2021年高考化学考点15化工流程中铝的化合物的转化必刷题

考点十五化工流程中铝的化合物的转化
1．铝的单质及其化合物在生产、生活、科研等领城应用广泛。

Ⅰ、工业上用铝土矿〔主要成分为Al2O3，还含有Fe2O3、FeO、SiO2〕制备铝的某种化合物的工艺流程如下：
〔1〕参加盐酸时，氧化铝发生反响的离子方程式为______
〔2〕在滤液A中参加漂白液，目的是氧化除铁，所得滤液B显酸性。

该过程中涉及某氧化复原反响如下，请完成：Fe2++___ClO-+ ═ Fe(OH)3↓+ Cl-+__________
Ⅱ、明矾在日常生活、生产中也占有一席之地。

〔3〕明矾是净水明星，用离子方程式表示其净水原理_____________________________。

〔4〕向0.02mol的明矾溶液中逐滴参加150mL0.2mol/LBa(OH)2溶液，生成沉淀的质量为 _____克。

【答案】Al2O3+6H+=2Al3++3H2O 2Fe2++1ClO-+5H2O=2Fe(OH)3↓+1C1-+4H+Al3++3H2O Al(OH)3+3H+
2．某含锰矿石的主要成分是MnO2，还含CaO、Al2O3、FeS杂质，由此矿石生产MnCO3的工艺流程如下图：
：①相关金属离子生成氢氧化物沉淀的pH如表所示：
物质开场沉淀沉淀完全
Fe(OH)3
Al(OH)3
Mn(OH)2
Ca(OH)212 ─
②常温下，Ksp〔CaF2〕=3.95×10-11
答复以下问题：
〔1〕酸溶时，是否能将稀硫酸换成浓盐酸______〔填“是〞或“否〞〕；操作I的名称为______________。

〔2〕取溶液Ⅰ参加KSCN溶液，溶液呈血红色，试写出酸溶过程中MnO2与F eS发生反响的离子方程式：______。

〔3〕调节溶液Ⅰ的pH时，pH的范围为_________；所用的物质X最好是________〔填字母〕。

A．盐酸 B．NaOH溶液 C．氨水 D．MnCO3固体
〔4〕滤渣Ⅰ为___________________，滤渣Ⅱ为_____________。

〔填化学式〕
〔5〕沉锰的化学方程式为_________________________________________。

〔6〕沉锰后过滤得到固体MnCO3，设计实验方案验证MnCO3固体是否洗涤干净：__________。

【答案】否过滤2FeS + 12H+ + 3MnO2 = 2Fe3+ + 2S + 3Mn2+ + 6H2O4.7≤pH<8.8DFe(OH)3、Al(OH)3CaF2MnSO4 + 2NaHCO3 = MnCO3↓ + Na2SO4 + H2O + CO2↑取少量最后一次洗涤液于试管中，滴入盐酸酸化的氯化钡溶液，假设无沉淀产生，那么说明已经洗涤干净
3．信息时代产生的大量电子垃圾对环境构成了极大的威胁。

某“变废为宝〞学生探究小组将一批废弃的线路板简单处理后，得到含70%Cu、25%Al、4%Fe及少量Au、Pt等金属的混合物，并设计出如下制备硫酸铜和硫酸铝晶体的路线：
请答复以下问题：
(1)第①步Cu与酸反响的离子方程式为__________________；得到滤渣1的主要成分为______〔写化学式〕。

(2)第②步加H2O2的作用是______________________〔用离子方程式表示〕；使用H2O2的优点是____________；调溶液pH的目的是使____________生成沉淀。

(3)用第③步所得CuSO4·5H2O制备无水CuSO4的方法是______________。

【答案】Cu＋4H＋＋2NO3—Cu2＋＋2NO2↑＋2H2O或3Cu＋8H＋＋2NO3—3Cu2＋＋2NO↑＋4H2OAu、Pt2H+＋2Fe2+＋H2O2＝2Fe3+＋2H2O不引入杂质，对环境无污染Fe3＋、Al3＋加热脱水
4．铝元素在自然界中主要存在于铝土矿(主要成分为Al2O3，还含有Fe2O3、FeO、SiO2)中。

工业上用铝土矿制备铝的某种化合物的工艺流程如下。

〔1〕在滤液A中参加漂白液，目的是氧化除铁，所得滤液B显酸性。

①检验滤液B中是否还含有铁元素的方法为：_______________(注明试剂、现象)。

②将滤液B中的铝元素以沉淀形式析出，可选用的最好试剂为__________(填代号)。

③由滤液B制备氯化铝晶体涉及的操作为：边滴加浓盐酸边___________________(填操作名称)、过滤、洗涤。

④高铁酸钠〔Na2FeO4〕是一种强氧化剂，可作为水处理剂和高容量电池材料。

FeCl3与漂白液〔主要成分NaClO〕在强碱性条件下反响可制取Na 2FeO4，反响的离子方程式为___________________________。

〔2〕①SiO2和NaOH焙烧制备硅酸钠，可采用的装置为_______________(填代号)。

②过量CO2通入到硅酸钠的溶液中，然后加热蒸干，再高温灼烧，最后所得固体成分___________。

【答案】取少量滤液B，参加KSCN溶液，假设不变红，再参加氯水，仍然不变红，说明滤液B 中不含铁元素c蒸发浓缩、冷却结晶2Fe3++3ClO-+10 OH-=2FeO42—+3Cl-+5H2O (或2Fe(OH)3+3ClO-+4OH-=2FeO42—+3Cl-+5H2O)b 硅酸钠
【解析】 (1). ①.检验滤液B中是否还含有铁元素的方法为利用铁离子和亚铁离子的检验方法进展检验，具体操作为取少量滤液B，参加KSCN溶液，假设不变红，再参加氯水，仍然不变红，说明滤液B中不含铁元素，故答案为：取少量滤液B，参加KSCN溶液，假设不变红，再参加氯水，仍然不变红，说明滤液B中不含铁元素；
②.滤液B中含有的是氯化铝，将滤液B中的铝元素以沉淀形式析出，
a.氢氧化钠溶液可以沉淀铝离子但过量的氢氧化钠会溶解氢氧化铝，氢氧化钠不是最正确试剂，故a不选；
b.硫酸溶液不与铝离子反响，故b不选；
c.氨水是弱碱不能溶解氢氧化铝，过量的氨水和铝离子形成氢氧化铝沉淀过滤得到氢氧化铝固体，故c选；
d.二氧化碳和氯化铝不反响，无法生成氢氧化铝沉淀，故d不选，答案为：c；
③.参加浓盐酸可抑制氯化铝的水解，经蒸发浓缩、冷却结晶，过滤，洗涤得氯化铝晶体，故答案为：蒸发浓缩、冷却结晶；
④. FeCl3与漂白液〔主要成分NaClO〕在强碱性条件下反响可制取Na2FeO4的离子方程式为2Fe3++3ClO－+10OH
－=2FeO
42—+3Cl－+5H
2O (或2Fe(OH)3+3ClO
－+4OH－=2FeO
4
2—+3Cl－+5H
2O)，故答案为：2Fe
3++3ClO－+10OH－
=2FeO42—+3Cl－+5H2O (或2Fe(OH)3+3ClO－+4OH－=2FeO42—+3Cl－+5H2O)；
(2). ①.a. 蒸发皿中含有二氧化硅，可与NaOH反响，不能用于SiO2和NaOH焙烧制备硅酸钠，故a错误；
b. 铁坩埚可以熔融二氧化硅和氢氧化钠，可在铁坩埚中用SiO2和NaOH焙烧制备硅酸钠，故b正确；
c. 玻璃试管中含二氧化硅，可与氢氧化钠反响，不能用于SiO2和NaOH焙烧制备硅酸钠，故c错误；
d. 瓷坩埚中含有二氧化硅，可与氢氧化钠反响，不能用于SiO2和NaOH焙烧制备硅酸钠，故d错误，答案选b；
②. 过量CO2通入到硅酸钠的溶液中，反响生成硅酸沉淀和碳酸氢钠，然后加热蒸干，再高温灼烧，碳酸氢
钠分解生成碳酸钠、硅酸分解生成二氧化硅，二氧化硅和碳酸钠在高温下反响生成硅酸钠和二氧化碳，最后所得固体成分为硅酸钠，故答案为：硅酸钠。

5．以高硫铝土矿〔主要成分为Al2O3、Fe2O3、SiO2，少量FeS2和金属硫酸盐〕为原料，生产氧化铝并获得Fe3O4的局部工艺流程如下：
〔1〕焙烧过程均会产生SO2，用NaOH溶液吸收过量SO2的离子方程式为__________。

〔2〕向“过滤〞得到的滤液中通入过量CO2，铝元素存在的形式由_______________〔填化学式〕转化为_______________〔填化学式〕。

〔3〕“过滤〞得到的滤渣中含大量的Fe2O3。

Fe2O3与FeS2混合后在缺氧条件下焙烧生成Fe3O4和SO2，理论上完全反响消耗的n〔FeS2〕∶n〔Fe2O3〕=__________________。

【答案】SO2+OH−HSO3−NaAlO2Al(OH)31∶16
6．某工业废液中含有Cu2+、Mg2+、Zn2+等离子，为将其回收利用，采用了如下工艺
Zn〔OH〕2的性质与Al〔OH〕3相似，所用试剂在以下试剂中选择
①铁粉②锌粉③稀HNO3④稀H2SO4⑤稀HCl ⑥稀氨水⑦NaOH溶液⑧石灰水
请答复以下问题：
〔1〕试剂1、试剂2、试剂3分别可以是__________________〔填编号〕
〔2〕操作2依次是______________ 、________________ 、 __________
〔3〕操作3是________________________________
〔4〕加过量CO2时发生反响的离子方程式_________________________________
〔5〕在金属冶炼方法中方法1是______________方法2是_____________________．
【答案】②⑤⑦蒸发浓缩冷却结晶过滤在HCl的气流中加热脱水ZnO22-+2CO2+2H2O=Zn〔OH〕2↓+2HCO3-电解法热复原法
7．某混合物甲中含有明矾[KAl(SO4)2·12H2O]、Al2O3和Fe2O3。

在一定条件下由甲可实现如下图的物质之间的转化。

请答复以下问题：
〔1〕写出B的化学式____________________
〔2〕试剂a最好选用________。

A．NaOH溶液 B．稀盐酸 C．二氧化碳 D．氨水
〔3〕写出反响②的离子方程式：____________________________________。

〔4〕固体E可以作为复合性的化学肥料，E中所含物质的化学式为_________________、_________________。

【答案】Al2O3DAl[(OH)4]-＋CO2=Al(OH)3↓＋HCO3-或AlO2-＋2H2O＋CO2=Al(OH)3↓＋HCO3-K2SO4(NH4)2SO4
8．蓝铜矿的主要成分是2CuCO3·Cu(OH)2，受热易分解。

铝土矿的主要成分是Al2O3、Fe2O3、SiO2。

:NaAlO2+CO2+H2O = Al(OH)3↓+NaHCO3，根据以下框图转化答复以下问题：
〔1〕写出②的离子方程式：_________________________、_____________________________。

〔2〕沉淀a、c化学成分分别是： ___________________、_________________________
〔3〕请写出检验沉淀b中所含有阳离子的实验方法______________________________。

〔4〕洗涤沉淀c的实验操作方法是_______________________________________________________；加热沉淀c应放在___________〔容器〕中进展。

〔5〕经过④、⑤步反响得到铜和金属铝，写出反响的化学方程式：_______________、________________。

【答案】Al3+ + 4OH—= AlO2—+ 2H2OFe3+ + 3OH—= Fe(OH)3↓SiO2Al(OH)3取沉淀少量于一支干净的试管中，参加少量盐酸，然后再往试管中参加几滴的KSCN溶液，发现试管内呈现红色向漏斗内的沉淀上参加一定量的蒸馏水，没过沉淀，待水自然流下，重复数2—3次坩埚 2 (2CuCO3·Cu(OH)2)+3C 6Cu + 7CO2↑+ 2H2O2Al2O34Al+3O2↑
9．利用熔融碱焙烧工艺可从铝热法生产金属铬所得铬渣(Al、Al2O3、Cr2O3等)中浸出铬和铝，实现铬和铝的再生利用。

其工作流程如下：
(1)铝热法冶炼金属铬，是利用了金属铝的______(填“氧化性〞或“复原性〞)。

(2)溶液1中的主要的阴离子有CrO42-、_____(填离子符号)。

(3)过程I，在Cr2O3参与的反响中，假设生成0.4 molCrO42-,消耗氧化剂的物质的量是_______。

(4)通入CO2调节溶液pH实现物质的别离。

①滤渣A煅烧得到Al2O3，再用电解法冶炼Al。

冶炼Al的化学方程式是_______。

②滤渣B受热分解所得物质可以循环利用，B是________(填化学式)。

③：2CrO42-+2H+Cr2O72-+H2O K=4.0×1014
滤液3中Cr2O72-的浓度是0.04 mol/L，那么CrO42-的浓度是_____mol/L。

(5)过程II的目的是得到K2Cr2O7粗品，粗品再重结晶可制得纯洁的K2Cr2O7。

不同温度下化合物的溶解度(g/100gH2O)
结合表中数据分析，过程II得到K2Cr2O7粗品的操作是：______，过滤得到K2Cr2O7粗品。

【答案】复原性 AlO2-、OH- 0.3 mol 2Al2O3(熔融) 3O2↑+ 4Al NaHCO3 0.01 向滤液③中参加浓硫酸和KCl固体后，蒸发浓缩、降温结晶
10．〔I〕某课外小组研究铝土矿中Al2O3的含量。

铝土矿的主要成分是Al2O3，杂质是Fe2O3、SiO2等。

从铝土矿中提取Al2O3的过程如下：
〔1〕第③步中，生成氢氧化铝的离子方程式是____________________。

〔2〕如果把步骤②中适量的盐酸改为过量的二氧化碳，那么反响的离子方程式____。

〔3〕将实验过程中所得固体准确称量，课外小组发现所得氢氧化铝固体的质量与原铝土矿质量相等，那么该铝土矿中Al2O3的质量分数是__________〔保存一位小数〕。

〔4〕工业上制取AlCl3用Al2O3与C、Cl2在高温条件下反响，每消耗0.5 mol碳单质，转移1mol电子，反响的化学方程式是____________________。

〔II〕大量燃煤产生烟气会造成空气中二氧化硫含量增多，某研究小组利用燃煤电厂的固体废弃物粉煤灰〔主要含Al2O3、SiO2等〕进展烟气脱硫研究，并制备Al2(SO4)3·18H2O。

〔5〕第②步不能用氢氧化钠溶液的原因是_____________〔用化学方程式表示〕。

〔6〕以下关于步骤③、④的说法正确的选项是_______。

a．溶液C可用于制备氮肥
b．溶液B中的硫酸铵将烟气中的SO2除去
c．热分解获得的SO2可以回收再利用
〔7〕从固体B制备Al2(SO4)3·18H2O的实验操作是：参加稀硫酸、加热浓缩、_________、过滤。

【答案】Al3++3NH3·H2O=Al(OH)3↓+3NH4+CO2+AlO2-＋2H2O=Al(OH)3↓＋HCO3-65.4% Al2O3+3Cl2+3C2AlCl3+3CO Al(OH)3 + NaOH＝NaAlO2 + 2H2O或 Al2(SO4)3 + 8NaOH＝2NaAlO2 + 2Na2SO4 + 4H2O a、c 冷却结晶
【解析】〔1〕由于氢氧化铝能溶于强碱性溶液，因此选用弱碱氨水将铝离子转化为氢氧化铝沉淀，发生反响的离子方程式是Al3++3NH3·H2O=Al(OH)3↓+3NH4+；
〔2〕由于碳酸的酸性强于氢氧化铝，那么足量二氧化碳与偏铝酸钠反响的离子方程式为CO2+AlO2-＋2H2O=Al(OH)3↓＋HCO3-；
〔3〕设铝土矿的质量是m g，将实验过程中所得固体准确称量，课外小组发现所得氢氧化铝固体的质量与原铝土矿质量相等，那么根据原子守恒可知该铝土矿中Al2O3的质量分数是；〔4〕Cl2有强氧化性，碳具有复原性，每消耗0.5 mol碳单质，转移1mol电子，这说明反响中碳失去2个电子，即氧化产物是CO，所以反响的化学方程式是Al2O3+3Cl2+3C2AlCl3+3CO；
〔5〕由于氢氧化铝是两性氢氧化物，能溶于强碱溶液中，那么第②步不能用氢氧化钠溶液，反响的化学方
程式为Al(OH)3+NaOH＝NaAlO2+2H2O或Al2(SO4)3+8NaOH＝2NaAlO2+2Na2SO4+4H2O。

〔6〕a．溶液C中含有铵盐，可用于制备氮肥，a正确；b．溶液B中的氨水将烟气中的SO2除去，硫酸铵与二氧化硫不反响，b错误；c．热分解获得的SO2可以回收再利用，c正确；答案选ac；
〔7〕从固体B制备Al2(SO4)3·18H2O的实验操作是：参加稀硫酸、加热浓缩、冷却结晶、过滤。

11．以高硫铝土矿〔主要成分为Al2O3、Fe2O3、SiO2，少量FeS2和金属硫酸盐〕为原料，生产氧化铝并获得Fe3O4的局部工艺流程如下：
〔1〕焙烧过程均会产生SO2，用NaOH溶液吸收过量SO2的离子方程式为______________________。

〔2〕添加1%CaO和不添加CaO的矿粉焙烧，其硫去除率随温度变化曲线如题16图所示。

：多数金属硫酸盐的分解温度都高于600 ℃
硫去除率=〔1—〕×100%
①不添加CaO的矿粉在低于500 ℃焙烧时，去除的硫元素主要来源于__________________。

②700℃焙烧时，添加1%CaO的矿粉硫去除率比不添加CaO的矿粉硫去除率低，其主要原因是______________________________________________________。

〔3〕向“过滤〞得到的滤液中通入过量CO2，铝元素存在的形式由_______________〔填化学式〕转化为_______________〔填化学式〕。

〔4〕“过滤〞得到的滤渣中含大量的Fe2O3。

Fe2O3与FeS2混合后在缺氧条件下焙烧生成Fe3O4和SO2，理论上完全反响消耗的n〔FeS2〕∶n〔Fe2O3〕=__________________。

【答案】SO2+OH−HSO3−FeS2硫元素转化为CaSO4而留在矿粉中NaAlO2Al(OH)31∶16
12．硼氢化钠(NaBH4，硼为+3价)为白色粉末，在枯燥空气中稳定，在潮湿空气中分解，是常用的复原剂。

偏硼酸钠〔NaBO2〕易溶于水，不溶于乙醇，易水解。

目前有多种工艺可制备NaBH4。

〔1〕用硼精矿〔含有一定量B2O3，及Al2O3、SiO2、Fe2O3等杂质〕制取NaBH4的流程如下：
①“溶解〞时，B2O3与NaOH反响生成了NaBO2，反响离子方程式为________。

②“除硅铝〞步骤参加CaO，而不参加CaCl2的原因有：能将硅、铝以沉淀除去；尽量不带入杂质离子；________。

③“操作2〞是将滤液蒸发、结晶、洗涤，其中洗涤选用的试剂最好是________。

④“反响1〞是MgH2与NaBO2混合得到NaBH4和MgO，其化学方程式为________。

〔2〕我国孙彦平采用耐腐蚀电极材料，以阳离子交换膜为隔离膜，电解偏硼酸钠的碱溶液，也可以高效制备NaBH4。

该工艺阳极产物为________，阴极电极方程式为________。

【答案】 B2O3+2OH-=2BO2-+H2O CaO 乙醇 2MgH2+NaBO2=NaBH4+2MgO O2 BO2-+8e-+6H2O=BH4-+8OH-
13．盐酸法是在一定温度下盐酸与铝土矿、高岭土或粉煤灰等固体中的活性Al2O3发生反响制备Al2O3的工艺。

氯化铝溶液可通过蒸发结晶生成结晶氯化铝，进而焙烧得到氧化铝；也可利用氯化铝在酸溶液中的溶解度随着盐酸浓度的升高而急剧降低的特点，生成氯化铝晶体，从而焙烧得到氧化铝。

图1是我国某公司研发的具有自主知识产权的“一步酸溶法〞工艺流程。

答复以下问题:
(1)“氯化铝在酸溶液中的溶解度随着盐酸浓度的升高而急剧降低〞的原因是_________(结合必要的化学方程式说明)。

(2)精制液蒸发结晶后别离出纯洁结晶氯化铝的操作名称是_______,用_____洗涤。

(3)写出结晶氯化铝(AlCl3·6H2O)焙烧的化学方程式:_____________________________。

(4)工业上冶炼金属铝的方法是电解熔融的_______(填化学式)，电解过程中作阳极的石墨易消耗，原因是___________________________。

(5)铝粉在1000℃时可与N2反响制备AlN。

在铝粉中添加少量NH4Cl固体并充分混合，有利于AlN的制备,其主要原因是_______________________________________。

【答案】AlCl3溶液中存在水解平衡AlCl3+3H2O Al(OH)3+3HCl，及结晶溶解平衡AlCl3(s)Al3+(aq)+3Cl-(aq)，盐酸浓度越大，两平衡都向左移动，AlCl3溶解度越小过滤浓盐酸
2(AlCl3·6H2O) Al2O3+6HCl+9H2O Al2O3石墨电极被阳极上产生的O2氧化 NH4Cl分解产生的HCl能够破坏Al外表的Al2O3薄膜
14．以冶炼金属铝的废弃物铝灰为原料制取超细α-氧化铝，既能降低环境污染又可提高铝资源的利用率。

铝灰的主要成分为Al2O3(含少量杂质SiO2、FeO、Fe2O3)，其制备流程如下:
〔1〕用上图中“滤渣〞和NaOH焙烧制备硅酸钠，可采用的装置为____ (填选项编号).
〔2〕流程中参加H2O2有气体产生，原因是___________。

〔3〕通过调节溶液的pH来“沉铁〞，得到Fe(OH)3.己知:
Fe3+Fe2+Al3+
开场沉淀时的pH
完全沉淀时的pH
为保证产品的纯度，可以选用以下物质中的____调节溶液pH(填字母)，调节pH的范围为_____。

a. A12O3
b. NaOH
c. Al(OH)3
d. Na2CO3
〔4〕煅烧硫酸铝铵晶体，发生的主要反响为:4[NH4Al(SO4)2·12H2O] 2Al2O3+2NH3↑+N2↑+5SO3↑+3SO2↑+53H2O，将产生的气体通过以下图所示的装置:
①集气瓶中收集到的气体是______(填化学式).
②装有KMnO4溶液洗气瓶的作用是________。

③选用一种常用化学试剂和稀硝酸检验硫酸铝铵，该试剂_________，写出硫酸铝铵参加足量该试剂的离子方程式_________________。

【答案】 B Fe3+对H2O2的分解有催化作用ac 3.2≤pH<3.7 N2吸收SO2浓Ba(OH)2溶液NH4++Al3++ 2SO42-+ 2Ba2++5OH-=AlO2-+NH3+ 3H2O+2BaSO4↓
15．碲(Te)是一种第VIA族分散稀有元素，主要伴生于铜、镍、铅等金属矿藏中。

TeO2属于两性氧化物，难溶于水，易溶于强酸和强碱。

工业上可从电解精炼铜的阳极泥(主要成分Cu2Te，还有少量的Ag、Au)中提取碲。

其工艺流程如下：
(1)“加压浸出〞生成TeO2的离子方程式为________________________，“加压浸出〞时控制pH为4.5～5.0，酸性不能过强的原因是_________________________________。

(2)“盐酸酸浸〞后将SO2通入浸出液即可得到单质碲，该反响中氧化剂与复原剂物质的量之比为________________，该流程中可循环利用的物质是_____________(填化学式)。

(3)：K sp(Ag2SO4)=7.70×10-5，K sp(AgC1)=1.80×10-10。

盐酸酸浸时，“浸出渣1〞中Ag2SO4可充分转化为AgC1。

通过计算说明为什么可以实现充分转化_________________。

(4)NaOH碱浸时反响的离子方程式为__________________。

流程中，电解过程用石墨为电极得到碲，阴极的电极反响式为__________________________________。

(5)浸出法是工业提取金属常用的方法，某实验小组用1.0mol· L-1的草酸在75℃时浸出镍。

随时间变化，不同固液比对镍浸出率的影响曲线如下图。

①由图可知，固液比与镍浸出率的关系是______________________。

②除固液比之外，你认为影响金属浸出率的因素还有____________________(至少两项)。

【答案】 Cu2Te+2O2+4H+=2Cu2++TeO2+2H2O 酸性过强TeO2会被酸溶解导致Te产率降低 1:2 H2SO4、HCl
TeO2+2OH-=TeO32-+H2O TeO32-+4e-+3H2O=Te+6OH-固液比越小，镍的浸出率越高金属本身、浸液的选择、温度、浓度、浸出时间、搅拌速度等
16．铍铜是力学、化学综合性能良好的合金,广泛应用于制造高级弹性元件。

以下是从某废旧铍铜元件(含BeO 25%、CuS71%、少量FeS 和SiO2)中回收铍和铜两种金属的流程。

：Ⅰ．铍、铝元素处于周期表中的对角线位置，化学性质相似
Ⅱ．常温下：K sp[Cu(OH)2]=2.2×10-20
K sp[Fe(OH)3]=4.0×10-38
K sp[Mn(OH)2]=2.l×10-13
〔1〕原子序数为29 的Cu 的原子构造示意图为______________________。

〔2〕滤渣B的主要成分为___________________( 填化学式)。

写出反响Ⅰ中含铍化合物与过量盐酸反响的化学方程式___________________________________________。

〔3〕①溶液C中含NaCl、BeCl2和少量HCl,为提纯BeCl2,选择合理步骤并排序。

_________
a．参加过量的NaOH b．过滤 c．参加适量的HCl
d．参加过量的氨水 e．通入过量的CO2 f．洗涤
②从BeCl2溶液中得到BeCl2固体的操作是___________________________________。

〔4〕①MnO2能将金属硫化物中的硫元素氧化为单质硫,写出反响Ⅱ中CuS 发生反响的离子方程式________________________________。

②假设用浓HNO3溶解金属硫化物,缺点是_______________________(任写一条)。

〔5〕溶液D 中含c(Cu2+)=2.2 mol·L-1、c( Fe3+)=0.008 mol·L-1、c( Mn2+)=0.01mol·L-1,逐滴参加稀氨水调节pH 可依次别离,首先沉淀的是___________(填离子符号),为使铜离子开场沉淀,常温下应调节溶液的pH 大于________。

〔6〕取铍铜元件1000g,最终获得Be 的质量为72 g，那么Be 的产率是________。

【答案】CuS、FeSNa2BeO2+4HCl=BeCl2+2NaCl+2H2Odbfc蒸发结晶时向溶液中持续通入HCl气体( 或在HCl 气流中加热蒸干)MnO2+CuS+4H+=S+Mn2++Cu2++2H2O产生污染环境的气体Fe3+480%
17．FeFe2O3纳米线是一种新型铁基材料，在催化、生物医药、环境科学等领域具有广阔应用前景。

某研究小组以赤泥〔铝土矿提取氧化铝过程中产生的固体废弃物，含SiO2、Fe2O3、Al2O3〕为原料，设计以下流程制备FeFe2O3纳米线并探究其在水处理中的应用。

答复以下问题：
〔1〕“浸出〞实验中，盐酸起始浓度对铁、铝浸出率的影响如下图：
①盐酸的适宜浓度为______________。

②盐酸起始浓度为2 mol·L﹣1时，铁的浸出率很低，原因是______________。

〔2〕：25℃时，Al(OH)3(s)AlO2－+ H+ + H2O K=4×10－13。

假设浸出液c(Al3+) = 0.04 mol·L－1，“调节pH〞时，pH最小应为______________〔设调节pH过程中溶液体积不变〕。

〔3〕FeFe2O3纳米线为壳层构造〔核是Fe、壳是Fe2O3〕，壳是由中心铁核在合成过程中被氧化而形成。

①“合成〞时滴加NaBH4溶液过程中伴有气泡产生，滤液Ⅱ中含B(OH)3，合成铁核的离子方程式为____________________________。

②“合成〞后，经过滤、______________、______________获得FeFe2O3纳米线。

〔4〕FeFe2O3纳米线去除水体中Cr2O72－的机理是，纳米线将Cr2O72－吸附在外表并复原。

在“无氧〞和“有氧〞条件下将纳米线分别置于两份一样的水体中，80 min后回收该纳米线，测得其外表元素的原子个数比方下表：
①在水体中FeFe2O3纳米线形成的分散系是____________________________。

②样本2的实验条件是______________〔填“有氧〞或“无氧〞〕。

③水体中检测不到Cr(Ⅲ)，样本1中FeFe2O3纳米线的外表Cr(Ⅵ)的去除率为_____________。

【答案】 6 mol·L－1盐酸起始浓度为2mol·L－1时，Fe3+发生了水解 11 9H2O + 4Fe3+ + 3BH4－ = 4Fe + 6H2↑+ 3B(OH)3+ 9H+洗涤烘干胶体有氧 46.8%
【解析】〔1〕①由图中信息可知，盐酸的浓度为6 mol·L－1时铝、铁的浸出率已经很高，再增大浓度浸出率增大不明显，故适宜浓度为6 mol·L－1；②盐酸起始浓度为2mol·L－1时，Fe3+发生了水解，铁的浸出率很低；〔2〕：25℃时，Al(OH)3(s)AlO2－+ H+ + H2O K=c(AlO2－)c(H+)= c(Al3+)c3(OH-)=4×10－13，假设浸出液c(Al3+) = 0.04 mol·L－1，由Ksp[Al(OH)3]=c(Al3+)c3(OH-)= 0.4 mol·L－1×c3(OH-)=4×10－13，c(OH-)=10
－3，“调节pH〞时，pH最小应为11；〔3〕①“合成〞时滴加NaBH
4溶液过程中伴有气泡产生为氢气，滤液Ⅱ中含B(OH)3，合成铁核的离子方程式为9H2O + 4Fe3+ + 3BH4－ = 4Fe + 6H2↑+ 3B(OH)3+ 9H+；
②“合成〞后，经过滤、洗涤、烘干获得FeFe2O3纳米线；〔4〕①在水体中FeFe2O3纳米线形成的分散系是胶体；②由表中数据可知，Fe:O:Cr=5.2:16.7:1，设Cr为1mol，那么根据Cr2O72－可知含氧3.5mol，剩余的氧为16.7-3.5=13.2mol，假设均为氧化铁中的氧，那么含铁，但题给铁为5.2mol，故不符合，那么应该有局部氧不是氧化铁中的，那么样本2的实验条件是有氧；③水体中检测不到Cr(Ⅲ)，根据数据中铬元素的含量，样本1中FeFe2O3纳米线的外表Cr(Ⅵ)的去除率为。

18．钾长石(K2Al2Si6O16)通常也称正长石，主要用于生产玻璃、陶瓷制品，还可用于制取钾肥。

某学习小组以钾长石为主要原料，从中提取氧化铝、碳酸钾等物质，工艺流程如下：
答复以下问题：
(1) 请以氧化物组成的形式表示钾长石的化学式为_____________
(2) 钾长石中的钾元素和铝元素在Na2CO3作用下转化为可溶性的KAlO2和NaAlO2，写出Al2O3转化为NaAlO2的化学方程式_____________________。

(3) “浸取〞时应保持溶液呈碱性，分析其原因为____________(用离子方程式解释)，假设要提高浸取的速率，可采取的措施有_______________(答复一条)。

(4) 滤液1的主要成分是_________(填写化学式)
(5) 此工艺中可以循环利用的主要物质是________、___________和水。

(6) 以石墨为电极，通过电解Al2O3可制得金属铝。

电解池中接电源负极的一极的电极反响式是_______。

长时间电解后，需要更换新的石墨电极的是___极(填“阴〞或“阳〞)。

【答案】 K2O·Al2O3·6SiO2 Na2CO3+Al2O32NaAlO2+CO2↑ AlO2-+ 2H2O Al(OH)3+OH-不断搅拌(或适当加热、将固体粉粹成更小的颗粒) NaHCO3；KHCO3 Na2CO3 CO2 Al3++ 3e-=Al 阳
19．用方铅矿精矿( 主要为PbS)和软锰矿(主要为MnO2,还有少量Fe2O3，Al2O3等杂质) 制备PbSO4和Mn3O4的工艺流程如下：
：①PbS+MnO2+ 4 H+= Mn2++Pb2++S+2H2O
②25℃时，K sp(PbCl2)=1.6×10-5，K sp(PbSO4)=1.8×10-8
③PbCl2(s)+2Cl-(aq)PbCl42-(aq) △H>0
〔1〕80℃用盐酸处理两种矿石，为加快酸浸速率，还可采用的方法是_______________(任写一种)。

〔2〕向酸浸液中参加饱和食盐水的目的是_________________；参加物质X可用于调节酸浸液的pH值，物质X可以是___________(填字母)。

A．MnCO3 B．NaOH C．ZnO D．PbO
〔3〕滤渣中含有两种金属杂质形成的化合物，其成分为_____________(写化学式);
请设计别离两种金属化合物的路线图(用化学式表示物质，用箭头表示转化关系，箭头上注明试剂和别离方法)。

______________________________________
〔4〕向滤液2中通入NH3和O2发生反响，写出总反响的离子方程式。

_______________
〔5〕用Mn3O4为原料可以获得金属锰，选择适宜的冶炼方法为___________ (填字母)。

A．热复原法 B．电解法 C．热分解法
〔6〕求25℃氯化铅沉淀转化为硫酸铅沉淀反响的平衡常数K=___________(保存到整数位)。

【答案】粉碎矿石或搅拌或适当增加盐酸浓度增大PbCl2的溶解度 AD Al(OH)3、Fe (OH)3
6Mn2++12NH3+6H2O+O2=2Mn3O4+12NH4+ A 889
20．硫酸渣是用黄铁矿制造硫酸过程中排出的废渣，主要化学成分为SiO2(约45%)、Fe2O3(约40%)、Al2O3(约
10%)和MgO(约5%)。

其同学设计了如下方案，别离样品中各种金属元素。

: Fe(OH)3的Ksp=4.0×10-38。

请答复以下问题。

(1) 固体A的一种工业应用________；沉淀D的电子式___________。

(2) 溶液B中所含的金属阳离子有___________。

(写离子符号)
(3) 假设步骤②中调pH 为3.0，那么溶液C中的Fe3+是否沉淀完全，通过计算说明______。

(4) 写出步骤④中全部反响的离子方程式_______________。

(5) 为了分析某硫酸渣中铁元素的含量，先将硫酸渣预处理，把铁元索复原成Fe2+，再用KMnO4标准溶液在酸性条件下进展氧化复原滴定。

①判断到达滴定终点的现象是__________。

②某同学称取2.000g硫酸渣，预处理后在容量瓶中配制成100mL 溶液，移取25.00mL 试样溶液，用0.0050 mol/L KMnO4标准溶液滴定，到达滴定终点时，消耗标准溶液20.00mL，那么残留物中铁元素的质量分数是_________________。

【答案】制造玻璃或光导纤维 Mg2+、A13+、Fe3+ Fe3+没有沉淀完全 OH-+ CO2=HCO3-、A1O2-+ 2H2O +CO2=Al(OH)3↓+HCO3-加最后一滴KMnO4标准溶液时，溶液变为紫红色，且在半分钟内不褪色 5.6%
【解析】此题以硫酸渣中各种金属元素的别离流程为载体，考察流程的分析、溶度积的计算、电子式和离子方程式的书写、滴定终点的判断和计算。

硫酸渣的主要化学成分为SiO2、Fe2O3、Al2O3和MgO，参加过量盐酸，Fe2O3、Al2O3、MgO溶解转化为FeCl3、AlCl3、MgCl2，SiO2与盐酸不反响，固体A为SiO2，溶液B中含FeCl3、AlCl3、MgCl2和过量HCl；溶液B中参加NaOH溶液调pH=3.7，FeCl3转化为Fe〔OH〕3沉淀，溶液C 中含AlCl3、MgCl2和NaCl；溶液C中参加过量NaOH溶液，AlCl3转化为NaAlO2，MgCl2转化为Mg〔OH〕2沉淀，沉淀D为Mg〔OH〕2，溶液D中含NaAlO2、NaCl、过量NaOH；溶液D中加过量CO2将NaOH转化为NaHCO3、
NaAlO2转化为Al〔OH〕3沉淀。

〔1〕根据上述分析固体A为SiO2，SiO2可用于制玻璃或光导纤维。

沉淀D为Mg〔OH〕2，Mg〔OH〕2的电子式为。

〔2〕溶液B中所含的金属离子为Fe3+、Mg2+、Al3+。

〔3〕Fe〔OH〕3的溶解平衡为Fe〔OH〕3〔s〕Fe3+〔aq〕+3OH-〔aq〕，K sp[Fe〔OH〕3]=c〔Fe3+〕·c3〔OH-⨯10-38，当pH=3.0时c〔OH-〕=1⨯10-11mol/L，那么c〔Fe3+⨯10-38÷〔1⨯10-11〕3⨯10-5mol/L>⨯10-5mol/L，Fe3+没有沉淀完全。

〔4〕步骤④为向溶液D中加过量CO2，发生反响的离子方程式为CO2+OH-=HCO3-、CO2+AlO2-+2H2O=Al〔OH〕3↓+HCO3
-。

〔5〕①用KMnO4溶液滴定Fe2+发生的离子反响为5Fe2++MnO4-+8H+=5Fe3++Mn2++4H2O，由于KMnO4溶液本身呈紫红色，所以实验中不必加其他指示剂，滴定终点的现象是：加最后一滴KMnO4标准溶液时，溶液变为紫红色且在半分钟内不褪色。

②根据离子方程式，25.00mL溶液中n〔Fe2+〕=5n〔MnO4-〕=5⨯⨯
100mL
25mL
⨯⨯56g/mol=0.112g，残留物中铁
元素的质量分数为0.112g
2.000g
⨯100%=5.6%。

21．MnCO3可用于制备活性电极材料MnO2。

以菱锰矿〔含MnCO3、SiO2、FeCO3和少量Al2O3等〕为原料制备碳酸锰粗产品的流程如下：
：①常温下，K sp[Fe(OH)3]=8.0×10－38，K sp[Al(OH)3]=4.0×10－34。

②氢氧化物沉淀的条件：Al3+、Fe3+完全沉淀的pH分别为4.6、3.4；Mn2+开场沉淀的pH为8.1。

〔1〕“酸浸〞过程中不能用浓盐酸替代硫酸，原因是_________________________________。

〔2〕用离子方程式表示“氧化〞过程中加MnO2的目的：______________________________。

〔3〕“调pH〞时，向含有硫酸铁和硫酸铝的混合溶液中滴加氢氧化钠溶液至两种沉淀共存，当c(Fe3+)=1.0×10－5mol·L－1时，c(Al3+)=______________mol·L－1。

〔4〕①“沉锰〞过程中，反响的离子方程式为__________________________________。

②“沉锰〞过程中沉锰速率与温度的关系如下图。