:①常温下Ksp(MgCO3)=10-5.17,Ksp[Mg(OH)2]=10-11.25,Ksp[Mn(OH)2]=10-12.72;
②S2结构式为。
回答下列问题:
(1)制备废盐溶液时,为加快废盐溶解,可采取的措施有 、 。(写出两种)
(2)“沉锰Ⅰ”中,写出形成的Mn(OH)2被氧化成Mn3O4的化学方程式 。当Mg2+(c=10-0.68 mol·L-1)将要开始沉淀时,溶液中剩余Mn2+浓度为 mol·L-1。
(3)“沉锰Ⅱ”中,过量的(NH4)2S2O8经加热水解去除,最终产物是NH4HSO4和 (填化学式)。
(4)“沉镁Ⅰ”中,当pH为8.0~10.2时,生成碱式碳酸镁[xMgCO3·yMg(OH)2·zH2O],煅烧得到疏松的轻质MgO。pH过大时,不能得到轻质MgO的原因是 。
(5)“沉镁Ⅱ”中,加H3PO4至pH=8.0时,Mg2+沉淀完全;若加至pH=4.0时沉淀完全溶解,据图分析,写出沉淀溶解的离子方程式 。
(6)“结晶”中,产物X的化学式为 。
(7)“焙烧”中,Mn元素发生了 (填“氧化”或“还原”)反应。
答案 (1)搅拌 适当升高温度(合理即可)
(2)6Mn(OH)2+O2 2Mn3O4+6H2O 10-2.15
(3)O2 (4)pH过大时,MgCO3转化为Mg(OH)2,不能得到碱式碳酸镁
(5)MgNH4PO4·6H2O+2H3PO4 3H2P+Mg2++N+6H2O
(6)(NH4)2SO4 (7)还原
考向4 涉及绿色生产及废物回收的工艺流程
12.★★★(2025河北,16,14分)铬盐产品广泛应用于化工、医药、印染等领域。通过闭环生产工艺将铬铁矿转化为重铬酸钾,同时回收利用钾资源,可实现绿色化学的目标。过程如下:
已知:铬铁矿主要成分是Fe(CrO2)2、Mg(CrO2)2、Al2O3、SiO2。
回答下列问题:
(1)基态铬原子的价层电子排布式: 。
(2)煅烧工序中 Fe(CrO2)2反应生成K2CrO4的化学方程式: 。
(3)浸取工序中滤渣Ⅰ的主要成分:Fe2O3、H2SiO3、 、 (填化学式)。
(4)酸化工序中需加压的原因: 。
(5)滤液Ⅱ的主要成分: (填化学式)。
(6)补全还原、分离工序中发生反应的化学方程式:Fe(CO)5+ +
Cr(OH)3↓+ + + CO↑。
(7)滤渣Ⅱ可返回 工序(填工序名称)。
答案 (1)3d54s1 (2)4Fe(CrO2)2+7O2+16KOH 2Fe2O3+8K2CrO4+8H2O (3)Al(OH)3 MgO
(4)增大CO2的溶解度,保证酸化反应充分进行
(5)KHCO3
(6)Fe(CO)5+K2CrO4+4H2O Cr(OH)3↓+Fe(OH)3↓+2KOH+5CO↑
(7)煅烧
13.(2025黑吉辽蒙,16,14分)某工厂采用如下工艺回收废渣(含有ZnS、PbSO4、FeS和CuCl)中的Zn、Pb元素。
已知:①“氧化浸出”时,PbSO4不发生变化,ZnS转变为[Zn(NH3)4]2+;
②Ksp[Pb(OH)2]=10-14.8;
③酒石酸(记作H2A)结构简式为HOOC(CHOH)2COOH。
回答下列问题:
(1)H2A分子中手性碳原子数目为 。
(2)“氧化浸出”时,过二硫酸根(S2)转变为 (填离子符号)。
(3)“氧化浸出”时,浸出率随温度升高先增大后减小的原因为 。
(4)“除铜”步骤中发生反应的离子方程式为 。
(5)滤渣2中的金属元素为 (填元素符号)。
(6)“浸铅”步骤,PbSO4和Na2A反应生成PbA。PbA产率随体系pH升高先增大的原因为 ,pH过高可能生成 (填化学式)。
(7)290 ℃“真空热解”生成2种气态氧化物,该反应的化学方程式为 。
答案 (1)2 (2)S
(3)温度升高,化学反应速率加快,浸出率增大;达到一定温度后,继续升高温度,NH3·H2O与(NH4)2S2O8发生分解,浸出率降低
(4)[Cu(NH3)4]2++Zn [Zn(NH3)4]2++Cu (5)Fe
(6)pH升高,A2-浓度增大,促进生成PbA的反应正向进行,PbA产率增大 Pb(OH)2
(7)Pb[OOC(CHOH)2COO] Pb+2H2O↑+4CO↑
14.(2025安徽,15,14分)某含锶(Sr)废渣主要含有SrSO4、SiO2、CaCO3、SrCO3和MgCO3等,一种提取该废渣中锶的流程如下图所示。
已知25 ℃时,Ksp(SrSO4)=10-6.46,Ksp(BaSO4)=10-9.97。
回答下列问题:
(1)锶位于元素周期表第五周期第ⅡA族。基态锶原子价电子排布式为 。
(2)“浸出液”中主要的金属离子有Sr2+、 (填离子符号)。
(3)“盐浸”中SrSO4转化反应的离子方程式为 ;25 ℃时,向0.01 mol SrSO4粉末中加入100 mL 0.11 mol·L-1 BaCl2溶液,充分反应后,理论上溶液中c(Sr2+)·c(S)= mol2·L-2(忽略溶液体积的变化)。
(4)其他条件相同时,盐浸2 h,浸出温度对锶浸出率的影响如图1所示。随温度升高锶浸出率增大的原因是 。
图1 图2
(5)“浸出渣2”中主要含有SrSO4、 (填化学式)。
(6)将窝穴体a(结构如图2所示)与K+形成的超分子加入“浸出液”中,能提取其中的Sr2+,原因是 。
(7)由SrCl2·6H2O制备无水SrCl2的最优方法是 (填标号)。
a.加热脱水 b.在HCl气流中加热
c.常温加压 d.加热加压
答案 (1)5s2 (2)Ca2+、Mg2+ (3)SrSO4+Ba2+ BaSO4+Sr2+ 10-8.97 (4)其他条件相同时,温度升高,SrSO4转化反应的速率加快 (5)BaSO4、SiO2 (6)与Ca2+、Mg2+相比,Sr2+的大小更接近窝穴体a的空腔尺寸,结合能力更强;超分子结构中的O、N可与Sr2+产生相互作用 (7)a
15.(2025广东,18,14分)我国是金属材料生产大国,绿色生产是必由之路。一种从多金属精矿中提取Fe、Cu、Ni等并探究新型绿色冶铁方法的工艺如下。
已知:多金属精矿中主要含有Fe、Al、Cu、Ni、O等元素。
氢氧化物 Fe(OH)3 Al(OH)3 Cu(OH)2 Ni(OH)2
Ksp(298 K) 2.8×10-39 1.3×10-33 2.2×10-20 5.5×10-16
(1)“酸浸”中,提高浸取速率的措施有 (写一条)。
(2)“高压加热”时,生成Fe2O3的离子方程式为 +O2+ H2O Fe2O3↓+ H+。
(3)“沉铝”时,pH最高可调至 (溶液体积变化可忽略)。已知:“滤液1”中c(Cu2+)=0.022 mol/L,c(Ni2+)=0.042 mol/L。
(4)“选择萃取”中,镍形成如图的配合物。镍易进入有机相的原因有 。
A.镍与N、O形成配位键
B.配位时Ni2+被还原
C.配合物与水能形成分子间氢键
D.烷基链具有疏水性
(5)NixCuyNz晶体的立方晶胞中原子所处位置如图。已知:同种位置原子相同,相邻原子间的最近距离之比dNi-Cu∶dNi-N=∶1,则x∶y∶z= ;晶体中与 Cu 原子最近且等距离的原子的数目为 。
(6)①“700 ℃加热”步骤中,混合气体中仅加少量H2,但借助工业合成氨的逆反应,可使Fe不断生成。该步骤发生反应的化学方程式为 和 。
②“电解”时,Fe2O3颗粒分散于溶液中,以Fe片、石墨棒为电极,画出电解池示意图并做相应标注。
③与传统高炉炼铁工艺相比,上述两种新型冶铁方法所体现“绿色化学”思想的共同点是
(写一条)。
答案 (1)适当升高温度、搅拌等(任写一条)
(2)4Fe2+ 4 2 8 (3)5 (4)AD
(5)3∶1∶1 12
(6)①2NH3 N2+3H2 Fe2O3+3H2 2Fe+3H2O
②
③工艺相对清洁,可减少有害气体的排放(合理即可)
三年模拟
16.★★★(2026届吉林延边零模,11)一种以软锰矿还原浸出液(主要成分为K+、Na+、Ca2+、Mg2+、Zn2+、Mn2+、H+、S)为原料制备电池级硫酸锰的工艺流程如图所示。
已知:“除钾钠”时生成了KFe3[SO4(OH)3]2、NaFe3[SO4(OH)3]2沉淀。下列说法错误的是 ( )
A.“除钾钠”时未发生氧化还原反应
B.“滤渣2”的主要成分为Fe2(CO3)3
C.上述流程分离出“滤渣1、2、3、4”均需采用的操作为过滤
D.实验室模拟“系列操作”需要用到玻璃棒
答案 B
17.★★★(2026届北京房山开学考,9)以电石渣[主要成分为Ca(OH)2]为原料制备KClO3的流程如图1所示。
已知:ⅰ.加热氯化时会生成Ca(ClO)2,Ca(ClO)2可进一步分解生成Ca(ClO3)2;
ⅱ.相关物质在水中的溶解度曲线如图2所示。
下列说法不正确的是( )
A.氯化时生成Ca(ClO)2的反应为2Cl2+2Ca(OH)2 CaCl2+Ca(ClO)2+2H2O
B.Ca(ClO)2分解为Ca(ClO3)2的化学反应中氧化产物和还原产物的物质的量之比为2∶1
C.“转化”能够得到KClO3的原因是KClO3的溶解度小于Ca(ClO3)2的溶解度
D.转化后的溶液经蒸发浓缩、冷却结晶、过滤,可得到KClO3粗品
答案 B
18.★★★(2026届辽宁期初调研,16)BaCl2可用于电子、仪表等工业。以毒重石(主要成分为BaCO3,含少量的CaCO3、MgSO4、Fe2O3、SiO2等杂质)为原料,模拟工业制取BaCl2·2H2O的流程如下图所示:
已知:Ksp(BaC2O4)=1.6×10-7,Ksp(CaC2O4)=2.3×10-9;相关金属离子形成氢氧化物沉淀的pH范围如下:
Ca2+ Mg2+ Fe3+
开始沉淀时的pH 11.9 9.1 1.9
完全沉淀时的pH 13.9 11.0 3.7
(1)盐酸浸取时需要适当加热的原因是 。
(2)用质量分数为37%的盐酸配制质量分数为15%的盐酸需用到的仪器有 (填字母)。
A.量筒 B.烧杯 C.容量瓶 D.玻璃棒
(3)滤渣Ⅰ的成分为 。
(4)Mg(OH)2的溶度积常数Ksp= ;加入H2C2O4时发生的离子反应为
,加入H2C2O4应避免过量,其原因是 。
(5)母液中除了含有Ba2+、Cl-外,还含有大量的 (填离子符号)。
(6)滤渣Ⅲ(不含结晶水)是结石的主要成分,滤渣Ⅲ经过洗涤干燥后在空气中进行热重分析,取128.0 g该纯净物,在200~470 ℃灼烧,最后得到100.0 g产物,200~470 ℃时发生反应的化学方程式为 。
答案 (1)加快反应速率,提高浸取率
(2)ABD
(3)SiO2、BaSO4
(4)1.0×10-11 Ca2++H2C2O4+2OH- CaC2O4↓+2H2O 防止生成BaC2O4
(5)Na+
(6)2CaC2O4+O2 2CaCO3+2CO2
19.★★★(2026届山西大同一调,16)POM是一种常用的浸渍试剂,一种从辉钼矿(主要含有MoS2、NiS、PbS、SiO2以及其他惰性杂质)获得POM、Ni以及Na2SO4的流程如下图所示:
已知:“闪速焙烧”所得烧渣中生成的氧化物有MoO3、PbO、NiO。请回答下列问题:
(1)基态Ni的价电子排布式为 。
(2)“脱硫”工序需控制温度在40~60 ℃,离子方程式为 。
(3)滤渣2的成分除了SiO2之外还有 (填化学式)。
(4)该流程中可以循环利用的物质有 、 (填化学式)。
(5)工业上,采用羰基法提纯镍的原理为Ni(s)+4CO(g) Ni(CO)4(g) ΔH<0。T1 T2(填“>”“<”或“=”),简述该方法提纯镍的原理:
。
答案 (1)3d84s2
(2)SO2+ClO-+2OH- S+Cl-+H2O
(3)PbSO4
(4)NH3(或NH3·H2O) H2SO4
(5)< T1温度较低,有利于粗镍中的镍转化为Ni(CO)4,Ni(CO)4通过气体分子膜扩散到右室,在T2较高温度下,有利于Ni(CO)4分解为固体镍(纯镍)并在右室富集
20.★★★(2025重庆主城五区二诊,15)钛被称为“二十一世纪的金属”,乳酸亚铁[Fe(C3H5O3)2]常作补铁制剂。工业上用钛铁矿(主要成分为FeTiO3,杂质有Fe2O3、CaO、MgO、SiO2等)生产钛和乳酸亚铁的工艺流程如下:
已知:①酸性溶液中钛元素主要以TiO2+形式存在,TiO2+能水解;
②25 ℃时,Ksp[Fe(OH)2]=8.0×10-16、Ksp[TiO(OH)2]=1.0×10-29、Ksp[Mg(OH)2]=1.8×10-11。
回答下列问题:
(1)基态钛原子价层电子轨道表示式为 ;滤渣的主要成分为 (填化学式);试剂X为 。
(2)“沉铁”时需控制反应温度低于35 ℃,其主要目的是 。
(3)滤液1“沉钛”的离子方程式为 。
(4)已知滤液2中Fe2+的浓度为0.8 mol/L,Mg2+的浓度为0.02 mol/L,则滤液2中pH不大于 (已知lg3≈0.5)。
(5)上述流程中,“结晶”和“沉钛”顺序不宜交换的主要原因是 。
(6)TiO2与C、Cl2在600 ℃时充分反应后,混合气体中各组分的分压如下表所示:
物质 TiCl4 CO CO2 Cl2
分压/MPa 4.59×10-2 1.84×10-2 3.70×10-2 5.98×10-9
①该温度下,TiO2与C、Cl2反应的总化学方程式为 。
②随着温度升高,尾气中CO的含量升高,主要原因是 。
答案 (1) SiO2、CaSO4 Fe
(2)防止NH4HCO3分解 (3)TiO2++(n+1)H2O TiO2·nH2O↓+2H+
(4)6.5 (5)沉钛时,需加入大量的水,不利于绿矾的结晶
(6)①5TiO2+6C+10Cl2 5TiCl4+2CO+4CO2 ②随着温度升高,CO2与C反应生成CO(或C+CO2 2CO)
21世纪教育网 www.21cnjy.com 精品试卷·第 2 页 （共 2 页）
21世纪教育网(www.21cnjy.com)

展开更多......

收起↑