
類型一 以物質(zhì)制備為目的
類型二 以混合物的分離、提純?yōu)槟康?br>類型三 以化學(xué)基本原理考查為目的
類型四 以化學(xué)圖表、圖像信息加工考查為目的
類型五 以物質(zhì)結(jié)構(gòu)和性質(zhì)考查為目的
類型一 以物質(zhì)制備為目的
1.(2026 高三·全國·專題練習(xí))提取中藥藥劑 。工藝流程如下:
回答下列問題:
(1)“沉砷”中所用 的電子式為 。
(2)已知: 與過量的 存在以下反應(yīng): ;“沉砷”中 的作用
是 。
(3)“焙燒”過程中由于條件的原因,生成的三氧化二鐵中混有四氧化三鐵,證明四氧化三鐵存在的試劑
是 。
(4)“氧化”過程中,可以用單質(zhì)碘為氧化劑進(jìn)行氧化,寫出該反應(yīng)的離子方程式: 。
(5)調(diào)節(jié) 時,請寫出由 制備 反應(yīng)的離子方程式: 。
(6)一定條件下,用雄黃( )制備 的轉(zhuǎn)化關(guān)系如圖所示。若反應(yīng)中, (其中 As 元素的化
合價為+2 價)參加反應(yīng)時,轉(zhuǎn)移 ,則物質(zhì) a 為 。
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【答案】(1)
(2) 與 生成沉淀,使平衡 左移,提高沉砷效果
(3)稀硫酸、酸性高錳酸鉀溶液(或其他合理答案)
(4)
(5)
(6)
【分析】酸性高濃度含砷廢水加入 、 ,其中 可除去過量的 ,過濾得到 和 ,
焙燒,可生成 、 ,加入 NaOH 溶液生成 ,氧化生成 ,生成的氣體為 ,與
在酸性條件下發(fā)生氧化還原反應(yīng)生成 ,結(jié)合氧化還原反應(yīng)的規(guī)律分析解答。
【解析】(1)
屬于離子化合物,電子式為 ,故答案為: ;
(2)亞鐵離子與過量的 結(jié)合生成 沉淀,使 平衡逆向移動,提高沉
砷效果,防止 與 結(jié)合生成 ,故答案為: 與 生成沉淀,使平衡
左移,提高沉砷效果;
(3)四氧化三鐵含有+2 價鐵,具有還原性,可在酸性條件下與高錳酸鉀反應(yīng),溶液褪色,則可用硫酸、高
錳酸鉀檢驗,故答案為:稀硫酸、酸性高錳酸鉀溶液(或其他合理答案);
(4)“氧化”過程中,可以用單質(zhì)碘為氧化劑氧化 ,反應(yīng)的離子方程式為
,故答案為: ;
(5)調(diào)節(jié) 時,二氧化硫與 制備 的離子方程式為
,故答案為: ;
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(6) 中 As 為+2 價、S 為-2 價,反應(yīng)生成 ,As 為+3 價,則 參加反應(yīng)時,轉(zhuǎn)移
,其中 As 化合價升高 ,轉(zhuǎn)移 4ml 電子,則 4mlS 轉(zhuǎn)移 24ml 電子,S 元素化合價升高 6
價,所以生成物中 S 的化合價為+4 價,應(yīng)為 ,故答案為 。
2.(2025·廣東深圳·一模)一種從石煤灰渣(主要含 及 等)中提取釩的工藝流程如
下:
已知:萃取劑(HR)與陽離子的結(jié)合能力: ;萃取 的原理為
;“中間鹽”中的金屬陽離子均為+3 價;含 的硫酸鹽難溶于水;
。
(1)“酸浸”時,釩主要以 的形式進(jìn)入溶液。
①為提高浸取率,可采取的措施是 (任寫一條)。
② 發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為 。
(2)“還原結(jié)晶”所得“溶液 3”的主要陽離子及其濃度如下表:
陽離子
濃度 10.79 0.0041 0.11 0.029
據(jù)此分析“溶液 3”可在 工序循環(huán)利用。
(3)“中間鹽”的一種含釩物質(zhì)為 ;“溶解”后,所得溶液中釩主要以 的形式存在。該含釩物質(zhì)
“溶解”時發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為 。
(4)“還原”步驟的主要目的是 。
(5)“萃取”前,需調(diào)節(jié)溶液 。
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①已知萃取前溶液中 ,理論上,為避免產(chǎn)生 沉淀,應(yīng)調(diào)節(jié)溶液 pH 小于 (保
留一位小數(shù))。
②實際上,溶液 pH 也不能過低,其原因是 。
(6)一種 V—Ti 固溶體儲氫材料經(jīng)充分儲氫后所得晶體的立方晶胞結(jié)構(gòu)如圖。
①該晶體中金屬原子與非金屬原子的個數(shù)比為 。
②儲氫材料的性能常用“體積儲氫密度”( 儲氫材料可釋放出的 體積)來衡量。一定條件下,50%的
氫可從上述晶體中釋放出來,且吸放氫引起儲氫材料體積的變化可忽略。設(shè) 為阿伏加德常數(shù)的值, 的
摩爾體積為 ,則該儲氫材料的“體積儲氫密度”為 (列出算式)。
【答案】(1) “適當(dāng)升溫”“攪拌”“將灰渣進(jìn)一步粉碎”“適當(dāng)增加酸的濃度”等,答案合理即可
(2)酸浸
(3)
(4)將 轉(zhuǎn)化為 ,避免 影響 的萃取
(5) 3.3 過低,即 濃度過大,會導(dǎo)致萃取反應(yīng) 的平衡逆向移
動,不利于 進(jìn)入有機相
(6) 1:2 或 等答案合理即可
【分析】酸浸時, 溶于稀硫酸,得到 ,而 SiO2 不溶于稀硫酸而除去,
溶液 1 中加入 固體,得到 ,而溶液 2 中加入添加劑,得到中間鹽,“中間鹽”
中一種含釩物質(zhì)為 在熱水、空氣、酸性條件下溶解,“溶解”后,所得溶液中釩主要以 的形
式存在,加入鐵粉會將三價鐵離子還原為二價鐵離子,氨水調(diào)節(jié)溶液 pH 后,經(jīng)萃取、反萃取得到釩溶液,
最終得到釩材料,回答下列問題。
【解析】(1)①為提高浸取率,可采取的措施有:適當(dāng)增加酸的濃度、適當(dāng)提高反應(yīng)溫度、攪拌、將灰渣
進(jìn)一步粉碎等;
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②根據(jù)題干信息,“酸浸”時,釩主要以 的形式進(jìn)入溶液, 與硫酸反應(yīng)生成 VO??的化學(xué)方程式為:
;
(2)根據(jù)表中陽離子濃度,溶液 3 中主要陽離子為 H?、VO??、Al3?和 Fe3?,由于 H?濃度最高,溶液 3 可以
在酸浸工序循環(huán)利用,以充分利用其中的酸;
(3)由題干信息:含 的硫酸鹽難溶于水, “中間鹽”的一種含釩物質(zhì)為 發(fā)生溶解工序,已
知“溶解”后,所得溶液中釩主要以 的形式存在,“溶解”時發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為:
;
(4)根據(jù)由題干信息,酸浸后溶液中存在 且萃取劑(HR)與陽離子的結(jié)合能力:
,還原步驟的主要目的是將 Fe3?還原為 Fe2?,以便在后續(xù)的萃取步驟中,萃取劑
HR 優(yōu)先與 VO2?結(jié)合,提高釩的提取效率,所以還原步驟的目的是:將 轉(zhuǎn)化為 ,避免 影響
的萃取;
(5)①已知 Al(OH)?的溶度積 ,溶液中 Al3?濃度為 0.4ml/L,根據(jù)溶度積公式:
解得: ,
,pH= ,為避免產(chǎn)生 沉淀,pH 應(yīng)小于 3.3;
②pH 過低,即 濃度過大,會導(dǎo)致萃取反應(yīng) 的平衡逆向移動,不利于 V 進(jìn)入
有機相,降低了釩元素的萃取率;
(6)①根據(jù)晶胞結(jié)構(gòu)圖,金屬原子(V 和 Ti)位于頂點和面心,利用均攤法可知,晶胞中金屬原子共有
個,非金屬原子(H)位于體內(nèi),晶胞中氫原子共有 8 個,該晶體中金屬原子與非金屬原子的個
數(shù)比為 ;
②該晶胞的體積為 ,該晶胞中含有 8 個氫原子,50%的氫可從上述晶體中釋
放出來,一個晶胞可以釋放出來氫分子個數(shù)為 ,一個晶胞釋放出來氫氣的物質(zhì)的量為
ml,一個晶胞釋放出來的氫氣在標(biāo)況下的體積為 ,根據(jù)定義可知,
則該儲氫材料的“體積儲氫密度”為 或者 。
3.(24-25 高三下·湖北·階段練習(xí))2024 年 12 月 3 日,中國商務(wù)部首次使用長臂管轄權(quán),嚴(yán)控對美出口鎵,
以反制美國發(fā)起的新一輪科技戰(zhàn)。鎵元素在地殼中含量很少且分散,其單質(zhì)是氧化鋁廠副產(chǎn)品,也是制造
高性能半導(dǎo)體的主要原料。從高硅鋁土礦(主要成分為 SiO2、Al2O3、Fe2O3、Ca%=2.5 g/t 的 Ga2O3)中得到氧化
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鋁和金屬鎵的一種工藝流程如圖所示。
(1)Ga 價層電子的軌道表示式為 。
(2)“燒渣 1”中的 Na2FeO6 在“堿溶”產(chǎn)生 Fe2O3 和 O2,則該反應(yīng)的化學(xué)方程式為 。
(3)進(jìn)入“離子交換 2”的物質(zhì)中存在 Ga2Cl6,其結(jié)構(gòu)式為 ,“離子交換 1”中使用的是 離
子交換樹脂(填“陰”或“陽”)。
(4)已知該工藝的反應(yīng)條件下,Ksp[Al(OH)3]=4.57×10-33,當(dāng)溶液中離子濃度小于 10-5 ml/L 時,認(rèn)為生成沉淀
的反應(yīng)進(jìn)行完全了。請計算證明“酸解”后鋁元素沉淀完全 。
(5)“析出液 2”中的某種微量的短周期金屬離子能直接投入“酸解”過程,達(dá)到和 CO2 一樣的效果,則該金屬離
子在“酸解”過程中發(fā)生的離子反應(yīng)是 。
(6)氧化鎵作為第四代半導(dǎo)體材料,具有一系列令人矚目的優(yōu)勢,圖為β- Ga2O3 晶體結(jié)構(gòu)縱向局部圖,則氧原
子是 色球(填“深”或“淺”)。
【答案】(1)
(2)4Na2FeO4+4H2O=2Fe2O3↓+3O2↑+8NaOH
(3) 或 陰
(4)c(Al3+)= =4.57×10-15 ml/L<10-5 ml/L,故鋁元素沉淀完全
(5)Al3++3[Al(OH)4]-=4Al(OH)3↓ (或 Al3++3 +6H2O=4Al(OH)3↓)
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(6)深
【分析】高硅鋁土礦(主要成分為 SiO2、Al2O3、Fe2O3、Ca%=2.5 g/t 的 Ga2O3)與石灰石、純堿高溫煅燒,反應(yīng)
產(chǎn)生的燒渣 1 中含有 CaSiO3、NaAlO2、Na2FeO6、NaGaO2 等物質(zhì),向其中加入稀 NaOH 溶液,CaSiO3 難溶,
進(jìn)入赤泥中,Na2FeO6 發(fā)生反應(yīng):4Na2FeO4+4H2O=2Fe2O3↓+3O2↑+8NaOH,F(xiàn)e2O3 進(jìn)入赤泥中。在濾液 1 中
通入 CO2 氣體,調(diào)節(jié)溶液 pH=8,大部分 Al 元素轉(zhuǎn)化為 Al(OH)3 沉淀,經(jīng)煅燒反應(yīng)產(chǎn)生 Al2O3。極少部分變?yōu)?br>[Al(OH)4]-進(jìn)入濾液 2 中,NaGaO2 變?yōu)閇Ga(OH)4]-進(jìn)入濾液 2 中,通過離子交換 1,陰離子[Al(OH)4]-、[Ga
(OH)4]-用 HCl 進(jìn)行洗脫 1,[Al(OH)4]-變?yōu)?Al3+進(jìn)入洗出液 2,發(fā)生反應(yīng) Al3++3[Al(OH)4]-=4Al(OH)3↓,[Ga(OH)4]-
變?yōu)?Ga(OH)3 沉淀,用 NaOH 溶液進(jìn)行洗脫 2,得到 Na[Ga(OH)4],再進(jìn)行電解反應(yīng)產(chǎn)生 Ga。
【解析】(1)
Ga 是 31 號元素,根據(jù)構(gòu)造原理可知基態(tài) Ga 原子核外電子排布式是 1s22s22p63s23p63d104s24p1,價層電子排
布式是 4s24p1,故其價層電子的軌道表達(dá)式是 ;
(2)“燒渣 1”中的 Na2FeO4 在“堿溶”產(chǎn)生 Fe2O3 和 O2,則根據(jù)電子守恒、原子守恒,可知該反應(yīng)的化學(xué)方程
式為:4Na2FeO4+4H2O=2Fe2O3↓+3O2↑+8NaOH;
(3)
進(jìn)入“離子交換 2”的物質(zhì)中存在 Ga2Cl6,其結(jié)構(gòu)與 Al2Cl6 類似,結(jié)合 Al2Cl6 的結(jié)構(gòu),可知每個 Ga 與 4 個 Cl
形成 4 個 Ga-Cl 共價鍵,其中有一個配位鍵,故其結(jié)構(gòu)式為 或?qū)憺?br>;
Ga2Cl6 的結(jié)構(gòu)可表示為[GaCl4]2-,由于 Ga2Cl6 是陰離子,需要使用陰離子交換樹脂來吸附和交換,故“離子交
換 1”中使用的是陰離子交換膜;
(4)已知 Ksp[Al(OH)3]=4.57×10-33,當(dāng)溶液中離子濃度小于 10-5 ml/L 時,認(rèn)為生成沉淀的反應(yīng)進(jìn)行完全了。
在“酸解”時溶液 pH=8,c(H+)=10-8 ml/L,由于 Kw=10-14,所以此時溶液中 c(OH-)= ml/L=10-6 ml/L,則此
時溶液中 c(Al3+)= =4.57×10-15 ml/L<10-5 ml/L,故此時鋁元素沉淀完全;
(5)“析出液 2”中的某種微量的短周期金屬離子能直接投入“酸解”過程,達(dá)到和 CO2 一樣的效果,則該金屬
離子是 Al3+,在“酸解”過程中,Al3+與[Al(OH)4]-發(fā)生鹽的雙水解反應(yīng)產(chǎn)生 Al(OH)3 沉淀,發(fā)生的離子反應(yīng)是:
Al3++3[Al(OH)4]-=4Al(OH)3↓ (或?qū)憺?Al3++3 +6H2O=4Al(OH)3↓);
(6)根據(jù)圖示可知:1 個深色球連接 4 個淺色球,1 個淺色球連接 6 個深色的球,淺色球:深色球=4:6=2:
3,結(jié)合 Ga2O3 化學(xué)式,可知在β- Ga2O3 晶體結(jié)構(gòu)中,氧原子是深色球,Ga 原子是淺色球。
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4.(24-25 高三下·湖北·階段練習(xí))徐光憲院士曾用 萃取劑對稀土元素進(jìn)行萃取分離。某提純稀土元素
后的 萃取廢液(含大量 及少量 )可制備 ,流程如下。
已知:① 時,幾種物質(zhì) 或 如下表:
② 的萃取機理:
回答下列問題:
(1)基態(tài)錳原子的價電子排布式為 。
(2)“反萃取”時,加入稀硫酸必須適量的原因是 。
(3)“氧化沉鐵”時發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為 ,加入活性 的作用除了氧化 以外,還
有 。
(4)“濾渣 2”的成分為 。
(5)“除雜”后,測得溶液中含硫物種 的濃度之和為
。若“沉鋁”后, 的去除率為 98.0%, 以
(填化學(xué)式)形式損耗,則 的損耗率為 (保留 2 位有效數(shù)字)。
(6)“沉錳”時發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為 。
【答案】(1)
(2)稀硫酸加入過少會使 的浸出率降低;加入過多會導(dǎo)致后續(xù)增加成本
(3) 提高了 的產(chǎn)量且不引入新的金屬離子
(4)
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(5) 4.0%
(6)
【分析】P204 萃取廢液中加稀硫酸,進(jìn)行反萃取,得到 P204 再生液,金屬陽離子進(jìn)入水溶液中;水溶液中
加活性 MnO2,將還原性離子 Fe2+氧化生成 Fe3+,進(jìn)而轉(zhuǎn)化為 Fe(OH)3 沉淀除去;過濾后再向溶液中加入 Na2S
將 轉(zhuǎn)化為 CS、CuS 沉淀除去;濾液中加氨水調(diào)節(jié)溶液的 pH 將鋁離子轉(zhuǎn)化為 Al(OH)3,再過濾,
濾液中加 NaF 溶液,將 Ca2+轉(zhuǎn)化為 CaF 沉淀除去;過濾,最后向濾液中加入碳酸氫銨得到 MnCO3 沉淀。
【解析】(1)Mn 的原子序數(shù)為 25,基態(tài)錳原子的價電子排布式為 ;
(2)根據(jù)萃取機理: ,稀硫酸加入過少,不能將 充分萃取出來,導(dǎo)致
的浸出率低;稀硫酸加入過多,后續(xù)消耗大量 ,增大成本。
(3)“氧化沉鐵”時發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為 ;加入活性
的作用除了氧化 以外,還可以提高 的產(chǎn)量且不引入新的金屬離子;
(4)過濾后再向溶液中加入 Na2S 將 轉(zhuǎn)化為 CS、CuS 沉淀除去,即濾渣 2 為 CS、CuS;
(5)根據(jù) 去除率為 98%,可計算出除雜后溶液中 ,根據(jù)
的 ,可得 ,則 。 ,此時
以 形式被損耗。根據(jù) 的 可得 ,
,又根據(jù) 濃度之和為 ,可得
, 。再根據(jù) 的 ,求得除雜后溶液中
,則 的損耗率為 4.0%。
(6)“沉錳”時有碳酸錳沉淀和二氧化碳生成,發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為
。
5.(24-25 高三下·山西·開學(xué)考試)鎵(Ga)是戰(zhàn)略性物質(zhì)。一種利用煉鋅渣(主要含 ZnO、CuO、 和一定
量的 、 )為原料制備高純鎵的流程如下:
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已知:?。娊庵迫℃墪r,溶液中的氯離子會影響鎵的析出。ⅱ. 與 的各物種的分布分?jǐn)?shù)隨 pH
的變化如圖所示。
回答下列問題:
(1)基態(tài) Ga 原子價層電子排布式為 。
(2)“沉鐵”時反應(yīng)的離子方程式為 。
(3)“還原除雜”過程中,先向溶液中加入一定量的 Cu 粉,反應(yīng)一段時間后再向溶液中加入稍過量 Zn 粉。加
入一定量的 Cu 粉的溶液 pH 目的是除 ,寫出反應(yīng)的離子方程式: ,加入稍過量 Zn 粉的目的
是 。
(4)“調(diào)節(jié) pH”時,調(diào)節(jié) pH 為 8.2,但不能過高的原因是 。
(5)已知: , , 則
反應(yīng) 的平衡常數(shù)為 。
(6)“電解”制備鎵時,陰極的電極反應(yīng)式為 。
【答案】(1)
(2)
(3) 除去溶液中的
(4)pH 過高 將轉(zhuǎn)化為 或 ,影響后續(xù) 轉(zhuǎn)化為 ZnS
(5)
(6)
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【分析】根據(jù)流程圖分析,煉鋅渣經(jīng)過稀硫酸的酸浸過濾掉不溶性雜質(zhì) 、將 ZnO、CuO、Fe2O3 轉(zhuǎn)化為
Zn2+、Cu2+、Fe3+,向濾液中加入硫酸鈉溶液進(jìn)行沉鐵,得到 ,溶液中的氯離子會影響
鎵的析出,可知還原除雜(金屬粉末)中含有 Cu 粉除去 Cl-,以及金屬粉末 Zn 除去 Cu2+,向濾液中加入 NaOH
溶液調(diào)節(jié) pH 為 8.2,目的是將 Ga3+轉(zhuǎn)化為 ,加入 Na2S 溶液將 Zn2+轉(zhuǎn)化為 ZnS,最后電解 NaGa
(OH)4 溶液得到金屬鎵。
【解析】(1)Ga 為 31 號原子,其電子排布式為 ,故價層電子排布式為 ;
(2)由分析可知,沉淀時是將 Fe3+轉(zhuǎn)化為 ,再結(jié)合原子守恒可得出方程式:
;
(3)0 價銅和+2 價銅離子發(fā)生歸中反應(yīng)生成+1 價銅離子,再結(jié)合 Cl-,生成氯化亞銅,因此發(fā)生的反應(yīng)為
;根據(jù)分析可知,加入稍過量 Zn 粉的目的是:除去溶液中的 ;
(4)根據(jù)圖示可得知,當(dāng) pH 過高時,Zn2+將轉(zhuǎn)化為 Zn(OH)2 或 , 較穩(wěn)定不利于 ZnS 生
成,Zn(OH)2 直接沉淀,不利于 Zn2+轉(zhuǎn)化為 ZnS 或 ZnS 中混有 Zn(OH)2;
(5)由反應(yīng)方程式 的平衡常數(shù) K1= ,
結(jié)合 K=1.0×1034,可知 K1= =
=
=1×10-35×1×1034×2.0×10-5=2.0×10-6;
(6)電解 NaGa(OH)4 溶液得到金屬鎵,陰極的反應(yīng)為 。
類型二 以混合物的分離、提純?yōu)槟康?br>6.(24-25 高三下·山西·開學(xué)考試)硫酸錳是一種重要的化工中間體,一種以高硫錳礦(主要成分為 和
FeS,主要雜質(zhì)為: 、 ,還含有少量 Fe、Al、Cu、Ni 等元素的氧化物或硫化物)為原料制取硫酸
錳的工藝流程如下。
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已知:①金屬離子濃度數(shù)值 的對數(shù) 與溶液 pH 的關(guān)系如圖所示
②一些物質(zhì)的溶度積常數(shù)
物質(zhì) CuS NiS MnS FeS
回答下列問題:
(1)同周期中 (填名稱)元素的基態(tài)原子和基態(tài)錳原子具有相同數(shù)目的 d 電子,基態(tài) 的最外層電子
排布式為 。
(2)若高硫錳礦不經(jīng)“焙燒”直接用 “酸浸”,會產(chǎn)生的污染物是 (填化學(xué)式)。
(3)若“氧化”步驟中加入的常見固體 A 是一種氧化物,則 A 是 (填化學(xué)式),若流程中“氧化”步驟缺失,
可能會導(dǎo)致的后果是 ;假設(shè)“氧化”步驟后溶液中各金屬離子的濃度均為 0.01ml/L,“中和除雜”時控
制體系的 pH 到 5 左右,則濾渣 2 中的兩種主要成分是 (填化學(xué)式)。
(4)“濾渣 4”主要成分是 (填化學(xué)式),“碳化結(jié)晶”生成 的離子方程式為 。
(5)“結(jié)晶”過程中始終不出現(xiàn)晶體,應(yīng)當(dāng)采取的措施是 (任寫一條)。
(6)一定溫度下,向 溶液中加入氨水,同時通入空氣,可制得某種錳的氧化物,其立方晶胞結(jié)構(gòu)及小
立方體 A、B 的結(jié)構(gòu)如圖所示,則該氧化物的化學(xué)式為 。若晶胞邊長為 apm, 為阿伏加德羅常數(shù)
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的值,則晶胞的密度為 (列出計算式即可)。
【答案】(1) 鉻
(2)
(3) 去除不完全,會影響產(chǎn)品的純度 、
(4)
(5)投入 的晶體作為晶種或用玻璃棒摩擦器壁使容器壁有顆粒突起可作為晶種,也可較長時間冷凍促
使結(jié)晶析出
(6)
【分析】高硫錳礦焙燒,得到 MnSO4、Fe2O3 及少量 FeO、Al2O3、CaO、SiO2、NiO、CuO 等,加入硫酸反應(yīng)
生成 Mn2+、Fe2+、Fe3+、Al3+、Ni2+、Cu2+、Ca2+,若試劑 A 為 MnO2,則二氧化錳將亞鐵離子氧化為鐵離子,
碳酸鈣中和溶液的 pH,使鐵離子與鋁離子轉(zhuǎn)化為沉淀除去,硫化除雜除去 Ni2+、Cu2+,氟化除雜過程中加
入 MnF2,使溶液中的 Ca2+轉(zhuǎn)化為沉淀,最后加入碳酸氫銨,將錳離子轉(zhuǎn)化為碳酸錳沉淀,再加硫酸溶解得
硫酸錳溶液,經(jīng)過蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶、過濾、洗滌、干燥等得到硫酸錳晶體;
【解析】(1)基態(tài)鉻和錳 3d 軌道上都是 5 個電子,基態(tài)錳原子價電子排布式為 , 的最外層電
子排布式為 ;
(2)不經(jīng)“焙燒”直接用 “酸浸”,F(xiàn)eS 和酸直接反應(yīng)生成 污染物氣體;
(3)常見氧化物,且具有氧化性,還不能引入雜質(zhì)離子,故 A 是 ;缺失“氧化”步驟,溶液會含有
,中和除雜時 去除不完全,會影響產(chǎn)品的純度;“中和除雜”時控制體系的 pH 到 5 左右, 和
此時已經(jīng)沉淀完全, 部分沉淀,則濾渣 2 主要成分是 和 ;
(4)加 是為了除 ,濾渣 4 的主要成分是 ;“碳化結(jié)晶”過程是向溶液中加入 生成
,其離子方程式為 ;
(5)若結(jié)晶時不出現(xiàn)晶體,可以投入 的晶體作為晶種或用玻璃棒摩擦器壁使容器壁有顆粒突起可作
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為晶種,也可放置冰箱內(nèi)較長時間,冷凍促使結(jié)晶析出;
(6)晶胞結(jié)構(gòu)由 4 個小立方體 A 和 4 個小立方體 B 構(gòu)成,Mn 原子位于晶胞頂點、面心和體內(nèi),個數(shù)為
。O 原子位于晶胞體內(nèi),個數(shù)為 ,因此,晶體的化學(xué)式是 。晶
胞邊長為 a pm,晶胞的體積為 ,晶胞的質(zhì)量為 ,則密度為
。
7.(24-25 高三下·山東·開學(xué)考試)鎢礦渣(主要成分:氧化鈧 ,鐵元素 17.9%,錳元素
15.7%, ,二氧化硅 15%~20%)的綜合利用流程如下:
已知流程中相關(guān)金屬離子生成氫氧化物沉淀的 pH 如下表:
金屬離子
開始沉淀的 pH 1.1 5.8 8.0
沉淀完全的 pH 3.2 8.8 10.4
回答下列問題:
(1)沉淀 1 的主要成分是 (填化學(xué)式)。
(2)沉淀 2 中 溶解的化學(xué)方程式是 。
(3)操作甲的名稱是 ;有機相 1 中加入 NaOH 溶液,目的是 。
(4)流程中加入 的主要目的是 ;濾液 3 中加入 NaOH 溶液控制 pH 的范圍是 ,出現(xiàn)沉淀后
要加熱煮沸一段時間的目的是 。
【答案】(1)
(2)
(3) 萃取、分液 將有機相 1 中的鈧元素沉淀(合理即可)
(4) 將 氧化為 (合理即可) 使 膠體聚沉,易過濾(合理即可)
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【分析】鎢礦渣加入鹽酸,Sc2O3 與鹽酸反應(yīng)生成 ScCl3,WO3、二氧化硅與鹽酸不反應(yīng),過濾為沉淀 1,加
入 NaOH 溶液反應(yīng)分別生成 Na2WO4、Na2SiO3,加入鹽酸生成硅酸、H2WO4,加入氨水生成(NH4)2WO4,濾液
1 含有 Sc3+、Fe2+、Mn2+,加入 P204 萃取劑提取 Sc3+,與 NaOH 溶液反應(yīng)生成 Sc(OH)3,加熱分解生成 Sc2O3,
水相中 Fe2+加入二氧化錳發(fā)生氧化反應(yīng)生成鐵離子,加入 NaOH 溶液調(diào)節(jié) pH 使鐵離子沉淀,分離出錳離子,
加入碳酸氫銨生成碳酸錳沉淀;
【解析】(1)根據(jù)分析可知,WO3、二氧化硅與鹽酸不反應(yīng),沉淀 1 的主要成分是 SiO2、WO3;
(2)沉淀 2 中 H2WO4 與氨水反應(yīng)生成(NH4)2WO4 和水,反應(yīng)的化學(xué)方程式為
;
(3)加入萃取劑分離出有機相和水相,操作甲的名稱是萃取、分液,有機相 1 中加入 NaOH 溶液,ScCl3 與
NaOH 反應(yīng)生成 Sc(OH)3,目的是將有機相 1 中的鈧元素沉淀;
(4)流程中加入 MnO2 的主要目的是氧化亞鐵離子生成鐵離子,濾液 3 中加入 NaOH 溶液使鐵離子完全沉
淀但不能使錳離子開始沉淀,則控制 pH 的范圍是 3.2≤pH<8.0,出現(xiàn)沉淀后要加熱煮沸一段時間的目的是
使 Fe(OH)3 膠體聚沉,易過濾。
8.(24-25 高三下·安徽·階段練習(xí))鍍鎳生產(chǎn)工藝中產(chǎn)生的酸性 廢液(含有 、 、 、 等
雜質(zhì)),通過提純可制備高純 ,提純的流程如圖所示:
已知:① 時, , , 易溶于水。
②萃取劑 (二乙基已基磷酸)萃取金屬離子 的原理為:x +Mx+
M +xH+。
(1)操作 1 中加入 的主要目的是 。
(2)濾渣 b 的主要成分有 ,濾液 b 中含有的金屬陽離子主要有 ,當(dāng)雜質(zhì)離子沉淀完
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全時,濾液 b 中 [c(雜質(zhì)離子)≤10-5ml/L 可視為沉淀完全]。
(3)萃取劑 對某些金屬離子的萃取率與 關(guān)系如圖所示,在一定范圍內(nèi),隨著 升高,萃取率升高的
原因是 。
(4)母液再利用及含量測定:
①向母液中加入石灰乳,發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為: ,該混合溶液可返回 中重復(fù)
使用(填“操作 1”、“操作 2”或“操作 3”)。
②準(zhǔn)確量取 25.00mL 處理后的母液稀釋液于錐形瓶中,加入 溶液,充分反應(yīng)
后,滴加氨水調(diào)節(jié)溶液 , ( )溶液滴定至終點,滴定反應(yīng)為:
,平行滴定 3 次,平均消耗 溶液 25.00mL,計算處理后的母液稀釋液中
含量 。
【答案】(1)將 氧化為
(2) 、 、 或 0.03
(3)萃取反應(yīng)中,溶液 升高, 濃度減小,平衡右移,萃取率升高
(4) 操作 1 960
【分析】工業(yè)上利用酸性 廢液(含有 、 、 、 等雜質(zhì))提純制備高純 的流程為:
先將酸性 廢液加入 和 漿液,將 氧化為 后轉(zhuǎn)化為 沉淀除去,通過操
作 1 過濾后在濾液 a 中加入 ,將 和 轉(zhuǎn)化為 沉淀和 沉淀通過操作 2 過濾除去得濾渣
b 和濾液 b,加入有機萃取劑 將 萃取到有機相中,然后將水相萃余液進(jìn)行蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶得到
產(chǎn)品 和母液,據(jù)此分析解答。
【解析】(1)根據(jù)題目分析,在酸性 廢液加入 是將 氧化為 后轉(zhuǎn)化為 沉淀除
去。
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故答案為:將 氧化為 。
(2)加入 溶液的目的是將 和 轉(zhuǎn)化為 沉淀和 沉淀,反應(yīng)的離子方程式為:
、 ,通過操作 2 過濾除去得濾渣 b 和濾液 b,則濾渣 b 的成分為:
、 ,根據(jù)元素組成得到濾液 b 的成分為: 、 ;由已知提供的 和 的溶度積數(shù)值
可知,如果溶液中鎂離子要完全沉淀,此時鈣離子已經(jīng)完全沉淀,則通過 可計算雜質(zhì)離子沉淀完全時,
溶液中氟離子濃度為: ,解
得 。
故答案為: 、 ; 、 ; 或 0.03。
(3)由圖形可知,向濾液 b 中加入萃取劑 的目的是萃取溶液中的鋅離子,由題目所給已知②方程式可
知,在一定范圍內(nèi),隨著溶液 pH 升高,溶液中 減小,萃取反應(yīng)向正反應(yīng)方向移動,鋅離子的萃取率
會升高。
故答案為:萃取反應(yīng)中,溶液 pH 升高, 減小,平衡右移,萃取率升高;
(4)①在母液中加入石灰乳是為了制備氫氧化鎳漿液,反應(yīng)的方程式為:
;得到的氫氧化鎳漿液根據(jù)工藝流程可以返回到操作 1 重復(fù)使用;
②由題目所給信息,加入的 被二部分消耗,一是母液中的 、二是 EDTA,根據(jù) EDTA 的消耗量可
以得到與母液稀釋液中硫酸根離子反應(yīng)的鋇離子的物質(zhì)的量為
,則處理后的母液稀釋液中硫酸根離子的含量為:
。
故答案為: ;操作 1;960。
9.(24-25 高二上·廣東茂名·期末)從某含鋅礦渣(主要成分是 ZnO,雜質(zhì)是 SiO2、Fe3O4、CuO)中分離出
相應(yīng)金屬資源物質(zhì)(金屬單質(zhì)或含金屬元素的化合物),并制備金屬鋅的流程如圖所示:
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常溫下,相關(guān)金屬離子形成氫氧化物沉淀的 pH 范圍如下:
金屬離子
開始沉淀的 pH 1.5 6.3 6.2 5.2
沉淀完全( )的 pH 2.8 8.3 8.2 7.2
回答下列問題:
(1)能提高“溶浸”速率的具體措施為 (任寫一條);“濾渣 1”的主要成分為 (填化學(xué)式)。
(2)常溫下,Ksp[Fe(OH)2]= ;通入氧氣的目的是 。
(3)為了將三種金屬資源逐一完全分離,“氧化除雜”時需要調(diào)節(jié)的 pH 范圍為 。
(4)“電解”制鋅后的電解液可返回“ ”工序繼續(xù)使用。
(5)該流程中除了回收制備金屬鋅外,還可回收的金屬資源物質(zhì)為 (填化學(xué)式)。
【答案】(1) 適當(dāng)增大硫酸濃度、適當(dāng)升高溫度、攪拌等 SiO2
(2) 10-16.4 將 Fe2+氧化成 Fe3+,便于沉淀分離
(3)2.8~5.2
(4)溶浸
(5)Fe(OH)3、Cu
【分析】含鋅礦渣(主要成分是 ZnO,雜質(zhì)是 SiO2、Fe3O4、CuO)用稀硫酸溶浸得到濾渣 SiO2,溶液中含有
金屬離子 、 、 、 ,加入 ZnO 和 O2 進(jìn)行氧化除雜后過濾,得到濾渣 Fe(OH)3,往濾液中加
入鋅粉將 Cu2+還原除雜,過濾除去銅單質(zhì)和過量的鋅粉,再電解濾液得到鋅單質(zhì)。
【解析】(1)增大接觸面積、增大濃度、升高溫度,都能提高“溶浸”速率,則具體措施為:適當(dāng)增大硫酸濃
度、適當(dāng)升高溫度、攪拌等;SiO2 不溶于硫酸,所以“濾渣 1”的主要成分為 SiO2。
(2)根據(jù)沉淀完全的 pH 為 8.3,c(OH-)=10-5.7ml/L,可得 ;除去
Fe2+時,不能使 Zn2+產(chǎn)生沉淀,通入氧氣的目的是將 Fe2+氧化成 Fe3+,便于沉淀分離。
(3)要將三種金屬完全分離,就需要將 Fe3+沉淀,而 Cu2+不沉淀,所以“氧化除雜”時需要調(diào)節(jié) pH 的范圍為
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2.8~5.2。
(4)“溶浸”時需要用到硫酸,“電解”制鋅后的電解液為硫酸,所以可返回“溶浸”工序繼續(xù)使用。
(5)據(jù)分析,該流程除了回收制備金屬鋅外,還可回收的金屬資源為 Fe(OH)3、Cu。
10.(24-25 高三下·重慶·階段練習(xí))稀土元素是國家戰(zhàn)略資源,廣泛應(yīng)用于顯示器、航天、激光、導(dǎo)彈等尖
端領(lǐng)域,目前我國稀土提煉技術(shù)處于世界領(lǐng)先地位。某化學(xué)課題組以廢液晶顯示屏為原料回收稀土元素鈰,
實現(xiàn)資源再利用,設(shè)計實驗流程如下:
已知:①顯示屏玻璃中含較多的 、 、FeO、 及少量其他可溶于酸的物質(zhì);
② 不溶于稀硫酸,也不溶于 NaOH 溶液。
回答下列問題:
(1)鈰的某種核素含有 58 個質(zhì)子和 80 個中子,該核素的符號為 。Fe 在元素周期表中位于第 周期
第 族。
(2)濾渣 1 的主要成分有 、 (填化學(xué)式)。
(3)①工序 1 中 的作用為 。
②工序 3 的主要操作是 、過濾、洗滌、干燥得到硫酸鐵銨晶體。
(4)工序 4 中,鹽酸可用稀硫酸和 替換,避免產(chǎn)生污染性氣體 。由此可知氧化性:
(填“ ”或“ ”)。
(5)①寫出工序 5 的離子反應(yīng)方程式 。
② 溶液可以吸收大氣中的污染物 ,減少空氣污染,其轉(zhuǎn)化過程如圖所示(以 為例)。該轉(zhuǎn)化過程
中還原劑與氧化劑物質(zhì)的量之比為 。
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【答案】(1) 或 四 Ⅷ
(2)
(3) 作氧化劑,氧化 為 ,提高后續(xù)制備硫酸鐵銨晶體純度 蒸發(fā)濃縮,冷卻結(jié)晶
(4)
(5)
【分析】廢液晶顯示屏中含較多的 SiO2、CeO2、FeO、Fe2O3 及少量其他可溶于酸的物質(zhì),加稀硫酸溶解 FeO、
Fe2O3,過濾,濾液 1 中含有硫酸亞鐵、硫酸鐵,濾渣 1 中含有 SiO2、CeO2;濾液 1 中加雙氧水把 Fe2+氧化
成 Fe3+,再加硫酸銨,蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶得到 NH4Fe(SO4)2 晶體;濾渣 1 加入稀鹽酸把 CeO2 還原為 Ce3+,
過濾,濾渣 2 為 SiO2,濾液 2 中含有 Ce3+,濾液 2 中通入氧氣、氫氧化鈉生成 Ce(OH)4 沉淀,Ce(OH)4 加熱
分解為 CeO2。
【解析】(1)鈰的某種核素含有 58 個質(zhì)子和 80 個中子,則質(zhì)量數(shù)為 138,該核素的符號為 或 。
Fe 為 26 號元素,在元素周期表中位于第四周期第Ⅷ族。
(2)根據(jù)分析,濾渣 1 的主要成分有 、 。
(3)①工序 1 中 的作用為作氧化劑,氧化 為 ,提高后續(xù)制備硫酸鐵銨晶體純度。
②工序 3 是從溶液得到晶體,操作是蒸發(fā)濃縮,冷卻結(jié)晶、過濾、洗滌、干燥得到硫酸鐵銨晶體。
(4)工序 4 中,濾渣 1 加入稀鹽酸把 CeO2 還原為 Ce3+,HCl 為還原劑,用稀硫酸和 替換,則 H2O2 為
還原劑, 為氧化劑,由此可知氧化性: > 。
(5)①工序 5 為通入氧氣、氫氧化鈉生成 Ce(OH)4 沉淀,離子反應(yīng)方程式
。
②4H2+2NO2 4H2O+N2 反應(yīng),NO2 中 N 元素化合價由+4 價降低為 0,NO2 是氧化劑,H2 中 H 元素化合價
由 0 升高為+1,H2 是還原劑,該轉(zhuǎn)化過程中還原劑與氧化劑物質(zhì)的量之比為 2:1。
類型三 以化學(xué)基本原理考查為目的
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11.(24-25 高三上·全國·期中)銻白( ,兩性氧化物)可用作白色顏料和阻燃劑。一種從含銻工業(yè)廢渣(主
要成分為 ,含有 等雜質(zhì))中制取 的工藝流程如圖所示。
已知:該工藝條件下,有關(guān)金屬離子開始沉淀和沉淀完全的 pH 見表。
金屬離子
開始沉淀 1.5 6.3 3.5 4.5
完全沉淀 2.8 8.3 4.7 6.5
回答下列問題:
(1)基態(tài) Sb 原子的簡化電子排布式為 。Sb 位于元素周期表的第 周期
族。
(2)“溶解”溫度應(yīng)控制在 ,原因為 。
(3)“還原”過程中被還原的金屬離子為 (填化學(xué)符號)。
(4)濾餅的主要成分是: ,“水解”過程中主要發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為 ?!八狻边^程的 pH
要適中, (填數(shù)字)。
(5)檢驗“洗滌”過程中是否將 洗凈的操作為 。
(6)含銻工業(yè)廢渣可以通過煅燒“廢氟催化劑 ”得到, 的空間結(jié)構(gòu)為三角雙錐形( )。
① 中 Sb 的雜化方式為 (填標(biāo)號)。
A.sp B. C. D.
②同主族的 N 元素 (填“能”或“不能”)形成 。
【答案】(1) 五
(2)溫度低于 ,反應(yīng)速率較慢;溫度高于 ,HCl 易揮發(fā)(金屬陽離子易水解)
(3)
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(4) 3.5
(5)取最后一次洗滌液于試管中,加入 (鐵氰化鉀)溶液,無明顯現(xiàn)象則洗凈(或取最后一次洗滌
液于試管中,滴加 KSCN 溶液,溶液未變紅,再滴加氯水,溶液變紅)
(6) D 不能
【分析】加入鹽酸開展酸浸,目的是將金屬氧化物溶解。還原中加入鐵粉分別將 、 、 還原。
稀釋水解將 轉(zhuǎn)變?yōu)?。中和將 轉(zhuǎn)化為 。據(jù)此分析作答。
【解析】(1)根據(jù) Sb 的價層電子排布為 ,可推斷 Sb 位于元素周期表的第五周期 族。
(2)溫度低于 ,反應(yīng)速率較慢;溫度高于 ,HCl 易揮發(fā)(金屬陽離子易水解)。
(3)鐵粉可以還原的離子有銅離子和鐵離子,由題意可知 最后轉(zhuǎn)化為 ,故鐵粉還能還原 。
(4)濾餅的成分是 ,水解的離子為 ,根據(jù)元素守恒和電荷守恒即可配得離子方程式:
;由后面的流程可知濾餅不能含有其他的沉淀,即不能含有氫氧化
鋁和氫氧化亞鐵,故 。
(5)操作為取最后一次洗滌液于試管中,加入鐵氰化鉀溶液,無明顯現(xiàn)象則洗凈(或取最后一次洗滌液于試
管中,滴加 KSCN 溶液,溶液未變紅,再滴加氯水,溶液變紅)。
(6)①由題意可知 Sb 的價電子數(shù)為 5,不可能是 ,答案選 D(拓展學(xué)生的思路,類似于 )。
②N 原子中無 d 軌道,不能形成 雜化,故不能形成 。
12.(24-25 高三上·福建福州·階段練習(xí))濕法煉鋅具有能耗低,生成產(chǎn)品純度高等特點,其主要原料為鋅精
礦(主要成分為硫化鋅,還含有鐵、鈷、銅、鎘、鉛等元素的雜質(zhì)),獲得較純鋅錠的工藝流程如圖:
已知:焙燒后的氧化物主要有 。
(1)銅原子的價層電子排布圖為 。
(2)“酸浸”中濾渣主要成分為 。
(3)“一段沉積”和“二段沉積”剛開始加入鋅粉時,反應(yīng)速率較小,然后反應(yīng)速率顯著增大,請解釋產(chǎn)生此現(xiàn)象
的原因: 。
(4)寫出“除鐵”過程中反應(yīng)的離子方程式: 。
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(5)“ 萘酚凈化除鈷”先是 把 氧化成 ,并生成 , 與有機物發(fā)生化學(xué)反應(yīng)生成紅褐色
穩(wěn)定鰲合物沉淀。寫出 被氧化的離子方程式: 。
(6)“電解”工藝中,電解液常有較高濃度的 會腐蝕陽極而增大電解能耗??上蛉芤褐型瑫r加入 和
,生成 沉淀從而除去 。請通過具體數(shù)據(jù)說明上述的反應(yīng)能完全進(jìn)行的原因: (已
知: ; 。)
(7)純凈的硫化鋅是半導(dǎo)體鋰離子電池負(fù)極材料。在充電過程中,發(fā)生合金化反應(yīng)生成 (合金相),同時
負(fù)極材料晶胞的組成變化如圖所示。
①充電過程中 到 的電極方程式為 (x 和 y 用具體數(shù)字表示)。
②若 的晶胞參數(shù)為 ,則 間的距離為 。
【答案】(1)
(2)PbSO4
(3)鋅粉置換出的銅或鎘覆蓋在鋅的表面,形成原電池,增大反應(yīng)速率
(4)
(5)C2++ +2H+=C3++NO↑+H2O
(6)① ;② ;則
①-2×②得: ,此反應(yīng)的平衡常數(shù)為 >105,說
明此反應(yīng)進(jìn)行程度很大,能夠完全進(jìn)行
(7) 4ZnS+6Li++6e-=3Zn+
【分析】利用鋅精礦(主要成分為硫化鋅,還含有鐵、鈷、銅、鎘、鉛等元素的雜質(zhì))獲得較純鋅錠時,先將
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鋅精礦焙燒,尾氣含 SO2 等氣體;焙燒后的氧化物主要有 ZnO、PbO、CuO、Fe2O3、C2O3、CdO,加入稀硫
酸進(jìn)行酸浸,只有 PbO 溶解并轉(zhuǎn)化為 PbSO4 沉淀,其它氧化物都轉(zhuǎn)化為硫酸鹽進(jìn)入浸出液;將尾氣通入浸
出液中,然后加入較粗鋅粉進(jìn)行一段沉積,得到銅渣;再將濾液加入較細(xì)鋅渣進(jìn)行二段沉積,得到鎘渣;
通入氧氣除鐵,得到赤鐵礦渣;濾液中加入β-萘酚、NaNO2 溶液進(jìn)行β-萘酚凈化除鈷、控制 pH2.8~3,得到
C(C10H6ONO)3;再將濾液進(jìn)行電解,得到廢電解液和鋅,將鋅進(jìn)行熔鑄,從而得到鋅錠。
【解析】(1)
銅為 29 號元素,其基態(tài)原子的價電子排布式為 3d104s1,價層電子排布圖為
;
(2)焙燒后的氧化鉛溶于稀硫酸,生成難溶的 PbSO4,則“酸浸”中濾渣主要成分為 PbSO4;
(3)從流程信息中可以看出金屬性 Zn>Cd>Cu,鋅粉先置換出銅,后置換出鎘,銅和鎘都能覆蓋在鋅的表
面,形成原電池。則產(chǎn)生此現(xiàn)象的原因:鋅粉置換出的銅或鎘覆蓋在鋅的表面,形成原電池,增大反應(yīng)速
率;
(4)通入氧氣將亞鐵離子氧化,然后水解成赤鐵礦,故“除鐵”過程中的離子方程式為
;
(5)NaNO2 把 C2+氧化成 C3+,并生成 NO,根據(jù)得失電子守恒、原子守恒和電荷守恒,則 C2+被氧化的
離子方程式:C2++ +2H+=C3++NO↑+H2O;
(6)① ;② ;
則①-2×②得: ,此反應(yīng)的平衡常數(shù)為 >
105,說明此反應(yīng)進(jìn)行程度很大,能夠完全進(jìn)行;
(7)①采用均攤法,可求出 LixZnyS 晶胞中,含 S2-個數(shù)為 =4,含 Zn2+和 Li+的個數(shù)為 7,由化合價
的代數(shù)和為 0 可知,LixZnyS 的化學(xué)式為 。根據(jù)題干信息,在“充電過程中,發(fā)生合金化反應(yīng)生成 LiZn
(合金相)”,故 ZnS 充電時得電子有 Zn 生成,故充電過程中 ZnS 到 LixZnyS 的電極方程式為 4ZnS
+6Li++6e-=3Zn+;
②若 Li2S 的晶胞參數(shù)為 ann,設(shè) F 點的坐標(biāo)為(1,1,1),E 點的坐標(biāo)為( , , ),則 EF 間的距離為
nm= nm。
13.(24-25 高三上·重慶·階段練習(xí))從鉛精礦(主要成分為 )中濕法煉鉛的一種工藝流程如下:
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已知:① ;
② 在水中溶解度隨溫度的變化曲線如題圖。
回答下列問題:
(1)已知基態(tài)鉛原子價層電子的軌道表達(dá)式為 ,鉛在周期表中的位置為第 周期
第 族。
(2) 在“溶浸”時的離子方程式為 。溶浸時需加入鹽酸調(diào)節(jié) 為 ,原因是 。
(3)操作 a 是 。 時 的數(shù)量級為 。濾液 1 中加入冰水的作用是 。
(4)“電解”裝置如題圖所示。
①析出 的電極方程式為 。
②向石墨電極通入 可降低電解電壓,從而節(jié)能 40%左右,石墨電極上鍍鉑的主要目的是 。
【答案】(1) 六
(2) 過高, 水解; 過低,產(chǎn)生 氣體
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(3) 趁熱過濾 ,降溫、稀釋均使反應(yīng)逆向移動。
降溫使 溶解度減小
(4) 鉑催化 在電極上分解為 H
【分析】鉛精礦通過含有氯化鐵和氯化鈉溶液 90℃溶浸,趁熱過濾,得到 、氯化亞鐵的溶液和含有
硫單質(zhì)的濾渣,濾液加適量冰水稀釋,得到氯化亞鐵溶液和析出 PbCl2,PbCl2 加入氯化鈉溶液,使平衡
正向移動,得到 溶液,電解得到鉛單質(zhì)。
【解析】(1)
已知基態(tài)鉛原子價層電子的軌道表達(dá)式為 ,鉛在周期表中的位置為第六周期第
族。故答案為:六; ;
(2)浸取液中 FeCl3,增加了氯離子濃度,當(dāng)氯離子濃度較大時,溶液中存在平衡:
正向移動,讓鉛以 的形式存在溶液中,另外三價鐵離子具
有氧化性,-2 價 S 具有還原性,發(fā)生氧化還原反應(yīng),使硫元素轉(zhuǎn)化成單質(zhì)硫, 在“溶浸”時的離子方程式
為 。溶浸時需加入鹽酸調(diào)節(jié) 為 ,原因是 過高,
水解; 過低,產(chǎn)生 氣體。故答案為: ; 過高,
水解; 過低,產(chǎn)生 氣體;
(3)根據(jù) PbCl2 在水中溶解度隨溫度的變化曲線可知,操作 a 是趁熱過濾。 時 的溶解度為 1g,
則其溶液的物質(zhì)的量濃度約為: =0.036ml·L-1,Pb2+的濃度為 0.036ml·L-1,Cl-的濃度為 2×
0.036ml·L-1=0.072ml·L-1, =0.036×0.0722=0.000187=1.87×10-4, 的數(shù)量級為 。濾
液 1 中加入冰水的作用是 ,降溫、稀釋均使反應(yīng)逆向移動。降溫
使 溶解度減小。故答案為:趁熱過濾; ; ,降溫、稀釋
均使反應(yīng)逆向移動。降溫使 溶解度減??;
(4)①析出 的電極 得電子生成鉛和氯離子,方程式為 。故答案為:
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;
②向石墨電極通入 可降低電解電壓,從而節(jié)能 40%左右,石墨電極上鍍鉑的主要目的是鉑催化 在電極
上分解為 H。故答案為:鉑催化 在電極上分解為 H。
14.(24-25 高三上·湖北·階段練習(xí))鈦白粉(TiO2)是一種重要的工業(yè)原料,可作白色顏料和增白劑。一種以
鈦鐵礦(主要成分是 FeTiO3,含有少量的 CaO、Fe2O3、SiO2 等雜質(zhì))為原料生產(chǎn)制備 TiO2 的工藝流程如下:
回答下列問題:
(1)基態(tài) Ti 的核外價電子排布式為 。
(2)“酸浸”是用硫酸在加熱下“溶煮”鈦鐵礦,“濾液 1”中 Ti 的存在形式為 TiO2+,則“酸浸”中 FeTiO3 發(fā)生反應(yīng)的
離子方程式為 。由圖可知,當(dāng)浸出率為 70%時,所采用的實驗條件為 。
(3)綠礬是 FeSO4·7H2O,則“還原”加入過量鐵屑的目的是 。
(4)“水解”過程中適當(dāng)稀釋并加熱的目的是 。
(5)鈦是一種性能非常優(yōu)越的金屬。工業(yè)上可利用 Mg 與 TiCl4 反應(yīng)制備金屬鈦。下列金屬冶煉方法與 Mg 冶
煉 Ti 的方法相似的是_____。
A.高爐煉鐵 B.電解熔融 NaCl 制鈉
C.鋁熱反應(yīng)制錳 D.Ag2O 分解制銀
(6)TiO2 轉(zhuǎn)化為 TiCl4 有以下兩種方法。在 時反應(yīng)的熱化學(xué)方程式如下:
①
②
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請分析方法②加入 C(s)的目的是 。
【答案】(1)
(2) 、2h; 、5h
(3)將 Fe3+全部還原為 Fe2+,同時防止 Fe2+被氧化
(4)促進(jìn)水解,防止形成膠體,便于 TiO2·xH2O 過濾分離
(5)AC
(6)提高反應(yīng)的(熱力學(xué))趨勢,提高四氯化鈦的產(chǎn)率
【分析】根據(jù)流程和題意可知:FeTiO3 中含及少量的 CaO、Fe2O3、SiO2,加入硫酸后生成 TiOSO4、FeSO4、
Fe2(SO4)3 和微溶的 CaSO4,SiO2 與硫酸不反應(yīng);濾液 1 中加入鐵屑,可將三價鐵轉(zhuǎn)化為二價鐵,再將 FeSO4
?7H2O 分離出來,TiOSO4 經(jīng)過水解后得到 H2TiO3 和硫酸,最后煅燒得到鈦白粉(TiO2);據(jù)此分析作答。
【解析】(1)已知 Ti 是 22 號元素,則基態(tài) 的價層電子排布式為 3d24s2,故答案為:3d24s2;
(2)“酸浸”是硫酸與 FeTiO3 發(fā)生反應(yīng),離子方程式為 ;當(dāng) 的浸出率
為 70%時,可對應(yīng) 和 兩條曲線,故實驗條件為: 、2h; 、5h,故答案為:
; 、2h; 、5h;
(3)由分析可知,“酸浸”步驟后的溶液中鐵的存在形式為 Fe3+,而制備所得的綠礬中鐵為+2 價,故加入過
量鐵粉是為了將 Fe3+全部還原為 Fe2+,同時防止 Fe2+被氧化,故答案為:將 Fe3+全部還原為 Fe2+,同時防止
Fe2+被氧化;
(4)“水解”過程中適當(dāng)稀釋并加熱是為了促進(jìn)水解,防止形成膠體,便于 TiO2·xH2O 過濾分離,故答案為:
促進(jìn)水解,防止形成膠體,便于 TiO2·xH2O 過濾分離;
(5)工業(yè)上可利用 Mg 與 TiCl4 反應(yīng)制備金屬鈦,利用的是熱還原法,B 為電解法,D 為熱分解法,故選 AC,
故答案為:AC;
(6)方法①為吸熱反應(yīng),方法②為放熱反應(yīng),加入 C 可以使反應(yīng)①氧氣減少,促進(jìn)反應(yīng)正向移動,反應(yīng)②
為熵增反應(yīng),故加 C 的目的是提高反應(yīng)的熱力學(xué)趨勢,提高四氯化鈦的產(chǎn)率,故答案為:提高反應(yīng)的(熱力
學(xué))趨勢,提高四氯化鈦的產(chǎn)率。
15.(24-25 高三上·安徽合肥·階段練習(xí))銅轉(zhuǎn)爐煙灰中含金屬元素(主要為 Cu、Zn、Pb、Fe)的硫酸鹽和氧化
物以及 。其中有價金屬回收的工藝流程如圖所示:
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已知:25℃時, , 。
(1)為提高浸取效率,可采取的措施有 (任寫一點)。
(2)“浸出液①”中所含有的金屬陽離子除了 和 外,還有 。
(3)“除雜”中,加入 ZnO 調(diào)節(jié)溶液 pH 至 5.2 后,用 溶液氧化,所得“濾渣”主要成分為 、
,該氧化過程的離子方程式為 。
(4) 的溶解度隨溫度變化曲線如圖所示,“濃縮結(jié)晶”的具體操作步驟為:
①在 100℃時蒸發(fā)至溶液出現(xiàn)晶膜,停止加熱。
②降溫至 ℃(填“50”、“60”、“70”、“80”)蒸發(fā)至溶液出現(xiàn)晶膜,停止加熱。
③冷卻至室溫,過濾、洗滌、干燥。洗滌時使用一定濃度的硫酸溶液而不用水,其原因是 。
(5)“濾餅”的主要成分為 (填化學(xué)式)。
(6)鉛蓄電池的充放電反應(yīng)為 。某鉛蓄電池的正、負(fù)極
標(biāo)記被磨損,試用如圖所示裝置設(shè)計實驗,識別出此鉛蓄電池的正、負(fù)極。
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①將 A 接 E、B 接 F,B 電極出現(xiàn) 現(xiàn)象,說明 F 為正極。
②鉛蓄電池工作時(放電),若有 0.2ml 電子發(fā)生轉(zhuǎn)移,則正極消耗 的質(zhì)量是 g。
【答案】(1)適當(dāng)加熱,增大硫酸的濃度、攪拌溶液等
(2)Cu2+、Zn2+
(3)
(4) 60 減少 ZnSO4·7H2O 的溶解損失
(5)PbCO3、SiO2
(6) 有氣泡產(chǎn)生 23.9
【分析】銅轉(zhuǎn)爐煙灰用硫酸浸出,得到難溶于硫酸的浸出渣 PbSO4、SiO2,浸出液中含有 CuSO4、ZnSO4、FeSO4、
Fe2(SO4)3,浸出液中加入過量鐵,置換出銅單質(zhì),鐵將三價鐵離子還原為二價鐵離子,所得濾液①中含有ZnSO4
、FeSO4;浸出渣中加入碳酸鈉溶液,PbSO4 沉淀轉(zhuǎn)化為碳酸鉛沉淀,故濾餅中的主要成分為 PbCO3、SiO2,
由此作答。
【解析】(1)為提高浸取效率,可采取的措施可以為適當(dāng)加熱,增大硫酸的濃度、攪拌溶液等;
(2)根據(jù)分析,“浸出液①”中所含有的金屬陽離子有 Cu2+、Zn2+、Fe2+和 Fe3+;
(3)“除雜”中,加入 ZnO 調(diào)節(jié)溶液 pH 至 5.2 后,用 KMnO4 溶液氧化 Fe2+,氧化產(chǎn)物是 Fe(OH)3,還原產(chǎn)物
是 MnO2,根據(jù)得失電子守恒,離子方程式為 ;
(4)①60℃硫酸鋅的溶解度最大,降溫至 60℃蒸發(fā)至溶液出現(xiàn)晶膜,得到硫酸鋅飽和濃溶液;②洗滌時使
用一定濃度的硫酸溶液而不用水,目的減少 ZnSO4·7H2O 的溶解損失;
(5)根據(jù)分析,濾餅的主要成分為 PbCO3、SiO2;
(6)①要證明 F 為正極,說明 B 為陽極,陽極應(yīng)該是陰離子氯離子放電變?yōu)槁葰?,因?B 電極出現(xiàn)有氣泡
產(chǎn)生現(xiàn)象;
②鉛蓄電池工作時(放電),根據(jù) ,1ml 反應(yīng)轉(zhuǎn)移
2ml 電子,若有 0.2ml 電子發(fā)生轉(zhuǎn)移,則正極消耗 的物質(zhì)的量為 0.1ml,則 的質(zhì)量為 23.9g。
類型四 以化學(xué)圖表、圖像信息加工考查為目的
16.(2024·山東·模擬預(yù)測)我國是稀土大國,儲量大、礦種多。稀土元素的物理性質(zhì)和化學(xué)性質(zhì)極為相似,
常見化合價 價其中釔(Y)元素( :89)是激光和超導(dǎo)的重要材料,工業(yè)上通過如下工藝流程用釔礦石
( )制取氧化釔。
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已知:
i.鈹和鋁符合元素周期表的對角線規(guī)則;
ii.草酸銨與稀土草酸鹽可形成可溶性絡(luò)合物;
iii.有關(guān)金屬離子形成氫氧化物沉淀時的 如下表:
開始沉
完全沉淀 淀
2.7 3.8
6.7 8.2
請回答下列問題:
(1)試寫出“共熔”過程中的化學(xué)反應(yīng)方程式: 。
(2)若使 完全沉淀,需用氨水調(diào)節(jié) ,則 a 應(yīng)控制在 ,并寫出判斷 是否沉淀完全的
實驗方法: 。
(3)下圖為稀土草酸鹽在無機酸和不同濃度沉淀劑的混合溶液中的溶解度( )曲線,其中
,已知 。請據(jù)此描述“過程 I”的實驗方
案: 。(可供選擇的試劑: 、 溶液、 、
、 、 、 氨水、蒸餾水)
(4)上述得到的草酸鹽沉淀實際上應(yīng)表示為 ,以下為該化合物的熱重曲線分析圖,試確定整
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數(shù) ,并寫出過程④的化學(xué)反應(yīng)方程式: 。
(5)已知釔的另外一種二元化合物 X 具有金屬般的導(dǎo)電性能,晶體結(jié)構(gòu)如圖所示,其間可捕獲自由電子( ),
且碳以 單元存在,據(jù)此猜想 X 的微粒組成可表示為 。
【答案】(1)
(2) 3.8~6.7 取少量濾液于試管中,滴加 溶液,如果溶液不變紅,說明已沉淀完全
(3)加入 氨水將 調(diào)至大于 8.2,將 過濾出放入試管,加入 溶解 ,而后
加入 ,反應(yīng)得到草酸釔沉淀
(4) 10
(5)
【分析】鈹和鋁符合元素周期表的對角線規(guī)則,則鈹元素在氫氧化鈉共熔反應(yīng)中轉(zhuǎn)化為 ,則釔礦
石與氫氧化鈉并通氧氣共熔反應(yīng)生成 Y(OH)3、Fe2O3、Na2SiO3 和 Na2BeO2,再加水溶解、過濾得到主要成分
為 Na2SiO3 和 Na2BeO2 的濾液Ⅰ,所得沉淀的主要成分為 Y(OH)3、Fe2O3,再向其沉淀加酸酸溶,再加氨水調(diào)
節(jié) pH=a,將 Fe3+轉(zhuǎn)化為氫氧化鐵沉淀除去,則濾渣Ⅰ的主要成分為氫氧化鐵,繼續(xù)加氨水調(diào)節(jié) pH 沉淀 Y3+,
Y(OH)3 沉淀經(jīng)轉(zhuǎn)化得到草酸釔沉淀,再經(jīng)過濾、水洗、煅燒,得到 Y2O3 粉末,據(jù)此解答。
【解析】(1)由分析可知,釔礦石與氫氧化鈉并通氧氣共熔反應(yīng)生成 Y(OH)3、Fe2O3、Na2SiO3 和 Na2BeO2,
同時還會生成水,則“共熔”過程中的化學(xué)反應(yīng)方程式:
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;
(2)調(diào)節(jié) pH 使 完全沉淀而 離子不沉淀,需用氨水調(diào)節(jié) ,結(jié)合表數(shù)據(jù),a 應(yīng)控制在 3.8~6.7,
判斷 是否沉淀完全,可用 KSCN 溶液檢驗濾液中是否還含有鐵離子,則判斷 是否沉淀完全的實驗方
法為:取少量濾液于試管中,滴加 溶液,如果溶液不變紅,說明已沉淀完全;
(3)草酸銨與稀土草酸鹽可形成可溶性絡(luò)合物,則生成草酸釔沉淀過程中不能使用草酸銨;由流程可知,
過程 I 是在加入氨水調(diào)節(jié) pH 除去鐵離子的基礎(chǔ)上,繼續(xù)加入氨水調(diào)節(jié) pH 使得 轉(zhuǎn)化為 沉淀,然
后分離出沉淀。結(jié)合溶解度曲線可知,草酸釔沉淀在 中幾乎不溶,則用 溶解
沉淀,再加入 將 轉(zhuǎn)化得到草酸釔沉淀,則“過程 I”的實驗方案為:加入 氨
水將 調(diào)至大于 8.2,將 過濾出放入試管,加入 溶解 ,而后加入
,反應(yīng)得到草酸釔沉淀;
(4) 受熱會首先失去結(jié)晶水,結(jié)合失重曲線的第一個平臺,失重 28.9%,則
,則 n=10;由圖可知,過程④為 生成 ,則草酸根中碳元素發(fā)
生歧化反應(yīng)生成+4 價碳,同時會生成+2 價碳,結(jié)合得失電子守恒、質(zhì)量守恒可得,反應(yīng)的化學(xué)反應(yīng)方程式
為: ;
(5)根據(jù)“均攤法”,晶胞中含 個 、 個 C,也就是 2 個 ,其間還可捕獲自由電子
( ),結(jié)合電中性可知,X 的微粒組成可表示為 。
17.(2025·四川·模擬預(yù)測) 具有廣泛用途,一種從電解鋅陽極泥回收電池級 的流程如下。該
陽極泥主要含有 ,以及 和微量 等雜質(zhì)離子。
已知: 。金屬離子生成氫氧化物沉淀,其
和溶液 的關(guān)系如下圖所示:
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回答下列問題:
(1)基態(tài)錳原子的電子排布式為 。
(2)“溶解”步驟在酸性條件下進(jìn)行,通入 的作用是 。
(3)“除鉀鈉”步驟中,控制溶液 和 與 反應(yīng)分別生成 和
沉淀,其中 生成沉淀的離子方程式為 。
(4)“除雜Ⅰ”步驟中,加 調(diào)溶液 ,該步除雜的總反應(yīng)方程式為 。
(5)“除雜Ⅱ”步驟中,析出的“沉淀 3”是 、 。
(6)“除雜Ⅲ”步驟中,隨著“沉淀 4”的生成,溶液 將 (填“升高”或“下降”或“不變”)。
(7)“濃縮結(jié)晶”步驟中,析出 后的濾液應(yīng)返回到 步驟,其目的是 。
【答案】(1)1s22s22p63s23p63d54s2
(2)還原二氧化錳為錳離子
(3)
(4)
(5) CaF2 MgF2
(6)下降
(7) 溶解 循環(huán)利用,充分利用生成物且提高錳的回收率
【分析】陽極泥加入二氧化硫?qū)⒍趸i還原為硫酸錳,加入硫酸鐵除去鈉鉀,濾液加入碳酸錳調(diào)溶液
,使得鐵離子轉(zhuǎn)化為沉淀除去,濾液加入 MnF2,使得鈣離子、鎂離子轉(zhuǎn)化為 CaF2、MgF2 沉淀除去,
濾液加入硫化氫使得鋅離子和鉛離子轉(zhuǎn)化為沉淀除去,濾液濃縮結(jié)晶得到硫酸錳。
【解析】(1)錳為 25 號元素,基態(tài) Mn 原子核外電子排布為 1s22s22p63s23p63d54s2;
(2)二氧化硫具有還原性,二氧化錳具有氧化性,“溶解”步驟在酸性條件下進(jìn)行,通入 的作用是還原二
氧化錳為錳離子;
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(3)“除鉀鈉”步驟中,控制溶液 ,酸性條件下, 與 反應(yīng)生成 沉淀,
其中 生成沉淀的離子方程式為: ;
(4)“除雜Ⅰ”步驟中,加 調(diào)溶液 ,使得鐵離子轉(zhuǎn)化為氫氧化鐵沉淀而除去,結(jié)合質(zhì)量守恒,
反應(yīng)還生成硫酸錳、二氧化碳和硫酸,該步除雜的總反應(yīng)方程式為
;
(5)由分析,“除雜Ⅱ”步驟中,析出的“沉淀 3”是 CaF2、MgF2;
(6)“除雜Ⅲ”步驟中,加入硫化氫使得鋅離子和鉛離子轉(zhuǎn)化為沉淀除去,反應(yīng)為 、
,反應(yīng)過程中生成氫離子,使得溶液酸性增強,故隨著“沉淀 4”的生成,溶液 將
下降。
(7)“濃縮結(jié)晶”步驟中,析出 后的濾液中含有硫酸和部分硫酸錳,應(yīng)返回到溶解步驟,其目的是循
環(huán)利用,充分利用生成物且提高錳的回收率。
18.(24-25 高三上·遼寧·階段練習(xí))稀土永磁合金,主要金屬是釤 和鈷,合金中還會有銅、鐵等取代
部分鈷。從釤鈷磁性廢料中提取釤和鈷的工藝流程如圖所示:
回答下列問題:
(1)元素周期表中,與 位于同周期同族的元素還有 。
(2)為提高酸浸率,可采取的措施有 (寫出 1 條即可),“酸浸渣”的主要成分是 。
(3)“沉釤”過程中生成 沉淀,逐漸加熱分解該沉淀,得到固體質(zhì)量變化百分?jǐn)?shù)與溫度關(guān)系
如圖甲所示,則 n= (取整數(shù))。寫出 分解為 的化學(xué)方程式: 。
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(4)寫出“除鐵”的離子方程式: 。
(5)“除鐵”操作中雙氧水的實際用量通常要大于理論用量,原因是 。
(6)如圖乙是草酸鈷( )在空氣中灼燒得到的鈷的氧化物晶體結(jié)構(gòu)的一部分,該過程的化學(xué)方程式
為 。
【答案】(1)Fe 和
(2) 粉碎廢料、適當(dāng)升高溫度、適當(dāng)增大鹽酸濃度、攪拌等 Cu
(3) 8
(4)
(5) 易分解,且 被氧化后生成的 能催化 分解,使 損失
(6)
【分析】廢料中加入鹽酸酸浸, 、 、 和酸反應(yīng)生成相應(yīng)離子、銅不和稀鹽酸,因此“酸浸渣”的主
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要成分為 Cu,酸浸液經(jīng)過“沉釤”后,溶液中含有 和 ,加入氨水和雙氧水, 被氧化為 并形
成 沉淀,過濾后濾液中含有的金屬離子主要是 ,經(jīng)“沉鈷”并灼燒沉淀得到含鈷氧化物。
【解析】(1)C 位于第四周期第Ⅷ族,同周期同族元素還有 Fe 和 。
(2)粉碎廢料、適當(dāng)升高溫度、適當(dāng)增大鹽酸濃度、攪拌等都可以加快反應(yīng)速率,提高酸浸率;由分析,“酸
浸渣”的主要成分是 Cu;
(3)由圖甲可知,當(dāng) 失去所有結(jié)晶水得到 時,剩余固體質(zhì)量為原質(zhì)量的
,由此可得 ,解得 n=8; 分解為 時 Sm 元素化合價不變,
則該反應(yīng)為歧化反應(yīng),C 元素的化合價由 價變?yōu)?價和 價,結(jié)合電子守恒,反應(yīng)的化學(xué)方程式為
。
(4)“除鐵”時, 被 氧化為 ,鐵化合價由+2 變?yōu)?3、過氧化氫中氧化合價由-1 變?yōu)?2,根據(jù)得
失電子守恒可知 與 的化學(xué)計量數(shù)之比為 ,同時 提供 使 形成 沉淀,
離子方程式為 ;
(5) 易分解,且 被氧化后生成的 能催化 分解,使 損失,因此雙氧水的實際用量
通常大于理論用量。
(6)該晶體結(jié)構(gòu)的一部分中,有 2 個 位于內(nèi)部,共 2 個 ;有 8 個 位于棱上、2 個 位于
面上、1 個 位于內(nèi)部,共 個 ;有 8 個 位于頂點。4 個 位于棱上、10 個
位于面上、1 個 位于內(nèi)部,共 個 因此該晶體中
,其化學(xué)式為 。在空氣中灼燒 得到 和 ,反應(yīng)中
部分 C 化合價由+2 變?yōu)?3、部分碳化合價由+3 變?yōu)?4,則結(jié)合電子守恒,還有部分碳化合價由+3 降低為+
2 生成 CO,反應(yīng)為: 。
19.(2024·四川·一模)鉬(M)廣泛應(yīng)用于化工生產(chǎn)、醫(yī)療衛(wèi)生及國防戰(zhàn)略領(lǐng)域。一種從鎳鉬礦(主要成分為
、 、 、 、 、 的硫化物及 )中分離鉬并獲取 的新型工藝流程如圖所示:
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已知:“水浸”后,“濾渣 1”的主要成分為 、 、 、 ;“浸出液”的主要溶質(zhì)為 (鉬酸
鈉)、 、 、 。
回答下列問題:
(1)“浸出液”含有的 中 M 元素的化合價為 ;已知“焙燒”時, 發(fā)生反應(yīng)主要生成
和 ,則 被氧化時,轉(zhuǎn)移電子 ml。
(2) 含 M 質(zhì)量分?jǐn)?shù)為 的鎳鉬礦經(jīng)“焙燒→水浸”后得到 “浸出液”,經(jīng)分析,“浸出液”中 M 的濃度為
。則在“焙燒→水浸”過程中,M 的提取率為 (用字母表達(dá))。
(3)“除雜”時,加入 的目的是除去“浸出液”中的 和 (填元素符號)。
(4) 、 的溶解度曲線如圖所示,結(jié)合能耗和提高鉬酸鹽產(chǎn)品純度兩個因素,“結(jié)晶”時宜采用
(填“蒸發(fā)結(jié)晶”或“冷卻結(jié)晶”)得到 晶體。
(5)“離子交換”時,若所用的“D318-Ⅲ樹脂”用 RCl 表示,則主要發(fā)生反應(yīng): ,
因此,得到的“交換液”中的溶質(zhì)主要有 和 (填化學(xué)式)。該“交換液”可再進(jìn)入“水浸”工序
循環(huán)使用,其意義是 。
(6)“解析”時,加入氨水使鉬酸根從樹脂中解析出來,得到的“鉬酸鹽”的化學(xué)式為 。
【答案】(1) +6 18
(2)
(3)C
(4)冷卻結(jié)晶
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(5) NaCl 可以大大降低廢水的排放,且利于回收硫酸鈉
(6)
【分析】鎳鉬礦加入碳酸鈉并通入空氣焙燒生成 ,加水水浸 進(jìn)入溶液中,加入硫酸鎂除去
多余的碳酸根和“浸出液”中的 ,過濾后再通過低溫結(jié)晶(根據(jù)的溶解度隨溫度變化特點確定)將硫酸
鈉晶體分離出來,溶液經(jīng)過離子交換萃取,萃取后再加入氨水解析得到鉬酸鹽;
【解析】(1) 中鈉、氧分別為+1、-2,則 M 元素的化合價為+6;已知“焙燒”時, 發(fā)生反應(yīng)
主要生成 和 ,反應(yīng)中 M 化合價由+4 變?yōu)?6、硫化合價由-2 變?yōu)?6,電子轉(zhuǎn)移為
,則 被氧化時,轉(zhuǎn)移電子 18ml。
(2)在“焙燒→水浸”過程中,M 的提取率為 ;
(3)浸出液中含有焙燒中加入的碳酸鈉,碳酸鈉會和硫酸鎂反應(yīng)而除去碳酸根離子、 會和硫酸鎂
反應(yīng)而除去 ,故“除雜”時,加入 的目的是除去“浸出液”中的 和 C;
(4)由圖,溫度較低時,硫酸鈉的溶解度遠(yuǎn)低于鉬酸鈉,故選用冷卻結(jié)晶析出硫酸鈉晶體;
(5)“離子交換”時,主要發(fā)生反應(yīng): ,則得到“交換液”中的溶質(zhì)除 外,
還含有氯離子和鈉離子形成的氯化鈉;交換溶液主要含 Na+,可再進(jìn)入“水浸”工序循環(huán)使用,其意義是可以
大大降低廢水的排放,且利于回收硫酸鈉;
(6)加入氨水使鉬酸根從樹脂中解析出來,一水合氨可以轉(zhuǎn)化為銨根離子,則得到的“鉬酸鹽”為鉬酸銨,
化學(xué)式為 。
20.(24-25 高三上·江西贛州·期中)三元鋰電池廣泛用于新能源汽車,開展廢舊電池的正極材料(主要有效
成分為 ,少量 、 元素)回收,對于資源綜合回收利用和環(huán)境保護(hù)具有十分重要的意
義。一種實現(xiàn)正極材料的綠色閉環(huán)再生工藝如圖所示:
已知 微溶于水?;卮鹣铝袉栴}:
(1)三元鋰電池的正極材料 中, 、 和 的平均化合價為 。
(2)以 表示正極材料,還原浸出的離子方程式為 。
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(3)常溫下,經(jīng)測量浸出后的金屬離子溶解度與 關(guān)系如圖所示:
① (填“>”、“<”或“=”)。
② 。
③用 溶液調(diào)整 ,可以除盡雜質(zhì)離子, 范圍大致為 。
④共沉淀之后,由于金屬回收率不同,需要補充相應(yīng)的金屬氫氧化物才符合再生要求。依據(jù)溶解度與 關(guān)
系,補充物質(zhì)的量最多的氫氧化物是 (填化學(xué)式)。
(4)依據(jù)綠色閉環(huán)的要求,設(shè)計得到 的實驗方法: 。
【答案】(1)+3
(2)
(3) < 4.5~6.7
(4)用 溶液吸收煅燒所產(chǎn)生的 ,通過控制 ,制得 濃溶液,將其加入濾液中并過量,
得到 沉淀,過濾、洗滌、干燥
【分析】正極活性物質(zhì)粉末用硫酸、雙氧水浸取得含有 Li+、Ni2+、C2+、Mn2+、Fe3+、Al3+等金屬陽離子的溶
液,加入氫氧化鈉調(diào)節(jié) pH,使得 Fe3+、Al3+轉(zhuǎn)化為氫氧化物沉淀,過濾濾液繼續(xù)加入氫氧化鈉使得 Li+、Ni2
+、C2+、Mn2+共沉淀,得到沉淀加入 煅燒共生得到 ;
【解析】(1) 中鋰為+1、氧為-2,根據(jù)化合價代數(shù)和為零, 、 和 的平均化合價
為+3;
(2) 中 M 化合價為+3,在還原浸出過程中 M 被還原為+2 價 M,過氧化氫中氧被氧化為氧氣,結(jié)合
電子守恒,反應(yīng)為 ;
(3)①由圖在 pH 升高過程中,鐵離子首先沉淀,說明沉淀 Fe3+所需要提供的 OH-濃度更小,由 Ksp 計算公
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式可知, < ;
②由(8.5,0.02)坐標(biāo)可知,此時 pH=8.5,pOH=5.5, ,
。
③用 溶液調(diào)整 ,使得 Fe3+、Al3+轉(zhuǎn)化為氫氧化物沉淀從而除盡雜質(zhì)離子,而其它金屬離子不沉淀,
結(jié)合圖, 范圍大致為 4.5~6.7。
④由圖,相同 pH 條件下,氫氧化錳的溶解度最大,導(dǎo)致共沉淀之后,錳離子的回收效率較低,則需補充物
質(zhì)的量最多的氫氧化物是 ;
(4)已知 微溶于水,且在流程得到濾液中含鋰離子,則回收設(shè)計為:用 溶液吸收煅燒所產(chǎn)生
的 ,通過控制 ,制得 濃溶液,將其加入濾液中并過量,反應(yīng)得到 沉淀,過濾、
洗滌、干燥。
類型五 以物質(zhì)結(jié)構(gòu)和性質(zhì)考查為目的
21.(24-25 高三上·山西·階段練習(xí))鎵 是重要的半導(dǎo)體材料。一種利用鋅粉置換渣(主要成分為
)制備粗鎵的工藝流程如圖所示:
已知: 協(xié)同萃取體系對金屬離子的優(yōu)先萃取順序為 。
回答下列問題。
(1)“浸渣”的主要成分是 S 和 (填化學(xué)式)?!案谎踅觥敝懈邏?的作用是 。
(2)“濾渣”的主要成分是 (填化學(xué)式)。用 代表 代表 ,“協(xié)同萃取”過程中發(fā)生反
應(yīng): ,無機相含有的主要金屬離子為 。 隨
變化關(guān)系如圖所示,“反萃取”加入稀硫酸的目的是 (用化學(xué)方程式表示)。
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(3)如圖為 系中電勢隨 變化的圖像。“中和沉鎵”時所選 合理范圍為 (填標(biāo)號)。
A. B. C. D.
“堿溶造液”過程中發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為 。
(4)“電解”過程中生成粗鎵的電極反應(yīng)式為 。
(5)砷化鎵 的晶胞結(jié)構(gòu)如圖 I 左圖所示。將 摻雜到晶體中得到稀磁性半導(dǎo)體材料,其晶胞結(jié)構(gòu)如
圖 II 所示。
①圖 I 中,若 鍵的鍵長為 ,則晶胞邊長為 。
②稀磁性半導(dǎo)體材料中, 的原子個數(shù)比為 。
【答案】(1) SiO2 氧化 Fe2+和 S2-
(2) Zn2+
(3) C
(4)
(5)
【分析】鋅粉置換渣的主要成分為 ,加入稀硫酸、高壓 后,經(jīng)“富
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氧浸出”后溶液中存在 、 和 ,在反應(yīng)過程中 將 氧化為 ,將 氧化為 S, 不溶
于稀硫酸,濾液中加入 溶液,可將 沉淀, “協(xié)同萃取”過程中 最終形成
被萃取至有機相中,從而使 和 發(fā)生分離,無機相中主要存在 ,“反萃取”時,加入
稀硫酸將以 形式存在的 Ga 元素轉(zhuǎn)化為 ,再加入 溶液,將 轉(zhuǎn)化為 ,“堿
溶造液”過程中加入 溶液,又將 轉(zhuǎn)化為 ,最后經(jīng)電解生成粗鎵。
【解析】(1)由分析可知,鋅粉置換渣中加入稀硫酸、高壓 后,經(jīng)“富氧浸出”后溶液中存在 、
和 ,在反應(yīng)過程中 將 氧化為 ,將 氧化為 S, 不溶于稀硫酸,故“浸渣”的主要成分是
S 和 ;“富氧浸出”中高壓 的作用是,將 氧化為 S,將 氧化為 ;
(2)濾液中加入 溶液,可將 沉淀,故濾渣的主要成分是 ;“協(xié)同萃取”過程中發(fā)生反應(yīng):
,過程中 最終形成 被萃取至有機相中,從而使
和 發(fā)生分離,無機相中主要存在 ;由分析可知“反萃取”時,加入稀硫酸將以 形式存在
的 Ga 元素轉(zhuǎn)化為 ,反應(yīng)的方程式為 ;
(3)“中和沉鎵”時加入 溶液,將 轉(zhuǎn)化為 ,根據(jù) 系中電勢隨 變化的圖像可知
應(yīng)把 pH 調(diào)節(jié)在 之間,答案選 C;“堿溶造液”過程中加入 溶液,將 轉(zhuǎn)化為 ,離
子方程式為 ;
(4)“電解”過程中, 被還原為 Ga,電極反應(yīng)為 ;
(5)①圖 I 中,Ga 和 As 的最短距離為立方體體對角線的 ,設(shè)晶胞的邊長為 xpm,體對角線為 ,則
有 ,解得晶胞邊長 ;
②由圖 II 可知摻雜 Mn 后,由均攤法可知晶胞中含 Mn 原子 個,含 As 原子 4 個,因此
的原子個數(shù)比為 。
22.(廣東省和美聯(lián)盟三校 2024-2025 學(xué)年高三上學(xué)期 12 月聯(lián)考化學(xué)試題)目前,鈷酸鋰( )材料
制備的鋰離子電池體積比能量最高。但其缺點主要是鈷資源有限、成本高,所以廢舊鈷酸鋰電池回收再利
用對于這一產(chǎn)業(yè)發(fā)展具有重要的戰(zhàn)略意義。已知電池中除 外還含有少量的鋁、鐵、碳等單質(zhì),某實
驗室對廢舊鈷酸鋰電池進(jìn)行回收再利用,實驗過程如下:已知:
①還原性: ;
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② 和 結(jié)合生成較穩(wěn)定的 ,在強酸性條件下分解重新生成 。
回答下列問題:
(1)廢舊電池初步處理為粉末狀的目的 。
(2)向含鋁溶液中通入足量 得到 的離子反應(yīng)方程式 。
(3)濾液 A 中的溶質(zhì)除 HCl、LiCl 外還有 (填化學(xué)式)。寫出 和鹽酸反應(yīng)的化學(xué)方程式 。
(4)濾渣 A 的主要成分為 (填化學(xué)式)。
(5)已知 的溶度積常數(shù) ,向濃度為 的 加入等體積
溶液,最終溶液中 (有或沒有)沉淀產(chǎn)生。
(6)鈷的一種化合物的晶胞結(jié)構(gòu)如圖所示,
①基態(tài) 的核外電子排布式為 。
②與 距離最近的 有 個。
③若該晶胞參數(shù)為 ,則該晶體的密度為 。
【答案】(1)增大接觸面積,加快反應(yīng)速率,提高浸出率
(2)
(3) FeCl3、CCl2 2LiCO2+8HCl=2LiCl+2CCl2+Cl2↑+4H2O
(4)C
(5)沒有
(6) [Ar]3d7 12
【分析】由流程可知,初步處理可增大接觸面積、加快反應(yīng)速率,加堿浸泡,鋁和堿液反應(yīng)生成四羥基合
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氯酸鹽和氫氣,含鋁廢液中通入足量二氧化碳得到 Al(OH)3,固體殘渣含 Fe、C 的單質(zhì)和 LiCO2,加鹽酸發(fā)
生 Fe+2H+=Fe2++H2↑、2LiCO2+8H++2Cl-=2Li++2C2++Cl2↑+4H2O,過濾分離出濾渣 A 為碳單質(zhì),濾液 A 含 Fe3
+、Li+、C3+、Cl-,加入草酸銨,過濾沉淀為 CC2O4?2H2O,濾液 B 含 Fe3+、Li+、Cl-,加入碳酸鈉發(fā)生 2Li
++CO =Li2CO3↓,濾液 C 含 Fe3+、Cl-,通過處理得到 FeCl3 溶液;
【解析】(1)廢舊電池初步處理為粉末狀的目的是增大接觸面積,加快反應(yīng)速率,提高浸出率;
(2)含鋁廢液通入足量 得到 Al(OH)3 的離子反應(yīng)方程式為 ;
(3)LiCO2 中 Li 為+1 價,C 為+3 價,具有氧化性,HCl 中-1 價的氯具有還原性,向固體殘渣中加入鹽酸
時,由電子及原子守恒可知發(fā)生 2LiCO2+8HCl=2LiCl+2CCl2+Cl2↑+4H2O,濾液 A 含 Fe3+、Li+、C2+、Cl-,則
濾液 A 中的溶質(zhì)除 HCl、LiCl 外還有 FeCl3、CCl2;
(4)上述分析可知,濾渣 A 的主要成分為 C;
(5)將濃度為 0.02ml?L-1 的 Li2SO4 和濃度為 0.02ml?L-1 的 Na2CO3 溶液等體積混合,忽略混合時體積變化,
則溶液中 c(Li+)=0.02ml/L,c(CO )=0.01ml/L,濃度商 Qc=c2(Li+)×c(CO )=4×10-6< ,故沒有
沉淀生成;
(6)①C 是第 27 號元素,基態(tài) C2+核外電子排布式為[Ar]3d7;
②由晶胞示意圖可知, 位于頂點, 位于面心,與 距離最近的 有 12 個;
③由晶胞示意圖可知, 位于 8 個頂點,個數(shù)為 1, 位于面心,個數(shù)為 3, 位于體心,個數(shù)為 1,
晶胞的質(zhì)量為 = ,晶胞的體積為 ,密度為 = =
。
23.(24-25 高三上·遼寧沈陽·階段練習(xí))碲化鎘 量子點具有優(yōu)異的光電性能。某科研人員設(shè)計以電
解精煉銅獲得的富碲渣(含銅、碲、銀等)為原料合成碲化鎘量子點的流程如下:
回答下列問題:
(1)電解精煉銅時原料富碲渣將在 (填“陰”或“陽”)極區(qū)獲得。
(2)“硫酸酸浸”時,取含單質(zhì) 6.38%的富碲渣 ,為將 全部溶出轉(zhuǎn)化為 需加質(zhì)量分?jǐn)?shù)為 30%
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的 (密度: ) mL。但實際操作中, 用量遠(yuǎn)高于該計算值,原因之一是
同時也被 浸出,請寫出 被浸出時發(fā)生反應(yīng)的離子方程式: 。
(3)化學(xué)中用標(biāo)準(zhǔn)電極電勢 (氧化態(tài)/還原態(tài))反映微粒間得失電子能力的強弱,一般這個數(shù)值越大,氧
化態(tài)轉(zhuǎn)化為還原態(tài)越容易。已知硫酸酸浸液中部分微粒的標(biāo)準(zhǔn)還原電極電勢為 、
,則 “還原”酸浸液時,主要發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式是 。
(4)結(jié)合下列反應(yīng)機理(反應(yīng)中水及部分產(chǎn)物已省略),推測 在“還原”步驟中的作用是 。
(5)①合成量子點時,加入檸檬酸鈉作為包覆劑,利用檸檬酸鈉的憎水基團(tuán)修飾 ,親水基團(tuán)則用于增強
其生物相容性,下列最可能替代檸檬酸鈉生產(chǎn)具備以上特征量子點的物質(zhì)是 (填字母)。
A.碳酸鈉 B.甲苯 C.乙酸乙酯 D.硬脂酸鈉
②量子點在微觀尺寸發(fā)生變化時,可以在特定波長的激光照射下發(fā)出不同顏色的光,關(guān)于這一現(xiàn)象下列說
法不正確的是 (填字母)。
A.屬于物理變化 B.屬于化學(xué)變化 C.由光化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生 D.由電子躍遷形成
(6)膽礬的結(jié)構(gòu)如圖所示。下列說法不正確的是________。
A.膽礬晶體中含有離子鍵、配位鍵、氫鍵等化學(xué)鍵
B.膽礬屬于離子晶體
C. 的空間結(jié)構(gòu)為正四面體形
D.電負(fù)性 O>S,第一電離能 O<S
【答案】(1)陽極
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(2)
(3)
(4)催化劑
(5) D BC
(6)AD
【分析】富碲渣經(jīng)過硫酸酸浸后, 轉(zhuǎn)化為 ,過濾后的浸出液經(jīng)過二氧化硫還原得到粗碲,粗碲
處理后得到精制碲,與 反應(yīng)得到 ,在反應(yīng)釜中與 在檸檬酸鈉作用下反應(yīng)得到 量子
點。
【解析】(1)電解精煉銅得到富碲渣,其中含貴金屬,電解精煉銅時陽極產(chǎn)生陽極泥,含貴金屬,故應(yīng)在
陽極區(qū)得到。答案為:陽極。
(2) 單質(zhì) 的富碲渣 含有純凈的 為 ,將 全部溶出轉(zhuǎn)化為 ,失去電子為:
;設(shè)雙氧水需要 ,根據(jù)電子轉(zhuǎn)移守恒,得: ,
,則推出二者的方程式計量系數(shù)為: ,列式計算所需雙氧水溶液的體積為:
。銅在酸性環(huán)境下,容易被雙氧水氧化為銅離子,則 被浸出時發(fā)生反應(yīng)的離子方
程式: 。答案為: ; 。
(3)根據(jù)題意,標(biāo)準(zhǔn)電極電勢數(shù)值越大,氧化態(tài)轉(zhuǎn)化為還原態(tài)越容易,故 “還原”酸浸液時,主要發(fā)生
反應(yīng)的化學(xué)方程式是: 。答案為:
。
(4)根據(jù)反應(yīng)機理圖,氯離子參與反應(yīng),最終又生成,推測 在“還原”步驟中的作用是作催化劑。答
案為:催化劑。
(5)①根據(jù)題干信息,合成量子點時選擇的包覆劑應(yīng)含親水基和憎水基,硬脂酸鈉含憎水基烴基,含親水
基羧基,故選 D;甲苯和乙酸乙酯只含憎水基,碳酸鈉只含親水基,不符合題意;
②量子點在微觀尺寸發(fā)生變化時,可以在特定波長的激光照射下發(fā)出不同顏色的光,這種現(xiàn)象是發(fā)生了電
子的躍遷,屬于物理變化;
答案為:D;BC。
(6)A.膽礬晶體中含有離子鍵、配位鍵等化學(xué)鍵,氫鍵不屬于化學(xué)鍵,A 錯誤;
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B.膽礬是離子化合物,屬于離子晶體,B 正確;
C.硫酸根離子中 的成鍵電子對數(shù)為 ,孤電子對數(shù)為 ,故硫酸根的空間構(gòu)型是正四面體形,
C 正確;
D.同主族元素電負(fù)性從上到下越來越小,故電負(fù)性 ,同主族元素從上到下第一電離能越來越小,故
第一電離能 ,D 錯誤;
答案為:AD。
24.(24-25 高三上·甘肅白銀·階段練習(xí))碲化鎘 量子點具有優(yōu)異的光電性能。某科研人員設(shè)計以電
解精煉銅獲得的富碲渣(含銅、碲、銀等)為原料合成碲化鎘量子點的流程如下。
回答下列問題:
(1)“硫酸酸浸”時,溫度不宜過高的原因是 , 全部溶出轉(zhuǎn)化為 ,寫出 被浸出時發(fā)生反應(yīng)
的離子方程式: 。
(2)化學(xué)中用標(biāo)準(zhǔn)電極電勢 (氧化態(tài)/還原態(tài))反映微粒間得失電子能力的強弱,一般這個數(shù)值越大,氧化態(tài)
轉(zhuǎn)化為還原態(tài)越容易。已知硫酸酸浸液中部分微粒的標(biāo)準(zhǔn)電極電勢為
,則 “還原”酸浸液時,優(yōu)先被還原的離子是 ,寫
出該反應(yīng)的化學(xué)方程式: 。
(3)在研究“還原”步驟的實驗條件時,發(fā)現(xiàn) 單位時間內(nèi)沉淀率隨 溶液濃度的變化關(guān)系如圖 1 所
示,則該步驟應(yīng)選擇的 溶液適宜濃度為 。
(4)硼氫化鈉 是有機合成中重要的還原劑,其負(fù)離子 的空間結(jié)構(gòu)為 ;另一種含硼負(fù)離子
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的結(jié)構(gòu)如圖 2 所示,其中 B 原子的雜化軌道類型為 。
(5) 燃料電池有望成為低溫環(huán)境下工作的便攜式燃料電池,其工作原理如圖 3 所示。離子交換
膜 C 為 (填“陽離子”或“陰離子”)交換膜,a 極發(fā)生的電極反應(yīng)為 。
(6)量子點在微觀尺寸發(fā)生變化時,可以在特定波長的激光照射下發(fā)出不同顏色的光,關(guān)于這一現(xiàn)象,下列
說法正確的是_______(填字母)。
A.屬于物理變化 B.屬于化學(xué)變化 C.由光化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生 D.由電子躍遷形成
【答案】(1) 防止 分解
(2)
(3)
(4) 正四面體形 和
(5) 陽離子
(6)AD
【解析】(1)“硫酸酸浸”時,加入的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為 30%的 溶液將 氧化為 ,發(fā)生反應(yīng)的離子方
程式為 ,故答案為:防止 分解; ;
(2)已知標(biāo)準(zhǔn)電極電勢 ,則 “還原”酸浸液時,優(yōu)先被還
原的離子為 ,該反應(yīng)的化學(xué)方程式是 ,故答案為: ;
;
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(3)由圖可知,當(dāng) 溶液的濃度為 時, 單位時間內(nèi)沉淀率已經(jīng)快達(dá)到最大值,故答案為:
;
(4) 中的中心原子 B 的價層電子對數(shù)為 4,無孤電子對,故 的空間結(jié)構(gòu)為正四面體形;由圖中信
息可知,B 有兩種成鍵方式,與 4 個原子相連的 B 原子采用 雜化,與 3 個原子相連的 B 原子采用 雜化,
即硼原子的雜化軌道類型為 和 ,故答案為:正四面體形; 和 ;
(5)根據(jù)圖示,左側(cè)通入 溶液、 溶液,流出 溶液,根據(jù)元素守恒可知,有 由左
側(cè)移入了右側(cè),所以離子交換膜 C 為陽離子交換膜,陽離子向右移動,所以 a 為負(fù)極,失電子,發(fā)生氧化
反應(yīng),a 極發(fā)生的電極反應(yīng)為 ,故答案為:陽離子;
;
(6)在特定波長的激光照射下發(fā)出不同顏色的光類似焰色試驗,屬于物理變化,不同顏色的光由電子躍遷
形成,故選 AD。
25.(24-25 高三上·寧夏石嘴山·期中)精煉銅產(chǎn)生的銅陽極泥富含 、 、 等多種元素。研究人員設(shè)
計了一種從銅陽極泥中分離提收金和銀的流程,如下圖所示。
回答下列問題:
(1) 位于元素周期表第 周期第 族。
(2)“浸出液 1”中含有的金屬離子主要是 。
(3)“浸取 2”步驟中,單質(zhì)金轉(zhuǎn)化為 的化學(xué)方程式為 。
(4)“浸取 3”步驟中,“浸渣 2”中的 (填化學(xué)式)轉(zhuǎn)化為 。
(5)“電沉積”步驟中陰極的電極反應(yīng)式為 ?!半姵练e”步驟完成后,陰極區(qū)溶液中可循環(huán)利用的物質(zhì)為
(填化學(xué)式)。
(6)“還原”步驟中,被氧化的 與產(chǎn)物 的物質(zhì)的量之比為 。
(7) 可被 氧化為 。從物質(zhì)結(jié)構(gòu)的角度分析 的結(jié)構(gòu)為 (填編號)
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【答案】(1) 四 ⅠB
(2)Cu2+
(3)2Au+8HCl+3H2O2=2HAuCl4+6H2O
(4)AgCl
(5) [Ag(S2O3)2]3-+e-=Ag+2 Na2S2O3
(6)3:4
(7)a
【分析】精煉銅產(chǎn)生的銅陽極泥富含 Cu、Ag、Au 等元素,銅陽極泥加入硫酸、H2O2 浸取,Cu 被轉(zhuǎn)化為 Cu2
+進(jìn)入浸出液 1 中,Ag、Au 不反應(yīng),浸渣 1 中含有 Ag 和 Au;浸渣 1 中加入鹽酸、H2O2 浸取,Au 轉(zhuǎn)化為 HAuCl4
進(jìn)入浸出液 2,Ag 轉(zhuǎn)化為 AgCl,浸渣 2 中含有 AgCl;浸出液 2 中加入 N2H4 將 HAuCl4 還原為 Au,同時 N2H4
被氧化為 N2;浸渣 2 中加入 Na2S2O3,將 AgCl 轉(zhuǎn)化為[Ag(S2O3)2]3-,得到浸出液 3,利用電沉積法將[Ag
(S2O3)2]3-還原為 Ag。
【解析】(1)Cu 的原子序數(shù)為 29,位于元素周期表的第四周期第ⅠB 族;
(2)由分析可知,銅陽極泥加入硫酸、H2O2 浸取,Cu 被轉(zhuǎn)化為 Cu2+進(jìn)入浸出液 1 中,故浸出液 1 中含有
的金屬離子主要是 Cu2+;
(3)浸取 2 步驟中,Au 與鹽酸、H2O2 發(fā)生氧化還原反應(yīng),生成 HAuCl4 和 H2O,根據(jù)得失電子守恒及質(zhì)量
守恒,可得反應(yīng)的化學(xué)方程式為:2Au+8HCl+3H2O2=2HAuCl4+6H2O;
(4)根據(jù)分析可知,浸渣 2 中含有 AgCl,與 Na2S2O3 反應(yīng)轉(zhuǎn)化為[Ag(S2O3)2]3-;
(5)電沉積步驟中,陰極發(fā)生還原反應(yīng),[Ag(S2O3)2]3-得電子被還原為 Ag,電極反應(yīng)式為:[Ag
(S2O3)2]3-+e-=Ag+2 ;陰極反應(yīng)生成 ,同時陰極區(qū)溶液中含有 Na+,故電沉積步驟完成后,陰極區(qū)
溶液中可循環(huán)利用的物質(zhì)為 Na2S2O3;
(6)還原步驟中, HAuCl4 被還原為 Au,Au 化合價由+3 價變?yōu)?0 價,一個 HAuCl4 轉(zhuǎn)移 3 個電子,N2H4 被
氧化為 N2,N 的化合價由-2 價變?yōu)?0 價,一個 N2H4 轉(zhuǎn)移 4 個電子,根據(jù)得失電子守恒,被氧化的 N2H4 與
產(chǎn)物 Au 的物質(zhì)的量之比為 3:4;
(7)(a)結(jié)構(gòu)中電子云分布較均衡,結(jié)構(gòu)較為穩(wěn)定,(b)結(jié)構(gòu)中正負(fù)電荷中心不重合,極性較大,較不穩(wěn)定,
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且存在過氧根,過氧根的氧化性大于Ⅰ2,故 Na2S2O3 不能被Ⅰ2 氧化成(b)結(jié)構(gòu),故答案為 a。
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這是一份沖刺2025年高考大題突破得高分系列化學(xué)(逐空突破)03試卷(Word版附解析),文件包含大題03化學(xué)反應(yīng)原理綜合題逐空突破原卷版docx、大題03化學(xué)反應(yīng)原理綜合題逐空突破解析版docx等2份試卷配套教學(xué)資源,其中試卷共127頁, 歡迎下載使用。
這是一份沖刺2025年高考大題突破得高分系列化學(xué)(分類過關(guān))02試卷(Word版附解析),文件包含大題02化學(xué)實驗綜合題分類過關(guān)原卷版docx、大題02化學(xué)實驗綜合題分類過關(guān)解析版docx等2份試卷配套教學(xué)資源,其中試卷共92頁, 歡迎下載使用。
這是一份沖刺2025年高考大題突破得高分系列化學(xué)(分類過關(guān))03試卷(Word版附解析),文件包含大題03化學(xué)反應(yīng)原理綜合題分類過關(guān)原卷版docx、大題03化學(xué)反應(yīng)原理綜合題分類過關(guān)解析版docx等2份試卷配套教學(xué)資源,其中試卷共76頁, 歡迎下載使用。
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