过渡元素考查知识复习

过渡元素考查知识复习

1.以含钴废催化剂（主要成分为Co、Fe、SiO2）为原料，制取氧化钴的流程如图

（1）溶解：溶解后过滤，将滤渣洗涤2～3次，洗液与滤液合并，其目的是( )；

所得滤渣的主要成分是( ) （写化学式）。

（2）氧化：加热搅拌条件下加入NaClO3，将Fe2+氧化成Fe3+，其离子方程式( )；已知：铁氰化钾化学式为K3[Fe（CN）6]；亚铁氰化钾化学式为K4[Fe（CN）6]?3H2O。

3Fe2++2[Fe（CN）6]3﹣═Fe3[Fe（CN）6]2↓（蓝色沉淀）

4Fe3++3[Fe（CN）6]4﹣═Fe4[Fe（CN）6]3↓（蓝色沉淀）

确定Fe2+是否氧化完全的方法是。

（可供选择的试剂：铁氰化钾溶液、亚铁氰化钾溶液、铁粉、KSCN溶液）

（3）除铁：加入适量的Na2CO3调节酸度，生成黄钠铁矾[Na2Fe6（SO4）4（OH）12]沉淀，写出该反应的化学方程式。

（4）沉淀：生成沉淀碱式碳酸钴[（CoCO3）2?3Co（OH）2]，沉淀需洗涤，洗涤的操作是。

（5）溶解：CoCl2的溶解度曲线如图2所示。向碱式碳酸钴中加入

足量稀盐酸，边加热边搅拌至完全溶解后，

需趁热过滤，其原因是

。

（6）灼烧：准确称取所得CoC2O41.470g，在空气中充分灼烧得0.830g氧化钴，写出氧化钴的化学式。

2. 2018第十二届中国国际航空航天博览会于11月6目至11日在珠海举行，银铜合金广泛用于航空工业。从银铜合金切割废料中回收银并制备铜化工产品的工艺如下：

注：Al(OH)3和Cu(OH)2开始分解的温度分别为450℃和80℃。

(1)加快渣料(含少量银)溶于稀H 2SO 4的速率的措施有_______、_________(写出两种)。

(2)滤渣A 与稀HNO 3反应，产生的气体在空气中迅速变为红棕色，滤渣A 与稀HNO 3反应的离子方程式为

________________________。

(3)固体混合物B 的组成为______________；在生成固体B 的过程中，需控制NaOH 的加入量，若NaOH 过

量，则因过量引起的反应的离子方程式为_____________________

(4)完成煅烧过程中一个反应的化学方程式：_____CuO+___Al 2O 3___CuAlO 2+_____↑

(5)硫酸铜溶液可用于浸取硫铁矿中的铁元素，浸取时发生复杂的氧化还原反应。反应体系中除CuSO 4

和FeS 2外，还有H 2SO 4、Cu 2S 、FeSO 4和H 2O ，下列对该反应的分析不正确的是_______(填序号)。

A.氧化剂为CuSO 4和FeS 2

B.反应后溶液的pH 降低

C 每转移2mol 电子消耗3 mol Cu SO 4 D.被氧化的FeS 2只占总量的30%

3.从银精矿（其化学成分有Ag 、Zn 、Cu 、Pb 、S 及SiO 2）中提取银、铜和铅的工艺流程如图所示。

⑴ 步骤①中当盐酸的浓度和KClO 3的量一定时，写出两点可提高浸取率的措施：

__________________________；步骤②中试剂X 为_________（填化学式）。

⑵ 步骤③中Na 2SO 3的作用_________（填序号）

a. 氧化剂

b. 还原剂

c. 提供SO 32-溶解沉淀

d.水解以提供碱性环境

⑶ 步骤④滤渣中主要含有两种杂质。为了回收其中有经济效益的非金属单质，某实验小组选择合理试剂，

设计实验流程如下，补充完善。（已知该单质在碱性溶液中易歧化）

⑷

；

⑸粗银可用立式电解精炼。纯银作阴极，电解液采用硝酸和硝酸银的混合溶液。硝酸浓度不能过大，可能的原因是___________________________________；（答1点）

⑹电解精炼的废水中含有NO3-，任意排放会造成水体污染。科技人员在碱性条件下用Al粉将NO3-还原成无污染气体排放，离子方程式为：__________________________________________ ；已知25℃，当调节溶液pH=7时，可以将AlO2-的浓度降到1.0×10-6 mol/L，求反应Al(OH)3 + OH-? AlO2- +2 H2O的K 值_____________________________ 。

4.铅及其化合物可用于蓄电池、耐酸设备及X射线防护材料等，回答下列问题：

（1）铅是碳的同族元素，比碳多4个电子层，铅在元素周期表的位置是第_______周期、第_______族；PbO2的酸性比CO2的酸性_______（填“强”或“弱”）．

（2）PbO2与浓盐酸共热生成黄绿色气体，反应的化学方程式________________________________________ （3）PbO2可由PbO与次氯酸钠溶液反应制得，反应的离子方程式为

________________________________________PbO2也可以通过石墨为电极，Pb（NO3）2与Cu（NO3）2

的混合溶液为电解液电解制取，阳极发生的电极反应式为________________________________________

阴极上观察到得现象是________________________________________；若电解液中不加入Cu（NO3）2，阴极发生的电极反应式为____________________________________________________________，这样做

的主要缺点是________________________________________．

（4）PbO2在加热过程发生分解的失重曲线如图所示，已知失重曲线上的a点为样品失重4.0%（即

×100%）的残留固体．若a点固体组成表示为PbO x或mPbO2?nPbO，列式计算x值和m：n值________________________________________．

5．某小组以CoCl2?6H2O、NH4Cl、H2O2、浓氨水为原料，在活性炭催化下，合成了橙黄色晶体X，为确定其组成，进行如下实验：

①氨的测定：精确称取w g X，加适量水溶解，注入如图所示的三颈瓶中，然后逐滴加入足量10% NaOH 溶液，通入水蒸气，将样品液中的氨全部蒸出，用V1mL c1mol?L﹣1的盐酸标准溶液吸收．蒸氨结束后取下接收瓶，用c2mol?L﹣1 NaOH标准溶液滴定过剩的HCl，到终点时消耗V2mL NaOH溶液．

②氯的测定：准确称取样品X ，配成溶液后用AgNO 3标准溶液滴定，K 2CrO 4溶液为指示剂，至出现砖红

色沉淀不再消失为终点（Ag 2CrO 4为砖红色）

回答下列问题：

（1）装置中安全管的作用原理是 ．

（2）用NaOH 标准溶液确定过剩的HCl 时，应使用 碱 式滴定管，可使用的指示剂为 ．

（3

）样品中氨的质量分数表达式为 ．

（4）测定氨前应该对装置进行气密性检验，若气密性不好测定结果将 （填“偏高”或“偏低”）．

（5）测定氯的过程中，使用棕色滴定管的原因是 ，滴定终点时，若溶液

中c （Ag +）=2.0×10﹣5mol ?L ﹣1，c （CrO 42﹣）为 ．（已知：K sp （Ag 2CrO 4）=1.12×10﹣12）

（6）经测定，样品X 中钴、氨和氯的物质的量之比为1：6：3，钴的化合价为 ，制备X 的化学

方程式为 ，X 的制备过程中温度不能过高的原因

是 ．

6.酸性锌锰干电池是一种一次电池，外壳为金属锌，中间是碳棒，其周围是有碳粉，二氧化锰，氯化锌和

氯化铵等组成的填充物，该电池在放电过程产生MnOOH ，回收处理该废电池可以得到多种化工原料，有

关数据下表所示： 溶解度/（g/100g 水）

回答下列问题：

（1）该电池的正极反应式为，电池反应的离子方程式为：

（2）废电池糊状填充物加水处理后，过滤，滤液中主要有ZnCl2和NH4Cl，两者可以通过分离回收，滤渣的主要成分是MnO2、和，欲从中得到较纯的MnO2，最简便的方法是，其原理是

（4）用废电池的锌皮制作ZnSO4?7H2O的过程中，需除去铁皮中的少量杂质铁，其方法是：加入稀H2SO4和H2O2，溶解，铁变为加碱调节pH为时，铁刚好沉淀完全（离子浓度小于1×10﹣5mol?L ﹣1时，即可认为该离子沉淀完全）．继续加碱调节pH为时，锌开始沉淀（假定Zn2+浓度为0.1mol?L ﹣1）．若上述过程不加H

O2的后果是，原因是

2

7.TiO2既是制备其他含钛化合物的原料，又是一种性能优异的白色颜料．

（1）实验室利用反应TiO2（s）+CCl4（g）TiCl4（g）+CO2（g），在无水无氧条件下，制取TiCl4实验装置示意图如下

有关性质如下表

仪器A的名称是，装置E中的试剂是．反应开始前依次进行如下操作：组装仪器、、加装药品、通N2．一段时间后点燃酒精灯．反应结束后的操作包括：①停止通氮气②熄灭酒精灯③冷却至室温．正确的顺序为（填序号）．欲分离D中的液态混合物，所采用操作的名称是．

（2）工业上由钛铁矿（FeTiO3）（含Fe2O3、SiO2等杂质）制备TiO2的有关反应包括：

酸溶FeTiO3（s）+2H2SO4（aq）═FeSO4（aq）+TiOSO4（aq）+2H2O（l）

水解TiOSO4（aq）+2H2O（l）H2TiO3（s）+H2SO4（aq）

简要工艺流程如下：

①试剂A为．钛液Ⅰ需冷却至70℃左右，若温度过高会导致产品收率降低，原因是

②取少量酸洗后的H2TiO3，加入盐酸并振荡，滴加KSCN溶液后无明显现象，再加H2O2后出现微红色，说明H2TiO3中存在的杂质离子是．这种H2TiO3即使用水充分洗涤，煅烧后获得的TiO2也会发黄，发黄的杂质是（填化学式）．

8.利用LiOH和钴氧化物可制备锂离子电池正极材料．LiOH可由电解法制备，钴氧化物可通过处理钴渣获得．

（1）利用如图装置电解制备LiOH，两电极区电解液分别为

LiOH和LiCl溶液．B极区电解液为溶液（填化学式），

阳极电极反应式为，

电解过程中Li+向电极迁移（填“A”或“B”）．

（2）利用钴渣[含Co（OH）3、Fe（OH）3等]制备钴氧化物的工艺流程如下：

Co（OH）3溶解还原反应的离子方程式为，铁渣中铁元素的化合价为，在空气中煅烧CoC2O4生成钴氧化物和CO2，测得充分煅烧后固体质量为2.41g，CO2的体积为1.344L（标准状况），则钴氧化物的化学式为.

1.【分析】钴废催化剂加入稀硫酸，发生Co +H 2SO 4=CoSO 4+H 2↑，Fe +H 2SO 4=FeSO 4+H 2↑，过滤滤渣是不溶

的二氧化硅，而滤液是硫酸钴、硫酸亚铁与过量的硫酸的混合溶液，向滤液中加氯酸钠将亚铁离子氧化

成铁离子，然后加入碳酸钠得到黄钠铁矾[Na 2Fe 6（SO 4）4（OH ）12]沉淀，继续向滤液中加入碳酸钠，

得到碱式碳酸钴[（CoCO 3）2?3Co （OH ）2]，然后用盐酸溶解碱式碳酸钴[（CoCO 3）2?3Co （OH ）2]，

再向所到溶液中加入草酸铵，得到溶解度极小的草酸钴，最后燃烧生成氧化钴，

（1）洗液与滤液合并，提高洗涤和滤液中钴的利用率，滤渣应该是原料中不溶于稀硫酸的成分；

（2）亚铁离子被氯酸根离子氧化成铁离子，根据得失电子守恒分析解答；根据3Fe 2++2[Fe （CN ）6]3﹣=Fe 3[Fe

（CN ）6]2↓（蓝色沉淀）；4Fe 3++3[Fe （CN ）6]4﹣=Fe 4[Fe （CN ）6]3↓（蓝色沉淀），如果亚铁离子部

分氧化，滴加无色的硫氰化钾生成蓝色沉淀，可向氧化后的溶液中滴入硫氰化钾，观察是否有蓝色沉淀

生成；

（3）生成硫酸铁与碳酸钠发生双水解得到黄钠铁矾，书写化学方程式；

（4）沉淀洗涤的方法是向漏斗中加入蒸馏水至浸没沉淀，静置使滤液流出。重复操作2～3次；

（5）CoCl 2的溶解度曲线可知，随温度的升高，CoCl 2的溶解度增大，所以趁热过滤，防止温度降低氯化钴

析出；

（6）CoC 2O 4的质量为1.470g ，其我知道可为0.01mol ，Co 元素质量为0.59g ，钴氧化物质量为0.83g ，氧

化物中氧元素质量为0.83g ﹣0.59g=0.24g ，则氧化物中Co 原子与O 原子物质的量之比为0.01mol ：

≈2：3，据此可确定该氧化物的化学式。

2.

3.(13分)

(1)为提高浸取率可采取的措施:进一步粉碎银精矿；适当增大液固比；适当提取浸取温度；适当延长浸取

时间；充分搅拌等; （2分）Zn(1分)

(3)

(2分)其它合理答案亦可。

(4)↓ （2分） (5)防止生成的银被硝酸溶解；防止NO 3-因浓度过大优先于Ag +放电；防止H +因浓度过大优先于Ag +放电

（1分）（合理即给分）

(6) 10Al + 6NO3- +4 OH- = 10AlO2- + 2N2↑+ 2H2O（2分）10（2分）

解：（1）铅是碳的同族元素，比碳多4个电子层，铅位于第六周期ⅣA族；非金属性C＞Pb，故PbO2的酸性比CO2的酸性弱，

故答案为：六、ⅣA；弱；

（2）PbO2与浓盐酸共热生成黄绿色气体，说明生成氯气，还应生成PbCl2与水，反应方程式为：PbO2+4HCl（浓）PbCl2+Cl2↑+2H2O，

故答案为：PbO2+4HCl（浓）PbCl2+Cl2↑+2H2O；

（3）PbO2可由PbO与次氯酸钠溶液反应制得，据此可知，PbO与ClO﹣反应得到PbO2，同时生成Cl﹣，反应离子方程式为：PbO+ClO﹣=PbO2+Cl﹣；

阳极上Pb2+失去电子，得到PbO2，需要水参与反应，同时生成氢离子，电极反应式为：Pb2++2H2O ﹣2e﹣=PbO2↓+4H+，阴极上，Cu2+获得电子生成Cu，附着在石墨电极上，即石墨上红色物质析出；

若电解液中不加入Cu（NO3）2，阴极上Pb2+获得电子生成Pb，阴极电极反应式为：Pb2++2e﹣=Pb↓，Pb2+的利用率降低；

故答案为：PbO+ClO﹣=PbO2+Cl﹣；Pb2++2H2O﹣2e﹣=PbO2↓+4H+；石墨上红色物质析出；Pb2++2e﹣=Pb↓；Pb2+的利用率降低；

（4）若a点固体组成表示为PbO x，根据PbO2PbO x+O2↑有：×32=239×4.0%，解得x=1.4，

若组成表示为mPbO2?nPbO，则O原子与Pb原子的比值为x，则=1.4，整理得m：n=2：3，故答案为：x=1.4；m：n=2：3．

mol，根据氨气和HCl的关系式知，n（NH3）=n（HCl）=10﹣3（c1V1﹣c2V2）mol，氨的质量分数=，故答案为：

；

（4）若气密性不好，导致部分氨气泄漏，所以氨气质量分数偏低，故答案为：偏低；

（5）硝酸银不稳定，见光易分解，为防止硝酸银分解，用棕色试剂瓶盛放硝酸银溶液；c（CrO42

﹣）=mol/L=2.8×10﹣3 mol/L，

故答案为：防止硝酸银见光分解；2.8×10﹣3；

（6）经测定，样品X中钴、氨和氯的物质的量之比为1：6：3，则其化学式为[Co（NH3）6]Cl3，根据化合物中各元素化合价的代数和为0得Co元素化合价为+3价；该反应中Co失电子、双氧水得电子，CoCl2?6H2O、NH4Cl、H2O2、NH3发生反应生成[Co（NH3）6]Cl3和水，反应方程式为

2CoCl2+2NH4Cl+10NH3+H2O22[Co（NH3）6]Cl3+2H2O；双氧水易分解、气体的溶解度随着温度的升高而降低，所以X的制备过程中温度不能过高，

故答案为：+3；2CoCl2+2NH4Cl+10NH3+H2O22[Co（NH3）6]Cl3+2H2O；温度越高过氧化氢分解、氨气逸出．

解答：解：（1）该电池的正极发生还原反应，MnO2被还原生成MnOOH，电解方程式为MnO2+H++e﹣=MnOOH，负极锌被氧化生成Zn2+，电池总反应式为2MnO2+Zn+2H+=2MnOOH+Zn2+，

故答案为：MnO2+H++e﹣=MnOOH；2MnO2+Zn+2H+=2MnOOH+Zn2+；

（2）滤液中主要有ZnCl2和NH4Cl，可通过加热浓缩、冷却结晶得到晶体，填充物含有碳粉、二氧化锰，且生成MnOOH等，在空气中加热时，碳粉、MnOOH可被氧化，分别生成二氧化碳和二氧化锰，故答案为：加热浓缩；冷却结晶；碳粉；MnOOH；空气中加热；碳粉转变为二氧化碳，MnOOH氧化为二氧化锰；

（3）铁加入稀H2SO4和H2O2，可被氧化生成Fe3+，铁刚好沉淀完全时离子浓度小于1×10﹣5mol?L ﹣1，因Ksp=10﹣39，

则c（OH﹣）=mol/L≈0.5×10﹣11mol/L，此时pH=2.7，

如锌开始沉淀，则c （OH ﹣）=mol/L=10﹣8mol/L ，此时pH=6，

由表中数据可知Zn （OH ）2、Fe （OH ）2的Ksp 相近，如不加H2O2，则Zn2+和Fe2+分离不开， 故答案为：Fe3+；2.7；6；Zn2+和Fe2+分离不开；Zn （OH ）2、Fe （OH ）2的Ksp 相近．

7

【详解】

(1)为提高浸取率可采取的措施:进一步粉碎银精矿或适当增大液固比或适当提取浸取温度或适当延长浸取时间或充分搅拌等; 由流程分析可以知道,试剂X 为Zn;

(2) 步骤③加Na 2SO 3溶液,AgCl 与Na 2SO 3反应生成Na 3[Ag(SO 3)2]和 NaCl,反应的化学方程式为

, 因此，Na 2SO 3作为沉淀的溶解剂（提供配体），未发生

氧化还原反应，也不涉及溶液酸碱性的变化。故答案为c 。

(3) 由流程分析，滤渣为SiO 2和S ，其中有经济价值的为S ，利用S 易溶解于CS 2加以分离，故答案为： （可设计CS 2回收流程）（备注：其它合理答案亦可）

(4)↓

(5) “粗银”(含Ag、Cu、Zn、Au)可用立式电解槽电解精炼。粗银做阳极，纯银作阴极,电解精炼时活泼性大于Ag的金属进入溶液变为阳离子,活泼性小于Ag的金属成为阳极泥,则阳极泥含有Au ;浓硝酸具有强氧化性能氧化Ag ,生成硝酸银溶液,所以硝酸浓度不能过大,防止生成的银被硝酸溶解,;另外，NO3-、H+浓度过大都有可能优先于Ag+放电，因此，本题正确答案是:防止生成的银被硝酸溶解或防止NO3-因浓度过大优先于Ag+放电；防止H+因浓度过大优先于Ag+放电。

(6)25℃时，pH=7，c(AlO-)降至1.0×10-6 mol/L，可以计算HAlO2的

K = c(AlO-)? c(H+)=1.0×10-13，则反应Al(OH)3 + OH- = AlO2- +2 H2O的

K= c(AlO-)/ c(OH-)= c(AlO-)? c(H+)/ c(OH-)? c(H+) = 10