课时跟踪检测（二十八） 变化金属与两性金属（练习）-【创新方案】2026年高考化学一轮复习Ⅰ

[课时跟踪检测] 1．(2025·山西大同一模)以废旧锌锰电池中的黑锰粉[MnO2、MnO(OH)、NH4Cl、少量ZnCl2及炭黑、氧化铁等]为原料制备MnCl2的工艺流程如下： 下列说法正确的是 (　 ) A．滤液a显中性 B．“酸浸”时消耗的H2O2和MnO2物质的量相等 C．“调pH”步骤中MnO不可用MnCO3替代 D．通入空气的作用是氧化锰元素并除去炭黑 解析：选D　根据流程可知滤液a中含NH4Cl、ZnCl2，呈酸性，A错误；根据“酸浸”时发生反应：MnO2+H2O2+2H+Mn2++O2↑+2H2O、2H2O22H2O+O2↑，消耗的H2O2和MnO2物质的量不相等，B错误；除Mn2+中的Fe3+可以用MnCO3、MnO调节pH而除去Fe3+，C错误；氧气具有氧化性，焙烧时碳被氧化为CO2而除去，O2氧化MnO(OH)生成MnO2和水，D正确。 2．(2025·湖南师大附中一模)一种利用含钴废料(主要成分为Co3O4，还含有少量SiO2、Fe2O3、Al2O3等杂质)制备LiCoO2的工艺流程如下。 已知①常温下，部分金属离子沉淀的pH如下表： 金属离子 Fe2+ Fe3+ Al3+ Co2+ 开始沉淀的pH 8.5 2.2 3.4 7.8 完全沉淀 [c(金属离子)≤1×10-5mol·L-1]的pH 10.0 3.0 4.5 9.4 ②H2CO3的Ka1=4.4×10-7，Ka2=4.7×10-11；NH3·H2O的Kb=1.75×10-5。 下列说法不正确的是 (　 ) A．由流程可知氧化性：Co(Ⅲ)<H2O2 B．常温下加入的NH4HCO3溶液显碱性 C．气体X通入氨水至过量后所得溶液可循环利用 D．“高温焙烧”时的化学方程式：4CoCO3+2 Li2CO3+O24LiCoO2+6CO2 解析：选A　钴废料(主要成分为Co3O4，还含有少量SiO2，Fe2O3、Al2O3等杂质)中加硫酸、H2O2酸浸，Co3O4还原为Co2+，Fe2O3、Al2O3转化为对应硫酸盐，SiO2不溶解，滤渣为SiO2，滤液中加氨水调溶液的pH，生成Al(OH)3和Fe(OH)3沉淀，过滤，滤液中加NH4HCO3沉钴，得CoCO3沉淀，CoCO3和Li2CO3高温焙烧生成LiCoO2。由上述分析可知，酸浸时Co3O4被H2O2还原为Co2+，所以氧化性：Co(Ⅲ)>H2O2，故A错误；由于Ka2=4.7×10-11<Ka1=4.4×10-7<Kb=1.75×10-5，所以Kh(C)>Kh(HC)> Kh(N)≫Ka2，所以NH4HCO3溶液显碱性，故B正确；气体X为CO2，通入氨水至过量后所得溶液为NH4HCO3溶液，NH4HCO3溶液可循环利用，故C正确；“高温焙烧”时，CoCO3和Li2CO3反应生成LiCoO2，钴元素化合价升高，则有氧气参与，反应的化学方程式：4CoCO3+2Li2CO3+O24LiCoO2+6CO2，故D正确。 3．(2025·山东省实验中学一模)以红土镍镉矿(NiS、CdO，含SiO2、CuO、PbO、Fe2O3等杂质)为原料回收部分金属单质，其工艺流程如图所示： 已知：电极电位是表示某种离子或原子获得电子而被还原的趋势。在25 ℃下，部分电对的电极电位如表： 电对 Cu2+/Cu Pb2+/Pb Cd2+/Cd Fe2+/Fe Ni2+/Ni 电极电位/V +0.337 -0.126 -0.402 -0.442 -0.257 下列说法错误的是 (　 ) A．“浆化”的目的是增大接触面积，加快酸浸反应速率，提高某些金属元素浸取率 B．“物质A”可以是NiCO3，“调pH”后，所得滤渣Ⅱ为Fe(OH)3 C．“金属A”是Pb和Cu混合物，“金属B”是Cd D．该工艺流程中可以循环利用的物质有CO、H2SO4、Ni等 解析：选C　由电极电位表可知金属活动性顺序为Fe>Cd>Ni>Pb>Cu。镍镉矿浆化后，在空气中加入稀H2SO4酸浸，NiS和金属氧化物溶于稀H2SO4得到硫酸盐，SiO2不与稀H2SO4反应，过滤得到含有SiO2、PbSO4的滤渣Ⅰ和滤液；向滤液中加入NiCO3或NiO调节溶液pH，将溶液中Fe3+转化为Fe(OH)3沉淀，过滤得到含有Fe(OH)3的滤渣Ⅱ和滤液；由金属活动性顺序可知，只能向滤液中加入镍，将溶液中Cu2+转化为铜，过滤得到含有铜、镍的金属A和NiSO4、CdSO4的滤液；滤液经电解、过滤得到含有镉和镍的固体和稀H2SO4；固体通入CO气化分离得到Ni(CO)4和镉；Ni(CO)4受热分解生成CO和镍，则该工艺流程中可以循环利用的物质为CO、H2SO4和Ni等。 4．(14分)以某废钒渣(主要成分为V2O3，含有少量Al2O3、CaO)为原料生产V2O5的工艺流程如下： 已知：钒酸(H3VO4)是强酸，NH4VO3难溶于水；+5价钒在溶液中的主要存在形式与溶液pH的关系如表： pH 4~6 6~8 8~10 10~12 主要离子 V V V2 V (1)“酸浸”前需将块状固体粉碎，其目的是 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。(2分)  (2)已知Ca(VO3)2难溶于水，可溶于盐酸。若“酸浸”时溶液的pH=4，则Ca(VO3)2溶于盐酸的离子方程式为　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 　。(3分)  (3)“沉钒2”的沉钒率随温度的变化如图所示，温度高于80 ℃沉钒率下降的原因是 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。(2分)  (4)NH4VO3灼烧脱氨可得V2O5。在硫酸酸化条件下，V2O5可与草酸(H2C2O4)溶液反应得到含VO2+的溶液，反应的离子方程式为　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。(3分)  (5)测定产品中V2O5的纯度：取a g产品用硫酸溶解得(VO2)2SO4溶液，加入b1 mL c1 mol·L-1 (NH4)2Fe(SO4)2溶液(V+2H++Fe2+VO2++Fe3++H2O)，再用c2 mol·L-1KMnO4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Mn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　　　　　　　　　　　　(V2O5的摩尔质量为M g·mol-1)。(4分)  解析：(5)由滴定原理，根据得失电子守恒，(VO2)2SO4和KMnO4得电子总数等于(NH4)2Fe(SO4)2失电子总数，结合V→VO2+得1e-，Mn→Mn2+得5e-，Fe2+→Fe3+失1e-，可得n[(NH4)2Fe(SO4)2]= 2n[(VO2)2SO4]+5n(KMnO4)。n[(VO2)2SO4]=(c1 mol·L-1×b1×10-3 L-c2 mol ·L-1×b2×10-3 L×5)= mol，根据V元素守恒可得V2O5~(VO2)2SO4，则样品中V2O5的纯度为×100%= ×100%。 答案：(1)增大反应物接触面积，加快酸浸速率，使酸浸更加充分　(2)Ca(VO3)2+4H+Ca2++2V+2H2O　(3)N水解程度增大，N浓度减小导致沉钒率下降　(4)V2O5+H2C2O4+4H+2VO2++2CO2↑+3H2O (5)×100% 5．(12分)(2025·湖北省T8联盟模拟)铼(Re)被誉为“金属之王”，用于航空、航天发动机制造等领域。以含铼废料(主要含Re2O7、Fe3O4、CuO等)为原料制备铼的流程如下： 已知：过铼酸铵(NH4ReO4)是白色片状晶体，微溶于冷水，溶于热水。 (1)根据上述流程图预测：铼在金属活动顺序表中位置在　　　　(填字母)。(2分)  A．Na之前 B．Mg、Al之间 C．Zn、Cu之间 D．Ag之后 (2)Re2O7是酸性氧化物。“还原”中主要离子方程式为 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。  “热解”中得到Re2O7的化学方程式为 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。(4分)  (3)“沉铼”中，用　　　　 　(填“热水”或“冰水”)洗涤过铼酸铵，确认NH4ReO4洗涤干净的方法是 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。(4分)  (4)用HReO4制备NH4ReO4的另一种方案：第1步，用有机溶剂萃取得到含铼有机相；第2步，用氨水反萃取得到NH4ReO4溶液。相对“沉铼”法，该工艺优点是　　　　 　。(2分)  解析：由题给流程可知，含铼废渣加NaOH溶液碱浸，Fe3O4、CuO不溶于碱溶液，过滤出来，Re2O7能和NaOH反应生成NaReO4，滤液中加锌还原，NaReO4被还原成难溶的ReO2·H2O，用氧气氧化得到HReO4，加NH4Cl溶液沉铼，得到NH4ReO4，然后热解得到Re2O7，最后用氢气还原得到铼粉。(1)用热还原法冶炼铼，说明在金属活动顺序表中Re介于Zn、Cu之间，选C。(2)Zn作还原剂，化合价由0价→+2价，生成Na2[Zn(OH)4]，NaReO4作氧化剂，化合价由+7价→+4价，生成ReO2·H2O，离子方程式为3Zn+ 2Re+4OH-+6H2O3[Zn(OH)4]++2ReO2·H2O↓；过铼酸铵分解生成Re2O7、N2和H2O，“热解”中得到Re2O7的化学方程式：4NH4ReO4+3O22Re2O7+2N2+8H2O。(3)过铼酸铵(NH4ReO4)是白色片状晶体，微溶于冷水，溶于热水。过铼酸铵在冷水中溶解度小，用冰水洗涤沉淀；沉淀表面有Cl-、N，检验Cl-更灵敏。 答案：(1)C　(2)3Zn+2Re+4OH-+6H2O3[Zn(OH)4]2-+2ReO2·H2O↓ 4NH4ReO4+3O22Re2O7+2N2+8H2O　(3)冰水　取最后一次洗涤液于试管，滴加硝酸和AgNO3溶液，若没有产生白色沉淀，则已洗净；否则未洗净 (4)操作简便、产品纯度高、损失小、产率高等 6．(15分)(2025·安徽师大附中模拟)ZnO是一种白色粉末，可溶于酸、氢氧化钠溶液、氨水和氨水-铵盐缓冲溶液中，在橡胶、涂料、医疗及食品等行业有着广泛应用。一种由含锌烟灰(含有ZnO、CuO、PbO、FeO、Fe2O3、CdO等)制备ZnO，并可继续制备单质Zn的工艺如图： (ⅰ)ZnO在强碱性条件下转化为[Zn(OH)4]2-； (ⅱ)二价金属氧化物如Cu(Ⅱ)、Pb(Ⅱ)与氨络合可生成[Cu(NH3)2]2+、[Pb(NH3)2]2+； (ⅲ)Fe元素对应优势微粒与溶液的pH及氧化剂氧化电位(Eh)关系如图： (1)Zn在元素周期表中的位置是　　　 　　　　　　　。(2分)  (2)“氧化预处理”时，加入Ca(ClO)2溶液的目的为将含锌烟灰中的铁(Ⅱ) 氧化，写出氧化FeO的离子方程式为　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。(2分)  (3)“浸出”时生成多种配离子，其中ZnO生成[Zn(NH3)4]2+的离子方程式： 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。(2分)  (4)“深度净化”时，可采用加入足量锌粉。该方案所得滤渣c中除了含Zn、Cd之外，还含有　　　　(填化学式)。(2分)  (5)“蒸氨”时得混合气体e和固体碱式碳酸锌[xZnCO3·yZn(OH)2]，其中气体e可返回至　　 　　工序循环利用；取11.2 g固体，经充分“煅烧”后得到氧化锌8.1 g，同时产生的气体通入足量Ba(OH)2溶液中，得沉淀9.85 g，则固体xZnCO3·yZn(OH)2中x∶y=　　　　。(3分)  (6)工业中可以采用先将ZnO溶于足量NaOH溶液，再使用电解的方法制备Zn，装置如图： ①写出Zn电极上的离子反应方程式： 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。(2分)  ②从原料利用角度分析这种方法制备Zn的最大优点是 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。(2分)  解析：根据题目及图示信息可知，利用次氯酸钙的氧化性将含锌烟灰中的铁(Ⅱ)氧化成FeOOH，然后过滤，滤渣a中加入氨水和碳酸氢铵，Zn元素转化成[Zn(NH3)4]2+，Cu、Pb、Cd转化为相应离子，加入试剂X为锌，除去Cu、Pb、Cd等元素，据此分析。(1)Zn是30号元素，在元素周期表中的位置是第四周期第ⅡB族；(2)“氧化预处理”时，加入Ca(ClO)2溶液的目的为将含锌烟灰中的铁(Ⅱ) 氧化，根据Fe元素对应优势微粒与溶液的pH及氧化剂氧化电位(Eh)关系图可知，当Eh=0.70 V，pH=11.6时，Fe元素以FeOOH形式存在，故氧化FeO的离子方程式为2FeO+ClO-+H2O2FeOOH+Cl-；(3)根据流程以及元素守恒可知，“浸出”时，ZnO生成[Zn(NH3)4]2+的离子方程式为ZnO+4NH3·H2O+2HC[Zn(NH3)4]2++ 2C+5H2O；(4)根据金属活动顺序表，锌的金属性强于Cu、Pb，加入足量锌粉发生置换反应，将Cu、Pb、Cd置换出来，因此滤渣c中除了过量Zn、Cd之外，还含有Pb、Cu；(5)“蒸氨”时得混合气体e为氨气、二氧化碳和水，可返回至浸出工序循环利用；煅烧xZnCO3·yZn(OH)2得到氧化锌的质量为8.1 g，根据元素守恒，该固体中n(Zn)=n(ZnO)=0.1 mol，将产生气体通入足量Ba(OH)2溶液中得到BaCO3沉淀，根据元素守恒，样品中n(C)=n(BaCO3)==0.05 mol，根据电荷守恒，样品中n(OH-)=2×0.1 mol-2×0.05 mol=0.1 mol，则x∶y=0.05 mol∶=1∶1。(6)①ZnO溶于足量NaOH溶液生成[Zn(OH)4]2-，再使用电解的方法制备Zn，即[Zn(OH)4]2-转化为Zn，则Zn作阴极，故Zn电极上的离子反应方程式为[Zn(OH)4]2-+2e-Zn+4OH-。②ZnO溶于足量NaOH溶液生成[Zn(OH)4]2-，消耗NaOH，Zn电极上发生反应[Zn(OH)4]2-+2e-Zn+4OH-，生成NaOH，故从原料利用角度这种方法制备Zn的最大优点是NaOH可以循环使用。 答案：(1)第四周期第ⅡB族 (2)2FeO+ClO-+H2O2FeOOH+Cl- (3)ZnO+4NH3·H2O+2HC[Zn(NH3)4]2++2C+5H2O (4)Pb、Cu　(5)浸出　1∶1 (6)①[Zn(OH)4]2-+2e-Zn+4OH-　 ②NaOH可以循环使用 学科网（北京）股份有限公司 $$