《2025年步步高大二轮专题复习化学》

1. (2024·安徽，15)精炼铜产生的铜阳极泥富含Cu、Ag、Au等多种元素。研究人员设计了一种从铜阳极泥中分离回收金和银的流程，如下图所示。

回答下列问题：
(1)Cu位于元素周期表第____________周期第____________族。
(2)“浸出液1”中含有的金属离子主要是____________。
(3)“浸取2”步骤中，单质金转化为HAuCl₄的化学方程式为______________________________。
(4)“浸取3”步骤中，“浸渣2”中的____________(填化学式)转化为[Ag(S₂O₃)₂]³⁻。
(5)“电沉积”步骤中阴极的电极反应式为______________________________。“电沉积”步骤完成后，阴极区溶液中可循环利用的物质为__________(填化学式)。
(6)“还原”步骤中，被氧化的N₂H₄与产物Au的物质的量之比为____________。
(7)Na₂S₂O₃可被I₂氧化为Na₂S₄O₆。从物质结构的角度分析S₄O₆²⁻的结构为(a)而不是(b)的原因：______________________________。

答案：
(1) 四 ⅠB
(2) $Cu^{2 + }$
(3) $2Au + 8HCl + 3H_{2}O_{2}=2HAuCl_{4}+6H_{2}O$
(4) $AgCl$
(5) $[Ag(S_{2}O_{3})_{2}]^{3 - }+e^{-}=Ag\downarrow+2S_{2}O_{3}^{2 - }$ $Na_{2}S_{2}O_{3}$
(6) $3:4$
(7) (a) 结构中电子云分布较均衡，结构较为稳定，(b) 结构中正、负电荷中心不重合，极性较大，较不稳定，且存在过氧键，过氧键的氧化性大于 $I_{2}$，故 $Na_{2}S_{2}O_{8}$ 不能被 $I_{2}$ 氧化成 (b) 结构
解析
(2) 精炼铜产生的铜阳极泥富含 $Cu$、$Ag$、$Au$ 等，铜阳极泥加入硫酸、$H_{2}O_{2}$，$Cu$ 被 $H_{2}O_{2}$ 氧化为 $Cu^{2 + }$ 进入浸出液 1 中，故浸出液 1 中含有的金属离子主要是 $Cu^{2 + }$，$Ag$、$Au$ 不反应，浸渣 1 中含有 $Ag$ 和 $Au$。
(3) 浸渣 1 中含有 $Ag$ 和 $Au$，向浸渣 1 中加入盐酸、$H_{2}O_{2}$，$Au$ 与盐酸、$H_{2}O_{2}$ 反应生成 $HAuCl_{4}$ 和 $H_{2}O$，化学方程式为 $2Au + 8HCl + 3H_{2}O_{2}=2HAuCl_{4}+6H_{2}O$。
(4) 浸渣 1 中含有 $Ag$ 和 $Au$，向浸渣 1 中加入盐酸、$H_{2}O_{2}$，$Ag$ 转化为 $AgCl$，浸渣 2 中含有 $AgCl$，$AgCl$ 与 $Na_{2}S_{2}O_{3}$ 反应生成 $[Ag(S_{2}O_{3})_{2}]^{3 - }$。
(5) “电沉积”步骤中，阴极发生还原反应，$[Ag(S_{2}O_{3})_{2}]^{3 - }$ 得电子被还原为 $Ag$，电极反应式为 $[Ag(S_{2}O_{3})_{2}]^{3 - }+e^{-}=Ag\downarrow+2S_{2}O_{3}^{2 - }$；阴极区溶液中含有 $Na^{ + }$，故“电沉积”步骤完成后，阴极区溶液中可循环利用的物质为 $Na_{2}S_{2}O_{3}$。
(6) 还原步骤中，$HAuCl_{4}$ 被还原为 $Au$，$Au$ 化合价由 $ + 3$ 价变为 $0$ 价，一个 $HAuCl_{4}$ 得 $3$ 个电子，$N_{2}H_{4}$ 被氧化为 $N_{2}$，$N$ 的化合价由 $- 2$ 价变为 $0$ 价，一个 $N_{2}H_{4}$ 失 $4$ 个电子，根据得失电子守恒可知，被氧化的 $N_{2}H_{4}$ 与产物 $Au$ 的物质的量之比为 $3:4$。

2. (2024·河北，16)V₂O₅是制造钒铁合金、金属钒的原料，也是重要的催化剂。以苛化泥为焙烧添加剂从石煤中提取V₂O₅的工艺，具有钒回收率高、副产物可回收和不产生气体污染物等优点。工艺流程如下。

已知：ⅰ. 石煤是一种含V₂O₃的矿物，杂质为大量Al₂O₃和少量CaO等；苛化泥的主要成分为CaCO₃、NaOH、Na₂CO₃等。
ⅱ. 高温下，苛化泥的主要成分可与Al₂O₃反应生成偏铝酸盐；室温下，偏钒酸钙[Ca(VO₃)₂]和偏铝酸钙均难溶于水。回答下列问题：
(1)焙烧生成的偏钒酸盐中钒的化合价为________，产生的气体①为______(填化学式)。
(2)水浸工序得到滤渣①和滤液，滤渣①中含钒成分为偏钒酸钙，滤液中杂质的主要成分为________________(填化学式)。
(3)在弱碱性环境下，偏钒酸钙经盐浸生成碳酸钙，发生反应的离子方程式为__________________；CO₂加压导入盐浸工序可提高浸出率的原因为______________________________；浸取后低浓度的滤液①进入__________________(填工序名称)，可实现钒元素的充分利用。
(4)洗脱工序中洗脱液的主要成分为________________(填化学式)。
(5)下列不利于沉钒过程的两种操作为________________(填序号)。
a. 延长沉钒时间
b. 将溶液调至碱性
c. 搅拌
d. 降低NH₄Cl溶液的浓度

答案：
(1) $ + 5$ $CO_{2}$
(2) $NaAlO_{2}$
(3) $HCO_{3}^{-}+OH^{-}+Ca(VO_{3})_{2}\stackrel{65 - 70^{\circ}C}{=}CaCO_{3}+H_{2}O + 2VO_{3}^{-}$ 提高溶液中 $HCO_{3}^{-}$ 浓度，促使偏钒酸钙转化为碳酸钙，使 $VO_{3}^{-}$ 进入滤液①中 离子交换
(4) $NaCl$
(5) bd
解析 石煤和苛化泥通入空气进行焙烧，反应生成 $NaVO_{3}$、$Ca(VO_{3})_{2}$、$NaAlO_{2}$、$Ca(AlO_{2})_{2}$、$CaO$ 和 $CO_{2}$ 等，水浸可分离焙烧后的可溶性物质（如 $NaVO_{3}$）和不溶性物质 $[Ca(VO_{3})_{2}$、$Ca(AlO_{2})_{2}$ 等]，过滤后滤液进行离子交换、洗脱，用于富集和提纯 $VO_{3}^{-}$，加入氯化铵溶液沉钒，生成 $NH_{4}VO_{3}$，经一系列处理后得到 $V_{2}O_{5}$；滤渣①在 $pH\approx8$，$65 - 70^{\circ}C$ 的条件下加入 $3\%NH_{4}HCO_{3}$ 溶液进行盐浸，滤渣①中含有钒元素，通过盐浸，使滤渣①中的钒元素进入滤液①中，再将滤液①回流到离子交换工序，进行 $VO_{3}^{-}$ 的富集。
(1) 钒是 23 号元素，其价层电子排布式为 $3d^{3}4s^{2}$；焙烧过程中，$V_{2}O_{3}$ 被氧气氧化生成 $VO_{3}^{-}$，偏钒酸盐中钒的化合价为 $ + 5$ 价；$CaCO_{3}$ 在 $800^{\circ}C$ 以上开始分解，生成的气体①为 $CO_{2}$。
(2) 由已知信息可知，高温下，苛化泥的主要成分与 $Al_{2}O_{3}$ 反应生成偏铝酸钠和偏铝酸钙，偏铝酸钠溶于水，偏铝酸钙难溶于水，所以滤液中杂质的主要成分是 $NaAlO_{2}$。
(3) 在弱碱性环境下，$Ca(VO_{3})_{2}$ 与 $HCO_{3}^{-}$ 和 $OH^{-}$ 反应生成 $CaCO_{3}$、$VO_{3}^{-}$ 和 $H_{2}O$，离子方程式为 $HCO_{3}^{-}+OH^{-}+Ca(VO_{3})_{2}\stackrel{65 - 70^{\circ}C}{=}CaCO_{3}+H_{2}O + 2VO_{3}^{-}$；$CO_{2}$ 加压导入盐浸工序可提高浸出率，因为 $CO_{2}$ 可提高溶液中 $HCO_{3}^{-}$ 浓度，促使偏钒酸钙转化为碳酸钙，使 $VO_{3}^{-}$ 进入滤液①中；滤液①中含有 $VO_{3}^{-}$、$NH_{4}^{+}$ 等，且浓度较低，若要利用其中的钒元素，需要通过离子交换进行分离、富集，故滤液①应进入离子交换工序。
(4) 由离子交换工序中树脂的组成可知，洗脱液中应含有 $Cl^{-}$，因水浸所得溶液中含有 $Na^{ + }$，为避免引入其他杂质离子，且 $NaCl$ 廉价易得，故洗脱液的主要成分应为 $NaCl$。
(5) 延长沉钒时间，能使反应更加完全，有利于沉钒，a 不符合题意；$NH_{4}Cl$ 呈弱酸性，如果将溶液调至碱性，$OH^{-}$ 与 $NH_{4}^{+}$ 反应，不利于生成 $NH_{4}VO_{3}$，b 符合题意；搅拌能使反应物更好的接触，提高反应速率，使反应更加充分，有利于沉钒，c 不符合题意；降低 $NH_{4}Cl$ 溶液的浓度，不利于生成 $NH_{4}VO_{3}$，d 符合题意。