课时素养达标16(Word练习)-【金榜题名】2026年高考化学一轮总复习
2025-09-09
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内容正文:
课时素养达标
基础巩固练
1.(2025·安庆三模)2023年诺贝尔化学奖授予对合成量子点有突出贡献的科研工作者。碲化镉(CdTe)量子点具有优异的光电性能,常用作太阳能薄膜电池材料。我国科研人员设计以电解精炼铜获得的富碲渣(含铜、碲、银等)为原料合成碲化镉量子点的流程如下:
回答下列问题:
(1)碲的原子序数为52,基态碲原子的价层电子排布式为 。
(2)硫酸酸浸时,取含单质Te 6.38% 的富碲渣20 g,为将Te全部溶出转化为Te(SO4)2,需加质量分数为30%的H2O2(密度:1.1 g/cm3) mL (保留到小数点后两位)。但实际操作中,H2O2用量远高于该计算值,原因之一是Cu 同时也被H2O2浸出,请写出Cu 被浸出时发生反应的离子方程式: 。
(3)化学中用标准电极电势Eθ (氧化态/还原态)反映微粒间得失电子能力的强弱,一般这个数值越大,氧化态转化为还原态越容易。已知硫酸酸浸液中部分微粒的标准还原电极电势为Eθ(Cu2+/Cu)=0.337 V、Eθ(Te4+/Te)=0.630 V,则SO2“还原”酸浸液时,主要发生反应的化学方程式是________________________________________________________________________。
(4)在研究“还原”步骤实验条件时,发现Te、Cu单位时间内沉淀率随NaCl溶液浓度的变化如图所示,则该步骤应选择的NaCl溶液适宜浓度为 。
答案 (1)5s25p4
(2)2.06 Cu+H2O2+2H+===Cu2++2H2O
(3)Te(SO4)2+2SO2+4H2O===Te+8H2SO4
(4)30 g/L
解析 (1)碲的原子序数为52,54>52>36,即Te位于周期表中第5周期ⅥA主族,故基态碲原子的价层电子排布式为5s25p4,故答案为:5s25p4;(2)硫酸酸浸时,取含单质Te 6.38%的富碲渣20 g,为将Te全部溶出转化为Te(SO4)2,则该反应方程式为:Te+2H2SO4+2H2O2===Te(SO4)2+4H2O,需加质量分数为30%的H2O2(密度:1.1 g/cm3)的体积为:=2.06 mL(保留到小数点后两位),但实际操作中,H2O2用量远高于该计算值,原因之一是Cu同时也被H2O2浸出,Cu被浸出时发生反应的离子方程式:Cu+H2O2+2H+===Cu2++2H2O,故答案为:2.06;Cu+H2O2+2H+===Cu2++2H2O;(3)由题干信息可知,化学中用标准电极电势Eθ (氧化态/还原态)反映微粒间得失电子能力的强弱,一般这个数值越大,氧化态转化为还原态越容易,结合硫酸酸浸液中部分微粒的标准还原电极电势为Eθ(Cu2+/Cu)=0.337 V、Eθ(Te4+/Te)=0.630 V,Te4+较Cu2+易被还原,则SO2“还原”酸浸液时,主要发生反应的化学方程式是Te(SO4)2+2SO2+4H2O===Te+8H2SO4,故答案为:Te(SO4)2+2SO2+4H2O===Te+8H2SO4;(4)由题干图示信息可知,当NaCl溶液浓度为30 g/L时,Te的沉淀率已经较高,Cu的沉淀率最低,使Cu和Te分离更加完全,故该步骤应选择的NaCl溶液适宜浓度为30 g/L,故答案为30 g/L。
2.(2025·河池八校联考)某兴趣小组利用硫酸厂产生的烧渣(主要含Fe2O3、FeO,还有一定量的SiO2)来制备FeCO3,其流程如图所示。
已知:①FeS2不溶于稀硫酸;
②“还原”时,Fe3+通过两个反应被还原,其中一个反应为FeS2+14Fe3++8H2O===15Fe2++2SO+16H+;
③Ksp:FeCO3:3.13×10-11,Fe(OH)2:8.0×10-16。
回答下列问题:
(1)加入稀硫酸溶解后得到的滤渣是 (写化学式)。
(2)“还原”时另一个反应的离子方程式为________________________________________________________________________
________________________________________________________________________;
判断还原时溶液中是否含有Fe3+的试剂是 (写名称)。
(3)溶液的碱性(NH4)2CO3 Na2CO3(填写“大于”“小于”);沉淀Fe2+时不用Na2CO3的原因是________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(4)所得FeCO3需充分洗涤,检验FeCO3是否已洗涤干净的方法是________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
答案 (1)SiO2
(2)FeS2+2Fe3+===3Fe2++2S↓ KSCN溶液
(3)小于 碳酸钠溶液的碱性较强,使得生成的碳酸亚铁沉淀中含有氢氧化亚铁杂质
(4)取最后一次的洗涤液,加入盐酸酸化的氯化钡溶液,不生成白色沉淀,说明已经洗涤干净
解析 (1)加入稀硫酸溶解后得到的滤渣是二氧化硅,二氧化硅和稀硫酸不反应;(2)由流程可知,铁离子具有氧化性,铁离子和FeS2反应生成亚铁离子和硫单质,则“还原”时另一个反应的离子方程式为FeS2+2Fe3+===3Fe2++2S↓;铁离子和KSCN溶液反应溶液变为红色,则判断还原时溶液中是否含有Fe3+的试剂是KSCN溶液;(3)(NH4)2CO3发生双水解,使得溶液接近中性,碳酸钠水解使得溶液显碱性,溶液的碱性(NH4)2CO3小于Na2CO3;氢氧化亚铁也是一种难溶物质,沉淀Fe2+时不用Na2CO3的原因是碳酸钠溶液的碱性较强,使得生成的碳酸亚铁沉淀中含有氢氧化亚铁杂质;(4)碳酸亚铁表面残留有硫酸根离子,硫酸根离子会和钡离子生成不溶于酸的硫酸钡沉淀,故检验FeCO3是否已洗涤干净的方法是取最后一次的洗涤液,加入盐酸酸化的氯化钡溶液,不生成白色沉淀,说明已经洗涤干净。
3.(2025·贵州联考)废镍催化剂主要含Ni,还有少量Cu、Fe、Al及其氧化物、SiO2。某研究性学习小组设计如图所示工艺流程回收镍,制备硫酸镍晶体(NiSO4·7H2O)。
该小组同学查阅资料知:
①镍的化学性质与铁相似,能与酸缓慢反应。
②常温下,溶液中金属离子开始沉淀和完全沉淀的pH如下表所示:
金属离子
Ni2+
Al3+
Fe3+
Fe2+
开始沉淀时(c=0.01 mol·L-1)的pH
7.2
3.7
2.2
7.5
沉淀完全时(c=1.0×10-5 mol·L-1)的pH
8.7
4.7
3.2
9.0
(1)废镍催化剂“粉碎”的目的是________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(2)滤渣2的成分是 (用化学式表示)。
(3)溶液中加入H2O2的目的是________________________________________________________________________
________________________________________________________________________(用离子方程式表示);
该温度下,Ni(OH)2的溶度积常数Ksp是 。
(4)下列物质调滤液pH,最好选用 (填序号)。
a.氨水 b.NiCO3
c.稀H2SO4 d.Na2CO3
若调pH前c(Ni2+)=1.0 mol·L-1,Al3+和Fe3+浓度均为0.01 mol/L,则“调pH”需控制滤液pH的范围为 。
(5)Mg2+易水解,海水中提取镁有类似B的操作,如从MgCl2溶液中获得溶质MgCl2·6H2O晶体需要在 气流氛围中,进行 、过滤、洗涤、干燥等操作。
答案 (1)增大固体表面积,提高酸浸速率
(2)Fe(OH)3、Al(OH)3
(3)2Fe2++H2O2+2H+===2Fe3++2H2O 10-15.6
(4)b 4.7≤pH<6.2
(5)HCl 蒸发浓缩、冷却结晶
解析 由题给流程可知,废镍催化剂粉碎后加入稀硫酸酸浸,将金属元素转化为可溶的硫酸盐,二氧化硅与稀硫酸不反应,过滤得到含有二氧化硅的滤渣和含有可溶硫酸盐的滤液;向滤液中加入有机溶剂萃取、分液得到含有铜离子的有机层和溶液;向溶液中加入过氧化氢溶液,将溶液中亚铁离子氧化为铁离子,加入碳酸镍调节溶液pH,将溶液中铁离子、铝离子转化为氢氧化铁、氢氧化铝沉淀,过滤得到含有氢氧化铁、氢氧化铝的滤渣和含有硫酸镍的滤液;硫酸镍溶液经蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤、干燥得到七水硫酸镍晶体。(1)废镍催化剂粉碎可以增大固体表面积,有利于增大反应物的接触面积,提高反应速率;(2)由分析可知,滤渣2的主要成分为氢氧化铁、氢氧化铝;(3)由分析可知,加入过氧化氢溶液的目的是将溶液中亚铁离子氧化为铁离子,反应的离子方程式为2Fe2++H2O2+2H+===2Fe3++2H2O;由表格数据可知,氢氧化镍的溶度积Ksp=0.01×(10-6.8)2=10-15.6;(4)由分析可知,调节溶液pH目的是将溶液中铁离子、铝离子转化为氢氧化铁、氢氧化铝沉淀,为防止中和溶液中氢离子时引入新杂质,调节溶液pH时应加入碳酸镍固体;根据表中数据可知铁离子完全沉淀时的pH是3.2,铝离子完全沉淀时的pH是4.7,c(Ni2+)=0.01 mol·L-1时,镍离子开始沉淀时的pH是7.2,所以氢氧化镍的溶度积常数是0.01×(10-6.8)2=10-15.6,由于调pH前镍离子浓度是1.0 mol·L-1,则镍离子开始沉淀时氢氧根离子的浓度是 mol·L-1=10-7.8 mol·L-1,对应的pH是6.2,则需控制溶液pH的范围为4.7≤pH<6.2。(5)氯化镁是强酸弱碱盐,在溶液中发生水解反应生成氢氧化镁和盐酸,为防止氯化镁发生水解,从氯化镁溶液中获得六水氯化镁晶体需要在氯化氢气流氛围中,进行蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤、干燥等操作。
4.废旧铅蓄电池具有较高的回收利用价值。由废铅膏(含PbO2、PbO、PbSO4和Pb 以及少量的铁和铝的氧化物)制备PbO 的流程如下:
已知:①2PbSO42PbO+O2↑+2SO2↑PbCO3PbO+CO2↑;
②Ksp(PbSO4)=2.5×10-8,Ksp(PbCO3)=7.4×10-14。
请回答下列问题:
(1)“浸取”时为增大浸取速率,可以采取的措施有 (请写一点)。
(2)“浸取”时PbO2发生的主要反应的化学方程式为 。
(3)“浸取”时将H2C2O4换成H2O2溶液效果会更好,H2O2除作还原剂外,还有的作用为 。
(4)“脱硫”的目的是 。
(5)“脱硫”时PbSO4转化反应的离子方程式为 ;用沉淀溶解平衡原理解释选择(NH4)2CO3的原因 。
答案 (1)粉碎废铅膏或者适当提高温度或者适当增加硫酸浓度等
(2)PbO2+H2C2O4+H2SO4===PbSO4+2CO2↑+2H2O
(3)作氧化剂,促进金属Pb在硫酸中转化为硫酸铅
(4)降低能源消耗
(5)PbSO4(s)+CO(aq)⥫⥬PbCO3(s)+SO(aq) 该反应的K===≈3.4×105,反应正向进行的程度很大,可以进行到底
解析 (1)“浸取”时为增大浸取速率,可以采取的措施有粉碎废铅膏或者适当提高温度或者适当增加硫酸浓度等;(2)“浸取”时PbO2主要与H2C2O4发生氧化还原反应,根据得失电子守恒以及原子守恒,化学方程式为PbO2+H2C2O4+H2SO4===PbSO4+2CO2↑+2H2O;(3)“浸取”时将H2C2O4换成H2O2溶液效果会更好,H2O2除作还原剂外,还可以作氧化剂,促进金属Pb在硫酸中转化为硫酸铅;(4)PbSO4在1 300 ℃时分解,PbCO3在400 ℃时分解,则 “脱硫”的目的是降低能源消耗;(5)“脱硫”时PbSO4转化为PbCO3,反应的离子方程式为PbSO4(s)+CO(aq)⥫⥬PbCO3(s)+SO(aq);选择Na2CO3的原因是:该反应的K===≈3.4×105,反应正向进行的程度很大,可以进行到底。
考能提升练
5.(2025·河南名校联考)钒是一种重要的战略物资,素有“工业维生素”之称,工业上以含三价钒(V2O3)为主的某石煤矿(含有SiO2、Al2O3、MgO等杂质)为原料,加钙钠氧化焙烧法制备V2O5,其流程如图:
已知:①高温时,NaCl在铁、锰、SO3、V2O3等存在下会发生分解,产生Cl2;
②+5价钒在溶液中的主要存在形式与溶液pH的关系如图所示(V总为含钒微粒的总量)。
回答下列问题:
(1)焙烧前需将焙料研碎、磨细,其目的是________________________________________________________________________
________________________________________________________________________;
浸渣的主要成分为CaSO4、 (填化学式)。
(2)焙烧过程中V2O3、CaO会生成Ca2V2O7和Ca3(VO4)2,生成的Ca2V2O7和Ca3(VO4)2中V的化合价 (填“相同”或“不相同”);写出生成Ca3(VO4)2的化学方程式:________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(3)焙烧过程中CaO/NaCl的物质的量之比与钒的浸出率的关系如图所示,试分析加入CaO的主要作用:________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(4)萃取剂树脂依据需要吸附的离子可分为阳离子树脂和阴离子树脂,为萃取含钒物质,萃取前需将浸液的pH调节为合适的值,当浸液的pH=2时,浸液中含钒离子存在的化学平衡为________________________________________________________________________
________________________________________________________________________;
当浸液的pH=6时,萃取应选择 (填“阳”或“阴”)离子树脂;当浸液的pH=13.5时,选择RCl作萃取剂,则离子交换过程中发生反应的离子方程式为________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(5)测定产品中V2O5的纯度:称取a g产品,先用硫酸溶解,得到(VO2)2SO4溶液,再加入b1 mL c1 mol·L-1 (NH4)2Fe(SO4)2溶液(VO+2H++Fe2+===VO2++H2O+Fe3+),最后用c2 mol·L-1 KMnO4溶液滴定过量的(NH4)2Fe(SO4)2至终点,消耗KMnO4溶液的体积为b2 mL。已知MnO被还原为Mn2+,假设杂质不参与反应。则产品中V2O5的质量分数是 %。
答案 (1)使焙烧反应更充分 H2SiO3或SiO2
(2)相同 V2O3+O2+3CaOCa3(VO4)2
(3)减少焙烧过程中Cl2的产生
(4)10VO+8H2O⥫⥬H2V10O+14H+ 阴 VO+3RCl⥫⥬R3VO4+3Cl-
(5)
解析 (1)焙烧前需将焙料研碎、磨细,增大面积,使焙烧反应更充分;分析可知浸渣为H2SiO3或SiO2和CaSO4;(2)Ca2V2O7和Ca3(VO4)2中V的化合价均为+5价,化合价相同;生成Ca3(VO4)2的化学方程式: V2O3+O2+3CaOCa3(VO4)2;(3)根据已知,此时可能会有Cl2的生成,加入CaO可以吸收Cl2;(4)当浸液的pH=2时,VO与H2V10O存在平衡,10VO+8H2O⥫⥬H2V10O+14H+;当浸液的pH=6时,含钒的离子为VO,故萃取应选择阴离子树脂;当浸液的pH=13.5时,含钒的阴离子为VO,选择RCl作萃取剂,则离子交换过程中发生反应的离子方程式为VO+3RCl⥫⥬R3VO4+3Cl-;(5)加入高锰酸钾发生反应:5Fe2++MnO+8H+===Mn2++5Fe3++4H2O,反应消耗KMnO4为b2×10-3 L×c2 mol·L-1=b2c2×10-3 mol,剩余的Fe2+物质的量n2(Fe2+)=5b2c2×10-3 mol,与VO反应Fe2+物质的量n1(Fe2+)=n总(Fe2+)-n2(Fe2+)=b1×10-3L×c1 mol·L-1-5b2c2×10-3 mol=(b1c1-5b2c2)×10-3 mol,根据VO+2H++Fe2+===VO2++H2O+Fe3+和V原子守恒,可知关系为V2O5~2VO~2Fe2+,则n(V2O5)=n1(Fe2+)=(b1c1-5b2c2)×10-3 mol,故产品中V2O5的质量分数为:=×100%。
6.(2024·甘肃·九省联考卷)利用含锌废料(主要成分是氧化锌,含有少量铁、铝、铜、锰等金属氧化物或盐)制备氯化锌的一种工艺流程如下:
(1)为了提高盐酸浸取效率,可采取的措施有 。
(2)浸取温度不宜超过60 ℃,原因是________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(3)为优化工艺流程,盐酸浸取后直接进行高锰酸钾氧化除杂。结合下列图表选择浸取工艺最佳pH 范围为 ,理由是________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
A.1.5~2.0 B.2.0~3.0
C.3.0~4.0 D.4.5~5.0
金属
离子
开始沉淀的pH c=0.01mol·L-1
沉淀完全的pH c=1.0×10-5mol·L-1
Fe2+
6.8
8.3
Al3+
3.7
4.7
Fe3+
1.8
2.8
Cu2+
5.2
6.7
Mn2+
8.6
10.1
Zn2+
6.7
8.2
(4)滤渣的主要成分有Fe(OH)3、 和MnO2,该工艺中去除锰的离子方程式为________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(5)最适宜使用的还原剂是 ,理由为
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(6)氯化锌溶液在蒸发浓缩过程中如操作不当将有碱式盐Zn(OH)Cl 生成,该反应方程式为 ,产品中Zn(OH)Cl 含量与蒸发温度关系如图所示,工艺要求Zn(OH)Cl含量不超过2.30%,降低产品中Zn(OH)Cl 含量的方法有 。
答案 (1)将固体废料粉碎、适当加热等
(2)减少盐酸的挥发、降低Zn2+的水解程度,防止生成氢氧化锌
(3)D 在pH4.5~5.0的范围内,Fe3+和Al3+变为氢氧化物,而Zn2+不会沉淀
(4)Al(OH)3 3Mn2++2MnO+2H2O===5MnO2↓+4H+
(5)单质锌 不会带入新的杂质
(6)ZnCl2+H2OZn(OH)Cl+HCl 减压蒸发,控制温度不超过300 ℃
解析 (1)为了提高盐酸浸取效率,可采取的措施有将固体废料粉碎、适当加热等;(2)浸取温度不宜超过60 ℃,原因是减少盐酸的挥发、降低Zn2+的水解程度,防止生成氢氧化锌;(3)浸取的目的是要将Fe3+和Al3+变为氢氧化物,而Zn2+不能沉淀,根据表格中的数据,应该调pH的范围是4.7~6.7,合理的选项为D;(4)根据上述分析,滤渣的主要成分为Fe(OH)3、Al(OH)3、和MnO2,该工艺中去除锰的原理为锰离子和高锰酸钾发生归中反应生成二氧化锰,离子方程式为3Mn2++2MnO+2H2O===5MnO2↓+4H+,(5)考虑到不能带入新的杂质,故最合适的还原剂是单质锌;(6)氯化锌溶液在蒸发浓缩过程中如操作不当将有碱式盐Zn(OH)Cl 生成,该反应方程式为ZnCl2+H2OZn(OH)Cl+HCl,根据图像,要控制Zn(OH)Cl 含量不超过2.30%,降低产品中Zn(OH)Cl 含量的方法有减压蒸发,控制温度不超过300 ℃。
7.(2025·南昌开学考试)钨在自然界的储量只有620万吨,江西独占有520万吨。江西每年产生大量的钨冶炼渣(主要含SiO2、MnO2、Al2O3、CaO、MgO、Fe的氧化物以及少量重金属氧化物等),以钨冶炼渣为原料,提炼制备电池级硫酸锰的工艺流程如下:
已知:①溶液中金属离子的物质的量浓度≤10-5 mol·L-1时可以看成沉淀完全,Ksp[Fe(OH)3]=1×10-37.4,Ksp[Al(OH)3]=1×10-33。
②Mn(OH)2易被空气中的氧气氧化生成MnO2,MnO2一般难溶于酸溶液。
(1)“酸浸”时,为提高锰的浸出率,可采取的措施是________________________________________________________________________
________________________________________________________________________(写一种即可),
滤渣1的主要成分为SiO2、 (填化学式)。
(2)酸浸后所得浸出液中金属阳离子包括Mn2+,写出生成Mn2+的离子方程式________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(3)浸出液加入H2O2需要过量的原因 。
若要使Fe3+和Al3+沉淀完全,则需调节溶液的pH最小值为 。
(4)滤渣3的主要成分是CaF2和 。
(5)加MnS的目的是 。
(6)分批加入Na2CO3溶液的原因是________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(7)如图为MnSO4溶解度曲线。从MnSO4溶液中提取MnSO4晶体的操作为 ,洗涤,干燥,碾磨,即得到了电池级硫酸锰。
答案 (1)升高温度、粉碎钨冶炼渣、充分搅拌等CaSO4
(2)MnO2+4H++2Fe2+===2Fe3++Mn2++2H2O
(3)将Fe2+完全氧化为Fe3+ 4.7
(4)MgF2 (5)除去重金属离子
(6)避免溶液碱性过强,生成氢氧化锰,氢氧化锰与氧气接触,生成MnO2,造成锰的损失
(7)蒸发浓缩,趁热过滤(100 ℃左右蒸发水,析出大量晶体,过滤)
解析 钨冶炼渣(主要含SiO2、MnO2、Al2O3、CaO、MgO、Fe的氧化物以及少量重金属氧化物等)酸浸后得到的浸出液中含有Mn2+、Al3+、Ca2+、Fe3+、Mg2+、Fe2+和重金属离子,SiO2和MnO2不溶于酸存在于滤渣1中,浸出液中加入H2O2溶液将Fe2+氧化为Fe3+,调节pH使Al3+、Fe3+转化为Al(OH)3、Fe(OH)3沉淀,过滤后向滤液中加入MnF2使Ca2+、Mg2+转化为CaF2、MgF2沉淀,过滤后向滤液中加入MnS除去重金属离子,过滤后向滤液中加入Na2CO3使Mn2+转化为MnCO3沉淀,MnCO3溶于稀硫酸并且调节pH,最终得到电池级硫酸锰。(1)“酸浸”时,为提高锰的浸出率,可采取的措施是升高温度、粉碎钨冶炼渣、充分搅拌等;由分析可知,滤渣1的主要成分为SiO2、CaSO4。(2)MnO2具有氧化性,“酸浸”时MnO2将Fe2+氧化为Fe3+,本身被还原为Mn2+,离子方程式为MnO2+4H++2Fe2+===2Fe3++Mn2++2H2O。(3)由分析可知,浸出液加入H2O2的作用是将Fe2+氧化为Fe3+;Ksp[Fe(OH)3]=1×10-37.4<Ksp[Al(OH)3]=1×10-33,当Al(OH)3完全沉淀时,Fe(OH)3也沉淀完全,当Al3+完全沉淀时,溶液中c(OH-)== mol/L=1×10-9.3 mol/L,c(H+)=mol/L=1×10-4.7 mol/L,pH=4.7,则需调节溶液的pH最小值为4.7。(4)由分析可知,滤渣3的主要成分是CaF2和MgF2。(5)由分析可知,加MnS的目的是除去重金属离子。(6)避免溶液碱性过强,生成氢氧化锰,氢氧化锰与氧气接触,生成MnO2,造成锰的损失。(7)100 ℃左右蒸发水,析出大量晶体,过滤(蒸发浓缩,趁热过滤)。
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