第29讲 重要元素拓展：锰、钴、镍、锌及其化合物（真题+考点+模拟）-备战2027年高考化学【筑基提能100讲】复习讲义（全国通用）

该高中化学高考复习讲义聚焦锰、钴、镍、锌及其化合物核心考点，按元素周期表位置、价态转化、化合物性质逻辑体系梳理知识，通过考点精讲（含典型例题）、真题分析（8道高考真题）、分层模练（8道练习题）环节，帮助学生构建金属元素及其化合物的知识网络，突破工艺流程分析、离子反应书写等难点。 讲义采用“真题情境-考点建模-实践应用”教学策略，结合科学思维（如通过Ksp计算推理沉淀分离顺序）和科学探究与实践（分析工业废料回收流程中的物质转化），设计价态变化分析、实验方案评价等针对性训练，确保高效复习，为教师提供清晰复习路径，助力学生提升综合应用与应考能力。

以真题明方向 | 以精讲建体系 | 以模练促落实 备战2027年高考化学【筑基提能100讲】复习讲义（全国通用） 第29讲 锰、钴、镍、锌及其化合物 第一部分 以【真题】明方向 选择题： 3 题 非选择题： 5 题 第二部分 以【精讲】建体系 【考点1】锰及其化合物+2道例题 【考点2】钴及其化合物+2道例题 【考点3】镍及其化合物+2道例题 【考点4】锌及其化合物+2道例题 第三部分 以【模练】促落实 选择题： 4 题 非选择题： 4 题 第一部分 以【真题】明方向 1．（2025·湖南·高考真题）工业废料的综合处理有利于减少环境污染并实现资源循环利用。从某工业废料中回收镉、锰的部分工艺流程如下： 已知：①富集液中两种金属离子浓度相当。 ②常温下，金属化合物的： 金属化合物 下列说法错误的是 A．粉碎工业废料有利于提高金属元素的浸出率 B．试剂X可以是溶液 C．“沉镉”和“沉锰”的顺序不能对换 D．“沉锰”时，发生反应的离子方程式为 【答案】D 【详解】富集液中含有两种金属离子，其浓度相当，加入试剂X沉铬，由金属化合物的可知，CdCO3、MnCO3的接近，不易分离，则试剂X选择含的试剂，得到CdS滤饼，加入溶液沉锰，发生反应：，据此解答。 A．粉碎工业废料能增大废料与浸出液的接触面积，有利于提高金属元素的浸出率，A正确； B．由分析可知，试剂X可以是溶液，B正确； C．若先加入溶液进行“沉锰”，由题中信息以及数据可知，金属离子浓度相当，则也会沉淀，后续流程中无法分离Cd和Mn，所以“沉镉”和“沉锰”的顺序不能对换，C正确； D．“沉锰”时，发生反应的离子方程式是：，D错误； 故选D。 2．（2025·黑吉辽蒙卷·高考真题）某工厂利用生物质(稻草)从高锰钴矿(含和少量)中提取金属元素，流程如图。已知“沉钴”温度下，下列说法错误的是 A．硫酸用作催化剂和浸取剂 B．使用生物质的优点是其来源广泛且可再生 C．“浸出”时，3种金属元素均被还原 D．“沉钴”后上层清液中 【答案】C 【详解】矿石(含MnO2、Co3O4、Fe2O3)经过硫酸和稻草浸出过滤得到滤液，滤液含有Fe3+、Mn2+、Co2+，加入Na2CO3沉铁得到FeOOH，过滤，滤液再加入Na2S沉钴得到CoS，过滤最后得到硫酸锰溶液。 A．矿石溶解时金属氧化物与酸发生复分解反应生成可溶性盐而被浸出，硫酸作浸取剂，“浸出”后矿石中的金属元素被还原，而稻草中的纤维素是非还原糖，在酸性条件下水解为葡萄糖等还原糖，在此过程中硫酸作催化剂，A正确； B．生物质(稻草)是可再生的，且来源广泛，B正确； C．根据图示可知，“浸出”时，Fe的化合价没有变化，Fe元素没有被还原，C错误； D．“沉钴”后的上层清液存在CoS的沉淀溶解平衡，满足Q=Ksp=c(Co2+)·c(S2-)=10-20.4，D正确； 答案选C 3．（2023·福建·高考真题）从炼钢粉尘(主要含和)中提取锌的流程如下： “盐浸”过程转化为，并有少量和浸出。下列说法错误的是 A．“盐浸”过程若浸液下降，需补充 B．“滤渣”的主要成分为 C．“沉锌”过程发生反应 D．应合理控制用量，以便滤液循环使用 【答案】B 【详解】“盐浸”过程转化为，发生反应，根据题中信息可知，Fe2O3、Fe3O4只有少量溶解，通入空气氧化后Fe2+和Fe3+转化为Fe(OH)3；“沉锌”过程发生反应为：，经洗涤干燥后得到产物ZnS及滤液。 A．“盐浸”过程中消耗氨气，浸液下降，需补充，A正确； B．由分析可知，“滤渣”的主要成分为Fe3O4和Fe2O3，只含少量的Fe(OH)3，B错误； C．“沉锌”过程发生反应，C正确； D．应合理控制用量，以便滤液循环使用，D正确； 故选B。 4．（2025·陕晋青宁卷·高考真题）一种综合回收电解锰工业废盐(主要成分为的硫酸盐)的工艺流程如下。 已知： ①常温下，，； ②结构式为。 回答下列问题： (1)制备废盐溶液时，为加快废盐溶解，可采取的措施有_______、_______。(写出两种) (2)“沉锰I”中，写出形成的被氧化成的化学方程式_______。当将要开始沉淀时，溶液中剩余浓度为_______。 (3)“沉锰Ⅱ”中，过量的经加热水解去除，最终产物是和_______(填化学式)。 (4)“沉镁I”中，当为8.0~10.2时，生成碱式碳酸镁，煅烧得到疏松的轻质。过大时，不能得到轻质的原因是_______。 (5)“沉镁Ⅱ”中，加至时，沉淀完全；若加至时沉淀完全溶解，据图分析，写出沉淀溶解的离子方程式_______。 (6)“结晶”中，产物X的化学式为_______。 (7)“焙烧”中，元素发生了_______(填“氧化”或“还原”)反应。 【答案】(1)搅拌 适当升温等 (2)6Mn(OH)2+O2=2Mn3O4+6H2O 10-2.15 (3)O2 (4)pH过大，沉淀为Mg(OH)2，不能分解产生CO2，不能得到疏松的轻质 (5) (6)(NH4)2SO4 (7)还原 【详解】废盐溶液加入氨水，通入氧气沉锰I得到Mn3O4，溶液再加入(NH4)2S2O8，进行沉锰Ⅱ得到MnO2，产生有气体O2，溶液再加入NH4HCO3和NH3·H2O调节pH沉镁I，得到MgCO3，煅烧得到MgO，溶液再加入H3PO4沉镁Ⅱ，得到MgNH4PO4·6H2O沉淀，溶液加入H2SO4调节pH=6.0结晶得到X硫酸铵，最后与MnO2和Mn3O4焙烧，经过多步处理得到MnSO4·H2O。 （1）加快废盐的溶解可以采取搅拌、适当升温、粉碎等； （2）Mn(OH)2被O2氧化得到Mn3O4，化学方程式为：6Mn(OH)2+O2=2Mn3O4+6H2O； 根据=，=10-2.15mol/L； （3）“沉锰Ⅱ”中，过量的经加热水解去除，中存在过氧键，在加热和水存在下发生水解，生成和：，分解，总反应为，最终产物是和O2； （4）煅烧有CO2生成，可以得到疏松的轻质氧化镁，pH过大，沉淀为Mg(OH)2，不能分解产生CO2，不能得到疏松的轻质； （5）据图可知，当pH=4.0时，磷元素主要以形式存在，故离子方程式为：； （6）溶液中存在铵根离子和硫酸根离子，结晶后X为(NH4)2SO4； （7）“焙烧”中，Mn3O4和MnO2最终生成MnSO4·H2O，元素化合价降低，发生了还原反应。 5．（2024·新课标卷·高考真题）钴及其化合物在制造合金、磁性材料、催化剂及陶瓷釉等方面有着广泛应用。一种从湿法炼锌产生的废渣(主要含Co、Zn、Pb、Fe的单质或氧化物)中富集回收得到含锰高钴成品的工艺如下： 已知溶液中相关离子开始沉淀和沉淀完全()时的pH： 开始沉淀的pH 1.5 6.9 — 7.4 6.2 沉淀完全的pH 2.8 8.4 1.1 9.4 8.2 回答下列问题： (1)“酸浸”前废渣需粉碎处理，目的是_______；“滤渣1”中金属元素主要为_______。 (2)“过滤1”后的溶液中加入的作用是_______。取少量反应后的溶液，加入化学试剂_______检验_______，若出现蓝色沉淀，需补加。 (3)“氧化沉钴”中氧化还原反应的离子方程式为_______、_______。 (4)“除钴液”中主要的盐有_______(写化学式)，残留的浓度为_______。 【答案】(1)增大固液接触面积，加快酸浸速率，提高浸取效率 Pb (2)将溶液中的氧化为，以便在后续调pH时除去Fe元素 溶液 (3) (4)、 【详解】由题中信息可知，用硫酸处理含有Co、Zn、Pb、Fe的单质或氧化物的废渣，得到含有、、、、等离子的溶液，Pb的单质或氧化物与硫酸反应生成难溶的，则“滤渣1”为“酸浸”时生成的；向滤液中加入将氧化为，然后加入ZnO调节pH=4使完全转化为，则“滤渣Ⅱ”的主要成分为，滤液中的金属离子主要是、和；最后“氧化沉钴”，加入强氧化剂，将溶液中氧化为，在时形成沉淀，而则被还原为，还会与溶液中的发生归中反应生成，得到和的混合物，“除钴液”主要含有ZnSO4、K2SO4，据此解答。 （1）在原料预处理过程中，粉碎固体原料能增大固体与液体的接触面积，从而加快酸浸的反应速率，提高浸取效率；由分析可知，“滤渣1”的主要成分为PbSO4，则“滤渣1”中金属元素主要为Pb； （2）酸浸液中含有、、、、等离子。由题表中数据可知，当完全沉淀时，未开始沉淀，而当完全沉淀时，已有一部分沉淀，因此为了除去溶液中的Fe元素且不沉淀，应先将氧化为，然后调节溶液的pH使完全水解转化为沉淀，因此，的作用是将氧化为，以便在后续调pH时除去Fe元素。常用溶液检验，若生成蓝色沉淀，则说明溶液中仍存在，需补加； （3）由分析可知，该过程发生两个氧化还原反应，根据分析中两个反应的反应物、产物与反应环境()，结合得失电子守恒、电荷守恒和原子守恒可写出两个离子方程式：、； （4）最终得到的“除钴液”中含有的金属离子主要是最初“酸浸”时与加入ZnO调pH时引入的、加入“氧化沉钴”时引入的，而阴离子是在酸浸时引入的，因此其中主要的盐有和。当溶液时，恰好完全沉淀，此时溶液中，则，则。“除钴液”的，即，则，此时溶液中。 6．（2024·全国甲卷·高考真题）钴在新能源、新材料领域具有重要用途。某炼锌废渣含有锌、铅、铜、铁、钴、锰的价氧化物及锌和铜的单质。从该废渣中提取钴的一种流程如下。 注：加沉淀剂使一种金属离子浓度小于等于，其他金属离子不沉淀，即认为完全分离。 已知： ①。 ②以氢氧化物形式沉淀时，和溶液的关系如图所示。 回答下列问题： (1)“酸浸”前，需将废渣磨碎，其目的是_____。 (2)“酸浸”步骤中，发生反应的化学方程式是_____。 (3)假设“沉铜”后得到的滤液中和均为，向其中加入至沉淀完全，此时溶液中_____，据此判断能否实现和的完全分离_____(填“能”或“不能”)。 (4)“沉锰”步骤中，生成，产生的物质的量为_____。 (5)“沉淀”步骤中，用调，分离出的滤渣是_____。 (6)“沉钴”步骤中，控制溶液，加入适量的氧化，其反应的离子方程式为_____。 (7)根据题中给出的信息，从“沉钴”后的滤液中回收氢氧化锌的方法是_____。 【答案】(1)增大固体与酸反应的接触面积，提高钴元素的浸出效率 (2) (3) 不能 (4) (5) (6) (7)向滤液中滴加溶液，边加边搅拌，控制溶液的pH为8.2到12.0之间，使锌离子沉淀完全，静置后过滤、洗涤、干燥 【详解】炼锌废渣含有锌、铅、铜、铁、钴、锰的价氧化物及锌和铜的单质，经稀硫酸酸浸时，铜不溶解，Zn及其他价氧化物除铅元素转化为硫酸铅沉淀外，其他均转化为相应的+2价阳离子进入溶液；然后通入硫化氢沉铜生成CuS沉淀；过滤后，滤液中加入Na2S2O8将锰离子氧化为二氧化锰除去，同时亚铁离子也被氧化为铁离子；再次过滤后，用氢氧化钠调节pH=4，铁离子完全转化为氢氧化铁沉淀除去；第三次过滤后的滤液中加入次氯酸钠沉钴，得到Co(OH)3。 （1）“酸浸”前，需将废渣磨碎，其目的是增大固体与酸反应的接触面积，提高钴元素的浸出效率。 （2）“酸浸”步骤中，Cu不溶解，Zn单质及其他价氧化物除铅元素转化为硫酸铅沉淀外，其他均转化为相应的+2价阳离子进入溶液，即为转化为CoSO4，反应的化学方程式为。 （3）假设“沉铜”后得到的滤液中和均为，向其中加入至沉淀完全，此时溶液中，则，小于，说明大部分也转化为硫化物沉淀，据此判断不能实现Zn2+和Co2+的完全分离。 （4）“沉锰”步骤中，Na2S2O8将Mn2+氧化为二氧化锰除去，发生的反应为，因此，生成，产生的物质的量为。 （5）“沉锰”步骤中，同时将氧化为，“沉淀”步骤中用调pH=4，可以完全沉淀为，因此，分离出的滤渣是。 （6）“沉钴”步骤中，控制溶液pH=5.0~5.5，加入适量的NaClO氧化，其反应的离子方程式为。 （7）根据题中给出的信息，“沉钴”后的滤液中有元素以形式存在，当pH＞12后氢氧化锌会溶解转化为，因此，从“沉钴”后的滤液中回收氢氧化锌的方法是：向滤液中滴加溶液，边加边搅拌，控制溶液的pH为8.2到12.0之间，使锌离子沉淀完全，静置后过滤、洗涤、干燥。 7．（2026·黑吉辽蒙卷·高考真题）某工厂利用镍矿（主要成分为，含少量和）制备超细镍粉，物质转化流程如下（部分反应条件已略去）： 已知： ①滤液1中镍以形式存在，硫以和少量形式存在； ②“部分蒸氨”时减小，转化为，。 回答下列问题： (1)依据核外电子排布，元素位于周期表_____区。 (2)“氧压氨浸”时，加压的目的是_____________________，转化为的化学方程式为_______________。 (3)滤液1中铜的主要存在形式为_______（填离子符号）。气体为__________（填化学式）。 (4)“转化”步骤通入足量氧气充分氧化滤液2中剩余的，该步骤无沉淀产生，则理论上每转化消耗的物质的量为______。 (5)滤液3浓缩结晶得到的______（填化学式）可用于生成化肥。 (6)近似条件下，不同溶液中二价镍[]浓度随“还原”步骤时间的变化如图。为提高的还原速率和转化率，应选择_______（填“”或“”）。 已知酸性条件不利于“还原”步骤，解释还原程度较低而还原程度较高的原因：______________________（结合离子方程式作答）。 【答案】(1)d (2)增大氧气的溶解度（或浓度），加快反应速率 (3) (4)2 (5) (6)2 被还原时发生反应：，溶液呈酸性，不利于“还原”步骤；而被还原时发生反应：，不会生成游离的，因此还原程度较高 【详解】镍矿的主要成分为，含少量和，在“氧压氨浸”操作中通入空气、加入氨水，生成、，浸渣为；“部分蒸氨”时挥发逸出的气体为氨气，减小，转化为，转化为CuS沉淀；向滤液2中通入足量O2，将滤液2中剩余的充分氧化为，最后通过H2还原，得到Ni粉，滤液3中的主要成分为硫酸铵； （1）Ni是28号元素，价电子排布为，根据周期表分区规则，属于d区。 （2）加压可增大氧气的溶解度，提高浓度，加快浸出速率，提升镍的浸出率；与氧气、氨水反应生成，根据电子守恒、原子守恒可知化学方程式为。 （3）氨浸过程中，铜离子与氨水形成稳定的；“部分蒸氨沉铜”时，溶液中挥发出来的气体 a 显然是氨气。蒸发氨气会导致溶液中 减小，促使络合物解离进而使铜沉淀。 （4）被氧化为，中S 的平均化合价为 +2价，中S的化合价为+6价，总共失去电子，反应得到4 mol电子，根据电子守恒，消耗的物质的量为。 （5）在“还原”步骤中，被还原生成 Ni 粉，溶液中主要留下的阳离子是生成的（由和结合），阴离子是一直未参与后续反应的。因此滤液 3 浓缩结晶得到的副产品是，硫酸铵是常用氮肥，可做化肥。 （6）观察题给图像，当时，Ni(Ⅱ) 浓度随时间下降最快，且最终能降至 0（完全转化）。而时反应提前停滞（转化率低），时反应速率过慢。因此为提高速率和转化率，应选2； 当时，发生反应：，会释放一个游离的，游离会使溶液呈酸性，而题目已知“酸性条件不利于还原”，因此反应受到抑制，转化率低。 当时，发生反应：，恰好生成2个，体系不会生成游离的，反应能顺利进行到底。 8．（2025·四川·高考真题）为了节约资源，减少重金属对环境的污染，一研究小组对某有色金属冶炼厂的高氯烟道灰(主要含有等)进行研究，设计如下工艺流程。实现了铜和锌的分离回收。 回答下列问题： (1)铜元素位于元素周期表第_______周期、第_______族。 (2)“碱浸脱氯”使可溶性铜盐、锌盐转化为碱式碳酸盐沉淀。其中，铜盐发生反应的化学方程式为_______。 (3)滤渣①中，除外，主要还有_______。 (4)“中和除杂”步骤，调控溶液左右，发生反应的离子方程式为_______。 (5)“深度脱氯”时，的存在使锌粉还原产生的与反应，生成能被空气氧化的沉淀，使被脱除。欲脱除，理论上需要锌粉_______。 (6)可以通过_______(填标号)将其溶解，并返回到_______步骤中。 a．盐酸酸化、双氧水氧化    b．硫酸酸化、氧化 c．硝酸酸化和氧化          d．硫酸酸化、双氧水氧化 (7)“电解分离”采用无隔膜电解槽，以石墨为阳极，铜为阴极。 ①“电解分离”时，阴极产生大量气泡，说明铜、锌分离已完成，其理由是_______。 ②“电解分离”前，需要脱氯的原因有_______。 【答案】(1)四 ⅠB (2)2CuCl2+3Na2CO3+2H2O=Cu2(OH)2CO3↓+4NaCl+2NaHCO3或2CuCl2+2Na2CO3+H2O=Cu2(OH)2CO3↓+4NaCl+CO2 (3)PbSO4 (4) (5)0.5 (6)d 碱浸脱氯 (7)放电顺序：，阴极产生大量气泡，说明溶液中已经没有Cu2+，Zn2+因氧化性弱于氢离子未参与反应，留在溶液中，实现铜、锌的分离 若不脱氯，Cl-在阳极被氧化生成Cl2污染环境，氯气可与阴极产生的氢气反应可能会发生爆炸，存在安全隐患，且影响铜、锌分离效果 【详解】烟道灰先通过“碱浸脱氯”，使可溶性铜盐、锌盐转化为碱式碳酸盐沉淀，即把CuCl2和ZnCl2转化为碱式碳酸盐沉淀，再用稀硫酸进行酸浸，除去PbO和SiO2。“中和除杂”通过调节pH值使Fe3+转化为氢氧化铁沉淀而除去。“深度脱氯”时，发生的反应为，，可通过比例关系计算出需要锌粉的量。CuCl要溶解并返回到前面的流程中，就不能引入新的杂质离子。“电解分离”时离子的放电顺序Cu2+在H+之前，Zn 2+在H+之后，产生大量气泡时，说明H+开始放电，即Cu2+已经全部反应完，铜、锌分离已完成。 （1）铜是29号元素，其核外电子排布为[Ar]3d104s1，根据元素周期表的结构，电子层数等于周期数，铜有4个电子层，所以位于第四周期；其价电子构型为3d104s1，属于第ⅠB族。 （2）“碱浸脱氯”时，碳酸钠与氯化铜反应生成碱式碳酸铜[Cu2(OH)2CO3]、氯化钠和碳酸氢钠，化学方程式为2CuCl2+3Na2CO3+2H2O=Cu2(OH)2CO3↓+4NaCl+2NaHCO3或2CuCl2+2Na2CO3+H2O=Cu2(OH)2CO3↓+4NaCl+CO2。 （3）烟道灰中的PbO与稀H2SO4反应生成PbSO4沉淀，SiO2不与稀H2SO4反应，所以滤渣①中除SiO2外，还有PbSO4。 （4）“中和除杂”步骤，调控溶液pH = 3.5左右，此时溶液中的Fe3+会水解生成氢氧化铁沉淀，离子方程式为，加入的Zn2(OH)2CO3与H+反应，促进Fe3+的水解平衡正向移动，，由于pH=3.5，总离子方程式为； （5）“深度脱氯”时发生的反应为，从反应可知脱除2mol Cl-需要1mol Cu，而Zn与Cu2+反应生成Cu的反应为，即生成1mol Cu需要1mol Zn。所以脱除1.0mol Cl-，根据反应比例关系，理论上需要锌粉0.5mol。 （6）a．盐酸酸化和双氧水氧化使CuCl转化为CuCl2，而最终要获得的是硫酸锌，氯离子为杂质，不能用盐酸，a错误； b．KMnO4氧化会引入Mn2+、K+等杂质离子，b错误； c．硝酸酸化和氧化会引入，c错误； d．能被硫酸酸化的双氧水氧化，且没有引入杂质， d正确； 故答案为：d； 硫酸酸化、双氧水氧化后的溶液可以返回到碱浸脱氯步骤。 （7）①“电解分离”时，放电顺序：，阴极发生还原反应，阴极产生大量气泡，说明溶液中已经没有Cu2+（因为Cu2+会先在阴极得到电子被还原），Zn2+因氧化性弱于氢离子未参与反应，留在溶液中，此时溶液中的H+得到电子生成H2，产生气泡，所以说明铜、锌分离已完成。 ②“电解分离”前，需要脱氯是因为Cl-在阳极会被氧化生成Cl2，污染环境，采用无隔膜电解槽，氯气可与阴极产生的氢气反应可能会发生爆炸，存在安全隐患，同时Cl-存在会使锌粉还原产生的Cu与Cu2+反应生成CuCl沉淀，影响铜的纯度。 第二部分 以【精讲】建体系 【考点1】锰及其化合物 1．锰在周期表的位置及常见化合价 元素 电子排布式 位置 常见化合价 25Mn [Ar]3d54s2 第四周期第ⅦB族 ＋7、＋6、＋4、＋3、＋2 2．锰单质 (1)锰是活泼金属，在空气中表面生成一层氧化物保护膜，加热时与O2反应生成Mn3O4。 3Mn＋2O2Mn3O4 (2)与酸的反应：Mn的活泼性在Al与Zn之间，与非氧化性酸反应生成Mn(II)盐和H2，但和冷浓H2SO4反应很慢(钝化)。 Mn＋2H＋===Mn2＋＋H2↑ 3、锰(II)化合物 (1)Mn2＋在酸性条件下能被(NH4)2S2O8氧化成MnO： 2Mn2+＋5S2O＋8H2O===2MnO＋10SO＋16H+ (2)在碱性条件下，Mn2＋易被氧化为MnO2： ClO－＋Mn2＋＋2OH－===Cl－＋MnO2↓＋H2O (3)Mn(OH)2为白色难溶物，极易被空气氧化成褐色MnO(OH)2沉淀： 2Mn(OH)2＋O2===2MnO(OH)2 4、锰(IV)化合物 最重要的Mn(IV)化合物是MnO2，在酸性介质中是一种强氧化剂，倾向于转化成Mn2+。 ①MnO2＋4HCl(浓)MnCl2＋Cl2↑＋2H2O（实验室中制取氯气） ②MnO2＋2Fe2＋＋4H＋===Mn2＋＋2Fe3＋＋2H2O ③MnO2＋2I－＋4H＋===Mn2＋＋I2＋2H2O 5、Mn(Ⅵ)化合物 最重要的Mn(VI)化合物是锰酸钾K2MnO4，MnO存在于强碱性溶液中，在酸性、中性环境中均发生歧化反应。 ①3MnO＋4H＋===2MnO＋MnO2↓＋2H2O ②3MnO＋2H2O===2MnO＋MnO2↓＋4OH－ 锰酸钾是制备高锰酸钾(KMnO4)的中间体：2MnO＋2H2O2MnO＋2OH－＋H2↑ 6、KMnO4 KMnO4是一优良的氧化剂，在分析化学中被用作氧化还原滴分析的氧化剂，还用于漂白棉、毛丝织品、油类的脱色剂，稀溶液被广泛用于医药卫生中的杀菌消毒剂。 (1)热稳定性差，通常保存在棕色试剂瓶中：2KMnO4K2MnO4＋MnO2＋O2↑ (2)在酸性介质中，MnO具有强氧化性，本身被还原为Mn2＋：可以氧化Fe2＋、Cl－、H2C2O4、H2O2等 ①MnO＋5Fe2＋＋8H＋===Mn2＋＋5Fe3＋＋4H2O ②2MnO＋16H＋＋10Cl－===2Mn2＋＋5Cl2↑＋8H2O ③2MnO＋6H＋＋5H2C2O4===2Mn2＋＋10CO2↑＋8H2O ④2MnO＋6H＋＋5H2O2===2Mn2＋＋5O2↑＋8H2O 【例题1】以黄铁矿(主要成分是FeS2，含少量SiO2)和软锰矿(主要成分是MnO2，含少量Fe2O3、Al2O3)为原料制备MnSO4·H2O的工艺流程如图。下列说法正确的是 A.酸浸和沉锰操作均应在较高温度下进行 B.滤渣1的成分中含有S和SiO2 C.调pH的目的只为除去溶液中的Fe3+ D.沉锰操作中主要反应的离子方程式是 2HC+Mn2+===MnCO3↓ +CO2 ↑+H2O 【答案】B 【解析】酸浸时采用高温可以使反应速率加快，而沉锰时如果温度过高，氨水和NH4HCO3受热分解，MnCO3溶解度增大，导致沉锰效率降低，因此应该在低温下进行沉锰，A错误；调pH的目的是使溶液中的Fe3+、Al3+转化为Fe(OH)3、Al(OH)3沉淀，从而达到除去Fe3+、Al3+的目的，C错误；沉锰操作中加入NH3·H2O和NH4HCO3，反应的离子方程式为2HC+Mn2++2NH3·H2O===MnCO3↓+C+2N+2H2O，D错误。 【例题2】以废渣（含有少量Ca、Mg的氧化物）为原料制备的流程如下： 下列说法正确的是 A．“浸取”时向废渣中加入试剂的顺序是先稀后溶液 B．“滤渣”中含有和 C．“沉锰”中反应为 D．流程中每生成至少需要 【答案】C 【详解】流程中，先用亚硫酸钠在酸性条件下将三氧化二锰还原浸取为含二价锰离子的溶液，过滤除去难溶物，再除去钙、镁杂质，最后加入碳酸氢铵，使二价锰离子转化为碳酸锰沉淀。 A．亚硫酸根离子在酸性条件下可发生反应，若先加稀硫酸，后加亚硫酸钠溶液，亚硫酸根离子易转化为二氧化硫逸出，造成还原剂损失；应先加亚硫酸钠溶液，再加稀硫酸，A错误； B．过滤位于酸浸之后，氧化镁与酸反应生成可溶性镁盐，氢氧化镁也能与酸反应，镁离子随滤液进入后续“除钙镁”步骤；硫酸钙可因微溶进入滤渣，但滤渣中不能含氢氧化镁，B错误； C．除去钙、镁杂质后，碳酸氢铵提供碳酸氢根离子，二价锰离子与碳酸氢根离子反应生成碳酸锰沉淀、二氧化碳和水；由原子守恒和电荷守恒，正确的离子方程式为，C正确； D．浸取时发生反应，1 mol亚硫酸根离子可将1 mol三氧化二锰还原为2 mol二价锰离子；沉锰时1 mol二价锰离子生成1 mol碳酸锰，因此，生成1 mol碳酸锰至少需要0.5 mol亚硫酸钠，D错误； 故选C。 【考点2】钴及其化合物 1．钴在周期表的位置及常见化合价 元素 电子排布式 位置 常见化合价 27Co [Ar]3d74s2 第四周期第ⅦI族 ＋2、＋3 2、钴的重要化合物 (1)钴的氧化物：包括CoO、Co2O3(氧化高钴)。 Co2O3具有强氧化性：Co2O3＋6HCl===2CoCl2＋Cl2↑＋3H2O (2)钴的氢氧化物：包括Co(OH)2、Co(OH)3。 ①Co(OH)2能与酸反应：Co(OH)2＋H2SO4===CoSO4＋2H2O，具有弱还原性，在空气中被缓慢氧化为棕褐色的Co(OH)3；可被强氧化剂(如H2O2)迅速氧化。 ②Co(OH)3具有强氧化性：2Co(OH)3＋6HCl===2CoCl2＋Cl2↑＋6H2O 2Co(OH)3＋SO＋4H＋===2Co2＋＋SO＋5H2O 3、钴的配合物 (1)Co(Ⅱ)与H2O、Cl-配合的平衡转化 [Co(H2O)6]2+[CoCl4]2- 粉红色　　　　蓝色 (2)Co(Ⅱ)的配合物具有较强的还原性 Co2++6NH3—→[Co(NH3)6]2+[Co(NH3)6]3+ 【例题1】以含镍废料(主要成分为NiO，含少量FeO、Fe2O3、CoO、BaO和SiO2)为原料制备NixOy和碳酸亚钴(CoCO3)的工艺流程如图： 下列说法不正确的是 A.“滤渣Ⅰ”的主要成分是SiO2、BaSO4 B.“氧化”时反应的离子方程式为6Fe2++6H+===6Fe3++Cl-+3H2O C.“调pH”过程中形成黄钠铁矾渣，Na2CO3必须过量 D.“沉钴”过程发生反应的离子方程式为Co2+===CoCO3↓+CO2↑+H2O 【答案】C 【解析】废料中加入硫酸，NiO、FeO、Fe2O3、CoO、BaO均能与硫酸反应，生成的NiSO4、FeSO4、Fe2(SO4)3、CoSO4进入溶液，SiO2和BaSO4为滤渣，A正确；“调pH”过程中形成黄钠铁矾渣，Na2CO3不能过量，防止Co2+、Ni2+形成沉淀而损失，C错误。 【例题2】可用于制造景德镇搪瓷颜料，用原钴矿粉(主要成分)制备流程如下。 已知：有机胺试剂不溶于水，溶于有机胺试剂，、、和均不溶于有机胺试剂。 下列叙述正确的是 A．与浓盐酸反应： B．步骤①加入NaCl固体目的是提高在有机胺试剂中的浓度 C．步骤②的实验操作为过滤，“沉钴”时温度不宜过高 D．“煅烧”时氧化剂与还原剂物质的量之比为 【答案】B 【详解】原钴矿粉()用浓盐酸浸取，浸取液含有、、、；加入NaCl固体增大Cl-浓度，促进平衡正向移动；再加有机胺试剂，依据已知条件，溶于有机胺，杂质离子不溶，通过萃取分液分离杂质，洗脱得到CoCl2溶液；加入碳酸铵沉钴得到，最后煅烧得到目标产物，据此分析； A．具有强氧化性，会将浓盐酸中的氧化为，反应生成，给出的离子方程式不符合反应事实，A错误； B．加入固体可提高溶液中浓度，促进平衡正向移动，从而提高在有机胺试剂中的浓度，B正确； C．步骤②是分离水相和不溶于水的有机相，实验操作为分液，不是过滤，C错误； D．煅烧反应配平为，氧化剂与还原剂物质的量之比为，D错误； 故选B。 【考点3】镍及其化合物 1、镍在周期表的位置及常见化合价 元素 电子排布式 位置 常见化合价 28Ni [Ar]3d84s2 第四周期第ⅦI族 ＋2、＋3 2、镍(Ni) ①镍不溶于水，常温下在潮湿空气中表面形成致密的氧化膜，能阻止本体金属继续氧化，所以在空气中比较稳定。 ②与酸的反应：Ni＋H2SO4===NiSO4＋H2↑ ③与氧化性酸反应：在冷的浓HNO3中“钝化”，与热的浓HNO3、稀HNO3都有反应。 3．镍的氧化物 NiO（氧化镍） Ni2O3（氧化高镍） ①物理性质：暗绿色，不溶于水。 ②化学性质：能溶于酸和氨水，具有还原性。 NiO＋H2SO4===NiSO4＋H2O 2NiO＋O2===2Ni2O3 ①物理性质：黑色，不溶于水。 ②化学性质：具有强氧化性。 Ni2O3＋6HCl===2NiCl2＋Cl2↑＋3H2O 2Ni2O3＋4H2SO4===4NiSO4＋O2↑＋4H2O 4．镍的氢氧化物 Ni(OH)2 (氢氧化镍) (1)能与酸反应：Ni(OH)2＋H2SO4===NiSO4＋2H2O (2)弱还原性：Ni(OH)2在空气中不易被氧化，只有在更强的氧化剂(Cl2、NaClO)下才会氧化生成Ni(OH)3 ①2Ni(OH)2＋Cl2＋2OH－===2Ni(OH)3＋2Cl－ ②2Ni(OH)2＋NaClO＋H2O===2Ni(OH)3＋NaCl (3)Ni(OH)2[Ni(NH3)6]2＋ Ni(OH)3 (氢氧化高镍) 具有强氧化性 (1)与HCl酸反应：2Ni(OH)3＋6H＋＋2Cl－===2Ni2＋＋Cl2↑＋6H2O (2)在酸性溶液中与Na2SO3溶液反应： 2Ni(OH)3＋SO＋4H＋===2Ni2＋＋SO＋5H2O 【例题1】兰尼镍是常用的金属催化剂，可大大提高氧化剂与氢气的反应速率，它的高化学活性源于镍的还原性和其特殊的多孔结构。已知相同条件下Ni的还原性与Fe相当，制备工艺如下图所示。下列推断错误的是 A．通入Ar防止铝和镍被空气氧化 B．“浸出”时发生的反应为 C．用铝与镍制成合金后再用NaOH溶液将铝溶解，目的是使镍具有更大的表面积 D．兰尼镍和普通镍都可作金属催化剂，催化效果相同 【答案】D 【详解】A．高温熔融条件下铝、镍均易被空气中的氧气氧化，为惰性气体，可作保护气防止二者被氧化，A正确； B．浸出时合金中的与溶液反应生成四羟基合铝酸钠和氢气，反应方程式，B正确； C．用溶液溶解合金中的后，会形成多孔结构，使镍的表面积大幅增大，符合兰尼镍高活性的结构特点，C正确； D．兰尼镍的高催化活性来自其还原性和特殊多孔结构，普通镍无该多孔结构，二者催化效果不相同，D错误； 故选D。 【例题2】某种硫酸镍矿石含有部分铁、铜、镁、硅的氧化物杂质。其除杂工艺如下： 已知：①溶液中，金属离子开始沉淀和沉淀完全的pH如下表所示： 金属离子 开始沉淀时的pH 2.7 7.2 3.2 9.5 6.7 沉淀完全时的pH 3.7 9.3 5.0 11.1 9.0 ②，当溶液中离子浓度小于时，认为该离子沉淀完全。 (1)镍的原子序数为28，镍元素在周期表中的位置为________，其价层电子排布图为__________。 (2)镍矿石在“酸溶”前需要进行粉碎处理，目的是____________________。 (3)滤渣1的主要成分是______________(填化学式)。 (4)“氧化”过程的离子方程式_________________。 (5)“除铁、铜”环节，调节pH的范围为__________。 (6)“除镁”环节，当溶液中时，是否沉淀完全？通过计算说明______________。 【答案】(1)第四周期第Ⅷ族 (2)增大接触面积，加快酸溶速率，提高镍的浸出率 (3) (4) (5) (6)，当时，；，沉淀完全 【详解】镍矿石含有硫酸镍及铁、铜、镁、硅的氧化物杂质，加入硫酸酸溶，硅的氧化物不与硫酸反应形成滤渣1；酸溶后溶液含有、、、，加入将氧化为，便于后续调pH除去，调节pH使、转化为氢氧化物沉淀成为滤渣2，而不沉淀；再加入，转化为沉淀即滤渣3，最后加入沉镍得到。 （1）镍原子序数为28，核外电子排布为，位于元素周期表第四周期第Ⅷ族；价电子为3d、4s轨道电子，价电子排布图为； （2）矿石粉碎可以增大固体反应物与硫酸的接触面积，从而加快酸溶反应速率，提高镍矿石的浸出率，使反应进行得更加充分； （3）矿石中硅的氧化物不与稀硫酸发生反应，酸溶时以固体形式析出，所以滤渣1主要成分为； （4）氧化过程中在酸性条件下把氧化为，过氧化氢被还原生成水，对应的离子方程式为； （5）除铁、铜环节，需要保证、完全沉淀，同时不开始沉淀；由表格数据，沉淀完全pH为5.0，开始沉淀pH为6.7，因此pH调节范围是； （6）已知，当时，；，因此已经沉淀完全。 【考点4】锌及其化合物 1．锌在周期表的位置及常见化合价 元素 电子排布式 位置 常见化合价 30Zn [Ar]3d104s2 第四周期第ⅡB族 ＋2 2、锌(Zn)的化学性质 锌的化学性质与铝相似，所以，通常可以由铝的性质，推断锌的化学性质。单质锌，即可与酸反应，又可与碱反应。 ①与酸的反应：Zn＋2HCl===ZnCl2＋H2↑ ②与碱的反应：Zn＋2NaOH＋2H2O===Na2[Zn(OH)4]＋H2↑ ③锌和铝又有区别，锌溶于氨水形成氨配离子，而铝不溶于氨水形成配离子： Zn＋4NH3＋2H2O===[Zn(NH3)4]2+＋H2↑＋2OH－ ④与盐溶液的置换反应：Zn＋Cu2＋===Cu＋Zn2＋ 3、锌及其化合物的转化 (1)氧化锌(ZnO)为两性氧化物，氢氧化锌[Zn(OH)2]为两性氢氧化物。 ①Zn(OH)2+2OH-===[Zn(OH)4]2-， ②Zn(OH)2+2H+===Zn2++2H2O， ③ZnO+2H+===Zn2++H2O， ④ZnO+2OH-+H2O===[Zn(OH)4]2-。 (2)与氨水反应：Zn(OH)2＋4NH3·H2O===[Zn(NH3)4]2+＋4H2O＋2OH－ (3)受热分解：Zn(OH)2ZnO＋H2O 4．锌盐Na2[Zn(OH)4] (1)Na2[Zn(OH)4]与盐酸反应 少量盐酸 Na2[Zn(OH)4]＋2HCl===Zn(OH)2↓＋2NaCl＋2H2O 足量盐酸 Na2[Zn(OH)4]＋4HCl===ZnCl2＋2NaCl＋4H2O (2)Na2[Zn(OH)4]与CO2反应 少量CO2 Na2[Zn(OH)4]＋CO2===Zn(OH)2↓＋Na2CO3＋H2O 或Na2ZnO2＋H2O＋CO2===Zn(OH)2↓＋Na2CO3 足量CO2 Na2[Zn(OH)4]＋2CO2===Zn(OH)2↓＋2NaHCO3 或Na2ZnO2＋2H2O＋2CO2===Zn(OH)2↓＋2NaHCO3 (3)Na2[Zn(OH)4]与可溶性锌盐发生相互促进的水解反应，生成Zn(OH)2沉淀。 Zn2＋＋[Zn(OH)4]2－===2Zn(OH)2↓ 【例题1】2024年，我国创新性地采用了“深水导管架平台+圆筒型海上油气加工厂”模式，为深水油气田的高效开发开辟了全新路径。平台所用钢铁设备外壳镶嵌了锌块以延缓腐蚀。下列说法正确的是 A．钢铁设备未镶嵌锌块前，在海水中发生腐蚀时铁作负极 B．钢铁设备未镶嵌锌块前，在海水中发生腐蚀时正极反应为 C．钢铁设备镶嵌锌块后，锌发生还原反应 D．钢铁设备镶嵌锌块后，附近海水中的阴离子将向钢铁一极移动 【答案】A 【详解】A．钢铁为铁碳合金，在海水中形成原电池时，铁的活泼性强于构成正极的碳，铁作负极发生氧化反应，A正确； B．海水呈中性或弱碱性，钢铁发生吸氧腐蚀，正极反应为，选项给出的反应为酸性较强环境下的反应，不符合海水环境特点，B错误； C．锌的活泼性强于铁，镶嵌锌块后锌作原电池负极，失电子发生氧化反应，C错误； D．原电池中阴离子向负极移动，该装置中锌为负极，故阴离子向锌极移动，而非作为正极的钢铁，D错误； 故选A。 【例题2】某工厂利用铜屑脱除锌浸出液（成分： 145 g/L、 0.03 g/L、 1 g/L，其他成分无干扰）中的，得到的脱氯液可用于电解制备Zn或制备纳米ZnO，流程如下。 已知：，请回答： (1)步骤Ⅰ加入的作用是作______（填“氧化剂”或“还原剂”），电解硫酸锌溶液制锌，锌在______（填“阴极”或“阳极”）析出。 (2)步骤Ⅱ“脱氯”时仅Cu元素化合价发生改变，写出“脱氯”时反应的离子方程式______。 (3)下列说法正确的是______。 A．步骤Ⅰ应加入足量，保证铜屑溶解完全 B．用脱氯液制备纳米ZnO，可用铁粉代替锌粉去除滤液中 C．制备纳米ZnO时，加入NaOH溶液应适量 D．若用碳酸钠溶液代替NaOH溶液制备纳米ZnO，可能生成碱式碳酸锌杂质 【答案】(1)氧化剂 阴极 (2) (3)CD 【详解】步骤Ⅰ使部分铜转化为并保留部分铜；步骤Ⅱ中两种价态的铜发生归中反应，生成CuCl固体而脱除氯离子。脱氯液净化后可电解制锌；另一支路用锌粉除去残余铜离子，所得含的滤液用于制备纳米ZnO。 （1）步骤Ⅰ中铜由0价升至+2价，过氧化氢中的氧由−1价降至−2价，故过氧化氢作氧化剂；电解时得到电子发生还原反应，金属锌在阴极析出； （2）步骤Ⅱ中，Cu由0价升至+1价，每个Cu原子失去1个电子；由+2价降至+1价，每个铜离子得到1个电子。根据电子守恒，两者的物质的量之比为1∶1，生成的+1价铜与氯离子结合形成CuCl沉淀，反应的离子方程式为； （3）A．步骤Ⅱ需同时有Cu和，发生。若步骤Ⅰ使铜屑完全溶解，步骤Ⅱ将缺少单质铜，不能完成脱氯，A错误； B．锌粉除铜时发生，不会引入新的金属离子；若改用铁粉，则发生，引入的亚铁离子还可与碱反应生成杂质：，影响ZnO的纯度，B错误； C．加入NaOH溶液时，先发生；NaOH过量时又发生，沉淀溶解。因此NaOH溶液应适量，C正确； D．碳酸根离子发生水解：，溶液呈碱性。用碳酸钠溶液代替NaOH溶液时，碳酸根离子和氢氧根离子均可能参与沉淀过程，生成碱式碳酸锌杂质，D正确； 故选CD。 第三部分 以【模练】促落实 1．实验室制备的过程中锰(Mn)元素存在下列转化关系。下列说法错误的是 和 A．转化过程中涉及到的盐都属于电解质 B．反应①的化学方程式为 C．反应②中氧化产物与还原产物的物质的量之比为 D．理论上，可以制得 【答案】C 【详解】A．转化过程中涉及的盐、、、均为离子化合物，在熔融状态或水溶液中能导电，都属于电解质，A正确； B．反应①中元素从+5价降为-1价，共得，3个元素从+4价升为+6价，共失，电子守恒、原子守恒，方程式配平正确，B正确； C．反应②为的歧化反应，氧化产物为（升1价），还原产物为（降2价），由电子守恒可知氧化产物与还原产物物质的量之比为，不是，C错误； D．参与反应①生成，发生歧化反应生成，故理论上可以制得，D正确； 故选C。 2．利用钴渣[主要含、]制备的工艺流程如图。已知浸取液中，常温下，，，当离子浓度时该离子沉淀完全。下列说法错误的是 A．“浸取”时，作还原剂 B．“调pH”时，应控制pH范围为3~9 C．“沉钴”释放的气体X通入氨水至过量后所得溶液可循环利用 D．“高温焙烧”化学方程式为 【答案】B 【详解】A．浸取时元素从+3价被还原为+2价，失电子被氧化，作还原剂，A正确； B．调pH的目的是使完全沉淀而不沉淀：完全沉淀时，对应；开始沉淀时，对应，因此pH应控制在3~7之间，B错误； C．沉钴时反应为，气体X为，过量通入氨水生成，可循环用于沉钴步骤，C正确； D．高温焙烧时从+2价升高为+3价，作氧化剂，所给方程式电子守恒、原子守恒，D正确； 故选B。 3．丁二酮肟可与反应生成丁二酮肟镍，该性质可用于水溶液中的分离。下列说法正确的是 A．基态最外层电子排布式： B．丁二酮肟镍中的配体数、配位数均为4 C．丁二酮肟分离时，弱碱性条件下沉淀的效果比弱酸性条件下好 D．丁二酮肟分子中σ键和π键的数目之比为9:2 【答案】C 【详解】A．基态的电子排布式为，形成时失去最外层轨道的2个电子，的电子排布式为，最外层为电子层，排布式为，不是仅，A错误； B．丁二酮肟镍中配体为2个丁二酮肟分子，每个配体提供2个原子配位，故配体数为2、配位数为4，二者不相等，B错误； C．丁二酮肟与反应生成沉淀时会释放，弱碱性条件下可中和，促进反应正向进行，沉淀更完全；弱酸性条件下浓度较高，抑制反应，故弱碱性条件效果更好，C正确； D．1个丁二酮肟分子中含有2个键（来自2个双键），双键中也还有1个键，其余13个单键均为键，键总数为15，二者数目比为，D错误； 故选C。 4．利用含锌废料制备氯化锌的一种工艺流程如下。 已知：含锌废料的主要成分是，含有少量、、等金属氧化物。 下列说法错误的是 A．“浸取”过程中温度越高，越有利于提高“漫取”效率 B．“除铁、锰”中除锰的离子方程式为 C．“除铜”时的最佳还原剂是单质锌 D．“蒸发浓缩”过程中可能有生成 【答案】A 【详解】含锌废料主要成分为，含少量、、，加盐酸浸取时，所有金属氧化物与盐酸反应，浸出液含、、、、、；加入高锰酸钾除铁、锰时，被氧化为转化为沉淀除去，被氧化为沉淀除去；加入还原剂除铜时，被还原为单质分离；后续经蒸发浓缩、冷却结晶得到。 A．“浸取”过程中若温度过高，盐酸会大量挥发，反而降低浸取效率，并非温度越高越有利，A错误； B．除锰时与发生归中反应生成沉淀，离子方程式为，B正确； C．除铜时加入单质锌，可将还原为，同时生成，不会引入新的杂质，为最佳还原剂，C正确； D．蒸发浓缩过程中，发生水解，加热时挥发促进水解正向进行，可能生成，D正确； 故选 A。 5．某科学小组利用工业锌渣（主要成分是ZnO，还含有少量的PbO、FeO、、CuO、MnO、）制取活性ZnO的工艺流程如图所示： 请回答下列问题： (1)为了提高锌渣的浸出率，可采取的措施有_______________________（列举1点）。 (2)滤渣1的主要成分有_____________（填化学式）。 (3)为了检验滤液②是否含有，可选用的试剂是__________（填序号）。 a．氯水                    b．KSCN溶液                c．溶液 (4)写出向滤液③中加入试剂X的离子方程式：__________________。 (5)已知ZnO属于两性氧化物，写出ZnO溶于NaOH溶液的离子方程式：________________。 (6)检验洗涤干净的操作方法为_____________________。 【答案】(1)粉碎锌渣、增大接触面积或适当增大稀硫酸的浓度或适当升高温度等 (2)、 (3)b (4) (5) (6)取最后一次洗液少许于试管中，加入盐酸酸化，再加溶液，若无明显现象则说明已洗涤干净 【详解】本工艺流程图中，“酸浸”步骤中发生的反应有：、、、、，，过滤得到滤渣1为和，滤液①含有Zn2+、Mn2+、Fe2+、Fe3+、Cu2+，“氧化除锰”步骤中发生的反应方程式为：，，过滤得滤液②中含有Zn2+、Fe3+、Cu2+，加入ZnO调节溶液pH值之后，将Fe3+沉淀下来，过滤得滤渣2，主要成分为Fe(OH)3，滤液③主要含有Zn2+、Cu2+，加入试剂X置换出Cu，故试剂X为Zn，置换步骤发生的反应主要为：，过滤得滤渣3，主要成分为Zn和Cu，滤液中加入NH4HCO3进行沉锌，过滤得滤液④主要成分是(NH4)2SO4，洗涤沉淀，干燥后进行灼烧即可得到活性ZnO，据此分析解题。 （1）粉碎锌渣、增大接触面积，适当增大稀硫酸的浓度，适当升高温度等均可以提高锌渣的浸出率。 （2）由分析可知，滤渣1的主要成分有和。 （3）a．氯水和均具有氧化性，两者不反应，无明显现象，不能检验，a错误； b．检验滤液②中是否含有，可选用的试剂是KSCN，显示血红色，b正确； c．溶液用于检验，会生成蓝色沉淀，c错误； 故选b。 （4）滤液③主要含有、，加入试剂X置换出Cu，故试剂X为Zn，置换步骤发生的反应主要为。 （5）已知：ZnO属于两性氧化物，类比与NaOH的方程式可知，ZnO溶于NaOH溶液的离子方程式：。 （6）由分析可知滤液④主要成分是，检验沉淀洗涤干净的操作方法即检验其表面是否还含有，由于本身含有，故检验洗涤干净的操作为取最后一次洗液少许于试管中，加入盐酸酸化，再加溶液，若无明显现象则说明洗涤干净。 6．某油脂厂废弃的催化剂主要含金属Ni、Al、Fe及其氧化物，还有少量其他不溶性物质。采用如下工艺流程回收其中的镍制备硫酸镍晶体()溶液中金属离子开始沉淀时和完全沉淀时的pH如下表所示： 金属离子 开始沉淀时()的pH 7.2 3.7 2.2 7.5 完全沉淀时()的pH 8.7 4.7 3.2 9.0 回答下列问题： (1)Ni的原子序数为28，基态镍原子价层电子排布式为__________。 (2)“碱浸”中NaOH的两个作用分别是____________________。为回收金属，用稀硫酸将“滤液①”调为中性，生成沉淀。写出该反应的离子方程式：______________________________。 (3)“滤液②”中含有的金属离子是__________。 (4)“转化”中可替代的物质是__________，若工艺流程改为先“调pH”后“转化”(如图)，“滤液③”中可能含有的杂质离子为__________。 (5)如果“转化”后的溶液中浓度为，则“调pH”应控制的pH范围是__________。 (6)硫酸镍在强碱溶液中用NaClO氧化，可沉淀出能用作镍镉电池正极材料的NiOOH。写出该反应的离子方程式：________________________________________。 【答案】(1) (2)除去油脂，溶解铝及其氧化物 (3)、、 (4)或空气 (5) (6) 【详解】由工艺流程分析可得，向废镍催化剂中加入溶液进行碱浸，油脂在碱性情况下水解更彻底，所以氢氧化钠可以除去油脂，并发生反应：、，可将及其氧化物溶解，所以得到的滤液①含有，滤饼①为、及其氧化物和少量其他不溶性杂质，加稀硫酸酸浸后得到含有的滤液②，经氧化为后，加入调节使转化为沉淀除去，再控制浓缩结晶得到硫酸镍的晶体，据此分析。 （1）是28号元素，属于第四周期第Ⅷ族，基态原子的核外电子排布为，价层电子包含最外层轨道和次外层轨道的电子，因此价层电子排布式为； （2）废弃催化剂表面附着油脂，可以使油脂发生水解（皂化）从而除去；同时Al和可与强碱反应生成可溶性的四羟基合铝酸盐，实现与的分离。滤液①的主要成分为四羟基合铝酸钠，加稀硫酸调至中性时，四羟基合铝酸根与氢离子反应生成氢氧化铝沉淀，离子方程式为：； （3）碱浸已经除去了元素，滤饼①中的及其氧化物与稀硫酸反应后，生成对应的二价镍、二价铁，部分铁的氧化物和硫酸反应也会生成三价铁，因此滤液②的金属离子为； （4）转化步骤的目的是将氧化为，使用空气/氧气等氧化剂同样可以实现该氧化过程，且不会引入额外杂质。若先调后转化：根据表格数据，开始沉淀的，和开始沉淀的非常接近，调除去时无法将沉淀除去，后续将氧化为后，会有少量的未被完全沉淀，残留在滤液③中成为杂质，因此杂质离子为； （5）根据，当开始沉淀时，溶液，，因此，；当时，开始沉淀的，对应，因此需要控制在，保证完全沉淀，同时不会生成氢氧化镍沉淀； （6）该反应中作为氧化剂将+2价氧化为中的+3价，自身被还原为，在强碱性环境下配平原子和电荷，得到对应离子方程式：。 7．一种从深海多金属结核主要含、、，有少量的、、、]中分离获得金属资源和电池级镍钴锰混合溶液(、、)的工艺流程如下： 已知：常温下，溶液中金属离子(假定浓度均为)开始沉淀和完全沉淀()的pH： 开始沉淀的pH 1.9 3.3 4.7 6.9 7.4 8.1 完全沉淀的pH 3.2 4.6 6.7 8.9 9.4 10.1 回答下列问题： (1)欲提高“酸浸还原”的速率，可以采取的措施是___________________(写一条)。 (2)“酸浸还原”时，“滤渣”的主要成分是_________(写化学式)；还原的化学方程式为___________________________。 (3)“沉铁”时，转化为的离子方程式为___________________，金属氢氧化物胶体可吸附金属阳离子，流程中通过_________途径防止其吸附其他金属阳离子，造成产率下降。 (4)“沉铝”时，未产生沉淀，该溶液中不超过_________。 (5)“第二次萃取”时，、、均可以与混合萃取剂形成配合物(其结构如图所示，M表示金属元素)，这些配合物中氮原子的杂化类型为_________，N原子所在的六元杂环形成_________大π键(填，a表示成键电子数，b表示成键原子数)。 【答案】(1)升温或适当提高硫酸的浓度或搅拌或粉碎深海多金属结核 (2) (3) 加热至200℃ (4) (5) 【详解】深海多金属结核用二氧化硫、硫酸酸浸还原后金属元素以硫酸盐形式存在，二氧化硅与硫酸不反应，故滤渣主要成分为SiO2，通空气加热氧化将铁元素转变成Fe2O3除去，再加NaOH调pH除铝，然后通过萃取得到硫酸铜、电池级镍钴锰混合溶液，萃余液通过电解得到Mn，据此回答； （1）根据影响反应速率的常见因素，通过增大接触面积、提高温度、增大反应物浓度等方式，均可加快酸浸还原的速率，故可采取升温或适当提高硫酸的浓度或搅拌或粉碎深海多金属结核； （2）由分析可知，滤渣主要成分为SiO2，SO2作为还原剂将+3价的还原为，自身被氧化为，在硫酸介质中生成可溶性硫酸盐，由电子守恒可得方程式为； （3）沉铁过程中被空气中的氧化，在200℃高压、pH=3.2的条件下转化为，由电子守恒配平得到离子方程式，金属氢氧化物胶体可吸附金属阳离子，故反应过程中需要防止产生胶体，故通过加热至200℃的方法，防止产生金属氢氧化物胶体； （4）首先根据完全沉淀的pH=6.7，计算的溶度积，完全沉淀时，pH=6.7对应，因此，由流程图可知沉铝时pH=5.2，对应，代入溶度积得； （5）六元杂环为吡啶环结构，环内的N原子形成2个σ键，剩余1个p轨道电子参与共轭，价层电子对数为3，杂化类型为，该六元杂环共6个成环原子（5个C、1个N），每个原子各提供1个p电子，共6个电子形成6中心6电子的大π键。 8．一种从湿法炼锌产生的废渣(主要含的单质或氧化物)中富集回收得到含锰高钴成品的工艺如下： 已知：溶液中相关离子开始沉淀和沉淀完全时的： 开始沉淀的 1.5 6.9 - 7.4 6.2 沉淀完全的 2.8 8.4 1.1 9.4 8.2 请回答： (1)滤液E中主要含有的溶质是_____。(用化学式表示) (2)下列说法正确的是__________。 A．滤渣的主要成分是，滤渣的主要成分是 B．“过滤2”前加入的可以用代替 C．滤液中残留的浓度为 D．过滤1、过滤2和过滤3可以合并进行一次性过滤 (3)“过滤3”前加入溶液称为“氧化沉钴”，其中涉及到的氧化还原反应的离子方程式为__________、__________。 (4)为判断滤液B中加入的的量是否合适，请设计实验说明。 ①实验设计：取少量反应后的溶液，然后_____。 ②写出滤液B与反应的离子方程式______________。 【答案】(1)ZnSO4和K2SO4 (2)ABC (3) (4)加入适量溶液，若生成蓝色沉淀，则说明溶液中仍存在Fe2+，需要补加MnO2，若无蓝色沉淀生成，说明已完全氧化，的量合适 2Fe2++MnO2+4H+=Mn2++2Fe3++2H2O 【详解】由流程可知酸浸、过滤1：用硫酸处理含有Co、Zn、Pb、Fe的单质或氧化物的废渣，得到含有Co2+、Zn2+、Fe2+、Fe3+等离子的溶液，Pb的单质或氧化物与硫酸反应生成难溶的PbSO4，则“滤渣A”为“酸浸”时生成的PbSO4；加入MnO2：MnO2具有氧化性，在酸性条件下可将溶液中的Fe2+氧化为Fe3+，同时自身被还原为Mn2+，此时溶液中的金属离子主要是Co2+、Zn2+、Fe3+、Mn2+；加入ZnO调pH=4、过滤2：根据题表中信息可知，调节溶液pH=4时Fe3+沉淀完全，溶液中的金属离子主要是Co2+、Zn2+和Mn2+，“滤渣C”为Fe(OH)3，氧化沉钴：加入强氧化剂KMnO4，将溶液中Co2+氧化为Co3+，在pH=5时Co3+形成Co(OH)3沉淀，而KMnO4则被还原为MnO2；KMnO4还会与溶液中的Mn2+发生归中反应，生成MnO2沉淀。最终得到的“滤液E”中含有的金属离子主要是最初“酸浸”时与加入ZnO调pH时引入的Zn2+、加入KMnO4“氧化沉钴”时引入的K+； （1）最终得到的 “滤液E” 中含有的金属离子主要是最初 “酸浸” 时与加入 ZnO 调 pH 时引入的 Zn2+，加入 KMnO4“氧化沉钴” 时引入的 K+，而阴离子是在酸浸时引入的 SO，因此其中主要的盐有 ZnSO4和 K2SO4。 （2）A．根据分析可知，“滤渣A”为“酸浸”时生成的PbSO4；“滤渣C”为Fe(OH)3，A正确； B．加入ZnO调pH=4，ZnCO3也可以与酸反应调节pH，B正确； C．当恰好完全沉淀时，溶液中有，则。已知“除钴液”中,则有，，所以残留的浓度为：。 D．几次过滤不能合并，D错误； 故选ABC。 （3）高锰酸钾氧化Co2+生成Co(OH)3的离子方程式为；高锰酸钾氧化Mn2+生成MnO2的离子方程式为。 （4）①滤液B中加入二氧化锰，MnO2具有氧化性，在酸性条件下可将溶液中的Fe2+氧化为Fe3+，同时自身被还原为Mn2+，故判断滤液B中加入的MnO2的量是否合适，应先取少量反应后的溶液，然后加入适量溶液，若生成蓝色沉淀，则说明溶液中仍存在Fe2+，需要补加MnO2。若无蓝色沉淀生成，说明已完全氧化，的量合适。 ② MnO2在酸性条件下可将溶液中的Fe2+氧化为Fe3+的离子方程式为2Fe2++MnO2+4H+=Mn2++2Fe3++2H2O。 第 1 页 共 3 页 学科网（北京）股份有限公司 $ 以真题明方向 | 以精讲建体系 | 以模练促落实 备战2027年高考化学【筑基提能100讲】复习讲义（全国通用） 第29讲 锰、钴、镍、锌及其化合物 第一部分 以【真题】明方向 选择题： 3 题 非选择题： 5 题 第二部分 以【精讲】建体系 【考点1】锰及其化合物+2道例题 【考点2】钴及其化合物+2道例题 【考点3】镍及其化合物+2道例题 【考点4】锌及其化合物+2道例题 第三部分 以【模练】促落实 选择题： 4 题 非选择题： 4 题 第一部分 以【真题】明方向 1．（2025·湖南·高考真题）工业废料的综合处理有利于减少环境污染并实现资源循环利用。从某工业废料中回收镉、锰的部分工艺流程如下： 已知：①富集液中两种金属离子浓度相当。 ②常温下，金属化合物的： 金属化合物 下列说法错误的是 A．粉碎工业废料有利于提高金属元素的浸出率 B．试剂X可以是溶液 C．“沉镉”和“沉锰”的顺序不能对换 D．“沉锰”时，发生反应的离子方程式为 2．（2025·黑吉辽蒙卷·高考真题）某工厂利用生物质(稻草)从高锰钴矿(含和少量)中提取金属元素，流程如图。已知“沉钴”温度下，下列说法错误的是 A．硫酸用作催化剂和浸取剂 B．使用生物质的优点是其来源广泛且可再生 C．“浸出”时，3种金属元素均被还原 D．“沉钴”后上层清液中 3．（2023·福建·高考真题）从炼钢粉尘(主要含和)中提取锌的流程如下： “盐浸”过程转化为，并有少量和浸出。下列说法错误的是 A．“盐浸”过程若浸液下降，需补充 B．“滤渣”的主要成分为 C．“沉锌”过程发生反应 D．应合理控制用量，以便滤液循环使用 4．（2025·陕晋青宁卷·高考真题）一种综合回收电解锰工业废盐(主要成分为的硫酸盐)的工艺流程如下。 已知： ①常温下，，； ②结构式为。 回答下列问题： (1)制备废盐溶液时，为加快废盐溶解，可采取的措施有_______、_______。(写出两种) (2)“沉锰I”中，写出形成的被氧化成的化学方程式_______。当将要开始沉淀时，溶液中剩余浓度为_______。 (3)“沉锰Ⅱ”中，过量的经加热水解去除，最终产物是和_______(填化学式)。 (4)“沉镁I”中，当为8.0~10.2时，生成碱式碳酸镁，煅烧得到疏松的轻质。过大时，不能得到轻质的原因是_______。 (5)“沉镁Ⅱ”中，加至时，沉淀完全；若加至时沉淀完全溶解，据图分析，写出沉淀溶解的离子方程式_______。 (6)“结晶”中，产物X的化学式为_______。 (7)“焙烧”中，元素发生了_______(填“氧化”或“还原”)反应。 5．（2024·新课标卷·高考真题）钴及其化合物在制造合金、磁性材料、催化剂及陶瓷釉等方面有着广泛应用。一种从湿法炼锌产生的废渣(主要含Co、Zn、Pb、Fe的单质或氧化物)中富集回收得到含锰高钴成品的工艺如下： 已知溶液中相关离子开始沉淀和沉淀完全()时的pH： 开始沉淀的pH 1.5 6.9 — 7.4 6.2 沉淀完全的pH 2.8 8.4 1.1 9.4 8.2 回答下列问题： (1)“酸浸”前废渣需粉碎处理，目的是_______；“滤渣1”中金属元素主要为_______。 (2)“过滤1”后的溶液中加入的作用是_______。取少量反应后的溶液，加入化学试剂_______检验_______，若出现蓝色沉淀，需补加。 (3)“氧化沉钴”中氧化还原反应的离子方程式为_______、_______。 (4)“除钴液”中主要的盐有_______(写化学式)，残留的浓度为_______。 6．（2024·全国甲卷·高考真题）钴在新能源、新材料领域具有重要用途。某炼锌废渣含有锌、铅、铜、铁、钴、锰的价氧化物及锌和铜的单质。从该废渣中提取钴的一种流程如下。 注：加沉淀剂使一种金属离子浓度小于等于，其他金属离子不沉淀，即认为完全分离。 已知： ①。 ②以氢氧化物形式沉淀时，和溶液的关系如图所示。 回答下列问题： (1)“酸浸”前，需将废渣磨碎，其目的是_____。 (2)“酸浸”步骤中，发生反应的化学方程式是_____。 (3)假设“沉铜”后得到的滤液中和均为，向其中加入至沉淀完全，此时溶液中_____，据此判断能否实现和的完全分离_____(填“能”或“不能”)。 (4)“沉锰”步骤中，生成，产生的物质的量为_____。 (5)“沉淀”步骤中，用调，分离出的滤渣是_____。 (6)“沉钴”步骤中，控制溶液，加入适量的氧化，其反应的离子方程式为_____。 (7)根据题中给出的信息，从“沉钴”后的滤液中回收氢氧化锌的方法是_____。 7．（2026·黑吉辽蒙卷·高考真题）某工厂利用镍矿（主要成分为，含少量和）制备超细镍粉，物质转化流程如下（部分反应条件已略去）： 已知： ①滤液1中镍以形式存在，硫以和少量形式存在； ②“部分蒸氨”时减小，转化为，。 回答下列问题： (1)依据核外电子排布，元素位于周期表_____区。 (2)“氧压氨浸”时，加压的目的是_____________________，转化为的化学方程式为_______________。 (3)滤液1中铜的主要存在形式为_______（填离子符号）。气体为__________（填化学式）。 (4)“转化”步骤通入足量氧气充分氧化滤液2中剩余的，该步骤无沉淀产生，则理论上每转化消耗的物质的量为______。 (5)滤液3浓缩结晶得到的______（填化学式）可用于生成化肥。 (6)近似条件下，不同溶液中二价镍[]浓度随“还原”步骤时间的变化如图。为提高的还原速率和转化率，应选择_______（填“”或“”）。 已知酸性条件不利于“还原”步骤，解释还原程度较低而还原程度较高的原因：______________________（结合离子方程式作答）。 8．（2025·四川·高考真题）为了节约资源，减少重金属对环境的污染，一研究小组对某有色金属冶炼厂的高氯烟道灰(主要含有等)进行研究，设计如下工艺流程。实现了铜和锌的分离回收。 回答下列问题： (1)铜元素位于元素周期表第_______周期、第_______族。 (2)“碱浸脱氯”使可溶性铜盐、锌盐转化为碱式碳酸盐沉淀。其中，铜盐发生反应的化学方程式为_______。 (3)滤渣①中，除外，主要还有_______。 (4)“中和除杂”步骤，调控溶液左右，发生反应的离子方程式为_______。 (5)“深度脱氯”时，的存在使锌粉还原产生的与反应，生成能被空气氧化的沉淀，使被脱除。欲脱除，理论上需要锌粉_______。 (6)可以通过_______(填标号)将其溶解，并返回到_______步骤中。 a．盐酸酸化、双氧水氧化    b．硫酸酸化、氧化 c．硝酸酸化和氧化          d．硫酸酸化、双氧水氧化 (7)“电解分离”采用无隔膜电解槽，以石墨为阳极，铜为阴极。 ①“电解分离”时，阴极产生大量气泡，说明铜、锌分离已完成，其理由是_______。 ②“电解分离”前，需要脱氯的原因有_______。 第二部分 以【精讲】建体系 【考点1】锰及其化合物 1．锰在周期表的位置及常见化合价 元素 电子排布式 位置 常见化合价 25Mn [Ar]3d54s2 第四周期第ⅦB族 ＋7、＋6、＋4、＋3、＋2 2．锰单质 (1)锰是活泼金属，在空气中表面生成一层氧化物保护膜，加热时与O2反应生成Mn3O4。 3Mn＋2O2Mn3O4 (2)与酸的反应：Mn的活泼性在Al与Zn之间，与非氧化性酸反应生成Mn(II)盐和H2，但和冷浓H2SO4反应很慢(钝化)。 Mn＋2H＋===Mn2＋＋H2↑ 3、锰(II)化合物 (1)Mn2＋在酸性条件下能被(NH4)2S2O8氧化成MnO： 2Mn2+＋5S2O＋8H2O===2MnO＋10SO＋16H+ (2)在碱性条件下，Mn2＋易被氧化为MnO2： ClO－＋Mn2＋＋2OH－===Cl－＋MnO2↓＋H2O (3)Mn(OH)2为白色难溶物，极易被空气氧化成褐色MnO(OH)2沉淀： 2Mn(OH)2＋O2===2MnO(OH)2 4、锰(IV)化合物 最重要的Mn(IV)化合物是MnO2，在酸性介质中是一种强氧化剂，倾向于转化成Mn2+。 ①MnO2＋4HCl(浓)MnCl2＋Cl2↑＋2H2O（实验室中制取氯气） ②MnO2＋2Fe2＋＋4H＋===Mn2＋＋2Fe3＋＋2H2O ③MnO2＋2I－＋4H＋===Mn2＋＋I2＋2H2O 5、Mn(Ⅵ)化合物 最重要的Mn(VI)化合物是锰酸钾K2MnO4，MnO存在于强碱性溶液中，在酸性、中性环境中均发生歧化反应。 ①3MnO＋4H＋===2MnO＋MnO2↓＋2H2O ②3MnO＋2H2O===2MnO＋MnO2↓＋4OH－ 锰酸钾是制备高锰酸钾(KMnO4)的中间体：2MnO＋2H2O2MnO＋2OH－＋H2↑ 6、KMnO4 KMnO4是一优良的氧化剂，在分析化学中被用作氧化还原滴分析的氧化剂，还用于漂白棉、毛丝织品、油类的脱色剂，稀溶液被广泛用于医药卫生中的杀菌消毒剂。 (1)热稳定性差，通常保存在棕色试剂瓶中：2KMnO4K2MnO4＋MnO2＋O2↑ (2)在酸性介质中，MnO具有强氧化性，本身被还原为Mn2＋：可以氧化Fe2＋、Cl－、H2C2O4、H2O2等 ①MnO＋5Fe2＋＋8H＋===Mn2＋＋5Fe3＋＋4H2O ②2MnO＋16H＋＋10Cl－===2Mn2＋＋5Cl2↑＋8H2O ③2MnO＋6H＋＋5H2C2O4===2Mn2＋＋10CO2↑＋8H2O ④2MnO＋6H＋＋5H2O2===2Mn2＋＋5O2↑＋8H2O 【例题1】以黄铁矿(主要成分是FeS2，含少量SiO2)和软锰矿(主要成分是MnO2，含少量Fe2O3、Al2O3)为原料制备MnSO4·H2O的工艺流程如图。下列说法正确的是 A.酸浸和沉锰操作均应在较高温度下进行 B.滤渣1的成分中含有S和SiO2 C.调pH的目的只为除去溶液中的Fe3+ D.沉锰操作中主要反应的离子方程式是 2HC+Mn2+===MnCO3↓ +CO2 ↑+H2O 【例题2】以废渣（含有少量Ca、Mg的氧化物）为原料制备的流程如下： 下列说法正确的是 A．“浸取”时向废渣中加入试剂的顺序是先稀后溶液 B．“滤渣”中含有和 C．“沉锰”中反应为 D．流程中每生成至少需要 【考点2】钴及其化合物 1．钴在周期表的位置及常见化合价 元素 电子排布式 位置 常见化合价 27Co [Ar]3d74s2 第四周期第ⅦI族 ＋2、＋3 2、钴的重要化合物 (1)钴的氧化物：包括CoO、Co2O3(氧化高钴)。 Co2O3具有强氧化性：Co2O3＋6HCl===2CoCl2＋Cl2↑＋3H2O (2)钴的氢氧化物：包括Co(OH)2、Co(OH)3。 ①Co(OH)2能与酸反应：Co(OH)2＋H2SO4===CoSO4＋2H2O，具有弱还原性，在空气中被缓慢氧化为棕褐色的Co(OH)3；可被强氧化剂(如H2O2)迅速氧化。 ②Co(OH)3具有强氧化性：2Co(OH)3＋6HCl===2CoCl2＋Cl2↑＋6H2O 2Co(OH)3＋SO＋4H＋===2Co2＋＋SO＋5H2O 3、钴的配合物 (1)Co(Ⅱ)与H2O、Cl-配合的平衡转化 [Co(H2O)6]2+[CoCl4]2- 粉红色　　　　蓝色 (2)Co(Ⅱ)的配合物具有较强的还原性 Co2++6NH3—→[Co(NH3)6]2+[Co(NH3)6]3+ 【例题1】以含镍废料(主要成分为NiO，含少量FeO、Fe2O3、CoO、BaO和SiO2)为原料制备NixOy和碳酸亚钴(CoCO3)的工艺流程如图： 下列说法不正确的是 A.“滤渣Ⅰ”的主要成分是SiO2、BaSO4 B.“氧化”时反应的离子方程式为6Fe2++6H+===6Fe3++Cl-+3H2O C.“调pH”过程中形成黄钠铁矾渣，Na2CO3必须过量 D.“沉钴”过程发生反应的离子方程式为Co2+===CoCO3↓+CO2↑+H2O 【例题2】可用于制造景德镇搪瓷颜料，用原钴矿粉(主要成分)制备流程如下。 已知：有机胺试剂不溶于水，溶于有机胺试剂，、、和均不溶于有机胺试剂。 下列叙述正确的是 A．与浓盐酸反应： B．步骤①加入NaCl固体目的是提高在有机胺试剂中的浓度 C．步骤②的实验操作为过滤，“沉钴”时温度不宜过高 D．“煅烧”时氧化剂与还原剂物质的量之比为 【考点3】镍及其化合物 1、镍在周期表的位置及常见化合价 元素 电子排布式 位置 常见化合价 28Ni [Ar]3d84s2 第四周期第ⅦI族 ＋2、＋3 2、镍(Ni) ①镍不溶于水，常温下在潮湿空气中表面形成致密的氧化膜，能阻止本体金属继续氧化，所以在空气中比较稳定。 ②与酸的反应：Ni＋H2SO4===NiSO4＋H2↑ ③与氧化性酸反应：在冷的浓HNO3中“钝化”，与热的浓HNO3、稀HNO3都有反应。 3．镍的氧化物 NiO（氧化镍） Ni2O3（氧化高镍） ①物理性质：暗绿色，不溶于水。 ②化学性质：能溶于酸和氨水，具有还原性。 NiO＋H2SO4===NiSO4＋H2O 2NiO＋O2===2Ni2O3 ①物理性质：黑色，不溶于水。 ②化学性质：具有强氧化性。 Ni2O3＋6HCl===2NiCl2＋Cl2↑＋3H2O 2Ni2O3＋4H2SO4===4NiSO4＋O2↑＋4H2O 4．镍的氢氧化物 Ni(OH)2 (氢氧化镍) (1)能与酸反应：Ni(OH)2＋H2SO4===NiSO4＋2H2O (2)弱还原性：Ni(OH)2在空气中不易被氧化，只有在更强的氧化剂(Cl2、NaClO)下才会氧化生成Ni(OH)3 ①2Ni(OH)2＋Cl2＋2OH－===2Ni(OH)3＋2Cl－ ②2Ni(OH)2＋NaClO＋H2O===2Ni(OH)3＋NaCl (3)Ni(OH)2[Ni(NH3)6]2＋ Ni(OH)3 (氢氧化高镍) 具有强氧化性 (1)与HCl酸反应：2Ni(OH)3＋6H＋＋2Cl－===2Ni2＋＋Cl2↑＋6H2O (2)在酸性溶液中与Na2SO3溶液反应： 2Ni(OH)3＋SO＋4H＋===2Ni2＋＋SO＋5H2O 【例题1】兰尼镍是常用的金属催化剂，可大大提高氧化剂与氢气的反应速率，它的高化学活性源于镍的还原性和其特殊的多孔结构。已知相同条件下Ni的还原性与Fe相当，制备工艺如下图所示。下列推断错误的是 A．通入Ar防止铝和镍被空气氧化 B．“浸出”时发生的反应为 C．用铝与镍制成合金后再用NaOH溶液将铝溶解，目的是使镍具有更大的表面积 D．兰尼镍和普通镍都可作金属催化剂，催化效果相同 【例题2】某种硫酸镍矿石含有部分铁、铜、镁、硅的氧化物杂质。其除杂工艺如下： 已知：①溶液中，金属离子开始沉淀和沉淀完全的pH如下表所示： 金属离子 开始沉淀时的pH 2.7 7.2 3.2 9.5 6.7 沉淀完全时的pH 3.7 9.3 5.0 11.1 9.0 ②，当溶液中离子浓度小于时，认为该离子沉淀完全。 (1)镍的原子序数为28，镍元素在周期表中的位置为________，其价层电子排布图为__________。 (2)镍矿石在“酸溶”前需要进行粉碎处理，目的是____________________。 (3)滤渣1的主要成分是______________(填化学式)。 (4)“氧化”过程的离子方程式_________________。 (5)“除铁、铜”环节，调节pH的范围为__________。 (6)“除镁”环节，当溶液中时，是否沉淀完全？通过计算说明______________。 【考点4】锌及其化合物 1．锌在周期表的位置及常见化合价 元素 电子排布式 位置 常见化合价 30Zn [Ar]3d104s2 第四周期第ⅡB族 ＋2 2、锌(Zn)的化学性质 锌的化学性质与铝相似，所以，通常可以由铝的性质，推断锌的化学性质。单质锌，即可与酸反应，又可与碱反应。 ①与酸的反应：Zn＋2HCl===ZnCl2＋H2↑ ②与碱的反应：Zn＋2NaOH＋2H2O===Na2[Zn(OH)4]＋H2↑ ③锌和铝又有区别，锌溶于氨水形成氨配离子，而铝不溶于氨水形成配离子： Zn＋4NH3＋2H2O===[Zn(NH3)4]2+＋H2↑＋2OH－ ④与盐溶液的置换反应：Zn＋Cu2＋===Cu＋Zn2＋ 3、锌及其化合物的转化 (1)氧化锌(ZnO)为两性氧化物，氢氧化锌[Zn(OH)2]为两性氢氧化物。 ①Zn(OH)2+2OH-===[Zn(OH)4]2-， ②Zn(OH)2+2H+===Zn2++2H2O， ③ZnO+2H+===Zn2++H2O， ④ZnO+2OH-+H2O===[Zn(OH)4]2-。 (2)与氨水反应：Zn(OH)2＋4NH3·H2O===[Zn(NH3)4]2+＋4H2O＋2OH－ (3)受热分解：Zn(OH)2ZnO＋H2O 4．锌盐Na2[Zn(OH)4] (1)Na2[Zn(OH)4]与盐酸反应 少量盐酸 Na2[Zn(OH)4]＋2HCl===Zn(OH)2↓＋2NaCl＋2H2O 足量盐酸 Na2[Zn(OH)4]＋4HCl===ZnCl2＋2NaCl＋4H2O (2)Na2[Zn(OH)4]与CO2反应 少量CO2 Na2[Zn(OH)4]＋CO2===Zn(OH)2↓＋Na2CO3＋H2O 或Na2ZnO2＋H2O＋CO2===Zn(OH)2↓＋Na2CO3 足量CO2 Na2[Zn(OH)4]＋2CO2===Zn(OH)2↓＋2NaHCO3 或Na2ZnO2＋2H2O＋2CO2===Zn(OH)2↓＋2NaHCO3 (3)Na2[Zn(OH)4]与可溶性锌盐发生相互促进的水解反应，生成Zn(OH)2沉淀。 Zn2＋＋[Zn(OH)4]2－===2Zn(OH)2↓ 【例题1】2024年，我国创新性地采用了“深水导管架平台+圆筒型海上油气加工厂”模式，为深水油气田的高效开发开辟了全新路径。平台所用钢铁设备外壳镶嵌了锌块以延缓腐蚀。下列说法正确的是 A．钢铁设备未镶嵌锌块前，在海水中发生腐蚀时铁作负极 B．钢铁设备未镶嵌锌块前，在海水中发生腐蚀时正极反应为 C．钢铁设备镶嵌锌块后，锌发生还原反应 D．钢铁设备镶嵌锌块后，附近海水中的阴离子将向钢铁一极移动 【例题2】某工厂利用铜屑脱除锌浸出液（成分： 145 g/L、 0.03 g/L、 1 g/L，其他成分无干扰）中的，得到的脱氯液可用于电解制备Zn或制备纳米ZnO，流程如下。 已知：，请回答： (1)步骤Ⅰ加入的作用是作______（填“氧化剂”或“还原剂”），电解硫酸锌溶液制锌，锌在______（填“阴极”或“阳极”）析出。 (2)步骤Ⅱ“脱氯”时仅Cu元素化合价发生改变，写出“脱氯”时反应的离子方程式______。 (3)下列说法正确的是______。 A．步骤Ⅰ应加入足量，保证铜屑溶解完全 B．用脱氯液制备纳米ZnO，可用铁粉代替锌粉去除滤液中 C．制备纳米ZnO时，加入NaOH溶液应适量 D．若用碳酸钠溶液代替NaOH溶液制备纳米ZnO，可能生成碱式碳酸锌杂质 第三部分 以【模练】促落实 1．实验室制备的过程中锰(Mn)元素存在下列转化关系。下列说法错误的是 和 A．转化过程中涉及到的盐都属于电解质 B．反应①的化学方程式为 C．反应②中氧化产物与还原产物的物质的量之比为 D．理论上，可以制得 2．利用钴渣[主要含、]制备的工艺流程如图。已知浸取液中，常温下，，，当离子浓度时该离子沉淀完全。下列说法错误的是 A．“浸取”时，作还原剂 B．“调pH”时，应控制pH范围为3~9 C．“沉钴”释放的气体X通入氨水至过量后所得溶液可循环利用 D．“高温焙烧”化学方程式为 3．丁二酮肟可与反应生成丁二酮肟镍，该性质可用于水溶液中的分离。下列说法正确的是 A．基态最外层电子排布式： B．丁二酮肟镍中的配体数、配位数均为4 C．丁二酮肟分离时，弱碱性条件下沉淀的效果比弱酸性条件下好 D．丁二酮肟分子中σ键和π键的数目之比为9:2 4．利用含锌废料制备氯化锌的一种工艺流程如下。 已知：含锌废料的主要成分是，含有少量、、等金属氧化物。 下列说法错误的是 A．“浸取”过程中温度越高，越有利于提高“漫取”效率 B．“除铁、锰”中除锰的离子方程式为 C．“除铜”时的最佳还原剂是单质锌 D．“蒸发浓缩”过程中可能有生成 5．某科学小组利用工业锌渣（主要成分是ZnO，还含有少量的PbO、FeO、、CuO、MnO、）制取活性ZnO的工艺流程如图所示： 请回答下列问题： (1)为了提高锌渣的浸出率，可采取的措施有_______________________（列举1点）。 (2)滤渣1的主要成分有_____________（填化学式）。 (3)为了检验滤液②是否含有，可选用的试剂是__________（填序号）。 a．氯水                    b．KSCN溶液                c．溶液 (4)写出向滤液③中加入试剂X的离子方程式：__________________。 (5)已知ZnO属于两性氧化物，写出ZnO溶于NaOH溶液的离子方程式：________________。 (6)检验洗涤干净的操作方法为_____________________。 6．某油脂厂废弃的催化剂主要含金属Ni、Al、Fe及其氧化物，还有少量其他不溶性物质。采用如下工艺流程回收其中的镍制备硫酸镍晶体()溶液中金属离子开始沉淀时和完全沉淀时的pH如下表所示： 金属离子 开始沉淀时()的pH 7.2 3.7 2.2 7.5 完全沉淀时()的pH 8.7 4.7 3.2 9.0 回答下列问题： (1)Ni的原子序数为28，基态镍原子价层电子排布式为__________。 (2)“碱浸”中NaOH的两个作用分别是____________________。为回收金属，用稀硫酸将“滤液①”调为中性，生成沉淀。写出该反应的离子方程式：______________________________。 (3)“滤液②”中含有的金属离子是__________。 (4)“转化”中可替代的物质是__________，若工艺流程改为先“调pH”后“转化”(如图)，“滤液③”中可能含有的杂质离子为__________。 (5)如果“转化”后的溶液中浓度为，则“调pH”应控制的pH范围是__________。 (6)硫酸镍在强碱溶液中用NaClO氧化，可沉淀出能用作镍镉电池正极材料的NiOOH。写出该反应的离子方程式：________________________________________。 7．一种从深海多金属结核主要含、、，有少量的、、、]中分离获得金属资源和电池级镍钴锰混合溶液(、、)的工艺流程如下： 已知：常温下，溶液中金属离子(假定浓度均为)开始沉淀和完全沉淀()的pH： 开始沉淀的pH 1.9 3.3 4.7 6.9 7.4 8.1 完全沉淀的pH 3.2 4.6 6.7 8.9 9.4 10.1 回答下列问题： (1)欲提高“酸浸还原”的速率，可以采取的措施是___________________(写一条)。 (2)“酸浸还原”时，“滤渣”的主要成分是_________(写化学式)；还原的化学方程式为___________________________。 (3)“沉铁”时，转化为的离子方程式为___________________，金属氢氧化物胶体可吸附金属阳离子，流程中通过_________途径防止其吸附其他金属阳离子，造成产率下降。 (4)“沉铝”时，未产生沉淀，该溶液中不超过_________。 (5)“第二次萃取”时，、、均可以与混合萃取剂形成配合物(其结构如图所示，M表示金属元素)，这些配合物中氮原子的杂化类型为_________，N原子所在的六元杂环形成_________大π键(填，a表示成键电子数，b表示成键原子数)。 8．一种从湿法炼锌产生的废渣(主要含的单质或氧化物)中富集回收得到含锰高钴成品的工艺如下： 已知：溶液中相关离子开始沉淀和沉淀完全时的： 开始沉淀的 1.5 6.9 - 7.4 6.2 沉淀完全的 2.8 8.4 1.1 9.4 8.2 请回答： (1)滤液E中主要含有的溶质是_____。(用化学式表示) (2)下列说法正确的是__________。 A．滤渣的主要成分是，滤渣的主要成分是 B．“过滤2”前加入的可以用代替 C．滤液中残留的浓度为 D．过滤1、过滤2和过滤3可以合并进行一次性过滤 (3)“过滤3”前加入溶液称为“氧化沉钴”，其中涉及到的氧化还原反应的离子方程式为__________、__________。 (4)为判断滤液B中加入的的量是否合适，请设计实验说明。 ①实验设计：取少量反应后的溶液，然后_____。 ②写出滤液B与反应的离子方程式______________。 第 1 页 共 3 页 学科网（北京）股份有限公司 $