2025新教材化学高考第一轮
专题五 金属及其化合物
1.陈述Ⅰ和Ⅱ均正确且具有因果关系的是( )
选项 陈述Ⅰ 陈述Ⅱ
A 金属钠在O2中点燃产生Na2O2 Na2O2可在潜水艇中作为O2的来源
B 碳酸钠受热分解产生CO2 用碳酸钠作膨松剂制作面包
C 浓硫酸与Fe不反应 可用钢瓶运输浓硫酸
D Zn的金属性比Fe强 船身焊接锌块可减缓船体腐蚀
2.陈述Ⅰ和Ⅱ均正确并具有因果关系的是( )
选项 陈述Ⅰ 陈述Ⅱ
A 用明矾净水 Al(OH)3胶体具有吸附性
B Na着火不能用水扑灭 Na可与水反应产生O2
C 二氧化硅可用于制备光导纤维 二氧化硅是良好的半导体材料
D 用84消毒液进行消毒 NaClO溶液呈碱性
3.氯化亚铜(CuCl)难溶于水,不溶于乙醇,潮湿时易水解氧化,广泛应用于化工、印染、电镀等行业。由含[Cu(NH3)4]Cl2的印刷线路板刻蚀废液制取CuCl的流程如下图:
下列有关说法正确的是( )
A.“沉铜”时发生了氧化还原反应
B.“沉铜”得到的滤液中大量存在的离子有Na+、N、Cl-和OH-
C.“浸取”时的离子方程式为S+2Cu2++H2O S+2Cu++2H+
D.“洗涤”时宜用乙醇作为洗涤剂
4.如图为常见物质的化合价与类别示意图,其中X、Y、Z、W均含有同一种元素R,下列有关离子方程式的说法错误的是( )
A.若R为Na,则X→Z的离子方程式可以是2Na+2H2O 2Na++2OH-+H2↑
B.若R为Al,则Y→W的离子方程式一定是Al2O3+6H+ 2Al3++3H2O
C.若R为Fe,则W→Z的离子方程式可以是Fe2++2NH3·H2O Fe(OH)2↓+2N
D.若R为Mg,则Y→W的离子方程式可以是MgO+2H+ Mg2++H2O
5.部分含Na或含Cu物质的分类与相应化合价关系如图所示。下列推断不合理的是( )
A.可通过观察单质a、氧化物b的颜色,判断其为何种物质
B.能与H2O反应生成c的物质只有b
C.新制的d可用于检验葡萄糖中的醛基
D.在加热条件下,e能将乙醇氧化为乙醛
6.某些化学知识用数轴表示更形象直观、简明易记。下列用数轴表示不合理的是( )
A 铁与稀硝酸反应
B 向烧碱溶液通入SO2后的产物
C Na与O2加热反应的产物
D 分散系的分类
7.实验室模拟工业制备BaCl2·2H2O的一种工艺流程如图所示,已知常温下CaS的溶解度为0.2 g/L,CaCl2的溶解度较大,且随温度变化不大。下列说法错误的是( )
A.“煅烧”过程中发生的反应为BaSO4+CaCl2+4C BaCl2+CaS+4CO↑
B.“粉碎”时可在瓷坩埚中进行
C.滤渣中除了CaS,还可能含有未反应完的BaSO4
D.滤液1通过蒸发浓缩、冷却结晶、过滤洗涤等操作可得BaCl2·2H2O
8.钠及其化合物的转化具有重要应用。下列说法不正确的是( )
A.工业制备NaOH的原理:2NaCl+2H2O 2NaOH+Cl2↑+H2↑
B.侯氏制碱过程中的物质转化:NaClNaHCO3 Na2CO3
C.Na2O2与CO2反应为潜水艇供氧的原理:2Na2O2+2CO2 2Na2CO3+O2
D.苯酚钠溶液与少量CO2反应:C6H5ONa+CO2+H2O C6H5OH+NaHCO3
9.纳米铁粉可用于处理水中污染物,一定条件下,向FeSO4溶液中滴加碱性NaBH4溶液,生成纳米铁粉、H2和B(OH;Fe3O4可用作锂离子电池的电极材料,电池工作时有Li+嵌入其中生成LiFe3O4;铁氰化钾{K3[Fe(CN)6]}遇Fe2+发生反应生成深蓝色沉淀{Fe3[Fe(CN)6]2},常用于检验Fe2+。下列表述不正确的是( )
A.制备纳米铁粉的离子反应:2Fe2++B+4OH- 2Fe↓+2H2↑+B(OH
B.FeS2制硫酸过程中物质转化:FeS2(s)SO2(g)H2SO4(aq)
C.Fe3O4晶体中嵌入Li+形成LiFe3O4时,部分Fe3+转化为Fe2+
D.铁氰化钾检验Fe2+的离子反应:3Fe2++2[Fe(CN)6]3- Fe3[Fe(CN)6]2↓
10.下列说法不正确的是 ( )
A.工业制硝酸:NH3 NO2 HNO3
B.制备硝酸铜:Cu CuO Cu(NO3)2
C.ClO2除去NO的反应:3ClO2+5NO+4H2O 3HCl+5HNO3
D.过量的Fe粉与稀HNO3反应:3Fe+8H++2N 3Fe2++2NO↑+4H2O
11.纯碱在食品加工、制药等方面有重要应用。实验室以碳酸氢铵(温度高于35 ℃分解)和食盐水为原料模拟纯碱的制取,流程如下:
下列说法错误的是( )
A.“搅拌、加热”操作中,应采用水浴加热,且温度控制在35 ℃以下
B.在“搅拌、加热”对应的温度下,NH4HCO3、NaCl、NaHCO3、NH4Cl四种物质中,NaHCO3的溶解度最低
C.“洗涤、抽滤”操作中用到的主要仪器有:普通漏斗、烧杯、玻璃棒
D.利用“双指示剂”法测定碳酸钠中碳酸氢钠的含量时,第1指示剂为酚酞,第2指示剂为甲基橙
12.生产软磁铁氧体的主要原料是α-FeOOH,以硫铁矿(主要成分是FeS2,含少量Al2O3、SiO2和Fe3O4)为原料制备α-FeOOH的工艺流程如下,相关数据见下表。下列说法错误的是( )
物质 Fe(OH)3 Fe(OH)2 Al(OH)3
开始沉淀pH(25 ℃) 1.9 7.6 4.0
沉淀完全pH(25 ℃) 3.2 9.7 5.2
A.“焙烧”的产物之一可用于工业制硫酸
B.“试剂a”可以为FeS,主要目的是除去过量硫酸
C.“试剂b”可以为氨水,调pH的范围为5.2~7.6
D.“沉淀”时,pH过高或者过低均不利于生成α-FeOOH
13.以钢铁厂灰渣(主要成分为ZnO,并含少量CuO、Fe2O3等)为原料制备氧化锌的一种工艺流程如下:
已知:过量氨水使ZnO、CuO溶解,转化为[Zn(NH3)4]2+和[Cu(NH3)4]2+配离子。
下列说法正确的是( )
A.滤液①中大量存在HC、C、OH-
B.滤渣②的成分为Cu
C.“蒸氨沉锌”过程中反应的化学方程式为2[Zn(NH3)4]CO3+H2O 8NH3↑+ZnCO3·Zn(OH)2↓+CO2↑
D.“煅烧”过程需使用蒸发皿
14.金属铑(Rh)是一种高效催化剂,在有机合成中发挥重要作用。一种以高铜铑精矿(主要含Rh,还含有少量的Cu、Fe等杂质)为原料提取的工艺如下:
已知:阳离子交换过程可表示为xRH(s)+Mx+(aq) RxM(s)+xH+(aq)
回答下列问题:
(2)“氯化溶解”后,Rh元素以[RhCl6]3-的形式存在,其中Rh元素的化合价为 。
(3)“定向脱铜”时,铜与铑的沉淀率随pH变化如下图所示,该过程需将溶液pH调至2,结合图像说明原因 。
(4)“阳离子交换”过程中,溶液中被阳离子交换树脂吸附的金属阳离子主要有 。
(5)“水解”过程中,[RhCl6]3-发生反应的离子方程式为 。
15.镀镍生产过程中产生的酸性硫酸镍废液(含有Fe2+、Zn2+、Mg2+、Ca2+等杂质离子),通过精制提纯可制备高纯硫酸镍,部分流程如下:
资料1:25 ℃时,Ksp(CaF2)=4×10-11,Ksp(MgF2)=9×10-9,ZnF2易溶于水。
资料2:P204(二乙基己基磷酸)萃取金属离子的反应为
(1)操作1、2的名称 ,操作3所需要的主要玻璃仪器名称是烧杯和 。
(2)操作1中加入Cl2的主要目的是 。
(3)NiF2溶液参与反应的离子方程式是Mg2++2F- MgF2↓和 ,杂质离子沉淀完全时,溶液中c(F-)= mol/L[c(杂质离子)≤10-5 mol/L可视为沉淀完全]。
(4)滤液b中含有的金属阳离子主要有Ni2+和 。
(5)在硫酸盐溶液中P204对某些金属离子的萃取率与pH关系如图所示,在一定范围内,随着pH升高,萃取率升高的原因是 。
(6)处理后母液再利用及含量测定:
①在母液中加入石灰乳可制备操作1中所需Ni(OH)2浆液,写出制备的化学方程式 。
②准确量取25.00 mL处理后的母液稀释液于锥形瓶中,加入10.00 mL 0.050 0 mol·L-1BaCl2溶液,充分反应后,滴加氨水调节溶液pH=10,用0.010 0 mol·L-1EDTA(Na2H2Y)溶液滴定至终点,滴定反应为Ba2++H2Y2- BaY2-+2H+,平行滴定3次,平均消耗EDTA溶液25.00 mL,计算处理后的母液稀释液中S含量为 mg·L-1。
16.MoO3是生产含钼催化剂的重要原料。以钼精矿(主要成分是MoS2,还含有FeS2、CuS、ZnS、CaCO3和SiO2等杂质)为原料制备MoO3的工业流程如下图所示:
回答下列问题:
已知:①“焙烧”的含钼产物有MoO3、Fe2(MoO4)3、CuMoO4和ZnMoO4;
②“滤液1”中主要的阳离子为[Zn(NH3)4]2+、[Cu(NH3)4]2+和N;
③常温下,Ksp(CuS)=6.0×10-36;
④[Cu(NH3)4]2+ Cu2++4NH3的平衡常数K=5.0×10-14。
(1)Mo位于元素周期表第五周期第ⅥB族,则基态钼原子的价层电子的轨道表示式为 。
(2)MoS2发生“焙烧”时转化成MoO3的化学反应方程式为 。
(3)“滤渣1”的主要成分是SiO2、 、 、Fe(OH)3、Fe2(MoO4)3。已知Fe2(MoO4)3能溶于氨水,但“滤渣1”中仍存在Fe2(MoO4)3的原因是 。
(4)“除杂”加入适量(NH4)2S的目的是 。
请计算[Cu(NH3)4]2++S2- CuS↓+4NH3的平衡常数K'= (用科学记数法表示,计算结果保留一位小数)。
(5)写出四钼酸铵[(NH4)2Mo4O13·2H2O]“焙解”的化学反应方程式: 。
17.钒铬还原渣是钠化提钒过程的固体废弃物,其主要成分为VO2·xH2O、Cr(OH)3及少量的SiO2,一种初步分离钒铬还原渣中的钒铬并获得Na2Cr2O7的工艺流程如图:
已知:①“酸浸”后VO2·xH2O转化为VO2+;
②lg2≈0.3;
③常温下Cr(OH)3的Ksp近似为1×10-30;
④有关物质的溶解度(g/100 g H2O)如表所示:
温度/℃ 20 40 60 80 100
Na2Cr2O7 183.6 215.1 269.2 376.4 415.0
Na2SO4 19.5 48.8 45.3 43.7 42.5
回答下列问题:
(1)写出“滤渣”的一种用途: ,“氧化”操作单元中,消耗的氧化剂与还原剂的物质的量之比为 。
(2)若“含Cr3+净化液”中c(Cr3+)=0.125 mol·L-1,则“水解沉钒”调pH的范围是2.5~ 。
(3)“溶液1”中含,加入H2O2后发生反应的化学方程式为 。
(4)“溶液2”调pH所发生反应的离子方程式为 。
(5)“多步操作”包括蒸发结晶、趁热过滤、所得滤液冷却结晶、过滤、洗涤等步骤,其中蒸发结晶时,过度蒸发将导致 。
(6)研究温度对Na2S2O8与H2O2的氧化—水解沉钒率的影响,得到如图所示结果。钒铬还原渣酸浸液初始温度在80 ℃左右,降低温度能耗增加。由图可如,分别采用Na2S2O8、H2O2进行“氧化”时,应选择的适宜温度是 、 。
18.铜—钢双金属废料和铜烟灰是铜的重要二次资源。
Ⅰ.从铜—钢双金属废料中浸出铜的工艺流程如下:
(1)25 ℃时,随溶液的pH不同,甘氨酸在水溶液中分别以NCH2COOH、NCH2COO-或NH2CH2COO-为主要形式存在。内盐NCH2COO-是两性化合物,请用离子方程式表示其水解使水溶液呈碱性的原因: 。
(2)浸出剂的制备:主要原料有甘氨酸(简写为HL)、CuSO4溶液和NaOH固体。取一定量NaOH固体溶于水,随后依次加入 (填“HL”或“CuSO4”,下同)、 ,所得碱性浸出剂的主要成分为甘氨酸铜(CuL2)、L-等。
(3)浸出:将已打磨的铜—钢废料投入浸出剂,控制温度50 ℃,通入空气,并搅拌。浸出剂不与钢作用,但与铜反应,最终铜全部转化为CuL2进入溶液,从而实现铜、钢分离。
①浸出时发生的反应为CuL2+Cu+2L- 、 。
②其他条件不变时,空气流量对铜浸出速率的影响如图1所示。当空气流量超过1.0 L·min-1时,铜浸出速率急剧减小的可能原因是 。
Ⅱ.从铜烟灰[主要成分为Cu(OH)Cl、FeO、Fe2O3、Zn3(PO4)2]中回收铜的主要步骤为酸浸→萃取→反萃取→电解。
已知:Zn3(PO4)2溶于无机酸。
(4)酸浸:将铜烟灰用硫酸浸出,控制其他条件相同,铜浸出率与温度的变化关系如图2所示。随温度升高,铜浸出率先增大后减小的可能原因是 。
(5)萃取、反萃取:向浸出液(Cu2+浓度为7 g·L-1)中加入有机萃取剂(RH)萃取,其原理可表示为Cu2+(水层)+2RH(有机层) R2Cu(有机层)+2H+(水层)。
向萃取所得有机相中加入硫酸,反萃取得到水相(Cu2+浓度达40 g·L-1)。该工艺中设计萃取、反萃取的目的是 。
19.以辉铋矿(主要成分为Bi2S3,含有FeS2、SiO2杂质)和软锰矿(主要成分为MnO2)为原料制备超细氧化铋的工艺流程如下:
已知:Bi3+易与Cl-形成BiC,BiC易发生水解,其反应的离子方程式为BiC+H2O BiOCl↓+5Cl-+2H+。
(1)“联合焙烧”时,Bi2S3和MnO2在空气中反应生成Bi2O3和MnSO4。该反应的化学方程式为 。
(2)“酸浸”时需及时补充浓盐酸调节浸取液的pH。
①一般控制浸取液pH小于1.4,其目的是 。
②为提高酸浸时金属元素的浸出率,除适当增加浓盐酸用量、适当升高酸浸温度外,还可采取的措施有 。
(3)铋离子能被有机萃取剂(简称TBP)萃取,其萃取原理可表示为BiC(水层)+2TBP(有机层) BiCl3·2TBP(有机层)+3Cl-(水层)。
①“萃取”时需向溶液中加入NaCl固体调节Cl-浓度,萃取率随c(Cl-)变化关系如图所示。c(Cl-)最佳为1.3 mol·L-1的可能原因是 。
②“萃取”后分液所得水相中的主要阳离子为 (填化学式)。
(4)“沉淀反萃取”时生成草酸铋[Bi2(C2O4)3·7H2O]晶体。为得到含Cl-较少的草酸铋晶体,“萃取”后有机相与草酸溶液的混合方式为 。
20.金属钼(Mo)及其化合物在合金工业中起着重要的作用,生产中常以辉钼矿(主要成分为MoS2,含有FeS、CuS、SiO2等杂质)为原料制备金属钼及其化合物。以下是生产的部分流程。
已知:①Mo的常见价态有+4、+6。
②H2MoO4是微溶于水的无机酸,可溶于碱。
③氧气不足时,焙烧产物中可能混有MoO3与MoS2反应生成的MoO2。
回答下列问题:
(1)焙烧的产物中Mo元素主要以MoO3、Mo盐的形式存在。生成MoO3的反应的化学方程式为 。
(2)与酸浸1相比,酸浸2使用稀硝酸的优点是 ,但是缺点是会产生NOx造成污染。
(3)滤渣的成分主要是 。碱浸时pH不宜过大,原因是 。
(4)已知离子交换环节中,阴离子交换树脂R—OH的工作原理为2R—OH+MeMoO4 R2MoO4+Me(OH)2(Me代表金属阳离子),洗脱时使用的试剂X为 。
(5)钼酸钠的某些晶体的溶解度曲线如图,获得Na2MoO4·10H2O的操作为蒸发浓缩、 、过滤、洗涤。
(6)工业上还有电氧化MoS2制备Na2MoO4的方法,装置如下图所示。
每生成0.1 mol Na2MoO4时,外电路转移的电子数为 (阿伏加德罗常数的值用NA表示)。
(7)Na2MoO4·10H2O中可能混有Na2MoO4,以硝酸铅[Pb(NO3)2]溶液为标准溶液测定Na2MoO4·10H2O的纯度。根据下表信息,应选用的指示剂为 。滴定终点的现象为 。
物质 PbCO3 PbI2 PbS PbMoO4
Ksp 7.3×10-5 7.0×10-2 6.7×10-13 1.2×10-5
颜色 白色 亮黄色 黑色 白色
取m g Na2MoO4·10H2O(式量为M)样品配成200 mL溶液,取出20.00 mL用c mol/L Pb(NO3)2标准溶液进行滴定,消耗标准溶液V mL,则样品中Na2MoO4·10H2O的质量分数为 (写出表达式即可)。
21.钽(Ta)和铌(Nb)是性质相似的两种单质,一种以钽铌伴生矿(主要成分为SiO2、MnO2、Nb2O5、Ta2O5和少量的TiO2、FeO、CaO、MgO)为原料制取钽和铌的流程如下:
“浸取”后的浸出液中含有H2TaF7、H2NbF7两种二元强酸和锰、钛等元素。
已知:①MIBK为甲基异丁基酮;②Ksp(CaF2)=2.5×10-11,Ksp(MgF2)=6.4×10-9,Ksp(CaSO4)=7.1×10-5。
(1)加快“浸取”速率可采取的措施是 。
(2)浸渣的主要成分是 ,Ta2O5与氢氟酸反应的离子方程式为 。
(3)MIBK“萃取”时可分为扩散萃取和动力学萃取两种类型。浸出液中钽的萃取率随搅拌速度的增加而进一步增加时为扩散萃取,若浸出液受到化学反应的控制则萃取类型将变为动力学萃取。搅拌速度对钽萃取率的影响如图所示。
搅拌速度在150 rpm时的萃取类型为 ,350 rpm到400 rpm时钽萃取率不再增加的原因是 。
(4)金属铌可用金属钠还原K2NbF7制取,也可用电解熔融的K2NbF7制取。
①流程中钠热还原法制备铌粉的化学方程式为 。
②传统的熔盐电解法采用的电解质体系通常为K2NbF7-NaCl,利用该方法制备1 mol Nb理论上消耗NaCl的物质的量为 mol。
专题五 金属及其化合物
1.陈述Ⅰ和Ⅱ均正确且具有因果关系的是( )
选项 陈述Ⅰ 陈述Ⅱ
A 金属钠在O2中点燃产生Na2O2 Na2O2可在潜水艇中作为O2的来源
B 碳酸钠受热分解产生CO2 用碳酸钠作膨松剂制作面包
C 浓硫酸与Fe不反应 可用钢瓶运输浓硫酸
D Zn的金属性比Fe强 船身焊接锌块可减缓船体腐蚀
答案 D
2.陈述Ⅰ和Ⅱ均正确并具有因果关系的是( )
选项 陈述Ⅰ 陈述Ⅱ
A 用明矾净水 Al(OH)3胶体具有吸附性
B Na着火不能用水扑灭 Na可与水反应产生O2
C 二氧化硅可用于制备光导纤维 二氧化硅是良好的半导体材料
D 用84消毒液进行消毒 NaClO溶液呈碱性
答案 A
3.氯化亚铜(CuCl)难溶于水,不溶于乙醇,潮湿时易水解氧化,广泛应用于化工、印染、电镀等行业。由含[Cu(NH3)4]Cl2的印刷线路板刻蚀废液制取CuCl的流程如下图:
下列有关说法正确的是( )
A.“沉铜”时发生了氧化还原反应
B.“沉铜”得到的滤液中大量存在的离子有Na+、N、Cl-和OH-
C.“浸取”时的离子方程式为S+2Cu2++H2O S+2Cu++2H+
D.“洗涤”时宜用乙醇作为洗涤剂
答案 D
4.如图为常见物质的化合价与类别示意图,其中X、Y、Z、W均含有同一种元素R,下列有关离子方程式的说法错误的是( )
A.若R为Na,则X→Z的离子方程式可以是2Na+2H2O 2Na++2OH-+H2↑
B.若R为Al,则Y→W的离子方程式一定是Al2O3+6H+ 2Al3++3H2O
C.若R为Fe,则W→Z的离子方程式可以是Fe2++2NH3·H2O Fe(OH)2↓+2N
D.若R为Mg,则Y→W的离子方程式可以是MgO+2H+ Mg2++H2O
答案 B
5.部分含Na或含Cu物质的分类与相应化合价关系如图所示。下列推断不合理的是( )
A.可通过观察单质a、氧化物b的颜色,判断其为何种物质
B.能与H2O反应生成c的物质只有b
C.新制的d可用于检验葡萄糖中的醛基
D.在加热条件下,e能将乙醇氧化为乙醛
答案 B
6.某些化学知识用数轴表示更形象直观、简明易记。下列用数轴表示不合理的是( )
A 铁与稀硝酸反应
B 向烧碱溶液通入SO2后的产物
C Na与O2加热反应的产物
D 分散系的分类
答案 C
7.实验室模拟工业制备BaCl2·2H2O的一种工艺流程如图所示,已知常温下CaS的溶解度为0.2 g/L,CaCl2的溶解度较大,且随温度变化不大。下列说法错误的是( )
A.“煅烧”过程中发生的反应为BaSO4+CaCl2+4C BaCl2+CaS+4CO↑
B.“粉碎”时可在瓷坩埚中进行
C.滤渣中除了CaS,还可能含有未反应完的BaSO4
D.滤液1通过蒸发浓缩、冷却结晶、过滤洗涤等操作可得BaCl2·2H2O
答案 B
8.钠及其化合物的转化具有重要应用。下列说法不正确的是( )
A.工业制备NaOH的原理:2NaCl+2H2O 2NaOH+Cl2↑+H2↑
B.侯氏制碱过程中的物质转化:NaClNaHCO3 Na2CO3
C.Na2O2与CO2反应为潜水艇供氧的原理:2Na2O2+2CO2 2Na2CO3+O2
D.苯酚钠溶液与少量CO2反应:C6H5ONa+CO2+H2O C6H5OH+NaHCO3
答案 B
9.纳米铁粉可用于处理水中污染物,一定条件下,向FeSO4溶液中滴加碱性NaBH4溶液,生成纳米铁粉、H2和B(OH;Fe3O4可用作锂离子电池的电极材料,电池工作时有Li+嵌入其中生成LiFe3O4;铁氰化钾{K3[Fe(CN)6]}遇Fe2+发生反应生成深蓝色沉淀{Fe3[Fe(CN)6]2},常用于检验Fe2+。下列表述不正确的是( )
A.制备纳米铁粉的离子反应:2Fe2++B+4OH- 2Fe↓+2H2↑+B(OH
B.FeS2制硫酸过程中物质转化:FeS2(s)SO2(g)H2SO4(aq)
C.Fe3O4晶体中嵌入Li+形成LiFe3O4时,部分Fe3+转化为Fe2+
D.铁氰化钾检验Fe2+的离子反应:3Fe2++2[Fe(CN)6]3- Fe3[Fe(CN)6]2↓
答案 B
10.下列说法不正确的是 ( )
A.工业制硝酸:NH3 NO2 HNO3
B.制备硝酸铜:Cu CuO Cu(NO3)2
C.ClO2除去NO的反应:3ClO2+5NO+4H2O 3HCl+5HNO3
D.过量的Fe粉与稀HNO3反应:3Fe+8H++2N 3Fe2++2NO↑+4H2O
答案 A
11.纯碱在食品加工、制药等方面有重要应用。实验室以碳酸氢铵(温度高于35 ℃分解)和食盐水为原料模拟纯碱的制取,流程如下:
下列说法错误的是( )
A.“搅拌、加热”操作中,应采用水浴加热,且温度控制在35 ℃以下
B.在“搅拌、加热”对应的温度下,NH4HCO3、NaCl、NaHCO3、NH4Cl四种物质中,NaHCO3的溶解度最低
C.“洗涤、抽滤”操作中用到的主要仪器有:普通漏斗、烧杯、玻璃棒
D.利用“双指示剂”法测定碳酸钠中碳酸氢钠的含量时,第1指示剂为酚酞,第2指示剂为甲基橙
答案 C
12.生产软磁铁氧体的主要原料是α-FeOOH,以硫铁矿(主要成分是FeS2,含少量Al2O3、SiO2和Fe3O4)为原料制备α-FeOOH的工艺流程如下,相关数据见下表。下列说法错误的是( )
物质 Fe(OH)3 Fe(OH)2 Al(OH)3
开始沉淀pH(25 ℃) 1.9 7.6 4.0
沉淀完全pH(25 ℃) 3.2 9.7 5.2
A.“焙烧”的产物之一可用于工业制硫酸
B.“试剂a”可以为FeS,主要目的是除去过量硫酸
C.“试剂b”可以为氨水,调pH的范围为5.2~7.6
D.“沉淀”时,pH过高或者过低均不利于生成α-FeOOH
答案 B
13.以钢铁厂灰渣(主要成分为ZnO,并含少量CuO、Fe2O3等)为原料制备氧化锌的一种工艺流程如下:
已知:过量氨水使ZnO、CuO溶解,转化为[Zn(NH3)4]2+和[Cu(NH3)4]2+配离子。
下列说法正确的是( )
A.滤液①中大量存在HC、C、OH-
B.滤渣②的成分为Cu
C.“蒸氨沉锌”过程中反应的化学方程式为2[Zn(NH3)4]CO3+H2O 8NH3↑+ZnCO3·Zn(OH)2↓+CO2↑
D.“煅烧”过程需使用蒸发皿
答案 C
14.金属铑(Rh)是一种高效催化剂,在有机合成中发挥重要作用。一种以高铜铑精矿(主要含Rh,还含有少量的Cu、Fe等杂质)为原料提取的工艺如下:
已知:阳离子交换过程可表示为xRH(s)+Mx+(aq) RxM(s)+xH+(aq)
回答下列问题:
(2)“氯化溶解”后,Rh元素以[RhCl6]3-的形式存在,其中Rh元素的化合价为 。
(3)“定向脱铜”时,铜与铑的沉淀率随pH变化如下图所示,该过程需将溶液pH调至2,结合图像说明原因 。
(4)“阳离子交换”过程中,溶液中被阳离子交换树脂吸附的金属阳离子主要有 。
(5)“水解”过程中,[RhCl6]3-发生反应的离子方程式为 。
答案 (2)+3 (3)pH=2时,铜的沉淀率已超过98%,铑的沉淀率几乎为0(或pH<2,铜的沉淀率会降低,pH>2,铑的沉淀率会增加) (4)Fe3+、Na+ (5)[RhCl6]3-+3H2O Rh(OH)3↓+6Cl-+3H+
15.镀镍生产过程中产生的酸性硫酸镍废液(含有Fe2+、Zn2+、Mg2+、Ca2+等杂质离子),通过精制提纯可制备高纯硫酸镍,部分流程如下:
资料1:25 ℃时,Ksp(CaF2)=4×10-11,Ksp(MgF2)=9×10-9,ZnF2易溶于水。
资料2:P204(二乙基己基磷酸)萃取金属离子的反应为
(1)操作1、2的名称 ,操作3所需要的主要玻璃仪器名称是烧杯和 。
(2)操作1中加入Cl2的主要目的是 。
(3)NiF2溶液参与反应的离子方程式是Mg2++2F- MgF2↓和 ,杂质离子沉淀完全时,溶液中c(F-)= mol/L[c(杂质离子)≤10-5 mol/L可视为沉淀完全]。
(4)滤液b中含有的金属阳离子主要有Ni2+和 。
(5)在硫酸盐溶液中P204对某些金属离子的萃取率与pH关系如图所示,在一定范围内,随着pH升高,萃取率升高的原因是 。
(6)处理后母液再利用及含量测定:
①在母液中加入石灰乳可制备操作1中所需Ni(OH)2浆液,写出制备的化学方程式 。
②准确量取25.00 mL处理后的母液稀释液于锥形瓶中,加入10.00 mL 0.050 0 mol·L-1BaCl2溶液,充分反应后,滴加氨水调节溶液pH=10,用0.010 0 mol·L-1EDTA(Na2H2Y)溶液滴定至终点,滴定反应为Ba2++H2Y2- BaY2-+2H+,平行滴定3次,平均消耗EDTA溶液25.00 mL,计算处理后的母液稀释液中S含量为 mg·L-1。
答案 (1)过滤 分液漏斗 (2)将Fe2+氧化为Fe3+
(3)Ca2++2F- CaF2↓ 3×10-2 (4)Zn2+ (5)萃取反应中,溶液pH升高,H+浓度减小,平衡右移,萃取率升高 (6)①NiSO4+Ca(OH)2 Ni(OH)2+CaSO4 ②960
16.MoO3是生产含钼催化剂的重要原料。以钼精矿(主要成分是MoS2,还含有FeS2、CuS、ZnS、CaCO3和SiO2等杂质)为原料制备MoO3的工业流程如下图所示:
回答下列问题:
已知:①“焙烧”的含钼产物有MoO3、Fe2(MoO4)3、CuMoO4和ZnMoO4;
②“滤液1”中主要的阳离子为[Zn(NH3)4]2+、[Cu(NH3)4]2+和N;
③常温下,Ksp(CuS)=6.0×10-36;
④[Cu(NH3)4]2+ Cu2++4NH3的平衡常数K=5.0×10-14。
(1)Mo位于元素周期表第五周期第ⅥB族,则基态钼原子的价层电子的轨道表示式为 。
(2)MoS2发生“焙烧”时转化成MoO3的化学反应方程式为 。
(3)“滤渣1”的主要成分是SiO2、 、 、Fe(OH)3、Fe2(MoO4)3。已知Fe2(MoO4)3能溶于氨水,但“滤渣1”中仍存在Fe2(MoO4)3的原因是 。
(4)“除杂”加入适量(NH4)2S的目的是 。
请计算[Cu(NH3)4]2++S2- CuS↓+4NH3的平衡常数K'= (用科学记数法表示,计算结果保留一位小数)。
(5)写出四钼酸铵[(NH4)2Mo4O13·2H2O]“焙解”的化学反应方程式: 。
答案 (1)
(2)2MoS2+7O2 2MoO3+4SO2
(3)MoO3 Ca(OH)2 Fe2(MoO4)3溶解度小,溶液过饱和析出部分Fe2(MoO4)3晶体
(4)将杂质离子[Zn(NH3)4]2+和[Cu(NH3)4]2+转化为相应的金属硫化物沉淀ZnS和CuS 8.3×1021
(5)(NH4)2Mo4O13·2H2O 4MoO3+2NH3↑+3H2O↑
17.钒铬还原渣是钠化提钒过程的固体废弃物,其主要成分为VO2·xH2O、Cr(OH)3及少量的SiO2,一种初步分离钒铬还原渣中的钒铬并获得Na2Cr2O7的工艺流程如图:
已知:①“酸浸”后VO2·xH2O转化为VO2+;
②lg2≈0.3;
③常温下Cr(OH)3的Ksp近似为1×10-30;
④有关物质的溶解度(g/100 g H2O)如表所示:
温度/℃ 20 40 60 80 100
Na2Cr2O7 183.6 215.1 269.2 376.4 415.0
Na2SO4 19.5 48.8 45.3 43.7 42.5
回答下列问题:
(1)写出“滤渣”的一种用途: ,“氧化”操作单元中,消耗的氧化剂与还原剂的物质的量之比为 。
(2)若“含Cr3+净化液”中c(Cr3+)=0.125 mol·L-1,则“水解沉钒”调pH的范围是2.5~ 。
(3)“溶液1”中含,加入H2O2后发生反应的化学方程式为 。
(4)“溶液2”调pH所发生反应的离子方程式为 。
(5)“多步操作”包括蒸发结晶、趁热过滤、所得滤液冷却结晶、过滤、洗涤等步骤,其中蒸发结晶时,过度蒸发将导致 。
(6)研究温度对Na2S2O8与H2O2的氧化—水解沉钒率的影响,得到如图所示结果。钒铬还原渣酸浸液初始温度在80 ℃左右,降低温度能耗增加。由图可如,分别采用Na2S2O8、H2O2进行“氧化”时,应选择的适宜温度是 、 。
答案 (1)制作光导纤维或制作玻璃或工业制硅(合理即可) 1∶2 (2)4.3 (3)3H2O2+2NaCrO2+2NaOH 2Na2CrO4+4H2O
(4)2Cr+2H+ Cr2+H2O
(5)Na2Cr2O7提前析出,降低Na2Cr2O7的产率
(6)80 ℃ 50 ℃
18.铜—钢双金属废料和铜烟灰是铜的重要二次资源。
Ⅰ.从铜—钢双金属废料中浸出铜的工艺流程如下:
(1)25 ℃时,随溶液的pH不同,甘氨酸在水溶液中分别以NCH2COOH、NCH2COO-或NH2CH2COO-为主要形式存在。内盐NCH2COO-是两性化合物,请用离子方程式表示其水解使水溶液呈碱性的原因: 。
(2)浸出剂的制备:主要原料有甘氨酸(简写为HL)、CuSO4溶液和NaOH固体。取一定量NaOH固体溶于水,随后依次加入 (填“HL”或“CuSO4”,下同)、 ,所得碱性浸出剂的主要成分为甘氨酸铜(CuL2)、L-等。
(3)浸出:将已打磨的铜—钢废料投入浸出剂,控制温度50 ℃,通入空气,并搅拌。浸出剂不与钢作用,但与铜反应,最终铜全部转化为CuL2进入溶液,从而实现铜、钢分离。
①浸出时发生的反应为CuL2+Cu+2L- 、 。
②其他条件不变时,空气流量对铜浸出速率的影响如图1所示。当空气流量超过1.0 L·min-1时,铜浸出速率急剧减小的可能原因是 。
Ⅱ.从铜烟灰[主要成分为Cu(OH)Cl、FeO、Fe2O3、Zn3(PO4)2]中回收铜的主要步骤为酸浸→萃取→反萃取→电解。
已知:Zn3(PO4)2溶于无机酸。
(4)酸浸:将铜烟灰用硫酸浸出,控制其他条件相同,铜浸出率与温度的变化关系如图2所示。随温度升高,铜浸出率先增大后减小的可能原因是 。
(5)萃取、反萃取:向浸出液(Cu2+浓度为7 g·L-1)中加入有机萃取剂(RH)萃取,其原理可表示为Cu2+(水层)+2RH(有机层) R2Cu(有机层)+2H+(水层)。
向萃取所得有机相中加入硫酸,反萃取得到水相(Cu2+浓度达40 g·L-1)。该工艺中设计萃取、反萃取的目的是 。
答案 (1)NCH2COO-+H2O NCH2COOH+OH- (2)HL CuSO4 (3)①4Cu+O2+2H2O 4CuL2+4OH- ②空气中的氧气没有足够的时间参与反应,导致反应速率减小 (4)该酸浸过程为放热反应,温度升高时,反应速率加快,但是温度过高,平衡逆向移动,导致浸出率减小 (5)实现Cu2+的提取和富集
19.以辉铋矿(主要成分为Bi2S3,含有FeS2、SiO2杂质)和软锰矿(主要成分为MnO2)为原料制备超细氧化铋的工艺流程如下:
已知:Bi3+易与Cl-形成BiC,BiC易发生水解,其反应的离子方程式为BiC+H2O BiOCl↓+5Cl-+2H+。
(1)“联合焙烧”时,Bi2S3和MnO2在空气中反应生成Bi2O3和MnSO4。该反应的化学方程式为 。
(2)“酸浸”时需及时补充浓盐酸调节浸取液的pH。
①一般控制浸取液pH小于1.4,其目的是 。
②为提高酸浸时金属元素的浸出率,除适当增加浓盐酸用量、适当升高酸浸温度外,还可采取的措施有 。
(3)铋离子能被有机萃取剂(简称TBP)萃取,其萃取原理可表示为BiC(水层)+2TBP(有机层) BiCl3·2TBP(有机层)+3Cl-(水层)。
①“萃取”时需向溶液中加入NaCl固体调节Cl-浓度,萃取率随c(Cl-)变化关系如图所示。c(Cl-)最佳为1.3 mol·L-1的可能原因是 。
②“萃取”后分液所得水相中的主要阳离子为 (填化学式)。
(4)“沉淀反萃取”时生成草酸铋[Bi2(C2O4)3·7H2O]晶体。为得到含Cl-较少的草酸铋晶体,“萃取”后有机相与草酸溶液的混合方式为 。
答案 (1)2Bi2S3+6MnO2+9O2 2Bi2O3+6MnSO4 (2)①增大H+浓度,使Bi3+充分浸出;同时抑制金属离子Bi3+(或BiC)、Fe3+水解 ②加快搅拌速度
(3)①c(Cl-)>1.3 mol·L-1时,铋离子(萃取平衡BiC+2TBP BiCl3·2TBP+3Cl-逆向移动)萃取率下降,铁离子萃取率上升;c(Cl-)<1.3 mol·L-1时,铋离子水解(BiC+H2O BiOCl↓+5Cl-+2H+)程度增大,不利于铋离子的萃取提纯 ②Fe3+、H+、Na+ (4)边搅拌边将有机相滴加到草酸溶液中
20.金属钼(Mo)及其化合物在合金工业中起着重要的作用,生产中常以辉钼矿(主要成分为MoS2,含有FeS、CuS、SiO2等杂质)为原料制备金属钼及其化合物。以下是生产的部分流程。
已知:①Mo的常见价态有+4、+6。
②H2MoO4是微溶于水的无机酸,可溶于碱。
③氧气不足时,焙烧产物中可能混有MoO3与MoS2反应生成的MoO2。
回答下列问题:
(1)焙烧的产物中Mo元素主要以MoO3、Mo盐的形式存在。生成MoO3的反应的化学方程式为 。
(2)与酸浸1相比,酸浸2使用稀硝酸的优点是 ,但是缺点是会产生NOx造成污染。
(3)滤渣的成分主要是 。碱浸时pH不宜过大,原因是 。
(4)已知离子交换环节中,阴离子交换树脂R—OH的工作原理为2R—OH+MeMoO4 R2MoO4+Me(OH)2(Me代表金属阳离子),洗脱时使用的试剂X为 。
(5)钼酸钠的某些晶体的溶解度曲线如图,获得Na2MoO4·10H2O的操作为蒸发浓缩、 、过滤、洗涤。
(6)工业上还有电氧化MoS2制备Na2MoO4的方法,装置如下图所示。
每生成0.1 mol Na2MoO4时,外电路转移的电子数为 (阿伏加德罗常数的值用NA表示)。
(7)Na2MoO4·10H2O中可能混有Na2MoO4,以硝酸铅[Pb(NO3)2]溶液为标准溶液测定Na2MoO4·10H2O的纯度。根据下表信息,应选用的指示剂为 。滴定终点的现象为 。
物质 PbCO3 PbI2 PbS PbMoO4
Ksp 7.3×10-5 7.0×10-2 6.7×10-13 1.2×10-5
颜色 白色 亮黄色 黑色 白色
取m g Na2MoO4·10H2O(式量为M)样品配成200 mL溶液,取出20.00 mL用c mol/L Pb(NO3)2标准溶液进行滴定,消耗标准溶液V mL,则样品中Na2MoO4·10H2O的质量分数为 (写出表达式即可)。
答案 (1)2MoS2 + 7O2 2MoO3 + 4SO2
(2)可使Mo元素被进一步充分氧化
(3)SiO2 防止SiO2溶解生成Si使产品不纯
(4)浓氨水
(5)降温至10 ℃之下结晶
(6)1.8NA
(7)KI 当滴入最后半滴Pb(NO3)2标准溶液时,锥形瓶内生成亮黄色沉淀,且半分钟内不恢复原来的颜色
×100%
21.钽(Ta)和铌(Nb)是性质相似的两种单质,一种以钽铌伴生矿(主要成分为SiO2、MnO2、Nb2O5、Ta2O5和少量的TiO2、FeO、CaO、MgO)为原料制取钽和铌的流程如下:
“浸取”后的浸出液中含有H2TaF7、H2NbF7两种二元强酸和锰、钛等元素。
已知:①MIBK为甲基异丁基酮;②Ksp(CaF2)=2.5×10-11,Ksp(MgF2)=6.4×10-9,Ksp(CaSO4)=7.1×10-5。
(1)加快“浸取”速率可采取的措施是 。
(2)浸渣的主要成分是 ,Ta2O5与氢氟酸反应的离子方程式为 。
(3)MIBK“萃取”时可分为扩散萃取和动力学萃取两种类型。浸出液中钽的萃取率随搅拌速度的增加而进一步增加时为扩散萃取,若浸出液受到化学反应的控制则萃取类型将变为动力学萃取。搅拌速度对钽萃取率的影响如图所示。
搅拌速度在150 rpm时的萃取类型为 ,350 rpm到400 rpm时钽萃取率不再增加的原因是 。
(4)金属铌可用金属钠还原K2NbF7制取,也可用电解熔融的K2NbF7制取。
①流程中钠热还原法制备铌粉的化学方程式为 。
②传统的熔盐电解法采用的电解质体系通常为K2NbF7-NaCl,利用该方法制备1 mol Nb理论上消耗NaCl的物质的量为 mol。
答案 (1)将钽铌伴生矿磨碎(或“适当升高浸取时的温度”等合理答案)
(2)CaF2、MgF2 Ta2O5+14HF 4H++2Ta+5H2O
(3)扩散萃取 浸出液受到化学反应的控制(此时为动力学萃取)或不再受扩散萃取的影响
(4)①K2NbF7+5Na Nb+5NaF+2KF ②5
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