《2025年天利38套五年真题高考试题分类化学》

1.【模块融合】(2025·云南卷,14 分)从褐铁矿型金-银矿(含 Au、Ag、$\boldsymbol{{Fe_{2}O_{3}}}$、$\boldsymbol{{MnO_{2}}}$、$\boldsymbol{{CuO}}$、$\boldsymbol{{SiO_{2}}}$等)中提取 Au、Ag,并回收其他有价金属的一种工艺如下:

已知:①金-银矿中 Cu、Mn 元素的含量分别为0.19%、2.35%。
②$25\ \mathrm{° C}$时,${Mn(OH)_{2}}$的$K_{sp}$为$1.9× 10^{-13}$。
回答下列问题:
(1)基态 Cu 原子的价层电子排布式为_______。
(2)“还原酸浸”时,${MnO_{2}}$反应的离子方程式为_______。
(3)“浸金银”时,Au 溶解涉及的主要反应如下:
① ${Au + 5S_{2}O^{2-}_{3} + [Cu(NH_{3})_{4}]^{2+}\xlongequal{}[Au(S_{2}O_{3})_{2}]^{3-} + [Cu(S_{2}O_{3})_{3}]^{5-} + 4NH_{3}}$
②${4[Cu(S_{2}O_{3})_{3}]^{5-} + 16NH_{3} + O_{2} + 2H_{2}O\xlongequal{}4[Cu(NH_{3})_{4}]^{2+} + 4OH^{-} + 12S_{2}O^{2-}_{3}}$
上述过程中的催化剂为_______。
(4)“沉铜”前，“滤液 1”多次循环的目的为_______。
(5)根据“还原酸浸”“氧化”，推断${Fe^{3+}}$、${Cu^{2+}}$、${MnO_{2}}$的氧化性由强到弱的顺序为_______。
(6)$25\ \mathrm{° C}$“沉铁”后，调节“滤液 4”的 pH 至 8.0，无${Mn(OH)_{2}}$析出,则$c({Mn^{2+}})\leqslant$___${mol/L}$。
(7)一种锑锰(${Mn_{3}Sb}$)合金的立方晶胞结构如图。

①该晶胞中,每个 Sb 周围与它最近且相等距离的 Mn 有_______个。
②$N_{A}$为阿伏加德罗常数的值,晶胞边长为$a\ \mathrm{nm}$,则晶体的密度_______g/cm3(列出计算式即可)。

答案：
1.(14分)
(1)$3d^{10}4s^{1}$
(2)$MnO_{2} + SO_{3}^{2-} + 2H^{+} = Mn^{2+} + SO_{4}^{2-} + H_{2}O$
(3)$[Cu(NH_{3})_{4}]^{2+}$
(4)富集$Cu^{2+}$和$Mn^{2+}$，提高$Cu^{2+}$及$Mn^{2+}$的浓度
(5)$MnO_{2} ＞ Fe^{3+} ＞ Cu^{2+}$ 
(6)0.19
(7)①12 ②$\frac{55 × 3 + 122}{N_{A} · a^{3} × 10^{-21}}$

【解析】从金-银矿中提取并回收金属的工艺流程
(1)$Cu$为29号元素，所以基态$Cu$原子的价层电子排布式为$3d^{10}4s^{1}$。
(2)“还原酸浸”时，$MnO_{2}$在$Na_{2}SO_{3}$及硫酸作用下被还原为$Mn^{2+}$，离子方程式为$MnO_{2} + SO_{3}^{2-} + 2H^{+} = Mn^{2+} + SO_{4}^{2-} + H_{2}O$。
(3)将①×4＋②可得离子方程式$4Au + 8S_{2}O_{3}^{2-} + O_{2} + 2H_{2}O = 4[Au(S_{2}O_{3})_{2}]^{3-} + 4OH^{-}$，所以在“浸金银”时，反应前后$[Cu(NH_{3})_{4}]^{2+}$未发生变化，为催化剂。
(4)由已知①可知金-银矿中的$Cu$、$Mn$含量低，所以“沉铜”前，“滤液1”多次循环可提高$Cu^{2+}$及$Mn^{2+}$的浓度。
(5)“还原酸浸”过程，$MnO_{2}$、$Fe^{3+}$被$SO_{3}^{2-}$还原，而$Cu^{2+}$未被还原，可知$Cu^{2+}$氧化性最弱，“氧化”过程，$MnO_{2}$将$Fe^{2+}$氧化为$Fe^{3+}$，可得$MnO_{2}$的氧化性强于$Fe^{3+}$，所以氧化性由强到弱的顺序为$MnO_{2} ＞ Fe^{3+} ＞ Cu^{2+}$。
(6)$pH = 8.0$时，$c(OH^{-}) = 10^{-6}mol/L$，无$Mn(OH)_{2}$析出，可得$c(Mn^{2+}) \leq \frac{K_{sp}[Mn(OH)_{2}]}{c^{2}(OH^{-})} = \frac{1.9 × 10^{-13}}{(10^{-6})^{2}}mol/L = 0.19mol/L$。
(7)①$Sb$位于晶胞的顶点，与其距离最近的$Mn$位于该顶点所相连的三个面的面心处，每个顶点有$\frac{1}{8}$个$Sb$属于晶胞所有，所以距离$Sb$最近且等距的$Mn$有$\frac{8 × 3}{2} = 12$个。②$Sb$位于晶胞的顶点，有$\frac{1}{8} × 8 = 1$个，$Mn$位于晶胞面心，有$\frac{1}{2} × 6 = 3$个，所以晶胞质量为$\frac{55 × 3 + 122}{N_{A}}g$，晶胞体积为$a^{3} × 10^{-21}cm^{3}$，晶胞密度$\rho = \frac{m}{V} = \frac{\frac{55 × 3 + 122}{N_{A}}}{a^{3} × 10^{-21}}g/cm^{3} = \frac{55 × 3 + 122}{N_{A} · a^{3} × 10^{-21}}g/cm^{3}$。
答67

$2.【$模块融合$】(2025·$甘肃卷$,15 $分$)$研究人员设计了一种从铜冶炼烟尘$($主要含$ S、$${As_{2}O_{3}}$及$Cu、$$Zn、$$Pb $的硫酸盐$)$中高效回收砷、铜、锌和铅的绿色工艺$,$部分流程如下$:$　　

已知$:{As_{2}O_{3}}$熔点$314\ \mathrm{° C},$沸点$460\ \mathrm{° C};$　　
分解温度$:{CuO}\ \ 1\ 100\ \mathrm{° C},{CuSO_{4}}\ \ 560\ \mathrm{° C},{ZnSO_{4}}\ \ 680\ \mathrm{° C},{PbSO_{4}}$高于$1\ 000\ \mathrm{° C};$　　
$K_{sp}{(PbSO_{4})}=1.8× 10^{-8}。$　　
$(1)$设计焙烧温度为$600\ \mathrm{° C},$理由为_________。　　
$(2)$将${SO_{2}}$通入${Na_{2}CO_{3}}$和${Na_{2}S}$的混合溶液可制得${Na_{2}S_{2}O_{3}},$该反应的化学方程式为_________。　　
$(3)$酸浸的目的为_________。　　
$(4)$从浸出液得到$ Cu $的方法为_________(任写一种$)。$　　
$(5) $某含$Pb$化合物是一种被广泛应用于太阳能电池领域的晶体材料，室温下该化合物晶胞如图所示，晶胞参数$a≠b，$$\alpha =\beta =\gamma =90°。$$Cs$与$Pb$之间的距离为__________ pm (用带有晶胞参数的代数式表示$）；$该化合物的化学式为__________ M_{c_{s}}M_{p_{b}}和德罗常数$N_{A}$的代数式表示，质量$)。$　　

答案： 2.(15分)
(1)使$As_{2}O_{3}$转化为气体分离出去，同时使$CuSO_{4}$分解为$CuO$，但其他硫酸盐不分解
(2)$4SO_{2} + 2Na_{2}S + Na_{2}CO_{3} = 3Na_{2}S_{2}O_{3} + CO_{2}$
(3)使$CuO$与硫酸反应生成$CuSO_{4}$，实现$CuO$与$PbSO_{4}$的分离
(4)用铁置换出铜(或电解法)
(5)$\frac{\sqrt{a^{2} + b^{2} + c^{2}}}{2}$ $CsPbBr_{3}$ $\frac{M_{Cs} + M_{Pb} + 3M_{Br}}{abcN_{A} × 10^{-30}}$
【解析】工艺流程
(1)由已知可知$CuSO_{4}$的分解温度为$560^{\circ}C$，故控制焙烧温度为$600^{\circ}C$可以使硫酸铜分解为氧化铜和$SO_{x}$，因硫酸锌和硫酸铅的分解温度高于$600^{\circ}C$，故二者不分解，同时由于温度高于$As_{2}O_{3}$的沸点，$As_{2}O_{3}$转化为气体分离出去。
(2)$SO_{2}$通入$Na_{2}CO_{3}$和$Na_{2}S$的混合溶液中反应的化学方程式为$4SO_{2} + Na_{2}CO_{3} + 2Na_{2}S = 3Na_{2}S_{2}O_{3} + CO_{2}$。
(3)酸浸的目的是用硫酸将$CuO$转化为$CuSO_{4}$，使$CuO$与$PbSO_{4}$分离。
(4)从浸出液中得到铜可采用铁置换或电解的方法。
(5)$Cs$位于晶胞体心，$Pb$位于晶胞顶点，二者之间的距离是晶胞体对角线的一半，体对角线长度为$\frac{\sqrt{a^{2} + b^{2} + c^{2}}}{2}pm$，则$Cs$与$Pb$之间的距离为$\frac{\sqrt{a^{2} + b^{2} + c^{2}}}{2}pm$。根据均摊法计算出每个晶胞中含有1个$Cs$、1个$Pb$和3个$Br$，因此该化合物的化学式为$CsPbBr_{3}$。该晶胞的质量为$\frac{M_{Cs} + M_{Pb} + 3M_{Br}}{N_{A}}g$，晶胞的体积为$abc × 10^{-30}cm^{3}$，因此晶体密度计算式为$\frac{M_{Cs} + M_{Pb} + 3M_{Br}}{abcN_{A} × 10^{-30}}g/cm^{3}$。