高考二轮复习知识点：无机物的推断3

试卷更新日期：2023-07-29 类型：二轮复习

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一、选择题

1. 短周期主族元素X、Y、Z、W的原子序数依次增大，基态X原子的电子总数是其最高能级电子数的2倍，Z可与X形成淡黄色化合物Z₂X₂ ， Y、W最外层电子数相同。下列说法正确的是（）

A、第一电离能：W>X>Y>Z B、简单离子的还原性：Y>X>W C、简单离子的半径：W>X>Y>Z D、氢化物水溶液的酸性：Y>W

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2. X、Y、Z、W是原子序数依次增大的短周期主族元素，这些元素形成的常见二元化合物或单质存在如图所示的转化关系(部分生成物已省略)，其中只有乙为单质。丁是淡黄色固体。焰色反应呈黄色，已为红棕色气体，对下列说法正确的是（）

A、简单离子半径大小：W>Y>Z>X B、丁中阴阳离子于个数比为1∶1 C、X、Y、Z三种元素可组成离子化合物 D、最简单气态氢化物的热稳定性：T>Z

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3. 短周期主族元素X、Y、Z、W的原子序数依次增大，Z的最外层电子数是电子层数的3倍，W和Z同主族。甲、乙、丙是上述元素的单质，丁、戊、己是由这些元素组成的二元化合物，其中由X、Y组成的化合物丁的水溶液显碱性。上述物质的转化关系如图所示。下列说法正确的是（）

A、原子半径大小为W>Z>Y>X B、X和Z两种元素形成的化合物中可能含有非极性共价键 C、二元化合物沸点大小为戊>己>丁 D、四种元素组成的化合物一定能促进水的电离

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4. X、Y、Z、W是原子序数依次增大的短周期元素。Z是短周期中金属性最强的元素，M是Y元素的单质，甲、乙、丙、丁、戊是由这些元素组成的二元化合物，乙和丁的组成元素相同，且乙是一种“绿色氧化剂”，戊是具有漂白性的无色气体。上述物质间的转化关系如图所示，下列说法中正确的是（）

A、甲的水溶液显中性 B、化合物乙也具有漂白性，且漂白原理和戊相同 C、Z分别与X、Y、W形成的化合物中，各元素原子均满足最外层8电子结构 D、丁的稳定性和沸点均比丙高

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5. 合成氨及其相关工业中，部分物质间的转化关系如图所示，下列说法错误的是（）

A、I、Ⅱ、III和IV都属于氧化还原反应 B、I、Ⅱ、III和IV都是氮的固定 C、反应Ⅵ的部分产物可在流程中循环利用 D、反应Ⅴ的化学方程式为NH₃+CO₂+H₂O+NaCl=NaHCO₃↓+NH₄Cl

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6. 下列各组物质中，满足下图物质一步转化关系的选项是（）

选项	X	Y	Z
A	Na	NaOH	NaHCO₃
B	Cu	CuSO₄	Cu(OH)₂
C	C	CO	CO₂
D	Si	SiO₂	H₂SiO₃

A、A B、B C、C D、D

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7. 下列物质的转化在给定条件下能实现的是（）
① ${Al}_{2} O_{3} \to_{△}^{NaOH (aq)} {NaAlO}_{2} (aq) \overset{{CO}_{2}}{\to} Al {(OH)}_{3}$

② $S \overset{O_{2} 点燃}{\to} {SO}_{3} \overset{H_{2} O}{\to} H_{2} {SO}_{4}$

③ $饱和 NaCl (aq) \overset{{NH}_{3} {， CO}_{2}}{\to} {NaHCO}_{3} \overset{△}{\to} Na_{2} {CO}_{3}$

④ ${Fe}_{2} O_{3} \overset{HCl (aq)}{\to} {FeCl}_{3} (aq) \overset{△}{\to} 无水 {FeCl}_{3}$

A、①③ B、①④ C、②③ D、②④

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8. 科学家最近研究出一种环保、安全的储氢方法，其原理可表示为：
NaHCO₃+H_{2 $⇌_{释氢}^{储氢}$}HCOONa+H₂O下列有关说法正确的是（）

A、储氢、释氢过程均无能量变化 B、NaHCO₃、HCOONa均含有离子键和共价键 C、储氢过程中，NaHCO₃被氧化 D、释氢过程中，每消耗0.1molH₂O放出2.24L的H₂

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9. 一种化合物Y₂ZW₃X可用作牙膏的添加剂，W、X、Y、Z为原子序数依次增大的短周期主族元素，其中Z的最高价氧化物的水化物是三元酸，Y的原子半径是短周期主族元素中最大的，W与X的最外层电子数之和为13。下列说法错误的是（）

A、简单氢化物的沸点：W＞X B、离子半径：Y＞W＞X C、Z的最高价氧化物可用作干燥剂 D、Y与X形成的化合物的水溶液呈碱性

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10. 下列叙述正确的是（）

A、常温下，相同浓度的溶液碱性比较： ${NaHCO}_{3} < {Na}_{2} {CO}_{3}$ B、常温下，往 ${Na}_{2} {CO}_{3}$ 溶液中滴加稀盐酸至中性时，溶质的主要成分有 ${NaHCO}_{3}$ 、 $NaCl$ C、加热 ${FeCl}_{3}$ 溶液至蒸干，可得到纯净的 ${FeCl}_{3}$ 固体 D、常温下，若 ${FeCl}_{3}$ 溶液中含有 ${FeCl}_{2}$ 可用 $NaOH$ 溶液鉴别

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11. 在 ${BaCl}_{2}$ 溶液中通入 ${SO}_{2}$ 气体，未见到沉淀。若再通入或加入下列物质中的一种，则可以看到沉淀，则该物质不可能为（）

A、 ${Cl}_{2}$ B、 ${CO}_{2}$ C、 ${NH}_{3}$ D、 $H_{2} O_{2}$

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二、多选题

12. 根据下列实验操作和现象所得到的实验结论正确的是（）

选项	实验操作和现象	实验结论
A	将废铁屑溶于过量盐酸，滴入KSCN溶液，未见溶液变为红色	而该废铁屑中不含Fe(III)
B	向Na₂SO₃溶液中先加入少量Ba(NO₃)₂溶液，生成白色沉淀，过滤、洗涤，然后再向沉淀中加入稀盐酸，沉淀不溶解	Na₂SO₃溶液已经变质
C	向CuSO₄溶液中加入KI溶液，再加入苯，振荡，上层呈紫红色，下层有白色沉淀生成	Cu²⁺可以氧化I^- ，白色沉淀可能为CuI
D	向盛有Ag₂O固体的两支试管中分别加入稀硝酸和氨水，Ag₂O均溶解	Ag₂O是两性氧化物

A、A B、B C、C D、D

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13. 利用镍铂靶材废料(主要成分为Ni、Pt以及微量Fe、Al的单质)回收铂的一种工艺流程如下。
已知：①“沉铂”时发生的反应为[ PtCl₆]^2-+2 $N H_{4}^{+}$ = (NH₄)₂PtCl₆↓。
②隔绝空气“煅烧”时有两种单质生成，其中一种是 N₂。
下列说法正确的是（）

A、“酸浸”时应在较高温度下进行 B、滤液②可返回“酸浸”工序循环利用 C、“溶解”时发生的离子反应为3Pt+ 16H⁺+4 $N O_{3}^{-}$ +18Cl^-= 3[ PtCl₆]^2- +4NO↑+8H₂O D、隔绝空气“煅烧”时每生成117.0g Pt，理论上产生标准状况下13.44 L N₂

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14. 根据下列框图分析，下列说法正确的是（　　）

A、E²⁺的氧化性比M²⁺的氧化性强 B、在③反应中若不加稀硫酸可能看到红褐色沉淀 C、反应④的离子方程式可表示为：E³⁺+3SCN^﹣═E（SCN）₃↓ D、在反应①中只用浓硫酸，既表现了酸性，又表现了氧化性

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三、非选择题

15.

(1)、Ⅰ.化合物Ⅹ由四种短周期元素组成，加热X，可产生使湿润的红色石蕊试纸变蓝的气体Y，Y为纯净物；取 $3.01 gX$ ，用含 $HCl 0 .0600 mol$ 的盐酸完全溶解得溶液A，将溶液A分成 $A_{1}$ 和 $A_{2}$ 两等份，完成如下实验(白色沉淀C可溶于 $NaOH$ 溶液)：

请回答：

组成X的四种元素是N、H和(填元素符号)，X的化学式是。

(2)、溶液B通入过量 ${CO}_{2}$ 得到白色沉淀C的离子方程式是。

(3)、写出一个化合反应(用化学方程式或离子方程式表示)。要求同时满足：
①其中一种反应物的组成元素必须是X中除N、H外的两种元素；

②反应原理与“ $HCl + {NH}_{3} {=NH}_{4} Cl$ ”相同。

(4)、Ⅱ.某兴趣小组为验证浓硫酸的性质进行实验，如图。实验中观察到的现象有：锥形瓶内有白雾，烧杯中出现白色沉淀。请回答：

将浓硫酸和浓盐酸混合可产生 $HCl$ 气体的原因是。

(5)、烧杯中出现白色沉淀的原因是。

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16. 某废铁铬催化剂(含Fe₃O₄、Cr₂O₃、MgO、Al₂O₃及少量不溶性杂质)回收铁、铬的工艺流程如下图所示：
已知：i.0.1mol·L^-1金属离子形成氢氧化物沉淀与氢氧化物沉淀溶解的pH范围如下：
金属离子
Fe³⁺
Al³⁺
Cr³⁺
Fe²⁺
Mg²⁺
开始沉淀的pH
1.5
4.0
4.6
7.6
9.5
沉淀完全的pH
2.8
5.2
6.8
9.7
11.1
金属氢氧化物
Al(OH)₃
Cr(OH)₃
开始溶解的pH
7.8
12
溶解完全的pH
10.8
>14
ii．Cr(OH)₃+OH^-= $C r O_{2}^{-}$ +2H₂O
iii．已知Cr的金属性强于Fe

(1)、加入铁粉后，调节pH的范围为。

(2)、由滤渣1得到滤液3发生反应的离子方程式为。

(3)、滤渣3成分的化学式为；回收铬时，铬的存在形式为(填化学式)。

(4)、由滤液2得到结晶水合物的操作是、过滤、洗涤、干燥。

(5)、滤渣2与FeS₂混合后隔绝空气焙烧，总反应的化学方程式为；该过程加入少量CaO的目的是。

(6)、酸浸过程中，在硫酸用量一定的情况下，随着酸浓度的增加，铁、铬的溶解度增大。实际生产中，硫酸的质量分数为50%，其原因是。(已知，Fe₂(SO₄)₃▪ 9H₂O，Cr₂(SO₄)₃·18H₂O在20℃时的溶解度分别为400g和64g)

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17. 磷精矿主要成分为 $C a_{5} F (P O_{4})_{3}$ ，含少量 $R E P O_{4}$ 、 $F e O$ 、 $F e_{2} O_{3}$ 、 $S i O_{2}$ ，其中 $R E$ 代表稀土元素。从磷精矿分离稀土元素的工业流程如下．

(1)、 $R E$ 属于IIIB族，其中 $S c$ 的基态原子核外电子排布式为。

(2)、“酸浸”过程 $H N O_{3}$ 与 $C a_{5} F (P Q_{4})_{3}$ 反应的化学方程式如下，请补充完整。
$□ C a_{5} F {(P O_{4})}_{3} + □ H N O_{3} = □ C a (N O_{3})_{2} + □$ $+ □ H F ↑$

(3)、“萃取”的目的是富集 $R E$ ，但其余元素也会按一定比例进入萃取剂中。
①通过 $3 R O H + P O C l_{3} \overset{}{⇌} (R O)_{3} P O + 3 H C l$ 制得有机磷萃取剂 $(R O)_{3} P O$ ，其中 $- 1$ 代表烃基， $- R$ 对 $(R O)_{3} P O$ 产率的影响如下表。
$- R$
$- C H_{2} C H_{3}$
$- C H_{2} C H_{2} C H_{3}$
$- C H_{2} C H_{2} C H_{2} C H_{3}$
$(R O)_{3} P O$ 产率/ $%$
82
62
20
由表可知，随着碳原子数增加，烃基(填“推电子”或“吸电子”)能力增强， $O - H$ 键更难断裂， $(R O)_{3} P O$ 产率降低。

(4)、“萃取”过程使用的萃取剂 $(C_{4} H_{9} O)_{3} P O$ 的结构如图；与 $R E^{3 +}$ 配位的能力：1号O原子2号O原子(填“ $>$ ”“ $<$ ”或“ $=$ ”)。

(5)、“反萃取”的目的是分离 $R E$ 和 $F e$ 元素．向“萃取液”中通入 $N H_{3}$ ， $F e^{2 +}$ 、 $F e^{3 +}$ 、 $R e^{3 +}$ 的沉淀率随 $p H$ 变化如图．
①试剂X为(填“ $N a_{2} S O_{3}$ ”或“ $N a C l O$ ”)，应调节 $p H$ 为。
②通入 $N H_{3}$ 得到 $R E P O_{4}$ 沉淀的过程为：
i． $H_{3} P O_{4} + 3 N H_{3} = (N H_{4})_{3} P O_{4}$
ii．(写出该过程的化学方程式)
③若萃取剂改用三丁基氧化膦 $[(C_{4} H_{9})_{3} P O]$ 会导致“反萃取” $R E$ 产率降低，其原因为。

(6)、若略去“净化”过程，则制得的草酸稀土会混有杂质(填化学式)。

(7)、在整个工艺中，可从副产物中提取(填名称)，用于生产氮肥。

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18. 工业以软锰矿(主要成分是 $M n O_{2}$ ，含有 $S i O_{2}$ 、 $F e_{2} O_{3}$ 等少量杂质)为主要原料制备高性能的磁性材料碳酸锰( $M n C O_{3}$ )。其工业流程如下：

(1)、浸锰过程中 $F e_{2} O_{3}$ 与 $S O_{2}$ 反应的离子方程式为 $F e_{2} O_{3} + S O_{2} + 2 H^{+} = 2 F e^{2 +} + S O_{4}^{2 -} + H_{2} O$ ，该反应是经历以下两步反应实现的。
i. $F e_{2} O_{3} + 6 H^{+} = 2 F e^{3 +} + 3 H_{2} O$
ii.……
写出ii的离子方程式：。

(2)、氧化过程中被 $M n O_{2}$ 氧化的物质主要有(写化学式)：。

(3)、“浸锰”反应中往往有副产物 $M n S_{2} O_{6}$ 生成，温度对“浸锰”反应的影响如图所示：
为减少 $M n S_{2} O_{6}$ 的生成，“浸锰”的适宜温度是，向过滤II所得的滤液中加入 $N H_{4} H C O_{3}$ 溶液时温度不宜太高的原因是。

(4)、加入 $N H_{4} H C O_{3}$ 溶液后，生成 $M n C O_{3}$ 沉淀，同时还有气体生成，写出反应的离子方程式：。

(5)、滴定法测产品纯度
I.取固体产品1.160g于烧杯中，加入过量稀 $H_{2} S O_{4}$ 充分振荡，再加入NaOH溶液至碱性，发生反应： $2 M n^{2 +} + O_{2} + 4 O H^{-} = 2 M n O {(O H)}_{2} ↓$ ；
II.加入过量KI溶液和适量稀 $H_{2} S O_{4}$ ，沉淀溶解，溶液变黄；
III.取上述混合液的 $\frac{1}{10}$ 于锥形瓶中，加入淀粉溶液作指示剂，用0.1000mol/L $N a_{2} S_{2} O_{3}$ 溶液进行滴定，发生反应： $2 S_{2} O_{3}^{2 -} + I_{2} = S_{4} O_{6}^{2 -} + 2 I^{-}$ ，滴定终点时消耗 $N a_{2} S_{2} O_{3}$ 溶液20.00mL。
①写出II中反应的离子方程式；
②判断滴定终点的方法是；
③假设杂质不参与反应，则产品纯度为。(保留四位有效数字)

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19. 氧化钪可提高计算机记忆元件性能，利用钪精矿为原料(主要成分为 $S c_{2} O_{3}$ ，还含有 $F e_{2} O_{3}$ 、 $M n O$ 等杂质)生产氧化钪的一种工艺流程如下：
已知：钪与铝类似，其氢氧化物具有两性； $H T B P$ 是钪元素的萃取剂，萃取发生的反应为 $S c^{3 +} + 3 H T B P ⇌_{洗脱}^{萃取} S c {(T B P)}_{3} + 3 H^{+}$ 。

(1)、加入氨水调节 $p H = 3$ ，过滤，滤渣主要成分是。

(2)、上述洗脱剂X最好选择(选填“酸性”、“碱性”或“中性”)溶液。

(3)、过程中 $M n^{2 +}$ 生成 $M n O_{2}$ 的离子方程式。

(4)、“沉钪”前先加入稀盐酸调节溶液至酸性，然后用草酸“沉钪”。25℃时 $p H = 2$ 的草酸溶液中 $\frac{c (C_{2} O_{4}^{2 -})}{c (H_{2} C_{2} O_{4})} =$ 。(25℃时，草酸电离平衡常数为 $K_{a 1} = 5.0 \times 1 0^{- 2}$ ， $K_{a 2} = 5.4 \times 1 0^{- 5}$ )。

(5)、“沉钪”后所得到的草酸钪晶体的化学式为 $S c_{2} {(C_{2} O_{4})}_{3} \cdot 5 H_{2} O$ ，灼烧发生分解反应的化学方程式为，写出固体产物溶于 $N a O H$ 溶液的离子方程式。

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20. 镍、钴元素在锂电池材料和国防工业方面应用广泛。一种利用酸浸出法从冶金厂废炉渣(含Ni、Co及少量Cu、Mg、Ca的化合物)中提取镍和钴的工艺流程如图：

已知：i.K_sp(CaF₂)=1.0×10^-10 ， K_sp(MgF₂)=7.5×10^-11；

ii.NiSO₄在水中的溶解度随温度升高明显增大，不溶于乙醇和苯。

回答下列问题：

(1)、“酸浸渣”主要成分的名称为。

(2)、基态Co原子的核外M层电子排布式为。Co的核电荷数比Ni小1，但Co的相对原子质量比却Ni的略大，原因是。

(3)、“除铁”的离子方程式为。

(4)、“除钙镁”时，pH不宜过低的原因是。Ca²⁺和Mg²⁺沉淀完全。时，溶液中c(F^-)最小为mol·L^-1

(5)、“萃取”原理为Co²⁺(aq)+2HA(有机相)⇌Co(A)₂(有机相)+2H⁺(aq)。“反萃取”时为促进Co²⁺的转移，应选择的实验条件或采取的实验操作有①；②多次萃取。

(6)、获得NiSO₄(s)的“一系列操作”中洗涤产品可选用(填字母标号)试剂。
a.冷水 b.乙醇 c.苯

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21. 高铁酸钾 $(K_{2} F e O_{4})$ 是一种紫黑色固体，在碱性、低温条件下较稳定，在中性或酸性溶液中易发生反应，能释放大量的氧气，同时自身被还原产生一种絮凝剂，因此成为一种集氧化、吸附、杀菌、脱色、除臭为一体的高效绿色水处理剂。
I.制备

(1)、写出高铁酸钾溶于水中发生反应的离子方程式。

(2)、①中合成 $N a_{2} F e O_{4}$ 的离子方程式是。

(3)、①中合成 $N a_{2} F e O_{4}$ 时，相同时间内产率受温度影响记录如图，产率曲线产生如图变化的可能原因是。

(4)、操作②的目的是。

(5)、已知高铁酸根在苛性钠溶液中的溶解度大于在苛性钾溶液中，则步骤⑤、⑥选择的试剂分别可能是____。

A、饱和 $N a O H$ 溶液、一定浓度的 $K O H$ 溶液 B、一定浓度的 $N a O H$ 溶液、饱和 $K O H$ 溶液 C、饱和 $N a O H$ 溶液、饱和 $K O H$ 溶液 D、一定浓度的 $K O H$ 溶液、饱和 $N a O H$ 溶液

(6)、II.产品纯度测定，可采用亚铬酸盐滴定法，滴定时有关反应的离子方程式为：
① ${[C r (O H)_{4}]}^{-} + F e O_{4}^{2 -} = F e (O H)_{3} ↓ + C r O_{4}^{2 -} + O H^{-}$
② $2 C r O_{4}^{2 -} + 2 H^{+} = C r_{2} O_{7}^{2 -} + H_{2} O$
③ $C r_{2} O_{7}^{2 -} + 6 F e^{2 +} + 14 H^{+} = 2 C r^{3 +} + 6 F e^{3 +} + 7 H_{2} O$
写出基态 $F e^{2 +}$ 的价电子排布式。

(7)、现称取 $a g K_{2} F e O_{4}$ (摩尔质量为 $M g \cdot m o l^{- 1}$ )粗产品溶于过量的碱性亚铬酸盐 ${[C r (O H)_{4}]}^{-}$ 溶液中，充分反应后过滤，滤液在 $250 m L$ 容量瓶中定容。每次取 $25.00 m L$ 于锥形瓶中加入稀硫酸酸化，用 $c m o l \cdot L^{- 1} {(N H_{4})}_{2} F e {(S O_{4})}_{2}$ 标准溶液滴定至终点，消耗标准溶液 $V m L$ 。该粗产品中 $K_{2} F e O_{4}$ 的质量分数为(用含a、c、V、M的代数式表示)。若滴定管只用蒸馏水洗涤而未用标准液润洗，则测得的结果(填“偏高”偏低”或“无影响”)。

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22. 蛇纹石矿的主要成分为MgO、SiO₂、 CaO、 Fe₂O₃、 Al₂O₃、 NiO、FeS等，一种综合利用蛇纹石矿回收镁资源的工艺流程如下：
已知：
①当溶液中被沉淀离子的物质的量浓度小于1 × 10^-5mol/L时，认为该离子沉淀完全。
②K_sp(NiS)=1 × 10^-21 ，氢硫酸的两步电离常数分别为K_a1=1.4× 10^-7 ， K_a2=7.1×10^-15。

(1)、“加压酸浸”中，要控制温度在110℃左右，但反应时几乎无需加热，原因是。滤渣1的主要成分除S、CaSO₄外还有。

(2)、“氧化”中空气的作用是， NaClO₃发生反应的离子方程式为。

(3)、“ 除铁”中滤渣2为难溶于水的黄钠铁矾[NaFe₃(SO₄)₂(OH)₆]，同时生成一种无色气体为， Na₂CO₃溶液需缓慢加入，原因是。

(4)、“沉镍”中，当Ni²⁺恰好完全沉淀时，若溶液中c(H₂S)=1 ×10^-3mol/L，则此时溶液的pH约为。

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23. 以钛铁矿(主要成分为FeO·TiO₂ ，还含有MgO、CaO、SiO₂等杂质)为原料合成锂离子电池的电极材料钛酸锂(Li₄Ti₅O₁₂)和磷酸亚铁锂(LiFePO₄)的工艺流程如下：
回答下列问题：

(1)、“溶浸”后溶液中的滤渣主要为(填化学式)。“滤液”中TiOCl⁺经加热水解后转化为富钛渣(钛元素主要以TiO₂·2H₂O形式存在)。写出上述转变的化学方程式：。

(2)、“溶钛”过程反应温度不能太高，其原因是。

(3)、“沉铁”步骤反应的化学方程式为， “沉铁”后的滤液经处理后可返回工序循环利用。

(4)、“煅烧”制备LiFePO₄过程中，Li₂CO₃和H₂C₂O₄的理论投入量的物质的量之比为。

(5)、从废旧LiFePO₄电极中可回收锂元素。用硝酸充分溶浸废旧LiFePO₄电极，测得浸取液中c(Li⁺)=4mol·L^-1 ，加入等体积的碳酸钠溶液将Li⁺转化为Li₂CO₃沉淀，若沉淀中的锂元素占浸取液中锂元素总量的90%，则反应后的溶液中 $C O_{3}^{2 -}$ 的浓度为mol·L^-1[已知Ksp(Li₂CO₃)=2.8×10^-3 ，假设反应后溶液体积为反应前两溶液之和。

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24. 钪是一种稀土金属元素，在国防、航天、核能等领域具有重要应用。工业上利用固体废料“赤泥”(含FeO、Fe₂O₃、SiO₂、Sc₂O₃、TiO₂等)回收Sc₂O₃的工艺流程如图。

已知：TiO₂难溶于盐酸；K_sp[Fe(OH)₃]=1.0×10^-38。

回答下列问题：

(1)、为提高“酸浸”速率，对“赤泥”的处理方式为；滤渣I的主要成分是(填化学式)。

(2)、“氧化”时加入足量H₂O₂的目的是；氧化后溶液中Fe³⁺浓度为0.001mol•L^-1 ，常温下“调pH”时，若控制pH=3，则Fe³⁺的去除率为(忽略调pH前后溶液的体积变化)。

(3)、已知25℃时，K_h1(C₂O $_{4}^{2 -}$ )=a，K_h2(C₂O $_{4}^{2 -}$ )=b，K_sp[Sc₂(C₂O₄)₃]=c。“沉钪”时，发生反应：2Sc³⁺+3H₂C₂O₄ $\overset{}{⇌}$ Sc₂(C₂O₄)₃↓+6H⁺ ，该反应的平衡常数K=(用含a、b、c的代数式表示)。

(4)、Sc₂(C₂O₄)₃·6H₂O在空气中加热分解时， $\frac{m(剩余固体)}{m(原始固体)}$ 随温度变化如图所示。已知：M[Sc₂(C₂O₄)₃·6H₂O]=462g·mol^-1。

250℃时固体的主要成分是(填化学式)；550～850℃时反应的化学方程式为。

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25. 某废旧锂离子电池的正极材料成分为 $L i N i_{0.5} C o_{0.2} M n_{0.3} O_{2}$ 和 $A l$ ，下图为从其中回收钴、镍的工艺流程。
回答下列问题：

(1)、 $L i N i_{0.5} C o_{0.2} M n_{0.3} O_{2}$ 中的 $C o$ 元素为 $+ 3$ 价， $N i^{2 +} 、 N i^{3 +}$ 和 $C o^{3 +}$ 个数比为 $3 ： 2 ： 2$ ，则 $M n$ 元素化合价为。

(2)、“碱浸过滤”所得滤液的主要成分为。

(3)、“还原焙烧”过程发生反应的化学方程式为。

(4)、“碳化水浸”过程中反应为： $L i_{2} C O_{3} (s) + C O_{2} (g) + H_{2} O (l) = 2 L i H C O_{3} (a q)$ ，该反应的标准吉布斯自由能 $(Δ G^{θ})$ 和标准生成焓 $(Δ H^{θ})$ 随温度变化如图。该过程需要控制在(填“a”、“b”或c)进行，其原因是。
a. $40 ℃ ~ 55 ℃$ b. $60 ℃ ~ 70 ℃$ c. $80 ℃ ~ 90 ℃$

(5)、常温下，为寻找“碳化水浸”的最佳 $p H$ ，将 $37 g L i_{2} C O_{3}$ 固体加入 $1 L$ 水中，通入 $C O_{2}$ 使固体逐步溶解，当 $L i_{2} C O_{3}$ 固体恰好完全溶解时， $2 c (C O_{3}^{2 -}) + c (H C O_{3}^{-}) \approx 1.0 m o l \cdot L^{- 1}$ ，则溶液中的 $c (H^{+})$ 为 $m o l \cdot L^{- 1}$ (保留两位有效数字，忽略体积变化)。
已知： $K s p (L i_{2} C O_{3}) = 2.5 \times 1 0^{- 2}$ ， $K a_{1} (H_{2} C O_{3}) = 4.3 \times 1 0^{- 7}$ ， $K a_{2} (H_{2} C O_{3}) = 5.6 \times 1 0^{- 11}$

(6)、“萃取”的原理是 $2 H R + M^{2 +} ⇌_{反萃取}^{萃取} 2 H^{+} + R M$ (M表金属离子， $H R$ 代表萃取剂，则反萃取时加入的试剂为。

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26. 从废脱硝催化剂(主要成分为 $T i O_{2}$ 、 $V_{2} O_{5}$ )中回收 $T i O_{2}$ 和 $V_{2} O_{5}$ ，具有重要意义。

(1)、碳氯化—氧化法提取 $T i O_{2}$ 。将粉碎后的催化剂渣料与过量焦炭混合投入高温氯化炉充分反应，将生成的 $T i C l_{4}$ 与其他气体分离，并将其氧化得 $T i O_{2}$ 。该过程主要涉及以下反应：
反应I $T i O_{2} (s) + 2 C l_{2} (g) + 2 C (s) = T i C l_{4} (g) + 2 C O (g)$ $Δ H_{1}$
反应Ⅱ $T i C l_{4} (g) + O_{2} (g) = T i O_{2} (s) + 2 C l_{2} (g)$ $Δ H_{2} = - 172 k J \cdot m o l^{- 1}$
已知常压下 $T i C l_{4}$ 的沸点为136.4℃，C的燃烧热为 $Δ H = - 393.5 k J \cdot m o l^{- 1}$ ， CO的燃烧热为 $Δ H = - 283 k J \cdot$ $m o l^{- 1}$ 。
①反应I的 $Δ H_{1} =$ $k J \cdot m o l^{- 1}$ 。
②从反应I的混合体系中分离出 $T i C l_{4}$ 的措施是。
③氯化炉中生成CO比生成 $C O_{2}$ 更有利于 $T i O_{2}$ 转化为 $T i C l_{4}$ ，其原因是。

(2)、碱溶法回收 $T i O_{2}$ 和 $V_{2} O_{5}$ ，部分工艺流程如下：
“酸洗”时， $N a_{2} T i_{3} O_{7}$ 转化为 $T i O C l_{2}$ 或 $T i O S O_{4}$ “水解”后得到 $H_{2} T i O_{3}$ 。
①写出“热碱浸取”时 $T i O_{2}$ 发生反应的离子方程式：。
②锐钛型和金红石型是 $T i O_{2}$ 最常见的两种晶体类型，煅烧 $H_{2} T i O_{3}$ 过程中， $T i O_{2}$ 会发生“锐钛型→金红石型”转化，固体质量残留率和晶型转化率随温度变化如图1所示，晶型转化过程中的能量变化如图2所示。设计用“过滤”所得 $N a_{2} T i_{3} O_{7}$ 制备金红石型 $T i O_{2}$ 的操作方案：，金红石型 $T i O_{2}$ 的晶胞结构如图3所示。用“○”圈出所有位于晶胞体内的原子。
③为测定回收所得 $V_{2} O_{5}$ 样品的纯度，进行如下实验：称取2.000g样品，用稀硫酸溶解、定容得100mL ${(V O_{2})}_{2} S O_{4}$ 溶液。量取20.00mL溶液放入锥形瓶中，加入10.00mL 0.5000 $m o l \cdot L^{- 1}$ ${(N H_{4})}_{2} F e {(S O_{4})}_{2}$ 溶液(过量)，再用0.01000 $m o l \cdot L^{- 1}$ $K M n O_{4}$ 标准溶液液定至终点，消耗标准溶液24.00mL。滴定过程中发生如下反应(均未配平)： $V O_{2}^{+} + F e^{2 +} + H^{+} \to V O^{2 +} + F e^{3 +} + H_{2} O$ ； $M n O_{4}^{-} + F e^{2^{+}} + H^{+} \to M n^{2 +} + F e^{3 +} + H_{2} O$
计算 $V_{2} O_{5}$ 样品的纯度(写出计算过程)。

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27. 一种利用废脱硝催化剂(含 $T i O_{2}$ 、 $V_{2} O_{5}$ 、 $W O_{3}$ 等成分)提取钛、钒的工艺流程如下图所示。
已知：①钛酸钠 $(N a_{2} T i O_{3})$ 难溶于水；
②溶液的酸性较强时， $+ 5$ 价钒主要以 $V O_{2}^{+}$ 的形式存在；
③溶液中某离子浓度 $\leq 1 0^{- 5} m o l \cdot L^{- 1}$ ，认为该离子沉淀完全。
回答下列问题：

(1)、上述流程中，发生的氧化还原反应有个。

(2)、“高温碱浸”中生成钛酸钠的离子方程式是。

(3)、将氢氧化钙加入钨酸钠溶液中可得到钨酸钙，已知 $K_{s p} (C a W O_{4}) = 1 \times 1 0^{- 10}$ ， $K_{s p} [C a {(O H)}_{2}] = 4 \times 1 0^{- 7}$ ，当溶液中 $W O_{4}^{2 -}$ 沉淀完全时，溶液中 $c (O H^{-})$ 最大值为 $m o l \cdot L^{- 1}$ 。

(4)、“沉钒”过程中，一般要加入过量 $N H_{4} C l$ ，其原因是。

(5)、沉钒过程中，沉钒率随溶液pH的变化如图所示。沉钒率随溶液pH的增加先升高后降低的原因可能是。

(6)、取 $23.4 g N H_{4} V O_{3}$ 固体加热时，固体减少的质量 $(Δ m)$ 随温度的变化曲线如图所示。加热到200℃时，产生气体的分子式为。

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28. 铟被广泛应用于电子工业、航空航天、太阳能电池新材料等高科技领域。从铜烟灰氧压酸浸渣(主要含 $P b S O_{4}$ 、 $F e A s O_{4} \cdot 2 H_{2} O$ 、 $S i O_{2}$ 、S、 $I n_{2} O_{3}$ 、 $I n_{2} S_{3}$ )中提取铟的工艺如图所示。已知： $F e S_{4} O_{6}$ 为强电解质； $P_{2} O_{4}$ 为磷酸二异辛酯。
回答下列问题：

(1)、写出元素周期表前20号元素中，与铟化学性质相似的金属元素的符号。

(2)、“硫酸化焙烧”后金属元素均以硫酸盐的形式存在。在其他条件一定时，测得焙烧温度对“水浸”时铟、铁浸出率的影响如图所示，则适宜的焙烧温度是℃，温度过高铟、铁浸出率降低的原因可能是。

(3)、“水浸”时，浸渣除了 $A s_{2} O_{3}$ 外，还含有。

(4)、“还原铁”时反应的离子方程式为。

(5)、“萃取除铁”时，用30%的 $P_{2} O_{4}$ 作萃取剂时，发现当溶液 $p H > 1.5$ 后，铟萃取率随pH值的升高而下降，原因是。

(6)、“置换铟”时，发现会有少量的气体 $A s H_{3}$ 生成， $A s H_{3}$ 的电子式为，生成 $A s H_{3}$ 的离子方程式为。

(7)、整个工艺流程中，可循环利用的溶液是。

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29. 工业上用电解 $M g C l_{2}$ 溶液生成的氯气为原料，生产溴酸钾 $(K B r O_{3})$ 的工艺流程如下：
回答下列问题：

(1)、惰性电极电解 $M g C l_{2}$ 溶液产生氯气总反应的离子方程式为。

(2)、“合成I”中得到 $H B r O_{3}$ ，该反应的还原剂是；“合成II”中加入 $M g O$ 的目的是。

(3)、结合溶解度曲线分析，“合成Ⅲ”为复分解反应，该反应能发生的原因是；若向 $2.0 L 0.15 m o l \cdot L^{- 1} M g {(B r O_{3})}_{2}$ 溶液中加入 $m o l K C l$ 粉末，可使溶液中的 $c (B r O_{3}^{-})$ 降为 $0.10 m o l / L$ [假设溶液体积不变，已知该温度下 $K_{s p} (K B r O_{3}) = 0.034$ ]。“合成III”实际中用饱和 $K C l$ 溶液而不用 $K C l$ 粉末的优点是(写一条)。

(4)、为了从过滤II后的滤液中获得氯化镁结晶，依次要经过、操作。

(5)、另一种产生溴酸盐的方法是用 $K_{2} C O_{3}$ 溶液吸收 $B r_{2}$ ，同时生成 $C O_{2}$ 气体。写出相应的化学方程式； $B r$ 原子经济性更高的是(填“ $K_{2} C O_{3}$ 吸收法”或“氯气氧化法”)。

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30. 硼化钛(结构式为B=Ti=B)常用于制备导电陶瓷材料和PTC材料。工业上以高钛渣(主要成分为 $T i O_{2}$ 、 $S i O_{2}$ 、 $A l_{2} O_{3}$ 和CaO，另有少量MgO、 $F e_{2} O_{3}$ )为原料制取 $T i B_{2}$ 的流程如下：
已知：①电弧炉是由石墨电极和石墨坩埚组成的高温加热装置；
② $B_{2} O_{3}$ 高温下蒸气压大、易挥发；
③ $T i O_{2}$ 可溶于热的浓硫酸形成 $T i O^{2 +}$ 。
回答下列问题：

(1)、滤渣的主要成分为(填化学式)。

(2)、“水解”需在沸水中进行，离子方程式为，该工艺中，经处理可循环利用的物质为(填化学式)。

(3)、“热还原”中发生反应的化学方程式为， $B_{2} O_{3}$ 的实际用量超过了理论化学计量所要求的用量，原因是。仅增大配料中 $B_{2} O_{3}$ 的用量，产品中的杂质含量变化如图所示。杂质TiC含量随w%增大而降低的原因是(用化学方程式解释)。

(4)、原料中的 $B_{2} O_{3}$ 可由硼酸脱水制得。以 $N a B {(O H)}_{4}$ 为原料，用电渗析法制备硼酸( $H_{3} B O_{3}$ )的工作原理如图所示，产品室中发生反应的离子方程式为。若反应前后NaOH溶液的质量变化为m kg，则制得 $H_{3} B O_{3}$ 的质量为kg。

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31. 铋及其化合物广泛应用于电子材料、医药等领域。一种以含铋烧渣(主要成分为 $B i_{2} O_{3}$ 、 $M n S O_{4}$ ，还含有少量MnS、 $F e_{2} O_{3}$ 、CuO及 $S i O_{2}$ 等)制取 $B i_{2} O_{3}$ 并回收锰的工艺流程如下：
已知：①氧化性： $C u^{2 +} > B i^{3 +}$ ；
② $B i^{3 +}$ 易水解成BiOCl沉淀；常温下，BiOCl存在的pH范围约为2.0～11.0；
③常温下， $K_{s p} [F e {(O H)}_{2}] = 4.9 \times 1 0^{- 17}$ ； $l g 7 = 0.85$ 。
回答下列问题：

(1)、基态锰原子的价电子排布式为。

(2)、“水浸提锰”时，另加入少量稀硫酸可促进(填化学式)溶解，进一步提高锰的浸取率。

(3)、“滤渣2”的主要成分有(填化学式)、Bi。

(4)、常温下，“含 $F e^{2 +}$ 滤液”中 $F e^{2 +}$ 的浓度为 $0.01 m o l \cdot L^{- 1}$ 。为保证BiOCl产品的纯度，理论上，“沉铋”时应控制溶液的pH＜(保留一位小数)。

(5)、“脱氯”过程中发生主要反应的离子方程式为。

(6)、BiOCl是一种性能优良的光催化剂，可催化降解有机污染物对硝基苯酚()等。对硝基苯酚的熔点高于邻硝基苯酚()的熔点，其原因是。

(7)、我国科学家在新型二维半导体芯片材料——硒氧化铋的研究中取得突破性进展。硒氧化铋的晶胞结构如图所示，晶胞棱边夹角均为90°，晶胞参数为a pm，a pm，b pm。
①该晶胞沿z轴方向的投影图为(填标号)。
A．B．C．D．
②该晶体中，每个 $O^{2 -}$ 周围紧邻的 $B i^{3 +}$ 共有个。
③该晶体的密度为 $g \cdot c m^{- 3}$ (列出计算式， $N_{A}$ 为阿伏加德罗常数的值)。

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32. 一种利用黄铁矿烧渣和硫酸铵废液制备铵铁蓝颜料的工艺如下：
已知：黄铁矿的主要成分是FeS₂；铵铁蓝的化学式为 $F e (N H_{4}) F e {(C N)}_{6}$ ，难溶于水。

(1)、高纯度硫酸铵溶液能够提高铵铁蓝的品质，为除去硫酸铵废液中的Fe²⁺和Fe³⁺ ， “氧化1”工序使用酸化的H₂O₂作为氧化剂，写出反应的离子方程式， “调pH”工序应加入(写出一种物质的化学式)。

(2)、黄铁矿在空气中焙烧得到黄铁矿烧渣，其主要成分是(写化学式)。

(3)、“还原”工序获得FeSO₄溶液，则“结晶”工序的操作方法是。

(4)、“沉铁”工序产生的白色沉淀 $F e {(N H_{4})}_{2} F e {(C N)}_{6}$ 中Fe的化合价为， “氧化”工序发生反应的离子方程式为。

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33. 镍是重要的战略金属资源，一种从某高镁低品位铜镍矿(主要成分为CuFeS₂、FeS₂、3NiO●4SiO₂●H₂O、3MgO●4SiO₂●H₂O等)中回收Cu、Ni的工艺流程如图所示：

回答下列问题：

(1)、 ${NaFe}_{3} {({SO}_{4})}_{2} {(OH)}_{6}$ 中， $Fe$ 元素的化合价为。

(2)、为提高“氧压浸出”的速率，可行的操作有(任填一个)。

(3)、“氧压浸出”的滤渣有S和，该环节中 ${CuFeS}_{2}$ 发生的化学反应方程式为。

(4)、“萃铜”时的反应为： $2 HR$ (有机相) $+ {Cu}^{2 +}$ (水相) $⇌ {CuR}_{2}$ (有机相) $+ 2 H^{+}$ (水相)，下列说法正确的有_______。

A、向萃取液中加入稀硫酸进行“反萃取”，可得到单质 $Cu$ B、萃余液中的阳离子为： ${Fe}^{2 +} 、 {Ni}^{2 +} 、 {Mg}^{2 +}$ C、一定条件下，萃取平衡时， $\frac{n ({CuR}_{2})}{n ({Cu}^{2+})} = 4$ ，则 ${Cu}^{2 +}$ 的萃取率为80% D、为提高 ${Cu}^{2 +}$ 的萃取率，可适当提高溶液 $pH$

(5)、已知 $K_{sp} [Ni {(OH)}_{2}] = 2 \times 10^{- 15}$ ， “滤液”中 $c ({Ni}^{2 +}) = 0.2 mol \cdot L^{- 1}$ ， “沉镍”时，控制 $pH$ 为8.50，此时 ${Ni}^{2 +}$ 的沉淀率为， “沉镍”后的母液，含有的主要溶质为(填化学式)。

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金属离子	Fe³⁺	Al³⁺		Cr³⁺	Fe²⁺	Mg²⁺
开始沉淀的pH	1.5	4.0		4.6	7.6	9.5
沉淀完全的pH	2.8	5.2		6.8	9.7	11.1
金属氢氧化物	Al(OH)₃		Cr(OH)₃
开始溶解的pH	7.8		12
溶解完全的pH	10.8		>14

$- R$	$- C H_{2} C H_{3}$	$- C H_{2} C H_{2} C H_{3}$	$- C H_{2} C H_{2} C H_{2} C H_{3}$
$(R O)_{3} P O$ 产率/ $%$	82	62	20