《2025年5年高考3年模拟高中化学全一册人教B版》

10.(2024安徽淮北二模，16,改编)铌(Nb)、钽(Ta)为同族元素,在航空航天、武器装备等领域发挥着重要作用。以含铌、钽的尾矿(主要成分有Nb₂O₅、Ta₂O₅、Al₂O₃、SiO₂、MgO、Fe₂O₃等)为原料制备Nb₂O₅、Ta₂O₅的工艺流程如下:
　
已知:①“碱浸”步骤中Nb₂O₅、Ta₂O₅发生的反应为Nb₂O₅ + 2NaOH = 2NaNbO₃ + H₂O;Ta₂O₅ + 2NaOH = 2NaTaO₃ + H₂O。
②“转化”步骤中NaNbO₃、NaTaO₃分别转化成NbF₇²⁻、TaF₇²⁻。
回答下列问题:
(1)碱浸后得到的滤液中溶质的主要成分为__________________________(填化学式);
(2)“盐酸预洗”的目的是__________________;
(3)①“转化"步骤中NaNbO₃转化为NbF₇²⁻的离子方程式为________________________;
②“转化"步骤在90℃、硫酸酸化下完成,反应的速率方程为v = kc¹.²(H⁺)c¹.¹(F⁻),H₂SO₄的作用是________________________
(4)NbF₇²⁻、TaF₇²⁻能被不同的有机溶剂选择性地萃取而与杂质分离,水相1和水相2 中加入硫酸可以回收利用________(填化学式),“调节pH”步骤得到的沉淀是铌、钽的氢氧化物,煅烧氢氧化钽发生反应的方程式为______________________________。

答案： 答案 （1）NaAlO₂、Na₂SiO₃、NaNbO₃、NaTaO₃
（2）将AlO₂⁻转化为Al(OH)₃沉淀，SiO₃²⁻转化为H₂SiO₃沉淀，过滤除去
（3）①NbO₃⁻+7HF$\xlongequal{}$NbF₇²⁻+3H₂O + H⁺ ②增大H⁺浓度，加快反应速率
（4）HF 2Ta(OH)₅$\xlongequal{煅烧}$Ta₂O₅+5H₂O
解析 从含铌、钽的尾矿（主要成分为Nb₂O₅、Ta₂O₅、Al₂O₃、SiO₂、MgO、Fe₂O₃等）中得到Nb₂O₅、Ta₂O₅，则需要除去Al₂O₃、SiO₂、MgO、Fe₂O₃等。第一步，用NaOH溶液碱浸，MgO、Fe₂O₃进入滤渣1；根据Al₂O₃、SiO₂的性质，以及已知信息可得碱浸过滤后滤液中溶质的成分。在后续盐酸预洗步骤中AlO₂⁻转化为Al(OH)₃，SiO₃²⁻转化为H₂SiO₃沉淀，进入滤渣2；至此，杂质基本除尽。（3）①书写离子方程式时，注意HF为弱酸，不能拆成离子形式。②根据速率方程中H⁺浓度的幂，可知H₂SO₄的作用是加快反应速率。（4）水相1和水相2中含有F⁻，加入硫酸可得到HF。

11.(2024江西赣州一模,15)钕铁硼永磁材料被广泛应用于汽车、家电、电子产品等领域。以江西赣州某公司的钕铁硼油泥废料(主要物相为RE₂O₃、Fe₂O₃)为原料,回收有价金属的工艺流程如图所示。

已知:①用RE表示稀土元素;②配位阴离子的稳定常数越大,配位阴离子越稳定。几种配位阴离子的稳定常数如下:

回答下列问题:
(1)钕(Nd)属于f区元素,其原子轨道共有________种不同的形状。
(2)Na₂CO₃溶液能洗涤钕铁硼油泥废料的原因是______________________________(用离子方程式表示)。
(3)浸取后,对浸取液进行紫外可见光光度测试,结果如图所示。写出Fe₂O₃与盐酸反应的离子方程式:________________________。
　　　
(4)沉淀时,H₂C₂O₄用量及沉淀温度对稀土元素与铁元素选择性分离的影响如图所示。

沉淀时,n(H₂C₂O₄)与n(RE)的最佳物质的量之比为________,请说明原因:__________。
最佳沉淀温度为60℃,温度继续升高,稀土元素沉淀率略下降的原因可能是__________。
(5)在沉淀后的滤液中加入H₂C₂O₄,溶液中主要存在的配位阴离子是________,该离子在加入铁粉后生成FeC₂O₄·2H₂O的离子方程式为______________________________。

答案： 答案 （1）4 （2）CO₃²⁻+H₂O$\rightleftharpoons$HCO₃⁻+OH⁻
（3）Fe₂O₃+8Cl⁻+6H⁺$\xlongequal{}$2FeCl₄⁻+3H₂O
（4）3∶1 n(H₂C₂O₄)∶n(RE)=3∶1时，稀土元素沉淀率最高，提高比值，稀土元素沉淀率没有明显提高，但Fe元素沉淀率大幅度提高 温度升高，草酸稀土盐溶解度增大，导致稀土元素沉淀率降低
（5）Fe(C₂O₄)₃³⁻ Fe + 2Fe(C₂O₄)₃³⁻+6H₂O$\xlongequal{}$3FeC₂O₄·2H₂O+3C₂O₄²⁻
解析 （1）钕（Nd）属于f区元素，原子的核外电子排布在s、p、d、f 4种轨道上，即其原子轨道共有4种不同的形状。（2）CO₃²⁻水解使溶液呈碱性，CO₃²⁻+H₂O$\rightleftharpoons$HCO₃⁻+OH⁻，而油脂在碱性溶液中易水解。（3）由图可知，Fe₂O₃与盐酸反应生成FeCl₄⁻，结合原子守恒、电荷守恒配平。（5）由题中表格数据可知，Fe(C₂O₄)₃³⁻最稳定，则在沉淀后的滤液中加入H₂C₂O₄，溶液中主要存在的配位阴离子是Fe(C₂O₄)₃³⁻。