2023届新高考化学一轮复习金属及其化合物测试题含答案

这是一份2023届新高考化学一轮复习金属及其化合物测试题含答案，共16页。试卷主要包含了选择题，非选择题等内容，欢迎下载使用。

章末检测卷(三)　金属及其化合物
(时间:75分钟　分值:100分)
一、选择题:本题共16小题,共44分。第1~10小题,每小题2分;第11~16小题,每小题4分。在每小题给出的四个选项中,只有一项是符合题目要求的。
1.(2021浙江1月选考,8)下列说法不正确的是(　　)
A.铁粉与氧化铝发生的铝热反应可用于焊接铁轨
B.镁燃烧会发出耀眼的白光,可用于制造信号弹和焰火
C.熟石膏与水混合成糊状后能很快凝固,常用于制作模型和医疗石膏绷带
D.工业上可用氨水消除燃煤烟气中的二氧化硫
2.(2021福建泉州第五次质检)三星堆遗址最近出土了青铜神树、黄金权杖、玉器等文物,下列有关说法不正确的是(　　)
A.青铜神树体现了中国古代高超的冶金技术
B.青铜表面的绿色物质主要为Cu2(OH)2CO3
C.青铜神树、黄金权杖、玉器均为合金材料
D.玉器因含有不同金属氧化物而显现不同颜色
3.(2021天津第一中学高三检测)下列有关物质性质及应用的说法正确的是(　　)
A.过量的铜与浓硝酸反应可生成NO
B.Fe在O2中的燃烧产物可用于制红色涂料
C.Na、Al、Cu可以分别用电解冶炼法、热还原法和热分解法得到
D.Fe2+、SO2都能使酸性高锰酸钾溶液褪色,前者表现出还原性,后者表现出漂白性
4.(2021北京通州区高三期末)化学与社会、生活密切相关。对下列现象或事实的解释正确的是(　　)
选项
现象或事实
解释
A
Al(OH)3用作塑料的阻燃剂
Al(OH)3受热熔化放出大量的热
B
K2FeO4用于自来水的消毒和净化
K2FeO4具有强氧化性,被还原后生成的Fe3+水解生成胶状物,可以软化硬水
C
Na2O2用于呼吸面具中作为O2的来源
Na2O2是强氧化剂,能氧化CO2生成O2
D
浸泡过KMnO4溶液的硅藻土可用于水果保鲜
KMnO4溶液可氧化水果释放的CH2CH2

5.(2021广东梅州一模)过氧化钠可作呼吸面具中的供氧剂,实验室可用下图装置制取少量过氧化钠。下列说法错误的是(　　)

A.装置X还可以制取H2、CO2等气体
B.②中所盛试剂为饱和小苏打溶液
C.③的作用是防止空气中的水蒸气和二氧化碳进入硬质玻璃管
D.实验室需先让X装置反应一会儿,再点燃装置Z中的酒精灯
6.某黑色粉末可能是Fe3O4或Fe3O4与FeO的混合物,为进一步确定该黑色粉末的成分,下列实验方案不可行的是(　　)
A.准确称量一定质量的黑色粉末,用H2充分还原,并用干燥剂收集所得水,获得水的准确质量,进行计算
B.准确称量一定质量的黑色粉末,溶解于足量盐酸,加热蒸干溶液并在空气中灼烧至质量不变,称量所得粉末质量,进行计算
C.准确称量一定质量的黑色粉末,用CO充分还原,在CO气流中冷却后准确称量剩余固体的质量,进行计算
D.准确称量一定质量的黑色粉末,与一定量铝粉混合后点燃,充分反应后冷却,准确称量剩余固体质量,进行计算
7.(2021广东肇庆二模)铜及其化合物在工业生产上有许多用途。某工厂以辉铜矿(主要成分为Cu2S,含少量Fe2O3、SiO2等杂质)为原料制备不溶于水的碱式碳酸铜的流程如下。下列说法错误的是(　　)

常温下几种物质沉淀的pH表
金属离子
Fe3+
Cu2+
Mn2+
开始沉淀
2.7
5.6
8.3
完全沉淀
3.7
6.7
9.8

A.“浸取”过程生成的S为氧化产物
B.“调pH”过程需要将溶液调至碱性
C.“沉锰”过程中反应的离子方程式:Mn2++HCO3-+NH3MnCO3↓+NH4+
D.“加热”过程排出的NH3可以通入“沉锰”过程循环利用
8.(2021湖北鄂东南教改联盟联考)我国正在推行垃圾分类,为研究废旧电池的再利用,实验室利用旧电池的铜帽(主要成分为Zn和Cu)回收Cu并制备ZnO的部分实验流程如图所示。下列说法错误的是(　　)

A.“溶解”过程中加入H2O2溶液发生反应的化学方程式:Cu+H2O2+H2SO4CuSO4+2H2O
B.溶液A中一定含有的溶质有ZnSO4和CuSO4
C.操作M中用到的玻璃仪器有烧杯、普通漏斗和玻璃棒
D.通过蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤、干燥等操作可得到ZnO
9.(2021广东华南师大附中三模)Mg3N2常用于制备其他超硬、耐高温的氮化物,实验室通过CuO氧化NH3制得N2,然后使N2与镁反应得到Mg3N2。已知Mg+2NH3Mg(NH2)2+H2,Mg3N2是一种浅黄色粉末,易水解。下列说法错误的是(　　)

A.实验开始时应先点燃C处酒精灯,再点燃E处酒精灯
B.装置A中分液漏斗中的溶液为浓氨水
C.装置D与装置F可以对调
D.取反应后装置E所得固体少许,滴入蒸馏水,可检验是否有Mg3N2
10.(2021河北衡水中学第一次联考)已知D是生活中常见的紫红色金属,B、G为单质,C和F为氧化物,且H遇KSCN溶液显红色,它们之间的转化关系如下图所示(反应生成的水已省略)。下列说法错误的是(　　)

A.反应①可以设计成原电池,实现化学能转化为电能
B.反应②常用于野外焊接铁轨
C.F属于金属氧化物,也属于碱性氧化物
D.H中含有Fe3+,C的化学式可能为Fe3O4
11.(2021辽宁鞍山一中模拟)CaH2是重要的供氢剂,遇水或酸能引起燃烧。利用下列装置制备氢化钙固体(提供的实验仪器不得重复使用)。下列说法正确的是(　　)

A.装置①在加入试剂前必须检查装置气密性
B.仪器接口的连接顺序为a→c→b→f→g→d→e
C.加热装置④之前无须检查气体的纯度
D.装置③的主要作用是防止空气中的CO2、H2O(g)进入装置④中
12.(2021湖北襄阳等四市联考)Cu与浓硝酸反应生成氮的氧化物,这些氧化物恰好溶解在NaOH溶液中得到NaNO3和NaNO2的混合溶液,反应过程及有关数据如图所示。

下列有关判断正确的是(　　)
A.若铜片为51.2 g,则生成0.2 mol NaNO3
B.常温下,Cu遇浓硝酸发生钝化,不可能发生上述反应
C.标准状况下收集的氮氧化物为20.16 L
D.反应过程中生成的Cu(NO3)2既是氧化产物,又是还原产物
13.(2021湖北黄冈中学6月适应考)NiSO4·6H2O易溶于水,其溶解度随温度升高明显增大。以电镀废渣(主要成分是NiO,还有CuO、FeO等少量杂质)为原料制备该晶体的流程如图:

已知:25 ℃时,Ksp(CuS)=8.9×10-35、Ksp(FeS)=4.9×10-18。下列叙述错误的是(　　)
A.溶解废渣时不能用稀盐酸代替稀硫酸
B.除去Cu2+可采用FeS
C.流程中a~b的目的是富集NiSO4
D.“操作Ⅰ”为蒸发浓缩、冷却结晶
14.(2021山东临沂高三联考)Fe3O4中含有Fe2+、Fe3+,分别表示为Fe(Ⅱ)、Fe(Ⅲ),以Fe3O4/Pd为催化材料,可实现用H2消除酸性废水中的致癌物NO2-,其反应过程示意图如图所示,下列说法不正确的是(　　)

A.Pd上发生的电极反应为H2-2e-2H+
B.Fe(Ⅱ)与Fe(Ⅲ)的相互转化起到了传递电子的作用
C.反应过程中NO2-被Fe(Ⅱ)还原为N2
D.用该法处理后水体的pH降低
15.(2021广东中山一中等五校高三联考)利用氧化锌烟尘(主要含ZnO,还含有PbO、CuO、Fe3O4等)制备ZnSO4·7H2O的工艺流程如下:

下列说法错误的是(　　)
A.滤渣1的主要成分是PbSO4,滤渣2的主要成分为Zn和Cu
B.“氧化”时,若分别用H2O2、NaClO,恰好完全反应时,消耗n(H2O2)∶n(NaClO)=2∶1
C.加入ZnO“除铁”的方法是调节溶液的pH,ZnO也可以用Zn(OH)2代替
D.由滤液获得ZnSO4·7H2O的过程需经过蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤、干燥等步骤
16.(2021广东韶关新丰中学高三月考)实验室测量Al(NO3)3纯度的步骤如图所示。下列说法正确的是(　　)

A.配制Al(NO3)3溶液只需要250 mL容量瓶和玻璃棒这两种玻璃仪器
B.加入试剂a发生反应的离子方程式为Al3++3OH-Al(OH)3↓
C.操作“b”需要在蒸发皿中进行
D.Al(NO3)3的纯度为710m217m1×100%
二、非选择题:本题共4小题,共56分。
17.(14分)(2021山东日照一模)从砷化镓废料(主要成分为GaAs,含Fe2O3、SiO2和CaCO3等杂质)中回收镓和砷的工艺流程如下:

已知:镓(Ga)既能溶于酸也能溶于碱,与NaOH溶液反应生成NaGaO2和H2。
回答下列问题:
(1)“浆化”是将砷化镓废料转变成悬浊液的过程,其目的是　　　　　　　　　　　　　　。 
(2)砷化镓(GaAs)在“碱浸”时,砷转化为Na3AsO4进入溶液,该反应的化学方程式为　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 
(3)“碱浸”的温度控制在70 ℃左右,温度不能过高或过低的原因是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　;“滤渣Ⅰ”的成分为　　　　　　　　(填化学式)。 
(4)向浸出液中加H2SO4进行“中和”,调节pH使镓和硅共沉淀,不同pH时沉淀率如下表所示。根据表中数据可知,“中和”的pH应调节至　　　　　范围内,沉淀的效果最好。 
pH
镓沉淀率/%
硅沉淀率/%
砷沉淀率/%
4.0
75.0
89.2
0.02
5.0
98.5
98.6
0.01
6.0
98.9
99.2
0.02
7.0
95.3
99.5
0.06
8.0
86.1
86.3
0.11
9.0
57.4
65.1
0.13

(5)“旋流电解”时用惰性电极,则所得“尾液”的溶质主要是　　　　　　(填化学式),可进行循环利用,提高经济效益。 
(6)若用240 kg含镓3%的砷化镓废料回收镓,得到纯度为99%的镓7.10 kg,则镓的回收率为　　　　　%(结果保留一位小数)。 
18.(14分)(2021辽宁六校期初联考)用含铬不锈钢废渣(含SiO2、Cr2O3、Fe2O3、Al2O3等)制取Cr2O3(铬绿)的工艺流程如图所示:

回答下列问题:
(1)Cr在元素周期表中的位置为　　　　　　　。 
(2)K2CO3中的CO32-的空间结构为　　　　　　　。 
(3)“水浸”时,碱熔渣中的KFeO2强烈水解生成的难溶物的化学式为　　　　　　。 
(4)常温下,“酸化”时溶液的pH=8,则c(Al3+)=　　　　　 mol·L-1。(已知:常温下,Ksp[Al(OH)3]=1.3×10-33) 
(5)滤渣b的主要成分为　　　　　　　。 
(6)“还原”时发生反应的离子方程式为　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 
(7)若在实验室里完成Cr(OH)3制取铬绿的操作,需要的主要仪器有铁架台(带铁圈)、玻璃棒、　　　　　　　。 
19.(14分)(2021福建新高考适应性测试)某研究性学习小组通过下列实验验证AgI沉淀的生成会使I2的氧化能力增强,可将Fe2+氧化。

回答下列问题:
(1)由AgNO3固体配制0.1 mol·L-1的AgNO3溶液50 mL,下列仪器中不需要使用的有　　　　　　　　　(写出名称),配制好的溶液应转移到　　　　试剂瓶中保存。 

(2)步骤1的实验现象是　　　　　　;步骤2无明显现象;步骤3最终的实验现象是溶液中生成黄色沉淀,　　　　　　　　。由此可知,步骤3反应的离子方程式为　　　　　　　　　　　　。 
(3)某同学在实验时漏掉步骤2,直接加入过量AgNO3溶液,也观察到与步骤3相同的实验现象。该同学推测溶液中还有碘的离子　　　　(填离子符号)生成,并由此对I2氧化Fe2+产生了质疑。 
(4)为了证明AgI的生成使I2的氧化能力增强而将Fe2+氧化,学习小组在上述实验基础上进行补充实验:分别取少量的　　　　　　　　　　和步骤3试管中的上层清液置于试管a和试管b中,分别往两支试管中加入过量的　　　　　　　　,观察到的现象为　　　　　　　　　　　　　　　　。 
20.(14分)(2021辽宁葫芦岛二模)NiSO4·6H2O是一种绿色易溶于水的晶体,广泛应用于化学镀镍、生产电池、医药工业、催化行业以及印染工业等行业中。由一种废料(主要成分是铁镍合金,还含有铜、镁、硅的氧化物)为原料制取NiSO4·6H2O的步骤如图:

已知:①镍能溶于稀酸但溶解不完全,通常表现为+2价;
②常温下Ksp(MgF2)=6.4×10-9,Ka(HF)=6.3×10-4;
(1)NiSO4中阴离子的空间结构为　　　　　　。 
(2)“溶解”时加入H2O2溶液的目的是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 
(3)“除铁”时生成黄钠铁矾[Na2Fe6(SO4)4(OH)12]沉淀,写出其离子方程式:　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 
(4)向“除铜”后的滤液中加入NaF溶液,使Mg2+转化为MgF2沉淀除去。若溶液的pH偏低,将会导致MgF2沉淀不完全,其原因是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 
(5)“沉镍”后所得滤液中,可循环使用的主要溶质为　　　　　　(填化学式)。 
(6)NiSO4在强碱溶液中用NaClO氧化,可制得碱性镍镉电池电极材料NiOOH。该反应的化学方程式为　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 
(7)在制备NiSO4·6H2O晶体时,常用无水乙醇代替蒸馏水做洗涤剂,原因是　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 



参考答案

章末检测卷(三)　金属及其化合物
1.A　解析 铝的还原性强于铁,铁粉与氧化铝不能发生铝热反应,A错误;镁燃烧发出耀眼的白光,可照亮黑暗的夜空和地面,故可用于制造信号弹和焰火,B正确;熟石膏与水混合成糊状后很快凝固,转化为坚固的生石膏,故常用于制作模型和医疗石膏绷带,C正确;SO2是酸性氧化物,可与氨水反应生成(NH4)2SO3,故可用氨水消除燃煤烟气中的SO2,D正确。
2.C　解析 青铜是铜锡合金,属于合金材料,体现中国古代的冶金技术,A正确;青铜器在潮湿的空气中表面生成铜绿,其主要成分是Cu2(OH)2CO3,B正确;玉的主要成分是硅酸盐,属于硅酸盐材料,C错误;玉器中因含有不同金属氧化物(如铁氧化物等)而呈现不同的颜色,D正确。
3.A　解析 铜与浓硝酸反应生成NO2,过量的铜与浓硝酸反应会使硝酸浓度变稀,铜与稀硝酸反应生成NO,A正确;制红色涂料的主要成分是三氧化二铁,Fe在O2中燃烧的产物是四氧化三铁,B错误;Al是活泼性较强的金属,用电解冶炼法得到,铜用热还原法得到,C错误;Fe2+、SO2都能使酸性高锰酸钾溶液褪色,都表现出还原性,D错误。
4.D　解析 Al(OH)3受热分解生成Al2O3和H2O,同时吸收大量的热,常用作塑料的阻燃剂,A错误;Fe3+水解生成Fe(OH)3胶体,胶体能吸附水中杂质而净化水,但不能软化硬水,B错误;Na2O2与CO2反应生成Na2CO3和O2,并非氧化CO2生成O2,C错误;乙烯是水果的催熟剂,KMnO4溶液可氧化水果释放的CH2CH2,可用于水果保鲜,D正确。
5.B　解析 装置X可用于Zn等与稀硫酸反应制取H2,也可用于CaCO3与稀盐酸反应制取CO2,A正确;实验室利用Na与O2在加热条件下反应制取少量Na2O2,装置X中H2O2在MnO2催化下分解制取O2,②中盛有浓硫酸,用于除去水蒸气,B错误;由于Na2O2易与空气中的CO2、水蒸气反应,故③中盛有碱石灰,可防止空气中的水蒸气和二氧化碳进入硬质玻璃管,C正确;实验时先制取O2,并利用O2排出装置内的空气,再点燃装置Z中的酒精灯,使Na与O2在加热条件下反应生成Na2O2,D正确。
6.D　解析 A项中,根据生成水的质量可以计算得到氧元素的质量,再根据黑色粉末的质量得到铁元素的质量,进而确定黑色粉末的成分,A正确;B项中,最后灼烧至质量不变所得粉末是氧化铁,依据氧化铁的质量可以计算得到铁元素的质量,再根据黑色粉末的质量得到氧元素的质量,进而确定黑色粉末的成分,B正确;C项中,剩余固体是铁,根据黑色粉末的质量得到氧元素的质量,进而确定黑色粉末的成分,C正确;D项中,反应前后都是固体,而且固体质量不变,不能确定黑色粉末的成分,D错误。
7.B　解析 辉铜矿的主要成分为Cu2S,“浸取”过程中Cu2S→S,硫元素化合价升高,则S是氧化产物,A正确;“调pH”的目的是沉淀Fe3+,转化为Fe(OH)3沉淀,若将溶液调至碱性,Cu2+、Mn2+均产生沉淀,B错误;“沉锰”过程中加入NH4HCO3溶液,并通入NH3,发生反应生成MnCO3沉淀,离子方程式为Mn2++HCO3-+NH3MnCO3↓+NH4+,C正确;由题图可知,“加热”排出NH3可通入“沉锰”中再次循环利用,D正确。
8.D　解析 “溶解”过程中,加H2O2溶液的目的是氧化铜单质,使其能溶于酸生成硫酸铜,反应的化学方程式为Cu+H2O2+H2SO4CuSO4+2H2O,A正确;溶液A中的主要溶质为硫酸锌和硫酸铜,B正确;操作M为过滤,需用到烧杯、普通漏斗和玻璃棒等仪器,C正确;硫酸锌转变成氢氧化锌后再灼烧可得到氧化锌,D错误。
9.C　解析 实验开始时应先点燃C处酒精灯,利用C中生成的N2排出装置内的空气,再点燃E处酒精灯,让Mg和N2反应,A正确;装置A中分液漏斗中盛有浓氨水,滴入生石灰中产生NH3,B正确;装置D和F不能调换,D中浓硫酸用于吸收N2中的NH3和水,而碱石灰不能吸收NH3,C错误;取反应后装置E所得固体少许,滴入蒸馏水,若有Mg3N2,则与水反应生成白色沉淀Mg(OH)2和刺激性气体NH3,D正确。
10.C　解析 D是生活中常见的紫红色金属,则D是Cu;H遇KSCN溶液显红色,则H中含Fe3+;B、G为单质,C和F为氧化物,B+C→F+G,则C为Fe2O3或Fe3O4,反应②是铝热反应;由转化关系推知,B为Al,G为Fe,F为Al2O3,E为AlCl3,A为CuCl2。反应①为Al与CuCl2溶液的反应,为自发的氧化还原反应,故可以设计成原电池,A正确;反应②为铝热反应,常用于野外焊接铁轨,B正确;F为Al2O3,属于两性氧化物,C错误;由上述分析可知,H中含Fe3+,C为Fe2O3或Fe3O4,D正确。
11.A　解析 装置①为启普发生器,加入试剂之前必须检查装置的气密性,A正确;装置①中产生的H2会混有氯化氢、水蒸气,通过装置③可以除去这两种杂质,所以仪器接口的连接顺序为a→d→e→f→g(g→f)→b→c,B错误;为了防止金属钙与空气中的物质发生反应,需要在加热前通入氢气排尽装置④硬质玻璃管中的空气,通过检查氢气纯度判断空气是否排尽,C错误;装置③的作用是除去氢气中混有的氯化氢、水蒸气,D错误。
12.A　解析 分析整个反应过程可知仅有两种元素的化合价发生变化,即Cu→Cu2+,HNO3→NaNO2,51.2 g Cu的物质的量为0.8 mol,共失去电子0.8 mol×2=1.6 mol,由得失电子守恒可知HNO3→NaNO2得到1.6 mol电子,故产物中NaNO2的物质的量为0.8 mol,由钠原子守恒可得另一种产物NaNO3的物质的量为0.2 mol,A正确;常温下,Cu能与浓硝酸反应,B错误;部分NO2会转化为N2O4,而N2O4在标准状况下不是气体,C错误;反应过程中生成的Cu(NO3)2是氧化产物,不是还原产物,D错误。
13.A　解析 溶解废渣时,发生的反应主要是用酸将金属氧化物溶解,加入稀盐酸同样可以达到目的,则能用稀盐酸代替稀硫酸,A错误;除去铜离子的操作为向溶液中加入硫化亚铁将溶液中的铜离子转化为更难溶的硫化铜,B正确;流程中a~b的过程为浓度较低的硫酸镍溶液转化为浓度较高的硫酸镍溶液的过程,是富集硫酸镍的过程,C正确;硫酸镍溶液经蒸发浓缩、冷却结晶,过滤、洗涤、干燥得到六水合硫酸镍晶体,则操作Ⅰ为蒸发浓缩、冷却结晶,D正确。
14.D　解析 由题图可知,Pd上H2失电子生成H+,则电极反应为H2-2e-2H+,A正确;Fe(Ⅲ)得电子生成Fe(Ⅱ),Fe(Ⅱ)失电子生成Fe(Ⅲ),则Fe(Ⅱ)与Fe(Ⅲ)的相互转化起到了传递电子的作用,B正确;NO2-和Fe(Ⅱ)反应生成N2,氮元素的化合价降低且Fe(Ⅱ)具有还原性,所以反应过程中NO2-被Fe(Ⅱ)还原为N2,C正确;总反应方程式为2H++2NO2-+3H2N2+4H2O,反应过程中消耗了H+,所以用该法处理后水体的pH升高,D错误。
15.B　解析 从题给流程可知,“酸浸”时,PbO转化为PbSO4沉淀,“除杂”时Zn置换出溶液中的Cu2+生成Cu,故A正确;“氧化”时,若分别用H2O2、NaClO,两种物质分别发生如下反应为2H++2Fe2++ClO-2Fe3++Cl-+H2O,2H++2Fe2++H2O22Fe3++2H2O,恰好完全反应时,消耗n(H2O2)∶n(NaClO)=1∶1,故B错误;加入ZnO[或Zn(OH)2],均可调节溶液的pH,生成Fe(OH)3沉淀,故C正确;滤液经过蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤、干燥可得ZnSO4·7H2O,故D正确。
16.D　解析 配制250 mL Al(NO3)3溶液需要的玻璃仪器有250 mL容量瓶、玻璃棒、烧杯、量筒、胶头滴管等,故A错误;Al(OH)3能够溶于强碱溶液,为防止Al(OH)3溶解,因此所用试剂a为氨水,加入试剂a发生反应的离子方程式为Al3++3NH3·H2OAl(OH)3↓+3NH4+,故B错误;Al(OH)3在高温条件下会分解为Al2O3,操作b为固体的灼烧,应在坩埚中进行,故C错误;m(Al2O3)=m2 g,根据Al原子守恒可知,样品中n[Al(NO3)3]=2×m2g102 g·mol-1×250 mL25 mL=20m2102 mol,m[Al(NO3)3]=20m2102 mol×213 g·mol-1=710m217 g,则Al(NO3)3的纯度为710m217m1×100%,故D正确。
17.答案 (1)增大接触面积,提高“碱浸”效率(答案合理即可)
(2)GaAs+4NaOH+4H2O2NaGaO2+Na3AsO4+6H2O
(3)温度过低时“碱浸”速率慢,温度过高易导致H2O2分解　Fe2O3、CaCO3
(4)5.0~6.0　(5)H2SO4　(6)97.6
解析 砷化镓废料主要成分为GaAs,含Fe2O3、SiO2和CaCO3等杂质,加入NaOH溶液、H2O2溶液进行“碱浸”,GaAs转化为NaGaO2、Na3AsO4,SiO2转化为Na2SiO3进入溶液,Fe2O3、CaCO3难溶于氢氧化钠溶液形成滤渣Ⅰ;在浸出液中加硫酸调节pH,生成Ga(OH)3、H2SiO3沉淀,向镓和硅共沉物中加入硫酸,Ga(OH)3生成Ga2(SO4)3溶液,电解Ga2(SO4)3溶液生成Ga、氧气和硫酸。
(1)将砷化镓废料转变成悬浊液,可以增大与氢氧化钠溶液、H2O2溶液的接触面积,提高“碱浸”效率。
(2)砷化镓(GaAs)在“碱浸”时,NaOH、H2O2与GaAs反应生成NaGaO2、Na3AsO4,该反应的化学方程式为GaAs+4NaOH+4H2O2NaGaO2+Na3AsO4+6H2O。
(3)“碱浸”的温度控制在70 ℃左右,温度过低时“碱浸”速率慢,温度过高易导致H2O2分解,所以温度不能过高或过低;Fe2O3、CaCO3难溶于氢氧化钠溶液,则“滤渣Ⅰ”的成分为Fe2O3、CaCO3。
(4)向浸出液中加H2SO4进行“中和”,调节pH使镓和硅共沉淀,由表格数据可知,pH在5.0~6.0时,镓和硅沉淀率高、砷沉淀率低,所以“中和”的pH应调节至5.0~6.0。
(5)电解Ga2(SO4)3溶液生成Ga、氧气和硫酸,则所得“尾液”的溶质主要是H2SO4,可进行循环利用,提高经济效益。
(6)若用240 kg含镓3%的砷化镓废料回收镓,得到纯度为99%的镓7.10 kg,则镓的回收率为7.1×99%240×3%×100%≈97.6%。
18.答案 (1)第四周期第ⅥB族　(2)平面三角形　(3)Fe(OH)3
(4)1.3×10-15　(5)H2SiO3、Al(OH)3
(6)Cr2O72-+3SO32-+8H+2Cr3++3SO42-+4H2O
(7)坩埚、泥三角
解析 (3)KFeO2中铁元素显+3价,“水浸”时发生水解反应,铁元素转化为Fe(OH)3沉淀。
(4)常温下,“酸化”时溶液的pH=8,此时c(OH-)=10-6 mol·L-1,则有c(Al3+)=Ksp[Al(OH)3]c3(OH-)=1.3×10-33(10-6)3 mol·L-1=1.3×10-15 mol·L-1。
(6)“还原”过程是向含K2Cr2O7等物质的溶液中加入Na2SO3、H2SO4,“沉铬”过程生成Cr(OH)3,据此推知物质变化:Cr2O72-→Cr3+,SO32-→SO42-,结合守恒规律可写出“还原”时的离子方程式:Cr2O72-+3SO32-+8H+2Cr3++3SO42-+4H2O。
19.答案 (1)分液漏斗、蒸馏烧瓶　棕色
(2)溶液变蓝　溶液蓝色褪色　2Fe2++I2+2Ag+2Fe3++2AgI↓
(3)I3-
(4)(NH4)2Fe(SO4)2溶液　KSCN溶液(或其他合理答案)　试管a溶液不变红,试管b溶液变红
解析 (2)步骤1中淀粉溶液遇碘水,现象是溶液变蓝;步骤2中加入硫酸亚铁铵溶液,无明显现象,则说明亚铁离子和碘水不发生反应;步骤3最终的实验现象是溶液中生成黄色沉淀,黄色沉淀为AgI,则溶液中发生氧化还原反应,碘作氧化剂,亚铁离子作还原剂,氧化产物为铁离子,故反应中还有另一个现象是溶液蓝色褪去。由此可知,步骤3反应的离子方程式为I2+2Fe2++2Ag+2AgI↓+2Fe3+。
(3)实验时漏掉步骤2,直接加入过量AgNO3溶液,也观察到产生黄色沉淀AgI,说明溶液中同时存在碘单质、碘离子,则存在I3-I2+I-,故推测溶液中还有碘的离子I3-生成。
(4)由于步骤2的溶液中有亚铁离子而没有铁离子,要证明AgI的生成使I2的氧化能力增强而将Fe2+氧化,只要证明步骤3的溶液中存在氧化产物铁离子即可。
20.答案 (1)正四面体　(2)使Fe2+氧化成Fe3+,使镍元素完全转化成Ni2+
(3)6Fe3++4SO42-+6H2O+2Na++6MgONa2Fe6(SO4)4(OH)12↓+6Mg2+
(4)pH偏低形成HF,导致溶液中F-浓度减小,MgF2沉淀不完全
(5)Na2SO4　(6)2NiSO4+NaClO+4NaOH2NiOOH↓+NaCl+2Na2SO4+H2O
(7)减少晶体的损失,便于晶体的干燥
解析 (1)NiSO4中硫酸根离子中的硫原子价层电子对数为4,为sp3杂化,则空间结构为正四面体。
(2)加入的硫酸具有酸性,可以把单质Fe、Cu、Mg的氧化物溶解,部分Ni溶解,转化得到的离子有Fe2+、Cu2+、Mg2+、Ni2+,加入的H2O2具有氧化性,可以促进Ni的溶解,使其全部转化为Ni2+,同时把存在的Fe2+氧化为Fe3+。
(3)“除铁”时加入Na2SO4溶液和MgO,根据元素守恒和电荷守恒,反应的离子方程式为6Fe3++4SO42-+6H2O+2Na++6MgONa2Fe6(SO4)4(OH)12↓+6Mg2+。
(4)溶液的pH偏低说明H+浓度高,能与加入的NaF形成HF,导致溶液中F-浓度降低,使得Mg2+不能完全沉淀。
(5)“除镁”以后溶液中的离子主要为Ni2+和SO42-、Na+,加入足量NaOH“沉镍”后,溶液中剩余离子为SO42-、Na+和少量OH-,根据前面的流程知可循环利用的是Na2SO4。
(6)NaClO具有强氧化性,氯元素由+1价降低到-1价,则镍元素由NiSO4中的+2价升高到NiOOH中的+3价,根据得失电子守恒和元素守恒,反应的化学方程式为2NiSO4+NaClO+4NaOH2NiOOH↓+NaCl+2Na2SO4+H2O。
(7)NiSO4·6H2O晶体是无机物,能溶解于水但是难溶于无水乙醇,无水乙醇易挥发,在晶体表面残留的无水乙醇可以迅速挥发,避免杂质的引入。