2019屆高考化學(xué)二輪復(fù)習(xí) 專題9 常見金屬元素及其化合物學(xué)案.docx
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9 常見金屬及其化合物 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主要性質(zhì)及其應(yīng)用。 (3)了解合金的概念及其重要應(yīng)用。 (4)以上各部分知識的綜合應(yīng)用。 Ⅰ．客觀題 (1)考查金屬及其化合物的重要性質(zhì)和應(yīng)用。 (2)以金屬及其化合物為載體考查離子共存、離子方程式、氧化還原反應(yīng)、物質(zhì)的鑒別與分離等。 Ⅱ．主觀題 (1)以“鐵三角”“鋁三角”的轉(zhuǎn)化關(guān)系為載體，考查分析圖像能力和計算能力。 (2)以化工流程的形式，考查金屬礦物的冶煉和工業(yè)廢液的提純。 一、常見金屬及化合物的主要性質(zhì) 1．鈉及其化合物 (1)等物質(zhì)的量的金屬鈉被氧化成Na2O和Na2O2時轉(zhuǎn)移的電子數(shù)相同。 (2)鈉與鹽的溶液反應(yīng)：鈉不能置換出溶液中的金屬，鈉直接與水反應(yīng)，反應(yīng)后的堿再與溶液中的其他物質(zhì)反應(yīng)。 (3)向Na2CO3溶液中逐滴滴入鹽酸，反應(yīng)是分步進行的。反應(yīng)的離子方程式依次為：CO＋H+===HCO 、HCO＋H+===H2O＋CO2↑。 2．鎂、鋁及其化合物 (1)鎂在空氣中燃燒主要發(fā)生反應(yīng)：2Mg＋O22MgO，此外還發(fā)生反應(yīng)：3Mg＋N2Mg3N2、2Mg＋CO22MgO＋C。 (2)鋁與NaOH溶液、非氧化性強酸反應(yīng)生成H2。常溫下，濃硝酸、濃硫酸使鋁發(fā)生鈍化。 (3)Al2O3、Al(OH)3僅能溶于強酸和強堿溶液中(如在氨水和碳酸中不溶)。 (4)Al3+、AlO只能分別存在于酸性、堿性溶液中。Al3＋與下列離子不能大量共存：OH－、CO、HCO、SO、S2－、ClO－、AlO，其中OH－是因為直接反應(yīng)，其余均是因為發(fā)生了劇烈的雙水解反應(yīng)。AlO與下列離子不能大量共存：H＋、HCO、Al3＋、Fe2＋、Fe3＋，其中H＋和HCO是因為與AlO直接反應(yīng)(AlO＋HCO＋H2O===Al(OH)3↓＋CO)，其余也是因為發(fā)生了劇烈的雙水解反應(yīng)。 (5)明礬的凈水原理：明礬的化學(xué)式為KAl(SO4)212H2O，它在水中能電離：KAl(SO4)2===K+＋Al3+＋2SO。鋁離子發(fā)生水解反應(yīng)，生成的氫氧化鋁膠體具有很強的吸附能力，吸附水中的懸浮物，使之沉降以達到凈水目的：Al3+＋3H2OAl(OH)3(膠體)＋3H+。 3．鐵、銅及其化合物 (1)Fe與Cl2反應(yīng)只能生成FeCl3，與I2反應(yīng)生成FeI2，與反應(yīng)物的用量無關(guān)。 (2)過量的Fe與硝酸作用，或在Fe和Fe2O3的混合物中加入鹽酸，均生成Fe2+。要注意產(chǎn)生的Fe3+還可以氧化單質(zhì)Fe這一隱含反應(yīng)：Fe＋2Fe3+===3Fe2+。 (3)Fe2O3、Fe(OH)3與氫碘酸反應(yīng)時，涉及Fe3+與I－的氧化還原反應(yīng)，產(chǎn)物為Fe2+、I2和H2O。 (4)FeCl3溶液加熱濃縮時，因Fe3+水解和HCl的揮發(fā)，得到的固體為Fe(OH)3，灼燒后得到紅棕色Fe2O3固體；而Fe2(SO4)3溶液蒸干時，因硫酸是難揮發(fā)性的酸，將得不到Fe(OH)3固體，最后得到的固體仍為Fe2(SO4)3。 (5)注意亞鐵鹽及Fe(OH)2易被空氣中氧氣氧化成三價鐵的化合物。如某溶液中加入堿溶液后，最終得到紅褐色沉淀，并不能斷定該溶液中一定含有Fe3+，也可能含有Fe2+。 二、常見金屬與其化合物的轉(zhuǎn)化 兩種常見金屬及其化合物的轉(zhuǎn)化形式： 1．直線型轉(zhuǎn)化關(guān)系 ABC (1)NaNa2ONa2O2 (2)X為強酸，如NaAlO2Al(OH)3AlCl3 (3)X為強堿，如AlCl3Al(OH)3NaAlO2 2．三角型轉(zhuǎn)化關(guān)系 三、金屬及其化合物的實驗探究 有關(guān)金屬及其化合物探究實驗的特點：要求考生對文字、圖形、表格數(shù)據(jù)、反應(yīng)流程中的信息進行提取、分析、猜想和歸類，考查學(xué)生基礎(chǔ)知識的綜合應(yīng)用、基本的實驗方法和基本技能的掌握程度，考查學(xué)生對科學(xué)探究方法和過程的理解，對實驗的評價。 四、金屬的性質(zhì) 1．金屬單質(zhì)的性質(zhì) 金屬單質(zhì)的化學(xué)性質(zhì)： ①金屬在化學(xué)反應(yīng)中都較容易失去電子被氧化，只作還原劑，但金屬離子則可能既表現(xiàn)出氧化性又表現(xiàn)出還原性，如Fe2+。 ②金屬單質(zhì)跟酸反應(yīng)的規(guī)律： A．與非氧化性酸(如鹽酸、稀硫酸等)反應(yīng) B．與強氧化性酸(濃硫酸、濃稀硝酸)的反應(yīng)，F(xiàn)e和Al遇冷的濃硫酸、濃硝酸發(fā)生鈍化反應(yīng)。強氧化性酸跟金屬反應(yīng)不能生成H2。 3．金屬活動性順序表應(yīng)用小結(jié) 金屬活動性順序 K Ca Na Mg Al Mn Zn Fe Sn Pb(H) Cu Hg Ag Pt Au 金屬原子失電子能力 K Ca Na Mg Al Mn Zn Fe Sn Pb依次減小，還原性減弱(相應(yīng)金屬離子氧化性增強) 空氣中跟氧氣的反應(yīng) 易被氧化 常溫時能被氧化 加熱時能被氧化 不能被氧化 跟水的反應(yīng) 常溫可置換出水中的氫 加熱或與水蒸氣反應(yīng)時能置換出水中的氫 不與水反應(yīng) 跟酸的反應(yīng) 能置換出酸(如HCl、H2SO4)中的氫 不能置換出稀酸中的氫 反應(yīng)劇烈 反應(yīng)程度依次減弱 能跟濃硫酸、硝酸反應(yīng) 能跟王水反應(yīng) 跟鹽的反應(yīng) 位于金屬活動性順序前面的金屬可以將后面的金屬從其鹽溶液中置換出來(K、Na、Ca除外) 跟堿的反應(yīng) Al、Zn等具有兩性的金屬可以與堿反應(yīng) 五、常見金屬化合物的性質(zhì)及離子的檢驗 1．常見的金屬氧化物 化學(xué)式 Na2O Na2O2 MgO Al2O3 FeO Fe2O3 Fe3O4 顏色 狀態(tài) 白色固體 淡黃色粉末 白色固體 白色固體 黑色粉末 紅棕色 粉末 黑色晶體 與水 作用 反應(yīng)生成NaOH 反應(yīng)生成NaOH和O2 與水緩慢反應(yīng)生成Mg(OH)2 不溶于水，也不與水反應(yīng) 2．常見的金屬氫氧化物及堿的通性 (2)堿的通性 ①可溶性堿使指示劑變色。 ②可溶性堿與酸性氧化物反應(yīng)，如向NaOH溶液中通入少量CO2，反應(yīng)的化學(xué)方程式為：2NaOH＋CO2===Na2CO3＋H2O。 ③與酸發(fā)生中和反應(yīng)。 ④可溶性堿與某些可溶性鹽發(fā)生復(fù)分解反應(yīng)，如Ca(OH)2與Na2CO3反應(yīng)的化學(xué)方程式為：Ca(OH)2＋Na2CO3===CaCO3↓＋2NaOH。 3．金屬陽離子的檢驗 1．（2018福建泉州市聯(lián)考）X、Y、Z、W有如圖所示的轉(zhuǎn)化關(guān)系(反應(yīng)條件和部分其它反應(yīng)物省略)，則X、Y、Z可能是（） ①Na、Na2O、Na2O2 ②AlCl3、Al(OH)3、NaAlO2 ③Fe、FeCl2、FeCl3 ④NaOH、Na2CO3、NaHCO3 ⑤C、CO、CO2 A．①②③④⑤ B．②④ C．①③⑤ D．①②④⑤ 【解題思路】①若X為Na、W為O2，則Y為Na2O，Z為Na2O2，O2與Na反應(yīng)在加熱的時候生成Na2O2，故①正確；②若X為AlCl3，W為NaOH，則Y為Al(OH)3，Z為NaAlO2，過量NaOH與AlCl3反應(yīng)生成NaAlO2，故②正確；③若X為Fe、W為Cl2，則Fe與Cl2只生成FeCl3，故③錯誤；④若X為NaOH、W為CO2，則Y為Na2CO3，Z為NaHCO3，過量CO2與NaOH反應(yīng)生成NaHCO3，故④正確；⑤若X為C、W為O2，則Y為CO、Z為CO2，碳與氧氣能夠發(fā)生不完全燃燒和完全燃燒，一氧化碳也能燃燒生成二氧化碳，故⑤正確；故選D。 【答案】D 2．（2018山東臨沂模擬）中國傳統(tǒng)文化對人類文明貢獻巨大，古代文獻中記載了很多化學(xué)研究成果。下列常見古詩文對應(yīng)化學(xué)知識正確的是（） 選項 古詩文 化學(xué)知識 A 《本草經(jīng)集注》中記載鑒別硝石（KNO3）和樸硝（Na2SO4）的方法：“以火燒之，紫青煙起，云是真硝石也” 鑒別硝石和樸消利用了焰色反應(yīng) B 《本草綱目拾遺》中對強水的記載：“性最烈，能蝕五金，其水甚強，惟玻璃可盛?！? “強水”是指氫氟酸 C 《夢溪筆談》中對寶劍的記載：“古人以劑鋼為刃，柔鐵為莖干，不爾則斷折?！? 劑鋼為鐵的合金，其硬度比純鐵的大，熔點比純鐵的高 D 《詩經(jīng)大雅綿》：“堇茶如飴?！编嵭{：“其所生菜，雖有性苦者，甘如飴也?！? 糖類均有甜味，且都能發(fā)生水解反應(yīng) 【解題思路】本題以文言文的形式考查了有關(guān)物質(zhì)的性質(zhì)、鑒別等知識，既考查了化學(xué)知識又考查了文學(xué)素養(yǎng)。解題時應(yīng)結(jié)合所學(xué)知識弄明白文言文中描述的有關(guān)物質(zhì)的性質(zhì)，然后作出正確判斷，注意找準(zhǔn)文言文中的關(guān)鍵字眼，如A項通過紫青煙判斷真硝石，利用了鉀元素的焰色反應(yīng)為紫色；B項考查了二氧化硅與氫氟酸的反應(yīng)；D項注意合金的熔點一般低于其組分中任一種組成金屬的熔點，硬度一般比其組分中任一金屬的硬度大。 鈉的焰色反應(yīng)是黃色的，鉀的焰色反應(yīng)是紫色的，通過“強燒之，紫青煙起，云是真硝石也”可判斷該鑒別方法利用了焰色反應(yīng)，A正確；玻璃的主要成分是二氧化硅，能與氫氟酸反應(yīng)，由“惟玻璃可盛”可判斷，強水不可能是氫氟酸，B錯誤；鐵的合金硬度比純鐵的大，熔點比純鐵的低，C錯誤；糖類不一定都有甜味，例如淀粉屬于多糖，沒有甜味；葡萄糖雖有甜味，但是不能發(fā)生水解，D錯誤；正確選項A。 【答案】A 3．研究發(fā)現(xiàn)，硝酸越稀，還原產(chǎn)物中氮元素的化合價越低。某同學(xué)取適量的鐵鋁合金與足量很稀的硝酸充分反應(yīng)，沒有氣體放出。在反應(yīng)結(jié)束后的溶液中，逐滴加入4molL?1NaOH溶液，所加NaOH溶液的體積(mL)與產(chǎn)生的沉淀的物質(zhì)的量(mol)的關(guān)系如圖所示。下列說法不正確的是（） A．OC段離子反應(yīng)方程式為：H＋＋OH－===H2O B．溶液中n(NH)＝0.012mol C．溶液中結(jié)合OH－能力最強的離子是H＋，最弱的離子是Al3＋ D．欲測定F點沉淀的質(zhì)量，實驗步驟是：過濾、洗滌、干燥、稱量 【解題思路】根據(jù)題意，加入NaOH溶液，沒有產(chǎn)生氣體，說明還原產(chǎn)物為NH，溶液中含有的離子是Al3+、Fe3＋、H＋、NH。向該溶液中加入NaOH溶液，開始沒有析出沉淀，因此結(jié)合OH－的能力由強到弱的順序是H＋、Fe3＋、Al3＋、NH，然后是Al(OH)3沉淀的溶解。A．根據(jù)圖像可知在OC段發(fā)生的反應(yīng)為剩余的硝酸與NaOH溶液反應(yīng)，離子方程式是H＋＋OH－===H2O，正確；B．根據(jù)圖可知在DE段反應(yīng)消耗NaOH溶液的體積是3 mL，根據(jù)NH＋OH－===NH3H2O可知：n(NH)＝n(OH－)＝cV＝4mol/L0.003L＝0.012mol，正確；C．根據(jù)反應(yīng)的先后順序可知結(jié)合OH－最強的離子是H＋，最弱的離子是NH，錯誤；D．欲測定F點沉淀的質(zhì)量，應(yīng)該將互不相溶的固體與液體分離，并洗滌，洗去附著在沉淀表面的雜質(zhì)離子，然后干燥再稱重，故實驗步驟是：過濾、洗滌、干燥、稱量，正確。 【答案】C 4．KAl(SO4)212H2O(明礬)是一種復(fù)鹽，在造紙等方面應(yīng)用廣泛。實驗室中，采用廢易拉罐(主要成分為Al，含有少量的Fe、Mg雜質(zhì))制備明礬的過程如下圖所示?；卮鹣铝袉栴}： 易拉罐濾液A沉淀B產(chǎn)物 (1)為盡量少引入雜質(zhì)，試劑①應(yīng)選用______(填標(biāo)號)。 A．HCl溶液 B．H2SO4溶液C．氨水 D．NaOH溶液 (2)易拉罐溶解過程中主要反應(yīng)的化學(xué)方程式為____________________________________。 (3)沉淀B的化學(xué)式為__________；將少量明礬溶于水，溶液呈弱酸性，其原因是___________________ ______________________________________________________。 (4)已知：Kw＝1.010－14，Al(OH)3AlO＋H＋＋H2O K＝2.010－13。Al(OH)3溶于NaOH溶液反應(yīng)的平衡常數(shù)等于______________。 【解題思路】(1)易拉罐(主要成分為Al，含有少量的Fe、Mg雜質(zhì))，它們都是比較活潑的金屬，都可以與酸發(fā)生反應(yīng)，而Al可以與NaOH溶液反應(yīng)變?yōu)镹aAlO2進入溶液，而Fe、Mg不能與堿發(fā)生反應(yīng)，所以要以含Al的易拉罐為原料制取明礬，應(yīng)該用強堿NaOH溶液溶解，選項D正確；(2)易拉罐溶解過程中主要反應(yīng)的化學(xué)方程式為2Al＋2NaOH＋2H2O===2NaAlO2＋3H2↑；(3)濾液A的主要成分是NaAlO2，向其水溶液中加入NH4HCO3溶液，發(fā)生HCO＋AlO＋H2O===Al(OH)3↓＋CO，所以沉淀B的化學(xué)式為Al(OH)3；將少量明礬溶于水，溶液呈弱酸性，其原因是Al3＋發(fā)生水解反應(yīng)，消耗水電離產(chǎn)生的OH－，當(dāng)最終達到平衡時溶液中c(H＋)＞c(OH－)，所以溶液顯酸性。(4)由已知得Al(OH)3溶于NaOH溶液反應(yīng)的平衡常數(shù)K＝＝＝＝20。 【答案】(1)D (2)2Al＋2NaOH＋2H2O===2NaAlO2＋3H2↑ (3)Al(OH)3 Al3＋水解，使溶液中H＋濃度增大 (4)20 1．（2018湖南模擬）《夢溪筆談》中記載有：“信州鉛山縣有苦泉，流以為澗。挹其水熬之，則成膽礬。烹膽礬則成銅；熬膽礬鐵釜，久之亦化為銅?！毕铝袑ξ闹袃?nèi)容的解釋正確的是（） A．膽礬受熱不能分解 B．膽礬的化學(xué)式為CuSO4 C．“苦泉”可使蛋白質(zhì)變性D．膽礬與鐵通過復(fù)分解反應(yīng)可煉銅 【解題思路】本題以文言文的形式考查了有關(guān)物質(zhì)的性質(zhì)，既考查了化學(xué)知識又考查了文學(xué)素養(yǎng)。解題時應(yīng)結(jié)合所學(xué)知識弄明白文言文中描述的有關(guān)的物質(zhì)，然后作出正確判斷，注意找準(zhǔn)文言文中的關(guān)鍵字眼。烹膽礬則成銅即是膽礬為CuSO45H2O,受熱分解成CuSO4和H2O，并且考查了重金屬能使蛋白質(zhì)變性。 A．由“烹膽礬則成銅”可知，膽礬為CuSO45H2O,受熱分解成CuSO4和H2O，故A正確；B．膽礬的化學(xué)式為CuSO45H2O，故B錯誤；C．“苦泉”中含有硫酸銅，可使蛋白質(zhì)變性，故C正確；D．膽礬與鐵通過置換反應(yīng)可煉銅，故D錯誤；故選C。 【答案】C 2．下列敘述Ⅰ和Ⅱ均正確并且有因果關(guān)系的是（） 選項 敘述Ⅰ 敘述Ⅱ A Fe3＋有氧化性 Fe2(SO4)3可作凈水劑 B 濃硫酸有腐蝕性 常溫下濃硫酸不能用鐵罐盛裝 C Cl2是非金屬單質(zhì) Cl2能使?jié)駶櫟挠猩紬l褪色 D 熔融狀態(tài)的Al2O3中有自由移動的Al3＋和O2－ 電解熔融狀態(tài)的Al2O3制備Al 【解題思路】鐵離子具有氧化性，硫酸鐵的凈水作用是鐵離子水解生成氫氧化鐵膠體具有吸附懸浮雜質(zhì)的作用，敘述Ⅰ和Ⅱ均正確，但無因果關(guān)系，故A錯誤；濃硫酸具有強腐蝕性，常溫下鐵、鋁在濃硫酸中發(fā)生鈍化，常溫下濃硫酸能用鐵罐盛裝，敘述Ⅰ正確，敘述Ⅱ錯誤，無因果關(guān)系，故B錯誤；氯氣是非金屬單質(zhì)，氯氣遇到濕潤的有色布條，氯氣和水反應(yīng)生成的次氯酸具有漂白性可以使布條褪色，敘述Ⅰ和Ⅱ均正確，無因果關(guān)系，故C錯誤；氧化鋁是離子化合物，熔融時電離出離子，利用電解熔融的氧化鋁制備金屬鋁，敘述Ⅰ和Ⅱ正確并且有因果關(guān)系，故D正確。 【答案】D 3．（2018寧德市質(zhì)量檢測理綜）Fe－Fe2O3納米線是一種新型鐵基材料，在催化、生物醫(yī)藥、環(huán)境科學(xué)等領(lǐng)域具有廣闊應(yīng)用前景。某研究小組以赤泥（鋁土礦提取氧化鋁過程中產(chǎn)生的固體廢棄物，含SiO2、Fe2O3、Al2O3）為原料，設(shè)計下列流程制備Fe－Fe2O3納米線并探究其在水處理中的應(yīng)用。 回答下列問題： （1）“浸出”實驗中，鹽酸起始濃度對鐵、鋁浸出率的影響如圖所示： ①鹽酸的合適濃度為______________。 ②鹽酸起始濃度為2molL?1時，鐵的浸出率很低，原因是______________。 （2）已知：25℃時，Al(OH)3(s)AlO+H++H2O K=410?13。若浸出液c(Al3+) = 0.04 molL?1，“調(diào)節(jié)pH”時，pH最小應(yīng)為______________（設(shè)調(diào)節(jié)pH過程中溶液體積不變）。 （3）Fe－Fe2O3納米線為殼層結(jié)構(gòu)（核是Fe、殼是Fe2O3），殼是由中心鐵核在合成過程中被氧化而形成。 ①“合成”時滴加NaBH4溶液過程中伴有氣泡產(chǎn)生，濾液Ⅱ中含B(OH)3，合成鐵核的離子方程式為____________________________。 ②“合成”后，經(jīng)過濾、______________、______________獲得Fe－Fe2O3納米線。 （4）Fe－Fe2O3納米線去除水體中Cr2O的機理是，納米線將Cr2O吸附在表面并還原。在“無氧”和“有氧”條件下將納米線分別置于兩份相同的水體中，80min后回收該納米線，測得其表面元素的原子個數(shù)比如下表： ①在水體中Fe－Fe2O3納米線形成的分散系是____________________________。 ②樣本2的實驗條件是______________（填“有氧”或“無氧”）。 ③已知水體中檢測不到Cr(Ⅲ)，樣本1中Fe－Fe2O3納米線的表面Cr(Ⅵ)的去除率為__________________ ________________。 【解題思路】本題以工業(yè)流程為載體，對物質(zhì)的性質(zhì)，流程除雜、離子方程式的書寫、分散系的考查。關(guān)鍵在于理清整條流程的思路，結(jié)合流程和問題相結(jié)合一起參詳答題，從問題回到題干找信息，快速瀏覽，瞻前顧后，熟悉流程，整條把握，提取信息，兩面夾擊，本題主要可以理解為原理處理—分離提純——獲得產(chǎn)品。 （1）①由圖中信息可知，鹽酸的濃度為6molL?1時鋁、鐵的浸出率已經(jīng)很高，再增大濃度浸出率增大不明顯，故合適濃度為6molL?1；②鹽酸起始濃度為2molL?1時，F(xiàn)e3+發(fā)生了水解，鐵的浸出率很低；（2）已知：25℃時，Al(OH)3(s)AlO+H++H2O K=c(AlO)c(H+)=c(Al3+)c3(OH?)=410?13，若浸出液c(Al3+)=0.04 molL?1，由Ksp[Al(OH)3]=c(Al3+)c3(OH?)=0.4molL?1c3(OH?)=410－13，c(OH?)=10－3，“調(diào)節(jié)pH”時，pH最小應(yīng)為11；（3）①“合成”時滴加NaBH4溶液過程中伴有氣泡產(chǎn)生為氫氣，濾液Ⅱ中含B(OH)3，合成鐵核的離子方程式為9H2O+4Fe3++3BH===4Fe+6H2↑+3B(OH)3+9H+；②“合成”后，經(jīng)過濾、洗滌、烘干獲得Fe－Fe2O3納米線；（4）①在水體中Fe－Fe2O3納米線形成的分散系是膠體；②由表中數(shù)據(jù)可知，F(xiàn)e∶O∶Cr=5.2∶16.7∶1，設(shè)Cr為1mol，則根據(jù)Cr2O可知含氧3.5mol，剩余的氧為16.7-3.5=13.2mol，若均為氧化鐵中的氧，則含鐵13.223=8.8mol，但題給鐵為5.2mol，故不符合，則應(yīng)該有部分氧不是氧化鐵中的，則樣本2的實驗條件是有氧；③已知水體中檢測不到Cr(Ⅲ)，根據(jù)數(shù)據(jù)中鉻元素的含量，樣本1中Fe－Fe2O3納米線的表面Cr(Ⅵ)的去除率為1.7621.762+1100%=46.8%。 【答案】（1）6molL－1鹽酸起始濃度為2molL－1時，F(xiàn)e3+發(fā)生了水解 （2）11 （3）9H2O+4Fe3++3BH===4Fe+6H2↑+3B(OH)3+9H+洗滌烘干 （4） 膠體有氧 46.8% 4．（2018河南師大附中月考）鐵的化合物有廣泛用途，如碳酸亞鐵(FeCO3)可作為補血劑，鐵紅(Fe2O3)可作為顏料。利用某硫酸廠產(chǎn)生的燒渣(主要含F(xiàn)e2O3、FeO，還有一定量的SiO2)制備碳酸亞鐵的流程如下： （1）“酸溶”時加快反應(yīng)速率的方法有___________________(寫出一種)。 （2）①“還原”時，F(xiàn)eS2與H2SO4不反應(yīng)，F(xiàn)e3+通過兩個反應(yīng)被還原，其中一個反應(yīng)如下：FeS2+14Fe3+ +8H2O===15Fe2++2SO+16H+，則另一個反應(yīng)的離子方程式為：___________； ②FeS2還原后，檢驗Fe3+是否反應(yīng)完全的方法是___________。 （3）①“沉淀”時，需控制pH不宜過高，否則生成的FeCO3中可能混有___雜質(zhì)； ②寫出加入NH4HCO3生成“沉淀”的化學(xué)方程式：___________________； ③所得FeCO3需充分洗滌，檢驗沉淀已洗滌干凈的方法是_________________。 （4）FeCO3濁液長時間暴露在空氣中，會有部分固體表面變?yōu)榧t褐色，同時釋放出CO2，則與FeCO3反應(yīng)的物質(zhì)為_________(填化學(xué)式)。 【解題思路】本題屬于化工流程綜合題，結(jié)合物質(zhì)的制備考查了有關(guān)加快化學(xué)反應(yīng)速率的方法，物質(zhì)的轉(zhuǎn)化，氧化還原的書寫及配平，離子的檢驗，仔細(xì)閱讀流程不難發(fā)現(xiàn)利用SiO2難溶于鹽酸，除去SiO2。分析流程圖，提取有用的信息，分析流程中將原料轉(zhuǎn)化為產(chǎn)品的主要生產(chǎn)原理，推斷寫出相關(guān)化學(xué)反應(yīng)方程式。 燒渣（主要成分Fe2O3、FeO，還有一定量的SiO2)用硫酸浸取，過濾后含有硫酸鐵、硫酸亞鐵、未反應(yīng)的硫酸，濾渣為二氧化硅，用二硫化亞鐵還原Fe3+后過濾，得濾液中含有硫酸亞鐵，向濾液中加入碳酸銨，過濾得碳酸亞鐵，濾液中含有硫酸銨、碳酸銨?？梢酝ㄟ^加熱、增加硫酸的濃度、將燒渣粉碎、攪拌等措施提高酸浸時反應(yīng)速率；（2）①Fe3+被FeS2還原成Fe2+，發(fā)生反應(yīng)的離子方程式包括：FeS2+14Fe3++8H2O===15Fe2++2SO+16H+、FeS2+2Fe3+===3Fe2++2S；②Fe3+與KSCN溶液反應(yīng)呈血紅色，檢驗Fe3+是否反應(yīng)完全可選擇KSCN溶液，具體方法是取少量溶液，滴入幾滴KSCN溶液，若溶液變?yōu)檠t色，說明其中含有Fe3+，反之，未反應(yīng)完全；（3）①pH過高時溶液生成氫氧化亞鐵沉淀；②加入NH4HCO3生成“沉淀”的化學(xué)方程式為FeSO4+2NH4HCO3===(NH4)2SO4+FeCO3↓+H2O+CO2↑；③碳酸亞鐵表面會附著硫酸銨，所以檢驗FeCO3是否洗凈，可以檢驗洗滌濾液中是否有硫酸根離子，具體方法為：取少許最后一次洗滌液于試管中，滴加稀鹽酸，無明顯現(xiàn)象，再滴加BaCl2溶液，若無白色沉淀生成，則表明已洗滌干凈；（4）紅褐色固體是Fe(OH)3，F(xiàn)eCO3、H2O和O2反應(yīng)生成Fe(OH)3和CO2 【答案】（1）適度加熱、適量增加硫酸的濃度、將燒渣粉碎、攪拌等 （2） FeS2+2Fe3+===3Fe2++2S 取少量溶液，滴入幾滴KSCN溶液，若溶液變?yōu)檠t色，說明其中含有Fe3+，反之，未反應(yīng)完全 （3） Fe(OH)2 FeSO4+2NH4HCO3===(NH4)2SO4＋FeCO3↓＋H2O＋CO2↑ 取少許最后一次洗滌液于試管中，滴加稍過量稀鹽酸，無明顯現(xiàn)象，再滴加BaCl2溶液，若無白色沉淀生成，則表明已洗滌干凈 （4） O2、H2O 1．（2018安徽合肥理綜）實驗室按如下裝置測定純堿(含少量NaC1)的純度。下列說法不正確的是（） A．滴入鹽酸前，應(yīng)將裝置中含有CO2的空氣排盡 B．裝置①、④的作用是防止空氣中的CO2進入裝置③ C．必須在裝置②、③間添加盛有飽和 NaHCO3溶液的洗氣瓶 D．反應(yīng)結(jié)束時，應(yīng)再通入空氣將裝置②中CO2轉(zhuǎn)移到裝置③中 【解題思路】把握物質(zhì)的性質(zhì)以及實驗的原理是解題的關(guān)鍵。測定Na2CO3固體(含少量NaCl)的純度，是根據(jù)鹽酸和樣品反應(yīng)生成二氧化碳，氫氧化鋇與二氧化碳反應(yīng)生成碳酸鋇沉淀，根據(jù)沉淀的質(zhì)量來確定二氧化碳的質(zhì)量，進而計算碳酸鈉的質(zhì)量，因此需要防止空氣中的二氧化碳加入③。 根據(jù)實驗?zāi)康暮脱b置圖，實驗原理為：樣品與鹽酸反應(yīng)產(chǎn)生的CO2用足量Ba(OH)2溶液吸收，通過測量裝置③中產(chǎn)生沉淀的質(zhì)量計算純堿的純度。A，為了排除裝置中含有CO2的空氣對CO2測量的影響，滴入鹽酸前，應(yīng)將裝置中含有CO2的空氣排盡，A項正確；B，裝置①中NaOH溶液的作用是吸收通入的空氣中的CO2，防止空氣中CO2進入裝置③中，裝置④的作用是防止外界空氣中的CO2進入裝置③中，B項正確；C，由于鹽酸具有揮發(fā)性，反應(yīng)產(chǎn)生的CO2中混有HCl，若在裝置②、③間添加盛有飽和NaHCO3溶液的洗氣瓶，HCl與NaHCO3反應(yīng)產(chǎn)生CO2，使得測得的CO2偏大，測得純堿的純度偏大，C項錯誤；D，為了保證測量的CO2的準(zhǔn)確性，反應(yīng)結(jié)束，應(yīng)繼續(xù)通入除去CO2的空氣將滯留在裝置②中CO2全部轉(zhuǎn)移到裝置③中，D項正確；答案選C。 【答案】C 2．（2018山東濟寧市調(diào)研）氯化亞銅(CuCl)是白色粉末，微溶于水，酸性條件下不穩(wěn)定，易生成金屬Cu和Cu2+，廣泛應(yīng)用于化工和印染等行業(yè)。某研究性學(xué)習(xí)小組擬熱分解CuC122H2O制備CuCl，并進行相關(guān)探究。下列說法正確的是( ) A．途徑1中產(chǎn)生的Cl2可以回收循環(huán)利用，也可以通入飽和CaCl2溶液中除去 B．途徑2中200℃時反應(yīng)的化學(xué)方程式為：Cu2(OH)2Cl22CuO+2HCl↑ C．X氣體可以是N2，目的是做保護氣，抑制CuCl22H2O加熱過程可能的水解 D．CuCl與稀硫酸反應(yīng)的離子方程式為：2CuCl＋4H+＋SO===2Cu2+＋2Cl?＋SO2↑＋2H2O 【解題思路】將簡單的物質(zhì)制備設(shè)計成流程實驗題，關(guān)鍵在于對整體的把握，對每步轉(zhuǎn)化的理解。根據(jù)關(guān)系圖中的物質(zhì)轉(zhuǎn)化寫出相應(yīng)的化學(xué)反應(yīng)方程式，注意在制備產(chǎn)品時，涉及到離子的水解問題，要敏感。 途徑1中產(chǎn)生的Cl2可以轉(zhuǎn)化為HCl，回收循環(huán)利用，Cl2在飽和CaCl2溶液中溶解度很小，不能被吸收除去，故A錯誤；Cu2(OH)2Cl2加熱到200℃生成CuO，由原子守恒可知，還生成HCl，則化學(xué)方程式為：Cu2(OH)2Cl22CuO+2HCl，故B正確；CuCl2水解生成氫氧化銅和HCl，X氣體是用于抑制CuCl2水解，則X為HCl，不是氮氣，故C錯誤；CuCl酸性條件下不穩(wěn)定，易生成金屬Cu和Cu2+，故D錯誤。 【答案】B 3．鐵、鋁、銅等金屬及其化合物在日常生活中應(yīng)用廣泛，請回答下列問題。 (1)生鐵中含有一種鐵碳化合物X(Fe3C)。X在足量的空氣中高溫煅燒，生成有磁性的固體Y，將Y溶于過量鹽酸，化學(xué)方程式為_________________________________________；Y與過量濃硝酸反應(yīng)后溶液中含有的鹽的化學(xué)式為________________； (2)某溶液中含有Mg2＋、Fe2＋、Al3＋、Cu2＋等離子，向其中加入過量的NaOH溶液后，過濾，將濾渣高溫灼燒并將灼燒后的固體投入到過量的稀鹽酸中，所得溶液與原溶液相比，溶液中大量減少的陽離子是__(填編號)。 A．Mg2＋ B．Fe2＋ C．Al3＋ D．Cu2＋ (3)氧化鐵是重要的工業(yè)顏料，用廢鐵屑制備它的流程如下： ①Na2CO3溶液可以除油污，原因是(用離子方程式表示)_________________________________； ②操作Ⅱ中沉淀的洗滌方法是________________________________________________________； ③請寫出生成FeCO3沉淀的離子方程式_____________________________________。 【解題思路】(1)Fe3C在足量的空氣中高溫煅燒，生成有磁性的固體Y，Y為Fe3O4，與過量的鹽酸反應(yīng)生成氯化亞鐵、氯化鐵，化學(xué)反應(yīng)方程式為Fe3O4＋8HCl===2FeCl3＋FeCl2＋4H2O，硝酸具有強氧化性；Fe3O4與過量的濃硝酸反應(yīng)生成硝酸鐵，化學(xué)式為Fe(NO3)3；(2)加入過量的NaOH溶液，Al3＋轉(zhuǎn)化為偏鋁酸根，Mg2+、Fe2＋、Cu2＋轉(zhuǎn)化為氫氧化物沉淀，且氫氧化亞鐵易被氧化，灼燒固體得到氧化鎂、氧化銅、氧化鐵，用過量的稀鹽酸溶解，所得溶液中含有Mg2＋、Fe3＋、Cu2＋，與原溶液相比，溶液中大量減少的陽離子是Al3+、Fe2＋，故選BC；(3)①碳酸鈉溶液中碳酸根水解CO＋H2OHCO＋OH－，溶液呈堿性，油污中的油脂在堿性條件下水解而除去；②FeCO3沉淀會附著其他離子，需要進行洗滌，減少雜質(zhì)，具體操作：在漏斗中加入適量蒸餾水，浸沒過沉淀，讓蒸餾水自然流下，重復(fù)數(shù)次；③由工藝流程可知，操作Ⅰ所得的濾液中主要有硫酸亞鐵，加入碳酸氫銨，實質(zhì)是亞鐵離子與碳酸氫根離子反應(yīng)，生成FeCO3，同時生成二氧化碳、水，反應(yīng)的離子方程式為：Fe2＋＋2HCO===FeCO3↓＋CO2↑＋H2O。 【答案】(1)Fe3O4＋8HCl===2FeCl3＋FeCl2＋4H2O Fe(NO3)3 (2)BC (3)①CO＋H2OHCO＋OH－ ②向漏斗中加入蒸餾水至沒過固體，讓水自然流出，重復(fù)2～3次 ③Fe2＋＋2HCO===FeCO3↓＋CO2↑＋H2O 4．某礦渣的成分為Cu2O、Al2O3、Fe2O3、SiO2，工業(yè)上用該礦渣獲取銅和膽礬的操作流程如下： 已知：①Cu2O+2H+===Cu+Cu2++H2O。 ②部分陽離子以氫氧化物形式沉淀時溶液的pH如下表所示: 沉淀物 Cu(OH)2 Al(OH)3 Fe(OH)3 Fe(OH)2 開始沉淀pH 5.4 4.0 2.7 5.8 沉淀完全pH 6.7 5.2 3.7 8.8 請回答下列問題： (1)為了加快反應(yīng)Ⅰ的速率，可以采取的措施是___________________________________(寫兩條)。 (2)固體混合物A中的成分是_______________。 (3)反應(yīng)Ⅰ完成后，鐵元素的存在形式為__________(填離子符號)；寫出生成該離子的離子方程式__________________________________________。 (4)沉淀B是___________，x的范圍是_____________，y的范圍是______________。 (5)操作1主要包括：________________、_____________________、____________________。洗滌CuSO45H2O粗產(chǎn)品不能用大量水洗，而用冰水洗滌。原因是_________________________________。 【解題思路】(1)由于礦渣為固體，所以為了加快反應(yīng)的速率，可以采取的措施是將固體粉碎，也可以適當(dāng)升高反應(yīng)的溫度或增大反應(yīng)物H2SO4的濃度等措施。(2)SiO2是酸性氧化物，不能與酸發(fā)生反應(yīng)；其他金屬氧化物Cu2O、Al2O3、Fe2O3與硫酸發(fā)生反應(yīng):Cu2O+H2SO4===Cu+CuSO4+H2O；Al2O3+3H2SO4===Al2(SO4)3+ 3H2O；Fe2O3+3H2SO4===Fe2(SO4)3+3H2O；Fe2(SO4)3+Cu===CuSO4+2FeSO4。因此發(fā)生反應(yīng)Ⅰ后過濾出的固體混合物A中的成分是SiO2、Cu。(3)因為礦渣中Fe元素的化合價為+3價，先發(fā)生復(fù)分解反應(yīng)，得到Fe2(SO4)3，然后發(fā)生反應(yīng):2Fe3++Cu===Cu2++2Fe2+。因此該反應(yīng)完成后，鐵元素的存在形式為+2價的Fe，即Fe2+。(4)由圖示可知B是Fe(OH)3，x的范圍是3.7下載提示(請認(rèn)真閱讀)
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