人教版高考化學(xué)一輪復(fù)習(xí)必修模塊第4章金屬及其化合物第3節(jié)金屬材料課件

第3節(jié)金屬材料第4章課標(biāo)要求1.結(jié)合真實(shí)情境中的應(yīng)用實(shí)例或通過實(shí)驗(yàn)探究,了解常見金屬材料的主要性質(zhì),了解其在生產(chǎn)、生活中的應(yīng)用。2.結(jié)合實(shí)例認(rèn)識(shí)金屬性質(zhì)的多樣性,了解通過化學(xué)反應(yīng)可以探索物質(zhì)性質(zhì)、實(shí)現(xiàn)物質(zhì)的轉(zhuǎn)化,認(rèn)識(shí)物質(zhì)及其轉(zhuǎn)化在自然資源綜合利用和環(huán)境保護(hù)中的重要作用。備考指導(dǎo)1.本節(jié)內(nèi)容重點(diǎn)考查:(1)合金的物理性質(zhì)與其成分金屬的物理性質(zhì)比較;(2)鋁、銅及其重要化合物的主要性質(zhì)。題型較多,有選擇題、流程圖題、綜合推斷題及實(shí)驗(yàn)探究題。流程圖題、實(shí)驗(yàn)探究題難度較大。2.復(fù)習(xí)備考過程中,多注重鐵、銅、鋁與其他金屬材料相結(jié)合的流程圖題和實(shí)驗(yàn)探究題。內(nèi)容索引010203第一環(huán)節(jié)必備知識(shí)落實(shí)第二環(huán)節(jié)關(guān)鍵能力形成第三環(huán)節(jié)核心素養(yǎng)提升第一環(huán)節(jié)必備知識(shí)落實(shí)知識(shí)點(diǎn)1鋁及其化合物的性質(zhì)知識(shí)篩查1.鋁的性質(zhì)和應(yīng)用(1)鋁的原子結(jié)構(gòu)與物理性質(zhì)。(2)金屬鋁的化學(xué)性質(zhì)。

特別提醒常溫下,能用鋁制容器盛放濃硫酸、濃硝酸的原因是兩者能使鋁發(fā)生鈍化,而不是鋁與濃硫酸、濃硝酸不反應(yīng)。能與鋁反應(yīng)產(chǎn)生氫氣的溶液可能呈酸性也可能呈強(qiáng)堿性。(3)鋁的制備及用途。①制備:2Al2O3(熔融)4Al+3O2↑。②用途:a.純鋁用作導(dǎo)線。b.鋁合金制備汽車、飛機(jī)、生活用品等。2.鋁的重要化合物

名稱氧化鋁(Al2O3)氫氧化鋁[Al(OH)3]物理性質(zhì)白色固體,熔點(diǎn)很高白色膠狀物質(zhì),難溶于水化學(xué)性質(zhì)與酸反應(yīng)Al2O3+6H+══2Al3++3H2OAl(OH)3+3H+══Al3++3H2O與堿反應(yīng)Al2O3+2OH-+3H2O══2[Al(OH)4]-Al(OH)3+OH-══[Al(OH)4]-加熱不分解2Al(OH)3Al2O3+3H2O名稱氧化鋁(Al2O3)氫氧化鋁[Al(OH)3]制備方法Al(OH)3加熱分解①Al3+與氨水反應(yīng)②向[Al(OH)4]-溶液中通入CO2③可溶性鋁鹽溶液與四羥基合鋁酸鹽溶液混合主要用途①作耐火材料②冶煉鋁的原料①制藥②凈水作用知識(shí)鞏固1.判斷下列說法是否正確,正確的畫“√”,錯(cuò)誤的畫“×”。(1)鋁在空氣中耐腐蝕,所以鋁是不活潑金屬。(

)(2)鋁箔插入稀硝酸中無明顯現(xiàn)象,是因?yàn)殇X箔表面被HNO3氧化,形成致密的氧化膜。(

)(3)工業(yè)上電解熔融狀態(tài)的Al2O3制備Al。(

)(4)1molAl與足量的硫酸或足量的氫氧化鈉溶液反應(yīng)轉(zhuǎn)移電子數(shù)相同。(

)(5)MgO與Al粉的混合物也可稱為鋁熱劑。(

)(6)AlCl3與過量NaOH溶液反應(yīng)生成Na[Al(OH)4],但與過量氨水反應(yīng)卻生成Al(OH)3。(

)××√√×√(7)Al(OH)3、NaHCO3、Na2CO3均可作胃酸的中和劑。(

)(8)下列物質(zhì)的轉(zhuǎn)化在給定條件下能夠?qū)崿F(xiàn):(9)MgCl2、AlCl3溶液分別加熱蒸發(fā)、灼燒,最終所得固體產(chǎn)物分別是MgO和Al2O3。(

)×√√2.下列除去雜質(zhì)的方法不正確的是(

)。A.鎂粉中混有少量鋁粉:加入過量燒堿溶液充分反應(yīng),過濾、洗滌、干燥B.用過量氨水除去Fe3+溶液中的少量Al3+C.Al(OH)3中混有少量Mg(OH)2:加入足量燒堿溶液,充分反應(yīng),過濾,向?yàn)V液中通入過量CO2后過濾D.MgO中混有少量Al2O3:加入足量燒堿溶液,充分反應(yīng),過濾、洗滌、干燥得到MgOB解析:Al(OH)3難溶于氨水,故向含少量Al3+的Fe3+溶液中加入過量氨水時(shí),Fe3+、Al3+均轉(zhuǎn)化為氫氧化物沉淀,達(dá)不到除雜的目的。3.用含少量鎂粉的鋁粉制取純凈的氫氧化鋁,下列操作步驟中最恰當(dāng)?shù)慕M合是(

)。①加鹽酸溶解②加過量燒堿溶液溶解③過濾

④通入過量CO2生成Al(OH)3沉淀⑤加入鹽酸生成Al(OH)3沉淀A.①②⑤③

B.②③④③C.②③⑤③

D.①③⑤③B解析:若先用鹽酸溶解,Mg、Al均溶解,制取Al(OH)3的步驟較多;由NaAlO2制備Al(OH)3,加鹽酸不容易控制用量,故B項(xiàng)操作步驟為最佳順序。知識(shí)點(diǎn)2銅及其化合物知識(shí)篩查1.銅的性質(zhì)(1)物理性質(zhì):銅是紅色金屬,具有良好的導(dǎo)電性、導(dǎo)熱性和延展性。(2)化學(xué)性質(zhì)。③與氧化性酸反應(yīng)。a.與濃硫酸共熱的化學(xué)方程式:Cu+2H2SO4(濃)CuSO4+SO2↑+2H2O;b.與稀硝酸反應(yīng)的離子方程式:2.銅的重要化合物

(1)氧化銅和氧化亞銅。

(2)氫氧化銅。物理性質(zhì):藍(lán)色難溶于水的固體。化學(xué)性質(zhì)及應(yīng)用:(3)銅鹽。①Cu2(OH)2CO3的名稱為堿式碳酸銅,是銅綠、孔雀石的主要成分,是銅在潮濕空氣中被腐蝕的結(jié)果,其受熱分解的化學(xué)方程式為Cu2(OH)2CO32CuO+H2O+CO2↑。②CuSO4·5H2O為藍(lán)色晶體,俗稱藍(lán)礬、膽礬,其受熱分解的化學(xué)方程式為CuSO4·5H2OCuSO4+5H2O,藍(lán)色晶體受熱轉(zhuǎn)化為白色粉末。無水CuSO4遇水變藍(lán)色(生成CuSO4·5H2O),據(jù)此可用來檢驗(yàn)水的存在。知識(shí)鞏固1.判斷正誤,正確的畫“√”,錯(cuò)誤的畫“×”。(1)CuO是黑色固體,與水反應(yīng)生成Cu(OH)2。(

)(2)銅銹是銅被空氣中的氧氣緩慢氧化生成的氧化物。(

)(3)無水硫酸銅可用于檢驗(yàn)酒精中是否含有水。(

)(4)將銅片置于干燥的空氣中,不易被腐蝕。(

)(5)CuSO4·5H2O失去結(jié)晶水屬于物理變化。(

)××√√×2.已知CuO經(jīng)高溫灼燒生成Cu2O,Cu2O與H+發(fā)生反應(yīng):Cu2O+2H+══Cu+Cu2++H2O。將經(jīng)高溫灼燒后的CuO樣品投入足量的熱的稀硝酸中,下列有關(guān)說法中正確的是(

)。A.如果溶液變?yōu)樗{(lán)色,同時(shí)有紫紅色固體出現(xiàn),說明樣品全部生成Cu2OB.溶液中最終可能有紫紅色固體出現(xiàn)C.該實(shí)驗(yàn)的結(jié)果無法說明CuO分解的程度D.如果溶液中出現(xiàn)藍(lán)色,最終沒有紫紅色固體出現(xiàn),說明CuO沒有分解C解析:解答此題的關(guān)鍵是明確稀硝酸具有酸性和強(qiáng)氧化性,能溶解CuO、Cu2O和單質(zhì)Cu,因而該實(shí)驗(yàn)結(jié)果無法說明CuO分解的程度。知識(shí)點(diǎn)3金屬材料、合金知識(shí)篩查1.幾種常見的合金2.新型合金(1)儲(chǔ)氫合金。①能夠大量吸收H2,并與H2結(jié)合成金屬氫化物。②具有實(shí)用價(jià)值的儲(chǔ)氫合金要求儲(chǔ)氫量大,金屬氫化物既容易形成,稍稍加熱又容易分解,室溫下吸、放氫快。(2)其他新型合金。鈦合金、耐熱合金和形狀記憶合金等廣泛用于航空航天、生物工程、電子工業(yè)等領(lǐng)域。3.金屬礦物的開發(fā)利用(1)金屬在自然界中的存在。(2)金屬冶煉的實(shí)質(zhì)。金屬的冶煉過程就是把金屬從化合態(tài)還原為游離態(tài)的過程。即Mn++ne-══M。(3)金屬冶煉的方法。

4.鋁熱反應(yīng)實(shí)驗(yàn)中的有關(guān)問題

知識(shí)鞏固1.判斷下列說法是否正確,正確的畫“√”,錯(cuò)誤的畫“×”。(1)金屬元素的單質(zhì)只有還原性,其離子只有氧化性。(

)(2)金屬元素的單質(zhì)在常溫下均為固體。(

)(3)合金材料中不可能含有非金屬元素。(

)(4)鐵是人類在生產(chǎn)、生活中最早使用的金屬。(

)(5)合金的硬度一般大于成分金屬,而熔點(diǎn)一般低于成分金屬。(

)(6)金屬氧化物與鋁粉的混合物都是鋁熱劑。(

)(7)電解氯化鎂溶液制取金屬鎂。(

)××××√××2.下列關(guān)于金屬制取方法的敘述不正確的是(

)。

D解析:鈉能與水反應(yīng),電解飽和NaCl溶液無法得到金屬鈉。

第二環(huán)節(jié)關(guān)鍵能力形成能力點(diǎn)1掌握鋁及其化合物相互轉(zhuǎn)化的能力整合建構(gòu)

1.Al3+、Al(OH)3、[Al(OH)4]-之間的轉(zhuǎn)化關(guān)系②Al3++3[Al(OH)4]-══4Al(OH)3↓③Al3++3OH-══Al(OH)3↓(2)Al(OH)3+3H+══Al3++3H2O(3)Al3++4OH-══[Al(OH)4]-(4)[Al(OH)4]-+4H+══Al3++4H2O②[Al(OH)4]-+H+══Al(OH)3↓+H2O(6)Al(OH)3+OH-══[Al(OH)4]-2.鋁與酸或堿反應(yīng)生成H2的量的關(guān)系2Al+6HCl══2AlCl3+3H2↑2Al+2NaOH+6H2O══2Na[Al(OH)4]+3H2↑(1)等質(zhì)量的鋁與足量的鹽酸、氫氧化鈉溶液分別反應(yīng):①產(chǎn)生H2的物質(zhì)的量相等。②消耗H+、OH-的物質(zhì)的量之比為n(H+)∶n(OH-)=3∶1。(2)足量的鋁分別與等物質(zhì)的量的HCl和NaOH反應(yīng):①消耗Al的物質(zhì)的量之比為1∶3。②生成H2的物質(zhì)的量之比為1∶3。(3)一定量的鋁分別與一定量的鹽酸、氫氧化鈉溶液反應(yīng):①鋁與鹽酸反應(yīng)時(shí),鋁過量而HCl不足。②鋁與氫氧化鈉溶液反應(yīng)時(shí),鋁不足而NaOH過量。問題引領(lǐng)怎樣利用鋁及其化合物的性質(zhì)進(jìn)行除雜?點(diǎn)撥利用Al、Al2O3、Al(OH)3可溶于強(qiáng)堿溶液的特性,可除去許多物質(zhì)中的鋁及鋁的化合物。(1)Mg、Fe(Al):加足量NaOH溶液;(2)Fe2O3(Al2O3):加足量NaOH溶液;(3)Mg(OH)2[Al(OH)3]:加足量NaOH溶液;(4)Mg2+(Al3+):加過量NaOH溶液,過濾,再加酸充分溶解。訓(xùn)練突破1.下列各組物質(zhì),不能按下圖所示關(guān)系轉(zhuǎn)化的是(

)。(“→”表示反應(yīng)一步完成)C選項(xiàng)abcAAl2O3Na[Al(OH)4]Al(OH)3BAlCl3Al(OH)3Na[Al(OH)4]CAlAl(OH)3Al2O3DMgCl2Mg(OH)2MgO2.將等物質(zhì)的量的鎂和鋁混合,取等質(zhì)量該混合物四份,分別加到足量的下列溶液中,充分反應(yīng)后,放出氫氣最多的是(

)。A.3mol·L-1

鹽酸B.4mol·L-1HNO3溶液C.8mol·L-1

NaOH溶液D.18mol·L-1H2SO4溶液A解析:將鎂、鋁混合物加入HNO3和濃硫酸中都不產(chǎn)生H2;加入NaOH溶液中,只有Al與之反應(yīng)生成H2,而鎂不反應(yīng);加入鹽酸中,鎂、鋁都與鹽酸反應(yīng)生成H2,所以放出H2的量最多的是A項(xiàng)。3.鋁土礦的主要成分為氧化鋁、氧化鐵和二氧化硅,工業(yè)上經(jīng)過下列工藝可以冶煉金屬鋁:下列說法中錯(cuò)誤的是(

)。A.①②中除加試劑外,還需要進(jìn)行過濾操作B.a、b中鋁元素的化合價(jià)相同C.③中需要通入過量的NH3D.④進(jìn)行的操作是加熱,而且d一定是氧化鋁C解析:反應(yīng)①后的體系中含有固體二氧化硅,需要過濾除去,反應(yīng)②后的體系中含有氫氧化鐵沉淀,需要過濾除去,A項(xiàng)正確。a、b中鋁元素分別以AlCl3和Na[Al(OH)4]形式存在,其中鋁的化合價(jià)都是+3價(jià),B項(xiàng)正確。由Na[Al(OH)4]制備氫氧化鋁需要通入過量二氧化碳,C項(xiàng)錯(cuò)誤。由氫氧化鋁制備氧化鋁,加熱即可,D項(xiàng)正確。能力點(diǎn)2根據(jù)金屬的性質(zhì)選擇合適的方法冶煉金屬的能力整合建構(gòu)1.金屬冶煉的一般步驟2.金屬活動(dòng)性與冶煉方法的關(guān)系

3.銅的冶煉(1)濕法煉銅:Fe+CuSO4══FeSO4+Cu。(2)高溫?zé)掋~:工業(yè)上用高溫冶煉黃銅礦的方法獲得銅(粗銅)。粗銅中銅的含量為99.5%~99.7%,主要含有Ag、Zn、Fe、Au等雜質(zhì),粗銅通過電解精煉可得到純度達(dá)99.95%~99.98%的銅。電解精煉銅的原理是用粗銅作陽極,失電子變?yōu)镃u2+,用純銅棒作陰極即可得精銅。問題引領(lǐng)如何利用廢銅制備銅?點(diǎn)撥廢銅綜合利用的常見流程框圖模式訓(xùn)練突破1.利用廢舊鍍鋅鐵皮可制備磁性Fe3O4膠體粒子及副產(chǎn)物ZnO。制備流程圖如下:已知:Zn及其化合物的性質(zhì)與Al及其化合物的性質(zhì)相似。下列相關(guān)說法錯(cuò)誤的是(

)。A.用NaOH溶液處理廢舊鍍鋅鐵皮的作用是去除油污、溶解鍍鋅層B.調(diào)節(jié)溶液A的pH產(chǎn)生Zn(OH)2沉淀,經(jīng)抽濾、洗滌、灼燒即可制得ZnOC.由溶液B制得Fe3O4膠體粒子的過程中,需持續(xù)通N2,其原因是防止Fe2+被氧化D.Fe3O4膠體粒子能用減壓過濾法實(shí)現(xiàn)固液分離D解析:NaOH溶液可以除去油污、與鋅發(fā)生反應(yīng),A項(xiàng)正確。調(diào)節(jié)溶液A的pH產(chǎn)生Zn(OH)2沉淀,經(jīng)抽濾、洗滌、灼燒,氫氧化鋅分解得到ZnO,B項(xiàng)正確。Fe2+易被氧氣氧化,C項(xiàng)正確。Fe3O4膠體粒子能透過濾紙,無法用減壓過濾法實(shí)現(xiàn)固液分離,D項(xiàng)錯(cuò)誤。2.(2023湖北卷改編)學(xué)習(xí)小組探究了銅的氧化過程及銅的氧化物的組成?；卮鹣铝袉栴}:(1)銅與濃硝酸反應(yīng)的裝置如下圖,儀器A的名稱為

,裝置B的作用為

。

(2)銅與過量H2O2溶液反應(yīng)的探究如下:實(shí)驗(yàn)②中Cu溶解的離子方程式為

;產(chǎn)生的氣體為

。比較實(shí)驗(yàn)①和②,從氧化還原角度說明H+的作用是

。

(3)用足量NaOH處理實(shí)驗(yàn)②新制的溶液得到沉淀X,元素分析表明X為銅的氧化物,提純干燥后的X在惰性氛圍下加熱,mgX完全分解為ng黑色氧化物Y,。X的化學(xué)式為

。

答案:(1)具支試管防止倒吸(2)Cu+H2O2+2H+══Cu2++2H2O

O2增強(qiáng)H2O2的氧化性(3)CuO2解析:(1)儀器A為具支試管,裝置B可以起到防倒吸作用。(2)銅片溶解,溶液變藍(lán),說明Cu被氧化為Cu2+:Cu+H2O2+2H+══Cu2++2H2O。H2O2少量分解產(chǎn)生無色氣體O2。比較實(shí)驗(yàn)①和②,說明H+增強(qiáng)了H2O2的氧化性。(3)銅的黑色氧化物Y應(yīng)為CuO,解得x∶y=1∶2,則X的化學(xué)式為CuO2。

第三環(huán)節(jié)核心素養(yǎng)提升【學(xué)科思想方法】

無機(jī)工藝流程解題指導(dǎo)1.常用方法常用首尾分析法:首先對(duì)比分析生產(chǎn)流程示意圖中的第一種原材料與最后一種產(chǎn)品,從對(duì)比分析中找出原料與產(chǎn)品之間的關(guān)系,弄清生產(chǎn)過程中原料轉(zhuǎn)化為產(chǎn)品的基本原理和除雜分離提純產(chǎn)品的化工工藝,再結(jié)合題設(shè)問題,逐一推敲解答。2.基本步驟(1)審題:①從題干中獲取有用信息,了解生產(chǎn)的產(chǎn)品,并在流程圖上標(biāo)出原料中的成分,找出原料中的雜質(zhì)。②審流程圖:看箭頭,進(jìn)入的是原料(即反應(yīng)物)、出去的是生成物(包括主產(chǎn)物和副產(chǎn)物);找三線,物料進(jìn)出線、操作流程線、循環(huán)線。(2)析題:分析流程中的每一步驟,知道“四個(gè)什么”。①反應(yīng)物是什么、②發(fā)生了什么反應(yīng)、③該反應(yīng)造成了什么后果、④對(duì)制造產(chǎn)品有什么作用。抓住一個(gè)關(guān)鍵點(diǎn),即一切反應(yīng)或操作都是為獲得產(chǎn)品而服務(wù)。(3)技巧:從問題中獲取信息,幫助解題。題目中所提出的問題,有時(shí)對(duì)我們分析流程中某一步的作用有很大幫助,所以我們?cè)谧鲱}時(shí),不僅要審讀題中所給信息及流程圖,還要把題中所提問題瀏覽一遍。3.思維方向制備類工藝流程題目在流程上一般分為3個(gè)過程:原料處理→分離提純→獲得產(chǎn)品(1)原料處理階段的常見考點(diǎn)。①采取一定措施,增大反應(yīng)速率(升高溫度、增大固體反應(yīng)物接觸面積等)。②溶解:通常用酸溶。如用硫酸、鹽酸、濃硫酸等。水浸:與水接觸,反應(yīng)或溶解的物質(zhì)留在水中,既不反應(yīng)也不溶解的物質(zhì)通過過濾除去。酸浸:與酸溶液反應(yīng),可溶物進(jìn)入溶液,不溶物通過過濾除去。③灼燒、焙燒、煅燒:改變結(jié)構(gòu),使一些雜質(zhì)在高溫下氧化、分解。(2)分離提純階段的常見考點(diǎn)。①調(diào)pH除雜。a.控制溶液的酸堿性使其中的某些金屬離子形成氫氧化物沉淀。如若要除去Al3+、Mn2+溶液中含有的Fe2+,先用氧化劑把Fe2+氧化為Fe3+,再調(diào)溶液的pH以生成Fe(OH)3沉淀。b.調(diào)節(jié)溶液pH所需的物質(zhì)一般應(yīng)滿足兩點(diǎn):能與H+反應(yīng),使溶液pH增大;不引入新雜質(zhì)。例如:若要除去含Cu2+的溶液中混有的Fe3+,可加入CuO、Cu(OH)2、Cu2(OH)2CO3等物質(zhì)來調(diào)節(jié)溶液的pH,使Fe3+形成Fe(OH)3沉淀而除去。②加熱:增大反應(yīng)速率或促進(jìn)平衡向某個(gè)方向移動(dòng)。如果在制備過程中出現(xiàn)一些受熱易分解的物質(zhì),則要注意對(duì)溫度的控制。如侯德榜制堿過程中NaHCO3的生成,再如H2O2、Ca(HCO3)2、KMnO4、AgNO3、HNO3(濃)等物質(zhì)的使用或生成。③降溫:使化學(xué)平衡向著對(duì)生成產(chǎn)品有利的方向移動(dòng),防止某物質(zhì)在高溫時(shí)分解(或溶解)。(3)獲得產(chǎn)品階段的常見考點(diǎn)。①洗滌(冰水或熱水):洗去晶體表面的雜質(zhì)離子,并減少晶體在洗滌過程中的溶解損耗;用乙醇洗滌既可洗去晶體表面的雜質(zhì),又可減少晶體溶解的損耗。②制備無水鹽時(shí)的氣體氛圍:如加熱結(jié)晶水合物制備FeCl3、AlCl3、MgCl2等無水鹽時(shí),應(yīng)在HCl氣流中加熱,以抑制金屬離子的水解。③蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶:如從NaCl(少量)和KNO3混合物中分離出KNO3,首先加水溶解,再將混合溶液加熱蒸發(fā),然后降溫,則析出的固體是KNO3。④蒸發(fā)結(jié)晶、趁熱過濾:如從NaCl和少量KNO3的混合物中提純NaCl,首先加水溶解,再將混合溶液蒸發(fā)一段時(shí)間,析出固體NaCl,趁熱過濾可得不含KNO3的NaCl。4.規(guī)范答題文字?jǐn)⑹鲱愵}目要規(guī)范答題,防止因敘述不嚴(yán)謹(jǐn)導(dǎo)致失分,如:(1)洗滌沉淀:往漏斗中加入蒸餾水至浸沒沉淀,待水自然流下后,重復(fù)以上操作2~3次。(2)從溶液中得到晶體:蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶、過濾(洗滌、烘干或干燥)。(3)趁熱過濾(或冰水洗滌)的目的:防止某些物質(zhì)降溫時(shí)析出(或升溫時(shí)溶解)而帶入新的雜質(zhì)。(4)反應(yīng)中采取加熱措施的目的:一般是為了增大反應(yīng)速率或加速某固體的溶解?！靖呖颊骖}剖析】

【例題】

(2023全國(guó)甲)BaTiO3是一種壓電材料。以BaSO4為原料,采用下列路線可制備粉狀BaTiO3。

答案:【答案及評(píng)分細(xì)則】(1)還原硫酸鋇(答案合理即可得分)(2)Ca2++S2-══CaS↓(沒配平,化學(xué)式有錯(cuò)不得分,寫成化學(xué)方程式不得分)(3)c(4)不可行,會(huì)產(chǎn)生大量硫化氫氣體,且溶液中含有較多的鈣離子,濃縮得不到較純的鋇鹽(答案合理即可得分)(5)BaCl2+TiCl4+2(NH4)2C2O4+H2O══BaTiO(C2O4)2↓+4NH4Cl+2HCl(沒配平,化學(xué)式有錯(cuò)不得分)(6)1∶1解析:(1)“焙燒”步驟中碳粉的主要作用是作還原劑,將硫酸鋇中+6價(jià)硫元素還原為-2價(jià),便于用水“浸取”后的分離。(2)“浸取”的主要目的是將不溶于水的硫化鈣和易溶于水的硫化鋇分離,使鋇離子進(jìn)入溶液。主要反應(yīng)的離子方程式為Ca2++S2-══CaS↓。(3)“酸化”步驟不能用硫酸(包括濃硫酸、稀硫酸),防止又生成不溶于水的硫酸鋇;也不宜用磷酸,一方面是因?yàn)榱姿徜^不溶于水,另一方面是因?yàn)闀?huì)引入新的雜質(zhì)離子。(4)根據(jù)流程,焙燒后的體系中除了有BaCl2、BaS外,還有較大量的CaS、未反應(yīng)的BaSO4和碳粉等組分。若不經(jīng)水浸直接加酸,大量的CaS會(huì)發(fā)生反應(yīng):CaS+2H+══Ca2++H2S↑,不僅有較多H2S氣體逸出,還導(dǎo)致大量Ca2+進(jìn)入溶液中,在“濃縮結(jié)晶”步驟中,BaCl2、CaCl2可能同時(shí)析出,最終得不到純凈的BaCl2。因此直接加酸是不可行的。

【典題訓(xùn)練】

1.硼酸(H3BO3)是一種重要的化工原料,廣泛應(yīng)用于玻璃、醫(yī)藥、肥料等工業(yè)。一種以硼鎂礦(含Mg2B2O5·H2O、SiO2及少量Fe2O3、Al2O3)為原料生產(chǎn)硼酸及輕質(zhì)氧化鎂的工藝流程如下:回答下列問題。(1)在95℃“溶浸”硼鎂礦粉,產(chǎn)生的氣體在“吸收”中反應(yīng)的化學(xué)方程式為

。

(2)“濾渣1”的主要成分有

。為檢驗(yàn)“過濾1”后的濾液中是否含有Fe3+,可選用的化學(xué)試劑是

。

(3)根據(jù)H3BO3的解離反應(yīng):=5.81×10-10,可判斷H3BO3是

酸;在“過濾2”前,將溶液pH調(diào)節(jié)至3.5,目的是

。

(4)在“沉鎂”中生成Mg(OH)2·MgCO3沉淀的離子方程式為

,母液經(jīng)加熱后可返回

工序循環(huán)使用。由堿式碳酸鎂制備輕質(zhì)氧化鎂的方法是

。

答案:(1)NH4HCO3+NH3══(NH4)2CO3(2)SiO2、Fe2O3、Al2O3

KSCN(3)一元弱轉(zhuǎn)化為H3BO3,促進(jìn)析出解析:(1)由硼鎂礦粉所含的元素及加入的硫酸銨溶液可知,該氣體只能為氨氣,碳酸氫銨與氨氣反應(yīng)的化學(xué)方程式為NH3+

NH4HCO3══(NH4)2CO3。(2)由流程圖可知,B元素最終以H3BO3的形式存在,Mg元素經(jīng)沉鎂后以Mg(OH)2·MgCO3的形式存在,可分析出Fe、Al在沉鎂后不會(huì)存在于母液中,因此“濾渣1”的主要成分為礦石中含有的SiO2、Fe2O3、Al2O3?？捎肒SCN溶液檢驗(yàn)Fe3+的存在。2.(2021山東卷節(jié)選)工業(yè)上以鉻鐵礦(FeCr2O4,含Al、Si氧化物等雜質(zhì))為主要原料制備紅礬鈉(Na2Cr2O7·2H2O)的工藝流程如圖?；卮鹣铝袉栴}。(1)焙燒的目的是將FeCr2O4轉(zhuǎn)化為Na2Cr2O4并將Al、Si氧化物轉(zhuǎn)化為可溶性鈉鹽,焙燒時(shí)氣體與礦料逆流而行,目的是

。

(2)礦物中相關(guān)元素可溶性組分物質(zhì)的量濃度c(單位:mol·L-1)與pH的關(guān)系如圖所示。當(dāng)溶液中可溶組分濃度c≤1.0×10-5mol·L-1時(shí),可認(rèn)為已除盡。中和時(shí)pH的理論范圍為

;酸化的目的是

;Fe元素在

(填操作單元的名稱)過程中除去。

(3)冷卻結(jié)晶所得母液中,除Na2Cr2O7外,可在上述流程中循環(huán)利用的物質(zhì)還有

。

答案:(1)增大反應(yīng)物間的接觸面積,提高化學(xué)反應(yīng)速率(2)4.5≤pH≤9.3使

平衡正向移動(dòng),提高Na2Cr2O7的產(chǎn)率浸取(3)H2SO4解析:以鉻鐵礦(FeCr2O7,含Al、Si氧化物等雜質(zhì))為主要原料制備紅礬鈉(Na2Cr2O7·2H2O)過程中,向鉻鐵礦中加入純堿和O2進(jìn)行焙燒,FeCr2O7轉(zhuǎn)化為Na2Cr2O7,Fe(Ⅱ)被O2氧化成Fe2O3,Al、Si氧化物轉(zhuǎn)化為Na[Al(OH)4]、Na2SiO3;加入水進(jìn)行“浸取”,Fe2O3不溶于水,過濾后向溶液中加入H2SO4調(diào)節(jié)溶液pH使[Al(OH)4]-、

轉(zhuǎn)化為沉淀經(jīng)過濾除去,再向?yàn)V液中加入H2SO4,將Na2CrO4轉(zhuǎn)化為Na2Cr2O7,將溶液蒸發(fā)結(jié)晶除去Na2SO4,所得溶液冷卻結(jié)晶得到Na2Cr2O7·2H2O晶體,母液中還含有大量H2SO4。(1)焙燒時(shí)氣體與礦料逆流而行,目的是利用熱量使O2向上流動(dòng),增大固體與氣體的接觸面積,提高化學(xué)反應(yīng)速率。(3)由上述分析可知,流