2024届高考化学近10年真题模拟专题4——金属及其化合物（附答案）

这是一份2024届高考化学近10年真题模拟专题4——金属及其化合物（附答案），共46页。试卷主要包含了家务劳动中蕴含着丰富的化学知识，下列说法不正确的是等内容，欢迎下载使用。
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Na2CO3
C.利用二者热稳定性差异,可从它们的固体混合物中除去NaHCO3
D.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 D
2.(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 D
3.(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 B
4.(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Fe3O4
D.HNO3见光易分解,应保存在棕色试剂瓶中
答案 A
5.(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 B
6.(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=6.9×10−3,Ka2=6.2×10−8,Ka3=4.8×10-13;
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H3PO4
C.“结晶”工序中溶液显酸性
D.“干燥”工序需在低温下进行
答案 C
7.(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 B
8.(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 A
9.(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( )
答案 D
10.(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 ml·L-1),反应现象没有明显差别的是( )
答案 D
11.(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H2
B.工业上煅烧黄铁矿(FeS2)生产SO2
C.工业上用氨的催化氧化制备NO
D.常温下铁与浓硝酸反应可制备NO2
答案 D
12.(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( )
答案 A
13.(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−+2H2O
B.碱转化为两种盐:2OH-+Cl2 ClO-+Cl-+H2O
C.过氧化物转化为碱:2O22−+2H2O 4OH-+O2↑
D.盐转化为另一种盐:Na2SiO3+2H+ H2SiO3↓+2Na+
答案 B
14.(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
15.(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 B
16.(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
17.(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( )
答案 A
18.(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+NO3−+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
19.(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
20.(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、H2O
B.隔绝空气加热分解生成FeO、CO2、H2O
C.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 B
21.(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)Fe2O3 SiO2
(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+8H2O 15FeSO4+8H2SO4
(4)蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤
(5)+2 6Fe(NH4)2Fe(CN)6+ClO3-+6H+ 6Fe(NH4)Fe(CN)6+3H2O+Cl-+6NH4+
(6)H2O2 NH3·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)
A.“浸铜”时应加入足量H2O2,确保铜屑溶解完全
B.“浸铜”反应:2Cu+4H++H2O2 2Cu2++H2↑+2H2O
C.“脱氯”反应:Cu+Cu2++2Cl- 2CuCl
D.脱氯液净化后电解,可在阳极得到Zn
答案 C
2.(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Na2S
B.“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 B
3.(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 B
4.(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:
②Ksp(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)3
B.Na2S溶液呈碱性,其主要原因是S2-+H2O HS-+OH-
C.“沉淀池Ⅱ”中,当Cu2+和Zn2+完全沉淀时,溶液中c(Cu2+)c(Zn2+)=4.0×10-12
D.“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 D
5.(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CrO42-
D.淀粉水解液中的葡萄糖起还原作用
答案 B
6.(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( )
答案 B
7.(2022海南,6,2分)依据下列实验,预测的实验现象正确的是( )
答案 D
8.(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 D
9.(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。
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
10.(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。
①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)2SO4 2NH3↑+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+6CuSO4 10CuO+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 +5 CO2
(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VO3-的浸出率 离子交换
(4)NaCl
(5)bd
12.(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C、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≤1.0×10-5ml·L-1)时的pH:
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-+3C2++7H2O MnO2↓+3C(OH)3↓+5H+ 、 2MnO4-+3Mn2++2H2O 5MnO2↓+4H+ 。
(4)“除钴液”中主要的盐有 K2SO4、ZnSO4 (写化学式),残留的C3+浓度为 10-16.7 ml·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1.0×10-5 ml·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:
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 0.50 ml·L-1;
(4)在“银转化”体系中,[Ag(SO3)2]3-和[Ag(SO3)3]5-浓度之和为0.075 ml·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]3-)+n([Ag(SO3)3]5-)]随SO32-浓度的变化关系如图所示。若SO32-浓度为1.0 ml·L-1,则[Ag(SO3)3]5-的浓度为 0.050 ml·L-1;
(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+2H2O 4Fe3++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]+2H2SO4 ZnSO4+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);
C.Pb D.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+)= 2.8×10-6 ml·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+O2 12NaFeO2+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+14HCl 3H2[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PbS Pb+S(条件省略)
B.产物B主要是铅氧化物与锌氧化物
C.1 ml化合物C在水溶液中最多可中和2 ml NaOH
D.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-+2H2O 。
18.(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10-5 ml·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(CS)=4.0×10-21。
②以氢氧化物形式沉淀时,lg[c(M)/(ml·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,CO发生反应的化学方程式是 CO+H2SO4 CSO4+H2O 。
(3)假设“沉铜”后得到的滤液中c(Zn2+)和c(C2+)均为0.10 ml·L-1,向其中加入Na2S至Zn2+沉淀完全,此时溶液中c(C2+)= 1.6×10-4 ml·L-1,据此判断能否实现Zn2+和C2+的完全分离 不能 (填“能”或“不能”)。
(4)“沉锰”步骤中,生成1.0 ml MnO2,产生H+的物质的量为 4.0 ml 。
(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C2+,其反应的离子方程式为 2C2++ClO-+5H2O 2C(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