【备考2024年】高考化学广东卷真题变式分层精准练（第18题）

试卷更新日期：2024-02-26 类型：二轮复习

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一、真题重现

N i 、 C o

均是重要的战略性金属。从处理后的矿石硝酸浸取液(含

N i^{2 +} 、 C o^{2 +} 、 A l^{3 +} 、 M g^{2 +}

)中，利用氨浸工艺可提取

N i 、 C o

，并获得高附加值化工产品。工艺流程如下：

已知：氨性溶液由 $N H_{3} \cdot H_{2} O$ 、 ${(N H_{4})}_{2} S O_{3}$ 和 ${(N H_{4})}_{2} C O_{3}$ 配制。常温下， $N i^{2 +} 、 C o^{2 +} 、 C o^{3 +}$ 与 $N H_{3}$ 形成可溶于水的配离子： $l g K_{b} (N H_{3} \cdot H_{2} O) = - 4.7$ ； $C o (O H)_{2}$ 易被空气氧化为 $C o (O H)_{3}$ ；部分氢氧化物的 $K_{s p}$ 如下表。

氢氧化物	$C o (O H)_{2}$	$C o (O H)_{3}$	$N i (O H)_{2}$	$A l (O H)_{3}$	$M g (O H)_{2}$
$K_{s p}$	$5.9 \times 1 0^{- 15}$	$1.6 \times 1 0^{- 44}$	$5.5 \times 1 0^{- 16}$	$1.3 \times 1 0^{- 33}$	$5.6 \times 1 0^{- 12}$

回答下列问题：

(1)、活性

M g O

可与水反应，化学方程式为。

(2)、常温下，

p H = 9.9

的氨性溶液中，

c (N H_{3} \cdot H_{2} O)

c (N H_{4}^{+})

(填“>”“<”或“=”)。

(3)、“氨浸”时，由

C o (O H)_{3}

转化为

{[C o {(N H_{3})}_{6}]}^{2 +}

的离子方程式为。

(4)、

{(N H_{4})}_{2} C O_{3}

会使滤泥中的一种胶状物质转化为疏松分布的棒状颗粒物。滤渣的X射线衍射图谱中，出现了

N H_{4} A l (O H)_{2} C O_{3}

的明锐衍射峰。

① $N H_{4} A l (O H)_{2} C O_{3}$ 属于(填“晶体”或“非晶体”)。

② ${(N H_{4})}_{2} C O_{3}$ 提高了 $N i 、 C o$ 的浸取速率，其原因是。

(5)、①“析晶”过程中通入的酸性气体A为。

②由 $C o C l_{2}$ 可制备 $A l_{x} C o O_{y}$ 晶体，其立方晶胞如图。 $A l$ 与O最小间距大于 $C o$ 与O最小间距，x、y为整数，则 $C o$ 在晶胞中的位置为；晶体中一个 $A l$ 周围与其最近的O的个数为。

(6)、①“结晶纯化”过程中，没有引入新物质。晶体A含6个结晶水，则所得

H N O_{3}

溶液中

n (H N O_{3})

与

n (H_{2} O)

的比值，理论上最高为。

②“热解”对于从矿石提取 $N i 、 C o$ 工艺的意义，在于可重复利用 $H N O_{3}$ 和(填化学式)。

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二、基础巩固

2. 实验室合成高铁酸钾（ $K_{2} F e O_{4}$ ）的过程如下图所示。下列说法错误的是（）

A、气体a的主要成分为 $C l_{2}$ B、沉淀b的主要成分为 $K C l O_{3}$ C、 $K_{2} F e O_{4}$ 中 $F e$ 的化合价为 $+ 6$ D、反应2为 $2 F e {(N O_{3})}_{3} + 10 K O H + 3 K C l O = 2 K_{2} F e O_{4} + 3 K C l + 6 K N O_{3} + 5 H_{2} O$

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3. 实验小组用过量 $F e C l_{3}$ 溶液处理覆铜板得到浸出液，并对其中的物质进行回收，流程如下。下列有关说法正确的是（）

A、浸出液呈中性 B、滤渣只有铜粉 C、用KSCN溶液检验是否“氧化”完全 D、溶液a回收后可用于处理覆铜板

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4. 某化工厂制备净水剂硫酸铁铵晶体【NH₄Fe（SO₄）₂·6H₂O】的一种方案如下：
下列说法不正确的是（）

A、滤渣A的主要成分是CaSO₄ B、“合成”反应要控制温度，温度过高，产率会降低 C、“系列操作”包括蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤、干燥等 D、相同条件下，NH₄Fe（SO₄）₂·6H₂O净水能力比FeCl₃强

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三、能力提升

5. 钴属于稀缺性金属。利用“微波辅助低共熔溶剂”浸取某废旧锂离子电池中钴酸锂粗品制备 $L i C o O_{2}$ 产品，实现资源的循环利用。主要工艺流程如下：
已知：①氯化胆碱 $[H O C H_{2} C H_{2} N^{+} {(C H_{3})}_{3} \cdot C l^{-}]$ 是一种铵盐；
② $C o^{2 +}$ 在溶液中常以 ${[C o C l_{4}]}^{2 -}$ (蓝色)和 ${[C o {(H_{2} O)}_{6}]}^{2 +}$ (粉红色)形式存在；
③ $25 ℃$ 时， $K_{s p} [C o (O H)_{2}] = 1.6 \times 1 0^{- 15}$ 。
回答下列问题：

(1)、 $L i C o O_{2}$ 中 $L i$ 的化合价为。

(2)、下图为“微波共熔”中氯化胆碱-草酸和 $L i C o O_{2}$ 粗品以不同的液固比在 $120 ℃$ 下微波处理 $10 m i n$ 后锂和钴的浸取率图，则最佳液固比为 $m L / g$ 。

(3)、“水浸”过程中溶液由蓝色变为粉红色，该变化的离子方程式为。

(4)、 $25 ℃$ 时，“沉钴”反应完成后，溶液 $p H = 10$ ，此时 $c (C o^{2 +}) =$ $m o l \cdot L^{- 1}$ 。

(5)、“滤饼2”在高温烧结前需要洗涤、干燥，检验“滤饼2”是否洗涤干净的操作及现象是。

(6)、“高温烧结”中需要通入空气，其作用是。

(7)、锂离子电池正极材料 $L i C o O_{2}$ 在多次充放电后由于可循环锂的损失，结构发生改变生成 $C o_{3} O_{4}$ ，导致电化学性能下降。
① $C o_{3} O_{4}$ 晶体(常式尖晶石型)的晶胞示意图如图所示，则顶点上的离子为(用离子符号表示)。
②使用 $L i O H$ 和 $30 % H_{2} O_{2}$ 溶液可以实现 $L i C o O_{2}$ 的修复，则修复过程中的化学反应方程式为。

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6. 废旧太阳能电池ClGS具有较高的回收利用价值，其主要组成为Culn_0.5Ca_0.5Se₂。某探究小组回收处理流程如图：
回答下列问题：

(1)、硒(Se)与硫为同族元素，Se的最外层电子数为；在化合物Culn_0.5Ca_0.5Se₂中镓(Ga)和铟(In)均为+3价，则Cu的化合价为。

(2)、“酸浸氧化”得蓝色溶液，则该过程发生的主要氧化还原反应的化学方程式为。

(3)、氢氧化铜沉淀可溶于氨水，则滤液I中的阴离子主要有和两种。

(4)、滤渣加入SOCl₂混合前需要洗涤、干燥，并用试剂和来检验滤渣中的 $S O_{4}^{2 -}$ 是否洗净。

(5)、滤渣加入SOCl₂可反生反应：2In(OH)₃+3SOCl₂=2InCl₃+3X；对物质X的性质有如下判
断，你认为不正确的是____。

A、有弱酸性 B、可使溴水褪色 C、与CaCl₂溶液反应得白色沉淀 D、与烧碱溶液反应可生成两种盐

(6)、“高温气相沉积”过程中发生的化学反应方程式为。

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7. 金属铼广泛用于航空航天等领域．工业上用富铼渣（铼元素主要以 $R e S_{2}$ 形式存在，砷主要以 $A s_{2} S_{3}$ 形式存在）制取铼粉．工艺流程如下：
已知：常温下 $l g K_{b} (N H_{3} \cdot H_{2} O) = - 4.7$ ； $A s$ 为第四周期第ⅤA族元素；高铼酸铵微溶于冷水，易溶于热水．
回答下列问题：

(1)、 $A s$ 的简化电子排布式为．

(2)、“氧化”时铼转化为强酸高铼酸 $(H R e O_{4})$ ． “滤渣1”的主要成分是硫单质．写出“氧化”时 $R e S_{2}$ 发生反应的离子方程式：．

(3)、综合考虑，富铼渣“氧化”中浸出温度选择 $20 ~ 25 ℃$ 为宜，原因是．

(4)、常温下，“反萃取”得到高铼酸铵溶液的 $p H = 9.0$ ，则溶液中 $c (N H_{4}^{+})$ $c (N H_{3} \cdot H_{2} O)$ （填“>”“<”或“=”）．

(5)、“析晶”得到的主要产品是 $N H_{4} R e O_{4}$ ．提纯粗高铼酸铵固体的方法是，图1是 $N H_{4} R e O_{4}$ 的X射线衍射图谱，则 $N H_{4} R e O_{4}$ 属于（填“晶体”或“非晶体”）．
图1：高铼酸铵 $X R D$ 谱图2

(6)、“热解”产生可再生循环利用的物质是．

(7)、已知 $R e O_{3}$ 的立方晶胞如图2，则 $R e$ 在晶胞中的位置为；晶体中一个 $R e$ 周围与其最近的O的个数为．

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四、模拟演练

8. 以软锰矿与黄铁矿为主要原料制备高品质 $M n O_{2}$ 的工艺流程：
已知：①软锰矿与黄铁矿的主要成分分别为 $M n O_{2}$ 、 $F e S_{2}$ ，还均含少量Fe、Ca、Mg、Al、Si等元素的氧化物；
②该工艺条件下，相关金属离子形成氢氧化物沉淀的pH：
金属离子
$F e^{2 +}$
$F e^{3 +}$
$M n^{2 +}$
$M g^{2 +}$
$A l^{3 +}$
开始沉淀的pH
6.9
1.9
6.6
9.1
3.4
沉淀完全（ $c = 1.0 \times 1 0^{- 5} m o l \cdot L^{- 1}$ ）的pH
8.3
3.2
10.1
10.9
4.7
回答下列问题：

(1)、基态 $F e^{2 +}$ 的价层电子排布图为。

(2)、“酸浸”过程中，为提高反应速率可以采取的措施有（写一条）。

(3)、“酸浸”加入 $H_{2} S O_{4}$ 后，主要反应的离子方程式：
$2 F e S_{2} + 3 M n O_{2} + 12 H^{+} \begin{array}{l} \underline{\underline{}} \end{array} 2 F e^{3 +} + 3 M n^{2 +} + 4 S ↓ + 6 H_{2} O$
$2 F e^{2 +} + M n O_{2} + 4 H^{+} \begin{array}{l} \underline{\underline{}} \end{array} 2 F e^{3 +} + M n^{2 +} + 2 H_{2} O$
滤渣1的主要成分为S、，加入 $H_{2} O_{2}$ 后迅速产生大量气泡，可减少滤渣1在矿粉表面的附着，有利于酸浸。分析迅速产生气泡的原因：。

(4)、“调pH”操作中需调节溶液pH范围为4.7～6.0，此时滤渣2的主要成分为（填化学式）。

(5)、“沉锰”步骤发生主要反应的离子方程式为。

(6)、利用惰性电极电解 $H_{2} S O_{4} - M n S O_{4} - H_{2} O$ 体系获得 $M n O_{2}$ 的机理如左图所示，硫酸浓度与电流效率η的关系如右图所示。硫酸浓度超过 $3.0 m o l \cdot L^{- 1}$ 时，电流效率η降低的原因是。（ $η = \frac{实际产物的质量}{理论上产物的质量} \times 100 %$ ）

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9. 五氧化二钒( $V_{2} O_{5}$ )广泛用作合金添加剂及有机化工催化剂。从废钒催化剂(含有 $V_{2} O_{5}$ 、 $V O S O_{4}$ 及少量 $F e_{2} O_{3}$ 、 $A l_{2} O_{3}$ 等杂质)回收 $V_{2} O_{5}$ 的部分工艺流程如下：
已知：
① $N H_{4} V O_{3}$ 可溶于热水，不溶于乙醇；
②常温下，部分含钒物质在水中的溶解性见下表；
物质
$V_{2} O_{5}$
$V O S O_{4}$
${(V O_{2})}_{2} S O_{4}$
$N H_{4} V O_{3}$
溶解性
难溶
可溶
易溶
难溶
③＋5价钒在溶液中的主要存在形式与溶液pH的关系见下表；
pH
<6
6～8
8～10
10～12
主要离子
$V O_{2}^{+}$
$V O_{3}^{-}$
$V_{2} O_{7}^{4 -}$
$V O_{4}^{3 -}$
回答下列问题：

(1)、“一系列操作”包括过滤、洗涤、干燥等，洗涤时最好选用的试剂为____(填字母)。

A、冷水 B、热水 C、乙醇 D、NaOH溶液

(2)、“中和”时调节pH为7的目的，一是将 $V O_{2}^{+}$ 转化为 $V O_{3}^{-}$ ；二是。

(3)、“沉钒”前需将溶液先进行“离子交换”和“洗脱”，再加入 ${(N H_{4})}_{2} C O_{3}$ 生成 $N H_{4} V O_{3}$ “离子交换”和“洗脱”两步操作可简单表示为： $R O H + V O_{3}^{-} ⇌_{洗脱}^{离子交换} R V O_{3} + O H^{-}$ (ROH为强碱性阴离子交换树脂)。为了提高洗脱效率，淋洗液应该呈(填“酸性”或“碱性”)，理由是。

(4)、“沉钒”析出的 $N H_{4} V O_{3}$ 晶体需要洗涤，证明 $N H_{4} V O_{3}$ 已洗涤干净的实验操作及现象为。

(5)、写出“煅烧”中发生反应的化学方程式。

(6)、钒(V)的某种氧化物的晶胞结构如图所示。该晶体的化学式为。

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10. 某钴土矿主要含有镍 $(N i)$ 、钴 $(C o)$ 、铁 $(F e)$ 、铝 $(A l)$ 、钙 $(C a)$ 、硅 $(S i)$ 等元素的氧化物，一种综合回收利用钴土矿的部分流程如下：
已知：①25℃时，相关金属离子 $[c (M^{n +}) = 0.1 m o l \cdot L^{- 1}]$ 形成氢氧化物沉淀的 $p H$ 范围如下：
金属离子
$F e^{2 +}$
$F e^{3 +}$
$A l^{3 +}$
$N i^{2 +}$
$C o^{2 +}$
开始沉淀的 $p H$
6.3
1.8
3.4
6.9
7.1
沉淀完全的 $p H$
8.3
3.2
4.7
8.9
9.1
②氧化前后，溶液中 $N i$ 、 $C o$ 元素的化合价均为+2价。

(1)、“酸浸”时，滤渣的主要成分为（填化学式）。

(2)、“除铁、铝”时，应控制溶液 $p H$ 范围为，使用 $N a O H$ 溶液可将滤渣2中铁、铝元素分离，涉及化学方程式为。

(3)、“沉钴”时，滤渣3的成分为亚硝酸钴钾 $(K_{3} [C o {(N O_{2})}_{6}])$ ，同时有无色气体（遇空气变为红棕色）生成，写出“沉钴”步骤的离子方程式。

(4)、亚硝酸钴钾 $(K_{3} [C o {(N O_{2})}_{6}])$ 的中心离子的配位数为，配体中配位原子 $(N)$ 的杂化方式为。

(5)、 $C o$ 的一种氧化物 $C o_{3} O_{4}$ 是重要的化工原料。 $C o_{3} O_{4}$ 晶体为尖晶石结构，其晶胞结构如下图所示。已知晶胞边长为 $a p m$ ，设 $N_{A}$ 为阿伏加德罗常数的值，则该晶体中 $C o^{2 +}$ 与 $C o^{3 +}$ 的个数比为，晶体的密度为 $g \cdot c m^{- 3}$ （列出计算式）。

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11. 钢渣是钢铁行业的固体废弃物，含有 $2 C a O \cdot S i O_{2} 、 F e_{2} O_{3} 、 F e O 、 A l_{2} O_{3}$ 和 $V_{2} O_{3}$ 等物质。一种以钢渣粉为原料固定 $C O_{2}$ 并制备 $V_{2} O_{3}$ 的工艺流程如图所示。
已知钢渣中 $C a$ 元素质量分数为 $30 % ， V_{2} O_{3}$ 在稀盐酸和 $N H_{4} C l$ 混合溶液中不易被浸出。该工艺条件下，有关金属离子开始沉淀和沉淀完全的 $p H$ 如下表所示：
金属离子
$F e^{3 +}$
$F e^{2 +}$
$A l^{3 +}$
$C a^{2 +}$
开始沉淀的 $p H$
1.9
7.2
3.5
12.4
沉淀完全的 $p H$
2.9
8.2
5.1
13.8
回答下列问题：

(1)、浸出1过程生成的 $S i O_{2}$ “包裹”在钢渣表面形成固体膜，阻碍反应物向钢渣扩散。提高浸出率的措施有(除粉碎外，举1例)。该浸出过程不使用稀硫酸代替稀盐酸的原因是。

(2)、为避免引入杂质离子，氧化剂 $A$ 应为(举1例)。

(3)、滤液 $C$ 的溶质可循环利用，试剂 $B$ 应为。

(4)、若 $C a$ 的浸出率为 $90 %$ ，理论上1吨钢渣在“固碳”中可固定 $k g C O_{2}$ 。

(5)、富钒渣焙烧可生成钒钙盐，不同钒钙盐的溶解率随 $p H$ 变化如图所示。已知浸出2的pH约为2.5，则应控制焙烧条件使该钒钙盐为。该培烧反应的化学方程式是。

(6)、微细碳酸钙广泛应用于医药、食品等领域，某种碳酸钙晶胞如图所示。已知 $a = b = 4.99 n m ， c = 17.3 n m ， α = β = 90 ° ， γ = 120 °$ ，该晶体密度为 $g \cdot c m^{- 3}$ (列出计算式，阿伏加德罗常数的值为 $N_{A}$ )。

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金属离子	$F e^{2 +}$	$F e^{3 +}$	$M n^{2 +}$	$M g^{2 +}$	$A l^{3 +}$
开始沉淀的pH	6.9	1.9	6.6	9.1	3.4
沉淀完全（ $c = 1.0 \times 1 0^{- 5} m o l \cdot L^{- 1}$ ）的pH	8.3	3.2	10.1	10.9	4.7

物质	$V_{2} O_{5}$	$V O S O_{4}$	${(V O_{2})}_{2} S O_{4}$	$N H_{4} V O_{3}$
溶解性	难溶	可溶	易溶	难溶

pH	<6	6～8	8～10	10～12
主要离子	$V O_{2}^{+}$	$V O_{3}^{-}$	$V_{2} O_{7}^{4 -}$	$V O_{4}^{3 -}$

金属离子	$F e^{3 +}$	$F e^{2 +}$	$A l^{3 +}$	$C a^{2 +}$
开始沉淀的 $p H$	1.9	7.2	3.5	12.4
沉淀完全的 $p H$	2.9	8.2	5.1	13.8