题型强化03 工艺流程+物质结构-2025年1月“八省联考”化学真题完全解读与考后提升

03 工艺流程+物质结构 “八省联考”真题回眸 (2025年1月•“八省联考”内蒙古卷，16)TiO2是冶炼金属钛的重要原料。氟化法从含钛电炉渣(主要含有Ti、Si、Fe、Ca元素)中制备TiO2的流程如下： 回答下列问题： (1)Ti位于元素周期表 区。 (2)滤渣的主要成分为(NH4)3FeF6和 。 (3)“除铁”步骤溶液中残留的FeF63-以钠盐形式析出，离子方程式为 。 (4)“水解”步骤中(NH4)2SiF6和(NH4)2TiF6的水解率(α)与溶液pH的关系如下图所示。为提高分离效果，“水解”的最佳pH为 。水解后的滤液需返回工艺进行循环，目的是 。 (5)“水解”生成(NH4)2TiOF4沉淀的化学方程式为 。 (6)“煅烧”产生的气体中可循环使用的物质是 和 (填化学式)。 (7)如下图所示，“煅烧”温度达1000℃时，锐钛矿型TiO2 (晶胞Ⅰ，位于晶胞顶点、侧面和体心)转换成金红石型TiO2 (晶胞Ⅱ)，晶胞体积，。则晶体密度比 (填最简整数比)。 巩固训练强化提升 1．铜冶炼是“有色金属王国”云南省的重要产业。铜电解精炼产生的阳极泥是提取Cu、Ag、Au等金属的原料之一，阳极泥中的As主要以As2S3形式存在，对金属提取和废水达标排放都会产生影响，需预先分离脱除。一种从铜阳极泥中分离As的工艺流程如图： 回答下列问题： (1)As与N同族，其基态原子的价层电子排布式为 。 (2)“操作X”为 。 (3)“加热氧化”中，HAsO2转化为H3AsO4 (结构如图)，As的杂化类型由 转变为 。 (4)“还原”中： ①发生的化学反应为 。 _____________+5NaH2PO2+5HCl=_____________+5NaCl+5H3PO4+6H2O ②As产率随还原温度变化如图，当温度达到 ℃时，As产率最高。 ③欲得到7.50g的单质As，至少加入 g aH2PO2。 (5)工艺中可循环利用的物质为________________ (写出一种即可)。 (6)砷化镓是一种半导体材料，晶胞结构示意图如图。 ①Ga原子的配位数为 。 ②砷化镓晶胞体积为，晶体密度 (列出计算式，阿伏加德罗常数的值为)。 2．F电池级碳酸锂是制造LiCoO2等锂离子电池必不可少的原材料。享誉“亚洲锂都”的宜春拥有亚洲储量最大的锂云母矿，以锂云母浸出液(含Li+、Fe3+、Mg2+、SO42-等)为原料制取电池级Li2CO3的工艺流程如图： 已知：①HR为有机萃取剂，难溶于水，可萃取Fe3+，萃取时发生的反应可表示为：Fe3++3HRFeR3+3H+； ②常温时，1mol·L-1LiOH溶液的pH=14。 回答下列问题： (1)“有机层”的主要成分为 (填化学式，下同)；“滤渣1”中含有的物质为 ；使用HR萃取剂时，需加入一定量的NaOH进行处理，其目的是 。 (2)某种HR的结构简式为 ，该分子中可能与Fe3+形成配位键的原子有 。 (3)加适量草酸的目的 。 (4)“混合沉锂”的离子方程式为 。 (5)Li2CO3与Co3O4在空气中加热可以制备重要的电极材料钴酸锂(LiCoO2)。写出对应的化学方程式 。 (6)钴酸锂(LiCoO2)是常见的锂离子电池正极材料，其晶胞结构示意图如下图所示，各离子位于晶胞的顶点、棱和体内。 ①基态Co原子核外电子排布式为 。 ②该晶胞密度为 g·cm-3。(写出计算式，阿伏加德罗常数为NA) 3．F分铜液净化渣主要含铜、碲(Te)、锑(Sb)、砷(As)等元素的化合物，一种回收工艺流程如图： 已知：①“碱浸”时，铜、锑转化为难溶氢氧化物或氧化物，碱浸液含有Na2TeO3、Na3AsO4。 ②“酸浸”时，锑元素发生反应生成难溶的Sb2O(SO4)4浸渣。 回答下列问题： (1)As位于第四周期VA族，基态As的价层电子排布式为 。 (2)“碱浸”时，TeO2与NaOH反应的离子方程式为 。 (3)向碱浸液中加入盐酸调节pH=4，有TeO2析出，分离出TeO2的操作是 。滤液中As元素最主要的存在形式为 。(填标号)(25℃，H3AsO4的各级电离常数为Ka1=6.3×10-3，Ka2=1.0×10-7，Ka3=3.2×10-12) A．H3AsO4 B．H2AsO4-             C．HAsO42-                 D．AsO43- (4)①Sb2O(SO4)4中，Sb的化合价为 。 ②“氯盐酸浸”时，通入SO2的目的是 。 (5)“水解”时，生成SbOCl的化学方程式为 。 (6)TeO2可用作电子元件材料，熔点为733℃，TeO2晶胞是长方体结构如图。碲的配位数为 。已知NA为阿伏加德罗常数的值，则该晶体的密度为 g/cm3。 4．镓(Ga)是重要的半导体材料，氮化镓、砷化镓和氧化镓分别是第二代、第三代、第四代半导体材料的代表材料。金属镓在自然界中通常以微量分散于铝土矿、闪锌矿等矿石中，提取非常困难。从闪锌矿渣中提取镓是种常见的方法，具体工艺流程如图： 已知：①金属镓在化学性质上非常接近金属铝，其单质、氧化物和氢氧化物均有两性； ②闪锌矿渣通常含有Pb2+、Zn2+、Fe2+和硅酸盐等杂质； ③25℃时，、。 回答下列问题： (1)为了提高镓的浸取率，可以采取除粉碎矿渣、搅拌等措施外还有 (填写一种)。 (2)滤渣中主要含有 。 (3)工业上通常向Na[Ga(OH)4]溶液中通入过量CO2，产生大量白色沉淀，过滤后加热固体能得到高纯Ga2O3，写出加入过量CO2后的离子反应方程式： 。 (4)氮化镓是目前应用最广泛的半导体材料之一，目前广泛应用于相控阵雷达、快速充电器等行业。氮化镓有不同的晶型，其中六方氮化镓和立方氮化镓之间可以相互转化。 ①六方氮化镓晶体硬度极高，熔点为1700℃，其高温熔融物不导电。六方氮化镓属于 晶体。 ②写出六方氮化镓晶胞的组成： 。 (5)①已知B(N)的坐标为(，，)，请写出A(Ga)的坐标 。 ②若立方氮化镓的边长为a nm，则其密度为 (列出计算式)。 (6)碲(52Te)被誉为“国防与尖端技术的维生素”。常温下，向1 mol/L Na2TeO3溶液中滴加盐酸，当溶液pH=6时，c(TeO32-)：c(H2TeO3)= 。(已知：H2TeO3的Ka1=1.0×10-3，Ka2=2.0×10-8) 5．碳酸镍具有良好的催化性能，在化学和工业领域广泛应用。利用废镍催化剂(主要成分为 Ni及其氧化物、Al和 Fe的氧化物)获得碳酸镍的过程如下： 已知溶液中金属离子开始沉淀和完全沉淀的pH如表所示： 物质 Fe(OH)3 Al(OH)3 Ni(OH)2 Fe(OH)2 开始沉淀pH 2.2 3.7 7.2 7.5 完全沉淀pH 3.2 4.7 8.7 9.0 回答下列问题： (1)“酸浸”时，稀硫酸比稀硝酸更合理，理由是 。 (2)“除杂”时，先加入30% H2O2溶液，再用30% NaOH溶液调pH， 适当升温，反应2 h。 ①若除杂后溶液中Ni2+浓度为0.10 mol/L，需控制溶液的pH范围是 。 ②加入30% H2O2的目的为 。 ③该过程还可用NaClO替代H2O2， 调节pH 为3.5，其反应的离子方程式为 。 (3)“沉镍”后获得产品的一系列操作为 。 (4)碳酸镍的晶胞如图1所示，Ni2+的配位数为 ，晶胞密度为 g/cm³(列出计算式，阿伏加德罗常数的值为NA)。 (5)“沉镍”过程可能生成碱式碳酸镍[xNiCO3·yNi(OH)2·4H2O]。为测定该沉淀的组成进行下列实验：称取干燥沉淀样品7.54 g，隔绝空气加热。该化合物的热重曲线如图2所示。 则y= 。 6．公元前200年左右中国就开始使用镍。镍主要用于合金及用作催化剂，也可用来制造货币。以镍废渣(主要成分为Ni，还含有Al2O3、NiO、FeO、CaO和SiO2)为原料制备纯镍的流程如图，回答下列问题： (1)“酸浸”得到的浸渣的主要成分是 (填化学式)。常温下，“酸浸”中硫酸浓度与镍浸出率的关系如图所示。 硫酸浓度大于c0 mol·L-1后，镍浸出率降低的可能原因是 。 (2)“氧化”时双氧水的作用是 (用离子方程式表示)。 (3)“沉铝”时NiO的作用是 ，“操作X”包括蒸发浓缩、 、过滤、洗涤。 (4) NiSO4‧7H2O在隔绝空气条件下的热失重曲线如下图2所示。a→b过程中失去的物质是 (填化学式，下同)，c点对应的氧化物为 。 (5)Ni和Nb组成的一种合金材料，其晶胞如上图3所示。已知：NA代表阿伏加德罗常数的值。该晶胞中Ni、Nb个数之比为 ，该晶体的密度为 (填表达式)g·cm-3。 7．碳酸铈[Ce2(CO3)3]是一种稀土材料，工业上常以氟碳铈矿(主要成分为CeFCO3、SiO2)为原料制备碳酸铈，其工艺流程如图所示： 已知：①“酸浸”后铈元素主要以(CeF2)2+存在 ②硫脲()是一种常见的还原剂，易被氧化为(SCN2H3)2。 (1)“焙烧”时，从焙烧室的底部通入空气目的是 。 (2)“还原”时的产物为NaCe(SO4)2沉淀，该反应的离子方程式为 。 (3)“沉淀”时的离子方程式为 。 (4) 1mol (SCN2H3)2中含有σ键的数目为 。 (5)某研究小组利用硫化锌锂电池电解含Ce(Ⅱ)的溶液，可将Ce(Ⅱ)转化为Ce(Ⅳ)。该硫化锌锂电池放电时，负极材料晶胞组成变化如图所示。 ①化学式LixZnyS中，X= 。 ②将1molCe(Ⅲ)完全转化为Ce(Ⅳ)，负极至少消耗LiZn合金的物质的量为 mol。 8．钛(T)被称为“未来金属”，钛合金广泛应用于多个领域。 (1)工业上由钛铁矿(主要成分为FeTiO3)在高温下经氯化得到TiCl4，再制取金属钛的流程如图 ①元素在元素周期表的位置是 。 ②基态原子的简化电子排布式是 。 ③补全反应器中发生反应的化学方程式： 。 ④由合成器得到的粗产品是Mg、MgCl2、Ti的混合物，可采用真空蒸馏的方法分离得到Ti。依据下表信息，加热的温度略高于 即可。 TiCl4 Mg MgCl2 Ti 熔点/ 648.8 714 1667 沸点/ 136.4 1090 1412 3287 (2)超高硬度生物材料Ti3Au合金是理想的人工髋关节和膝关节材料，其晶体有α-Ti3Au、β-Ti3Au两种结构，如下图所示。 ①α-Ti3Au晶胞中，原子周围与它最近且距离相等的Ti原子有 个。 ②β-Ti3Au的晶胞边长为509 pm，每个晶胞面上有两个Ti原子。β-Ti3Au晶体的密度是 g· cm-3 (列出计算式)。(已知：阿伏加德罗常数为NA，1pm=10-10cm) ③与β-Ti3Au晶体相比，α-Ti3Au晶体有更长的Ti -Au键键长。上述两种晶体中硬度较高的是 (填“α-Ti3Au”或“β-Ti3Au”)。 ( 10 )原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！ 学科网(北京)股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $$ 03 工艺流程+物质结构 “八省联考”真题回眸 (2025年1月•“八省联考”内蒙古卷，16)TiO2是冶炼金属钛的重要原料。氟化法从含钛电炉渣(主要含有Ti、Si、Fe、Ca元素)中制备TiO2的流程如下： 回答下列问题： (1)Ti位于元素周期表 区。 (2)滤渣的主要成分为(NH4)3FeF6和 。 (3)“除铁”步骤溶液中残留的FeF63-以钠盐形式析出，离子方程式为 。 (4)“水解”步骤中(NH4)2SiF6和(NH4)2TiF6的水解率(α)与溶液pH的关系如下图所示。为提高分离效果，“水解”的最佳pH为 。水解后的滤液需返回工艺进行循环，目的是 。 (5)“水解”生成(NH4)2TiOF4沉淀的化学方程式为 。 (6)“煅烧”产生的气体中可循环使用的物质是 和 (填化学式)。 (7)如下图所示，“煅烧”温度达1000℃时，锐钛矿型TiO2 (晶胞Ⅰ，位于晶胞顶点、侧面和体心)转换成金红石型TiO2 (晶胞Ⅱ)，晶胞体积，。则晶体密度比 (填最简整数比)。 【答案】(1)d (2)CaF2 (3) FeF63-+3Na+= Na 3FeF6↓ (4) 9.0 循环利用，提高钛元素的利用率，且能减少污染物排放 (5)(NH4)2TiF6+H2O=(NH4)2TiOF4↓+2HF (6) NH3 HF (7) 【解析】含钛电炉渣氟化浸出的滤渣为(NH4)3FeF6和生成的CaF2沉淀，浸出液加入饱和食盐水除去铁，滤液加入氨水水解生成(NH4)2TiOF4，加入水蒸气煅烧得到二氧化钛。(1)Ti为22号元素，位于元素周期表d区。(2)由分析，滤渣的主要成分为(NH4)3FeF6和CaF2；(3)“除铁”步骤溶液中残留的FeF63-和钠离子结合以钠盐形式析出，离子方程式为：FeF63-+3Na+= Na3FeF6↓；(4)“水解”步骤中(NH4)2SiF6和(NH4)2TiF6通过水解使得其中(NH4)2TiF6生成水解产物(NH4)2TiOF4沉淀而和(NH4)2SiF6分离，结合图可知，“水解”的最佳pH为9.0，此时(NH4)2SiF6几乎不水解进入滤液、(NH4)2TiF6水解进入沉淀；水解后的滤液需返回工艺进行循环，目的是循环利用，提高钛元素的利用率，且能减少污染物排放；(5)(NH4)2TiF6 “水解”生成(NH4)2TiOF4沉淀，结合质量守恒还生成HF，反应为：(NH4)2TiF6+H2O=(NH4)2TiOF4↓+2HF；(6)(NH4)2TiOF4 和水蒸气“煅烧”生成二氧化钛和气体，结合质量守恒，气体为氨气和HF，可以分别在氟化浸出、水解环节循环使用，故产生的气体中可循环使用的物质是NH3和HF；(7)据“均摊法”， 晶胞Ⅰ中含个Ti、晶胞Ⅱ中含个Ti，结合化学式，则1个晶胞中均含4个TiO2，则。 巩固训练强化提升 1．铜冶炼是“有色金属王国”云南省的重要产业。铜电解精炼产生的阳极泥是提取Cu、Ag、Au等金属的原料之一，阳极泥中的As主要以As2S3形式存在，对金属提取和废水达标排放都会产生影响，需预先分离脱除。一种从铜阳极泥中分离As的工艺流程如图： 回答下列问题： (1)As与N同族，其基态原子的价层电子排布式为 。 (2)“操作X”为 。 (3)“加热氧化”中，HAsO2转化为H3AsO4 (结构如图)，As的杂化类型由 转变为 。 (4)“还原”中： ①发生的化学反应为 。 _____________+5NaH2PO2+5HCl=_____________+5NaCl+5H3PO4+6H2O ②As产率随还原温度变化如图，当温度达到 ℃时，As产率最高。 ③欲得到7.50g的单质As，至少加入 g aH2PO2。 (5)工艺中可循环利用的物质为________________ (写出一种即可)。 (6)砷化镓是一种半导体材料，晶胞结构示意图如图。 ①Ga原子的配位数为 。 ②砷化镓晶胞体积为，晶体密度 (列出计算式，阿伏加德罗常数的值为)。 【答案】(1)4s24p3 (2)过滤 (3) sp2 sp3 (4)4H3AsO4+5NaH2PO2+5HCl=4As+5NaCl+5H3PO4+6H2O 80 11 (5) NaCl (6) 4 【解析】铜阳极泥中含有Au、AgCl、Ag2S3、Cu3(AsO4)2等物质，加入硫酸、盐酸、氯化钠浸取，过滤分出铜、银、金固体，“加热氧化”中，HAsO2转化为H3AsO4，经NaH2PO2还原，最终得到粗As。(1)As是第33号元素，与N同族，基态原子的价层电子排布式为4s24p3；(2)“操作X”是固液分离，为过滤；(3)HAsO2的价层电子对数，杂化类型是sp2，H3AsO4的价层电子对数，杂化类型是sp3；(4)①依据得失电子守恒，NaH2PO2→H3PO4中P的化合价由+1升到+5，失4个电子，H3AsO4→As中As化合价由+5降到0价，得5个电子，得失守恒，H3AsO4计量数为4，故方程式为：4H3AsO4+5NaH2PO2+5HCl=4As+5NaCl+5H3PO4+6H2O；②依据图像，当温度达到80℃时，As产率最高；③根据关系式可知，，至少加入 NaH2PO2；(5)工艺中可循环利用的物质为NaCl；(6)①Ga周围最近且相等的As原子有4个，故Ga原子的配位数为4；②晶胞中Ga原子的个数为4，As原子的个数为，。 2．F电池级碳酸锂是制造LiCoO2等锂离子电池必不可少的原材料。享誉“亚洲锂都”的宜春拥有亚洲储量最大的锂云母矿，以锂云母浸出液(含Li+、Fe3+、Mg2+、SO42-等)为原料制取电池级Li2CO3的工艺流程如图： 已知：①HR为有机萃取剂，难溶于水，可萃取Fe3+，萃取时发生的反应可表示为：Fe3++3HRFeR3+3H+； ②常温时，1mol·L-1LiOH溶液的pH=14。 回答下列问题： (1)“有机层”的主要成分为 (填化学式，下同)；“滤渣1”中含有的物质为 ；使用HR萃取剂时，需加入一定量的NaOH进行处理，其目的是 。 (2)某种HR的结构简式为 ，该分子中可能与Fe3+形成配位键的原子有 。 (3)加适量草酸的目的 。 (4)“混合沉锂”的离子方程式为 。 (5)Li2CO3与Co3O4在空气中加热可以制备重要的电极材料钴酸锂(LiCoO2)。写出对应的化学方程式 。 (6)钴酸锂(LiCoO2)是常见的锂离子电池正极材料，其晶胞结构示意图如下图所示，各离子位于晶胞的顶点、棱和体内。 ①基态Co原子核外电子排布式为 。 ②该晶胞密度为 g·cm-3。(写出计算式，阿伏加德罗常数为NA) 【答案】(1) FeR3和HR Li2CO3、MgCO3 消耗萃取反应时生成的H+，促进萃取反应的正向进行，提高萃取率 (2)O、N (3)使钙离子生成草酸钙，便于除掉 (4)2Li++HCO3-+OH-=H2O+Li2CO3↓ (5)6Li2CO3+4Co3O4+O212LiCoO2+6CO2 (6) [Ar]3d74s2 【解析】(1)根据Fe3++3HRFeR3+3H+平衡可知，有机层中主要是FeR3和HR，根据流程可知沉淀主要是碳酸锂和碳酸镁。加入氢氧化钠后氢离子会被消耗，从而使平衡正向移动。(2)从结构可知氧原子、氮原子都有孤对电子，所以能形成配位键的是N、O；(3)加入草酸的目的是沉淀多余的钙离子；(4)从流程可知是碳酸氢锂和氢氧化锂反应生成了碳酸锂，离子方程式为：2Li++ HCO3-+OH-=H2O+Li2CO3↓；(5)钴元素的化合价从+2和+3归到+3价部分被氧化，所以有氧气参加反应。化学方程式为：6Li2CO3+4Co3O4+O212LiCoO2+6CO2；(6)Co为第四周期第Ⅷ族元素，其核外电子排布式为：[Ar]3d74s2 ，该晶胞中Li+： 、Co3+：、O2-：，其晶胞化学式为：Li3Co3O6，故其密度为： 。 3．F分铜液净化渣主要含铜、碲(Te)、锑(Sb)、砷(As)等元素的化合物，一种回收工艺流程如图： 已知：①“碱浸”时，铜、锑转化为难溶氢氧化物或氧化物，碱浸液含有Na2TeO3、Na3AsO4。 ②“酸浸”时，锑元素发生反应生成难溶的Sb2O(SO4)4浸渣。 回答下列问题： (1)As位于第四周期VA族，基态As的价层电子排布式为 。 (2)“碱浸”时，TeO2与NaOH反应的离子方程式为 。 (3)向碱浸液中加入盐酸调节pH=4，有TeO2析出，分离出TeO2的操作是 。滤液中As元素最主要的存在形式为 。(填标号)(25℃，H3AsO4的各级电离常数为Ka1=6.3×10-3，Ka2=1.0×10-7，Ka3=3.2×10-12) A．H3AsO4 B．H2AsO4-             C．HAsO42-                 D．AsO43- (4)①Sb2O(SO4)4中，Sb的化合价为 。 ②“氯盐酸浸”时，通入SO2的目的是 。 (5)“水解”时，生成SbOCl的化学方程式为 。 (6)TeO2可用作电子元件材料，熔点为733℃，TeO2晶胞是长方体结构如图。碲的配位数为 。已知NA为阿伏加德罗常数的值，则该晶体的密度为 g/cm3。 【答案】(1) 4s24p3 (2) TeO2+2OH-=TeO32-+H2O (3) 过滤 B (4) +5 将Sb2O(SO4)4还原为SbCl3 (5)SbCl3+H2O=SbOCl+2HCl (6) 6 【解析】结合题干信息，分铜液加入氢氧化钠溶液进行碱浸，铜、锑转化为难溶氢氧化物或氧化物，碱浸液含有Na2TeO3、Na3AsO4；过滤后向滤渣中加入硫酸进行酸浸，铜的氢氧化物或氧化物均溶解，锑元素反应生成难溶的Sb2O(SO4)4浸渣，过滤后向浸渣中加入盐酸、氯化钠和二氧化硫，反应生成三氯化锑，三氯化锑水解生成转化为SbOCl；碱浸液中加入酸调节PH=4，Na2TeO3转化生成亚碲酸，亚碲酸不稳定分解生成二氧化碲。(1)As为33号元素，基态As的价层电子排布式为：4s24p3。(2)TeO2属于酸性氧化物，与NaOH反应的离子方程式为：TeO2+2OH-=TeO32-+H2O。(3)向碱浸液加入盐酸调节pH=4，TeO2以沉淀析出，分离出TeO2的操作是过滤；由题干信息可知，H3AsO4的各级电离常数为：Ka1=6.3×10-3，Ka2=1.0×10-7，Ka3=3.2×10-12，pH=4，则c(H+)=10-4mol/L，H3AsO4H++ H2AsO4- ，Ka1=，，故As主要以H2AsO4- 形式存在，故选B。(4)①结合化合物的化合价为0，Sb2O(SO4)4中，Sb的化合价为+5价；②SO2具有还原性，“氯盐酸浸”时，通入SO2的目的是将Sb2O(SO4)4还原为SbCl3。(5)“水解”时，SbCl3水解生成SbOCl，化学方程式为：SbCl3+H2O=SbOCl+2HCl。(6)结合图示晶胞结构，离碲离子最近的氧负离子有6个，故碲的配位数为6；根据均摊，该晶胞含有2+4×=4个O原子，含有1+8×=2个Te，则该晶体的密度= g· cm-3。 4．镓(Ga)是重要的半导体材料，氮化镓、砷化镓和氧化镓分别是第二代、第三代、第四代半导体材料的代表材料。金属镓在自然界中通常以微量分散于铝土矿、闪锌矿等矿石中，提取非常困难。从闪锌矿渣中提取镓是种常见的方法，具体工艺流程如图： 已知：①金属镓在化学性质上非常接近金属铝，其单质、氧化物和氢氧化物均有两性； ②闪锌矿渣通常含有Pb2+、Zn2+、Fe2+和硅酸盐等杂质； ③25℃时，、。 回答下列问题： (1)为了提高镓的浸取率，可以采取除粉碎矿渣、搅拌等措施外还有 (填写一种)。 (2)滤渣中主要含有 。 (3)工业上通常向Na[Ga(OH)4]溶液中通入过量CO2，产生大量白色沉淀，过滤后加热固体能得到高纯Ga2O3，写出加入过量CO2后的离子反应方程式： 。 (4)氮化镓是目前应用最广泛的半导体材料之一，目前广泛应用于相控阵雷达、快速充电器等行业。氮化镓有不同的晶型，其中六方氮化镓和立方氮化镓之间可以相互转化。 ①六方氮化镓晶体硬度极高，熔点为1700℃，其高温熔融物不导电。六方氮化镓属于 晶体。 ②写出六方氮化镓晶胞的组成： 。 (5)①已知B(N)的坐标为(，，)，请写出A(Ga)的坐标 。 ②若立方氮化镓的边长为a nm，则其密度为 (列出计算式)。 (6)碲(52Te)被誉为“国防与尖端技术的维生素”。常温下，向1 mol/L Na2TeO3溶液中滴加盐酸，当溶液pH=6时，c(TeO32-)：c(H2TeO3)= 。(已知：H2TeO3的Ka1=1.0×10-3，Ka2=2.0×10-8) 【答案】(1)粉碎、搅拌、升温 (2)PbSO4、H2SiO3 (3)[Ga(OH)4]-+CO2=Ga(OH)3↓+HCO3- (4) 共价 Ga6N6 (5) (，0，) (6)20：1 【解析】闪锌矿渣通常含有Pb2+、Zn2+、Fe2+、硅酸盐等杂质，加入稀硫酸酸浸得到滤渣Ⅰ主要成分为PbSO4、H2SiO3，滤液加入氧化锌反应后过滤，得到滤渣Ⅱ和硫酸锌溶液；硫酸锌溶液用于生产Zn；滤渣Ⅱ加入氢氧化钠进行碱浸得到氢氧化铁固体和Na[Ga(OH)4]，电解Na[Ga(OH)4]得到金属镓。(1)为了提高镓的浸取率，可以采用粉碎、搅拌、适当升高反应温度等措施；(2)闪锌矿渣中Pb、Si元素在酸浸时生成不溶的PbSO4，SiO2(H2SiO3)，故滤渣I中主要含有PbSO4、SiO2(H2SiO3)；(3)工业上通常向Na[Ga(OH)4]溶液中通入过量CO2，产生大量白色沉淀，过滤后加热固体能得到高纯Ga2O3，说明反应产生Ga(OH)3，则加入过量CO2后的离子反应方程式：[Ga(OH)4]-+CO2=Ga(OH)3↓+ HCO3-；(4)①由六方氮化镓晶体硬度极高、熔点高，且熔融物不导电可知：六方氮化镓晶体属于共价晶体；②根据均摊法可知，六方氮化镓晶胞中含有12×+2×+3=6个Ga，含有6个N原子，故其化学式为Ga6N6；(5)①氮化镓的立方晶胞中B(N)位于体内，其分数坐标为(，，)，A(Ga)位于底面面心上，则根据坐标系他特点，可知：A(Ga)的坐标为(，0，)；②在立方晶胞中含有N原子数目是4，含有的Ga原子数目是8×+6×=4个，晶胞边长为a nm，则其密度ρ==g/cm3；(6)常温下，向1 mol/L Na2TeO3溶液中滴加盐酸，当溶液pH=6时，溶液中c(H+)=1.0×10-6 mol/L，由Ka1==1.0×10-3，Ka2==2.0×10-8，则Ka1·Ka2=，所以=20：1。 5．碳酸镍具有良好的催化性能，在化学和工业领域广泛应用。利用废镍催化剂(主要成分为 Ni及其氧化物、Al和 Fe的氧化物)获得碳酸镍的过程如下： 已知溶液中金属离子开始沉淀和完全沉淀的pH如表所示： 物质 Fe(OH)3 Al(OH)3 Ni(OH)2 Fe(OH)2 开始沉淀pH 2.2 3.7 7.2 7.5 完全沉淀pH 3.2 4.7 8.7 9.0 回答下列问题： (1)“酸浸”时，稀硫酸比稀硝酸更合理，理由是 。 (2)“除杂”时，先加入30% H2O2溶液，再用30% NaOH溶液调pH， 适当升温，反应2 h。 ①若除杂后溶液中Ni2+浓度为0.10 mol/L，需控制溶液的pH范围是 。 ②加入30% H2O2的目的为 。 ③该过程还可用NaClO替代H2O2， 调节pH 为3.5，其反应的离子方程式为 。 (3)“沉镍”后获得产品的一系列操作为 。 (4)碳酸镍的晶胞如图1所示，Ni2+的配位数为 ，晶胞密度为 g/cm³(列出计算式，阿伏加德罗常数的值为NA)。 (5)“沉镍”过程可能生成碱式碳酸镍[xNiCO3·yNi(OH)2·4H2O]。为测定该沉淀的组成进行下列实验：称取干燥沉淀样品7.54 g，隔绝空气加热。该化合物的热重曲线如图2所示。 则y= 。 【答案】(1)Ni会与稀硝酸反应生成污染环境的氮氧化物 (2) 6.7(1分) 将Fe2+全部氧化为Fe3+ ClO-+2Fe2++2H2O=2Fe(OH)3+2Cl-+4H+ (3)过滤、洗涤、干燥 (4) 6 或 (5)2 【解析】(1)“酸浸”时，稀硫酸比稀硝酸更合理，理由是稀硝酸会被还原为氮的氧化物，污染大气。(2)①根据表格可知，铁离子完全沉淀时的pH为3.2， pH为8.7时，溶液中Ni2+沉淀完全，此时溶液中c(Ni2+)=10-5mol/L，c(OH-)=10-5.3mol/L，Ksp[Ni(OH)2]= 10-15.6，若除杂后溶液中Ni2+浓度为0.10 mol/L，则c(OH-)==10-7.3，pH=6.7，6.7小于Ni2+开始沉淀时的pH(7.2)，所以需控制溶液的pH范围是6.7。②H2O2能将Fe2+氧化为Fe3+，故加入30% H2O2的目的为将Fe2+全部氧化为Fe3+。③用NaClO替代H2O2， 调节pH 为3.5，则Fe3+转化为Fe(OH)3，反应的离子方程式为ClO-+2Fe2++2H2O=2Fe(OH)3+2Cl-+4H+。(3)“沉镍”后获得产品的一系列操作为过滤、洗涤、干燥。(4)由图1可知，Ni2+的配位数为6；1个晶胞中Ni2+的个数为，即1个晶胞中含4个NiCO3，晶胞密度为。(5)由图2可知，200℃之前失去结晶水为，则碱式碳酸镍[xNiCO3·yNi(OH)2·4H2O]为，所以200-500℃间，失去的二氧化碳和水为①，最后的NiO的物质的量为，即0.02mol(x+y)=0.06 mol②，联立方程解得x=1，y=2。 6．公元前200年左右中国就开始使用镍。镍主要用于合金及用作催化剂，也可用来制造货币。以镍废渣(主要成分为Ni，还含有Al2O3、NiO、FeO、CaO和SiO2)为原料制备纯镍的流程如图，回答下列问题： (1)“酸浸”得到的浸渣的主要成分是 (填化学式)。常温下，“酸浸”中硫酸浓度与镍浸出率的关系如图所示。 硫酸浓度大于c0 mol·L-1后，镍浸出率降低的可能原因是 。 (2)“氧化”时双氧水的作用是 (用离子方程式表示)。 (3)“沉铝”时NiO的作用是 ，“操作X”包括蒸发浓缩、 、过滤、洗涤。 (4) NiSO4‧7H2O在隔绝空气条件下的热失重曲线如下图2所示。a→b过程中失去的物质是 (填化学式，下同)，c点对应的氧化物为 。 (5)Ni和Nb组成的一种合金材料，其晶胞如上图3所示。已知：NA代表阿伏加德罗常数的值。该晶胞中Ni、Nb个数之比为 ，该晶体的密度为 (填表达式)g·cm-3。 【答案】(1) SiO2、CaSO4 镍被钝化(或其他合理答案) (2) 2Fe2++H2O2+2H+=2Fe3++2H2O(1分) (3) 消耗酸，促进铝离子水解生成Al(OH)3 降温结晶 (4) H2O Ni2O3 (5) 3：1 【解析】镍废料中加入一定浓度的硫酸，进行酸浸，Al2O3、NiO和FeO转化为可溶性的硫酸铝、NiSO4和硫酸亚铁，CaO与硫酸反应生成的硫酸钙为微溶物，二氧化硅不反应，硫酸钙和SiO2共同形成滤渣，滤液中加双氧水氧化Fe2+成Fe3+，再加氨水调pH，使Fe3+转化为Fe(OH)3沉淀除去，过滤后往滤液中加入NiO沉铝，形成Al(OH)3沉淀，再次过滤后所得滤液经一系列操作，得NiSO4‧7H2O，然后灼烧得氧化物，最后还原得Ni单质。(1) “酸浸”得到滤渣1的主要成分是SiO2、CaSO4；浓硫酸具有强氧化性，硫酸浓度太大，可能会使Ni钝化，从而降低镍的浸出率，或因为硫酸浓度太大、氢离子浓度降低，使镍的浸出率降低，故硫酸浓度大于c0 mol·L-1后，镍浸出率降低的可能原因是：镍被钝化或H+浓度降低；(2)过氧化氢具有强氧化性，“氧化”时双氧水的作用将亚铁离子氧化为铁离子，2Fe2++H2O2+2H+=2Fe3++2H2O；(3)NiO 为金属氧化物，能和氢离子反应，“沉铝”是指将铝元素转化为Al(OH)3沉淀，所以其中NiO的作用是消耗酸，促进铝离子水解生成Al(OH) 3；“操作X”得到NiSO4‧7H2O晶体，操作包括蒸发浓缩、降温结晶、过滤、洗涤；(4)NiSO4‧7H2O的相对分子质量为281，起始时2.81gNiSO4‧7H2O物质的量为0.01mol，其中n(Ni)=0.01mol，m(Ni)=0.59g，m(H2O)=0.01mol×7×18g/mol=1.26g，2.81g-1.26=1.55g，所以b点为完全失去结晶水的产物，即a→b过程中失去的物质是H2O；Ni原子守恒，加热至质量不再变化时为氧化物，0.83g中m(Ni)=0.59g，m(O)=0.83g-0.59g=0.24g，所以n(O)==0.015mol，镍、氧物质的量之比为0.01mol：0.015mol=2:3，c点对应的氧化物为Ni2O3；(5)据“均摊法”，晶胞中含个Nb、个Ni，则晶体密度为= g·cm-3。 7．碳酸铈[Ce2(CO3)3]是一种稀土材料，工业上常以氟碳铈矿(主要成分为CeFCO3、SiO2)为原料制备碳酸铈，其工艺流程如图所示： 已知：①“酸浸”后铈元素主要以(CeF2)2+存在 ②硫脲()是一种常见的还原剂，易被氧化为(SCN2H3)2。 (1)“焙烧”时，从焙烧室的底部通入空气目的是 。 (2)“还原”时的产物为NaCe(SO4)2沉淀，该反应的离子方程式为 。 (3)“沉淀”时的离子方程式为 。 (4) 1mol (SCN2H3)2中含有σ键的数目为 。 (5)某研究小组利用硫化锌锂电池电解含Ce(Ⅱ)的溶液，可将Ce(Ⅱ)转化为Ce(Ⅳ)。该硫化锌锂电池放电时，负极材料晶胞组成变化如图所示。 ①化学式LixZnyS中，X= 。 ②将1molCe(Ⅲ)完全转化为Ce(Ⅳ)，负极至少消耗LiZn合金的物质的量为 mol。 【答案】(1)将Ce(Ⅲ)氧化为Ce(Ⅳ)，增大反应物的接触面积，使焙烧更充分 (2) +2[CeF2]2++2N++4SO42-=NaCe(SO4)2 ↓+SCN2H3)2+2F-+2HF (3)2Ce3++6HCO3-=Ce2(CO3)3↓+3CO2↑+3H2O (4)13×6.02×1023(写成13mol也可以) (5) 1.5 【解析】氟碳铈矿(含CeFCO3、BaO、SiO2等)在空气中焙烧，Ce元素被氧化，得到CeO2、CeF4，之后用稀硫酸浸取，得到的滤渣A为难溶物BaSO4以及SiO2，滤液A中主要含有Ce4+、Fˉ等，相继加入硫脲和硫酸钠，根据题目已知信息可知Ce元素转化为 Ce2(SO4)3·Na2SO4·nH2O沉淀，依次加入NaOH溶液和稀盐酸，得到含Ce3+的溶液，然后向溶液中加入碳酸氢铵，碳酸氢根电离出的碳酸根与Ce3+结合得到Ce2(CO3)3沉淀。(1)焙烧”时，从焙烧室的底部通入空气，将Ce3+氧化为Ce4+，增大反应物的接触面积，使焙烧更充分；(2)(CeF2)2+发生还原反应产物为 NaCe(SO4)2 ， 被氧化成(SCN2H3)2，根据电子守恒可得化学方程式+2[CeF2]2++2N++4SO42-=NaCe(SO4)2 ↓+SCN2H3)2+2F-+2HF；(3)含Ce3+溶液中加入碳酸氢铵溶液，碳酸氢根电离出的碳酸根与Ce3+结合生成沉淀，促进碳酸氢根的电离，所以会产生大量氢离子，氢离子又和碳酸氢根结合生成二氧化碳和水，所以离子方程式为2Ce3++6HCO3-=Ce2(CO3)3↓+3CO2↑+3H2O；(4)(SCN2H3)2 中S是该化合物中电负性大的原子，可以推断(SCN2H3)2中存在S-S键，则S为-1价，结构，则其中含有13个σ键；(5)①根据均摊法，LixZnyS中，S2-的数目为，又可见阳离子数目为7，则根据化学式与化合价计算，，解得，；②LiZn合金中2种原子化合价之和为0，反应后产生1个Li+和1个Zn2+，化合价之和上升了3，将1molCe3+完全转化为Ce4+，电子转移物质的量为1mol，则消耗LiZn合金物质的量为。 8．钛(T)被称为“未来金属”，钛合金广泛应用于多个领域。 (1)工业上由钛铁矿(主要成分为FeTiO3)在高温下经氯化得到TiCl4，再制取金属钛的流程如图 ①元素在元素周期表的位置是 。 ②基态原子的简化电子排布式是 。 ③补全反应器中发生反应的化学方程式： 。 ④由合成器得到的粗产品是Mg、MgCl2、Ti的混合物，可采用真空蒸馏的方法分离得到Ti。依据下表信息，加热的温度略高于 即可。 TiCl4 Mg MgCl2 Ti 熔点/ 648.8 714 1667 沸点/ 136.4 1090 1412 3287 (2)超高硬度生物材料Ti3Au合金是理想的人工髋关节和膝关节材料，其晶体有α-Ti3Au、β-Ti3Au两种结构，如下图所示。 ①α-Ti3Au晶胞中，原子周围与它最近且距离相等的Ti原子有 个。 ②β-Ti3Au的晶胞边长为509 pm，每个晶胞面上有两个Ti原子。β-Ti3Au晶体的密度是 g· cm-3 (列出计算式)。(已知：阿伏加德罗常数为NA，1pm=10-10cm) ③与β-Ti3Au晶体相比，α-Ti3Au晶体有更长的Ti -Au键键长。上述两种晶体中硬度较高的是 (填“α-Ti3Au”或“β-Ti3Au”)。 【答案】(1)第四周期第ⅣB族 [Ar]3d24s2 2FeTiO3+7Cl2+6C6CO+2FeCl3+2TiCl4 1412 (2) 8 β-Ti 3 Au 【解析】钛铁矿与氯气和碳单质在反应器反应生成一氧化碳，氯化铁和氯化钛，氯化钛在合成器中与镁反应转化为Ti、MgCl2，根据混合物中Mg、Ti、MgCl2的熔沸点关系可知当加热的温度略高于1412℃时，Mg、MgCl2变为气体逸出，可以达到分离提纯的目的。(1)①钛为22号元素，在元素周期表的位置是第四周期第ⅣB族；②钛为22号元素，基态Ti原子的简化电子排布式是[Ar]3d24s2；③反应器中的反应物有钛铁矿，氯气和碳单质，方程式为：2FeTiO3+7Cl2+66CO+2FeCl3+2TiCl4；④TiCl4在隔绝空气时加入Mg发生置换反应产生Ti、MgCl2，同时还有过量的金属Mg，根据混合物中Mg、Ti、MgCl2的熔沸点关系可知当加热的温度略高于1412℃时，Mg、MgCl2变为气体逸出，而Ti没有熔化，因此可以达到分离提纯的目的；(2)①α-Ti 3 Au晶胞中，Ti原子位于面心，以右面面心Ti为例，Ti原子周围与它最近且距离相等的Ti原子有8个；②在β-Ti3Au晶胞中，Au位于顶点和体心，均摊为2个，Ti位于面心，均摊为6个，晶胞的质量为，晶胞的体积为，所以晶胞的密度为  ；③与β-Ti3Au晶体相比，α-Ti3Au晶体有更长的Ti-Au键键长，键能更小，硬度更小。 ( 14 )原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！ 学科网(北京)股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $$