综合题突破一　工艺流程与物质结构综合题 专项特训（含解析）2024年高考化学二轮复习

综合题突破一　工艺流程与物质结构综合题
题型特训1 以物质制备为主体的工艺流程题
1.(2023·潮州二模)镀镍生产过程中产生的酸性硫酸镍废液(含有Fe2＋、Zn2＋、Mg2＋、Ca2＋等杂质离子)，通过精制提纯可制备高纯硫酸镍，部分流程如下：
资料1：25 ℃时，Ksp(CaF2)＝4×10－11，Ksp(MgF2)＝9×10－9，ZnF2易溶于水。
资料2：P204(二乙基己基磷酸)萃取金属离子的反应为：
(1)操作1、2的名称________，操作3的所需要主要玻璃仪器名称是烧杯和________。
(2)操作1中加入Cl2的主要目的是_____________________________________。
(3)NiF2溶液参与反应的离子方程式是Mg2＋＋2F－===MgF2↓和_________________________________________________________________，
杂质离子沉淀完全时，溶液中c(F－)＝________ mol/L(c(杂质离子)≤10－5 mol/L可视为沉淀完全)。
(4)滤液b中含有的金属阳离子主要有Ni2＋和________。
(5)在硫酸盐溶液中P204对某些金属离子的萃取率与pH关系如图所示，在一定范围内，随着pH升高，萃取率升高的原因是______________________________
__________________________________________________________________。
(6)处理后母液再利用及含量测定：
①在母液中加入石灰乳可制备操作1中所需Ni(OH)2浆液，写出制备的化学方程式_________________________________________________________________
_________________________________________________________________。
②准确量取25.00 mL处理后的母液稀释液于锥形瓶中，加入10.00 mL 0.050 0 mol·L－1 BaCl2溶液，充分反应后，滴加氨水调节溶液pH＝10，用0.010 0 mol·L－1 EDTA(Na2H2Y)溶液滴定至终点，滴定反应为Ba2＋＋H2Y2－===BaY2－＋2H＋，平行滴定3次，平均消耗EDTA溶液25.00 mL，计算处理后的母液稀释液中SO含量__________________________________________________________ mg·L－1。
2.钼酸铋作为新型半导体光催化材料，因其具有优异的离子导电性、介电性、气体传感性和催化性而广泛应用于生产生活中。以氧化铋渣(主要成分是Bi2O3、Sb2O3，还含有Fe2O3、ZnO、Ag2O和SiO2等杂质)为原料制备钼酸铋(Bi2MoO6，其中Mo为＋6价)的工艺流程如下：
(1)基态83Bi的价层电子排布式为______________________________________。
(2)“浸渣”的主要成分为________________(填化学式)。
(3)“除锑”过程中发生反应的化学方程式为__________________________
___________________________________________________________；
该过程需要加热的原因为__________________________________________
_____________________________________________________________。
(4)已知：硫代乙酰胺()在酸性溶液中会水解为乙酰胺()和硫化氢；H2S的Ka1＝1.0×10－7，Ka2＝1.0×10－13，Ksp(Bi2S3)＝2.0×10－99。
①硫化氢会进一步发生反应2Bi3＋(aq)＋3H2S(aq)===Bi2S3(s)＋6H＋(aq)，计算该反应的平衡常数K＝_____________________________________________。
②硫代乙酰胺比乙酰胺的沸点低，解释其原因为
________________________________________________________________。
(5)“酸溶”时会有NO逸出，此过程中氧化剂与还原剂的物质的量之比为________。
(6)已知钼酸铋在空气中放置会变质，生成Bi2O2CO3和MoO3，该过程中的化学方程式为________________________________________________________________
_________________________________________________________________。
(7)Bi2O3的立方晶胞结构如图所示，以A点为原点建立分数坐标系，已知A点坐标为(0，0，0)，B点坐标为(，，)，则C点坐标为___________________________________________。
3.(2023·揭阳联考)以红土镍矿(主要成分是NiO，含FeO、Fe2O3、Al2O3、MgO、CaO等)为原料制备硝酸镍的流程如图所示：
注：NOx为NO和NO2的混合气体。
回答下列问题：
(1)基态镍原子价电子排布式为______________________________________。
(2)“除铁铝”阶段需要先用H2O2溶液将Fe2＋氧化为Fe3＋。H2O2属于________(“极性”或“非极性”)分子。
(3)“除镁钙”阶段为加入NaF除尽Mg2＋、Ca2＋，除Mg2＋、Ca2＋后的滤液中c(F－)至少应为________ mol·L－1[当溶液中某离子浓度小于1.0×10－5 mol·L－1时，可认为该离子沉淀完全。已知该实验条件下Ksp(MgF2)＝7.5×10－11，Ksp(CaF2)＝2.5×10－10]。
(4)“净化液电解”阶段，析镍过程中存在竞争反应，该竞争反应的电极反应式为___________________________________________________________________
____________________________________________________________________。
(5)工业制Ni(NO3)2成品时，先用硝酸将Ni(NO3)2溶液酸化至pH＝3～4，再经减压蒸发浓缩，然后冷却结晶、离心分离。其中“减压蒸发”的目的是____________________________________________________________________
_________________________________________________________(任答两点)。
(6)工业上用Na2CO3溶液吸收NOx制备硝酸钠，其流程如图所示：
①吸收塔得到NaNO2、NaNO3混合溶液。键角：NO________NO(填“>”、“＝”或“<”)，Na、N、O三种元素中电负性最大的是________(填元素符号)。
②写出转化器中发生反应的化学方程式：______________________________
_________________________________________________________________。
题型特训2 以分离、提纯为主体的工艺流程题
4.(2023·广州市等3地一模)某废合金的主要成分为Sn、Cu、Pb、Fe，一种综合回收的工艺流程如图所示：
已知：常温下，Ksp(PbCl2)＝1.6×10－5，Ksp(PbSO4)＝1.6×10－8，Ksp[Sn(OH)2]＝1.0×10－27.85。
回答下列问题：
(1)“氯化浸出”浸出液中金属阳离子主要有Sn4＋、Cu2＋、________；浸渣的主要成分为________(填化学式)。“氯化浸出”时温度不宜过高或过低的原因是_____________________________________________________________________
___________________________________________________________________。
(2)写出“还原”中Fe与SnCl4反应的化学方程式：
_____________________________________________________________________
_____________________________________________________________________。
(3)常温下，为使Sn2＋完全沉淀，“调pH”时应使溶液pH不低于________(结果保留1位小数)。
(4)“氧化”时为检验Fe2＋是否已被充分氧化，可取样滴加________(填化学式)溶液。
(5)写出“沉铁”时发生反应的离子反应方程式：___________________________________________________________________
__________________________________________________________________。
(6)Fe(OH)3受热后可制得物质A，写出物质A的一种用途：____________________________________________________________________
_________________________________________________________________。
5.镍及其化合物在工业上有广泛的应用。工业上用镍矿渣(主要含Ni(OH)2、NiS，还含FeO、Fe2O3、MgO、CaO和SiO2)制备NiSO4·6H2O的过程如图所示(已知：溶液中金属离子开始沉淀和完全沉淀的pH如下表)。
金属离子 Ni2＋ Fe3＋ Fe2＋ Mg2＋
开始沉淀时的pH 6.8 2.2 7.5 9.4
沉淀完全时的pH 9.2 3.2 9.0 12.4
(1)Ni2＋的价电子排布式为____________________________；
电离一个电子需要吸收的能量Ni2＋________Fe2＋(填“大于”或“小于”)。
(2)“酸溶”过程中，NiS发生反应的离子方程式为
__________________________________________________________________；
如何判断NaClO3已足量：____________________________________________
_________________________________________________(写出具体操作过程)。
(3)滤渣Ⅰ的成分为________。
(4)滤渣3的成分为MgF2和CaF2。若滤液Ⅰ中c(Ca2＋)＝1.0×10－3 mol/L，当滤液2中c(Mg2＋)＝1.5×10－6 mol/L时，除钙率为________(忽略沉淀前后溶液体积变化)。[已知：Ksp(CaF2)＝1.5×10－10，Ksp(MgF2)＝7.5×10－11]
(5)“滤液2”加入碳酸钠溶液后所得沉淀可表示为xNiCO3·yNi(OH)2·zH2O。进行下列实验：称取干燥沉淀样品3.41 g，隔绝空气加热，剩余固体质量随温度变化的曲线如图所示(500 ℃～750 ℃条件下加热，收集到的气体产物只有一种，750 ℃以上残留固体为NiO)，则该样品的化学式为________________。
(6)资料显示，硫酸镍结晶水合物的形态与温度有如表关系。由NiSO4溶液获得稳定的NiSO4·6H2O晶体的操作M依次是蒸发浓缩、________、过滤、洗涤、干燥。
温度 低于30.8 ℃ 30.8 ℃～ 53.8 ℃ 53.8 ℃～ 280 ℃ 高于 280 ℃
晶体形态 NiSO4· 7H2O NiSO4· 6H2O 多种结晶 水合物 NiSO4
题型特训3 与物质结构融合的工艺流程题
6.(2023·广东高考真题变式题)钠离子电池有望代替锂离子电池，其正极材料可再生利用。某钠离子电池正极材料有Na0.67Mn0.65Fe0.35O2、石墨烯和少量镁等。充电时，钠离子从正极脱嵌经盐离子导体向负极移动。现欲利用以下工艺流程回收正极材料中的某些金属资源(部分条件未给出)。
已知：溶液中离子浓度小于等于1×10－5 mol·L－1时，认为该离子沉淀完全；部分物质的溶度积常数如表所示。
物质 MnCO3 MgCO3 Mn(OH)2 Mg(OH)2
溶度积常数(Ksp) 9.0× 10－11 3.5× 10－8 1.9× 10－13 1.8× 10－11
回答下列问题：
(1)Na0.67Mn0.65Fe0.35O2中Mn为＋4价，则其中Fe(Ⅱ)与Fe(Ⅲ)的数目之比为____________(其中的Ⅱ、Ⅲ表示化合价的数值)
(2)“放电处理”的主要目的为___________________________________；
“正极酸溶”反应的离子方程式为________________________________________
___________________________________________________________________。
(3)“萃取”时，几种萃取剂对铁的萃取率与盐酸浓度的关系如图所示。则适合选用的萃取剂为___________________________(填字母)，理由为____________________________________________。
(4)由“反萃取”所得水相制备FeCl3·6H2O的操作为_________________________________________________________________
________________________________________________________________。
(5)“沉锰”时，若Mn2＋沉淀完全而Mg2＋不形成沉淀，则“萃取”所得水相中c(Mg2＋)不超过____________(保留2位有效数字)；该工序不采用调pH的方法的原因为______________________________________________________________
_________________________________________________________________。
(6)母液中提取所得晶体的部分立方结构如图所示。
①图甲所示单元结构不是NaCl的晶胞单元的理由为___________________________________________________________________
_________________________________________________________________。
②NaCl晶体中，由最近Na＋围成的正八面体与最近Cl－围成的正四面体的数目之比为___________________________________________________________。
7.(2023·茂名电白联考)铊广泛用于高能物理、超导材料等领域，冶炼酸性废水中铊离子(Tl＋)浓度仍较高，还同时含有Zn2＋、Cu2＋、SO等离子，需要处理回收金属元素达标后排放，处理工艺流程如图所示：
已知：①部分金属离子的沉淀pH范围如表所示：
离子种类 Tl3＋ Cu2＋ Zn2＋
开始沉淀pH 1.4 5.2 5.9
完全沉淀pH 2.8 6.4 8.9
②Tl＋化合物与碱金属化合物类似，易溶于水，易被氧化为Tl3＋。
回答下列问题：
(1)“中和”加入石灰调节pH为9.0，则滤渣1的主要成分除了Zn(OH)2外还有__________(填化学式)。
(2)“氧化”步骤加入不同氧化剂时铊的去除率如图所示，则氧化剂及其投加量应选择________；写出选用次氯酸钠作氧化剂时发生反应的离子方程式：__________________________________________________________________
_________________________________________________________________。
(3)①复合纳米吸附剂是以树脂基质为原料，经纳米改性后填充纳米水合二氧化锰粒子形成，其比表面积与平均孔径值如下表所示，根据表中数据分析复合纳米吸收剂相比于树脂基质具有良好吸附效果的原因：____________________________________________________________________
___________________________________________________________________。
吸附剂种类 比表面积/m2·g－1 平均孔径/nm
树脂基质 21.52 33.1
复合纳米吸附剂 27.47 4.1
②废水中Tl3＋吸附过程可以用以下方程式表示，若要利用吸附原理使吸附剂再生，需要进行的操作为___________________________________________________
________________________________________________________________。
(4)铊镉合金是原子能工业重要材料，其一种立方晶胞结构如图所示，已知该铊镉合金密度为ρ g·cm－3，设NA为阿伏加德罗常数的值，则铊原子和镉原子之间的最短距离d＝__________ nm(用含ρ、NA的代数式表示)。
(5)科学家为了获得高质量的半导体材料，合成了一种稀散元素铊配合物：三(3，5－二甲基－1－吡唑)甲烷－铊(I)配合物，其结构简式如图所示，铊(Tl)属于第六周期硼族元素，则基态Tl＋的价电子排布图为____________；配合物中Tl＋的配位数为____________，C原子的杂化方式为____________。
8.(2023·广东高考真题变式题)赤泥是氧化铝生产排放的固体废弃物。由赤泥(主要成分为Al2O3、SiO2、Fe2O3、FeO、CaO、Na2O等)制备一种高效净水剂聚合硫酸铝铁(PAFS)的工艺流程如下：
(1)基态铝原子的核外电子排布式为__________，SO的空间结构是__________。
(2)“焙烧”时，需将赤泥粉碎的目的是________________________________
____________________________________________________________。
(3)酸浸渣的主要成分是____________(填化学式)。
(4)“氧化”时发生反应的离子方程式为________________________________
_________________________________________________________________。
室温下，向氧化后的溶液中滴加NaOH溶液至pH＝4时，溶液中的c(Fe3＋)＝__________ mol·L－1。(已知25 ℃，Fe(OH)3的Ksp＝4.0×10－38)
(5)为了测试所制得的聚合硫酸铝铁的性能，取某水样在不同pH条件下加入PAFS[AlaFeb(OH)m(SO4)n]并测定其去浊率，结果如图所示。(已知去浊率越高，净水效果越好)由图可知在设定的偏酸性和偏碱性条件下，水样的去浊率均不高。试分析pH<7时，去浊率较低的可能原因为_________________________________
_________________________________________________________________。
(6)一种碳溶解在铁单质中形成合金的晶胞如右图所示，则该物质的化学式为____________，若晶体密度为ρ g/cm3，则晶胞中最近的两个碳原子的距离为__________ pm(阿伏加德罗常数的值用NA表示，写出计算式即可)。
题型特训4 与实验相融合的工艺流程题
9.Cr2O3(铬绿)是一种高级绿色颜料，工业上以铬铁矿(主要成分为Cr2O3、SiO2、Al2O3、Fe2O3)为原料制备Cr2O3的工艺流程如图所示：
回答下列问题：
(1)为加快焙烧速率和提高原料的利用率，可采取的措施为____________(写出一种即可)。
(2)已知焙烧时Al、Si的氧化物转化为可溶性钠盐，“滤液1”的主要成分为Na2CrO4。“滤渣1”的主要成分是________，Si元素可溶性钠盐的化学式是________________，Cr2O3“焙烧”时反应的化学方程式为_____________________________________________________________。
(3)实验室中进行“操作3”时，下列仪器不需要用到的是________(填仪器名称)。
(4)常温下，溶液中部分离子的物质的量浓度的对数lgc与pH的关系如图所示。已知溶液中离子浓度≤10－5 mol·L－1时认为沉淀完全。
“滤液1”需加________(填“酸”或“碱”)“调pH”到标准范围________以除去杂质。“调pH”过程中，含铝元素化合物转化的离子方程式为________________，含Cr元素化合物转化的离子方程式为_________________________________________________________
__________________________________________________________。
10.提纯锌白粉(主要成分为ZnO，还含有FeO、MnO、CuO等杂质)流程如下图所示：
回答下列问题：
(1)“浸出”时，MnO参与反应的离子方程式为__________________________________________________________________
_______________________________________________________________。
(2)已知浸出液中c(Fe2＋)＝5.04 mg·L－1，c(Mn2＋)＝1.65 mg·L－1。若要除尽1 m3浸出液中的Fe2＋和Mn2＋(所有含锰元素的物质均转化为MnO2)，则“氧化”时至少需要加入____________g高锰酸钾。
(3)“沉锌”反应在50 ℃条件下进行，生成ZnO的“前驱体”ZnCO3·2Zn(OH)2·H2O，试写出该反应的化学方程式：__________________________________________________________________
__________________________________________________________________。
(4)某实验小组选用下图所示的部分装置验证锌白粉与碳粉反应生成的可能气态产物。
已知：PdCl2＋CO＋H2O===Pd(黑色)↓＋CO2＋2HCl
①上述装置的合理连接顺序为____________(填仪器接口的小写字母)。
②实验前先通入一段时间的氮气，其目的是___________________________________________________________________
___________________________________________________________________。
综合题突破一　工艺流程与物质结构综合题
1.答案　（1）过滤　分液漏斗
（2）将Fe2＋氧化为Fe3＋
（3）Ca2＋＋2F－===CaF2↓　3×10－2
（4）Zn2＋
（5）萃取反应中，溶液pH升高，H＋浓度减小，平衡右移，萃取率升高
（6）①NiSO4＋Ca（OH）2===Ni（OH）2＋CaSO4　②960
解析　由题给流程可知，向酸性硫酸镍废液中通入氯气将亚铁离子氧化为铁离子后，加入氢氧化镍浆液调节溶液pH将铁离子转化为氢氧化铁沉淀，过滤得到氢氧化铁滤渣和滤液a；向滤液中加入氟化镍溶液，将溶液中的钙离子、镁离子转化为氟化钙、氟化镁沉淀，过滤得到含有氟化钙、氟化镁的滤渣和滤液b；向滤液b中加入萃取剂P204萃取溶液中的锌离子，分液得到含有锌离子的有机相和萃余液；向有机相中加入稀硫酸反萃取、分液得到萃取剂P204循环使用；萃余液经蒸发结晶、过滤得到六水硫酸镍和母液。（1）由分析可知，操作1、2为固液分离的过滤操作，操作3为液液分离的分液操作，分液所需要主要玻璃仪器为烧杯和分液漏斗；（2）由分析可知，向酸性硫酸镍废液中通入氯气的目的是将亚铁离子氧化为铁离子；（3）由分析可知，加入氟化镍溶液的目的是将溶液中的钙离子、镁离子转化为氟化钙、氟化镁沉淀，反应的离子方程式为Mg2＋＋2F－===MgF2↓、Ca2＋＋2F－===CaF2↓，由溶度积可知，当溶液中镁离子完全沉淀时，钙离子已经完全沉淀，则杂质离子沉淀完全时，溶液中氟离子浓度为＝3×10－2 mol/L；（4）由分析可知，滤液b中含有的金属阳离子为镍离子和锌离子；（5）由分析可知，向滤液b中加入萃取剂P204的目的是萃取溶液中的锌离子，由题给方程式可知，在一定范围内，随着溶液pH升高，溶液中氢离子浓度减小，萃取反应向正反应方向移动，锌离子的萃取率升高；（6）①由题意可知，在母液中加入石灰乳制备氢氧化镍浆液的反应为硫酸镍溶液与石灰乳反应生成溶解度更小的氢氧化镍和微溶的硫酸钙，反应的化学方程式为NiSO4＋Ca（OH）2===Ni（OH）2＋CaSO4；②由题意可知，与母液稀释液中硫酸根离子反应的钡离子的物质的量为0.050 0 mol/L×0.01 L－0.010 0 mol/L×0.025 L＝2.5×10－4 mol，则处理后的母液稀释液中硫酸根离子的含量为＝960 mg/L。
2.答案　（1）6s26p3　（2）AgCl、SiO2　（3）2SbCl3＋3H2OSb2O3↓＋6HCl　升温有利于促进SbCl3的水解，使SbCl3的水解更彻底　（4）①5.0×1038　②乙酰胺分子间氢键的强度大于硫代乙酰胺，数目多于硫代乙酰胺　（5）2∶1　（6）Bi2MoO6＋CO2===Bi2O2CO3＋MoO3　（7）（，，）
解析　（1）基态Bi原子核外有83个电子，位于第六周期ⅤA族，价电子排布式为6s26p3。（2）由氧化铋渣的成分及“酸浸”时加入的试剂可知，浸渣为未溶解的SiO2和生成的AgCl。（3）“除锑”时SbCl3水解生成难溶的Sb2O3，故“除锑”的化学方程式是2SbCl3＋3H2OSb2O3↓＋6HCl。（4）①由该反应的离子方程式可知其平衡常数K＝＝＝＝5.0×1038。②乙酰胺分子能形成氨基与氨基之间的氢键，也能形成O与氨基H原子之间的氢键（强度大于N…H），而硫代乙酰胺只存在氨基之间的氢键，故乙酰胺沸点比硫代乙酰胺高。（5）由流程图可知，“酸溶”时，Bi2S3中－2价S被氧化为0价S，硝酸被还原为NO，根据氧化还原反应中得失电子守恒可得2HNO3（氧化剂）～Bi2S3（还原剂），故氧化剂与还原剂的物质的量之比为2∶1。（6）分析Bi2MoO6与反应后的产物Bi2O2CO3、MoO3可知，各元素化合价没有变化，只是生成物中增加了1个C原子和2个O原子，故Bi2MoO6在空气中变质是因为吸收了CO2，反应的化学方程式是Bi2MoO6＋CO2===Bi2O2CO3＋MoO3。（7）由A、B的坐标可知，晶胞内小立方体的边长为晶胞边长的，且小立方体正好在晶胞正中间，故C点坐标为（，，）。
3.答案　（1）3d84s2　（2）极性　（3）5×10－3
（4）2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－（或2H＋＋2e－===H2↑）　（5）避免硝酸分解，减小硝酸镍的水解程度（或加快水的挥发，答案合理即可）　（6）①<　O　②3NaNO2＋2HNO3===3NaNO3＋2NO↑＋H2O
解析　（1）镍为28号元素，基态Ni原子的价电子排布式为3d84s2。（2）H2O2分子中的中心O原子价层电子对数为4，其中每个O原子都有2对孤电子对，导致空间结构不对称，正负电荷中心不重合，故H2O2是极性分子。（3）当溶液中某离子浓度小于1.0×10－5 mol·L－1时，可认为该离子沉淀完全。“除镁钙”阶段，加入NaF除尽Mg2＋、Ca2＋，当Mg2＋完全沉淀时，溶液中c（F－）＝＝×10－3 mol·L－1，当Ca2＋完全沉淀时，溶液中c（F－）＝＝5×10－3 mol·L－1，故除Mg2＋、Ca2＋后的滤液中c（F－）至少应为5×10－3 mol·L－1。（4）析镍过程发生在阴极，Ni2＋得电子，溶液中的H＋也可能得电子。（5）减压蒸发可避免硝酸分解，减小硝酸镍的水解程度，加快水的挥发。（6）①NO中的中心N原子价层电子对数为2＋＝3，所以N原子的杂化类型为sp2杂化，空间结构为V形，NO的键角小于120°；NO中心原子N原子价层电子对数为3＋＝3，故NO的空间结构为平面三角形，键角为120°，故键角：NO4.答案　（1）Fe3＋　PbSO4　温度过高，Cl2的溶解度变小，反应不充分，温度过低，反应速率慢
（2）Fe＋SnCl4===FeCl2＋SnCl2
（3）2.6
（4）K3[Fe（CN）6]
（5）Fe3＋＋3HCO===Fe（OH）3↓＋3CO2↑
（6）制油漆、炼铁等（答案合理即可）
解析　（1）氯气与铁反应得到FeCl3，所以还有的金属阳离子为Fe3＋；对比PbCl2和PbSO4的Ksp，PbSO4更难溶，所以浸渣的成分为PbSO4；气体的溶解度随温度增大而降低，温度过高，Cl2的溶解度变小，反应不充分，温度过低，反应速率过慢；（2）分析流程，“还原”反应后的生成物为Sn2＋和Fe2＋，故反应的化学方程式为Fe＋SnCl4===FeCl2＋SnCl2；
（3）c（Sn2＋）＝＝，若c（OH－）＝≥1.0×10－11.425 mol·L－1，c（H＋）≤1.0×10－2.575 mol·L－1，所以pH＝－lg c（H＋）≥2.575≈2.6；（4）Fe2＋遇K3[Fe（CN）6]溶液产生蓝色沉淀，若被完全氧化，则无明显现象；（5）根据流程，Fe3＋与HCO发生相互促进的水解反应，生成物为CO2和Fe（OH）3，可知离子方程式为Fe3＋＋3HCO===Fe（OH）3↓＋3CO2↑；（6）氢氧化铁受热后得到的物质A为氧化铁，可用于炼铁和制油漆等。
5.答案　（1）3d8　大于
（2）3NiS＋ClO＋6H＋===3Ni2＋＋3S＋Cl－＋3H2O　取反应后少量滤液于试管中，滴加K3[Fe（CN）6]溶液，若无蓝色沉淀产生，说明NaClO3已足量。
（3）CaSO4、SiO2、S
（4）99.7%
（5）NiCO3·2Ni（OH）2·2H2O
（6）冷却至30.8 ℃～53.8 ℃之间结晶
解析　（1）Ni失去2个电子后，价电子只剩d轨道的8个电子；因Fe2＋再失去一个电子后为3d5半充满状态，能量更低，更稳定，因此Fe2＋更容易失去一个电子，失去时所需要吸收的能量也更少。（2）“酸溶”过程中，酸性条件下，NiS被NaClO3氧化为S沉淀，发生反应的离子方程式为：3NiS＋ClO＋6H＋===3Ni2＋＋3S＋Cl－＋3H2O；要证明氯酸钠已足量，只需证明溶液中已经没有亚铁离子，因此方法为：取反应后少量滤液于试管中，滴加K3[Fe（CN）6]溶液，若无蓝色沉淀产生，说明NaClO3已足量。（3）镍矿渣主要含Ni（OH）2、NiS，还含FeO、Fe2O3、MgO、CaO和SiO3，向其中加入硫酸，Ni（OH）2与硫酸反应生成NiSO4，NiS与硫酸和氯酸钠共同反应生成NiSO4和S，FeO与硫酸和氯酸钠共同反应生成Fe2（SO4）3，Fe2O3与硫酸反应生成Fe2（SO4）3，MgO与硫酸反应生成MgSO4，CaO与硫酸反应生成CaSO4，SiO2与硫酸不反应，则过滤得到的滤渣1含SiO2、CaSO4、S。（4）当滤液2中c（Mg2＋）＝1.5×10－6 mol/L时，c2（F－）＝＝＝5×10－5（mol/L）2，此时溶液中c（Ca2＋）＝＝＝3×10－6 mol/L，除钙率为：×100%＝99.7%。（5）750 ℃以上残留固体为NiO，可知n（NiO）＝0.03 mol，500 ℃～750 ℃条件下加热，收集到的气体产物只有一种，说明发生反应NiCO3NiO＋CO2↑，固体质量减少（2.69－2.25）＝0.44 g，说明反应生成二氧化碳的质量为0.44 g，则n（NiCO3）＝n（CO2）＝0.01 mol；根据镍元素守恒，n[Ni（OH）2]＝0.03 mol－0.01 mol＝0.02 mol，则n（H2O）＝＝0.02 mol，该样品的化学式为NiCO3·2Ni（OH）2·2H2O。（6）从溶液中获得晶体的操作一般是：蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤、干燥，依据表中数据可知：30.8 ℃～53.8 ℃，晶体以NiSO4·6H2O形式存在，因此冷却结晶时应在30.8 ℃～53.8 ℃之间冷却结晶。
6.答案　（1）32∶3
（2）提高金属阳离子尤其是钠离子的回收率，并保证拆解安全　100Na0.67Mn0.65Fe0.35O2＋98Fe2＋＋400H＋===67Na＋＋65Mn2＋＋133Fe3＋＋200H2O、Mg＋2H＋===Mg2＋＋H2↑
（3）e　所需酸浓度小，萃取率高
（4）在通HCl氛围下（或不断滴加浓盐酸条件下）蒸发浓缩、降温结晶、过滤、洗涤、干燥
（5）3.9×10－3 mol·L－1　Ksp[Mn（OH）2]与Ksp[Mg（OH）2]相差不大，沉淀分离Mn2＋的pH范围不易控制
（6）①图甲所示单元结构无隙并置不能得到NaCl的晶体结构　②1∶2
解析　废旧钠离子电池进行放电处理，“正极酸溶”时，Na0.67Mn0.65Fe0.35O2中的Mn氧化其中的Fe（Ⅱ）和FeCl2，盐酸溶解Mg，过滤，向滤液中加萃取剂萃取氯化铁，再反萃取得到氯化铁和盐酸，在HCl气流中进行一系列操作得到氯化铁，向水相中加入碳酸氢钠沉锰，再调节溶液pH值，最后得到母液。（1）Na0.67Mn0.65Fe0.35O2中Mn为＋4价，设其中Fe（Ⅱ）的数目为x、Fe（Ⅲ）的数目为y，列式得x＋y＝0.35、0.67＋0.65×4＋2x＋3y＝4，解得x＝0.32、y＝0.03，则其中Fe（Ⅱ）与Fe（Ⅲ）之比为32∶3。（2）“放电处理”时，两极用导线相连形成原电池装置，阳离子向正极定向移动，可提高金属阳离子尤其是钠离子的回收率，同时可保证拆解安全；由转化关系可知，“正极酸溶”时，Na0.67Mn0.65Fe0.35O2中的Mn氧化其中的Fe（Ⅱ）和FeCl2，盐酸溶解Mg，反应的离子方程式为100Na0.67Mn0.65Fe0.35O2＋98Fe2＋＋400H＋===67Na＋＋65Mn2＋＋133Fe3＋＋200H2O、Mg＋2H＋===Mg2＋＋H2↑。（3）由图可知，选用e（TODGA/正十二烷）作萃取剂，“萃取”时所需酸浓度小，萃取率高，可节约原料和保证高萃取率。（4）“反萃取”所得水相为FeCl3和HCl溶液，由于铁离子发生水解，因此由其制备FeCl3·6H2O的操作为在通HCl氛围下（或不断滴加浓盐酸条件下）蒸发浓缩、降温结晶、过滤、洗涤、干燥。（5）由信息可知，Mn2＋沉淀完全时，溶液中c（CO）＝ mol·L－1＝ mol·L－1＝9.0×10－6 mol·L－1，当c（Mg2＋）·c（CO）≤Ksp（MgCO3）＝3.5×10－8时不产生沉淀，计算得c（Mg2＋）≤ mol·L－1≈3.9×10－3 mol·L－1。根据Ksp[Mn（OH）2]与Ksp[Mg（OH）2]的值相差不大，沉淀分离Mn2＋的pH范围不易控制，不适合采用调pH的方法。（6）①由NaCl晶体结构可知，图甲所示单元结构无隙并置不能得到NaCl的晶体结构。②由图可知，NaCl晶胞中由最近Na＋围成的正八面体有4个，由最近Cl－围成的正四面体有8个，二者的数目之比为1∶2。
7.答案　（1）Cu（OH）2、CaSO4
（2）GY－1、2.5 mg·L－1　Tl＋＋ClO－＋2H＋===Tl3＋＋Cl－＋H2O
（3）①复合纳米吸附剂具有更大的比表面积，增加了更多的活性吸附位点；平均孔径更小，具有更高的铊吸附容量　②向吸附后的溶液中加入强酸溶液
（4）××107
（5）　6　sp2、sp3
解析　（1）由“氧化”步骤知Tl＋被氧化为Tl3＋后被吸附除去，“中和”时不会被沉淀，故pH＝9.0时沉淀Zn2＋、Cu2＋、SO形成Zn（OH）2、Cu（OH）2、CaSO4，加入的石灰可以形成硫酸钙微溶沉淀，同时调节pH。（2）由图中铊的去除率值可知，GY－1的去除率高，并且加入量为2.5 mg·L－1时达到最高，超过此加入量后铊去除率下降且成本增加。氧化剂的作用是将Tl＋氧化为Tl3＋，故反应为Tl＋与ClO－的氧化还原反应，ClO－被还原为Cl－，配平后可得离子方程式。（3）①表格中复合纳米吸附剂的比表面积更大，使得吸附面积增大也就是有更多活性吸附点，而平均孔径更小能拦截吸附更多的Tl3＋，即铊吸附容量大，综合两点说明，要注意必须对比表面积和孔径进行进一步解释。②由平衡可知，从浓度方面考虑，增大H＋浓度可使得平衡逆向移动，使吸附剂再生，即加入强酸使酸性增强。此处是液态物质反应，且焓变未知，压强、温度、催化剂等因素不予考虑。（4）设晶胞边长为a cm，Tl位于面心处共6×＝3个，Cd位于顶点处共8×＝1个，ρ＝ g·cm－3＝ g·cm－3解得a＝，Tl与Cd的最短距离为面对角线一半，故如图（），a2＋a2＝（2d）2，d＝a cm＝· cm＝××107 nm。（5）基态Tl价电子排布式为6s26p1，故基态Tl＋价电子排布式为6s2，价电子排布图为；从配合物结构中可见配位数为6；该结构中不饱和C原子均为sp2杂化，饱和C原子均为sp3杂化。
8.答案　（1）1s22s22p63s23p1或[Ne]3s23p1　正四面体
（2）增大接触面积，加快反应速率，使焙烧更充分
（3）SiO2、CaSO4
（4）ClO＋6Fe2＋＋6H＋===Cl－＋6Fe3＋＋3H2O　4.0×10－8
（5）pH<7时，c（H＋）较大，抑制了PAFS（或Fe3＋和Al3＋）的水解，生成胶体的量减少，使得去浊率较低
（6）FeC　××1010
解析　赤泥（主要成分为Al2O3、SiO2、Fe2O3、FeO、CaO、Na2O等）经焙烧后加硫酸酸浸，生成的CaSO4难溶于水，SiO2不溶于H2SO4，所以酸浸渣的成分是SiO2、CaSO4，所得滤液含有Fe3＋、Al3＋、Fe2＋、Na＋以及过量的硫酸，氧化工序中加入NaClO3将Fe2＋氧化为Fe3＋，加入NaOH聚合后，分离出高效净水剂聚合硫酸铝铁。
（1）Al是13号元素，基态铝原子的核外电子排布式为1s22s22p63s23p1或[Ne]3s23p1，硫酸根离子中，中心S原子的孤电子对为＝0，价层电子对个数＝4＋0＝4 ，SO的空间结构是正四面体。（2）接触面积越大，反应速率越快，“焙烧”时，需将赤泥粉碎的目的是增大接触面积，加快反应速率，使焙烧更充分。（3）据分析，酸浸渣的主要成分是SiO2、CaSO4。（4）“氧化”时NaClO3将Fe2＋氧化为Fe3＋，发生反应的离子方程式为ClO＋6Fe2＋＋6H＋===Cl－＋6Fe3＋＋3H2O。室温下，向氧化后的溶液中滴加NaOH溶液至pH＝4时，c（OH－）＝10－10 mol·L－1，Ksp[Fe（OH）3]＝c（Fe3＋）·c3（OH－）＝4.0×10－38，则溶液中的c（Fe3＋）＝＝4.0×10－8 mol·L－1。（5）高效净水剂聚合硫酸铝铁（PAFS）净水原理是：铁离子、铝离子水解生成的氢氧化铁胶体、氢氧化铝胶体具有吸附性，能吸附水中的固体悬浮物并使之沉降。pH<7时，去浊率较低的可能原因为：pH<7时，c（H＋）较大，抑制了PAFS（或Fe3＋和Al3＋）的水解，生成胶体的量减少，使得去浊率较低。（6）铁位于晶胞的顶点和面心，数目为8×＋6×＝4个，C位于棱边的中点和体心，数目为12×＋1＝4个，则该物质的化学式为FeC，若晶体密度为ρ g/cm3，晶胞的体积＝ cm3，晶胞的参数为×1010 pm，则晶胞中最近的两个碳原子的距离为面对角线的一半，即××1010 pm。
9.答案　（1）粉碎铬铁矿（或充分搅拌、或通入足量空气等）
（2）Fe2O3　Na2SiO3　2Cr2O3＋4Na2CO3＋3O24Na2CrO4＋4CO2
（3）蒸发皿和分液漏斗
（4）酸　4.5解析　（1）为加快焙烧速率和提高原料的利用率，可采取的措施可以为将铬铁矿粉碎（或充分搅拌、或通入足量空气等）；（2）根据工艺流程图分析可知“滤渣1”的主要成分是Fe2O3，Si元素可溶性钠盐的化学式是Na2SiO3；已知“滤液1”中铬元素的存在形式为Na2CrO4，则根据元素守恒、电子守恒，可知Cr2O3“焙烧”时反应的化学方程式为：2Cr2O3＋4Na2CO3＋3O24Na2CrO4＋4CO2；（3）操作3是灼烧固体物质，实验室中进行“操作3”时，需使用的仪器有坩埚及坩埚钳，而不需要使用蒸发皿及分液漏斗；（4）“滤液1”需加H2SO4来调整溶液pH，使NaAlO2、Na2SiO3转化为Al（OH）3、H2SiO3沉淀；根据Al3＋及SiO离子形成沉淀的pH范围可知，调整pH最佳范围为4.510.答案　（1）MnO＋2H＋===Mn2＋＋H2O
（2）7.9
（3）3ZnSO4＋6NH4HCO3===ZnCO3·2Zn（OH）2·H2O↓＋5CO2↑＋3（NH4）2SO4
（4）①adefgbc　②排除装置中的氧气，避免与碳反应产生气体产生干扰
解析　（1）MnO与酸反应生成对应的盐和水，故离子方程式为MnO＋2H＋===Mn2＋＋H2O。
（2）1 m3浸出液中c（Fe2＋）＝5.04 mg·L－1，c（Mn2＋）＝1.65 mg·L－1，得m（Fe2＋）＝5.04 g，m（Mn2＋）＝1.65 g；则n（Fe2＋）＝0.09 mol，n（Mn2＋）＝0.03 mol，根据二价铁、二价锰和高锰酸根离子的关系式进行计算：
；
；
故高锰酸钾需要0.05 mol，质量为：0.05×158 g＝7.9 g；（3）根据原子守恒及电荷守恒书写方程式为：3ZnSO4＋6NH4HCO3===ZnCO3·2Zn（OH）2·H2O↓＋5CO2↑＋3（NH4）2SO4；（4）根据可能产生的气态物质二氧化碳和一氧化碳的检验方法判断，因为PdCl2＋CO＋H2O===Pd（黑色）↓＋CO2＋2HCl有二氧化碳产生，故不能先检验CO，应先检验二氧化碳，故先通入澄清石灰水，后检验一氧化碳，通入PdCl2溶液。而反应锌白粉与碳粉在高温下反应，为了避免碳粉和水的反应，故在A装置后加一个干燥装置，故连接顺序为：adefgbc；②实验前先通入一段时间的氮气，排除装置中的氧气，避免与碳反应产生气体产生干扰。