专题5 金属及其化合物 题组1-【区块练】2021-2025年五年高考真题分类汇编化学

一、选择题 1.(2025·河南卷)X是自然界中一种常见矿物的主要成分，可以通过如图所示的四步反应转化为Q(略去部分参与反应的物质和反应条件)。已知X和Q的组成元素相同。 下列说法错误的是(　　) A.Y常用作油漆、涂料等的红色颜料 B.溶液Z加热煮沸后颜色会发生变化 C.R→Q反应需要在强酸性条件下进行 D.Q可以通过单质间化合反应制备 2.(2025·云南卷)Be及其化合物的转化关系如图。下列说法错误的是(　　) A.Be(OH)2是两性氢氧化物 B.Be2C和BeCl2的晶体类型相同 C.Na2[Be(OH)4]中Be原子的杂化方式为sp3 D.Be2C与H2O反应：Be2C＋4H2O===2Be(OH)2＋CH4↑ 3.(2024·吉林卷)某工厂利用铜屑脱除锌浸出液中的Cl－并制备Zn，流程如下。“脱氯”步骤仅Cu元素化合价发生改变。下列说法正确的是(　　) 锌浸出液中相关成分(其他成分无干扰) 离子 Zn2＋ Cu2＋ Cl－ 浓度/(g·L－1) 145 0.03 1 A.“浸铜”时应加入足量H2O2，确保铜屑溶解完全 B.“浸铜”反应：2Cu＋4H＋＋H2O2===2Cu2＋＋H2↑＋2H2O C.“脱氯”反应：Cu＋Cu2＋＋2Cl－===2CuCl D.脱氯液净化后电解，可在阳极得到Zn 4.(2024·湖北卷)碱金属的液氨溶液含有的蓝色溶剂化电子[e(NH3)n]－是强还原剂。锂与液氨反应的装置如图(夹持装置略)。下列说法错误的是(　　) A.碱石灰有利于NH3逸出 B.锂片必须打磨出新鲜表面 C.干燥管中均可选用P2O5 D.双口烧瓶中发生的变化是Li＋nNH3===Li＋＋[e(NH3)n]－ 5.(2024·新课标卷)实验室中利用下图装置验证铁与水蒸气反应。下列说法错误的是(　　) A.反应为3Fe＋4H2O(g)Fe3O4＋4H2 B.酒精灯移至湿棉花下方实验效果更好 C.用火柴点燃肥皂泡检验生成的氢气 D.使用硬质玻璃试管盛装还原铁粉 6.(2023·浙江卷1月)下列关于元素及其化合物的性质说法不正确的是(　　) A.Na和乙醇反应可生成H2 B.工业上煅烧黄铁矿(FeS2)生产SO2 C.工业上用氨的催化氧化制备NO D.常温下铁与浓硝酸反应可制备NO2 7.(2022·浙江卷)下列说法正确的是(　　) A.工业上通过电解六水合氯化镁制取金属镁 B.接触法制硫酸时，煅烧黄铁矿以得到三氧化硫 C.浓硝酸与铁在常温下不能反应，所以可用铁质容器贮运浓硝酸 D.“洁厕灵”(主要成分为盐酸)和“84消毒液”(主要成分为次氯酸钠)不能混用 二、非选择题 8.(2025·河北卷)铬盐产品广泛应用于化工、医药、印染等领域。通过闭环生产工艺将铬铁矿转化为重铬酸钾同时回收利用钾资源，可实现绿色化学的目标。过程如下： 已知：铬铁矿主要成分是Fe(CrO2)2、Mg(CrO2)2、Al2O3、SiO2。 回答下列问题： (1)基态铬原子的价层电子排布式：_________________。 (2)煅烧工序中Fe(CrO2)2反应生成K2CrO4的化学方程式：______________________________。 (3)浸取工序中滤渣Ⅰ的主要成分：Fe2O3、H2SiO3、________、________(填化学式)。 (4)酸化工序中需加压的原因：_______________________________________________________ ________________________________________________________________________。 (5)滤液Ⅱ的主要成分：___________(填化学式)。 (6)补全还原、分离工序中发生反应的化学方程式：Fe(CO)5＋________＋________===Cr(OH)3↓＋________＋________＋________CO↑ (7)滤渣Ⅱ可返回__________工序(填工序名称)。 9.(2025·河南卷)一种从预处理得到的贵金属合金粉[主要成分为Fe、Rh(铑)、Pt，含有少量SiO2]中尽可能回收铑的工艺流程如下： 回答下列问题： (1)“酸溶1”的目的是___________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 (2)已知“酸溶2”中Rh转化为H3，则生成该物质的化学方程式为________________________________________；“滤渣”的主要成分是________(填化学式)。 (3)“沉铑”中得到的沉淀经“灼烧”后分解成铑单质，但夹杂少量Rh2O3和RhCl3，则“高温还原”中发生反应的化学方程式为_______________________________________________________ ________________________________________________________________________。 (4)若“活化还原”在室温下进行，SnCl2初始浓度为1.0×10－4mol·L－1，为避免生成Sn(OH)2沉淀，溶液适宜的pH为______(填标号)[已知Sn(OH)2的Ksp＝5.5×10－28]。 A.2.0　　　　B.4.0　　　　C.6.0 (5)“活化还原”中，SnCl2必须过量，其与Rh(Ⅲ)反应可生成4－，提升了Rh的还原速率，该配离子中Rh的化合价为________；反应中同时生成2－，Rh(Ⅲ)以3－计，则理论上SnCl2和Rh(Ⅲ)反应的物质的量之比为________。 (6)“酸溶3”的目的是_____________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 10.(2024·吉林卷)中国是世界上最早利用细菌冶金的国家。已知金属硫化物在“细菌氧化”时转化为硫酸盐，某工厂用细菌冶金技术处理载金硫化矿粉(其中细小的Au颗粒被FeS2、FeAsS包裹)，以提高金的浸出率并冶炼金，工艺流程如下： 回答下列问题： (1)北宋时期我国就有多处矿场利用细菌氧化形成的天然“胆水”冶炼铜，“胆水”的主要溶质为________(填化学式)。 (2)“细菌氧化”中，FeS2发生反应的离子方程式为_____________________________________ ________________________________________________________________________。 (3)“沉铁砷”时需加碱调节pH，生成__________(填化学式)胶体起絮凝作用，促进了含As微粒的沉降。 (4)“焙烧氧化”也可提高“浸金”效率，相比“焙烧氧化”，“细菌氧化”的优势为______(填标号)。 A.无需控温 B.可减少有害气体产生 C.设备无需耐高温 D.不产生废液废渣 (5)“真金不怕火炼”表明Au难被O2氧化，“浸金”中NaCN的作用为________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 (6)“沉金”中Zn的作用为_________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 (7)滤液②经H2SO4酸化，[Zn(CN)4]2－转化为ZnSO4和HCN的化学方程式为 ________________________________________________________________________。 用碱中和HCN可生成________(填溶质化学式)溶液，从而实现循环利用。 11.(2024·安徽卷)精炼铜产生的铜阳极泥富含Cu、Ag、Au等多种元素。研究人员设计了一种从铜阳极泥中分离提取金和银的流程，如图所示。 回答下列问题： (1) Cu位于元素周期表第________周期第________族。 (2)“浸出液1”中含有的金属离子主要是________。 (3)“浸取2”步骤中，单质金转化为HAuCl4的化学方程式为____________________________ ________________________________________________________________________。 (4)“浸取3”步骤中，“浸渣2”中的______(填化学式)转化为[Ag(S2O3)2]3－。 (5)“电沉积”步骤中阴极的电极反应式为__________________。“电沉积”步骤完成后，阴极区溶液中可循环利用的物质为______________(填化学式)。 (6)“还原”步骤中，被氧化的N2H4与产物Au的物质的量之比为________。 (7) Na2S2O3可被I2氧化为Na2S4O6。从物质结构的角度分析S4O的结构为(a)而不是(b)的原因：________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 (a) (b) 12.(2023·全国甲卷)BaTiO3是一种压电材料。以BaSO4为原料，采用下列路线可制备粉状BaTiO3。 回答下列问题： (1)“焙烧”步骤中碳粉的主要作用是________________________。 (2)“焙烧”后固体产物有BaCl2、易溶于水的BaS和微溶于水的CaS。“浸取”时主要反应的离子方程式为________________________________________________________________________。 (3)“酸化”步骤应选用的酸是________(填字母)。 a.稀硫酸　　　　　 b.浓硫酸 c.盐酸 d.磷酸 (4)如果焙烧后的产物直接用酸浸取，是否可行？________，其原因是________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 (5)“沉淀”步骤中生成BaTiO2的化学方程式为________________________________________________________________________。 (6)“热分解”生成粉状钛酸钡，产生的nCO2：nCO＝________。 13.(2022·全国甲卷)硫酸锌(ZnSO4)是制备各种含锌材料的原料，在防腐、电镀、医学上有诸多应用。硫酸锌可由菱锌矿制备，菱锌矿的主要成分为ZnCO3，杂质为SiO2以及Ca、Mg、Fe、Cu等的化合物。其制备流程如下： 本题中所涉及离子的氢氧化物溶度积常数如下表： 离子 Fe3＋ Zn2＋ Cu2＋ Fe2＋ Mg2＋ Ksp 4.0× 10－38 6.7× 10－17 2.2× 10－20 8.0× 10－16 1.8× 10－11 回答下列问题： (1)菱锌矿焙烧生成氧化锌的化学方程式为___________________________________________ ________________________________________________________________________。 (2)为了提高锌的浸取效果，可采取的措施有______________、________________。 (3)加入物质X调溶液pH＝5，最适宜使用的X是________(填字母)。 A.NH3·H2O　　　　 B.Ca(OH)2 C.NaOH 滤渣①的主要成分是__________、__________、__________。 (4)向80～90 ℃的滤液①中分批加入适量KMnO4溶液充分反应后过滤，滤渣②中有MnO2，该步反应的离子方程式为_______________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 (5)滤液②中加入锌粉的目的是_____________________________________________________ ________________________________________________________________________。 (6)滤渣④与浓H2SO4反应可以释放HF并循环利用，同时得到的副产物是____________、________。 14.(2021·全国卷Ⅰ)磁选后的炼铁高钛炉渣，主要成分有TiO2、SiO2、Al2O3、MgO、CaO以及少量的Fe2O3。为节约和充分利用资源，通过如下工艺流程回收钛、铝、镁等。 该工艺条件下，有关金属离子开始沉淀和沉淀完全的pH见下表： 金属离子 Fe3＋ Al3＋ Mg2＋ Ca2＋ 开始沉淀的pH 2.2 3.5 9.5 12.4 沉淀完全(c＝1.0×10－5 mol·L－1)的pH 3.2 4.7 11.1 13.8 回答下列问题： (1)“焙烧”中，TiO2、SiO2几乎不发生反应，Al2O3、MgO、CaO、Fe2O3转化为相应的硫酸盐，写出Al2O3转化为NH4Al(SO4)2的化学方程式______________________________________________。 (2)“水浸”后“滤液”的pH约为2.0，在“分步沉淀”时用氨水逐步调节pH至11.6，依次析出的金属离子是________。 (3)“母液①”中Mg2＋浓度为________mol·L－1。 (4)“水浸渣”在160 ℃“酸溶”最适合的酸是________。“酸溶渣”的成分是__________、________。 (5)“酸溶”后，将溶液适当稀释并加热，TiO2＋水解析出TiO2·xH2O沉淀，该反应的离子方程式是________________________________。 (6)将“母液①”和“母液②”混合，吸收尾气，经处理得________，循环利用。 ( 1 ) 学科网（北京）股份有限公司 $ 专题5　金属及其化合物 题组一 1.解析　X是自然界中一种常见矿物的主要成分，根据溶液Z、R、Q的颜色可知X中含有铁元素，根据固体颜色可知X是FeS2，Y是Fe2O3，溶液中Z含有Fe3＋、溶液R中含有Fe2＋，Q是FeS。Fe2O3可用作油漆、涂料等的红色颜料，A正确；含有Fe3＋的溶液加热转化为Fe(OH)3胶体，溶液颜色发生变化，B正确；FeS可溶于酸，所以R→Q反应不能在酸性溶液中进行，C错误；在加热条件下Fe和S化合生成FeS，D正确。 答案　C 2.解析　由图中转化信息可知，Be(OH)2既能与盐酸反应生成盐和水，又能与氢氧化钠反应生成盐，因此其是两性氢氧化物，A正确；由题中信息可知，Be2C的熔点远远高于BeCl2的，因此Be2C不可能是分子晶体，而BeCl2的熔点和沸点均较低，其为分子晶体，因此两者的晶体类型不相同，B错误；Na2[Be(OH)4]中Be原子与4个羟基形成4个σ键，没有孤电子对，只有4个成键电子对，因此，其杂化方式为sp3，C正确；Be2C中的Be化合价为＋2，C的化合价为－4，因此其与H2O反应生成Be(OH)2和CH4，该反应的化学方程式为Be2C＋4H2O===2Be(OH)2＋CH4↑，D正确。 答案　B 3.解析　结合“脱氯”步骤仅Cu元素化合价发生改变并产生CuCl固体，可推断“脱氯”时Cu和Cu2＋发生归中反应并结合Cl－生成CuCl沉淀，离子方程式为Cu＋Cu2＋＋2Cl－===2CuCl，则“浸铜”时铜屑不能完全溶解，A错误，C正确；“浸铜”时Cu与H2O2在酸性条件下反应生成Cu2＋和H2O，离子方程式为Cu＋2H＋＋H2O2===Cu2＋＋2H2O，B错误；脱氯液中含大量的Zn2＋，净化后电解，Zn2＋在阴极上得电子生成单质Zn，D错误。 答案　C 4.解析　碱石灰吸水放热，有利于NH3逸出，A正确；锂易与空气中的氧气等反应在表面形成氧化膜，故锂片使用前必须打磨，B正确；P2O5不能用于干燥氨气，C错误；氨气在双口瓶中冷却变为液氨，由题给条件可知，Li与液氨反应产生[e(NH3)n]－，由原子守恒及电荷守恒可得反应方程式：Li＋nNH3===Li＋＋[e(NH3)n]－，D正确。 答案　C 5.解析　铁与水蒸气在高温下反应生成Fe3O4和H2，A项正确；铁与水蒸气反应需在高温下进行，将酒精灯移至湿棉花下方，铁粉处不能产生高温，B项错误；反应生成的氢气可吹出肥皂泡，用火柴点燃肥皂泡，可听到尖锐的爆鸣声，C项正确；由于反应需在高温条件下进行，故需使用耐高温的硬质玻璃试管盛装还原铁粉，D项正确。 答案　B 6.解析　乙醇分子中含有羟基，可以和钠反应生成氢气，A正确；黄铁矿(FeS2)在空气中煅烧生成二氧化硫和氧化铁，B正确；工业上利用氨与氧气催化氧化生成一氧化氮和副产物水，C正确；常温下铁与浓硝酸会发生钝化，不能制备二氧化氮，D错误。 答案　D 7.解析　六水合氯化镁没有自由移动的离子，不能导电，工业上通过电解熔融的无水氯化镁制取金属镁，A不正确；接触法制硫酸时，煅烧黄铁矿只能得到二氧化硫，二氧化硫在接触室经催化氧化才能转化为三氧化硫，B不正确；在常温下铁与浓硝酸发生钝化反应，在铁表面生成一层致密的氧化物薄膜并阻止反应继续发生，所以可用铁质容器贮运浓硝酸，C不正确；“洁厕灵”(主要成分为盐酸)和“84消毒液”(主要成分为次氯酸钠)不能混用，若两者混用会发生归中反应生成氯气，不仅达不到各自预期的作用效果，还会污染环境，D正确。 答案　D 8.解析　(1)Cr为24号元素，基态铬原子的价层电子排布式：3d54s1； (2)煅烧工序中Fe(CrO2)2与过量KOH、空气中氧气反应生成K2CrO4、Fe2O3、H2O，根据得失电子守恒、原子守恒，化学方程式为4Fe(CrO2)2＋7O2＋16KOH2Fe2O3＋8K2CrO4＋8H2O； (3)滤渣Ⅰ的主要成分：Fe2O3、H2SiO3、Al(OH)3、MgO； (4)向K2CrO4中加水溶解，并通入过量CO2酸化，将K2CrO4转化为K2Cr2O7，加大压强，可以增大CO2的溶解度，使液体中CO2浓度增大，保证酸化反应充分进行； (5)滤液Ⅱ的主要溶质为KHCO3； (6)Fe(CO)5作还原剂，将滤液Ⅰ中剩余的K2CrO4还原为Cr(OH)3，自身转化为Fe(OH)3，铁元素由0价升高到＋3价，Cr由＋6价降低到＋3价，根据得失电子守恒、原子守恒，化学方程式为Fe(CO)5＋K2CrO4＋4H2O===Cr(OH)3↓＋Fe(OH)3↓＋2KOH＋5CO↑； (7)滤渣Ⅱ含有Cr(OH)3和Fe(OH)3可返回煅烧工序。 答案　(1)3d54s1 (2)4Fe(CrO2)2＋7O2＋16KOH2Fe2O3＋8K2CrO4＋8H2O (3)Al(OH)3　MgO (4)增大CO2的溶解度，保证酸化反应充分进行 (5)KHCO3 (6)K2CrO4　4H2O　Fe(OH)3↓　2KOH　5 (7)煅烧 9.解析　(1)原料合金粉主要成分为Fe、Rh、Pt和少量SiO2，Fe易溶于酸(如盐酸或硫酸)，而Rh和Pt在常温下不易被非氧化性酸溶解，SiO2不溶于酸，因此“酸溶1”使用非氧化性酸溶解Fe生成可溶性盐，过滤后Fe(Ⅱ)进入滤液，剩余滤渣主要为Rh、Pt和SiO2，实现初步分离，故答案为溶解Fe，使其进入溶液，从而通过过滤实现分离。 (2)“酸溶2”中Rh转化为H3，Rh元素化合价由0升高至＋3，HNO3中N元素化合价由＋5降低至＋2，结合化合价升降守恒以及原子守恒可知反应化学方程式为Rh＋6HCl＋HNO3===H3＋NO↑＋2H2O；由上述分析可知该过程中滤渣的主要成分为SiO2。 (3)“高温还原”过程中，Rh2O3和RhCl3均被H2还原为Rh，Rh元素化合价均由＋3降低至0，根据化合价升降守恒以及原子守恒可知反应方程式为Rh2O3＋3H22Rh＋3H2O、2RhCl3＋3H22Rh＋6HCl。 (4)SnCl2初始浓度为1.0×10－4mol·L－1，则溶液中c(Sn2＋)＝1.0×10－4mol·L－1，当恰好生成Sn(OH)2沉淀时，c(OH－)＝＝mol·L－1≈2.3×10－12mol·L－1，c(H＋)＝＝mol·L－1≈4.3×10－3mol·L－1，pH＝－lgc(H＋)＝－lg(4.3×10－3)＝3－0.6＝2.4，因此为避免生成Sn(OH)2沉淀，溶液的pH<2.4，故答案为A。 (5)配离子4－中，配体－带1个负电荷，设Rh的化合价为x，则x＋5×(－1)＝－4，则x＝＋1；Rh(Ⅲ)以3－计，反应中Rh(Ⅲ)还原至Rh(Ⅰ)，每个Rh得到2个电子，SnCl2为还原剂，部分被氧化为2－，Sn(Ⅱ)被氧化为Sn(Ⅳ)，每个Sn失去2个电子，同时反应过程中，部分SnCl2结合一个Cl－形成－，作为新的配体，每生成1个4－，需要5个SnCl2，因此理论上SnCl2和Rh(Ⅲ)反应的物质的量之比为(1＋5)∶1＝6∶1。 (6)由于“二次还原”过程中，为确保4－完全反应，加入的Zn需过量，过滤后剩余Zn和生成物Rh存在于滤渣中，因此再向滤渣中加入浓盐酸的目的为除去滤渣中未反应的Zn。 答案　(1)溶解Fe，使其进入溶液，从而通过过滤实现分离 (2)Rh＋6HCl＋HNO3===H3＋NO↑＋2H2O　SiO2 (3)Rh2O3＋3H22Rh＋3H2O、2RhCl3＋3H22Rh＋6HCl (4)A　(5)＋1　6∶1 (6)除去滤渣中未反应的Zn 10.解析　(1)利用“胆水”冶炼铜为湿法炼铜，利用了铁和硫酸铜溶液的置换反应：Fe＋CuSO4===FeSO4＋Cu，故“胆水”的主要溶质为CuSO4。(2)金属硫化物在“细菌氧化”时转化为硫酸盐，则“细菌氧化”中空气中的氧气将FeS2氧化为Fe3＋和SO，1 mol FeS2失15 mol电子，1 mol氧气得4 mol电子，根据得失电子守恒、电荷守恒和原子守恒，配平离子方程式为4FeS2＋15O2＋2H2O===4Fe3＋＋8SO＋4H＋。(3)“沉铁砷”时加碱调节pH，Fe3＋转化为Fe(OH)3胶体起絮凝作用，促进了含As微粒的沉降。(4)高温时细菌可能会失活，故“细菌氧化”也要控制温度，A错误；“焙烧氧化”时有SO2产生，“细菌氧化”无SO2产生，B正确；“焙烧氧化”时温度高，设备需耐高温，而“细菌氧化”设备无需耐高温，C正确；由题图知，“细菌氧化”也有废液废渣产生，故D错误。(5)“浸金”中发生反应：4Au＋O2＋8CN－＋2H2O===4[Au(CN)2] －＋4OH－，NaCN作络合剂与Au＋结合形成[Au(CN)2]－，使Au的还原性增强，促进其与O2反应。(6)“沉金”时发生反应：2[Au(CN)2]－＋Zn===2Au＋[Zn(CN)4]2－，Zn的作用是作还原剂，将浸出液中的[Au(CN)2]－还原为Au。(7)滤液②中[Zn(CN)4]2－转化为ZnSO4和HCN，发生非氧化还原反应，根据原子守恒配平化学方程式为Na2[Zn(CN)4]＋2H2SO4===Na2SO4＋ZnSO4＋4HCN。根据流程中所加物质知，用碱中和HCN生成NaCN，从而循环到“浸金”环节被利用。 答案　(1)CuSO4　(2) 4FeS2＋15O2＋2H2O===4Fe3＋＋8SO＋4H＋　(3)Fe(OH)3　(4)BC　(5)与Au＋结合形成[Au(CN)2]－，提高Au的还原性　(6)将浸出液中的[Au(CN)2]－还原为Au　(7)Na2[Zn(CN)4]＋2H2SO4===Na2SO4＋ZnSO4＋4HCN　NaCN 11.解析　(1)铜元素是29号元素，根据构造原理可写出基态铜原子的核外电子排布式为[Ar]3d104s1，Cu在元素周期表中位于第四周期第ⅠB族。(2)结合图示流程转化可知，Cu在酸性条件下被H2O2氧化为Cu2＋，故“浸出液1”中含有的金属离子主要是Cu2＋。(3)“浸取2”步骤中Au在盐酸作用下被H2O2氧化为HAuCl4，根据Au、O元素的化合价变化和得失电子守恒等可写出其化学方程式为2Au＋3H2O2＋8HCl===2HAuCl4＋6H2O。(4)“浸取2”步骤中Ag在盐酸作用下被H2O2氧化为AgCl，“浸取3”中AgCl与Na2S2O3作用生成[Ag(S2O3)2]3－。(5)结合“浸取液3”的主要成分及“电沉积”步骤中得到Ag，可知该步骤中阴极反应式为[Ag(S2O3)2]3－＋e－===Ag↓＋2S2O，“电沉积”后溶液中含大量的Na＋和S2O，形成的Na2S2O3可循环利用。(6)结合图示流程及氧化还原反应规律可写出“还原”步骤的化学方程式为4HAuCl4＋3N2H4===4Au＋3N2↑＋16HCl，则反应中被氧化的N2H4与产物Au的物质的量之比为3∶4。(7)氧的半径比硫小，负电荷的密度更高，对相应成键电子对的斥力大，所以(b)中氧氧键键能比(a)中硫硫键小，更易断裂，(b)不稳定，故Na2S2O3不能被I2氧化成(b)结构。 答案　(1)四　ⅠB　(2)Cu2＋　(3)2Au＋3H2O2＋8HCl===2HAuCl4＋6H2O　(4)AgCl　(5)[Ag(S2O3)2]3－＋e－===Ag↓＋2S2O　Na2S2O3　(6)3∶4　(7)氧氧键中氧的半径比较小，所以负电荷的密度比较高，对相应成键电子对的斥力大，氧氧键的键能小，更易断裂，(b)不稳定(或其他合理答案) 12.解析　由流程和题中信息可知，BaSO4与过量的碳粉及过量的氯化钙在高温下焙烧得到CO、BaCl2、易溶于水的BaS和微溶于水的CaS；烧渣经水浸取后过滤，滤渣中碳粉和CaS，滤液中有BaCl2和BaS；滤液经酸化后浓缩结晶得到BaCl2晶体；BaCl2晶体溶于水后，加入TiCl4和2C2O4将钡离子充分沉淀得到BaTiO2；BaTiO2经热分解得到BaTiO3。 (1)“焙烧”步骤中，BaSO4与过量的碳粉及过量的氯化钙在高温下焙烧得到CO、BaCl2、BaS和CaS，BaSO4被还原为BaS，因此，碳粉的主要作用是做还原剂，将BaSO4还原。(2)“浸取”时易溶于水的BaS和过量的CaCl2反应生成微溶于水的CaS，反应的离子方程式为S2＋Ca2＋===CaS↓。(3)“酸化”步骤是为了将BaS转化为易溶的钡盐，由于硫酸钡和磷酸钡均不溶于水，而BaCl2可溶于水，因此，应选用的酸是盐酸，选c。(4)如果焙烧后的产物直接用酸浸取是不可行的，其原因是CaS也会与盐酸反应生成可溶于水的CaCl2，导致BaCl2溶液中混有CaCl2杂质无法除去、最终所得产品的纯度降低。(5)“沉淀”步骤中生成BaTiO2的化学方程式为：BaCl2＋TiCl4＋H2O＋22C2O4===BaTiO2↓＋4NH4Cl＋2HCl。(6)“热分解”生成粉状钛酸钡，该反应的化学方程式为BaTiO2△,BaTiO3＋2CO2↑＋2CO↑，因此，产生的nco2∶nco＝1∶1。 答案　(1)做还原剂，将BaSO4还原 (2)S2－＋Ca2＋===CaS↓ (3)c (4)不可行　CaS也会与盐酸反应生成可溶于水的CaCl2，导致BaCl2溶液中混有CaCl2杂质无法除去、最终所得产品的纯度降低 (5)BaCl2＋TiCl4＋H2O＋22C2O4===BaTiO2↓＋4NH4Cl＋2HCl (6)1∶1 13.解析　由题干信息，菱锌矿的主要成分为ZnCO3，杂质为SiO2以及Ca、Mg、Fe、Cu等的化合物，结合流程图分析，菱锌矿焙烧，主要发生反应ZnCO3ZnO＋CO2↑，再加入H2SO4酸浸，得到含Zn2＋、Ca2＋、Mg2＋、Fe2＋、Fe3＋、Cu2＋的溶液，加入物质X调节pH＝5，结合表格数据，过滤得到Fe(OH)3、CaSO4、SiO2的滤渣①，滤液①中主要含有Zn2＋、Cu2＋、Mg2＋、Ca2＋、Fe2＋，再向滤液①中加入KMnO4溶液氧化Fe2＋，过滤得到Fe(OH)3和MnO2的滤渣②，滤液②中加入锌粉，发生反应Zn＋Cu2＋===Zn2＋＋Cu，过滤后得到滤渣③为Cu，再向滤液③中加入HF脱钙镁，过滤得到滤渣④为CaF2、MgF2，滤液④为ZnSO4溶液，经一系列处理得到ZnSO4·7H2O，据此分析解答。 (1)由分析，焙烧时，生成ZnO的反应为：ZnCO3ZnO＋CO2↑。 (2)将焙烧后的产物碾碎，增大接触面积；增大硫酸的浓度等方式提高锌的浸取率。 (3)NH3·H2O易分解产生NH3污染空气，且经济成本较高，故A不适宜； Ca(OH)2不会引入新的杂质，且成本较低，故B适宜； NaOH会引入杂质Na＋，且成本较高，C不适宜； 当沉淀完全时(离子浓度小于10－5 mol/L)，结合表格Ksp计算各离子完全沉淀时pH＜5的只有Fe3＋，故滤渣①中有Fe(OH)3，又CaSO4是微溶物，SiO2不溶于酸，故滤渣①的主要成分是Fe(OH)3、CaSO4、SiO2。 (4)向80～90 ℃滤液①中加入KMnO4溶液，可氧化Fe2＋，得到Fe(OH)3和MnO2的滤渣②，反应的离子方程式为3Fe2＋＋MnO＋7H2O===3Fe(OH)3↓＋MnO2↓＋5H＋。 (5)滤液②中加入锌粉，发生反应Zn＋Cu2＋===Zn2＋＋Cu，故加入锌粉的目的为置换Cu2＋为Cu从而除去。 (6)由分析，滤渣④为CaF2、MgF2，与浓硫酸反应可得到HF，同时得到的副产物为CaSO4、MgSO4。 答案　(1)ZnCO3ZnO＋CO2↑ (2)将焙烧后的产物碾碎，增大接触面积　增大硫酸的浓度等 (3)B　Fe(OH)3　CaSO4　SiO2 (4)3Fe2＋＋MnO＋7H2O===3Fe(OH)3↓＋MnO2↓＋5H＋ (5)置换Cu2＋为Cu从而除去 (6)CaSO4　MgSO4 14.解析　(1)氧化铝转化为硫酸铝铵发生的反应为氧化铝、硫酸铵在高温条件下反应生成硫酸铝铵、氨气和水，反应的化学方程式为Al2O3＋4(NH4)2SO42NH4Al(SO4)2＋6NH3↑＋3H2O↑。(2)由题给开始沉淀和完全沉淀的pH可知，将pH约为2.0的滤液加入氨水调节溶液pH为11.6时，铁离子首先沉淀、然后是铝离子、镁离子，钙离子没有沉淀。(3)由镁离子完全沉淀时，溶液pH为11.1可知，氢氧化镁的溶度积为1×10－5×(1×10－2.9)2＝1×10－10.8，当溶液pH为11.6时，溶液中镁离子的浓度为＝1×10－6 mol/L。(4)增大溶液中硫酸根离子浓度，有利于使微溶的硫酸钙转化为沉淀，为了使微溶的硫酸钙完全沉淀，减少TiOSO4溶液中含有硫酸钙的量，应加入浓硫酸加热到160 ℃酸溶；由分析可知，二氧化硅和硫酸钙与浓硫酸不反应，则酸溶渣的主要成分为二氧化硅和硫酸钙。(5)酸溶后将TiOSO4溶液加入热水稀释并适当加热，能使TiOSO4完全水解生成TiO2·xH2O沉淀和硫酸，反应的离子方程式为TiO2＋＋(x＋1)H2OTiO2·xH2O↓＋2H＋。(6)由分析可知，尾气为氨气，母液①为硫酸铵、母液②为硫酸，将母液①和母液②混合后吸收氨气得到硫酸铵溶液，可以循环使用，故答案为：(NH4)2SO4。 答案　(1)Al2O3＋4(NH4)2SO42NH4Al(SO4)2＋6NH3↑＋3H2O↑　(2)Fe3＋、Al3＋、Mg2＋　(3)1.0×10－6　(4)硫酸　SiO2　CaSO4　(5)TiO2＋＋(x＋1)H2OTiO2·xH2O↓＋2H＋　(6)(NH4)2SO4 学科网（北京）股份有限公司 $