《三年高考兩年模擬》高中化學二輪復習課件專題九金屬及其化合物

專題九金屬及其化合物高考導航考綱要求考點歸納高考示例1.常見金屬元素(如Na、Mg、Al、Fe、Cu等)(1)了解常見金屬的活動順序。(2)了解常見金屬及其重要化合物的制備方法,掌握其主要性質(zhì)及其應用。(3)了解合金的概念及其重要應用。2.以上各部分知識的綜合應用?？键c一金屬及其化合物的性質(zhì)及應用2016課標Ⅰ,8;2016課標Ⅲ,7;2014課標Ⅱ,9

考點二金屬及其化合物在實驗中的應用2017課標Ⅰ,10;2017課標Ⅱ,13;2017課標Ⅲ,26;2016課標Ⅰ,27;2016課標Ⅱ,12、13

熱點題型金屬及其化合物在化學工藝流程中的應用2017課標Ⅰ,27;2017課標Ⅲ,27;2016課標Ⅲ,28;2015課標Ⅰ,27總綱目錄考點一金屬及其化合物的性質(zhì)及應用考點二金屬及其化合物在實驗中的應用熱點題型突破7金屬及其化合物在化學工藝流程中的應用考點一金屬及其化合物的性質(zhì)及應用主干回扣1.金屬及其化合物的組成、性質(zhì)、用途(1)熟記常見物質(zhì)的俗名或化學式:CuSO4·5H2O:

;鋇餐、重晶石:

;燒堿、火堿、苛性鈉:

;芒硝:

;熟石灰、消石灰:

;熟石膏:

;銅綠、孔雀石:

;明礬:

;水玻璃、泡花堿:

;鐵紅:

;堿石灰:CaO與NaOH的混合物。(2)區(qū)分9種物質(zhì)的顏色Na2O2是

;Fe2O3是

;Fe3O4、CuO是

;Mg(OH)2、Al(OH)3是

;Fe(OH)3是

;Cu(OH)2是

;Cu2O是

。(3)常見物質(zhì)的重要用途鈉——制Na2O2、冶煉Ti等金屬、鈉鉀合金作原子反應堆的導熱劑鐵粉——袋裝食品中的脫氧劑生石灰(CaO)——袋裝食品中的干燥劑氧化鐵(Fe2O3)——紅色涂料、冶煉鐵氧化鋁(Al2O3)——耐火材料、冶煉鋁氫氧化鋁——中和胃酸明礬[KAl(SO4)2·12H2O]——凈水劑氯化鐵——印刷電路板回收銅、凈水劑小蘇打(NaHCO3)——治療胃酸過多、制發(fā)酵粉、制滅火劑純堿(Na2CO3)——去油污高鐵酸鈉(Na2FeO4)——殺菌、消毒、凈水(4)金屬活動性順序與金屬冶煉①規(guī)律方法金屬的冶煉方法與金屬的活動性有密切的關系。KCaNaMgAlZnFeSnPb(H)CuHgAgPtAu電解法熱還原法加熱分解法物理方法②必記重要結論a.電解法冶煉活潑金屬使用的是

,不是鹽溶液。b.鈉、鎂的冶煉是電解熔融的NaCl、MgCl2,鋁的冶煉是電解加了冰晶

石的熔融Al2O3,不是電解熔融的AlCl3,原因為

。答案(1)膽礬、藍礬BaSO4NaOHNa2SO4·10H2OCa(OH)2

2CaSO4·H2OCu2(OH)2CO3KAl(SO4)2·12H2ONa2SiO3溶液Fe2O3(2)淡黃色紅棕色黑色白色紅褐色藍色磚紅色(4)②熔融金屬鹽AlCl3是共價化合物,熔融態(tài)不導電2.(1)鈉及其化合物

寫出圖中標號反應的化學方程式或離子方程式:①離子方程式:

;②化學方程式:

;③化學方程式:

;④離子方程式:

;⑤離子方程式:

。(2)鋁及其化合物

寫出圖中標號反應的離子方程式:①

;②

;③

;④

。

寫出圖中標號反應的離子方程式或化學方程式:①離子方程式:

;②化學方程式:

;③離子方程式:

;④化學方程式:

。(3)鐵及其化合物

寫出圖中標號反應的離子方程式或化學方程式:①離子方程式:

;②化學方程式:

;③離子方程式:

。(4)銅及其化合物答案(1)①2Na2O2+2H2O

4Na++4OH-+O2↑②2Na2O2+2CO2

2Na2CO3+O2③Na2CO3+Ca(OH)2

CaCO3↓+2NaOH④OH-+CO2

HC

⑤C

+CO2+H2O

2HC

(2)①Al2O3+6H+

2Al3++3H2O②Al2O3+2OH-

2Al

+H2O③Al(OH)3+3H+

Al3++3H2O④Al(OH)3+OH-

Al

+2H2O(3)①Fe+2H+

Fe2++H2↑或Fe+Cu2+

Fe2++Cu等②2Fe+3Cl2

2FeCl3③2Fe3++Fe

3Fe2+或2Fe3++Cu

2Fe2++Cu2+等④4Fe(OH)2+O2+2H2O

4Fe(OH)3(4)①3Cu+8H++2N

3Cu2++2NO↑+4H2O或Cu+4H++2N

Cu2++2NO2↑+2H2O等②Cu+2H2SO4(濃)

CuSO4+SO2↑+2H2O等③Cu2++2OH-

Cu(OH)2↓典題精練題組一金屬及其化合物在生活中的應用1.(2017河南天一大聯(lián)考,1)化學與生活密切相關,下列有關說法錯誤的

是

()A.Cu2+為重金屬離子,故CuSO4不能用于水的消毒B.鹵水點豆腐是Mg2+、Ca2+等使蛋白質(zhì)膠體發(fā)生凝聚的過程C.純堿溶液可以洗滌餐具上的油漬D.油漆刷在鋼鐵護欄表層用來防止金屬銹蝕答案

AA項,Cu2+為重金屬離子,可使細菌的菌體蛋白質(zhì)變性,達到消

毒的目的,可用于游泳池的消毒,但不能用于自來水的消毒,故A錯誤;B

項,蛋白質(zhì)膠體可發(fā)生聚沉,鹵水點豆腐是Mg2+、Ca2+等使蛋白質(zhì)膠體發(fā)

生凝聚的過程,故B正確;C項,油脂在堿性條件下發(fā)生水解,則純堿溶液

可以洗滌餐具上的油漬,故C正確;D項,油漆刷在鋼鐵護欄表層,可隔絕

空氣,可防止金屬銹蝕,故D正確。2.《神農(nóng)本草經(jīng)》記載:“水銀……熔化還復為丹?！薄饵S帝九鼎神丹

經(jīng)》中的“柔丹”“伏丹”都是在土釜中加熱Hg制得的。這里的

“丹”是指

()A.氯化物B.合金C.硫化物D.氧化物答案

D加熱時水銀(汞)與O2反應生成HgO。3.(2017江西贛州適應性考試,9)“銀針驗毒”在我國有上千年歷史,銀

針主要用于檢驗是否有含硫元素的有毒物質(zhì),其反應原理之一為:Ag+H

2S+O2

Ag2S+H2O。當銀針變色后,將其置于盛有食鹽水的鋁制容器中一段時間后便可復原。以下說法不正確的是

()A.當銀針變黑時,所檢驗的物質(zhì)有毒B.銀針驗毒時,Ag被氧化C.上述驗毒反應的氧化產(chǎn)物和還原產(chǎn)物的物質(zhì)的量之比為1∶1D.銀針復原發(fā)生的反應可能為:3Ag2S+2Al

6Ag+Al2S3

答案

DAl2S3為弱酸弱堿鹽,在水溶液中發(fā)生雙水解反應,故Al2S3在

水溶液中不存在。4.(2017河南鄭州第一次質(zhì)量檢測,12)一定條件下,下列各組物質(zhì)能一步

實現(xiàn)如圖所示轉化的是

()

題組二金屬及其化合物之間的相互轉化選項XYZWAAlAl2O3NaAlO2Al(OH)3BFe3O4FeFeCl2FeCl3CH2SO4SO2SSO3DCH3CH2BrCH2

CH2C2H5OHCH2BrCH2Br答案

BA項,Al2O3

Al(OH)3無法一步實現(xiàn),故錯誤;C項,S

SO3都不能一步實現(xiàn),故錯誤;D項,C2H5OH

CH2BrCH2Br都不能一步實現(xiàn),故錯誤。5.純凈物X、Y、Z的轉化關系如圖所示,下列判斷正確的是

()

A.X、Y中有一種一定是可燃性氣體B.Z可能是NaClC.X可能是銅D.X是氯氣答案

C若Z為NaCl,電解NaCl溶液生成NaOH、H2、Cl2,H2、Cl2在點

燃條件下反應生成HCl,B項錯誤;若X是Cu,Y是Cl2,Z為CuCl2時,符合圖

示轉化關系,A項錯誤,C項正確,D項錯誤。6.(2017江西上饒3月聯(lián)考,11)甲、乙、丙、丁、戊五種物質(zhì)中,甲、

乙、丙中含有某種相同的元素,它們之間具有如圖所示的轉化關系(反

應條件及部分產(chǎn)物已略去)。下列有關物質(zhì)的推斷不正確的是

()

選項假設結論A甲為Al(OH)3丁可能是鹽酸B甲為Na2CO3溶液戊可能是CO2C甲為Fe丁可能是鹽酸D甲為N2戊可能是O2答案

CAl(OH)3為兩性氫氧化物,可與鹽酸、NaOH溶液反應生成Al3+、Al

,Al

和Al3+可發(fā)生雙水解生成Al(OH)3,A正確;如甲為Na2CO3溶液,Na2CO3溶液與CO2反應生成NaHCO3,與Ca(OH)2反應生成NaOH,

NaHCO3與NaOH可發(fā)生反應生成Na2CO3,B正確;如甲為Fe,丁為鹽酸,則

乙為FeCl2,丙可能為氯化鐵或氧化鐵等,但氯化鐵或氧化鐵與FeCl2均不

反應,C錯誤;如甲為N2,戊是O2,則丙為NO,乙可為NH3,NO和NH3反應可

生成N2,D正確。歸納提升1.金屬及其化合物的直接轉化關系(1)Na

Na2O

Na2O2(2)NaAlO2

Al(OH)3

AlCl3(3)AlCl3

Al(OH)3

NaAlO2

2.金屬及其化合物的三角轉化關系

考點二金屬及其化合物在實驗中的應用主干回扣1.鈉的重要化合物的性質(zhì)實驗(1)Na2O2的強氧化性①Na2O2投入FeCl2溶液中,可將Fe2+氧化成Fe3+,同時生成

色沉

淀。②Na2O2投入氫硫酸中,可將H2S氧化成單質(zhì)硫,溶液變

。③Na2O2投入Na2SO3溶液中,可將S

氧化成S

。④Na2O2具有漂白性,投入品紅溶液中,可使品紅溶液

。

②和酸反應生成氣體的速率不同(相同條件下)(2)Na2CO3與NaHCO3的鑒別①熱穩(wěn)定性不同③陰離子不同

④溶液的酸堿性

答案(1)①紅褐②渾濁④褪色(2)①Na2CO3NaHCO3②NaHCO3Na2CO3NaHCO3Na2CO3

③Na2CO3NaHCO3④Na2CO3NaHCO3

2.鋁及其化合物的性質(zhì)實驗(1)鋁熱反應實驗將干燥的氧化鐵與鋁粉的混合物放入紙漏斗中,在混合物上面加少量

KClO3固體,中間插上一根鎂帶,并將鎂帶點燃。

實驗現(xiàn)象:反應放出大量的熱,并

;紙漏斗下部被燒穿,

有熔融物落入沙中。反應原理:

。(2)AlCl3溶液的鑒別AlCl3溶液中滴加NaOH溶液現(xiàn)象為:先生成

,后

;NaOH

溶液中滴加AlCl3溶液現(xiàn)象為:開始生成的沉淀立即溶解,后產(chǎn)生

,繼續(xù)滴加

。答案(1)放出耀眼的光芒Fe2O3+2Al

2Fe+Al2O3(2)白色沉淀沉淀溶解白色沉淀沉淀不溶解3.鐵及其化合物的性質(zhì)實驗(1)Fe3+的檢驗方法較多,如觀察溶液顏色法、NaOH溶液法、KSCN溶液

法,最好也最靈敏的方法是

,實驗現(xiàn)象為

。Fe2+的檢驗可采用先加入KSCN溶液再加入氧化劑的方法。(2)除去酸性ZnCl2溶液中的FeCl2,應先加入

,再加入

,

使Fe3+水解生成沉淀過濾除去。答案(1)KSCN溶液法溶液變紅色(2)H2O2ZnO4.?？冀饘偌捌浠衔锏某s方法1.(2017山東濰坊一模,10)下列實驗操作能達到實驗目的的是

()選項實驗目的實驗操作A配制SnCl2溶液將SnCl2固體溶于適量蒸餾水BAlCl3溶液制備無水AlCl3向AlCl3溶液中加入鹽酸后直接蒸干C檢驗溶液中的S

向溶液中加入鹽酸酸化的氯化鋇溶液D除去KNO3固體中少量的NaCl將固體溶解后蒸發(fā)濃縮、冷卻結晶,過濾、洗滌、干燥答案

DA項,SnCl2易水解,故配制SnCl2溶液時,應加入適量濃鹽酸將

SnCl2溶解;B項,AlCl3+3H2O

Al(OH)3↓+3HCl↑,故最終得不到AlCl3;C項,檢驗溶液的S

時,應先加入鹽酸,若無現(xiàn)象再加入BaCl2溶液。典題精練題組一基本操作、目的、結論分析型2.(2017廣東廣雅中學聯(lián)考,13)下列實驗中,對應的現(xiàn)象以及結論都正確

且兩者具有因果關系的是

()選項實驗現(xiàn)象結論A將稀硝酸加入過量鐵粉中,充分反應后滴加KSCN溶液有氣體生成,溶液呈紅色稀硝酸將Fe氧化為Fe3+B將銅粉加入1.0mol·L-1Fe2(SO4)3溶液中溶液變藍、有黑色固體出現(xiàn)金屬鐵比銅活潑C用坩堝鉗夾住一小塊用砂紙仔細打磨過的鋁箔在酒精燈上加熱熔化后的液態(tài)鋁滴落下來金屬鋁的熔點較低D往含有等濃度MgSO4與CuSO4的混合溶液中,逐滴滴入NaOH溶液至不再有沉淀產(chǎn)生先有藍色沉淀生成,后有白色沉淀生成Cu(OH)2的溶度積比Mg(OH)2的小答案

DA項,鐵粉過量,應生成Fe2+,溶液不呈紅色,A錯誤;B項,生成Cu2+和Fe2+,無黑色固體出現(xiàn),B錯誤;C項,鋁箔受熱表面生成Al2O3,Al2O3的熔點高,包著熔化后的鋁,使鋁不能滴下,C錯誤;D項,Cu(OH)2和Mg(OH)2化學式形式相同,溶度積小的優(yōu)先生成,D正確。題組二金屬及其化合物的制備、分離和提純3.(2017山西太原二模,12)工業(yè)上利用無機礦物資源生產(chǎn)部分材料的流

程示意圖如下。下列說法不正確的是

()A.用鋁土礦制備較高純度Al的過程中常用到NaOH溶液、CO2氣體、冰

晶石B.石灰石、純堿、石英、玻璃都屬于鹽,都能與鹽酸反應C.在制粗硅時,被氧化的物質(zhì)與被還原的物質(zhì)的物質(zhì)的量之比為2∶1D.黃銅礦(CuFeS2)與O2反應產(chǎn)生的Cu2S、FeO均是還原產(chǎn)物答案

B石英的主要成分為SiO2,屬于酸性氧化物,與鹽酸不反應;玻璃

屬于混合物。4.(2017河北石家莊一模)六水合氯化鎂(MgCl2·6H2O)是一種重要的化工

原料,工業(yè)上利用蛇紋石(主要成分為MgO和SiO2,還含有少量的FeO、

Fe2O3、Al2O3、NiO等)制取MgCl2·6H2O的工藝流程如下:

請回答:(1)為提高蛇紋石的浸出速率,可采取的措施有

(寫出

兩條)。(2)加入雙氧水時,反應的離子方程式為

;為檢測該過程是否反應完全,可選用的試劑為

(寫化學名稱)。(3)當溶液中離子濃度小于或等于1.0×10-5mol·L-1時,認為該離子沉淀完

全。已知:金屬離子Fe2+Fe3+Al3+Ni2+Mg2+開始沉淀pH6.51.33.36.79.1沉淀完全pH9.73.05.29.612.4①“凈化”步驟中,物質(zhì)X可選用

(填選項字母)。A.氨水B.氧化鎂C.碳酸鈉D.氫氧化鎂②濾渣2的成分有

(寫化學式)。(4)已知相關物質(zhì)的溶解度(S)如圖所示:

流程中“一系列操作”為

、

、過濾;過濾過

程中維持溫度的最佳范圍為

(填選項字母)。A.5℃~10℃B.25℃~30℃C.55℃~60℃D.70℃~75℃(5)MgCl2·6H2O熱分解可得MgCl2。此過程需在HCl氛圍中進行,否則引

起的后果為

(用化學方程式表示)。答案(1)適當升高反應溫度、減小蛇紋石礦粉粒徑、適當增大鹽酸濃

度等(寫出兩條)(2)2Fe2++H2O2+2H+

2Fe3++2H2O鐵氰化鉀(3)①BD②Fe(OH)3、Al(OH)3、Ni(OH)2(4)蒸發(fā)濃縮冷卻結晶B(5)MgCl2·6H2O

Mg(OH)Cl+HCl↑+5H2O或MgCl2·6H2O

Mg(OH)2+2HCl↑+4H2O解析(1)從影響化學反應速率的因素考慮提高浸出速率的措施。(2)H2O2具有強氧化性,可將Fe2+氧化成Fe3+;檢驗溶液中是否含有Fe2+時,

常用K3[Fe(CN)6]溶液,若含有Fe2+則生成藍色沉淀。(3)“凈化”步驟是調(diào)節(jié)溶液pH,使Al3+、Fe3+、Ni2+分別形成Al(OH)3、

Fe(OH)3、Ni(OH)2沉淀而除去,為了不引入雜質(zhì)離子,可選用MgO、Mg(OH)2、MgCO3等物質(zhì)。(4)從鹽溶液中提取鹽的方法為蒸發(fā)濃縮、冷卻結晶、過濾;應使MgCl2

結晶析出,而不讓NiCl2結晶,則據(jù)二者的溶解度曲線可知最佳溫度為25℃~30℃。(5)為防止Mg2+水解,應在HCl氛圍中加熱MgCl2·6H2O。5.(2017北京理綜,28)某小組在驗證反應“Fe+2Ag+

Fe2++2Ag”的實驗中檢測到Fe3+,發(fā)現(xiàn)和探究過程如下。向硝酸酸化的0.05mol·L-1硝酸銀溶液(pH≈2)中加入過量鐵粉,攪拌后

靜置,燒杯底部有黑色固體,溶液呈黃色。(1)檢驗產(chǎn)物①取出少量黑色固體,洗滌后,

(填操作和現(xiàn)象),證明黑色固體中含有Ag。②取上層清液,滴加K3[Fe(CN)6]溶液,產(chǎn)生藍色沉淀,說明溶液中含有

。(2)針對“溶液呈黃色”,甲認為溶液中有Fe3+,乙認為鐵粉過量時不可能

有Fe3+,乙依據(jù)的原理是

(用離子方程式表題組三有關金屬及其化合物的實驗探究示)。針對兩種觀點繼續(xù)實驗:①取上層清液,滴加KSCN溶液,溶液變紅,證實了甲的猜測。同時發(fā)現(xiàn)

有白色沉淀產(chǎn)生,且溶液顏色深淺、沉淀量多少與取樣時間有關,對比

實驗記錄如下:序號取樣時間/min現(xiàn)象ⅰ3產(chǎn)生大量白色沉淀;溶液呈紅色ⅱ30產(chǎn)生白色沉淀,較3min時量少;溶液紅色較3min時加深ⅲ120產(chǎn)生白色沉淀,較30min時量少;溶液紅色較30min時變淺(資料:Ag+與SCN-生成白色沉淀AgSCN)②對Fe3+產(chǎn)生的原因作出如下假設:假設a:可能是鐵粉表面有氧化層,能產(chǎn)生Fe3+;假設b:空氣中存在O2,由于

(用離子

方程式表示),可產(chǎn)生Fe3+;假設c:酸性溶液中的N

具有氧化性,可產(chǎn)生Fe3+;假設d:根據(jù)

現(xiàn)象,判斷溶液中存在Ag+,可產(chǎn)生Fe3+。③下述實驗Ⅰ可證實假設a、b、c不是產(chǎn)生Fe3+的主要原因。實驗Ⅱ可

證實假設d成立。實驗Ⅰ:向硝酸酸化的

溶液(pH≈2)中加入過量鐵粉,攪拌后靜置,不同時間取上層清液滴加KSCN溶液。3min時溶

液呈淺紅色,30min后溶液幾乎無色。實驗Ⅱ:裝置如下圖。其中甲溶液是

,操作及現(xiàn)象是

。

(3)根據(jù)實驗現(xiàn)象,結合方程式推測實驗ⅰ~ⅲ中Fe3+濃度變化的原因:

。答案(1)①加硝酸加熱溶解固體,再滴加稀鹽酸,產(chǎn)生白色沉淀②Fe2+(2)2Fe3++Fe

3Fe2+②4Fe2++O2+4H+

4Fe3++2H2O加入KSCN溶液后產(chǎn)生白色沉淀③0.05mol·L-1NaNO3FeSO4溶液分別取電池工作前與工作一段時

間后左側燒杯中溶液,同時滴加KSCN溶液,后者紅色更深(3)溶液中存在反應:①2Ag++Fe

Fe2++2Ag,②Ag++Fe2+

Fe3++Ag,③Fe+2Fe3+

3Fe2+。反應開始時,c(Ag+)大,以反應①、②為主,c(Fe3+)增大。約30min后,c(Ag+)小,以反應③為主,c(Fe3+)減小解析(1)①燒杯底部的黑色固體中含有銀和過量的鐵,要證明Ag的存

在,可加硝酸并加熱將固體溶解,然后用鹽酸來檢驗Ag+的存在。(2)③要證實假設a、b、c不是產(chǎn)生Fe3+的主要原因,需將原實驗中的溶

液換成c(H+)、c(N

)分別相同,但不含Ag+的溶液,可選用硝酸酸化的0.05mol·L-1NaNO3溶液(pH≈2),通過向上層清液中滴加KSCN溶液后的

現(xiàn)象差異進行驗證。實驗Ⅱ中甲溶液是FeSO4溶液,電極反應為:負極Fe2+-e-

Fe3+,正極Ag++e-

Ag。一段時間后檢驗Fe3+的存在及濃度,即可得出Ag+能將Fe2+氧化成Fe3+的結論。(3)解題時要注意實驗過程中過量的鐵始終是存在的。6.堿式碳酸鈷[Cox(OH)y(CO3)z·H2O]用作催化劑及制鈷鹽原料,陶瓷工業(yè)

著色劑,電子、磁性材料的添加劑。利用以下裝置測定堿式碳酸鈷的化

學組成。

已知:堿式碳酸鈷中鈷元素為+2價,受熱時可分解生成三種氧化物。請回答下列問題:(1)選用以上裝置測定堿式碳酸鈷[Cox(OH)y(CO3)z·H2O]的化學組成,其正確的連接順序為a→b→

(按氣流方向,用小寫

字母表示)。(2)樣品分解完,打開活塞K,緩緩通入氮氣數(shù)分鐘,通入氮氣的目的是

。(3)取堿式碳酸鈷樣品34.9g,通過實驗測得分解生成的水和二氧化碳的

質(zhì)量分別為3.6g、8.8g,則該堿式碳酸鈷的化學式為

。(4)某興趣小組以含鈷廢料(含少量Fe、Al等雜質(zhì))制取CoCl2·6H2O的一

種實驗設計流程如下:已知:25℃時沉淀物Fe(OH)3Fe(OH)2Co(OH)2Al(OH)3開始沉淀pH1.97.07.63.4完全沉淀pH3.29.09.24.7①操作Ⅰ用到的玻璃儀器主要有

;②加鹽酸調(diào)整pH為2~3的目的為

;③操作Ⅱ的過程為

、洗滌、干燥。答案(1)j→k→c→d(或d→c)→e(2)將裝置中生成的CO2和H2O(g)全部排入乙、戊裝置中(3)Co3(OH)2(CO3)2·H2O(4)①燒杯、漏斗、玻璃棒②抑制CoCl2的水解③蒸發(fā)濃縮、冷卻結晶、過濾解析(1)甲裝置為分解裝置,用戊裝置吸收生成的水,用乙裝置吸收生

成的二氧化碳,用丙裝置防止空氣中的水蒸氣和二氧化碳進入乙裝置影

響實驗結果。(2)為了提高數(shù)據(jù)的準確性,要通入氮氣使產(chǎn)生的氣體全

部被吸收。(3)生成的水的質(zhì)量為3.6g,物質(zhì)的量為

mol=0.2mol,生成的CO2的質(zhì)量為8.8g,物質(zhì)的量為

mol=0.2mol,堿式碳酸鈷的質(zhì)量為34.9g,則生成的氧化亞鈷的質(zhì)量為34.9g-3.6g-8.8g=22.5g,其物質(zhì)的

量為

mol=0.3mol,N(Co)∶N(H)∶N(C)=0.3∶(0.2×2)∶0.2=3∶4∶2,化學式為Co3(OH)2(CO3)2·H2O。(4)①操作Ⅰ為過濾,用到的玻璃儀器

主要有燒杯、漏斗、玻璃棒。②加鹽酸調(diào)整pH為2~3的目的為抑制

CoCl2的水解。③從溶液中得到CoCl2·6H2O晶體需要蒸發(fā)濃縮、冷卻結晶、過濾、洗滌、干燥。熱點題型突破7金屬及其化合物在化學工藝流程中的應用題型特點以流程圖的形式模擬工業(yè)生產(chǎn)路線,主要考查工藝流程中各環(huán)節(jié)的

聯(lián)系,涉及的化學原理、實驗操作原理,物質(zhì)制備、分離、提純原理及

方法。側重考查學生的分析、推理能力及解決實際問題的能力。典例

(2017課標Ⅰ,27)Li4Ti5O12和LiFePO4都是鋰離子電池的電極材料,

可利用鈦鐵礦(主要成分為FeTiO3,還含有少量MgO、SiO2等雜質(zhì))來制

備。工藝流程如下:

回答下列問題:(1)“酸浸”實驗中,鐵的浸出率結果如下圖所示。由圖可知,當鐵的浸

出率為70%時,所采用的實驗條件為

。

(2)“酸浸”后,鈦主要以TiOC

形式存在,寫出相應反應的離子方程式

。(3)TiO2·xH2O沉淀與雙氧水、氨水反應40min所得實驗結果如下表所示:分析40℃時TiO2·xH2O轉化率最高的原因

。(4)Li2Ti5O15中Ti的化合價為+4,其中過氧鍵的數(shù)目為

。(5)若“濾液②”中c(Mg2+)=0.02mol·L-1,加入雙氧水和磷酸(設溶液體積

增加1倍),使Fe3+恰好沉淀完全即溶液中c(Fe3+)=1.0×10-5mol·L-1,此時是

否有Mg3(PO4)2沉淀生成?

(列式計算)。FePO4、

Mg3(PO4)2的Ksp分別為1.3×10-22、1.0×10-24。(6)寫出“高溫煅燒②”中由FePO4制備LiFePO4的化學方程式

。溫度/℃3035404550TiO2·xH2O轉化率/%9295979388破題關鍵(1)明確生產(chǎn)目的:制備Li4Ti5O12和LiFePO4。(2)明確生產(chǎn)原料的成分:鈦鐵礦(主要成分為FeTiO3,雜質(zhì)為MgO、SiO2等)。(3)明確工藝流程各環(huán)節(jié)涉及的化學原理,該環(huán)節(jié)參與生產(chǎn)的目的。答案(1)100℃、2h,90℃、5h(2)FeTiO3+4H++4Cl-

Fe2++TiOC

+2H2O(3)低于40℃,TiO2·xH2O轉化反應速率隨溫度升高而增加;超過40℃,雙

氧水分解與氨氣逸出導致TiO2·xH2O轉化反應速率下降(4)4(5)Fe3+恰好沉淀完全時,c(P

)=

mol·L-1=1.3×10-17mol·L-1,c3(Mg2+)·c2(P

)值為0.013×(1.3×10-17)2=1.7×10-40<Ksp[Mg3(PO4)2],因此不會生成Mg3(PO4)2沉淀(6)2FePO4+Li2CO3+H2C2O4

2LiFePO4+3CO2↑+H2O↑解析(1)由圖像可以看出,當鐵的浸出率為70%時,實驗條件有兩個:100

℃、2h,90℃、5h。(2)FeTiO3為難溶物,在書寫離子方程式時不能拆寫成離子形式。(4)Li2Ti5O15中,Ti的化合價為+4,Li的化合價為+1,所以正化合價的和為4

×5+1×2=22。設過氧鍵數(shù)目為x,則x×2+(15-2x)×2=22,解得x=4。(6)FePO4中Fe顯+3價,LiFePO4中Fe顯+2價,FePO4作氧化劑,則H2C2O4作

還原劑,高溫煅燒時應生成CO2,據(jù)此可寫出反應的化學方程式。方法歸納無機物制備工藝流程題的破解方法1.首尾分析法對一些線型流程工藝(從原料到產(chǎn)品為“一條龍”的生產(chǎn)工序)題,首先

對比分析流程圖中第一種物質(zhì)(原材料)與最后一種物質(zhì)(產(chǎn)品),從對比

分析中找出原料與產(chǎn)品之間的關系,弄清生產(chǎn)過程中原料轉化為產(chǎn)品的

基本原理和分離、提純產(chǎn)品的化工工藝,然后結合題設的問題,逐一推

敲解答。2.截段分析法對于用同樣的原材料生產(chǎn)多種(兩種或兩種以上)產(chǎn)品(包括副產(chǎn)品)的

工藝流程題,用截段分析法更容易找到解題的切入點。用截段分析法解

工藝流程題關鍵在于看清主、副產(chǎn)品是如何分開的,以此確定如何截

段,截幾段更合適,一般截段以產(chǎn)品為準點。題組集訓1.(2017江蘇單科,16,12分)鋁是應用廣泛的金屬。以鋁土礦(主要成分為

Al2O3,含SiO2和Fe2O3等雜質(zhì))為原料制備鋁的一種工藝流程如下:

注:SiO2在“堿溶”時轉化為鋁硅酸鈉沉淀。(1)“堿溶”時生成偏鋁酸鈉的離子方程式為

。(2)向“過濾Ⅰ”所得濾液中加入NaHCO3溶液,溶液的pH

(填“增大”“不變”或“減小”)。(3)“電解Ⅰ”是電解熔融Al2O3,電解過程中作陽極的石墨易消耗,原因

是

。(4)“電解Ⅱ”是電解Na2CO3溶液,原理如圖所示。陽極的電極反應式

為

,陰極產(chǎn)生的物質(zhì)A的化學式為

。

(5)鋁粉在1000℃時可與N2反應制備AlN。在鋁粉中添加少量NH4Cl固體并充分混合,有利于AlN的制備,其主要原因是

。答案(1)Al2O3+2OH-

2Al

+H2O(2)減小(3)石墨電極被陽極上產(chǎn)生的O2氧化(4)4C

+2H2O-4e-

4HC

+O2↑H2(5)NH4Cl分解產(chǎn)生的HCl能夠破壞Al表面的Al2O3薄膜解析(1)Al2O3是兩性氧化物,能與強堿反應生成Al

和H2O。(2)“堿溶”時,NaOH溶液應過量,則在“過濾Ⅰ”所得濾液中一定含有

過量的NaOH,當加入NaHCO3溶液時,HC

+OH-

C

+H2O,使c(OH-)減小,故pH減小。(3)電解熔融Al2O3時,陽極反應式為:2O2--4e-

O2↑,O2會與石墨發(fā)生化學反應,從而消耗石墨。(4)陽極應是H2O電離出的OH-放電,生成O2和H+,在Na2CO3溶液充足的條

件下,H+與C

反應生成HC

,故陽極的電極反應式為:4C

+2H2O-4e-

4HC

+O2↑;陰極的電極反應式為:4H2O+4e-

2H2↑+4OH-,所以物質(zhì)A為H2。(5)鋁粉表面有Al2O3薄膜,阻礙反應的進行,而添加少量NH4Cl固體,NH4Cl分解生成的HCl能與Al2O3反應,破壞Al2O3薄膜,有利于Al和N2反應。2.(2017天津理綜,7,14分)某混合物漿液含Al(OH)3、MnO2和少量Na2CrO4?？紤]到膠體的吸附作用使Na2CrO4不易完全被水浸出,某研究小組利

用設計的電解分離裝置(如圖),使?jié){液分離成固體混合物和含鉻元素溶

液,并回收利用?；卮稷窈廷蛑械膯栴}。

Ⅰ.固體混合物的分離和利用(流程圖中的部分分離操作和反應條件未

標明)

(1)反應①所加試劑NaOH的電子式為

,B→C的反應條件

為

,C→Al的制備方法稱為

。(2)該小組探究反應②發(fā)生的條件。D與濃鹽酸混合,不加熱,無變化;加

熱有Cl2生成,當反應停止后,固體有剩余,此時滴加硫酸,又產(chǎn)生Cl2。由

此判斷影響該反應有效進行的因素有(填序號)

。a.溫度b.Cl-的濃度c.溶液的酸度(3)0.1molCl2與焦炭、TiO2完全反應,生成一種還原性氣體和一種易水

解成TiO2·xH2O的液態(tài)化合物,放熱4.28kJ,該反應的熱化學方程式為

。Ⅱ.含鉻元素溶液的分離和利用(4)用惰性電極電解時,Cr

能從漿液中分離出來的原因是

,分離后含鉻元素的粒子是

;陰極室生成的物質(zhì)為

(寫化學式)。答案(1)加熱(或煅燒)電解法(2)ac(3)2Cl2(g)+TiO2(s)+2C(s)

TiCl4(l)+2CO(g)

ΔH=-85.6kJ·mol-1(4)在直流電源作用下,Cr

通過陰離子交換膜向陽極室移動,脫離漿液Cr

和Cr2

NaOH和H2

解析(1)NaOH是離子化合物,其電子式為Na+[··

··H]-;固體混合物中含有Al(OH)3和MnO2,加入NaOH溶液,Al(OH)3轉化為易溶于水的NaAlO2,

MnO2不能溶于NaOH溶液,故固體D為MnO2,溶液A中含有NaAlO2,向溶

液A中通入CO2后生成的沉淀B為Al(OH)3,Al(OH)3受熱分解生成Al2O3

(固體C),工業(yè)上常用電解熔融的Al2O3制備金屬鋁。(2)固體D為MnO2。MnO2與濃鹽酸混合,不加熱無變化,加熱有Cl2生成,

說明該反應能否有效進行與溫度有關;反應停止后,固體有剩余,滴加硫

酸又產(chǎn)生Cl2,說明該反應能否有效進行與溶液的酸度有關。(3)通過分析可知反應生成的還原性氣體為CO,易水解成TiO2·xH2O的液

態(tài)化合物為TiCl4,故反應的熱化學方程式為2Cl2(g)+TiO2(s)+2C(s)

TiCl4(l)+2CO(g)

ΔH=-85.6kJ·mol-1。(4)依據(jù)離子交換膜的性質(zhì)和電解池的工作原理知,在直流電場作用下,

Cr

通過陰離子交換膜向陽極室移動,脫離漿液;在電解過程中,OH-在陽極室失去電子生成O2,溶液的酸性增強,通過陰離子交換膜移向陽極

室的Cr

有部分轉化為Cr2

,故分離后含鉻元素的粒子是Cr

和Cr2

;H+在陰極室得到電子生成H2,溶液中的OH-濃度增大,混合物漿液中的Na+通過陽離子交換膜移向陰極室,故陰極室生成的物質(zhì)為NaOH和H2。1.(2017課標Ⅲ,27,15分)重鉻酸鉀是一種重要的化工原料,一般由鉻鐵礦

制備,鉻鐵礦的主要成分為FeO·Cr2O3,還含有硅、鋁等雜質(zhì)。制備流程

如圖所示:

回答下列問題:(1)步驟①的主要反應為:FeO·Cr2O3+Na2CO3+NaNO3

Na2CrO4+Fe2O3+CO2+NaNO2上述反應配平后FeO·Cr2O3與NaNO3的系數(shù)比為

。該步驟不能使用

陶瓷容器,原因是

。真題回訪(2)濾渣1中含量最多的金屬元素是

,濾渣2的主要成分是

及含硅雜質(zhì)。(3)步驟④調(diào)濾液2的pH使之變

(填“大”或“小”),原因是

(用離子方程式表示)。(4)有關物質(zhì)的溶解度如圖所示。向“濾液3”中加入適量KCl,蒸發(fā)濃

縮,冷卻結晶,過濾得到K2Cr2O7固體。冷卻到

(填標號)得到的K2Cr2O7固體產(chǎn)品最多。a.80℃b.60℃c.40℃d.10℃步驟⑤的反應類型是

。(5)某工廠用m1kg鉻鐵礦粉(含Cr2O340%)制備K2Cr2O7,最終得到產(chǎn)品m2

kg,產(chǎn)率為

。答案(1)2∶7陶瓷在高溫下會與Na2CO3反應(2)FeAl(OH)3(3)小2Cr

+2H+

Cr2

+H2O(4)d復分解反應(5)

×100%解析由題中所給反應可知濾渣1為Fe2O3,濾液1中含有Al3+、Si

,調(diào)節(jié)pH=7,則濾渣2中含Al(OH)3及含硅雜質(zhì),濾液2中含有Cr

、Na+,此時調(diào)節(jié)pH促使平衡2Cr

+2H+

Cr2

+H2O正向移動,再加入KCl得到K2Cr2O7。(1)利用得失電子守恒法配平:2FeO·Cr2O3+4Na2CO3+7NaNO3

4Na2CrO4+Fe2O3+4CO2↑+7NaNO2,則FeO·Cr2O3與NaNO3的系數(shù)比為2∶7。

陶瓷中含有SiO2,在高溫下能與Na2CO3反應,會損壞儀器。(2)由步驟①可知熔塊中含有NaNO2、Na2CrO4、Fe2O3等,故濾渣1中含

量最多的金屬元素為Fe,而步驟③需除去Al3+及含硅物質(zhì),故濾渣2中應

主要含Al(OH)3及含硅雜質(zhì)。(3)步驟④調(diào)pH的目的是促進Cr

轉化為Cr2

,根據(jù)2Cr

+2H+

Cr2

+H2O,可知應增大c(H+),故pH要變小。(4)根據(jù)溶解度曲線圖可知,應選擇K2Cr2O7溶解度小于溶液中其他溶質(zhì)

溶解度且溶解度最小的溫度區(qū)域,故選d。反應為2K++Cr2

K2Cr2O7↓,此反應為復分解反應。(5)根據(jù)Cr原子守恒建立關系式:Cr2O3~K2Cr2O7152294

m1·40%kg

m(K2Cr