专题3 金属及其化合物 10年高考化学真题专题分类汇编

专题三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Na2CO3C.利用二者热稳定性差异,可从它们的固体混合物中除去NaHCO3D.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D2.(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D3.(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:Na2CO4具有较强氧化性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B4.(2024浙江6月选考,2,3分)下列说法不正确的是()A.Al(OH)3呈两性,不能用于治疗胃酸过多B.Na2O2能与CO2反应产生O2,可作供氧剂C.FeO有还原性,能被氧化成Fe3O4D.HNO3见光易分解,应保存在棕色试剂瓶中答案A5.(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B6.(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:Ka1=6.9×②Na2HPO4·12H2O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H3PO4C.“结晶”工序中溶液显酸性D.“干燥”工序需在低温下进行答案C7.(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)+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B8.(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A9.(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Na2O2是否失效2Na2O2+2H2O4NaOH+O2↑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C60与石墨烯互为同素异形体答案D10.(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0.1mol·L-1),反应现象没有明显差别的是()选项试剂①试剂②A氨水AgNO3溶液BNaOH溶液Al2(SO4)3溶液CH2C2O4溶液酸性KMnO4溶液DKSCN溶液FeCl3溶液答案D11.(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H2B.工业上煅烧黄铁矿(FeS2)生产SO2C.工业上用氨的催化氧化制备NOD.常温下铁与浓硝酸反应可制备NO2答案D12.(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A13.(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++CO32-HCO3-B.碱转化为两种盐:2OH-+Cl2ClO-+Cl-+H2OC.过氧化物转化为碱:2O22-+2H2O4OH-+O2D.盐转化为另一种盐:Na2SiO3+2H+H2SiO3↓+2Na+答案B14.(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Na2CO3C.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B15.(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)+CS2(l)Na2CS3(s)+H2S(g)下列说法正确的是()A.Na2CS3不能被氧化B.Na2CS3溶液显碱性C.该制备反应是熵减过程D.CS2的热稳定性比CO2的高答案B16.(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CO2D.滤液可回收进入吸收塔循环利用答案C17.(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ACO2饱和Na2CO3溶液CaCO3BCl2FeCl2溶液FeCHClCu(NO3)2溶液CuDNH3H2OAgCl答案A18.(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:2NaHCO3Na2CO3+H2O+CO2↑B.过量铁粉与稀硝酸反应,产生无色气体:Fe+NO3-+4H+Fe3++NO↑+2H2C.苯酚钠溶液中通入CO2,出现白色浑浊:+CO2+H2O+NaHCO3D.乙醇、乙酸和浓硫酸混合加热,产生有香味的油状液体:CH3CH2OH+CH3COOHCH3COOCH2CH3+H2O答案B19.(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B20.(2022浙江6月选考,22,2分)关于化合物FeO(OCH3)的性质,下列推测不合理的是()A.与稀盐酸反应生成FeCl3、CH3OH、H2OB.隔绝空气加热分解生成FeO、CO2、H2OC.溶于氢碘酸(HI),再加CCl4萃取,有机层呈紫红色D.在空气中,与SiO2高温反应能生成Fe2(SiO3)3答案B21.(2022河北,15,14分)以焙烧黄铁矿FeS2(杂质为石英等)产生的红渣为原料制备铵铁蓝Fe(NH4)Fe(CN)6颜料。工艺流程如下: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(NH4)2Fe(CN)6中Fe的化合价为,氧化工序发生反应的离子方程式为。

(6)若用还原工序得到的滤液制备Fe2O3·xH2O和(NH4)2SO4,所加试剂为和(填化学式,不引入杂质)。

答案(1)Fe2O3SiO2(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)7Fe2(SO4)3+FeS2+8H2O15FeSO4+8H2SO4(4)蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤(5)+26Fe(NH4)2Fe(CN)6+ClO3-+6H+6Fe(NH4)Fe(CN)6+3H2O+Cl-+6N(6)H2O2NH3·H2O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)1450.031A.“浸铜”时应加入足量H2O2,确保铜屑溶解完全B.“浸铜”反应:2Cu+4H++H2O22Cu2++H2↑+2H2OC.“脱氯”反应:Cu+Cu2++2Cl-2CuClD.脱氯液净化后电解,可在阳极得到Zn答案C2.(2024贵州,13,3分)贵州重晶石矿(主要成分BaSO4)储量占全国1/3以上。某研究小组对重晶石矿进行“富矿精开”研究,开发了制备高纯纳米钛酸钡(BaTiO3)工艺。部分流程如下:下列说法正确的是()A.“气体”主要成分是H2S,“溶液1”的主要溶质是Na2SB.“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BaTiO3的反应是氧化还原反应D.“洗涤”时可用稀H2SO4去除残留的碱,以提高纯度答案B3.(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B4.(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)3Cu(OH)2Zn(OH)2Al(OH)3开始沉淀pH1.94.26.23.5完全沉淀pH3.26.78.24.6②Ksp(CuS)=6.4×10-36,Ksp(ZnS)=1.6×10-24。下列说法错误的是()A.“沉渣Ⅰ”中含有Fe(OH)3和Al(OH)3B.Na2S溶液呈碱性,其主要原因是S2-+H2OHS-+OH-C.“沉淀池Ⅱ”中,当Cu2+和Zn2+完全沉淀时,溶液中c(CD.“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D5.(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CO2B.滤渣的主要成分为Fe(OH)2C.滤液①中Cr元素的主要存在形式为CrOD.淀粉水解液中的葡萄糖起还原作用答案B6.(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B7.(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AMgCl2溶液中滴加NaOH溶液至过量产生白色沉淀后沉淀消失BFeCl2溶液中滴加KSCN溶液溶液变血红色CAgI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KMnO4溶液中滴加乙醇至过量溶液紫红色褪去答案D8.(2022浙江6月选考,24,2分)尖晶石矿的主要成分为MgAl2O4(含SiO2杂质)。已知:MgAl2O4(s)+4Cl2(g)MgCl2(s)+2AlCl3(g)+2O2(g)ΔH>0。该反应难以发生,但采用“加炭氯化法”可以制备MgCl2和AlCl3,同时还可得到副产物SiCl4(SiCl4沸点为58℃,AlCl3在180℃升华):MgAl2O4(s)+4C(s)+4Cl2(g)MgCl2(s)+2AlCl3(g)+4CO(g)。下列说法不正确的是()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CO2,反应过程中需保持炭过量答案D9.(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)3Cu(OH)2Zn(OH)2开始沉淀pH1.94.26.2沉淀完全pH3.26.78.2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ZnB.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3.2~4.2D.还原时,增大溶液酸度有利于Cu的生成答案D10.(2024北京,18,12分)利用黄铜矿(主要成分为CuFeS2,含有SiO2等杂质)生产纯铜,流程示意图如下。(1)矿石在焙烧前需粉碎,其作用是。

(2)(NH4)2SO4的作用是利用其分解产生的SO3使矿石中的铜元素转化为CuSO4。(NH4)2SO4发生热分解的化学方程式是。

(3)矿石和过量(NH4)2SO4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400Fe2O3、CuSO4、CuFeS2500Fe2(SO4)3、CuSO4、CuO①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CuSO4溶液做电解液,并维持一定的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(1)增大反应物的接触面积,使反应更充分,加快反应速率(2)(NH4)2SO42NH3↑+SO3↑+H2O(3)①温度低于425℃,随焙烧温度升高,(NH4)2SO4分解产生的SO3增多,可溶物CuSO4的含量增加②温度高于425℃,发生反应4CuFeS2+13O2+6CuSO410CuO+2Fe2(SO4)3+8SO2,随焙烧温度升高,难溶物CuO的含量增加(4)Fe+Cu2+Cu+Fe2+(5)粗铜若未经酸浸处理,会含有较多的杂质Fe,电解精炼时Fe会参与放电,导致消耗相同电量时,得到纯铜的量降低11.(2024河北,16,14分)V2O5是制造钒铁合金、金属钒的原料,也是重要的催化剂。以苛化泥为焙烧添加剂从石煤中提取V2O5的工艺,具有钒回收率高、副产物可回收和不产生气体污染物等优点。工艺流程如下。已知:ⅰ.石煤是一种含V2O3的矿物,杂质为大量Al2O3和少量CaO等;苛化泥的主要成分为CaCO3、NaOH、Na2CO3等。ⅱ.高温下,苛化泥的主要成分可与Al2O3反应生成偏铝酸盐;室温下,偏钒酸钙[Ca(VO3)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;CO2加压导入盐浸工序可提高浸出率的原因为;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)。

(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NH4Cl溶液的浓度答案(1)3d34s2+5CO2(2)Na[Al(OH)4](3)Ca(VO3)2+HCO3-+OH-CaCO3+2VO3-+H2O加压通入CO2可增大溶液中HCO3-的浓度,促使偏钒酸钙转化为碳酸钙,从而提高(4)NaCl(5)bd12.(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pH1.56.9—7.46.2沉淀完全的pH2.88.41.19.48.2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Pb。

(2)“过滤1”后的溶液中加入MnO2的作用是将Fe2+氧化成Fe3+,取少量反应后的溶液,加入化学试剂K3[Fe(CN)6]溶液检验Fe2+,若出现蓝色沉淀,需补加MnO2。

(3)“氧化沉钴”中氧化还原反应的离子方程式为MnO4-+3Co2++7H2OMnO2↓+3Co(OH)3↓+5H+、2MnO4-+3Mn2++2H2O5MnO2↓+4H+(4)“除钴液”中主要的盐有K2SO4、ZnSO4(写化学式),残留的Co3+浓度为10-16.7mol·L-1。

13.(2024湖南,16,14分)铜阳极泥(含有Au、Ag2Se、Cu2Se、PbSO4等)是一种含贵金属的可再生资源,回收贵金属的化工流程如下:已知:①当某离子的浓度低于1.0×10-5mol·L-1时,可忽略该离子的存在;②AgCl(s)+Cl-(aq)[AgCl2]-(aq)K=2.0×10-5;③Na2SO3易从溶液中结晶析出;④不同温度下Na2SO3的溶解度如下:温度/℃020406080溶解度/g14.426.137.433.229.0回答下列问题:(1)Cu属于ds区元素,其基态原子的价电子排布式为3d104s1;

(2)“滤液1”中含有Cu2+和H2SeO3,“氧化酸浸”时Cu2Se反应的离子方程式为Cu2Se+4H2O2+4H+2Cu2++H2SeO3+5H2O;

(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Ag+生成AgCl沉淀,同时确保Ag+不转化为[AgCl2]-进入滤液1中造成Ag的损失;

②在“除金”工序溶液中,Cl-浓度不能超过0.50mol·L-1;

(4)在“银转化”体系中,[Ag(SO3)2]3-和[Ag(SO3)3]5-浓度之和为0.075mol·L-1,两种离子分布分数δ[如δ([Ag(SO3)2]3-)=n([Ag(SO3)2]3-)n([Ag(SO3)2(5)滤液4中溶质主要成分为Na2SO3(填化学式);在连续生产的模式下,“银转化”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Na2SO3的浓度逐渐变大,温度过高,Na2SO3溶解度变小从而结晶析出。

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FeS2、FeAsS包裹),以提高金的浸出率并冶炼金,工艺流程如下: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CuSO4(填化学式)。

(2)“细菌氧化”中,FeS2发生反应的离子方程式为4FeS2+15O2+2H2O4Fe3++8SO42-+4H+(3)“沉铁砷”时需加碱调节pH,生成Fe(OH)3(填化学式)胶体起絮凝作用,促进了含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BC(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(5)“真金不怕火炼”表明Au难被O2氧化,“浸金”中NaCN的作用为CN-络合Au+。

(6)“沉金”中Zn的作用为作还原剂。

(7)滤液②经H2SO4酸化,[Zn(CN)4]2-转化为ZnSO4和HCN的化学方程式为Na2[Zn(CN)4]+2H2SO4ZnSO4+4HCN+Na2SO4。用碱中和HCN可生成NaCN(填溶质化学式)溶液,从而实现循环利用。

15.(2024山东,18,12分)以铅精矿(含PbS、Ag2S等)为主要原料提取金属Pb和Ag的工艺流程如下:回答下列问题:(1)“热浸”时,难溶的PbS和Ag2S转化为[PbCl4]2-和[AgCl2]-及单质硫。溶解等物质的量的PbS和Ag2S时,消耗Fe3+物质的量之比为1∶1;溶液中盐酸浓度不宜过大,除防止“热浸”时HCl挥发外,另一目的是防止产生H2S(填化学式)。

(2)将“过滤Ⅱ”得到的PbCl2沉淀反复用饱和食盐水热溶,电解所得溶液可制备金属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FeCl3。

(4)“置换”中可选用的试剂X为C(填标号);

A.AlB.ZnC.PbD.Ag“置换”反应的离子方程式为Pb+2[AgCl2]-2Ag+[PbCl4]2-。

(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Fe2O3、Al2O3、SiO2及少量MgO等。一种利用“酸浸—碱沉—充钠”工艺,制备钠基正极材料NaFePO4和回收Al2O3的流程如下:已知:①25℃时,Ksp[Fe(OH)3]=2.8×10-39,Ksp[Al(OH)3]=1.3×10-33,Ksp[Mg(OH)2]=5.6×10-12;②2Na[Al(OH)4](aq)Al2O3·3H2O(s)+2NaOH(aq)。回答下列问题:(1)“滤渣”的主要成分为SiO2(填化学式)。

(2)25℃时,“碱沉”控制溶液pH至3.0,此时溶液中c(Fe3+)=2.8×10-6mol·L-1。

(3)“除杂”时需加入的试剂X是NaOH溶液。

(4)“水热合成”中,NH4H2PO4作为磷源,“滤液2”的作用是提供Na+,水热合成NaFePO4的离子方程式为Fe2++Na++H2PO4-+2OH-NaFePO4↓+2H2O。(5)“煅烧”得到的物质也能合成钠基正极材料NaFeO2,其工艺如下:①该工艺经碳热还原得到Fe3O4,“焙烧”生成NaFeO2的化学方程式为4Fe3O4+6Na2CO3+O212NaFeO2+6CO2。

②NaFeO2的晶胞结构示意图如甲所示。每个晶胞中含有NaFeO2的单元数有3个。

甲乙丙③若“焙烧”温度为700℃,n(Na2CO3)∶n(Fe3O4)=9∶8时,生成纯相Na1-xFeO2,则x=

14,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:①PbCl2(s)PbCl2(aq)H2[PbCl4];②电解前后ZnS总量不变;③AgF易溶于水。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Pb3O4,该物质可溶于浓盐酸,Pb元素转化为[PbCl4]2-,写出该反应的化学方程式Pb3O4+14HCl3H2[PbCl4]+Cl2↑+4H2O;从该反应液中提取PbCl2的步骤如下:加热条件下,加入PbO[或Pb(OH)2或PbCO3](填一种反应试剂),充分反应,趁热过滤,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PbSPb+S(条件省略)B.产物B主要是铅氧化物与锌氧化物C.1mol化合物C在水溶液中最多可中和2molNaOHD.ClF的氧化性弱于Cl2(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。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HNO3酸化,加入足量Ba(NO3)2溶液并且过滤除去BaSO4,向滤液中加入AgNO3溶液,若产生白色沉淀,则X为Cl元素,若不产生沉淀,则X为F元素;

②写出D(用HSO3X表示)的溶液与足量NaOH溶液反应的离子方程式H++SO3X-+3OH-SO42-+X-+2H2O18.(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10-5mol·L-1,其他金属离子不沉淀,即认为完全分离。已知:①Ksp(CuS)=6.3×10-36,Ksp(ZnS)=2.5×10-22,Ksp(CoS)=4.0×10-21。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+H2SO4CoSO4+H2O。

(3)假设“沉铜”后得到的滤液中c(Zn2+)和c(Co2+)均为0.10mol·L-1,向其中加入Na2S至Zn2+沉淀完全,此时溶液中c(Co2+)=1.6×10-4mol·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”)。

(4)“沉锰”步骤中,生成1.0molMnO2,产生H+的物质的量为4.0mol。

(5)“沉淀”步骤中,用NaOH调pH=4,分离出的滤渣是Fe(OH)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2Co2++ClO-+5H2O2Co(OH)3↓+Cl-+4H+。

(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ⅠB族。

(2)“浸出液1”中含有的金属离子主要是Cu2+。

(3)“浸取2”步骤中,单质金转化为HAuCl4的化学方程式为2Au+8HCl+3H2O22HAuCl4+6H2O。

(4)“浸取3”步骤中,“浸渣2”中的AgCl(填化学式)转化为[Ag(S2O3)2]3-。

(5)“电沉积”步骤中阴极的电极反应式为[Ag(S2O3)2]3-+e-Ag↓+2S2O32-。“电沉积”步骤完成后,阴极区溶液中可循环利用的物质为Na2S2O3(填化学式)。(6)“还原”步骤中,被氧化的N2H4与产物Au的物质的量之比为3∶4。

(7)Na2S2O3可被I2氧化为Na2S4O6。从物质结构的角度分析S4O62-的结构为(a)而不是(b)的原因: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I2,故Na2S2O3不可被I2氧化为结构(b)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:①pKa(HF)=3.2。②Na3[AlF6](冰晶石)的Ksp为4.0×10-10。③浸取液中,Ga(Ⅲ)和Fe(Ⅲ)以[MClm](m-3)-(m=0~4)微粒形式存在,Fe2+最多可与2个Cl-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2Al2O34Al+3O2↑。

(2)“浸取”中,由Ga3+形成[GaCl4]-的离子方程式为Ga3++4Cl-[GaCl4]-。

(3)“还原”的目的:避免Fe元素以[FeCl4]-(填化学式)微粒的形式通过LAEM,从而有利于Ga的分离。

(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NaCl(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[AlF6]3-配离子及Na3[AlF6]晶体的生成。若“结晶”后溶液中c(Na+)=0.10mol·L-1,则[AlF6]3-的浓度为4.0×10-7mol·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8a3nm3。

21.(2024江苏,14,15分)回收磁性合金钕铁硼(Nd2Fe14B)可制备半导体材料铁酸铋和光学材料氧化钕。(1)钕铁硼在空气中焙烧转化为Nd2O3、Fe2O3等(忽略硼的化合物),用0.4mol·L-1盐酸酸浸后过滤得到NdCl3溶液和含铁滤渣。Nd、Fe浸出率(浸出液中某元素的物质的量某元素的总物质的量×100%)随浸取时间变化如图1图1①含铁滤渣的主要成分为Fe2O3(填化学式)。

②浸出初期Fe浸出率先上升后下降的原因是Fe2O3溶于盐酸,c(H+)减小,Fe3+水解进入滤渣。

(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(R3N)的有机溶剂作为萃取剂提纯一定浓度的Fe2(SO4)3溶液,原理为(R3NH)2SO4+Fe3++SO42-+H2OH++(R3NH)2Fe(OH)(SO4)2(已知:(R3NH)2SO4+H++HSO4-2(R3NH·HSO4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,SO42-量增多,(R3NH)2SO4量增多,②反萃取后,Fe2(SO4)3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NdCl3溶液通过沉钕、焙烧得到Nd2O3。①向NdCl3溶液中加入(NH4)2CO3溶液,Nd3+可转化为Nd(OH)CO3沉淀。该反应的离子方程式为Nd3++2CO32-+H2ONd(OH)CO3↓+HCO3②将8.84mgNd(OH)CO3(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变化曲线如图3所示。550~600℃时,所得固体产物可表示为NdaOb(CO3)c,通过以上实验数据确定该产物中n(Nd3+)∶n(CO32-)的比值2∶1(写出计算过程答案产物中Nd元素守恒,n(Nd3+)=n[Nd(OH)CO3]=8.第二阶段的失重为CO2,m(CO2)=Δm2=7.60mg-6.72mg=0.88mg550~600℃时固体产物中n(CO32-n(Nd3+)∶n(CO32-)=0.04∶22.(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nCO2∶nCO=答案(1)作还原剂,将BaSO4转化为易溶于水的BaS(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)TiCl4+3(NH4)2C2O4+BaCl2+H2OBaTiO(C2O4)2↓+H2C2O4+6NH4Cl(6)1∶123.(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+H2SO4MnSO4+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)2.8×10-9Al3+(4)NiS、BaSO4(5)Mn2++2H2OMnO2+H2↑+2H+补充MnSO4溶液,及时排出电解废液(6)8MnO2+2Li2CO34LiMn2O4+2CO2↑+O2↑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。已知:最高价铬酸根在酸性介质中以Cr2O72-存在,在碱性介质中以回答下列问题:(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VO2+或VO3+;在碱性条件下,溶解为VO3-或VO43-。上述性质说明V2O5A.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(氧化铁/三氧化铁,铁红均可)(3)Al(OH)3(4)PO43-结合H+生成HPO42-/H2PO4-/H3PO4,不利于形成MgNH4PO4沉淀/不利于除尽磷Si不能除尽(除净)/生成Mg(OH)2/消耗Mg2+(5)C(6)2Cr2O72-+3S2O25.(2023山东,17,12分)盐湖卤水(主要含Na+、Mg2+、Li+、Cl-、SO42-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Li2CO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+H2OH++[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0.10mol·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2.0mol·L-1,则常温下精制Ⅱ过程中CO32-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-+5H2O2B(OH)3+2[B(OH)4]-9.24(2)CaSO4、Mg(OH)25.5×10-3CaO、Na2CO3(3)除去精制Ⅰ引入的Ca2+盐酸Li2CO3、LiOH与NaCl一同析出,造成沉锂步骤制得的Li2CO3减少26.(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)3Et2OCH3INR3沸点/℃55.734.642.4365.8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)3D.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)3Ga(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GaO2-+3e-+2H2OGa+4OH-[或Ga(OH)4-+3e-Ga+4OH(3)Ga2Mg5+8CH3I+2Et2O2Ga(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)分解后,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)3Co(OH)2Ni(OH)2Mg(OH)2Ksp10-37.410-14.710-14.710-10.8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),1molH2SO5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++HSO5-+H2OMnO2↓+SO42-+3H+CaSO4、Fe(OH)3(4)9.0%SO2被HSO5-氧化,则与Mn2+反应的HSO5-减少,导致Mn(Ⅱ)氧化速率减小(5)4Co(OH)2+O28.(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0.0250molHCl溶解后,多余的酸用0.0150molNaOH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。

(4)设计实验检验溶液I中的阳离子。

答案(1)Ca、Cl、OCa(ClO4)2(2)8HI+NaClO44I2+NaCl+4H2O或12HI+NaClO44HI3+NaCl+4H2O(3)[Ag(NH3)2]++Cl-+2H+AgCl↓+2NH4(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NH29.(2022北京,18,14分)白云石的主要化学成分为CaMg(CO3)2,还含有质量分数约为2.1%的Fe2O3和1.0%的SiO2。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。已知:物质Ca(OH)2Mg(OH)2CaCO3MgCO3Ksp5.5×10-65.6×10-123.4×10-96.8×10-6(1)白云石矿样煅烧完全分解的化学方程式为。

(2)NH4Cl用量对碳酸钙产品的影响如下表所示。n(NH4Cl)/n(CaO)氧化物(MO)浸出率/%产品中CaCO3纯度/%产品中Mg杂质含量/%(以MgCO3计)CaOMgO计算值实测值2.1∶198.41.199.199.7—2.2∶198.81.598.799.50.062.4∶199.16.095.297.62.20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.CaCO3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CaCO3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(NH4Cl)∶n(CaO)的比例为。

④产品中CaCO3纯度的实测值高于计算值的原因是。

(3)“浸镁”过程中,取固体B与一定浓度的(NH4)2SO4溶液混合,充分反应后MgO的浸出率低于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(CO3)2CaO+MgO+2CO2↑(2)①Ksp[Ca(OH)2]≫Ksp[Mg(OH)2],在一定量NH4Cl溶液中,CaO先浸出②Ca2++2NH3+CO2+H2OCaCO3↓+2NH4③2.4∶1④Ksp(CaCO3)<Ksp(MgCO3),CaCO3优先析出,沉钙过程中耗NH3且少量NH3挥发,减少MgCO3析出(3)MgO+H2OMg(OH)2,Mg(OH)2+2NH4+Mg2++2NH3+2H2O,随大量氨气逸出,平衡正向移动(4)Fe2O3、SiO2、CaSO4、Mg(OH)2(MgO)(5)NH4Cl、(NH4)2SO4、CO2、NH330.(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:12.4g/100gH2O化合物KspMg(OH)25.6×10-12Ca(OH)25.5×10-6CaCO32.8×10-9Li2CO32.5×10-2回答下列问题:(1)“沉淀1”为。

(2)向“滤液1”中加入适量固体Li2CO3的目的是。

(3)为提高Li2CO3的析出量和纯度,“操作A”依次为、、洗涤。

(4)有同学建议用“侯氏制碱法”的原理制备Li2CO3。查阅资料后,发现文献对常温下的LiHCO3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LiHCO3的性质,将饱和LiCl溶液与饱和NaHCO3溶液等体积混合,起初无明显变化,随后溶液变浑浊并伴有气泡冒出,最终生成白色沉淀。上述现象说明,在该实验条件下LiHCO3(填“稳定”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Na2CO3改为通入CO2。这一改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(2)沉淀Ca2+(3)蒸发浓缩趁热过滤(4)不稳定2Li++2HCO3-Li2CO3↓+CO2↑+H2O(5)能达到相同效果,通入过量的CO2时LiOH转化为LiHCO3,结合(4)的探究结果,LiHCO3会很快转化成Li2CO331.(2022山东,17,13分)工业上以氟磷灰石[Ca5F(PO4)3,含SiO2等杂质]为原料生产磷酸和石膏,工艺流程如下:回答下列问题:(1)酸解时有HF产生。氢氟酸与SiO2反应生成二元强酸H2SiF6,离子方程式为。

(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(Na2CO3)∶n(SiF62-)=1∶1加入Na2CO3脱氟,充分反应后,c(Na+)=mol·L-1;再分批加入一定量的BaCO3,首先转化为沉淀的离子是BaSiF6Na2SiF6CaSO4BaSO4Ksp1.0×10-64.0×10-69.0×10-41.0×10-10(3)SO42-浓度(以SO3%计)在一定范围时,石膏存在形式与温度、H3PO4浓度(以P2O5%计)的关系如图甲所示。酸解后,在所得100℃、P2O5%为45的混合体系中,石膏存在形式为(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P2O5%和SO3%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图乙A.65℃、P2O5%=15、SO3%=15B.80℃、P2O5%=10、SO3%=20C.65℃、P2O5%=10、SO3%=30D.80℃、P2O5%=10、SO3%=10答案(1)6HF+SiO22H++SiF62-+2H2(2)2.0×10-2SO(3)CaSO4·0.5H2O抑制CaSO4的溶解酸解AD32.(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pH8.81.53.66.2~7.4沉淀完全时的pH/3.24.7/(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2.7g·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1molPt3Y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<6.2Al3++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(C11H23COO)3RE与盐酸充分接触发生反应,加快RE3+溶出②降温至44℃以下(5)MgSO4、C11H23COOH(或C11H23COONa)(6)①15②O2+2H2O+4e-4OH-33.(2022全国甲,26,14分)硫酸锌(ZnSO4)是制备各种含锌材料的原料,在防腐、电镀、医学上有诸多应用。硫酸锌可由菱锌矿制备,菱锌矿的主要成分为ZnCO3,杂质为SiO2以及Ca、Mg、Fe、Cu等的化合物。其制备流程如下: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+Ksp4.0×10-386.7×10-172.2×10-208.0×10-161.8×10-11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.NH3·H2OB.Ca(OH)2C.NaOH滤渣①的主要成分是、、。

(4)向80~90℃的滤液①中分批加入适量KMnO4溶液充分反应后过滤,滤渣②中有MnO2,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H2SO4反应可以释放HF并循环利用,同时得到的副产物是、。

答案(1)ZnCO3ZnO+CO2↑(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)BSiO2Fe(OH)3CaSO4(4)MnO4-+3Fe2++7H2OMnO2↓+3Fe(OH)3↓+5H(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PbSO4、PbO2、PbO和Pb,还有少量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:难溶电解质PbSO4PbCO3BaSO4BaCO3Ksp2.5×10-87.4×10-141.1×10-102.6×10-9一定条件下,一些金属氢氧化物沉淀时的pH如下表:金属氢氧化物Fe(OH)3Fe(OH)2Al(OH)3Pb(OH)2开始沉淀的pH2.36.83.57.2完全沉淀的pH3.28.34.69.1回答下列问题:(1)在“脱硫”中PbSO4转化反应的离子方程式为,用沉淀溶解平衡原理解释选择Na2CO3的原因:。

(2)在“脱硫”中,加入Na2CO3不能使铅膏中BaSO4完全转化,原因是。

(3)在“酸浸”中,除加入醋酸(HAc),还要加入H2O2。(ⅰ)能被H2O2氧化的离子是;

(ⅱ)H2O2促进了金属Pb在醋酸中转化为Pb(Ac)2,其化学方程式为

;

(ⅲ)H2O2也能使PbO2转化为Pb(Ac)2,H2O2的作用是。

(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)PbSO4(s)+CO32-(aq)PbCO3(s)+SO42-(aq)存在沉淀溶解平衡PbSO4(s)Pb2+(aq)+SO42-(aq),已知Ksp(PbCO3)≪Ksp(PbSO4