2023版高考化学一轮复习新题精练第三章金属及其化合物课件

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第三章　金属及其化合物
考点1　钠及其化合物
必备知识 新题精练
1. [2022江苏南京、盐城一模]下列钠及其化合物的性质与用途具有对应关系的是 (　　)A.Na有导电性,可用作快中子反应堆的热交换剂B.Na2O2有强氧化性,可用于漂白C.NaOH显碱性,可用作干燥剂D.NaHCO3受热易分解,可用于治疗胃酸过多
题组1　钠及其化合物
答案
1.B　钠具有熔点低、沸点高、导热性好等特点,故可用作快中子反应堆的热交换剂,A项错误;NaOH具有吸水性,故可用作干燥剂,C项错误;NaHCO3可以与胃酸(主要成分为HCl)反应,且碱性较弱,故可用于治疗胃酸过多,D项错误。
2. [2022山东部分学校联考]元素的“价类二维图”指的是以元素的化合价为纵轴,以物质的类别为横轴所绘制的二维平面图。如图为钠元素的“价类二维图”,其中的箭头表示部分物质间的转化关系,下列说法不正确的是 (　　)A.氢氧化钠溶液可以与过量二氧化碳反应实现转化关系①B.Na2O2发生④、⑤的转化均有O2产生C.向碳酸钠溶液中不断滴加盐酸依次发生反应③和⑧生成氯化钠D.反应②只能通过加热才能实现物质转化
题组1　钠及其化合物
答案
3. [2022辽宁名校考试]如图所示,在坩埚中放一小块钠,加热至熔化,用玻璃棒蘸取少量无水CuSO4 粉末与熔化的钠接触,瞬间产生耀眼的火花,同时有红色物质生成。下列说法不正确的是 (　　) A.上述反应属于置换反应B.上述反应放出大量的热C.在加热且无水条件下,Na可以与CuSO4反应并生成CuD.将无水CuSO4粉末改为CuSO4溶液,反应现象相同
题组1　钠及其化合物
答案
3.D　根据题干中的现象可知,熔融的钠将硫酸铜中的铜置换出来并且放出热量,属于置换反应,A项正确;能产生耀眼的火花,说明该反应是放热反应,B项正确;根据A项分析可知,在加热且无水条件下,Na可以与CuSO4反应并生成Cu,C项正确;将无水CuSO4粉末改为CuSO4溶液,Na会先与水反应生成NaOH,NaOH再与CuSO4反应生成蓝色絮状沉淀,反应现象不相同,D项错误。
4. [2022山西怀仁考试]《本草经集注》中记载有关于鉴别硝石(KNO3)和朴硝(Na2SO4)之法:“以火烧之,紫青烟起,云是真硝石也”。文中渉及的“法”是指 (　　)A.升华　　　　　　　B.蒸馏C.焰色试验 D.丁达尔效应
题组2 碱金属及其化合物
答案
4.C　鉴别KNO3和Na2SO4,可以利用钾元素和钠元素的焰色不同,钠元素的焰色为黄色,钾元素的焰色隔着钴玻璃观察为紫色,题干中的“法”是指焰色试验,C项正确。
5. [2022天津南开中学考试]下列有关碱金属的叙述正确的是 (　　)A.随着核电荷数的增加,碱金属单质的熔点逐渐降低,密度逐渐增大B.KOH的碱性比CsOH的强C.Cs2CO3用酒精灯加热时不分解D.碱金属单质着火时均可用干冰灭火
题组2 碱金属及其化合物
答案
5.C　随着核电荷数的增加,碱金属单质的熔点逐渐降低,密度呈增大的趋势,但K的密度比Na的小,A项错误;元素金属性越强,其对应的最高价氧化物的水化物的碱性越强,金属性:Cs>K,故碱性:CsOH>KOH,B项错误;铯与钠都是碱金属,其碳酸盐的性质具有相似性,由Na2CO3用酒精灯加热时不分解,可推知Cs2CO3用酒精灯加热时不分解,C项正确;碱金属单质(除Li外)在空气中燃烧会生成过氧化物或超氧化物等,生成的物质会与CO2反应产生助燃的O2,D项错误。
关键能力 强化提升
1 .[2022河北张家口期末]过氧化钠和超氧化钾(KO2)均能与CO2和水蒸气反应生成O2,是常用的高原和深水作业的供氧剂。下列说法错误的是 (　　)A.Na2O2和KO2均属于离子化合物B.KO2发生供氧反应时既作氧化剂又作还原剂C.Na2O2在空气中长时间放置,最终所得固体为Na2CO3D.等物质的量的KO2和Na2O2完全发生供氧反应时,Na2O2的供氧量大
答案
1.D Na2O2和KO2均是由阴、阳离子组成的离子化合物,A项正确;KO2发生供氧反应时,KO2中部分氧元素的化合价升高,部分氧元素的化合价降低,故KO2既作氧化剂又作还原剂,B项正确;Na2O2在空气中长时间放置,会和空气中的水蒸气和二氧化碳反应,最终得到的固体为Na2CO3,C项正确;由化学方程式:4KO2+2CO2===2K2CO3+3O2、2Na2O2+2CO2===2Na2CO3+O2,可得等物质的量的KO2和Na2O2完全发生供氧反应时,KO2的供氧量大,D项错误。
2. [2022广东六校联考]金属锂及其化合物用途广泛。在“氮的固定”中其转化过程如图所示,下列说法错误的是 ( )A. 该转化过程中Li、Li3N、LiOH均为中间产物B.过程Ⅰ发生了共价键的断裂和离子键的形成C.过程Ⅱ发生复分解反应,不涉及电子转移D.该转化过程总反应为2N2+6H2O===4NH3+3O2
答案
2.A 【原理分析】　根据图示,过程Ⅰ为6Li+N2===2Li3N,过程Ⅱ为Li3N+3H2O===3LiOH+NH3↑,过程Ⅲ为4LiOH===4Li+O2↑+2H2O。该转化过程中Li先与氮气反应,再实现循环转化,则Li不是中间产物,A项错误;N2中含共价键,Li3N中含离子键,过程Ⅰ发生了共价键的断裂和离子键的形成,B项正确;过程Ⅱ中,各元素的化合价均未发生变化,不涉及电子转移,且反应物和产物均为化合物,过程Ⅱ是复分解反应,C项正确;将三个转化过程中发生的反应依次标记为①、②、③,由①×2+②×4+③×3可得总反应:2N2+6H2O===4NH3+3O2,D项正确。
3. [2022北京清华大学附属中学调研]下面是有关钠及其化合物性质的探究实验。(1)金属钠的密度比水的　　　　(填“大”或“小”),实验室中金属钠通常保存在煤油中,取一小块金属钠投入水中,写出发生反应的化学方程式　　　　　　　　　　　。在实验过程中钠熔化成一个小球,根据这一现象能得出的结论是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 。 (2)将一小块钠投入盛有饱和石灰水的烧杯中,不可能观察到的现象是　　(填序号)。 A.有气体生成B.钠熔化成小球并在液面上游动C.溶液底部有银白色的金属钙生成D.溶液变浑浊(3)工业上以NaCl、NH3、CO2等为原料先制得NaHCO3,反应的化学方程式为NaCl+NH3+CO2+H2ONaHCO3↓+NH4Cl,进而生产纯碱。某活动小组根据上述原理,制备碳酸氢钠。实验装置如图所示(部分夹持、固定所用仪器未画出)。乙装置中的试剂可选用　　　　　　　;实验结束后分离出NaHCO3晶体的操作是　　　　(填分离操作名称)。
答案
3.【参考答案】　(1)小　2Na+2H2O===2NaOH+H2↑　钠与水反应放出热量、钠的熔点低　(2)C　(3)饱和碳酸氢钠溶液　过滤【解题思路】　(1)金属钠的密度比水的小,钠与水反应生成氢氧化钠和氢气。(2)将Na投入饱和石灰水中,Na与水反应,所以可观察到A、B项中的现象;反应放热,饱和石灰水温度升高,Ca(OH)2的溶解度随温度的升高而减小,故有Ca(OH)2固体析出,可观察到D项中的现象;Na与水反应生成NaOH,不可能置换出金属钙,故C项中的现象不可能观察到。(3)乙装置的作用主要是除去挥发出来的HCl杂质,由于碳酸氢钠能与盐酸反应,而不与二氧化碳反应,因此可选用饱和碳酸氢钠溶液;实验结束后,从溶液中分离出NaHCO3晶体的操作是过滤。
4. [2022福建莆田二检]过氧化钠因吸收空气里的二氧化碳和水而变质,某兴趣小组对久置的过氧化钠样品M进行实验探究。实验Ⅰ:甲同学设计如图所示装置来探究样品M的变质情况。(1)仪器a的名称是　　　　。 (2)装置C中的溶液是　　　　,其作用是　　　　。(3)若装置B中出现浑浊,D中收集到的气体能使带火星的木条复燃,则样品M的变质情况为　　　　　　　　　　。 实验Ⅱ:乙同学用氯化钡溶液作为检验试剂进行实验。(4)根据产生白色沉淀的实验现象,乙同学认为样品M已变质,该反应的离子方程式为　　　　　　　　　　　　。 资料显示,H2O2能与BaCl2、NaOH溶液反应生成BaO2·8H2O白色不溶物。据此,丙同学对乙同学的检验结果提出质疑并进行实验。实验Ⅲ:取少量纯净的过氧化钠固体溶于蒸馏水,先加入过量稀硫酸,再滴入KMnO4溶液。实验证明Na2O2与水反应有H2O2生成。(5)滴入KMnO4溶液后观察到的现象是　　　　　　,反应的离子方程式为　　　　　　　　。 丙同学利用如图所示装置进行实验,排除了H2O2的干扰。实验Ⅳ:往Y形管中加入相应药品,塞紧橡胶塞,滴入蒸馏水……产生白色沉淀,说明样品M已变质。 (6)请补充完整上述实验的操作过程:　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。
答案
4.D　【参考答案】　(1)分液漏斗　 (2)浓硫酸　干燥气体O2　 (3)Na2O2已部分变质　(4)Ba2++CO32-===BaCO3↓　 (5)溶液紫色褪去,放出大量的气泡　5H2O2+2MnO4-+6H+===5O2↑+2Mn2++8H2O　 (6)当Y形管的Y1试管中不再产生气泡时,倾斜Y形管,让Y2中的BaCl2溶液流入Y1中,使之反应【解题思路】　(2)装置A中发生的反应可能有:2Na2O2+2H2SO4===2Na2SO4+2H2O+O2↑,Na2CO3+H2SO4===Na2SO4+H2O+CO2↑;B装置用来检验CO2;C装置用来干燥气体O2,所装溶液为浓硫酸。(3)若装置B中出现浑浊,则说明Na2O2已经变质,若D中收集到的气体能使带火星的木条复燃,则说明Na2O2未完全变质。即样品M的变质情况为Na2O2已部分变质。(4)产生白色沉淀,说明BaCl2与Na2CO3反应生成BaCO3,离子方程式为Ba2++CO32-===BaCO3↓。(5)H2O2能被酸性高锰酸钾氧化为O2,Mn被还原为Mn2+,实验证明有H2O2生成,则滴入KMnO4溶液后观察到的现象是溶液的紫色褪去,放出大量的气泡,反应的离子方程式为5H2O2+2Mn+6H+===5O2↑+2Mn2++8H2O。(6)由于H2O2在MnO2催化下分解为H2O和O2,故当Y形管的Y1试管中不再产生气泡时,说明溶液中的H2O2已经完全分解,此时倾斜Y形管,让Y2中的BaCl2溶液流入Y1中,使之反应,若产生白色沉淀,说明样品M已变质。
5. [2022河南开封一模]过碳酸钠(2Na2CO3·3H2O2)俗称固体双氧水,是一种集洗涤、漂白、杀菌于一体的氧系漂白剂。50 ℃时开始分解,具有Na2CO3和H2O2的双重性质。某兴趣小组制备过碳酸钠的实验方案和装置示意图如图: (1)图中仪器a的名称是　 。 (2)步骤①的关键是控制温度,其措施有　　　　　、　　　　　和　　　　　。 (3)三颈烧瓶中发生的主反应是  。 (4)步骤③中洗涤液选用无水乙醇的目的是 。 (5)过碳酸钠溶于水显碱性的原因是　　　　　　　　　　　　　(用离子方程式表示)。 (6)过碳酸钠产品中往往含有少量碳酸钠,可用以下方法测定过碳酸钠的质量分数。实验步骤为:称量ⅰ→溶解→沉淀→过滤→洗涤→干燥→称量ⅱ。①写出“沉淀”反应的离子方程式　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 ②若“称量ⅰ”的质量为m1 g、“称量ⅱ”的质量为m2 g,则产品中过碳酸钠质量分数的表达式为　　　　　　(用含m1、m2的代数式表示)。 
答案
考点2　铁及其化合物
必备知识 新题精练
1.[2022江苏高邮调研]铁及其化合物在生产、生活中应用广泛。下列含铁物质的性质与用途具有对应关系的是 (　　)A.铁有导电性,可用于湿法炼铜B.K2FeO4易溶于水,可用于杀菌消毒C.Fe2O3呈红棕色,可用于制作颜料D.FeCl3溶液呈酸性,可用于蚀刻电路板上的Cu
题组　铁及其化合物
答案
1.C　湿法炼铜的原理是Fe+CuSO4===FeSO4+Cu,利用的是铁的还原性强于铜的还原性,与铁的导电性无关,A项错误;K2FeO4中铁元素的化合价为+6,具有强氧化性,能杀菌消毒,与K2FeO4易溶于水无关,B项错误;氯化铁溶液蚀刻电路板上的Cu,发生反应:2Fe3++Cu===2Fe2++Cu2+,利用的是Fe3+的氧化性强于Cu2+,D项错误。
2. [2022河北石家庄一检]《神农本草经疏》记载:“自然铜……乃入血行血,续筋接骨之药也”。中药“自然铜”是天然黄铁矿,主要含FeS2,易被氧化,通常煅制成FeS再醋萃入药。下列说法正确的是 (　　)A.中药“自然铜”存在于地表附近B.中药“自然铜”经电解精炼可得纯铜C.“煅制”将FeS2中一半的硫元素转化为SO3D.“醋萃”中FeS转化为醋酸亚铁
题组　铁及其化合物
答案
2.D　“自然铜”主要含FeS2,易被氧气氧化,故不能存在于地表附近,A项错误; “自然铜”主要含FeS2,经电解精炼不能得到纯铜,B项错误;根据氧化还原反应中元素化合价有升必有降原则知,“煅制”时FeS2转化为FeS和S,C项错误; “醋萃”中FeS和醋酸反应生成醋酸亚铁和硫化氢,D项正确。
3. [2022广东惠州一调]关于下列转化过程分析不正确的是 (　　)A.Fe3O4中Fe元素的化合价为+2、+3B.过程Ⅰ中Fe3O4分解时,每消耗1 mol Fe3O4转移1 mol电子C.过程Ⅱ的化学方程式为3FeO+H2O Fe3O4+H2↑D.该过程的总反应为2H2O===O2↑+2H2↑
题组　铁及其化合物
答案
4. [2022广东深圳一调]部分含铁微粒所带的电荷数与其中铁元素化合价的关系如图所示,由该图可预测含铁微粒间相互转化时所需试剂。下列推断不合理的是 (　　)A.M一定为FeOB.若R为单质,则常温下浓硫酸可使R钝化C.若Q为金属阳离子,则可用K3[Fe(CN)6]溶液检验D.Fe3+与氧化剂在碱性条件下反应可生成Fe
题组　铁及其化合物
答案
4.A　由图可知,M还可以是Fe(OH)2等,A项错误;若R为单质,则R为Fe,常温下Fe遇浓硫酸钝化,B项正确;若Q为金属阳离子,则Q为Fe2+,可用K3[Fe(CN)6]溶液检验Fe2+,C项正确;由图可知,Fe3+在碱性条件下与氧化剂反应生成FeO42-,D项正确。
5. [2022北京顺义区期末]乳酸亚铁[(CH3CHOHCOO)2Fe]是一种食品铁强化剂。某同学为检验其中的铁元素设计了如下方案,其中不合理的是 (　　)A.向乳酸亚铁溶液中滴加铁氰化钾溶液,出现蓝色沉淀B.向乳酸亚铁溶液中滴加硫氰化钾溶液,无现象,再加入氯水,溶液变红C.向乳酸亚铁溶液中滴加氢氧化钠溶液,出现白色沉淀迅速变成灰绿色,最后变成红褐色的现象D.向乳酸亚铁溶液中滴加酸性高锰酸钾溶液,振荡后溶液紫色褪去
题组　铁及其化合物
答案
5.D　乳酸亚铁[(CH3CHOHCOO)2Fe]能电离出亚铁离子,加铁氰化钾溶液,出现蓝色沉淀,说明含有亚铁离子,A项正确;向乳酸亚铁溶液中滴加硫氰化钾溶液,无现象,说明没有铁离子,再加入氯水,溶液变红,说明原溶液中存在亚铁离子,B项正确;乳酸亚铁能电离出亚铁离子,滴加氢氧化钠溶液,生成氢氧化亚铁白色沉淀,氢氧化亚铁易被氧化,所以会出现白色沉淀迅速变成灰绿色,最后变成红褐色的现象,C项正确;乳酸亚铁中亚铁离子和羟基均能被酸性高锰酸钾溶液氧化,则向乳酸亚铁溶液中滴加酸性高锰酸钾溶液,振荡后溶液紫色褪去,不能说明原溶液中含有亚铁离子,D项错误。
6. [2022山东济南检测]一种以FeCl3、H3PO4、氨水为主要原料制备FePO4的流程如下:下列说法错误的是 (　　)A.配制氯化铁溶液时,先将氯化铁固体溶于较浓的盐酸中,再加蒸馏水稀释至所需浓度B.应控制氨水用量,过多或过少都有副产品产生C.操作a所需玻璃仪器有烧杯、漏斗和玻璃棒D.检验FePO4·2H2O固体是否洗涤干净,选用的试剂可以是KSCN溶液
题组　铁及其化合物
答案
6.D　配制氯化铁溶液时,为了防止三价铁离子水解,先将氯化铁固体溶于较浓的盐酸中,再加蒸馏水稀释至所需浓度,A正确;氨水用量过多,会生成氢氧化铁沉淀,氨水用量过少,会生成Fe2(HPO4)3、Fe(H2PO4)3,B正确;操作a是过滤,所需玻璃仪器有烧杯、漏斗和玻璃棒,C正确;检验FePO4·2H2O固体是否洗涤干净,应检验最后一次洗涤液中是否含有氯离子,选用的试剂应是HNO3和AgNO3溶液,D错误。
7. [2022湖南百校联考]某实验小组拟探究绿矾(FeSO4·7H2O)和摩尔盐[(NH4)2Fe(SO4)2·6H2O]的抗氧化能力,装置如图所示。向两支注射器中分别放入0.01 mol绿矾晶体和0.01 mol摩尔盐晶体,向右拉动注射器活塞,各吸入20 mL(标准状况下)空气,关闭注射器针头连接的止水夹,均放置4 h后,取出两种晶体,用无氧蒸馏水溶解并配制成100 mL 溶液,实验结果如表所示:已知:相同条件下,消耗O2的量越多,抗氧化能力越强。下列推断正确的是 (　　)A.绿矾的抗氧化能力比摩尔盐的弱B.煮沸蒸馏水可得到无氧蒸馏水C.“溶液变为深红色”说明装置1中的绿矾完全被氧化D.放置4 h后,装置2的固体中:n(Fe3+)>n(Fe2+)
题组　铁及其化合物
答案
7.B　相同条件下,绿矾吸收的氧气较多,绿矾的抗氧化能力比摩尔盐的强,A项错误;蒸馏水中存在一定量的溶解氧,为防止溶解氧干扰实验,可将蒸馏水煮沸,得到无氧蒸馏水,B项正确;由“产生较少的蓝色沉淀”知,装置1的固体中还含有Fe2+,C项错误;标准状况下,20 mL空气中约含4 mL O2,O2的物质的量为≈1.79×10-4 mol,根据4Fe2+~O2可知,最多可氧化7.16×10-4 mol Fe2+,故n(Fe3+)8. [2022山东六校联考]某同学探究Fe2+还原性的实验记录如下:
题组　铁及其化合物
下列说法错误的是 (　　)A.对比实验①、②可以得出,酸性越强,H2O2的氧化能力越强B.实验①中发生的氧化还原反应只有2个C.实验②反应后得到Fe(OH)3胶体D.实验③中发生的氧化还原反应为4Fe2++O2+4H+===4Fe3++2H2O
答案
8.B　实验①与实验②的差异是实验①中溶液的酸性更强,根据实验现象分析,实验①中H2O2将SCN-氧化成S,实验②中未发生该反应,说明溶液酸性越强,H2O2的氧化性越强,A正确。实验①中H2O2能将Fe2+氧化为Fe3+、将SCN-氧化为SO42-,H2O2发生歧化反应产生O2,产生的O2能将Fe2+氧化成Fe3+,所以实验①中发生的氧化还原反应有4个,B错误。实验②中H2O2或O2将Fe2+氧化成Fe3+,Fe3+水解生成Fe(OH)3胶体,C正确。实验③中,在酸性条件下,O2将Fe2+【多解】　由实验的现象“溶液变红”和“可产生丁达尔效应”可判断反应后得到Fe(OH)3胶体。氧化成Fe3+,发生的反应为4Fe2++O2+4H+===4Fe3++2H2O,D正确。
关键能力 强化提升
1. [2022湖南三湘名校联考]磁性四氧化三铁是一种多功能磁性材料,在各个领域都有着十分广泛的应用。化学共沉淀法制备磁性四氧化三铁具有工艺简单,操作方便和反应时间短的优点。具体操作为:准确称取一定质量的FeCl3·6H2O和FeCl2·4H2O于烧瓶中,加入10 mL超声除气的蒸馏水,在一定温度下超声溶解后,向烧瓶中快速滴加25%NH3·H2O,控制反应终止的pH为10~11,盖上反口胶塞,组装好装置如图所示,气球中充入N2,在一定温度下进行超声反应,一段时间后,转移至恒温水浴锅,在一定温度下晶化至反应完成。(1)采用化学共沉淀法制备磁性四氧化三铁颗粒的离子方程式为  。 (2)气球中充入N2的作用是  。 (3)利用恒温水浴锅,在一定温度下剧烈搅拌进行晶化的原因是  。  (4)磁性四氧化三铁颗粒用蒸馏水洗涤至中性后,再用乙醇洗涤2遍,用乙醇洗涤的优点是　 。(5)向提取磁性四氧化三铁颗粒后的溶液中加入　　　　,可制得　　　　进行循环使用,其反应生成气体的离子方程式为　　　　　　　　　　　　　　　　　。 (6)若Fe3+与Fe2+ 的物质的量分别为0.8 mol、0.6 mol,反应时间为0.5 h、反应温度为80 ℃,晶化时间为1 h、晶化温度为70 ℃为最佳条件,最终获得的磁性四氧化三铁颗粒质量为33.7 g,则产率为　　　%(保留一位小数)。
答案
1.【参考答案】　(1)Fe2++2Fe3++8NH3·H2O===Fe3O4↓+8NH4++4H2O(2)作保护气,防止Fe2+被氧化(3)有利于析出均匀的颗粒小的Fe3O4晶体,防止生成大晶体(答案合理即可)(4)乙醇易溶于水,且易挥发(答案合理即可)(5)碱液(或NaOH溶液)　25%NH3·H2O　NH4++OH- NH3↑+H2O　(6)36.3【解题思路】　(1)由题目信息知,FeCl3·6H2O和FeCl2·4H2O在一定温度下超声溶解后,溶于蒸馏水,电离出Fe3+和Fe2+,向烧瓶中快速滴加25%NH3·H2O,与之反应生成Fe3O4、N和H2O。(2)由于Fe2+易被氧化为Fe3+,所以气球中充入N2作保护气,防止Fe2+被氧化。(4)由于乙醇易溶于水,且易挥发,磁性四氧化三铁颗粒用蒸馏水洗涤至中性后,再用乙醇洗涤2遍,可快速得到纯净干燥的Fe3O4晶体。(5)由制备的反应原理知,提取磁性四氧化三铁颗粒后的溶液中含有大量的N,可向溶液中加入NaOH溶液,制得25%NH3·H2O进行循环使用。(6)根据Fe2++2Fe3++8NH3·H2O===Fe3O4↓+8NH4++4H2O,可知Fe2+过量,则应用Fe3+的物质的量计算理论上能得到的Fe3O4的质量,为0.4 mol×232 g·mol-1=92.8 g,则Fe3O4的产率为 ×100%=36.3%。
2. [2022四川达州一诊]甘氨酸亚铁[(H2NCH2COO)2Fe]是一种补血剂,工业上用赤铁矿(含少量铝、铜、硅、锰的氧化物)制备甘氨酸亚铁的流程图如下:已知:甘氨酸(H2NCH2COOH)易溶于水,微溶于乙醇,具有两性。回答下列问题:(1)“碱浸”去除的元素是　　　(填元素符号),“滤渣1”是　　　(填化学式)。 (2)“还原”时的还原产物是　　　　(填化学式)。 (3)“沉淀”时发生反应的离子方程式为　　　　　　　　　　　　　　　　　　,“副产品”是　　　　(填名称)。 (4)柠檬酸的作用是防止Fe2+被氧化,“反应”步骤中的化学方程式为　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 。 (5)FeSO4·7H2O也是一种常用的补血剂,在空气中易变质,检验其是否变质的试剂是　　　　,某同学通过如下实验测定该补血剂中Fe2+的含量: ①配制:用分析天平称取1.400 g FeSO4·7H2O样品,再用煮沸并冷却的蒸馏水配制100 mL溶液。配制时还需要的定量仪器是　　　　　　　　　　　　　。 ②滴定:用移液管移取25.00 mL FeSO4溶液于锥形瓶中,用0.010 0 mol·L-1酸化的KMnO4溶液滴定,平行滴定3次,KMnO4溶液的平均用量为24.00 mL,则样品中Fe2+的含量为　　　　%(保留2位小数)。 
答案
2.【参考答案】　(1)Al、Si　MnO2　(2)FeSO4、Cu　(3) Fe2++2HCO3-===FeCO3↓+CO2↑+H2O　硫酸铵　(4)2H2NCH2COOH+FeCO3===(H2NCH2COO)2Fe+CO2↑+H2O　(5) KSCN溶液　①100 mL容量瓶、量筒　②19.20【解题思路】　(1)赤铁矿“碱浸”时,铝和硅的氧化物与碱溶液反应得到可溶的偏铝酸盐和硅酸盐,铁、铜、锰的氧化物不溶于碱溶液;向铁、铜、锰的氧化物中加入稀硫酸酸溶时,铁、铜的氧化物与稀硫酸反应可生成硫酸铁、硫酸铜,二氧化锰不与稀硫酸反应,滤渣1为二氧化锰。(2)试剂a为铁,“还原”时发生的反应为铁与硫酸铁溶液、硫酸铜溶液的反应,生成硫酸亚铁和铜。(3)“沉淀”时发生的反应为硫酸亚铁溶液与碳酸氢铵溶液反应生成碳酸亚铁沉淀、硫酸铵、二氧化碳和水,离子方程式为Fe2++2HCO3-===FeCO3↓+CO2↑+H2O,得到的“副产品”为硫酸铵。(4)“反应”步骤为碳酸亚铁与甘氨酸在柠檬酸的作用下反应生成甘氨酸亚铁、二氧化碳和水,化学方程式为2H2NCH2COOH+FeCO3===(H2NCH2COO)2Fe+CO2↑+H2O。(5)FeSO4·7H2O在空气中易变质生成硫酸铁,检验FeSO4·7H2O中是否存在硫酸铁的试剂为硫氰化钾溶液。①配制硫酸亚铁溶液时,需要用到的定量仪器为100 mL容量瓶、量筒。②由得失电子守恒可得关系式:5Fe2+~MnO4-,25.00 mL硫酸亚铁溶液消耗24.00 mL 0.010 0 mol·L-1的KMnO4溶液,则样品中亚铁离子的含量为 ×100%=19.20%。
3. [2022四川成都一诊]黄钠铁矾[Na3Fe3(SO4)3(OH)6]被用作净水剂。以高品质的硫铁矿(主要成分为FeS2,含少量SiO2)为原料制取黄钠铁矾,工艺流程如下:(1)“盐浸”时的反应为FeS2+Fe2(SO4)3 FeSO4+S↓(未配平),其中氧化剂和还原剂的物质的量之比为　　　　;滤渣的主要成分为SiO2和　　　　。 (2)“氧化”时发生反应的离子方程式为　　　　　　　　　　　　　　　　;用空气代替NaClO进行该反应具有成本低等优点,但存在　　　　　　　　　　　　　　　的缺点。 (3)“沉铁”过程中,控制不同条件可以得到不同的沉淀,所得沉淀与温度、pH的关系如图所示(图中阴影部分表示黄钠铁矾稳定产生的区域)。 ①80 ℃时,加入碳酸钠偏多时得到的黄钠铁矾中含有的杂质是　　　　。 ②生成黄钠铁矾的离子方程式为  。 ③由图知,在pH=2时,温度过高或过低,不易制得黄钠铁矾。试解释其原因 。(4)测定黄钠铁矾样品中铁的质量分数:称取样品2.000 g置于锥形瓶中,加入足量稀H2SO4溶解,滴入稍过量的KI溶液,待充分反应后,调节溶液近中性,滴入几滴淀粉溶液,用0.150 0 mol·L-1 Na2S2O3溶液平行滴定,其平均消耗量为20.00 mL。(已知:I2+2S2O32-===2I-+S4O62-)①滴定终点的实验现象是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。②样品中铁的质量分数为　　　　　　。
答案
3.【参考答案】　(1)1∶1　S　(2)2Fe2++ClO-+2H+===2Fe3++Cl-+H2O　空气氧化速率小　(3)①FeOOH　②3Fe3++3Na++3SO42-+3CO32-+3H2O===Na3Fe3(SO4)3(OH)6↓+3CO2↑　③温度过高,Fe3+水解程度增大且水解产物Fe(OH)3分解为Fe2O3,导致产率低;温度过低,Fe3+水解程度小,不易生成黄钠铁矾(4)①滴入最后一滴Na2S2O3溶液,溶液由蓝色变为无色,且30 s内颜色不复原　②8.400%【解题思路】　(1)该反应中Fe2(SO4)3作氧化剂,1 mol Fe2(SO4)3得2 mol e-,FeS2作还原剂,1 mol FeS2失2 mol e-,根据得失电子守恒可知,Fe2(SO4)3、FeS2的物质的量之比为1∶1。(2)氧化时,ClO-将F氧化为Fe3+,自身被还原为Cl-,配平离子方程式为2Fe2++ ClO-+2H+===2Fe3++ Cl-+H2O。用空气代替NaClO进行该反应具有成本低等优点,但空气氧化速率小。(3)①80 ℃时,加入碳酸钠偏多,则pH较大,根据图示,知此时得到的产物中含FeOOH。②生成黄钠铁矾的离子方程式为3Fe3++3SO42-+3CO32-+3H2O===Na3Fe3(SO4)3(OH)6↓+3CO2↑。(4)①达到滴定终点时,I2被完全消耗,溶液由蓝色变为无色,且30 s内颜色不复原。②根据测定过程,可得关系式:2Na3Fe3(SO4)3(OH)6~6I-~3I2~6S2O32-,则n[Na3Fe3(SO4)3(OH)6]= n(Na2S2O3)= ×0.150 0 mol·L-1×0.02 L=0.001 mol,则样品中铁的质量分数为×100%=8.400%。
考点3　镁、铝、铜及其化合物 金属的冶炼
必备知识 新题精练
1 .[2022陕西蒲城考试]我国铝材工业水平处于世界领先行列。下列说法不正确的是(　　)A.铝制餐具不宜长时间盛放酸性、碱性或咸的食物B.常温下,铝制品耐腐蚀是因为铝不活泼C.铝合金密度小、强度高,广泛应用于航空领域D.工业上常用NaOH溶液去除铝表面的氧化膜
题组1　镁、铝及其化合物
答案
1.B　酸、碱、盐等可侵蚀铝及其氧化物,铝制餐具不宜长时间盛放酸性、碱性或咸的食物,A项正确;常温下,铝制品耐腐蚀是因为铝表面被氧化后形成一层致密的氧化物薄膜,阻止金属继续被腐蚀,而不是因为铝不活泼,B项错误;铝合金密度小、强度高,可广泛应用于航空领域,C项正确;氧化铝为两性氧化物,能够与NaOH反应生成偏铝酸钠和水,工业上常用NaOH溶液去除铝表面的氧化膜,D项正确。
2. [2022河南信阳二检]如图为海水制镁的工艺流程示意图。下列叙述不正确的是 (　　)A.“石灰窑”“消化池”发生的依次是吸热反应、放热反应B.“过滤器”的母液中主要是CaCl2溶液C.“中和”时反应的离子方程式为H++OH-===H2OD.电解槽中发生反应的化学方程式为MgCl2(熔融) Mg+Cl2↑
题组1　镁、铝及其化合物
答案
3. [2022北京石景山区期末]从铝土矿(主要成分为Al2O3)中提取铝的工艺流程如图。下列说法不正确的是 (　　)A.NaAlO2→Al(OH)3→Al2O3的转化过程中涉及的反应均为非氧化还原反应B.Al2O3与NaOH溶液反应的化学方程式:Al2O3+2NaOH===2NaAlO2+H2OC.NaAlO2生成Al(OH)3的离子方程式:AlO2-+CO2+2H2O===Al(OH)3↓+HCO3-D.电解熔融Al2O3时,阳极的电极反应式:Al3++3e-===Al
题组1　镁、铝及其化合物
答案
3.D 向NaAlO2溶液中通入过量CO2气体,反应生成Al(OH)3,Al(OH)3灼烧生成Al2O3,在上述转化过程中元素化合价都不变,因此涉及的反应均为非氧化还原反应,A项正确;Al2O3是两性氧化物,与NaOH溶液反应生成NaAlO2和水,反应的化学方程式为Al2O3+2NaOH===2NaAlO2+H2O,B项正确;向NaAlO2溶液中通入过量CO2气体,反应生成Al(OH)3、NaHCO3,该反应的离子方程式为Al+CO2+2H2O===Al(OH)3↓+HC,C项正确;电解熔融Al2O3时,阴极上Al3+得到电子生成Al单质,电极反应式为Al3++3e-===Al,阳极上O2-失去电子生成O2,电极反应式为2O2--4e-===O2↑,D项错误。
4. [2022江苏连云港模拟]某兴趣小组利用菱镁矿(主要成分为MgCO3,还含有少量SiO2、Al2O3等杂质)设计制备氧化镁的流程如下。下列说法错误的是 (　　)A.步骤(Ⅰ)和步骤(Ⅱ)中需要用到的玻璃仪器是漏斗、玻璃棒、烧杯B.步骤(Ⅰ)获得的滤液X中含有的阳离子主要有Mg2+、Al3+、H+C.步骤(Ⅱ)中获得Mg(OH)2沉淀,说明Al3+不与NaOH溶液反应D.步骤(Ⅲ)发生反应的化学方程式为Mg(OH)2 MgO+H2O
题组1　镁、铝及其化合物
答案
5. [2022江苏海安监测]下列铜及其化合物的性质与用途具有对应关系的是 (　　)A.铜单质具有延展性,可用于传输电流B.Cu2O熔沸点较高,可用作催化剂C.Cu(OH)2具有氧化性,可用于检验醛基D.CuSO4能使蛋白质变性,可用来消毒饮用水
题组2　铜及其化合物
答案
6. [2022河南部分名校联考]2021年5月,四川广汉三星堆遗址最新发现的3号祭祀坑的国宝级商代文物“铜顶尊跪坐人像”再惊天下。下列说法错误的是 (　　)A.测定出土文物年代的14C与12C互为同位素B.“铜顶尊跪坐人像”的出土表明我国商代已经掌握冶炼铜的技术C.青铜属于铜合金,其强度比纯铜的大D.铜像表面的铜绿[Cu2(OH)2CO3]不能在空气中稳定存在
题组2　铜及其化合物
答案
6.D　14C和12C都是碳元素的一种核素,二者互为同位素,A项正确;青铜器以利用化学变化制备出的铜为主要原料,说明商代已经掌握冶炼铜的技术,B项正确;青铜中主要含铜、锡,属于合金,其强度大于纯铜,C项正确;铜绿不会与空气反应,在空气中能稳定存在,D项错误。
7. [2022湖南娄底质检]以“火法粗炼”“电解精炼”相结合的炼制精铜的工艺流程如图:已知焙烧中发生的反应为2CuFeS2+O2 Cu2S+2FeS+SO2,冰铜还原生成粗铜的过程中发生的反应是2Cu2S+3O2 2Cu2O+2SO2、2Cu2O+Cu2S 6Cu+SO2↑。下列叙述正确的是 (　　)A.“焙烧”过程中,CuFeS2既是氧化剂又是还原剂B.“还原”过程中,每生成1 mol Cu,铜元素失去2 mol e-C.“电解”过程中,粗铜与电源负极相连,作阴极D.该炼铜工艺对环境友好,不会产生大气污染物
题组2　铜及其化合物
答案
8. [2022广东广州海珠区考试]近年来,我国航空航天事业成果显著。下列成果所涉及的材料为金属材料的是(　　)A.“C919”飞机尾翼主盒材料——碳纤维B.“长征五号”运载火箭使用的高效燃料——液氢C.“北斗三号”导航卫星使用的太阳能电池材料——砷化镓D.“天宫二号”航天器使用的质量轻、强度高的材料——钛合金
题组3　金属材料与金属矿物的开发利用
答案
8.D　碳纤维主要由碳原子组成,属于非金属材料,A项错误;液氢是液态的氢,不属于金属材料,B项错误;砷化镓属于半导体材料,不属于金属材料,C项错误;合金都是金属材料,所以钛合金属于金属材料,D项正确。
9. [2022广东广州检测]我国是最早掌握炼锌技术的国家,《天工开物》中记载了以菱锌矿(主要成分为ZnCO3)和烟煤为原料的炼锌罐剖面图(如图所示)。已知:锌的沸点为907 ℃,金属锌蒸气遇热空气或CO2易生成ZnO。下列有关炼锌过程的说法错误的是 (　　)A.尾气可用燃烧法除去B.发生了氧化还原反应C.提纯锌利用了结晶法D.泥封的目的是防止锌氧化
题组3　金属材料与金属矿物的开发利用
答案
9.C
10. [2022辽宁兴城部分学校考试]金属铬常用于提升特种合金的性能。工业上以铬铁矿(主要成分为FeO·Cr2O3,含有少量Al2O3)为原料制备金属铬的流程如图。下列说法不正确的是 (　　)A.①中需持续吹入空气作氧化剂B.②中应加入少量稀硫酸C.③中发生的不是铝热反应D.溶液A为橙色
题组3　金属材料与金属矿物的开发利用
答案
关键能力 强化提升
1. [2022江西五校联考]黑云母[KMg3AlSi3O10(OH)2]是云母类矿物的一种,为硅酸盐矿物,用途广泛。某同学在实验室以黑云母为原料制备储氨材料——六氨氯化镁(MgCl2·6NH3,白色块状或粉状固体,易潮解而变质,难溶于乙二醇)。回答下列问题:(1)MgCl2的制备,步骤如下:Ⅰ.向碾碎的黑云母粉末中先加入蒸馏水,再通入足量CO2,充分反应后过滤,得滤液(含有K+、Mg2+、HCO3-)和原硅酸(H4SiO4)及高岭土[Al2Si2O5(OH)4];Ⅱ.向滤液中加入18-冠-6-醚,萃取K+,分液,向水相中加入足量的稀盐酸充分反应得MgCl2溶液;Ⅲ.蒸发浓缩MgCl2溶液,然后加入氯化亚砜(SOCl2,与水剧烈反应,生成一种强酸和刺激性气味的气体),继续加热,得到MgCl2。①黑云母的组成写成氧化物的形式为　　　　　　　　　　　　　　　。 ②步骤Ⅰ反应的离子方程式为2KMg3AlSi3O10(OH)2+14CO2+15H2O===2K++6Mg2++14HCO3+4H4SiO4+Al2Si2O5(OH)4,该反应能够发生的原因是  。 ③步骤Ⅱ萃取分液操作:先从分液漏斗下口放出含Mg2+溶液,再从　　　　(“上口”或“下口”)放出(或倒出)含K+的18-冠-6-醚混合液。 
④步骤Ⅲ蒸发浓缩MgCl2溶液时,加入SOCl2的目的是 。 (2)MgCl2·6NH3的制备,所用装置(夹持仪器已省略)如下:已知与Mg2+结合能力:H2O>NH3>HOCH2CH2OH。①a管的作用是　　　　　　　　　　　　;A中反应的化学方程式是　  。 ②装置C中多孔球泡的作用是 。 ③反应后,从三颈烧瓶中分离出MgCl2·6NH3的操作名称为　　 　　。 ④指出实验装置中存在的不足之处:　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。  
答案
1.【参考答案】　(1)① K2O·3MgO· Al2O3·3SiO2·H2O或K2O·6MgO·Al2O3·6SiO2·2H2O　②碳酸较原硅酸酸性强　③上口　④SOCl2与水反应生成HCl,抑制Mg2+水解(2)①平衡压强,使浓氨水能够顺利滴下　NH3·H2O+CaO=== Ca(OH)2+NH3↑　②使气体与溶液充分接触,加快反应速率　③过滤　④装置C、D之间缺少一个防止水蒸气进入三颈烧瓶的装置【解题思路】　(1)②该反应的原理为较强酸(H2CO3)制较弱酸(H4SiO4),所以能够发生。③使用分液漏斗分液时,下层液体从下口流出,上层液体从上口倒出。④由题目信息可知,SOCl2可与水反应生成HCl,抑制Mg2+水解。(2)①碱石灰的主要成分为CaO,A中氧化钙与NH3·H2O反应生成Ca(OH)2和NH3。③MgCl2·6NH3为固体,难溶于乙二醇,分离固体和液体混合物用过滤的方法。④MgCl2·6NH3易潮解变质,故该实验装置中的不足之处为:装置C、D之间缺少一个防止水蒸气进入三颈烧瓶的装置。
2. [2022河南开封一模]由含铜丰富的自然资源黄铜矿(CuFeS2)冶炼铜的工艺流程如图:已知:CuFeS2+3CuCl2===4CuCl+FeCl2+2S。(1)为提高“浸取”时的反应速率,通常可采用的措施有 (答一条即可)。 (2)“浸取”时,若改用FeCl3溶液,也能生成CuCl和S,反应的化学方程式为 。 (3)若“滤液1”中只含FeCl2,将其在空气中加热蒸干、灼烧后,所得固体的化学式为　 　　。 (4)“除硫”时加入浓盐酸发生反应的离子方程式为 。 (5)“滤液2”中可以循环使用的物质为　　　　、　　　　。为保持流程持续循环,每生成1 mol Cu,理论上需补充CuCl2的物质的量为　　　　。 (6)通常采用滴定法测定溶液中Cu2+浓度。步骤为:准确量取V1 mL溶液于锥形瓶中,调节pH至3~4,加入过量KI溶液,充分反应后,滴加2滴淀粉溶液,再慢慢滴加c mol·L-1的Na2S2O3标准溶液至恰好完全反应,消耗Na2S2O3标准溶液V2 mL。上述过程中发生的反应为2Cu2++4I-===2CuI↓+I2、2S2O32-+I2===S4O62-+2I-。①滴定到达终点的现象为 。 ②溶液中Cu2+的物质的量浓度为　　　(用含c、V1、V2的代数式表示)mol·L-1。 
答案
3. [2022湖南岳阳一模]锰(Mn)最早是由瑞典化学家伯格曼的助手甘恩从软锰矿中分离得到的,锰常用于制造合金锰钢。某化工厂以软锰矿(主要成分是MnO2,含有SiO2、Fe2O3、CaO等少量杂质)为主要原料制取金属锰的工艺流程如图1所示。(1)“浸锰”步骤中往往有副产物MnS2O6生成,温度对“浸锰”反应的影响如图2所示。为减少MnS2O6的生成,“浸锰”的适宜温度是　　　　,“滤渣Ⅰ”的成分是　　　　(填化学式)。该步骤中可以再加入MnSO4以促进“滤渣Ⅰ”析出,结合平衡移动原理分析其原因:　　　　　　　　　　　　　　　。(2)“滤液Ⅰ”中需要先加入MnO2充分反应后再调pH,写出加入MnO2时发生反应的离子方程式:　　　　　　　　　　。 (3)由“滤液Ⅲ”可制得MnSO4·H2O,已知硫酸锰在不同温度下的溶解度和析出晶体的组成如图3所示。则从“滤液Ⅲ”中获得较高纯度MnSO4·H2O的“操作Ⅰ”为控制温度在80~90 ℃蒸发结晶,　　　,用80~90 ℃的蒸馏水洗涤2~3次,真空干燥。(4)电解时加入适量的SeO2有利于Mn在电极上析出,SeO2与水反应生成的H2SeO3(二元弱酸)在阴极放电生成Se单质,该电极反应为　　　　　　　　　　　　。电极上生成的Se对Mn2+有特殊的吸附能力,有利于Mn2+电还原沉积。 
答案
专项　无机工艺流程分析
1. [2022广东汕头期末]2021年,氮化镓等第三代半导体材料的发展被正式列入“十四五规划”,镓及其化合物在国防、航空航天等领域扮演着重要的角色,从炼铝废渣(主要含Fe2O3、Al2O3、Ga2O3)中提取镓并制备氮化镓的工艺流程如图1所示。 图1 图2回答下列问题:(1)Ga与Al同主族,化学性质相似,写出“碱浸”过程中Ga2O3与NaOH反应的化学方程式:　　　　　　　　　　　。 (2)“操作”所需的玻璃仪器:烧杯、　　　　　　　　　　　。 (3)“碱浸”时液固比对镓的浸出率的影响如图2所示,则最适宜的液固比为　　　, 请解释原因 。 (4)“滤渣”的主要成分是　　　(写化学式);“流出液”中存在的含有金属元素的离子主要为Na+、　　　。 (5)“电解”时阴极析出金属镓,请写出阴极反应式:　　　　　　　　　　　　;实际操作时阴极常有气体产生,该气体可能为　　　　。 
(6)取a g GaN样品溶于足量的热NaOH溶液(GaN+OH-+H2O===GaO2-+NH3↑)中,用H3BO3溶液将产生的NH3完全吸收,用c mol·L-1的盐酸滴定,消耗盐酸V mL,则样品的纯度是 (已知:NH3+H3BO3===NH3·H3BO3;NH3·H3BO3+HCl===NH4Cl+H3BO3)。 
答案
(3)“转溶”时,氢氧化钠加入量不宜过多,其原因为  (用离子方程式表示)。 (4)“浸出Ⅱ”时,采取了多次浸取的方式,其目的为 　。 (5)“萃取Ⅱ”时,发生的反应为Cu(NH3)42++2HR===CuR2+2NH4++2NH3和Ni(NH3)62++2HR===NiR2+2NH4++4NH3,则“反萃取Ⅱ”时含铜微粒发生反应的离子方程式为　 。 (6)“电解Ⅱ”时,若维持电流为0.5 A,电流效率为90%,电解8 min,可获得铜　　　　　g。(已知:电流效率是指电解时电极上实际沉积与理论沉积物质的物质的量的比值,F=96 500 C·mol-1) (7)流程中除了有机相之外,可以循环利用的物质还有　　　　　　　(填化学式)。 
答案
【解题思路】　(1)由流程图可知,转溶后得到Al(OH)3、Cr(OH)3、Fe(OH)3,说明电解Ⅰ中二价铁转化为了三价铁,验证二价铁是否完全转化成三价铁,即验证Fe2+是否存在,可用 溶液或酸性高锰酸钾溶液。(2)由题给溶度积数据可知,Fe3+完全沉淀时, mol·L-1=1.3×10-17 mol·L-1,同理,Cr3+完全沉淀时, ≥2.4×10-18 mol·L-1,Al3+完全沉淀时, ≥5.8×10-14 mol·L-1,Ni2+开始沉淀时, =6.4×10-14 mol·L-1,结合流程图可知,应调整溶液中 浓度范围为5.8×10-14~6.4×10-14 mol·L-1。(3)Al(OH)3、Cr(OH)3都可溶于NaOH,故NaOH加入量不宜过多。(4)多次浸取可提高铜、镍元素的浸取率。(5)通过电解Ⅱ得到Cu,说明反萃取Ⅱ中CuR2和H+反应转化为Cu2+和HR。(6)Q=It=0.5 A×8 min×60 s·min-1=240 C,电路中通过电子的物质的量为 mol,根据Cu2++2e-===Cu可得,生成Cu的质量为 mol×0.5×90%×64 g·mol-1=0.07 g。(7)由流程图可知,转溶时加入NaOH,磷酸盐沉淀转化为氢氧化物沉淀,所得滤液Ⅰ中含有Na3PO4,由(5)知,萃取Ⅱ所得水相1中含有NH3·H2O、(NH4)2CO3,所以可以循环利用的物质还有NH3·H2O、(NH4)2CO3、Na3PO4。 
答案
 
疑难点专练
疑难点　无机工艺流程分析问题
1. [2022山东济南检测]工业上以钒矿石(V2O5,含SiO2、Fe2O3、Al2O3等杂质)为主要原料提取五氧化二钒(V2O5)的工艺流程如下:已知:①萃取与反萃取的过程可表示为nVO2++m(HA)2 (VO)n(A)2n(HA)2(m-n)+2nH+;②“沉钒”时生成的沉淀为NH4VO3。(1)钒矿石预先粉碎的目的是　　　　　　　　　　　　　　,滤渣的主要成分是　　　　。 (2)“还原”的主要目的是将V转变为VO2+,反应的离子方程式为　　　　　　　　　　　　　　　　,同时还有H+和　　　　(填离子符号)被还原;在“反萃取”时,向体系中加入的适量的试剂a为　　　　　　　　(填“稀硫酸”或“氨水”)。 (3)“氧化”时VO2+变为V,则氧化剂与还原剂物质的量之比为　　　　　　　　。 (4)该工艺生产中可循环使用的物质为　　　　　　　　。 
答案
 
(3)酸浸过程中,FeTiO3发生反应的离子方程式为　。 (4)加入铁粉的目的是还原体系中的Fe3+。为探究最佳反应条件,某实验室做了如下尝试。①在其他条件不变的情况下,体系中Fe(Ⅲ)[指Fe3+和Fe(OH)3等含正三价铁元素的微粒]含量随pH变化如图2,试分析,在pH在4~6之间时,Fe(Ⅲ)主要以　　　　(填微粒化学式)形式存在。②保持其他条件不变,体系中Fe(Ⅲ)含量随温度变化如图3,请从化学平衡原理角度分析,55 ℃后,Fe(Ⅲ)含量增大的原因是　。 (5)水解过程中得到的滤渣③的化学式为　　　　　　　　。  图2 图3
答案
3 .[2022河南名校质检]近年来,我国的钢铁产量居世界首位。炼铁时产生大量瓦斯泥,若不合理利用,会对环境造成不利影响。一种以瓦斯泥(主要含ZnO、Bi2O3、Bi2S3、Bi、Fe2O3,还含少量PbO、FeO、CuO;锌、铋两元素的质量分数分别为8.92%、0.75%)为原料提取锌、铋的工艺流程如图所示:(1)“浸取”时,为避免“瓦斯泥”在反应器的底部沉淀、结块,可采取的措施为  　。 (2)“过程Ⅰ”中发生反应的离子方程式为　　　　　　　　　　　　　　　　　。 (3)“过程Ⅱ”产生的　　　　(填化学式)气体可在流程的　　　　步骤中循环使用。 
(4)“酸盐浸提”时,为使铋充分浸出,加入适量NaCl作助溶剂。单质铋在Fe3+的氧化作用下被溶解。①含铋物质发生反应的化学方程式为:ⅰ.Bi2O3+3H2SO4+6NaCl===2BiCl3+3Na2SO4+3H2O;ⅱ.Bi2S3+3Fe2(SO4)3+6NaCl===2BiCl3+3Na2SO4+6FeSO4+3S;ⅲ.　 。 ②“滤渣2”的主要成分除S外还有　 。 (5)已知:此工艺中,Bi3+水解得到BiOCl沉淀的适宜pH范围为1.6~2.0;溶液中金属离子开始沉淀和完全沉淀时的pH如表所示:①结合上述信息分析,“水解”时加入适量Zn粉的目的是　 。 ②“水解”后的“系列操作”为　 。 (6)处理3.6 t“瓦斯泥”,得到26.05 kg “BiOCl产品”,其中BiOCl质量分数为90%,则铋的回收率为　　　　(结果保留两位有效数字)。 
答案
 
情境创新专练
提升素养 拓展思维
答案
1.D　青铜为合金,合金的熔点比其组分金属的熔点低,即青铜的熔点低于纯铜,A正确。根据题意可知,“错(厝)石磨错”的过程属于物理变化,B正确。Cu位于第四周期第IB族,则基态铜原子的核外电子排布式为[Ar]3d104s1,C正确。铜比金、银活泼,发生电化学腐蚀时,铜作负极,容易被腐蚀,D错误。
1. [2022湖北宜昌期末](化学史料情境:中国传统工艺“金银错”)“金银错”是中国传统工艺。先在青铜器表面錾刻出凹槽,在凹槽内嵌入金银丝,后用错(厝)石磨错,使器皿表面自然平滑。下列叙述错误的是 ( )A.青铜的熔点低于纯铜B.“错(厝)石磨错”的过程中发生的是物理变化C.基态铜原子的核外电子排布式为[Ar]3d104s1D.青铜器表面装点少许“金银错”纹饰能减缓青铜器的腐蚀
 
 
图2
答案
 
题型专练 创新集训
1. [2022安徽名校联考](综合创新:《梦溪笔谈》+元素化合物)北宋科学家沈括所著的《梦溪笔谈》一书中总结了我国古代的许多科技成就,堪称“中国科学史上的里程碑”。下列相关说法正确的是 (　　)A.“以磁石磨针锋,则能指南”中磁石的主要材料为FeOB.“用胶泥刻字,薄如钱唇”中胶泥的主要成分为Al2O3、SiO2、CaO,均属于金属氧化物C.“云母粗服,则著人肝肺不可去”中云母的主要成分为铝硅酸盐D.“古人以剂钢为刃,柔铁为茎干,不尔则多断折”中剂钢指的是铁的合金,其硬度比纯铁的大,熔点比纯铁的高
1.C　Fe3O4具有磁性,磁石的主要材料为Fe3O4,不是FeO,A错误。Al2O3属于两性氧化物,SiO2属于非金属氧化物,B错误。云母的主要成分为铝硅酸盐,C正确。剂钢指的是铁的合金,其硬度比纯铁的大,熔点比纯铁的低,D错误。
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3.D　水浸后,溶液中主要含有硫酸铝,对溶液进行蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤可得到硫酸铝晶体,A正确;由粉煤灰的组成知,滤渣的主要成分是二氧化硅,B正确;还原焙烧时硫酸铝与C反应生成氧化铝、CO2和SO2,C正确;低温拜耳法所得滤液中含有NaOH,可以循环利用,D错误。
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4 .[2022广东佛山一检](探究创新:电解FeCl2溶液,探究外界条件对电极反应产物的影响)FeCl2可用作净水剂、还原剂等。回答下列问题:Ⅰ.制备FeCl2。装置如图所示(夹持装置省略)。已知FeCl3极易水解。(1)仪器a的名称是　　　　　　　　　。 (2)装置Ⅱ中制备FeCl2的化学方程式为　　　　　　　　　　　　　　　　。装置Ⅲ的作用:①吸收尾气;②　　　　。 (3)该装置存在的缺陷是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 Ⅱ.利用惰性电极电解0.1 mol·L-1 FeCl2溶液,探究外界条件对电极反应产物的影响。
(4)实验数据如表所示:①实验2、3中阳极产生的气体是　　　(填化学式)。 ②实验中,调节FeCl2溶液的pH宜选用　　　　(填“盐酸”“硝酸”或“硫酸”)。 ③由实验1、2中的现象可以得出的结论是　　　　　　　　　　　;由实验1、4中的现象可以得出的结论是　　 。 
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5. [2022山东青岛质检](角度创新:萃取和反萃取)稀土元素铈的化合物具有良好的光学、电学性质,广泛应用于阴极射线管(CRT)玻壳、各种平板显示屏、光学玻璃镜头和计算机芯片等领域。以氟碳铈矿(主要成分为CeFCO3,还有少量其他稀土元素)为原料提取铈元素的一种工艺流程如图所示。已知:①铈元素常见化合价为+3、+4,四价铈有强氧化性;②CeO2既不溶于水,也不溶于稀硫酸。(1)已知“氧化焙烧”中铈元素转化为CeO2,写出该步反应的化学方程式　 。 
 (2)“酸浸Ⅱ”中发生反应的离子方程式为　 ; 该步骤通常控制温度为40~50 ℃之间的原因是　　　　　　　　　　　　　　。 (3)“萃取”原理为Ce3+(水层)+3HT(有机层) CeT3(有机层)+3H+(水层),“反萃取”得到硫酸铈溶液的原理为　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 (4)实验室中进行操作1所用到的玻璃仪器有　　　　　　　　　　　　　　　　。 (5)CeO2是汽车尾气净化器中的关键催化剂,能在还原性气氛中供氧,在氧化性气氛中耗氧,在尾气净化过程中发生着2CeO2 2CeO2-m+mO2↑(0≤m≤0.5)的循环。则CeO2在消除CO的反应中,物质的量之比n(CeO2)∶n(CO)为　　　　。 
 
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全章综合训练
1. [2022广东六校联考]物质的性质决定其用途。下列说法正确的是 （ ）
1.D　Al2O3能够与KOH反应,所以不能用Al2O3制成的坩埚加热KOH固体至熔融状态,A项错误;P2O5具有腐蚀性,P2O5能和冷水反应生成有毒的偏磷酸HPO3,所以不能用作食品干燥剂,B项错误;NaHCO3能与胃液中的盐酸反应,因此可用作抗酸药物,但该用途与NaHCO3受热易分解无关,C项错误;钾元素焰色试验显紫色,所以钾的化合物可用于制作烟花,D项正确。
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4. [2022山东济宁一模](双选)国家速滑馆又称为“冰丝带”,所用的碲化镉(CdTe)发电玻璃被誉为“挂在墙上的油田”。一种以镉废渣(含CdO及少量ZnO、CuO、MnO、FeO杂质)为原料制备镉的工艺流程如图:部分阳离子以氢氧化物形式开始沉淀和完全沉淀时的pH如表所示:下列说法错误的是 （ ）A.调节pH=5的目的是除去Fe和Cu等杂质元素B.“滤渣2”的主要成分为MnO2C.“置换”后滤液的主要溶质是ZnSO4D.“熔炼”过程利用Cd与Na2ZnO2的密度差异可以将二者分离
4.AB【流程分析】　向镉废渣(含CdO及少量ZnO、CuO、MnO、FeO杂质)中加入硫酸溶解,生成硫酸盐;加入石灰乳调节溶液的pH=5,使Cu2+形成Cu(OH)2沉淀除去,并形成了CaSO4除去Ca2+;向滤液中加入KMnO4,将Fe2+氧化为Fe3+,形成Fe(OH)3沉淀,将Mn2+氧化为MnO2;向滤液中加入锌置换出Cd,得到海绵镉;海绵镉(含Cd和Zn)与氢氧化钠混合熔炼,得到Cd和Na2ZnO2。 调节pH=5,除去的是Cu(OH)2和CaSO4,没除去Fe元素,A项错误;向滤液中加入KMnO4,把Fe2+氧化为Fe3+,形成Fe(OH)3沉淀,把Mn2+氧化为MnO2,“滤渣2”的主要成分为Fe(OH)3、MnO2,B项错误;向滤液中加入锌置换出Cd,“置换”后滤液的主要溶质是ZnSO4,C项正确;“熔炼”过程利用Cd与Na2ZnO2的密度差异,可以达到分离二者的目的,D项正确。
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5. [2022吉林五校模拟]碳酸锶(SrCO3)是一种重要的工业原料,广泛用于生产锶铁氧体磁性材料。一种以菱锶矿(含SrCO3,少量MgCO3、CaCO3、BaCO3等)制备高纯碳酸锶的工艺流程如下:Sr(OH)2在水中的溶解度如表:(1)菱锶矿、焦炭混合粉碎的目的是　 。 (2)“立窑煅烧”中SrCO3与焦炭反应的化学方程式为　　　　　　　　　　　　。进行高温煅烧反应的装置称为“立窑”,该装置的内层“衬里”应选择　　　　　(填“石英砂砖”或“碱性耐火砖”)作耐火材料。 
 
 
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7 .[2022四川南充考试]硫酸亚铁铵[(NH4)2SO4·FeSO4·6H2O]俗称摩尔盐,是分析化学中的重要试剂。某实验小组同学利用废铁屑来制备硫酸亚铁铵,并测定其纯度。Ⅰ.制备硫酸亚铁铵制备原理:Fe+H2SO4(稀)===FeSO4+H2↑、FeSO4+(NH4)2SO4+6H2O===(NH4)2SO4·FeSO4·6H2O具体流程如下:(1)步骤1的目的是　 。 (2)步骤2的加热方式是　　　　　,趁热过滤的目的是　　　　　　　　　　。废铁屑中含有少量硫化物,反应产生的气体需要净化处理,下列合适的装置是　　　　(填字母编号)。
(3)步骤3的一系列操作是　　　　、　　　　、过滤、洗涤、干燥得到硫酸亚铁铵。 Ⅱ.滴定法测定硫酸亚铁铵的纯度该实验小组同学取m g制得的硫酸亚铁铵配制成500 mL溶液,取20.00 mL硫酸亚铁铵溶液用0.100 0 mol·L-1的酸性KMnO4标准溶液进行滴定,重复操作2~3次,消耗酸性KMnO4标准溶液的平均体积为V mL。(4)酸性KMnO4溶液应盛装在　　　　　(填“酸式”或“碱式”)滴定管中,滴定终点的现象是　 (5)已知(NH4)2SO4·FeSO4·6H2O的摩尔质量为M g·mol-1,则实验制得的硫酸亚铁铵的纯度是　　　　　　　(用m、M、V的计算式表示)。 
 
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