高考化学—铁及其化合物推断题的综合压轴题专题复习附详细答案

高考化学—铁及其化合物推断题的综合压轴题专题复习附详细答案
一、铁及其化合物
1．X、Y、Z、W 为四种常见元素，其中 X、Y、Z 为短周期元素。

ZX4分子是由粗Z提纯Z的中间产物，X的最高价氧化物对应的水化物为无机酸中的最强酸，Y的离子在同周期中离子半径最小，其氧化物有两性且可用于制造一种极有前途的高温材料，Z是无机非金属材料的主角，其单质是制取大规模集成电路的主要原料，W原子的最外层电子数小于4且W 的常见化合价有+3、+2，WX3的稀溶液呈黄色，回答下列问题：
(1)X在元素周期表的位置________________,其简单阴离子的结构示意图为
____________________，用电子式表示X的氢化物的形成过程
______________________________。

(2)Z的氧化物在通讯领域用来作_______________。

锗与Z是同一主族元素，它可用来制造半导体晶体管。

研究表明：有机锗具有明显的抗肿瘤活性，锗不与 NaOH溶液反应但在有H2O2存在时可与NaOH溶液反应生成锗酸盐，反应的化学方程式为：
_______________________________
(3)W(OH)2在空气中不稳定，极易被氧化，由白色迅速变成灰绿色，最后变成红褐色，反应的化学方程式为：____________________________________，若灼烧W(OH)2固体得到
___________。

【答案】第三周期ⅦA族光导纤维 Ge + 2H2O2 +
2NaOH = Na2GeO3 + 3H2O 4Fe(OH)2 + O2 + 2H2O = 4Fe(OH)3 Fe2O3
【解析】
【分析】
根据元素的性质及用途等信息分析元素的种类；根据核外电子排布情况确定在元素周期表中的位置；根据物质的性质及反应的现象书写反应方程式，及用相关化学用语表示物质的组成和结构。

【详解】
Z是无机非金属材料的主角，其单质是制取大规模集成电路的主要原料，则Z为硅；ZX4分子是由粗Z提纯Z的中间产物，X的最高价氧化物对应的水化物为无机酸中的最强酸，则X 为氯；Y的离子在同周期中离子半径最小，其氧化物有两性且可用于制造一种极有前途的高温材料，则Y为铝；W原子的最外层电子数小于4且W的常见化合价有+3、+2，WX3的稀溶液呈黄色，则W为铁；
(1)X为氯元素，在元素周期表的位置为：第三周期ⅦA族；氯离子的结构示意图为：
；用电子式表示HCl的形成过程:；
(2)Z为硅，二氧化硅在通讯领域用作光导纤维；根据题干信息知锗NaOH溶液在有H2O2存在时反应生成锗酸盐，反应的化学方程式为：Ge + 2H2O2 + 2NaOH = Na2GeO3 + 3H2O；(3)反应现象知该反应为氢氧化亚铁被氧化为氢氧化铁，反应的化学方程式为：4Fe(OH)2 + O2 + 2H2O = 4Fe(OH)3，Fe(OH)3不稳定，灼烧分解得到固体Fe2O3。

2．下列物质A －F 是我们熟悉的单质或化合物，其中A 、B 均是常见的金属，且B 的合金用量最大；E 在常温下是黄绿色气体；适当的条件下，它们之间可以发生如图所示的转化。

（1）G 溶液中溶质的化学式为_____________。

（2）请写出反应D→F 的化学方程式：_________。

（3）检验F 中金属阳离子的常用试剂是______________（填物质的化学式）；现象是____________。

（4）E 物质可与石灰乳反应制取漂白粉，写出漂白粉的有效成分_________。

（5）写出C 与过量氢氧化钠溶液反应的离子方程式_______________。

（6）若向D 溶液中滴加氢氧化钠溶液，现象是：____，反应过程中的化学方程式为：____，______。

【答案】NaAlO 2 2FeCl 2+ Cl 2= 2FeCl 3 KSCN 溶液呈血红色 Ca （ClO ）2 Al 3+ +4OH -=AlO 2-+2H 2O 先产生白色沉淀，后白色沉淀变为灰绿色，最后变为红褐色 FeCl 2+2NaOH=Fe （OH ）2↓+2NaCl 4Fe （OH ）2+O 2+2H 2O=4Fe （OH ）3
【解析】
【分析】
B 的合金用量最大，所以B 为Fe ；E 在常温下是黄绿色气体，所以E 为Cl 2；盐酸与铁反应生成FeCl 2，FeCl 2与Cl 2反应生成的F 为FeCl 3；金属A 与盐酸反应后生成的盐，与适量的NaOH 溶液反应能生成白色沉淀，白色沉淀还能溶于NaOH ，所以A 为Al 单质，
C 为AlCl 3溶液，G 为NaAlO 2溶液。

【详解】
(1)根据分析可知，G 即为偏铝酸钠溶液，溶质的化学式为NaAlO 2;
(2)根据分析可知，D 为FeCl 2，与E 即Cl 2反应后生成FeCl 3，方程式为：
2232FeCl Cl =2FeCl +；
(3)检验Fe 3+常用硫氰化钾溶液，Fe 3+遇SCN -生成血红色物质；
(4)漂白粉中的有效物质为次氯酸钙；
(5)通过分析可知，C 为AlCl 3溶液，与过量的NaOH 溶液反应，生成偏铝酸钠和水，离子方程式为：322Al 4OH =AlO 2H O +--
++；
(6)通过分析可知，D 的溶液为FeCl 2溶液，FeCl 2会与NaOH 溶液反应生成很不稳定的白色Fe(OH)2沉淀，沉淀会迅速的被氧化为Fe(OH)3，转化的现象为：白色沉淀先转变为灰绿色，最终变为红褐色；相关的方程式还有：22234Fe(OH)O 2H O=4Fe(OH)++；
3．已知A、B、C、D四种物质均含有铁元素，彼此转化关系如下：
请回答：
（1）反应①称为铝热反应（属于置换反应），写出该反应的化学方程式：__、其中Al作__剂。

（2）反应④的离子方程式为：__。

（3）新配制的C溶液中应加入__，以防止其转化为D。

检验D溶液中阳离子的常用试剂是__（填化学式），实验现象为__。

【答案】2Al+Fe2O3高温2Fe+Al2O3还原剂 2Fe2++H2O2+2H+=2Fe3++2H2O 铁粉（屑） KSCN （或NH4SCN）溶液变红（或呈现血红色）
【解析】
【分析】
氧化铁与铝单质在高温下发生铝热反应，生成A，则A为Fe，铁和水蒸气在高温下反应生成B，B为黑色磁性氧化物，则B为Fe3O4，Fe3O4中铁元素的化合价含有+2、+3价，与盐酸反应生成FeCl3和FeCl2，铁与过量盐酸反应生成FeCl2，则C为FeCl2，FeCl2与双氧水反应生成FeCl3，则D为FeCl3，据此分析解答。

【详解】
(1)反应①称为铝热反应(属于置换反应)，该反应的化学方程式：2Al+Fe2O3高温2Fe+Al2O3，反应中Al有0价变为+3价，化合价升高，失电子，被氧化，作还原剂；
(2)反应④为FeCl2与双氧水反应生成FeCl3，离子方程式为：2Fe2++H2O2+2H+=2Fe3++2H2O；
(3)C为FeCl2，D为FeCl3，亚铁离子具有还原性，易被氧化，新配制的FeCl2溶液中应加入铁粉(屑)，以防止其转化为FeCl3。

检验三价铁离子常用试剂是KSCN(或NH4SCN)，三价铁离子遇SCN-变为血红色溶液。

4．A、B、C、D均为中学化学中常见的单质或化合物，它们之间的关系如图所示。

(1)若A为强碱，C、D常被用做食用“碱”。

C→ D反应的离子方程式为 ______________。

(2)若A为使用最广泛的金属单质，B是某强酸的稀溶液，则检验D溶液中金属阳离子的试
剂为_____________，D→ C反应的离子方程式为___________。

(3)若A为非金属单质，D是空气中的主要温室气体。

D还可以转化为A，写出该反应的化学方程式_________。

【答案】CO32－+ CO2 + H2O = 2HCO3－ KSCN溶液 2Fe3++ Fe = 3Fe2+ 2Mg+ CO2点燃
2MgO +
C
【解析】
【分析】
(1)若A为强碱，C、D常被用做食用“碱”，应为碳酸钠和碳酸氢钠，根据反应流程可知，A 为氢氧化钠，与少量二氧化碳反应生成C为碳酸钠，与足量二氧化碳反应生成D为碳酸氢钠，碳酸钠溶液通入二氧化碳反应生成碳酸氢钠，碳酸氢钠与氢氧化钠反应生成碳酸钠和水；
(2)若A为使用最广泛的金属单质，B是某强酸的稀溶液，根据流程可推知A为铁，B为硝酸，过量的铁与稀硝酸反应生成C为硝酸亚铁，少量的铁与稀硝酸反应生成D为硝酸铁，硝酸亚铁与硝酸反应生成硝酸铁，硝酸铁与铁反应生成硝酸亚铁；
(3)若A为非金属单质，D是空气中的主要温室气体CO2。

根据流程可知A为碳，碳在氧气不足的条件下燃烧生成C为CO，在氧气充足时燃烧生成D为CO2，CO在氧气中燃烧生成CO2，CO2与C在高温条件下反应生成CO。

【详解】
(1)若A为强碱，C、D常被用做食用“碱”，应为碳酸钠和碳酸氢钠，根据反应流程可知，A 为氢氧化钠，与少量二氧化碳反应生成C为碳酸钠，与足量二氧化碳反应生成D为碳酸氢钠，碳酸钠溶液通入二氧化碳反应生成碳酸氢钠，碳酸氢钠与氢氧化钠反应生成碳酸钠和水，故C→ D反应的离子方程式为CO32－+ CO2 + H2O = 2HCO3－；
(2)若A为使用最广泛的金属单质，B是某强酸的稀溶液，根据流程可推知A为铁，B为硝酸，过量的铁与稀硝酸反应生成C为硝酸亚铁，少量的铁与稀硝酸反应生成D为硝酸铁，硝酸亚铁与硝酸反应生成硝酸铁，硝酸铁与铁反应生成硝酸亚铁，则检验D溶液中金属阳离子Fe3+的试剂为KSCN溶液，D→ C反应的离子方程式为2Fe3++ Fe = 3Fe2+；
(3)若A为非金属单质，D是空气中的主要温室气体CO2。

根据流程可知A为碳，碳在氧气不足的条件下燃烧生成C为CO，在氧气充足时燃烧生成D为CO2，CO在氧气中燃烧生成CO2，CO2与C在高温条件下反应生成CO，D还可以转化为A，是镁在二氧化碳中燃烧生成
氧化镁和C，反应的化学方程式为2Mg+ CO2点燃
2MgO + C。

5．某淡黄色固体A（仅含三种元素，式量小于160）可用于制药，为探究其组成和性质，设计并完成如下实验：
已知：①上述流程中所涉及的反应都充分进行。

②B 、C 、D 均为常见气体。

相同情况下气体B 的密度大气体C 。

③黑色固体E 溶于盐酸后滴加KSCN ，无明显现象，加适量氯水后，溶液变红。

请问答：
（1）写出气体B 的电子式__，固体A 的化学式是__。

（2）黑色固体E 与足量浓硝酸反应的离子反应方程式是__。

【答案】
FeC 2O 4 3FeO + 10H + + NO 3－ = NO + 3Fe 3+ + 5H 2O 【解析】
【分析】
B 、
C 、
D 均为常见气体说明D 单质为氧气，物质的量为1m 3.2g n=0.1mol M 32g mol
-==⋅，相同情况下气体B 的密度大气体C 则说明B 为二氧化碳，B 与过氧化钠反应，则C 为一氧化碳，气体物质的量为1
m V 8.96L n==0.4mol V 22.4L mol -=⋅由于生成0.1mol 氧气，根据2CO 2 + 2Na 2O 2 = 2Na 2CO 3 + O 2，因此二氧化碳的物质的量为0.2mol ，CO 物质的量为0.2mol ，黑色固体E 溶于盐酸后滴加KSCN ，无明显现象，说明无铁离子，加适量氯水后，溶液变红，说明原物质为FeO ，则m(FeO) = 28.8g−0.2mol×28 g∙mol
−1− 0.2mol×44 g∙mol −1 = 14.4g ，则FeO 物质的量1
m 14.4g n=0.2mol M 71g mol -==⋅，因此n(Fe): n(C): n(O) = 0.2mol:(0.2mol+0.2mol):(0.2mol+0.2mol+0.2mol×2) =1:2:4，则化学式为FeC 2O 4。

【详解】
⑴气体B 为二氧化碳，其电子式
，根据上面分析得到固体A 的化学式是FeC 2O 4；
故答案为：；FeC 2O 4。

⑵黑色固体E 即FeO 与足量浓硝酸反应生成硝酸铁、一氧化氮和水，其离子反应方程式是3FeO + 10H + + NO 3－ = NO + 3Fe 3+ + 5H 2O ；故答案为：3FeO + 10H + + NO 3－ = NO + 3Fe 3+ + 5H 2O 。

6．某工厂的工业硫酸盐废水中含有大量的Fe 2+、Fe 3+、较多的Cu 2+和少量的Na +。

工厂计划从该废水中回收硫酸亚铁和金属铜，设计如下流程图。

回答下列问题；
(1)A的化学式为_________，D的化学式为_______。

(2)在工业废水中加入过量A时，发应的离子方程式有：__________、______。

(3)得到FeSO4•7H2O晶体的操作Ⅲ为：加热浓缩、冷却结晶、______、______、干燥。

【答案】Fe H2SO4 Fe + 2Fe3+=3Fe2+ Fe + Cu2+=Fe2++ Cu 过滤洗涤
【解析】
【分析】
工业废水中含大量Fe2+、Fe3+、Cu2+和少量的Na+，从该废水中回收硫酸亚铁和金属铜，结合流程可知，要加入铁粉，可置换出铜，同时生成硫酸亚铁，经过滤，得到的滤液C中主要含硫酸亚铁，滤渣B中含Cu、Fe，向该固体混合物中加入D为H2SO4，得到的溶液F为硫酸亚铁，得到滤渣E为Cu，将溶液C、F合并就是FeSO4溶液，溶液经蒸发、浓缩、冷却结晶、过滤，洗涤、干燥就可得到FeSO4·7H2O晶体，以此来解答。

【详解】
(1)加入铁粉，由于金属活动性Fe＞Cu，可发生置换反应，置换出铜，反应的离子方程式为Fe+Cu2+=Fe2++Cu，铁、铜的混合物中加入稀硫酸，铁与稀硫酸反应生成硫酸亚铁和氢气，反应的离子方程式为Fe+2H+=Fe2++H2↑，所以A的化学式为Fe，D的化学式为H2SO4；
(2)由于离子的氧化性Fe3+＞Cu2+＞Fe2+＞Na+，所以向工业废水中加入过量A时，首先发生反应Fe + 2Fe3+=3Fe2+，然后发生反应Fe + Cu2+=Fe2++ Cu；
(3)FeSO4的溶解度受温度的影响变化较大，所以从FeSO4的溶液中获得晶体经过加热，通过蒸发浓缩、冷却结晶，然后过滤、洗涤，最后干燥，就得到了FeSO4•7H2O晶体。

【点睛】
本题以废水处理流程为线索，考查了混合物的分离、提纯的操作过程、试剂的选用及离子方程式书写等，把握流程中发生的化学反应及分离方法为解答的关键，注重基础知识的考查。

7．粉末状试样A是由等物质的量的MgO和Fe2O3组成的混合物。

进行如下实验：
①取适量A进行铝热反应，产物中有单质B生成；
②另取20 g A全部溶于0.15 L 6.0 mol·L－1盐酸中，得溶液C；
③将①中得到的单质B和溶液C反应，放出1.12 L(标况)气体，同时生成溶液D，还残留有固体物质B；
④用KSCN溶液检验时，溶液D不变色。

请填空：
(1)①中引发铝热反应的实验操作是___________，产物中的单质B是________。

(2)②中所发生的各反应的化学方程式是___________。

(3)③中所发生的各反应的离子方程式是___________。

(4)若溶液D的体积仍视为0.15 L，则该溶液中c(Mg2＋)为________，c(Fe2＋)为________。

【答案】加少量KClO3，插上镁条并将其点燃 Fe Fe2O3＋6HCl=2FeCl3＋3H2O、MgO＋
2HCl=MgCl2＋H2O Fe＋2Fe3＋=3Fe2＋、Fe＋2H＋=Fe2＋＋H2↑ 0.67 mol·L－1 2.3 mol·L－1
【解析】
【详解】
(1)铝热反应是指单质Al和某些金属氧化物发生的反应，反应过程中放出大量热，但该反应需要较高的温度才能引发。

在混合物上加少量KClO3固体并插上Mg条，点燃Mg条后放出热量，使KClO3固体分解放出O2，进一步加剧Mg的燃烧，可在短时间内使混合物温度迅
速升高，引发反应。

发生的反应为Fe2O3＋2Al 高温
Al2O3＋2Fe，所以产物中单质B为Fe，
故答案为：加少量KClO3，插上镁条并将其点燃；Fe；
(2)Fe2O3和MgO都是碱性氧化物，能和酸反应生成盐和水：Fe2O3＋6HCl=2FeCl3＋3H2O，MgO＋2HCl=MgCl2＋H2O，故答案为：Fe2O3＋6HCl=2FeCl3＋3H2O、MgO＋2HCl=MgCl2＋
H2O；
(3)混合物中只有Fe2O3能和Al发生铝热反应，生成Fe单质。

C溶液中有反应生成的FeCl3，还有未反应的HCl。

发生的离子反应为Fe＋2Fe3＋=3Fe2＋、Fe＋2H＋=Fe2＋＋H2↑。

(4)假设步骤②用去的20 g固体中，MgO的物质的量为x，则Fe2O3的物质的量也为x，则40 g·mol－1×x＋160 g·mol－1×x＝20 g，解得：x＝0.1 mol。

根据MgO～MgCl2的关系，则溶液中MgCl2的浓度为0.1 mol÷0.15 L≈0.67 mol∙L－1。

步骤④说明溶液中没有Fe3＋，也就是溶质为FeCl2和MgCl2。

根据Cl－守恒的关系，可知MgCl2和FeCl2的总的物质的量等于
g-1 0.15L 6.0mol L
2＝0.45mol，所以，FeCl2的浓度为
0.45mol-0.1mol
0.15L
≈2.3 mol∙L－1，
故答案为：Fe＋2Fe3＋=3Fe2＋、Fe＋2H＋=Fe2＋＋H2↑；0.67 mol·L－1；
【点睛】
本题考查混合物反应的计算、物质的量浓度计算，题目难度中等，掌握氧化镁、氧化铁以及铁和三价铁离子的反应原理为解答的关键，(4)中计算亚铁离子的物质的量时，不可忽略了铁与氢离子的反应。

8．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，实现锰的再利用。

其工作流程如下：
（1）过程Ⅰ，在空气中加热黑锰粉的目的是除炭、氧化MnO(OH)等。

O2氧化MnO(OH)的化学方程式是_______。

（2）溶液a的主要成分为NH4Cl，另外还含有少量ZnCl2等。

① 溶液a 呈酸性，原因是______。

② 根据如图所示的溶解度曲线，将溶液a______（填操作），可得NH 4Cl 粗品。

③ 提纯NH 4Cl 粗品，有关性质数据如下： 化合物
ZnCl 2 NH 4Cl 熔点
365℃ 337.8℃分解 沸点 732℃ -------------
根据上表，设计方案提纯NH 4Cl ：________。

（3）检验MnSO 4溶液中是否含有Fe 3+：取少量溶液，加入_______（填试剂和现象），证明溶液中Fe 3+沉淀完全。

（4）探究过程Ⅱ中MnO 2溶解的适宜条件。

ⅰ．向MnO 2中加入H 2O 2溶液，产生大量气泡；再加入稀H 2SO 4，固体未明显溶解。

ⅱ．向MnO 2中加入稀H 2SO 4，固体未溶解；再加入H 2O 2溶液，产生大量气泡，固体完全溶解。

① 用化学方程式表示ⅱ中MnO 2溶解的原因：________。

② 解释试剂加入顺序不同，MnO 2作用不同的原因：________。

上述实验说明，试剂加入顺序不同，物质体现的性质可能不同，产物也可能不同。

【答案】4MnO(OH)+O 2==4MnO 2+2H 2O NH 4++H 2O ⇌NH 3·H 2O+H +（或NH 4+水解产生H +） 蒸发浓缩，趁热过滤 加热NH 4Cl 粗品至340℃左右，NH 4Cl = NH 3 + HCl ；收集产物并冷却，NH 3 + HCl=NH 4Cl ，得到纯净NH 4Cl 。

KSCN 溶液，不变红
MnO 2+H 2O 2+H 2SO 4==MnSO 4+2H 2O+O 2↑i 中2MnO 作催化剂，反应快，2MnO 只催化分解22H O ii 中2MnO 作氧化剂，加入稀24H SO 后，2MnO 的氧化性增强，被22H O 还原为4MnSO 。

【解析】
【详解】
（1）根据流程图可知，经过过程Ⅰ，得到了MnO 2粗品，则O 2将MnO(OH)氧化成MnO 2，根据得失电子守恒，1molO 2得到4mol 电子，1molMnO(OH)失去1mol 电子，则O 2和MnO(OH)的比例为1∶4，再根据原子守恒可配平方程式，答案为
4MnO(OH)+O 2=4MnO 2+2H 2O ；
（2）①ZnCl 2和NH 4Cl 均为强酸弱碱盐，均会水解，铵根离子水解使溶液呈酸性，答案为NH 4++H 2O ⇌NH 3·H 2O+H +（或NH 4+水解产生H +）；
②从曲线可以看出，随着温度的变化，NH 4Cl 的溶解度几乎没有发生太大的变化，只能蒸
发溶剂得到晶体，再进行后续操作，答案为蒸发浓缩，趁热过滤；
③从表格中数据可以知道，NH 4Cl 在337.8℃分解，生成NH 3和HCl ，而此温度下，ZnCl 2没有熔化，也没有分解，因此可以利用NH 4Cl 的分解，收集产物再次合成NH 4Cl ，答案为加热NH 4Cl 粗品至340℃左右，NH 4Cl = NH 3 + HCl ；收集产物并冷却，NH 3 + HCl=NH 4Cl ，得到纯净NH 4Cl ；
（3）Fe 3＋的检验常用KSCN 溶液，如果溶液中有铁离子，生成红色物质；没有Fe 3＋就不会变红，答案为KSCN 溶液，不变红；
（4）从实验ⅰ知道，先加入双氧水，MnO 2不溶解，只做催化剂，而通过实验ⅱ可知，先加入硫酸，固体溶解，且有气体冒出，气体为氧气，则MnO 2作了氧化剂，双氧水作了还原剂。

①固体溶解，且有气体放出，气体为O 2，MnO 2做氧化剂，H 2O 2做还原剂，为酸性环境，根据得失电子守恒和原子守恒，配平方程式。

答案为MnO 2＋H 2O 2＋H 2SO 4=MnSO 4＋O 2↑＋2H 2O ；
②先加入硫酸，溶液为酸性，则酸性条件下，物质的氧化性会增加，答案为ii 中2MnO 作氧化剂，加入稀24H SO 后，2MnO 的氧化性增强，被22H O 还原为MnSO 4。

9．目前，处理锌矿进行综合利用，多采用传统的“高氧酸浸法”，但该法也存在一些缺点。

最近，有文献报道：用高铁闪锌矿(含有ZnS 、FeS 、CuS 、CdS 及少量SiO 2等)为原料，采用“高氧催化氧化氨浸法”可以联合制取Cu 2O(红色)、CdS(黄色)、锌钡白(白色)三种颜料，其流程如图：
已知：
Ⅰ：浸取剂由碳酸铵、氨水、双氧水等组成；
Ⅱ：浸渣为S 、Fe(OH)CO 3、SiO 2等不溶性物质；
Ⅲ：浸取液中含有[Zn(NH 3)4]2+、[Cu(NH 3)4]2+、[Cd(NH 3)4]2+；
Ⅳ：Cu +在溶液中不存在，但可以与NH 3形成稳定的[Cu(NH 3)2]+。

回答下列问题：
(1)为加快浸取速度，可以采取的措施是(任答两项)_______；在实际生产中采取常温下浸取而不采用加热的方法，其原因是___。

(2)浸取釜中有O 2参与生成浸渣Fe(OH)CO 3的离子方程式为_______。

(3)蒸发炉中加入(NH 4)2SO 3的主要作用是_________；沉降池1中加入稀H 2SO 4的作用是_______。

(4)在制取ZnSO 4和CdSO 4时使用硫酸的量要适当，如果硫酸过量，产生的后果是______。

(5)无论采用“高氧酸浸法”还是“高氧催化氧化氨浸法”，其前期处理，都要经过用浸取剂浸取这一步，不同的是“高氧酸浸法”需先高温焙烧，然后再用硫酸浸出。

两种方法比较，“高氧酸浸法”存在的缺点是(任答两条)__________。

【答案】粉碎矿石，增大O 2压强，增大氨水和碳酸铵的浓度 防止NH 3的挥发，以便形成
稳定的配合物，防止双氧水分解 4FeS+3O2+4CO32-+6H2O=4Fe(OH)CO3↓+4S↓+8OH-将[Cu(NH3)4]2+还原为[Cu (NH3)2]+调节溶液的pH，使[Cu(NH3)2]+转化为Cu2O沉淀产生H2S 气体污染大气；降低锌钡白、CdS的产量能耗高；设备耐酸性要求高；产生大量有害气体(SO2)污染大气
【解析】
【分析】
由题干信息，分析流程图可知，高铁闪锌矿在浸取釜中与O2、碳酸铵、氨水、双氧水等组成的浸取剂反应生成S、Fe(OH)CO3、SiO2等不溶性物质、[Zn(NH3)4]2+、[Cu(NH3)4]2+和
[Cd(NH3)4]2+，在蒸发炉中加入(NH4)2SO3将[Cu(NH3)4]2+还原为[Cu (NH3)2]+，进入沉降池1中加入稀H2SO4调节pH使[Cu(NH3)2]+转化为Cu2O沉淀，剩下的溶液在置换炉中加入适量锌粉得到Cd单质，滤液进入沉降池2加入碳化氨水得到Zn2(OH)2CO3，经稀硫酸得到ZnSO4溶液，ZnSO4与BaS溶液反应得到锌钡白，据此分析解答问题。

【详解】
(1)由化学反应速率的影响因素可以知道，可采用粉碎矿石，增大O2压强，增大氨水和碳酸铵的浓度等方法加快浸取速率，由于浸取剂由碳酸铵、氨水、双氧水等组成，受热易分解，故在实际生产中采取常温浸取而不采用加热的方法，故答案为：粉碎矿石，增大O2压强，增大氨水和碳酸铵的浓度；防止NH3的挥发，以便形成稳定的配合物，防止双氧水分解；
(2)浸取釜中O2与碳酸铵和FeS反应生Fe(OH)CO3、S，反应的离子方程式为
4FeS+3O2+4CO32-+6H2O=4Fe(OH)CO3↓+4S↓+8OH-，故答案为：4FeS+3O2+4CO32-
+6H2O=4Fe(OH)CO3↓+4S↓+8OH-；
(3)Cu+在溶液中不存在，但可以与NH3形成稳定的[Cu(NH3)2]+，根据上述分析，(NH4)2SO3
中SO32-具有还原性，在蒸发炉中加入(NH4)2SO3可将[Cu(NH3)4]2+还原为[Cu (NH3)2]+，从而加入稀H2SO4调节pH使[Cu(NH3)2]+转化为Cu2O沉淀，故答案为：将[Cu(NH3)4]2+还原为[Cu (NH3)2]+；调节溶液的pH，使[Cu(NH3)2]+转化为Cu2O沉淀；
(4)在制取ZnSO4和CdSO4时使用硫酸过量会产生H2S气体污染大气并降低锌钡白、CdS的产量，故答案为：产生H2S气体污染大气，降低锌钡白、CdS的产量；
(5) “高氧酸浸法”需先高温焙烧，然后再用硫酸浸出，此法需要在高温条件，能耗高；对设备的耐酸性要求高；同时会产生大量有害气体(SO2)污染大气，故答案为：能耗高、设备耐酸性要求高、产生大量有害气体(SO2)污染大气。

10．镉（Cd）可用于制作某些发光电子组件。

一种以镉废渣（含CdO及少量ZnO、CuO、MnO、FeO杂质）为原料制备镉的工艺流程如下：
回答下列问题：
（1）“滤渣1”的主要成分为 Cu（OH）2和_____（填化学式）。

（2）“氧化”时KMnO4的还原产物是MnO2，该步骤中除铁、除锰的离子方程式分别为_____、_____。

（3）“置换”中镉置换率与（
()
()
n Zn
n Zn
的实际用量
的理论用量
）的关系如图所示，其中Zn的理论用量
以溶液中Cd2+的量为依据。

①实际生产中
()
()
n Zn
n Zn
的实际用量
的理论用量
比值最佳为1.3，不宜超过该比值的原因是________。

②若需置换出112kgCd，且使镉置换率达到98%，实际加入的Zn应为____kg。

（4）“置换”后滤液溶质主要成分是________（填化学式）。

（5）“熔炼”时，将海绵镉（含Cd和Zn）与NaOH混合反应，反应的化学方程式是
________。

当反应釜内无明显气泡产生时停止加热，利用Cd与Na2ZnO2的___不同，将Cd 从反应釜下口放出，以达到分离的目的。

【答案】CaSO4 3Fe2++MnO4-+7H2O=MnO2↓+3 Fe(OH)3↓+5H+ 3Mn2++2MnO4-
+2H2O=5MnO2↓+4H+锌粉用量过多会增加成本；海绵镉的纯度降低；熔炼中NaOH的用量过多增加成本 86.2 ZnSO4 Zn+2NaOH Na2ZnO2+H2↑密度
【解析】
【分析】
根据流程图，镉废渣(含CdO及少量ZnO、CuO、MnO、FeO杂质)，破碎后加入稀硫酸溶解，溶液中含有多种硫酸盐，加入石灰乳调节pH=5，沉淀除去Cu(OH)2和硫酸钙，在滤液中加入高锰酸钾溶液，氧化亚铁离子为铁离子，形成氢氧化铁沉淀，将Mn2+氧化生成二氧化锰沉淀；在滤液中再加入锌置换出Cd，得到海绵镉，海绵镉用氢氧化钠溶解其中过量的锌，得到镉和Na2ZnO2，据此分析解答。

【详解】
(1)硫酸钙微溶于水，“滤渣1”的主要成分为 Cu(OH)2和CaSO4，故答案为：CaSO4；
(2)“氧化”时KMnO4的还原产物是MnO2，该步骤中除铁、除锰的离子方程式分别为
3Fe2++MnO4-+7H2O=MnO2↓+3 Fe(OH)3↓+5H+，3Mn2++2MnO4-+2H2O=5MnO2↓+4H+，故答案为：3Fe2++MnO4-+7H2O=MnO2↓+3 Fe(OH)3↓+5H+；3Mn2++2MnO4-+2H2O=5MnO2↓+4H+；
(3)①实际生产中()()n Zn n Zn 的实际用量的理论用量比值最佳为1.3，如果超过该比值，锌粉用量过多会
增加成本；生成的海绵镉的纯度会降低；熔炼中NaOH 的用量过多，也会增加成本，故答案为：锌粉用量过多会增加成本；海绵镉的纯度降低；熔炼中NaOH 的用量过多增加成本；
②锌置换镉的反应为Cd 2++Zn=Cd+Zn 2+，若需置换出112kgCd ，且使镉置换率达到98%，实
际加入的Zn 的质量为112112kg /kg 98%
kmol
×65kg/kmol×1.3=86.2kg ，故答案为：86.2； (4)根据流程图，“氧化”后的溶液中主要含有Cd 2+和Zn 2+，因此加入锌“置换”后滤液溶质的主要成分是ZnSO 4，故答案为：ZnSO 4；
(5)“熔炼”时，将海绵镉(含Cd 和Zn)与NaOH 混合反应，锌被NaOH 溶解，反应的化学方程式是Zn+2NaOH Na 2ZnO 2+H 2↑。

当反应釜内无明显气泡产生时停止加热，Cd 液体与Na 2ZnO 2的密度不同，将Cd 从反应釜下口放出，以达到分离的目的，故答案为：Zn+2NaOH
Na 2ZnO 2+H 2↑；密度。

【点睛】
本题的易错点和难点为(3)②的计算，要注意镉置换率达到98%，同时()
()n Zn n Zn 的实际用量的理论用量=1.3。