2025广东版新教材化学高考第一轮
专题五 金属及其化合物
五年高考
考点过关练
考点1 钠、铁及其化合物
1.(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Na2CO3
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
2.(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 Na2CO3可与酸反应
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H2O高温下会反应
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
3.(2021广东,10,2分)部分含铁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.a可与e反应生成b
B.b既可被氧化,也可被还原
C.可将e加入浓碱液中制得d的胶体
D.可存在b→c→d→e→b的循环转化关系
4.(2022北京,4,3分)下列方程式与所给事实不相符的是( )
A.加热NaHCO3固体,产生无色气体:2NaHCO3 Na2CO3+H2O+CO2↑
B.过量铁粉与稀硝酸反应,产生无色气体:Fe+N+4H+ Fe3++NO↑+2H2O
C.苯酚钠溶液中通入CO2,出现白色浑浊:+CO2+H2O +NaHCO3
D.乙醇、乙酸和浓硫酸混合加热,产生有香味的油状液体:CH3CH2OH+CH3COOH CH3COOCH2CH3+H2O
5.(2023广东,10,2分)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.可存在c→d→e的转化
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.若b能与H2O反应生成O2,则b中含共价键
6.(2023辽宁,10,3分)某工厂采用如下工艺制备Cr(OH)3,已知焙烧后Cr元素以+6价形式存在,下列说法错误的是( )
A.“焙烧”中产生CO2
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Cr
D.淀粉水解液中的葡萄糖起还原作用
7.(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 AgNO3溶液
B NaOH溶液 Al2(SO4)3溶液
C H2C2O4溶液 酸性KMnO4溶液
D KSCN溶液 FeCl3溶液
8.(2019课标Ⅰ,27,15分)硫酸铁铵[NH4Fe(SO4)2·xH2O]是一种重要铁盐。为充分利用资源,变废为宝,在实验室中探究采用废铁屑来制备硫酸铁铵,具体流程如下:
回答下列问题:
(1)步骤①的目的是去除废铁屑表面的油污,方法是 。
(2)步骤②需要加热的目的是 ,温度保持80~95 ℃,采用的合适加热方式是 。铁屑中含有少量硫化物,反应产生的气体需要净化处理,合适的装置为 (填标号)。
(3)步骤③中选用足量的H2O2,理由是 。分批加入H2O2,同时为了 ,溶液要保持pH小于0.5。
(4)步骤⑤的具体实验操作有 ,经干燥得到硫酸铁铵晶体样品。
(5)采用热重分析法测定硫酸铁铵晶体样品所含结晶水数,将样品加热到150 ℃时失掉1.5个结晶水,失重5.6%。硫酸铁铵晶体的化学式为 。
考点2 金属资源的开发利用
9.(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
选项 A.兽骨 B.青铜器 C.纸张 D.液晶 显示屏
10.(2023浙江6月选考,4,3分)物质的性质决定用途,下列两者对应关系不正确的是( )
A.铝有强还原性,可用于制作门窗框架
B.氧化钙易吸水,可用作干燥剂
C.维生素C具有还原性,可用作食品抗氧化剂
D.过氧化钠能与二氧化碳反应生成氧气,可作潜水艇中的供氧剂
11.(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
12.(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Na3AlF6和CO2
D.滤液可回收进入吸收塔循环利用
13.(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)3 Cu(OH)2 Zn(OH)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)3和S;金属M为Zn
B.浸取时,增大O2压强可促进金属离子浸出
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
14.(2021广东,18,13分)对废催化剂进行回收可有效利用金属资源。某废催化剂主要含铝(Al)、钼(Mo)、镍(Ni)等元素的氧化物,一种回收利用工艺的部分流程如下:
已知:25 ℃时,H2CO3的=4.7×10-11;Ksp(BaMoO4)=3.5×10-8;Ksp(BaCO3)=2.6×10-9;该工艺中,pH>6.0时,溶液中Mo元素以Mo的形态存在。
(1)“焙烧”中,有Na2MoO4生成,其中Mo元素的化合价为 。
(2)“沉铝”中,生成的沉淀X为 。
(3)“沉钼”中,pH为7.0。
①生成BaMoO4的离子方程式为 。
②若条件控制不当,BaCO3也会沉淀。为避免BaMoO4中混入BaCO3沉淀,溶液中c(HC)= (列出算式)时,应停止加入BaCl2溶液。
(4)①滤液Ⅲ中,主要存在的钠盐有NaCl和Y,Y为 。
②往滤液Ⅲ中添加适量NaCl固体后,通入足量 (填化学式)气体,再通入足量CO2,可析出Y。
(5)高纯AlAs(砷化铝)可用于芯片制造。芯片制造中的一种刻蚀过程如图所示,图中所示致密保护膜为一种氧化物,可阻止H2O2刻蚀液与下层GaAs(砷化镓)反应。
①该氧化物为 。
②已知:Ga和Al同族,As和N同族。在H2O2与上层GaAs的反应中,As元素的化合价变为+5价,则该反应的氧化剂与还原剂物质的量之比为 。
15.(2020全国Ⅰ,26,14分)钒具有广泛用途。黏土钒矿中,钒以+3、+4、+5价的化合物存在,还包括钾、镁的铝硅酸盐,以及SiO2、Fe3O4。采用以下工艺流程可由黏土钒矿制备NH4VO3。
该工艺条件下,溶液中金属离子开始沉淀和完全沉淀的pH如下表所示:
金属离子 Fe3+ Fe2+ Al3+ Mn2+
开始沉淀pH 1.9 7.0 3.0 8.1
完全沉淀pH 3.2 9.0 4.7 10.1
回答下列问题:
(1)“酸浸氧化”需要加热,其原因是 。
(2)“酸浸氧化”中,VO+和VO2+被氧化成V,同时还有 离子被氧化。写出VO+转化为V反应的离子方程式 。
(3)“中和沉淀”中,钒水解并沉淀为V2O5·xH2O,随滤液②可除去金属离子K+、Mg2+、Na+、 ,以及部分的 。
(4)“沉淀转溶”中,V2O5·xH2O转化为钒酸盐溶解。滤渣③的主要成分是 。
(5)“调pH”中有沉淀生成,生成沉淀反应的化学方程式是 。
(6)“沉钒”中析出NH4VO3晶体时,需要加入过量NH4Cl,其原因是 。
16.(2019课标Ⅰ,26,14分)硼酸(H3BO3)是一种重要的化工原料,广泛应用于玻璃、医药、肥料等工业。一种以硼镁矿(含Mg2B2O5·H2O、SiO2及少量Fe2O3、Al2O3)为原料生产硼酸及轻质氧化镁的工艺流程如下:
回答下列问题:
(1)在95 ℃“溶浸”硼镁矿粉,产生的气体在“吸收”中反应的化学方程式为 。
(2)“滤渣1”的主要成分有 。为检验“过滤1”后的滤液中是否含有Fe3+,可选用的化学试剂是 。
(3)根据H3BO3的解离反应:H3BO3+H2OH++B(OH,Ka=5.81×10-10,可判断H3BO3是 酸;在“过滤2”前,将溶液pH调节至3.5,目的是 。
(4)在“沉镁”中生成Mg(OH)2·MgCO3沉淀的离子方程式为 ,母液经加热后可返回 工序循环使用。由碱式碳酸镁制备轻质氧化镁的方法是 。
三年模拟
考点强化练
考点1 钠、铁及其化合物
1.(2024届佛山南海摸底考,12)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.(2024届江苏南京师大附中9月月考,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:NaCl NaHCO3 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
3.(2024届执信中学10月月考,11)X、Y、Z、W四种物质间的转化关系如图所示,下列转化不能一步实现的是( )
选项 X Y Z W
A Na Na2O NaOH NaCl
B Cl2 Ca(ClO)2 HClO HCl
C Fe FeCl3 Fe(OH)3 Fe2O3
D AlCl3 NaAlO2 Al(OH)3 Al
4.(2023广州二模,8)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
5.(2023广东六校第四次联考,12)中科院化学所研制的晶体材料——纳米四氧化三铁,在核磁共振造影及医药上有广泛用途,其生产过程的部分流程如下所示。
FeCl3·6H2O FeOOH 纳米Fe3O4
下列有关叙述不合理的是( )
A.在反应①中环丙胺的作用可能是促进氯化铁水解
B.反应②的化学方程式为6FeOOH+CO 2Fe3O4+3H2O+CO2
C.可用稀硫酸和K3[Fe(CN)6]鉴别Fe3O4和FeO
D.将制得的Fe3O4均匀分散在水中形成的分散系能产生丁达尔效应
考点2 金属资源的开发利用
6.(2024届广东实验中学10月月考,6)劳动有利于“知行合一”。下列劳动项目与化学知识没有对应关系的是( )
选项 劳动项目 化学知识
A 研究性学习活动:焊接两根铁棒 铝粉与氧化铁发生铝热反应
B 学农活动:用NH4HCO3肥料施肥 NH4HCO3受热易分解
C 军训实践课:用镁条制造信号弹和焰火 镁条燃烧时发出耀眼白光
D 艺术品制作:制作各种形状的石膏模型 熟石膏与水混合成糊状后能很快凝固
7.(2024届清中、河中、北中、惠中、阳中、茂中6校第一次联考,8)下列说法错误的是( )
A.可用Al与MgO发生反应制取Mg
B.锌与CuO在高温下反应生成ZnO
C.Na等活泼的金属用电解法制得
D.偏铝酸钠溶液与氯化铝溶液混合有白色沉淀生成
8.(2024届广东六校第一次联考,7)下列说法错误的是( )
A.Mg、Fe在一定条件下都能与水反应生成H2和相应的碱
B.稀硫酸中加入铜粉,铜粉不溶解,若再继续加入KNO3固体,铜粉会溶解
C.已知Na3N与盐酸反应生成NaCl和NH4Cl,则Mg3N2与盐酸反应生成MgCl2和NH4Cl
D.25 ℃时,pH为10的Na2CO3溶液中水电离出的H+的物质的量浓度为1.0×10-4 mol/L
9.(2024届河源中学一调,11)以高硫铝土矿(主要成分为Al2O3、Fe2O3,还含有少量FeS2)为原料,生产氧化铝并获得Fe3O4的部分工艺流程如图所示。下列叙述不正确的是( )
A.加入CaO可以减少SO2的排放同时生成建筑材料CaSO4
B.向滤液中通入过量CO2、过滤、洗涤、灼烧沉淀可制得Al2O3
C.隔绝空气焙烧时理论上反应消耗的n(FeS2)∶n(Fe2O3)=1∶5
D.可以选择用磁铁将烧渣中的Fe3O4分离出来
10.(2023大湾区1月联考,14)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
11.(2023揭阳质检,14)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
微专题 化工流程题解题策略
1.(2023深圳二调,18节选)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 。
2.(2023佛山质检二,16节选)分铜液净化渣主要含铜、碲(Te)、锑(Sb)、砷(As)等元素的化合物,一种回收工艺流程如图所示:
已知:①“碱浸”时,铜、锑转化为难溶氢氧化物或氧化物,碱浸液含有Na2TeO3、Na3AsO4。
②“酸浸”时,锑元素反应生成难溶的Sb2O浸渣。
回答下列问题:
(2)“碱浸”时,TeO2与NaOH反应的离子方程式为 。
(3)向碱浸液加入盐酸调节pH=4,有TeO2析出,分离出TeO2的操作是 。滤液中As元素最主要的存在形式为 (常温下,H3AsO4的各级电离常数为:=6.3×10-3、=1.0×10-7、=3.2×10-12)。
A.H3AsO4 B.H2As
C.HAs
(4)①Sb2O中,Sb的化合价为 。
②“氯盐酸浸”时,通入SO2的目的是 。
(5)“水解”时,生成SbOCl的化学方程式为 。
3.(2023广东二模,18节选)金属钴、镍作为重要的战略资源,有“工业味精”之称,工业上利用红土镍矿(主要成分为Ni、Co、Fe、Al、Si等元素的氧化物)生产中间品MSP(硫化钴镍),并利用MSP进一步生产NiSO4的流程如图。
已知i.
金属离子 Fe3+ Fe2+ Al3+ Ni2+ Co2+
开始沉淀的pH 2.3 7.0 3.1 6.9 7.1
沉淀完全的pH 3.7 9.0 4.5 8.9 9.1
ⅱ.氧化前后,溶液中Ni、Co元素的化合价均为+2价。
回答下列问题:
(1)“加压浸出”时,滤渣Ⅰ的主要成分为 (填化学式)。
(2)“氧化”时,加入NaClO3的目的是 (用离子方程式表示),NaClO3中阴离子的空间结构为 。
(3)“中和”时,应控制的pH范围是 。
(4)Cyanex272(RH)是一种有机萃取剂,其作用原理为nRH+Mn+ RnM+nH+(Mn+表示金属阳离子),从“含钴负载有机相”中重新获取Cyanex272的方法是 。
4.(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)3 Co(OH)2 Ni(OH)2 Mg(OH)2
Ksp 10-37.4 10-14.7 10-14.7 10-10.8
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(H2SO5),1 mol H2SO5中过氧键的数目为 。
(3)“氧化”中,用石灰乳调节pH=4,Mn2+被H2SO5氧化为MnO2,该反应的离子方程式为 (H2SO5的电离第一步完全,第二步微弱);滤渣的成分为MnO2、 (填化学式)。
(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。SO2体积分数为 时,Mn(Ⅱ)氧化速率最大;继续增大SO2体积分数时,Mn(Ⅱ)氧化速率减小的原因是
。
(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)。
5.(2023全国甲,26,14分)BaTiO3是一种压电材料。以BaSO4为原料,采用下列路线可制备粉状BaTiO3。
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BaCl2、易溶于水的BaS和微溶于水的CaS。“浸取”时主要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(C2O4)2的化学方程式为 。
(6)“热分解”生成粉状钛酸钡,产生的∶nCO= 。
6.(2023深圳光明二模,18)钴是航空、军事和机械工业中不可或缺的金属,一种从含钴废料(主要含钴、钡、钛的化合物)中提取金属钴的工艺流程如下:
已知:常温下,Co(OH)2、CoCO3的溶度积常数分别为1.6×10-15、8×10-13。
回答下列问题:
(1)晶体钴中钴原子的堆积方式如图1所示,钴原子的配位数为 。
(2)“酸浸”所得浸渣中的主要成分除少量Ti的难溶物外,还有 (填化学式),此工序中浸出温度与Co浸出率的关系如图2所示,综合考虑成本和浸出率,选择的最佳浸出温度为 ℃;此温度下,还能提高酸浸效果的措施为 (答2条)。
(3)“除钛”时TiO2+生成TiO2·xH2O的离子方程式为 。
(4)获得纯净碱式碳酸钴[CoCO3·Co(OH)2]的“系列操作”具体是指 。室温下,“沉钴”所得母液中c(OH-)∶c(C)=2时,溶液中的c(OH-)为 。
(5)资料表明:离子在电极上的放电顺序和电压有关,电压增大,放电顺序靠后的离子也可以参与电极反应。用惰性电极电解CoSO4溶液可得到钴单质,实际生产中发现电解相同时间,钴的产率随电压的变化如图3所示。当电压超过U0 V时,钴的产率降低的原因可能是 。
7.(2023全国乙,27,15分)LiMn2O4作为一种新型锂电池正极材料受到广泛关注。由菱锰矿(MnCO3,含有少量Si、Fe、Ni、Al等元素)制备LiMn2O4的流程如下:
已知:Ksp[Fe(OH)3]=2.8×10-39,Ksp[Al(OH)3]=1.3×10-33,Ksp[Ni(OH)2]=5.5×10-16。
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MnO2的作用是 。不宜使用H2O2替代MnO2,原因是 。
(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LiMn2O4反应的化学方程式是 。
8.(2023潮州二模,18)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。
9.(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。
已知:最高价铬酸根在酸性介质中以Cr2存在,在碱性介质中以Cr存在。
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SiO2和 。
(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MgSiO3和MgNH4PO4的形式沉淀。该步需要控制溶液的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V2O5沉淀。V2O5在pH<1时,溶解为V或VO3+;在碱性条件下,溶解为V或V。上述性质说明V2O5具有 (填标号)。
A.酸性 B.碱性 C.两性
(6)“还原”步骤中加入焦亚硫酸钠(Na2S2O5)溶液,反应的离子方程式为 。
10.(2023广东,18,14分)Ni、Co均是重要的战略性金属。从处理后的矿石硝酸浸取液(含Ni2+、Co2+、Al3+、Mg2+)中,利用氨浸工艺可提取Ni、Co,并获得高附加值化工产品。工艺流程如下:
已知:氨性溶液由NH3·H2O、(NH4)2SO3和(NH4)2CO3配制。常温下,Ni2+、Co2+、Co3+与NH3形成可溶于水的配离子;lg Kb(NH3·H2O)=-4.7;Co(OH)2易被空气氧化为Co(OH)3;部分氢氧化物的Ksp如下表。
氢氧 化物 Co(OH)2 Co(OH)3 Ni(OH)2 Al(OH)3 Mg(OH)2
Ksp 5.9×10-15 1.6×10-44 5.5×10-16 1.3×10-33 5.6×10-12
(1)活性MgO可与水反应,化学方程式为 。
(2)常温下,pH=9.9的氨性溶液中,c(NH3·H2O) c(N)(填“>”“<”或“=”)。
(3)“氨浸”时,由Co(OH)3转化为[Co(NH3)6]2+的离子方程式为
。
(4)(NH4)2CO3会使滤泥中的一种胶状物质转化为疏松分布的棒状颗粒物。滤渣的X射线衍射图谱中,出现了NH4Al(OH)2CO3的明锐衍射峰。
①NH4Al(OH)2CO3属于 (填“晶体”或“非晶体”)。
②(NH4)2CO3提高了Ni、Co的浸取速率,其原因是
。
(5)①“析晶”过程中通入的酸性气体A为 。
②由CoCl2可制备AlxCoOy晶体,其立方晶胞如图。Al与O最小间距大于Co与O最小间距,x、y为整数,则Co在晶胞中的位置为 ;晶体中一个Al周围与其最近的O的个数为 。
(6)①“结晶纯化”过程中,没有引入新物质。晶体A含6个结晶水,则所得HNO3溶液中n(HNO3)与n(H2O)的比值,理论上最高为 。
②“热解”对于从矿石提取Ni、Co工艺的意义,在于可重复利用HNO3和 (填化学式)。
11.(2023山东,17,12分)盐湖卤水(主要含Na+、Mg2+、Li+、Cl-、S和硼酸根等)是锂盐的重要来源。一种以高镁卤水为原料经两段除镁制备Li2CO3的工艺流程如下:
已知:常温下,Ksp(Li2CO3)=2.2×10-2。相关化合物的溶解度与温度的关系如图所示。
回答下列问题:
(1)含硼固体中的B(OH)3在水中存在平衡:B(OH)3+H2O H++[B(OH)4]-(常温下,Ka=10-9.24);B(OH)3与NaOH溶液反应可制备硼砂Na2B4O5(OH)4·8H2O。常温下,在0.10 mol·L-1硼砂溶液中,[B4O5(OH)4]2-水解生成等物质的量浓度的B(OH)3和[B(OH)4]-,该水解反应的离子方程式为 ,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C浓度应控制在 mol·L-1以下。若脱硼后直接进行精制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 。
12.(2023湖南,17,15分)超纯Ga(CH3)3是制备第三代半导体的支撑源材料之一。近年来,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(CH3)3方面取得了显著成果。工业上以粗镓为原料,制备超纯Ga(CH3)3的工艺流程如下:
已知:①金属Ga的化学性质和Al相似,Ga的熔点为29.8 ℃;
②Et2O(乙醚)和NR3(三正辛胺)在上述流程中可作为配体;
③相关物质的沸点:
物质 Ga(CH3)3 Et2O CH3I NR3
沸点/℃ 55.7 34.6 42.4 365.8
回答下列问题:
(1)晶体Ga(CH3)3的晶体类型是 ;
(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(CH3)3(Et2O)”工序中的产物还包括MgI2和CH3MgI,写出该反应的化学方程式 ;
(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Et2O得到了循环利用
B.流程中,“合成Ga2Mg5”至“工序X”需在无水无氧的条件下进行
C.“工序X”的作用是解配Ga(CH3)3(NR3),并蒸出Ga(CH3)3
D.用核磁共振氢谱不能区分Ga(CH3)3和CH3I
(6)直接分解Ga(CH3)3(Et2O)不能制备超纯Ga(CH3)3,而本流程采用“配体交换”工艺制备超纯Ga(CH3)3的理由是 ;
(7)比较分子中的C—Ga—C键角大小:Ga(CH3)3 Ga(CH3)3(Et2O)(填“>”“<”或“=”),其原因是 。
13.(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:
已知:月桂酸(C11H23COOH)熔点为44 ℃;月桂酸和(C11H23COO)3RE均难溶于水。该工艺条件下,稀土离子保持+3价不变;
(C11H23COO)2Mg的Ksp=1.8×10-8;Al(OH)3开始溶解时的pH为8.8;有关金属离子沉淀的相关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(C11H23COO-)低于 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Pt3Y。
①还原YCl3和 PtCl4熔融盐制备Pt3Y时,生成1 mol Pt3Y转移 mol电子。
②Pt3Y/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O2的还原,发生的电极反应为 。
14.(2023北京,18,13分)以银锰精矿(主要含Ag2S、MnS、FeS2)和氧化锰矿(主要含MnO2)为原料联合提取银和锰的一种流程示意图如下。
已知:酸性条件下, MnO2的氧化性强于Fe3+。
(1)“浸锰”过程是在H2SO4溶液中使矿石中的锰元素浸出,同时去除FeS2,有利于后续银的浸出;矿石中的银以Ag2S的形式残留于浸锰渣中。
①“浸锰”过程中,发生反应MnS+2H+ Mn2++H2S↑,则可推断:Ksp(MnS) Ksp(Ag2S)(填“>”或“<”)。
②在H2SO4溶液中,银锰精矿中的FeS2和氧化锰矿中的MnO2发生反应,则浸锰液中主要的金属阳离子有 。
(2)“浸银”时,使用过量FeCl3、HCl和CaCl2的混合液作为浸出剂,将Ag2S中的银以[AgCl2]-形式浸出。
①将“浸银”反应的离子方程式补充完整:
Fe3++Ag2S+ +2[AgCl2]-+S
②结合平衡移动原理,解释浸出剂中Cl-、H+的作用: 。
(3)“沉银”过程中需要过量的铁粉作为还原剂。
①该步反应的离子方程式有 。
②一定温度下,Ag的沉淀率随反应时间的变化如图所示。解释t分钟后Ag的沉淀率逐渐减小的原因: 。
(4)结合“浸锰”过程,从两种矿石中各物质利用的角度,分析联合提取银和锰的优势: 。
专题五 金属及其化合物
五年高考
考点过关练
考点1 钠、铁及其化合物
1.(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Na2CO3
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
2.(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 Na2CO3可与酸反应
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H2O高温下会反应
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
3.(2021广东,10,2分)部分含铁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.a可与e反应生成b
B.b既可被氧化,也可被还原
C.可将e加入浓碱液中制得d的胶体
D.可存在b→c→d→e→b的循环转化关系
答案 C
4.(2022北京,4,3分)下列方程式与所给事实不相符的是( )
A.加热NaHCO3固体,产生无色气体:2NaHCO3 Na2CO3+H2O+CO2↑
B.过量铁粉与稀硝酸反应,产生无色气体:Fe+N+4H+ Fe3++NO↑+2H2O
C.苯酚钠溶液中通入CO2,出现白色浑浊:+CO2+H2O +NaHCO3
D.乙醇、乙酸和浓硫酸混合加热,产生有香味的油状液体:CH3CH2OH+CH3COOH CH3COOCH2CH3+H2O
答案 B
5.(2023广东,10,2分)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.可存在c→d→e的转化
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.若b能与H2O反应生成O2,则b中含共价键
答案 B
6.(2023辽宁,10,3分)某工厂采用如下工艺制备Cr(OH)3,已知焙烧后Cr元素以+6价形式存在,下列说法错误的是( )
A.“焙烧”中产生CO2
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Cr
D.淀粉水解液中的葡萄糖起还原作用
答案 B
7.(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 AgNO3溶液
B NaOH溶液 Al2(SO4)3溶液
C H2C2O4溶液 酸性KMnO4溶液
D KSCN溶液 FeCl3溶液
答案 D
8.(2019课标Ⅰ,27,15分)硫酸铁铵[NH4Fe(SO4)2·xH2O]是一种重要铁盐。为充分利用资源,变废为宝,在实验室中探究采用废铁屑来制备硫酸铁铵,具体流程如下:
回答下列问题:
(1)步骤①的目的是去除废铁屑表面的油污,方法是 。
(2)步骤②需要加热的目的是 ,温度保持80~95 ℃,采用的合适加热方式是 。铁屑中含有少量硫化物,反应产生的气体需要净化处理,合适的装置为 (填标号)。
(3)步骤③中选用足量的H2O2,理由是 。分批加入H2O2,同时为了 ,溶液要保持pH小于0.5。
(4)步骤⑤的具体实验操作有 ,经干燥得到硫酸铁铵晶体样品。
(5)采用热重分析法测定硫酸铁铵晶体样品所含结晶水数,将样品加热到150 ℃时失掉1.5个结晶水,失重5.6%。硫酸铁铵晶体的化学式为 。
答案 (1)碱煮水洗 (2)加快反应 热水浴 C
(3)将Fe2+全部氧化为Fe3+;不引入杂质 防止Fe3+水解 (4)加热浓缩、冷却结晶、过滤(洗涤)
(5)NH4Fe(SO4)2·12H2O
考点2 金属资源的开发利用
9.(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
选项 A.兽骨 B.青铜器 C.纸张 D.液晶 显示屏
答案 B
10.(2023浙江6月选考,4,3分)物质的性质决定用途,下列两者对应关系不正确的是( )
A.铝有强还原性,可用于制作门窗框架
B.氧化钙易吸水,可用作干燥剂
C.维生素C具有还原性,可用作食品抗氧化剂
D.过氧化钠能与二氧化碳反应生成氧气,可作潜水艇中的供氧剂
答案 A
11.(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
12.(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Na3AlF6和CO2
D.滤液可回收进入吸收塔循环利用
答案 C
13.(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)3 Cu(OH)2 Zn(OH)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)3和S;金属M为Zn
B.浸取时,增大O2压强可促进金属离子浸出
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
14.(2021广东,18,13分)对废催化剂进行回收可有效利用金属资源。某废催化剂主要含铝(Al)、钼(Mo)、镍(Ni)等元素的氧化物,一种回收利用工艺的部分流程如下:
已知:25 ℃时,H2CO3的=4.7×10-11;Ksp(BaMoO4)=3.5×10-8;Ksp(BaCO3)=2.6×10-9;该工艺中,pH>6.0时,溶液中Mo元素以Mo的形态存在。
(1)“焙烧”中,有Na2MoO4生成,其中Mo元素的化合价为 。
(2)“沉铝”中,生成的沉淀X为 。
(3)“沉钼”中,pH为7.0。
①生成BaMoO4的离子方程式为 。
②若条件控制不当,BaCO3也会沉淀。为避免BaMoO4中混入BaCO3沉淀,溶液中c(HC)= (列出算式)时,应停止加入BaCl2溶液。
(4)①滤液Ⅲ中,主要存在的钠盐有NaCl和Y,Y为 。
②往滤液Ⅲ中添加适量NaCl固体后,通入足量 (填化学式)气体,再通入足量CO2,可析出Y。
(5)高纯AlAs(砷化铝)可用于芯片制造。芯片制造中的一种刻蚀过程如图所示,图中所示致密保护膜为一种氧化物,可阻止H2O2刻蚀液与下层GaAs(砷化镓)反应。
①该氧化物为 。
②已知:Ga和Al同族,As和N同族。在H2O2与上层GaAs的反应中,As元素的化合价变为+5价,则该反应的氧化剂与还原剂物质的量之比为 。
答案 (1)+6
(2)Al(OH)3
(3)①Mo+Ba2+BaMoO4↓
②
(4)①NaHCO3 ②NH3
(5)①Al2O3 ②4∶1
15.(2020全国Ⅰ,26,14分)钒具有广泛用途。黏土钒矿中,钒以+3、+4、+5价的化合物存在,还包括钾、镁的铝硅酸盐,以及SiO2、Fe3O4。采用以下工艺流程可由黏土钒矿制备NH4VO3。
该工艺条件下,溶液中金属离子开始沉淀和完全沉淀的pH如下表所示:
金属离子 Fe3+ Fe2+ Al3+ Mn2+
开始沉淀pH 1.9 7.0 3.0 8.1
完全沉淀pH 3.2 9.0 4.7 10.1
回答下列问题:
(1)“酸浸氧化”需要加热,其原因是 。
(2)“酸浸氧化”中,VO+和VO2+被氧化成V,同时还有 离子被氧化。写出VO+转化为V反应的离子方程式 。
(3)“中和沉淀”中,钒水解并沉淀为V2O5·xH2O,随滤液②可除去金属离子K+、Mg2+、Na+、 ,以及部分的 。
(4)“沉淀转溶”中,V2O5·xH2O转化为钒酸盐溶解。滤渣③的主要成分是 。
(5)“调pH”中有沉淀生成,生成沉淀反应的化学方程式是 。
(6)“沉钒”中析出NH4VO3晶体时,需要加入过量NH4Cl,其原因是 。
答案 (1)加快酸浸和氧化反应速率(促进氧化完全)
(2)Fe2+ VO++MnO2+2H+ V+Mn2++H2O
(3)Mn2+ Al3+和Fe3+
(4)Fe(OH)3
(5)NaAl(OH)4+HClAl(OH)3↓+NaCl+H2O
(6)利用同离子效应,促进NH4VO3尽可能析出完全
16.(2019课标Ⅰ,26,14分)硼酸(H3BO3)是一种重要的化工原料,广泛应用于玻璃、医药、肥料等工业。一种以硼镁矿(含Mg2B2O5·H2O、SiO2及少量Fe2O3、Al2O3)为原料生产硼酸及轻质氧化镁的工艺流程如下:
回答下列问题:
(1)在95 ℃“溶浸”硼镁矿粉,产生的气体在“吸收”中反应的化学方程式为 。
(2)“滤渣1”的主要成分有 。为检验“过滤1”后的滤液中是否含有Fe3+,可选用的化学试剂是 。
(3)根据H3BO3的解离反应:H3BO3+H2OH++B(OH,Ka=5.81×10-10,可判断H3BO3是 酸;在“过滤2”前,将溶液pH调节至3.5,目的是 。
(4)在“沉镁”中生成Mg(OH)2·MgCO3沉淀的离子方程式为 ,母液经加热后可返回 工序循环使用。由碱式碳酸镁制备轻质氧化镁的方法是 。
答案 (1)NH4HCO3+NH3 (NH4)2CO3
(2)SiO2、Fe2O3、Al2O3 KSCN
(3)一元弱 使硼元素更多地转化为H3BO3,促进析出
(4)2Mg2++3C+2H2O Mg(OH)2·MgCO3↓+2HC[或2Mg2++2C+H2O Mg(OH)2·MgCO3↓+CO2↑] 溶浸 高温焙烧
三年模拟
考点强化练
考点1 钠、铁及其化合物
1.(2024届佛山南海摸底考,12)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.(2024届江苏南京师大附中9月月考,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:NaCl NaHCO3 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
3.(2024届执信中学10月月考,11)X、Y、Z、W四种物质间的转化关系如图所示,下列转化不能一步实现的是( )
选项 X Y Z W
A Na Na2O NaOH NaCl
B Cl2 Ca(ClO)2 HClO HCl
C Fe FeCl3 Fe(OH)3 Fe2O3
D AlCl3 NaAlO2 Al(OH)3 Al
答案 D
4.(2023广州二模,8)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
5.(2023广东六校第四次联考,12)中科院化学所研制的晶体材料——纳米四氧化三铁,在核磁共振造影及医药上有广泛用途,其生产过程的部分流程如下所示。
FeCl3·6H2O FeOOH 纳米Fe3O4
下列有关叙述不合理的是( )
A.在反应①中环丙胺的作用可能是促进氯化铁水解
B.反应②的化学方程式为6FeOOH+CO 2Fe3O4+3H2O+CO2
C.可用稀硫酸和K3[Fe(CN)6]鉴别Fe3O4和FeO
D.将制得的Fe3O4均匀分散在水中形成的分散系能产生丁达尔效应
答案 C
考点2 金属资源的开发利用
6.(2024届广东实验中学10月月考,6)劳动有利于“知行合一”。下列劳动项目与化学知识没有对应关系的是( )
选项 劳动项目 化学知识
A 研究性学习活动:焊接两根铁棒 铝粉与氧化铁发生铝热反应
B 学农活动:用NH4HCO3肥料施肥 NH4HCO3受热易分解
C 军训实践课:用镁条制造信号弹和焰火 镁条燃烧时发出耀眼白光
D 艺术品制作:制作各种形状的石膏模型 熟石膏与水混合成糊状后能很快凝固
答案 B
7.(2024届清中、河中、北中、惠中、阳中、茂中6校第一次联考,8)下列说法错误的是( )
A.可用Al与MgO发生反应制取Mg
B.锌与CuO在高温下反应生成ZnO
C.Na等活泼的金属用电解法制得
D.偏铝酸钠溶液与氯化铝溶液混合有白色沉淀生成
答案 A
8.(2024届广东六校第一次联考,7)下列说法错误的是( )
A.Mg、Fe在一定条件下都能与水反应生成H2和相应的碱
B.稀硫酸中加入铜粉,铜粉不溶解,若再继续加入KNO3固体,铜粉会溶解
C.已知Na3N与盐酸反应生成NaCl和NH4Cl,则Mg3N2与盐酸反应生成MgCl2和NH4Cl
D.25 ℃时,pH为10的Na2CO3溶液中水电离出的H+的物质的量浓度为1.0×10-4 mol/L
答案 A
9.(2024届河源中学一调,11)以高硫铝土矿(主要成分为Al2O3、Fe2O3,还含有少量FeS2)为原料,生产氧化铝并获得Fe3O4的部分工艺流程如图所示。下列叙述不正确的是( )
A.加入CaO可以减少SO2的排放同时生成建筑材料CaSO4
B.向滤液中通入过量CO2、过滤、洗涤、灼烧沉淀可制得Al2O3
C.隔绝空气焙烧时理论上反应消耗的n(FeS2)∶n(Fe2O3)=1∶5
D.可以选择用磁铁将烧渣中的Fe3O4分离出来
答案 C
10.(2023大湾区1月联考,14)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
11.(2023揭阳质检,14)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
微专题 化工流程题解题策略
1.(2023深圳二调,18节选)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+
2.(2023佛山质检二,16节选)分铜液净化渣主要含铜、碲(Te)、锑(Sb)、砷(As)等元素的化合物,一种回收工艺流程如图所示:
已知:①“碱浸”时,铜、锑转化为难溶氢氧化物或氧化物,碱浸液含有Na2TeO3、Na3AsO4。
②“酸浸”时,锑元素反应生成难溶的Sb2O浸渣。
回答下列问题:
(2)“碱浸”时,TeO2与NaOH反应的离子方程式为 。
(3)向碱浸液加入盐酸调节pH=4,有TeO2析出,分离出TeO2的操作是 。滤液中As元素最主要的存在形式为 (常温下,H3AsO4的各级电离常数为:=6.3×10-3、=1.0×10-7、=3.2×10-12)。
A.H3AsO4 B.H2As
C.HAs
(4)①Sb2O中,Sb的化合价为 。
②“氯盐酸浸”时,通入SO2的目的是 。
(5)“水解”时,生成SbOCl的化学方程式为 。
答案 (2)TeO2+2OH- Te+H2O (3)过滤 B (4)①+5 ②将Sb2O还原为SbCl3 (5)SbCl3+H2O SbOCl+2HCl
3.(2023广东二模,18节选)金属钴、镍作为重要的战略资源,有“工业味精”之称,工业上利用红土镍矿(主要成分为Ni、Co、Fe、Al、Si等元素的氧化物)生产中间品MSP(硫化钴镍),并利用MSP进一步生产NiSO4的流程如图。
已知i.
金属离子 Fe3+ Fe2+ Al3+ Ni2+ Co2+
开始沉淀的pH 2.3 7.0 3.1 6.9 7.1
沉淀完全的pH 3.7 9.0 4.5 8.9 9.1
ⅱ.氧化前后,溶液中Ni、Co元素的化合价均为+2价。
回答下列问题:
(1)“加压浸出”时,滤渣Ⅰ的主要成分为 (填化学式)。
(2)“氧化”时,加入NaClO3的目的是 (用离子方程式表示),NaClO3中阴离子的空间结构为 。
(3)“中和”时,应控制的pH范围是 。
(4)Cyanex272(RH)是一种有机萃取剂,其作用原理为nRH+Mn+ RnM+nH+(Mn+表示金属阳离子),从“含钴负载有机相”中重新获取Cyanex272的方法是 。
答案 (1)SiO2 (2)6H++6Fe2++Cl 6Fe3++3H2O+Cl- 三角锥形 (3)4.5≤pH<6.9 (4)往“含钴负载有机相”中加入稀硫酸,转移至分液漏斗中,振荡,静置,分液
4.(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)3 Co(OH)2 Ni(OH)2 Mg(OH)2
Ksp 10-37.4 10-14.7 10-14.7 10-10.8
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(H2SO5),1 mol H2SO5中过氧键的数目为 。
(3)“氧化”中,用石灰乳调节pH=4,Mn2+被H2SO5氧化为MnO2,该反应的离子方程式为 (H2SO5的电离第一步完全,第二步微弱);滤渣的成分为MnO2、 (填化学式)。
(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。SO2体积分数为 时,Mn(Ⅱ)氧化速率最大;继续增大SO2体积分数时,Mn(Ⅱ)氧化速率减小的原因是
。
(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)NA (3)Mn2++HS+H2O MnO2↓+S+3H+ CaSO4、Fe(OH)3 (4)9.0% SO2被HS氧化,则与Mn2+反应的HS减少,导致Mn(Ⅱ)氧化速率减小 (5)4Co(OH)2+O2 4CoO(OH)+2H2O (6)11.1
5.(2023全国甲,26,14分)BaTiO3是一种压电材料。以BaSO4为原料,采用下列路线可制备粉状BaTiO3。
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BaCl2、易溶于水的BaS和微溶于水的CaS。“浸取”时主要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(C2O4)2的化学方程式为 。
(6)“热分解”生成粉状钛酸钡,产生的∶nCO= 。
答案 (1)还原BaSO4 (2)Ca2++S2- CaS↓ (3)c (4)不可行,若直接酸浸,会导致CaS溶解,产生大量H2S气体,且溶液中会有较多的Ca2+,浓缩结晶得不到较纯的BaCl2 (5)TiCl4+2(NH4)2C2O4+BaCl2+H2O BaTiO(C2O4)2↓+4NH4Cl+2HCl (6)1∶1
6.(2023深圳光明二模,18)钴是航空、军事和机械工业中不可或缺的金属,一种从含钴废料(主要含钴、钡、钛的化合物)中提取金属钴的工艺流程如下:
已知:常温下,Co(OH)2、CoCO3的溶度积常数分别为1.6×10-15、8×10-13。
回答下列问题:
(1)晶体钴中钴原子的堆积方式如图1所示,钴原子的配位数为 。
(2)“酸浸”所得浸渣中的主要成分除少量Ti的难溶物外,还有 (填化学式),此工序中浸出温度与Co浸出率的关系如图2所示,综合考虑成本和浸出率,选择的最佳浸出温度为 ℃;此温度下,还能提高酸浸效果的措施为 (答2条)。
(3)“除钛”时TiO2+生成TiO2·xH2O的离子方程式为 。
(4)获得纯净碱式碳酸钴[CoCO3·Co(OH)2]的“系列操作”具体是指 。室温下,“沉钴”所得母液中c(OH-)∶c(C)=2时,溶液中的c(OH-)为 。
(5)资料表明:离子在电极上的放电顺序和电压有关,电压增大,放电顺序靠后的离子也可以参与电极反应。用惰性电极电解CoSO4溶液可得到钴单质,实际生产中发现电解相同时间,钴的产率随电压的变化如图3所示。当电压超过U0 V时,钴的产率降低的原因可能是 。
答案 (1)12 (2)BaSO4 90 粉碎含钴废料、适当增大H2SO4溶液浓度、搅拌(任答两条) (3)TiO2++(x+1)H2O TiO2·xH2O↓+2H+ (4)过滤、洗涤、干燥 1×10-3mol/L (5)H+参与了电极反应
7.(2023全国乙,27,15分)LiMn2O4作为一种新型锂电池正极材料受到广泛关注。由菱锰矿(MnCO3,含有少量Si、Fe、Ni、Al等元素)制备LiMn2O4的流程如下:
已知:Ksp[Fe(OH)3]=2.8×10-39,Ksp[Al(OH)3]=1.3×10-33,Ksp[Ni(OH)2]=5.5×10-16。
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MnO2的作用是 。不宜使用H2O2替代MnO2,原因是 。
(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LiMn2O4反应的化学方程式是 。
答案 (1)MnCO3+H2SO4 MnSO4+H2O+CO2↑ 将矿石粉碎(其他合理答案均可) (2)将Fe2+氧化为Fe3+ H2O2在Fe3+、Mn2+等的催化作用下会快速分解 (3)2.8×10-9 Al3+ (4)NiS、BaSO4 (5)Mn2++2H2O MnO2↓+H2↑+2H+ 补充MnSO4溶液,排出含酸电解液 (6)8MnO2+2Li2CO3 4LiMn2O4+2CO2↑+O2↑
8.(2023潮州二模,18)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
9.(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。
已知:最高价铬酸根在酸性介质中以Cr2存在,在碱性介质中以Cr存在。
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SiO2和 。
(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MgSiO3和MgNH4PO4的形式沉淀。该步需要控制溶液的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V2O5沉淀。V2O5在pH<1时,溶解为V或VO3+;在碱性条件下,溶解为V或V。上述性质说明V2O5具有 (填标号)。
A.酸性 B.碱性 C.两性
(6)“还原”步骤中加入焦亚硫酸钠(Na2S2O5)溶液,反应的离子方程式为 。
答案 (1)Na2CrO4 (2)Fe2O3 (3)Al(OH)3
(4)磷不能除净/磷酸盐会转化为可溶性酸式盐 硅不能除净/生成Mg(OH)2/消耗Mg2+ (5)C (6)2Cr2+10H+ 4Cr3++6S+5H2O
10.(2023广东,18,14分)Ni、Co均是重要的战略性金属。从处理后的矿石硝酸浸取液(含Ni2+、Co2+、Al3+、Mg2+)中,利用氨浸工艺可提取Ni、Co,并获得高附加值化工产品。工艺流程如下:
已知:氨性溶液由NH3·H2O、(NH4)2SO3和(NH4)2CO3配制。常温下,Ni2+、Co2+、Co3+与NH3形成可溶于水的配离子;lg Kb(NH3·H2O)=-4.7;Co(OH)2易被空气氧化为Co(OH)3;部分氢氧化物的Ksp如下表。
氢氧 化物 Co(OH)2 Co(OH)3 Ni(OH)2 Al(OH)3 Mg(OH)2
Ksp 5.9×10-15 1.6×10-44 5.5×10-16 1.3×10-33 5.6×10-12
(1)活性MgO可与水反应,化学方程式为 。
(2)常温下,pH=9.9的氨性溶液中,c(NH3·H2O) c(N)(填“>”“<”或“=”)。
(3)“氨浸”时,由Co(OH)3转化为[Co(NH3)6]2+的离子方程式为
。
(4)(NH4)2CO3会使滤泥中的一种胶状物质转化为疏松分布的棒状颗粒物。滤渣的X射线衍射图谱中,出现了NH4Al(OH)2CO3的明锐衍射峰。
①NH4Al(OH)2CO3属于 (填“晶体”或“非晶体”)。
②(NH4)2CO3提高了Ni、Co的浸取速率,其原因是
。
(5)①“析晶”过程中通入的酸性气体A为 。
②由CoCl2可制备AlxCoOy晶体,其立方晶胞如图。Al与O最小间距大于Co与O最小间距,x、y为整数,则Co在晶胞中的位置为 ;晶体中一个Al周围与其最近的O的个数为 。
(6)①“结晶纯化”过程中,没有引入新物质。晶体A含6个结晶水,则所得HNO3溶液中n(HNO3)与n(H2O)的比值,理论上最高为 。
②“热解”对于从矿石提取Ni、Co工艺的意义,在于可重复利用HNO3和 (填化学式)。
答案 (1)MgO+H2O Mg(OH)2 (2)>
(3)2Co(OH)3+12NH3·H2O+S 2[Co(NH3)6]2++S+13H2O+4OH-或2Co(OH)3+8NH3·H2O+4N 2[Co(NH3)6]2++S+13H2O (4)①晶体 ②减少了胶状物质对镍、钴的氢氧化物的包裹,增加了滤泥与氨性溶液的接触面积 (5)①HCl ②体心 12 (6)①0.4 ②MgO
11.(2023山东,17,12分)盐湖卤水(主要含Na+、Mg2+、Li+、Cl-、S和硼酸根等)是锂盐的重要来源。一种以高镁卤水为原料经两段除镁制备Li2CO3的工艺流程如下:
已知:常温下,Ksp(Li2CO3)=2.2×10-2。相关化合物的溶解度与温度的关系如图所示。
回答下列问题:
(1)含硼固体中的B(OH)3在水中存在平衡:B(OH)3+H2O H++[B(OH)4]-(常温下,Ka=10-9.24);B(OH)3与NaOH溶液反应可制备硼砂Na2B4O5(OH)4·8H2O。常温下,在0.10 mol·L-1硼砂溶液中,[B4O5(OH)4]2-水解生成等物质的量浓度的B(OH)3和[B(OH)4]-,该水解反应的离子方程式为 ,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C浓度应控制在 mol·L-1以下。若脱硼后直接进行精制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)[B4O5(OH)4]2-+5H2O 2B(OH)3+2[B(OH)4]- 9.24 (2)CaSO4、Mg(OH)2 5.5×10-3 CaO、Na2CO3 (3)除去精制Ⅰ引入的Ca2+ 盐酸 浓缩时有Li2CO3析出,Li2CO3的产率减小
12.(2023湖南,17,15分)超纯Ga(CH3)3是制备第三代半导体的支撑源材料之一。近年来,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(CH3)3方面取得了显著成果。工业上以粗镓为原料,制备超纯Ga(CH3)3的工艺流程如下:
已知:①金属Ga的化学性质和Al相似,Ga的熔点为29.8 ℃;
②Et2O(乙醚)和NR3(三正辛胺)在上述流程中可作为配体;
③相关物质的沸点:
物质 Ga(CH3)3 Et2O CH3I NR3
沸点/℃ 55.7 34.6 42.4 365.8
回答下列问题:
(1)晶体Ga(CH3)3的晶体类型是 ;
(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(CH3)3(Et2O)”工序中的产物还包括MgI2和CH3MgI,写出该反应的化学方程式 ;
(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Et2O得到了循环利用
B.流程中,“合成Ga2Mg5”至“工序X”需在无水无氧的条件下进行
C.“工序X”的作用是解配Ga(CH3)3(NR3),并蒸出Ga(CH3)3
D.用核磁共振氢谱不能区分Ga(CH3)3和CH3I
(6)直接分解Ga(CH3)3(Et2O)不能制备超纯Ga(CH3)3,而本流程采用“配体交换”工艺制备超纯Ga(CH3)3的理由是 ;
(7)比较分子中的C—Ga—C键角大小:Ga(CH3)3 Ga(CH3)3(Et2O)(填“>”“<”或“=”),其原因是 。
答案 (1)分子晶体 (2)确保Ga处于液态,易于分离 Ga+3e-+2H2O Ga+4OH-[或Ga(OH+3e- Ga+4OH-] (3)Ga2Mg5+8CH3I+2Et2O 2Ga(CH3)3(Et2O)+3MgI2+2CH3MgI (4)CH4 (5)D (6)Ga(CH3)3与Et2O的沸点相近,不易分离,而Ga(CH3)3与NR3的沸点相差较大,将Ga(CH3)3(NR3)解配后,蒸馏时可得到超纯Ga(CH3)3 (7)> Ga(CH3)3中Ga采取sp2杂化,Ga(CH3)3(Et2O)中Ga采取sp3杂化,前者C—Ga—C的键角大于后者
13.(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:
已知:月桂酸(C11H23COOH)熔点为44 ℃;月桂酸和(C11H23COO)3RE均难溶于水。该工艺条件下,稀土离子保持+3价不变;
(C11H23COO)2Mg的Ksp=1.8×10-8;Al(OH)3开始溶解时的pH为8.8;有关金属离子沉淀的相关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(C11H23COO-)低于 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Pt3Y。
①还原YCl3和 PtCl4熔融盐制备Pt3Y时,生成1 mol Pt3Y转移 mol电子。
②Pt3Y/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O2的还原,发生的电极反应为 。
答案 (1)Fe2+ (2)4.7≤pH<6.2 Al3++3OH- Al(OH)3↓(或Al3++3H2O Al(OH)3↓+3H+) (3)4.0×10-4 (4)①加热使温度升高,加快反应速率;搅拌增大反应物接触面积,加快化学反应速率。月桂酸被熔化为液态,防止(C11H23COO)3RE被月桂酸包裹,阻止反应进行 ②冷却结晶或降温结晶 (5)MgSO4、C11H23COOH(或C11H23COONa或C11H23COO-) (6)①15 ②O2+2H2O+4e- 4OH-
14.(2023北京,18,13分)以银锰精矿(主要含Ag2S、MnS、FeS2)和氧化锰矿(主要含MnO2)为原料联合提取银和锰的一种流程示意图如下。
已知:酸性条件下, MnO2的氧化性强于Fe3+。
(1)“浸锰”过程是在H2SO4溶液中使矿石中的锰元素浸出,同时去除FeS2,有利于后续银的浸出;矿石中的银以Ag2S的形式残留于浸锰渣中。
①“浸锰”过程中,发生反应MnS+2H+ Mn2++H2S↑,则可推断:Ksp(MnS) Ksp(Ag2S)(填“>”或“<”)。
②在H2SO4溶液中,银锰精矿中的FeS2和氧化锰矿中的MnO2发生反应,则浸锰液中主要的金属阳离子有 。
(2)“浸银”时,使用过量FeCl3、HCl和CaCl2的混合液作为浸出剂,将Ag2S中的银以[AgCl2]-形式浸出。
①将“浸银”反应的离子方程式补充完整:
Fe3++Ag2S+ +2[AgCl2]-+S
②结合平衡移动原理,解释浸出剂中Cl-、H+的作用: 。
(3)“沉银”过程中需要过量的铁粉作为还原剂。
①该步反应的离子方程式有 。
②一定温度下,Ag的沉淀率随反应时间的变化如图所示。解释t分钟后Ag的沉淀率逐渐减小的原因: 。
(4)结合“浸锰”过程,从两种矿石中各物质利用的角度,分析联合提取银和锰的优势: 。
答案 (1)①> ②Fe3+、Mn2+
(2)①2 4 Cl- 2 Fe2+ ②H+的作用是防止氧化剂Fe3+水解,Cl-的作用是与Ag+生成配合物[AgCl2]-,促使平衡正向移动
(3)①2Fe3++Fe 3Fe2+、2H++Fe Fe2++H2↑、2[AgCl2]-+Fe 2Ag+4Cl-+Fe2+
②若反应时间过长,溶液中c(Fe2+)升高,导致平衡2[AgCl2]-+Fe 2Ag+4Cl-+Fe2+逆向移动,Ag溶解
(4)在“浸锰”过程中,氧化锰矿中的MnO2作氧化剂、银锰精矿中的FeS2作还原剂,不需要额外加入氧化剂与还原剂即可联合提取
精品试卷·第 2 页 （共 2 页）
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