第28练　无机化合物综合应用(B)（含答案）2026届高考化学二轮复习专题练习

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1.(16分)(2025·南京考前指导)一种从钴渣中分离回收金属的工艺流程如下：
已知：酸浸液主要含有C2+、Fe2+、Ni2+、Mn2+等金属阳离子。
(1)“酸浸”时保持温度、浸取时间不变，能提高金属元素浸出率的措施有 。
(2)“沉铁”时，先向酸浸液中加入一定量H2O2，检验Fe2+氧化完全的试剂为 (填化学式)。反应完成后加入CaCO3调节pH至4.0将Fe3+转为Fe(OH)3，反应的化学方程式为 。
(3)“沉钴”时，选用NaHS溶液而不选等浓度Na2S溶液的理由为 。
获得的CS沉淀经处理可获得一种钴的氧化物，其晶胞如图所示，该氧化物的化学式为 。
(4)“沉镍”时，Ni2+与丁二酮肟()反应生成鲜红色沉淀，结构如图所示。该沉淀中存在的化学键有 (填字母)。
A.氢键B.共价键
C.配位键D.金属键
(5)“沉锰”后主要生成Mn2(OH)2SO4和Mn(OH)2两种沉淀，再通入空气氧化得到产品Mn3O4。氧化时间对Mn3O4中锰含量及溶液pH的影响如图所示。
①15~150 min，pH下降较快的原因是 (用离子方程式表示)。
②氧化时间大于225 min时，产品中的锰含量下降，其原因是 。
答案 (1)加快搅拌速率(合理即可)
(2)K3[Fe(CN)6] Fe2(SO4)3+3CaCO3+3H2O===2Fe(OH)3+3CaSO4+3CO2↑ (3)Na2S碱性强，OH-浓度更大，容易形成C(OH)2沉淀 CO
(4)BC
(5)①3Mn2(OH)2SO4+O2===2Mn3O4+6H++3SO42- ②空气将产品继续氧化生成了Mn2O3或MnO2
解析 (2)检验Fe2+用K3[Fe(CN)6]溶液，反应生成蓝色沉淀。
(3)晶胞中黑球的个数为8×18+6×12=4，白球的个数为12×14+1=4，二者个数比为1∶1，所以该氧化物的化学式为CO。
(5)15~150 min，主要发生的反应的离子方程式为3Mn2(OH)2SO4+O2===2Mn3O4+6H++3SO42- ，氧化过程中产生了H+，所以pH下降较快。
2.(12分)(2025·无锡阶段检测)金是常见贵金属。自然界中的金以单质形态夹杂在矿石中。
制取方法一：金矿粉经过“氰化”“吸附”和“解吸附”“电解”等步骤得到金单质。氰化工艺中，将金溶解于NaCN溶液生成Na[Au(CN)2]。
制取方法二：利用氰化法从含金矿石(成分为Au、Ag、Fe2O3和其他不溶性杂质)中提取金。
工艺流程如下：
已知：Au++2CN-[Au(CN)2]- K=1.0×1038
Zn+2Au+Zn2++2Au K=1.0×1082.7
Zn2++4CN-[Zn(CN)4]2- K=1.0×1016.7
(1)“浸出Ⅰ”使用硝酸，不可用魔酸[一种由SbF5与HSO3F(结构为，其酸性比硫酸还强)组成的超强酸，可将Au溶解]。从结构角度分析HSO3F的酸性比H2SO4强的原因： 。
(2)“浸出Ⅱ”将单质Au转化为[Au(CN)2]-，Au溶解反应的离子方程式为 。
(3)“置换”时发生的反应为Zn+2[Au(CN)2]-[Zn(CN)4]2-+2Au，该反应的化学平衡常数K= 。
(4)制取方法一：“吸附”步骤中使用了活性炭，“电解”步骤将Na[Au(CN)2]转变为Au。
①“吸附”和“解吸附”的目的是 。
②电解时阴极发生的电极反应式为 。
(5)“脱金贫液”(含CN-)直接排放会污染环境。在Cu2+的催化下，用H2O2溶液处理含氰废水，使有毒的CN-转化为NH4+、CO32-等。
在Cu2+催化下，总氰化物(CN-、HCN等)去除率随溶液初始pH变化如图所示。pH从8变到11，总氰化物去除率变化的原因可能是 。
答案 (1)F的电负性较大，其吸引电子能力大于羟基，导致H—O极性增强，容易断裂，酸性增强
(2)8CN-+4Au+O2+2H2O===4[Au(CN)2]-+4OH-
(3)1.0×1023.4
(4)①分离和浓缩Na[Au(CN)2] ②[Au(CN)2]-+e-===Au+2CN-
(5)pH从8~10，随着pH升高，c(OH-)逐渐增大，有利于消耗NH4+、有利于HCN转变为CN-，使反应向正反应方向进行的程度增大，提高总氰去除率；pH从10~11，随着pH升高，c(OH-)逐渐增大，Cu2+转化为Cu(OH)2沉淀，催化效率降低
解析 (2)Au与CN-、O2、H2O反应生成[Au(CN)2]-和OH-。
(3)将已知中的三个反应分别标号为①②③，目标反应=反应②+反应③-反应①×2，则目标反应的平衡常数K=1.0×1082.7×1.0×1016.7(1.0×1038)2=1.0×1023.4。
3.(11分)(2025·南京期中)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。
(1)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：
已知溶液中离子开始沉淀和沉淀完全(c≤1.0×10-5 ml·L-1)时的pH：
回答下列问题：
①酸浸。保持温度、浸取时间不变，能提高金属元素浸出率的措施有 (写两条)。
②“过滤1”后的溶液中加入MnO2的作用是 。
③“氧化沉钴”中氧化还原反应的离子方程式为 。
(2)C3O4在磁性材料、电化学领域应用广泛，实验室中可以用CC2O4煅烧后制得。
①请补充完整由某含c(C2+)=0.1 ml·L-1的浸出液 (含有杂质Fe2+、Fe3+)制备纯净的CC2O4·2H2O实验方案： ， 干燥，得到CC2O4·2H2O晶体[须使用的试剂：NaClO3溶液、NaOH溶液、AgNO3溶液、(NH4)2C2O4溶液、蒸馏水]
②CC2O4·2H2O热分解可制备C3O4。为确定由CC2O4·2H2O获得C3O4的最佳煅烧温度，准确称取4.575 g CC2O4·2H2O样品，在空气中加热，固体样品的剩余质量随温度的变化如图所示(已知385 ℃以上残留固体均为金属氧化物)。经测定，温度为205~385 ℃的煅烧过程中，产生的气体为CO2，计算AB段消耗O2在标准状况下的体积(写出计算过程，结果保留2位有效数字) 。
答案 (1)①粉碎固体原料，加快搅拌速率，适当增加硫酸的浓度(任写两条) ②将溶液中的Fe2+氧化为Fe3+，以便在后续调pH时除去Fe元素 ③3C2++MnO4-+7H2O===3C(OH)3↓+MnO2↓+5H+、3Mn2++2MnO4-+2H2O===5MnO2↓+4H+
(2)①向浸出液中边搅拌边加入适量NaClO3溶液，将Fe2+氧化为Fe3+，再滴加NaOH溶液调节pH为2.8~7.4，过滤，向滤液中加入(NH4)2C2O4溶液至不再产生沉淀，过滤，用蒸馏水洗涤至取最后一次洗涤的滤液加入AgNO3溶液不再出现沉淀为止
②4.575 g的CC2O4·2H2O的物质的量为4.575 g183 g·ml-1=0.025 ml ，其中结晶水的质量为0.025 ml×2×18 g·ml-1=0.9 g，m(CC2O4)=(4.575-0.9) g=3.675 g，则A点为CC2O4，C元素的质量为0.025 ml×59 g·ml-1=1.475 g，B点固体为金属氧化物，根据元素守恒，n(O)=2.00 g-1.475 g16 g·ml-1≈0.033 ml，n(C)∶n(O)=0.025∶0.033≈3∶4，则B为C3O4，205~385 ℃的煅烧过程中，产生的气体为CO2，AB段反应化学方程式为3CC2O4+2O2C3O4+6CO2，则消耗氧气的体积为0.025ml×23×22.4 L·ml-1≈0.37 L
解析 由题中信息可知，用硫酸处理含有C、Zn、Pb、Fe的单质或氧化物的废渣，得到含有C2+、Zn2+、Fe2+、Fe3+、SO42-等离子的溶液，Pb的单质或氧化物与硫酸反应生成难溶的PbSO4，向滤液中加入MnO2将Fe2+氧化为Fe3+，然后加入ZnO调节pH=4使Fe3+完全转化为Fe(OH)3，滤液中的金属离子主要是C2+、Zn2+和Mn2+，最后“氧化沉钴”，加入强氧化剂KMnO4，将溶液中C2+氧化为C3+，在pH=5时C3+形成沉淀C(OH)3，而KMnO4则被还原为MnO2，KMnO4还会与溶液中的Mn2+发生归中反应生成MnO2，得到C(OH)3和MnO2的混合物，“除钴液”主要含有ZnSO4、K2SO4。
4.(11分)(2024·南通二模)沸石分子筛可用于气体、重金属离子的吸附或去除。工业上以粉煤灰(主要含SiO2和3Al2O3·2SiO2，还含有少量CaO、Fe2O3和有机物)为原料制取某种沸石分子筛(Na12Al12Si12O48·27H2O)的过程如下：
粉煤灰煅烧酸浸滤渣碱熔水热合成沸石分子筛
已知：粉煤灰中的硅、铝化合物煅烧时不发生反应，且难溶于酸。
(1)将粉煤灰在空气中煅烧的目的是 。
(2)“酸浸”的操作是向“煅烧”后的固体混合物中加入足量的盐酸，充分搅拌后过滤。检验“酸浸”操作达到目的的方法是 。
(3)“碱熔”时，将“酸浸”后所得滤渣与NaOH固体在高温下混合熔融，可生成易溶于水的Na[Al(OH)4]和Na2SiO3。“水热合成”时，加入水和一定量的Na[Al(OH)4]和Na2SiO3，在90 ℃条件下反应一段时间，可以得到Na12Al12Si12O48·27H2O晶体。写出“水热合成”时反应的化学方程式： 。
(4)沸石分子筛的结构为相邻的硅氧四面体和铝氧四面体相互连接形成的笼状结构，沸石分子筛的结构示意图及部分平面结构分别如图1、图2所示。沸石分子筛中存在一定大小的空隙，其中的Na+可与其他阳离子发生交换。
①沸石分子筛可以用于去除废水中NH3和NH4+，原理是 ；
②沸石分子筛对Cu2+去除率随溶液pH的关系如图3所示。pH越大，Cu2+去除率越高的原因是 。
答案 (1)除去粉煤灰中的有机物 (2)取少量过滤后的固体，加入适量盐酸，充分搅拌后滴加几滴KSCN溶液，溶液不变红色，则说明“酸浸”操作已达到目的 (3)12Na[Al(OH)4]+12Na2SiO3+15H2ONa12Al12Si12O48·27H2O↓+24NaOH (4)①NH3分子直径小于沸石分子筛中的空隙，沸石分子筛通过吸附去除废水中NH3，废水中的NH4+可以与沸石分子筛中Na+发生离子交换而去除 ②H+与Cu2+均可与沸石分子筛中的Na+进行交换，pH较小时，H+浓度较高，与Na+交换的Cu2+较少；随着pH升高，溶液中的Cu2+会生成Cu(OH)2沉淀，Cu2+去除率增大
解析 粉煤灰(主要含SiO2和3Al2O3·2SiO2，还含有少量CaO、Fe2O3和有机物)进行煅烧，有机物转化为无机物，盐酸酸浸过程中，粉煤灰中的硅、铝化合物难溶于酸，所得滤渣与NaOH固体在高温下混合熔融，可生成易溶于水的Na[Al(OH)4]和Na2SiO3，“水热合成”时，加入水和一定量的Na[Al(OH)4]和Na2SiO3，在90 ℃条件下反应一段时间，可以得到Na12Al12Si12O48·27H2O晶体，据此回答。(2)当固体中没有氧化铁，则代表酸浸完成。Fe3+
Fe2+
C3+
C2+
Zn2+
开始沉淀的pH
1.5
6.9
—
7.4
6.2
沉淀完全的pH
2.8
8.4
1.1
9.4
8.2