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2024届高三化学二轮复习 学案18-工艺流程-元素及其化合物
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这是一份2024届高三化学二轮复习 学案18-工艺流程-元素及其化合物，共19页。学案主要包含了两性金属及其化合物铍，铁系元素， 硼，海水提溴，从铝土矿中提炼铝等内容，欢迎下载使用。
第一部分 工艺流程常考元素性质
一、两性金属及其化合物铍、铝、锌
1. 单质：均能溶于酸溶液也能溶于碱溶液
2Al＋6H＋== 2Al 3＋＋3H2↑ 2Al＋2NaOH＋2H2O==2NaAlO2＋3H2↑
Be＋2H＋== Be 2＋＋H2↑ Be＋2NaOH==Na2BeO2＋H2↑
Zn＋2H＋==Zn2＋＋H2↑ Zn＋2NaOH==Na2ZnO2＋H2↑
氧化物：具有两性，易溶于强酸和强碱溶液
BeO＋2H＋== Be 2＋＋H2O BeO＋2NaOH==Na2BeO2＋H2O
ZnO＋2H＋==Zn2＋＋H2O ZnO＋2NaOH==Na2ZnO2＋H2O
氢氧化物：具有两性，易溶于强酸和强碱溶液（与酸的反应省略）
Be(OH)2＋2NaOH==Na2BeO2＋2H2O
Al(OH)3＋NaOH==NaAlO2＋2H2O
Zn(OH)2＋2OH－==ZnO22-＋2H2O
4.盐的性质：以锌为例，分别与酸碱反应。
①与NaOH溶液反应：
少量：Zn2＋＋2OH－==Zn(OH)2↓ 足量：Zn2＋＋4OH－==[Zn(OH)4]2－
②与氨水溶液反应：
少量： Zn2＋＋2NH3 .H2O==Zn(OH)2↓＋2NH4＋
足量： Zn2＋＋4NH3 .H2O==[Zn(NH3)4]2＋＋4H2O
③与盐酸溶液反应：
少量：Na2ZnO2＋2HCl==Zn(OH)2↓＋2NaCl
足量：Na2ZnO2＋4HCl==ZnCl2＋2NaCl＋2H2O
④与CO2反应：
少量：Na2ZnO2＋H2O＋CO2==Zn(OH)2↓＋Na2CO3
足量：Na2ZnO2＋2H2O＋2CO2==Zn(OH)2↓＋2NaHCO3
二、铁系元素：铁、钴、镍
铁系元素包括铁、钴、镍三个元素，它们同属周期表中第一过渡系的第Ⅷ族元素,其价电子构型分别是3d64s2、3d74s2、3d84s2。它们的最外层都有两个电子，只是其次外层3d电子数不同，其原子半径又相近，因此它们的性质相似。统称为铁系元素，其主化合价为＋2和＋3价。
稳定状态为: Fe3＋、C2＋、Ni2＋。高价的铁(Ⅵ)、钴(Ⅲ)、镍(Ⅲ)在酸性溶液中都有很强的氧化性，空气中的O2能将酸性溶液中的Fe2＋氧化成Fe3＋，但不能将C2＋、Ni2＋氧化。
一般条件下，铁的常见氧化态是+2和+3，与强氧化剂作用，铁可以生成不稳定的+6氧化态。钴和镍的常见氧化态都是+2，与强氧化剂作用，钴可以生成+3氧化态，而镍的+3氧化态则少见。按Fe、C、Ni的顺序，高价稳定性降低。
铁、钴、镍在+2、+3氧化态时，半径较小，又有未充满的d轨道，使它们有形成配合物的强烈倾向，尤其是C(Ⅲ)形成配合物数量特别多。
Fe(Ⅲ)、C(Ⅲ)、Ni(Ⅲ)性质差异:
C(Ⅲ)、Ni(Ⅲ)仅能够存在于固态物质或配合物中，在水溶液中会发生如下反应：
4C3＋＋2H2O=4C2+＋4H＋＋O2↑ 4Ni3＋＋2H2O=4Ni 2＋＋4H＋＋O2↑
Fe3＋在酸性溶液中可以稳定存在。
氧化物
氧化钴与氧化镍在酸性溶液中显示出强氧化性：
C2O3＋6HCl=2CCl2＋Cl2↑＋3H2O
Ni2O3＋6HCl=2NiCl2＋Cl2↑＋3H2O
氧化铁与盐酸只发生复分解反应。
氢氧化物
铁的氢氧化物只与盐酸发生酸碱中和反应:
Fe(OH)3＋3H＋=Fe3＋＋3H2O
镍、钴的氢氧化物与盐酸发生氧化还原反应:
2C(OH)3＋6H＋＋2Cl－=2C2＋＋Cl2↑＋6H2O
2Ni(OH)3＋6H＋＋2Cl－=2Ni2＋＋Cl2↑＋6H2O
【镍】：
1.物理性质：
镍是一种银白色金属，具有良好的机械强度和延展性。不溶于水，抗蚀能力很强，但易溶于稀硝酸和王水中。耐高温，熔沸点很高。主要用于合金(如镍钢和镍银) 可用制造货币等，及用作催化剂，也可用来镀在其他金属上可以防止生锈。
2.化学性质：
化学性质较活泼，但比铁稳定。室温时在空气中难氧化，不易与浓硝酸反应。细镍丝可燃，加热时与卤素反应，在稀酸中缓慢溶解。能吸收相当数量氢气。
（1）镍（+2）化合物：
草酸镍受热分解生成氧化镍:NiC2O4 NiO + CO↑ + CO2↑
（2）四羰基合镍：Ni(CO)4 。
蒸气有剧毒，熔沸点低。在空气中易被氧化。不溶于水，溶于乙醇、四氯化碳、苯等有机溶剂。用于制取高纯度镍粉。可由纯一氧化碳在常压或加压下与镍粉反应制得。
三、锰
锰元素在自然界存在很多形式如菱锰矿，软锰矿等。
Mn(Ⅱ)：Mn2+ Mn(Ⅳ)：MnO2 Mn(Ⅵ)：MnO42- Mn(Ⅶ)：MnO4-
1.锰（+2）化合物：
Mn2+的强酸盐均易溶于水，而大多数的弱酸盐难溶于水。
① 酸性介质：在酸性介质中Mn2+ 较稳定。 只有很强的氧化剂(如铋酸钠、二氧化铅、过二硫酸根)才能氧化Mn2＋到MnO4-
2Mn2＋＋5PbO2＋4H＋==2MnO4-＋5Pb2＋＋2H2O
3Mn2＋＋2 MnO4- ＋2H2O==5MnO2↓＋4H＋。
② 碱性介质：在碱性条件下Mn2＋容易被氧化。
ClO－＋Mn2＋＋2OH－==Cl－＋MnO2↓＋H2O
在Mn2+溶液中加入NaOH或NH3·H2O时生成Mn(OH)2白色沉淀。但在碱性介质中 Mn(OH)2极易被空气氧化，甚至溶于水中的少量氧也能将它氧化成棕色MnO(OH)2。
2Mn(OH)2 + O2 = 2 MnO(OH)2↓ （上述反应常用于测定水中的溶解氧。）
③ Mn2＋常见催化剂，例如高锰酸钾和草酸反应
2.锰（+4）化合物：MnO2
= 1 \* GB3 ① 氧化性：在酸性介质中是一个强氧化剂，倾向于转化成Mn2+。
2MnO2 + 2H2SO4 (浓) 2MnSO4+ O2↑+ 2H2O
MnO2 + 4HCl(浓) MnCl2 + Cl2↑+ 2H2O
= 2 \* GB3 ② 还原性：在碱性介质中倾向于被氧化为锰酸钾，
常用的氧化剂有O2、KNO3和KClO3 。反应介质为KOH或K2CO3
2MnO2 + 4KOH + O2＝ 2K2MnO4 + 2H2O
= 3 \* GB3 ③ 二氧化锰在中性介质中很稳定。简单的Mn(IV)盐在水溶液中极不稳定，或水解生成水合二氧化锰MnO(OH)2，
3.锰（+6）化合物
锰酸钾有强氧化性，遇盐酸生成游离氯。
在强碱性溶液（pH大于13.5）中稳定，锰酸根离子的绿色可长期保持。
4.锰（+7）化合物
(1)不稳定性：
MnO4-离子在中性或微碱性介质中稳定存在，在酸性介质中不稳定，会缓慢分解：
4MnO4-+4H+ = 4MnO2+3O2↑+2H2O
热稳定性差，通常保存在棕色试剂瓶里：2KMnO4K2MnO4+ MnO2+O2↑
MnO在碱性介质中不稳定：4 MnO+ 4OH－= 4 MnO+ O2 + 2H2O
氧化性：
在酸性介质中是一个强氧化剂，倾向于转化成Mn2+。
中性条件下为MnO2，碱性条件下为MnO42-。
但必须注意，有信息条件时使用。
①酸性
2MnO+ 5 SO+ 6H+ = 2Mn2+ + 5SO+ 3H2O
在强酸性溶液中，KMnO4可以定量测定H2O2、H2C2O4 、Fe2+ 。
但必须注意，酸性条件中用KMnO4作氧化剂进行定量测定时，如酸性不强或MnO4-过量时，由于最初生成的Mn2+与MnO4-反应而生成MnO2，会使测定不准确。
②在碱性、中性或微弱酸性溶液（近中性） 中，MnO4-也是氧化剂，还原产物是MnO2
2MnO4-+ 3 SO32-+ H2O = 2MnO2 + 3 SO42-+ 2OH-
③在碱性溶液中，当MnO4-过量时，还原产物是MnO42-
2MnO4-+ SO32-+ 2OH- = 2MnO42- + SO42-+ H2O
(3) KMnO4的制备方法
方法1电解法
阳极： 2MnO42— — 2e—==2MnO4-
阴极： 2H2O+2e==2OH—+H2↑
总反应：2K2MnO4 + 2H2O== 2KMnO4+2KOH+H2↑
方法2调节PH法
3K2MnO4+2CO2 == 2KMnO4+MnO2+2K2CO3
四、钛
3d24S2 有+2、+3、+4价，其中+4价最常见
1.单质：单质Ti在常温时不与酸反应，但可与HF反应：Ti+6HF=H2TiF6+2H2↑；
也可与热的浓盐酸反应，2Ti+6HCl(浓)＝2TiCl3+3H2↑
2.氧化物：
①TiO2不溶于水、稀酸和稀碱，可溶解在HF溶液中：
TiO2+6HF=H2TiF6+2H2O；
②可溶于热的浓硫酸中：
TiO2+H2SO4(浓)=TiOSO4+H2O（只有固体中存在Ti4+）
③可与C和Cl2发生反应：
TiO2+2Cl2+2C==TiCl4+2CO。
TiCl4：TiCl4极易水解：
TiCl4+3H2O==H2TiO3+4HCl；（也可以生成TiO2）
熔融态镁还原TiCl4蒸气可制得单质钛。
五、钒
1.单质：单质钒不与空气、水、碱以及除HF以外的非氧化性酸发生作用。
2V+12HF=2H3VF6+3H2↑
2.五氧化二钒(V2O5)为橙黄色或砖红色固体，是两性氧化物：
V2O5＋6NaOH==2Na3VO4＋3H2O V2O5＋2NaOH 2NaVO3＋H2O
V2O5＋H2SO4＝(VO2)2SO4＋H2O
具有较强的氧化性：V2O5＋6HCl(浓)==2VOCl2＋Cl2＋3H2O
3.+5价的钒通常VO2+形式存在，具有氧化性，可被还原为VO2+。
钒可用硫酸亚铁或草酸铵滴定来测定含量：
VO2+＋Fe2+＋2H+==VO2+＋Fe3+＋H2O
2VO2+＋H2C2O4＋2H+==2VO2+＋2CO2↑＋2H2O
六、铬 在自然界存在FeCrO4铬铁矿(或FeO·Cr2O3)
1.Cr +3价
= 1 \* GB3 ① Cr2O3是一种两性氧化物，能与酸或浓碱溶液反应。
= 2 \* GB3 ② Cr 3+（酸性介质）：
Cr3+ 在酸性溶液中比较稳定，具有还原性，可被高锰酸钾溶液氧化成重铬酸根离子。
6MnO4－+10Cr3+ +11H2O= 5Cr2O72-+ 6 Mn2++ 22 H+
= 3 \* GB3 ③ CrO2-（碱性介质），具有还原性，如在碱性条件下与双氧水制备铬酸根离子
2CrO2- + 3H2O2 + 2OH- == 2 CrO42- + 4H2O
= 4 \* GB3 ④ Cr(OH)3 ，氢氧化铬是两性氢氧化物。（类似氢氧化铝）
Cr(OH)3 + 3H+ = Cr3+ + 3H2O
Cr(OH)3 +OH－= Cr(OH) (深绿色)
或 Cr(OH)3 + OH－ = CrO2－（深绿色）+ 2H2O
2. Cr(+6) +6铬的化合物均有毒
(1) K2Cr2O7重铬酸钾：是一种橙红色晶体，具有强氧化性。
①在水溶液中，Cr2O72-（橙色）与 CrO42-（黄色）存在下列平衡：
________________________________
故在酸性溶液中以 为主，在碱性溶液中以 为主。
在酸性溶液中，Cr2Oeq \\al(2－,7)具有强氧化性，但在碱性溶液中CrOeq \\al(2－,4)的氧化性要弱的多。
②Cr2O72- 的氧化性
在分析化学中，可以用K2Cr2O7 来测定铁的含量
CrO5，过氧化铬，结构如图(分析氧的化合价)。
在酸性条件下，将过氧化氢与重铬酸钾混合可生成过氧化铬（非氧化还原反应）
Cr2O + 4H2O2 + 2H+ = 2CrO5 + 5H2O
常见的难溶铬酸盐有：
Ag2CrO4（砖红色）、PbCrO4（黄色）、BaCrO4（黄色）、SrCrO4（黄色）等，
它们均溶于强酸得到Cr2O。
七：铜 银 金
铜：
2.银：2Ag+2H2S+O2==2Ag2S+2H2O 银器年久变黑
银可做催化剂：
硝酸银受热易分解：
银氨溶配制：
3.金
八、铈（Ce）
例12. 氧化铈()是一种应用非常广泛的稀土氧化物。现以氟碳铈矿(主要成分为，还含有等杂质)为原料制备氧化铈，其工艺流程如图1所示。
已知：
①稀土离子易与形成复盐沉淀，如和发生反应：
；
②硫脲()具有还原性，酸性条件下易被氧化为；
③为白色粉末，难溶于水。
回答下列问题：
(2)在另一种生产工艺中，向氟碳铈矿矿石粉中加入碳酸氢钠，同时通入氧气焙烧，得到NaF和两种固体以及两种高温下的气态物质，请写出焙烧过程中相应的化学方程式：_______
(4)加入硫脲的目的是将还原为，反应的离子方程式为
_______
答案 (2)
(4)
九．锇（Os）---2021清华能力测试节选
例14、
例14答案
十、 硼
1.硼单质
硼单质有晶体硼和无定形硼两种，晶体硼相当稳定，无定形硼比较活泼，
能发生如下反应：
2.硼酸
十一、肼
1、碱性
联氨的碱性比氨的弱。水溶液中为二元弱碱。
N2H4＋H2O N2H5＋+OH- K = 8.5×10－ 7(氨：K = 1.78 ×10－ 5 )
N2H5＋＋H2O N2H62＋+OH- K = 8.4×10－16
2、成盐N2H4是氨分子的一个氢被氨基取代的产物，类似NH3与酸作用成盐。
N2H4＋HCl = N2H5Cl
N2H4是二元弱碱，若盐酸过量，第一步的产物可继续反应：N2H5Cl ＋ HCl = N2H6Cl2
换成过量硫酸：N2H4+H2SO4 =N2H4·H2SO4 (即硫酸肼N2H6SO4)
N2H4 + 2 H+ = N2H62+
少量硫酸：2N2H4 + H2SO4 = （N2H5）2SO4 N2H4 + H+ = N2H5+
3、还原性：
5N2H4＋4KMnO4＋6H2SO4= 5N2↑＋ 4MnSO4＋2K2SO4＋16H2O
4、用途：与四氧化二氮混合使用可当作火箭的燃料。N2O4＋2N2H4= 3N2↑＋ 4H2O
注入联氨以除去水中的氧： N2H4＋O2= 2H2O ＋ N2↑
肼能使锅炉内壁的铁锈变成较为致密的磁性氧化铁(Fe3O4)层,以减缓锅炉锈蚀。
6Fe2O3 + N2H4 ═ N2 ↑+ 4Fe3O4+2H2O
肼是强还原剂：N2H4+2F2═N2+4HF，2N2H4+2NO2═3N2+4H2O；
在碱性溶液中能将银、镍等金属离子还原成金属，可用于镜面镀银，在塑料和玻璃上镀金属膜。N2H4+4AgNO3=4Ag+N2+4HNO3
第二部分 工艺流程文字叙述答题模板
一、思路指导
1、解题思路
首先，读题头，得目的；划原料，明产品
其次，粗读流程图，了解主线主产品、分支副产品、回头为循环；进入的箭头为反应物或反应条件，出来的箭头为产物，没必要把每个环节的原理都搞清楚 。
再次，根据题目设置的问题精读相应的环节：分析细节，根据问题去研究某一步
最后，回答问题，注意语言表达的规范性，运用答题模板
【注】流程图题的设问方式一般没有必然连贯性，前一问回答不了，并不一定会影响回答后面的问题。为了增加题目的区分度，一般都会在前面设置两三个与流程图无关的基础知识考点，很容易拿分，一定不要轻易放弃。
2、常用思考规律：
①反应原理：复分解、氧化还原反应发生的条件，书写原则等
②提高原料利用率：利用好副产品、循环使用原料、能量尽可能利用。
③快速反应：化学反应速率（措施有粉碎、加热、增大浓度、搅拌等）
④提高产率：化学平衡向右移动，提高原料转化率，增大产品的产率。
⑤提高产品纯度：产品的分离、提纯等实验基本操作问题。
⑥绿色环保：反应物尽可能无毒无害无副作用，“三废”的处理，涉及绿色化学。
⑦工业成本低：原料廉价、资源丰富。
3、核心反应方程式的书写方法
（1）在流程图中定位，然后根据箭头找出反应物（箭头进入）、生成物（箭头出来）
或根据题目提供的信息找出反应物或部分生成物；
（2）分析其化合价的变化，确定发生的反应是复分解反应还是氧化还原反应。
（3）根据配平的需要确定在反应物或生成物中加水、加H+或OH-。
①水可在反应物中或生成物中据需要随意添加；
②可据电荷守恒确定在反应物或生成物中加H+或OH-或H2O，H+、OH-不能随意添加，必须据题意。如反应在酸性环境下进行，可在反应物或生成物据需要加H+或H2O，但绝对不能加OH- ；如在碱性环境下反应，在反应物或生成物中据需要加OH-或H2O，但绝对不能加H+。
4、物质的分离和提纯的方法及目的
(1)结晶(重结晶):固体物质从溶液中析出的过程。
结晶方法的分类、选择及表述
①单一溶质：带结晶水的或者受温度影响溶解度变化明显的一定选用冷却结晶
方法：蒸发浓缩，冷却结晶，过滤，洗涤，干燥
操作：加热蒸发溶液，至有晶膜出现时，停止加热，冷却结晶……
②单一溶质，不带结晶水，受温度影响溶解度变化不明显的选用蒸发结晶
操作：加热蒸发，至有大量晶体出现时，停止加热，用余热蒸干
③除杂：
除去NaCl中的KNO3杂质：
除去KNO3中的NaCl杂质：
④分离两种溶质（如KNO3和NaCl的混合溶液)
先蒸发结晶，趁热过滤得NaCl，而后将滤液冷却结晶，过滤，洗涤，干燥得KNO3。
(2)过滤：固、液分离（主要仪器：漏斗、烧杯、玻璃棒）
(3)趁热过滤：防止某物质降温时会析出。
(4)洗涤：通常有水洗、冰水洗涤、醇洗。
水洗目的：洗去晶体表面的杂质离子（适用于溶解度小的溶质）。
冰水洗涤目的：洗去晶体表面的杂质离子，并减少晶体在洗涤过程中的溶解损耗。
（适用于高温溶解度大、低温溶解度小的溶质）。
醇洗目的：（常用于溶解度较大的溶质）洗去晶体表面的杂质离子，并减少晶体在洗涤过程中的溶解损耗。（若对溶解度小的溶质进行醇洗，则是为了洗去杂质离子，并使尽快干燥。
(5)蒸馏、减压蒸馏：液、液分离
减压蒸馏的目的：减小压强，是液体沸点降低，防止某些物质受热分解或挥发
(6)蒸发：利用加热的方法，使溶液中溶剂不断挥发而析出溶质（晶体）的过程。 特别注意蒸发反应时的气体氛围，例如MgCl2•6H2O→MgCl2，应在HCl气体氛围下蒸发溶剂，以防其水解。
(7)萃取：用一种溶剂将溶质从另一种溶剂中提取出来。
(8)分液：互不相溶的液体间的分离（主要仪器：分液漏斗）
(9)升华：将可直接气化的固体分离出来。
(10)盐析：加无机盐使溶质的溶解度降低而析出。
⑾灼烧：高温条件下固体物质的燃烧。主要仪器：坩埚。
⑿煮沸：目的通常是是除去溶解在水中的气体（CO2、O2等）;或是为了促进水解，聚沉后便于过滤分离。
5、联系生产的意识
成本意识：浸出率、转化率、利用率、原料价格、能耗的控制、 原料、能量的循环利用效率意识：生产速率、催化剂的使用、反应条件的选择
环保意识：绿色化学：无污染、无腐蚀、 “三废”(废气、废渣、废水)的处理。
废渣、废液（酸、碱、重金属盐）、废气（Cl2、Br2、硫和氮的氧化物）
6、常见文字叙述规范套路
①如何进行滴定终点的判断？
当滴入最后一滴标准液时，溶液颜色由××颜色变为##颜色， 且半分钟内不恢复原色。 （注：只写“变色”或“褪色”不得分）
②洗涤沉淀的方法：往过滤器中加入蒸馏水至没过沉淀物,待水自然流下后，重复以上操作2～3次。
③检验沉淀是否洗涤干净的方法：
取最后一次的洗涤液，滴加××试剂（可与杂质的某些离子发生沉淀反应） ，如果没有沉淀生成，说明沉淀洗涤干净；否则说明沉淀未洗涤干净。
【注】这种情况因为离子浓度较低，应该选用反应灵敏的特征反应。此时一般不用焰色反应实验检验（离子浓度低、效果不好）
④检验沉淀是否完全的方法：
静置，向上层清液中继续滴加××试剂，若没有沉淀生成，说明沉淀完全；若出现沉淀
则说明沉淀未完全。
⑤如何进行萃取操作？
在分液漏斗中加溶液和萃取剂， 右手堵住漏斗上口塞， 左手握活塞， 倒转用力振荡， 放气， 正立放铁圈上静置。
⑥如何进行分液操作？
让分液漏斗下端紧靠烧杯内壁，打开分液漏斗上口玻璃塞，打开活塞，让下层液体从下面流出到分界面，再关闭活塞，上层液体由上口倒入另一烧杯。
⑦如何进行焰色反应的操作？
先将铂丝沾盐酸在酒精灯火焰上灼烧， 反复几次， 直到与酒精灯火焰颜色接近为止， 然后用铂丝沾取少量待测液，到酒精灯火焰上灼烧，观察火焰颜色，如为黄色，则说明 溶液中含 Na元素 ；若透过蓝色钴玻璃呈紫色，则说明溶液中含 K 元素。
⑧过滤的方式有几种？
常压过滤、趁热过滤、减压过滤
⑨如何对滤液进行蒸发、结晶操作？
将溶液转移到蒸发皿中加热，并用玻璃棒搅拌，待有大量晶体出现时停止加热，利用余热蒸干剩余水分。
⑩滴定前润洗滴定管的操作方法？
从滴定管儿上口加入少量待装液，倾斜着转动滴定管，使液体润湿内壁，然后从下口放出，重复2~3次。
教材中的工艺流程
一、氯碱工业
(1)涉及反应
①2NaCl＋H2O=2NaOH＋H2↑＋Cl2↑
②Cl2＋NaOH=NaCl＋NaClO＋H2O
③Cl2＋Ca(OH)2=CaCl2＋Ca(ClO)2＋2H2O
④H2＋Cl2=2HCl
(2)问题探讨
①食盐中含有Ca2＋、Mg2＋、SO42－等杂质离子，设计实验方案除去这些杂质离子？
②工业上电解食盐水制烧碱时，食盐水为什么必须要精制？
【提示】精制食盐水的目的是除去食盐水中的Ca2＋、Mg2＋、SO42－等杂质离子，以防Mg2＋与OH－结合生成Mg(OH)2堵塞隔膜电解槽中的隔膜，造成电解失败。
③用惰性电极电解饱和食盐水时，为什么要用隔膜把电解槽分成阳极室、阴极室？
【提示】电解时，阳极产生Cl2，阴极产生H2，若无隔膜，二者混合光照时会发生爆炸，隔膜的作用是将H2和Cl2隔开，以防发生危险。
④步骤③制取漂白粉时是将Cl2通入澄清石灰水中吗？
提示：不是；原因是澄清石灰水中Ca(OH)2的含量低，不适合工业大量生产，应改为石灰乳。
二、.硅的制备的工艺流程
(1)涉及反应
①SiO2＋C=Si＋CO↑
②Si＋Cl2=SiCl4
③SiCl4＋H2=Si＋4HCl
(2)问题探讨
①步骤①中石英砂与焦炭高温下反应时为什么要隔绝空气？
【提示】高温下，焦炭和空气中的O2发生反应。
②用石英砂和焦炭制备粗硅的反应中，焦炭的作用是什么？
【提示】提供能量，作还原剂。
③粗硅与HCl完全反应后，经冷凝得到的SiCl4(沸点57.6 ℃)中混有少量的SiHCl3(沸点33 ℃)，提纯SiCl4采用的方法是什么？
【提示】蒸馏。
④由SiO2与C高温下反应得到的粗硅中可能含有什么杂质？
【提示】SiO2、C、SiC等。
三、.硫酸工业——利用黄铁矿(FeS2)制取硫酸
(1)涉及反应
①FeS2＋O2=Fe2O3＋SO2
②SO2＋O2=SO3
③SO3＋H2O=H2SO4
(2)问题探讨
①煅烧黄铁矿要在沸腾炉中进行，其中矿石要粉碎，从炉底鼓入空气，炉中的粉末状固体就像沸腾的液体一样，煅烧时为什么要将矿石粉碎成粉末状？
【提示】增大矿石和氧气的接触面积，提高燃烧效率。
②在接触室中通入过量的氧气，能否将SO2全部转化成SO3?
【提示】不能；原因是SO2催化氧化成SO3的反应是可逆反应。
③依据化学反应速率和化学平衡原理，增大压强对SO2催化氧化成SO3的反应是十分有利的，而工业生产上为什么不采用高压而采用常压下进行反应？
【提示】常压下，SO2催化氧化成SO3的转化率已经很高，增大压强，即增加了设备的投资，得不偿失。
④吸收塔中发生的是SO3与水的反应，为什么吸收SO3气体时用98%的浓硫酸而不用水吸收？
【提示】用水吸收SO3易形成硫酸的酸雾，影响吸收效率。
⑤硫酸工厂的尾气中含有大量的SO2，写出用氨水吸收SO2的化学方程式。
【提示】SO2＋NH3·H2O=NH4HSO3，2NH3·H2O＋SO2=(NH4)2SO3＋H2O。
四、硝酸工业
(1)涉及反应
①4NH3＋5O2=4NO＋6H2O
②NO＋O2=NO2
③NO2＋H2O=HNO3＋NO
(2)问题探讨
①步骤③吸收塔中为什么NO2被水吸收过程中要补充一定量的空气？
【提示】因NO2与水反应生成HNO3时只有的NO2转化成HNO3，通入空气的目的是使NO2与O2作用完全转化成HNO3，方程式为4NO2＋O2＋2H2O=4HNO3。
②工业制硝酸时，能否将工业尾气直接排入大气中？
工业尾气中有害气体的主要成分是什么？
【提示】不能；NO和NO2。
③已知：①NO＋NO2＋2NaOH=2NaNO2＋H2O
②2NO2＋2NaOH=NaNO2＋NaNO3＋H2O
硝酸工厂的尾气可用NOx(NO与NO2的混合气体)表示，用NaOH溶液可吸收尾气，为使NOx完全被NaOH溶液吸收x的取值范围是什么？如何操作才能保证NOx完全被NaOH溶液吸收？
【提示】1.5≤x＜2；通入一定量的空气(或O2)后，再被NaOH溶液吸收。
五、纯碱工业——侯氏制碱法
(1)涉及反应
NH3＋H2O＋CO2＋NaCl=NaHCO3↓＋NH4Cl
2NaHCO3=Na2CO3＋H2O＋CO2↑
(2)问题探讨
①工业制纯碱时为什么先通入NH3后通入CO2?
【提示】NH3在水中的溶解度大，形成的NH3·H2O呈碱性，更容易吸收CO2，得到更多的NaHCO3；若先通入CO2，得到的HCO浓度小，不利于NaHCO3的生成。
②工业上制备的纯碱中可能混有哪些杂质？
【提示】依据制备反应：NH3＋H2O＋CO2＋NaCl=NaHCO3↓＋NH4Cl可知混有的杂质为NACl和NH4Cl。
③“碳酸化”后过滤获得的物质是什么？
【提示】NaHCO3。
④过滤得到的母液为NH4Cl，加入熟石灰获得循环使用的物质是什么？
【提示】NH3。
⑤设计实验证明纯碱产品中混有NaCl?
【提示】取少量样品于一试管中，加水配成溶液，加入足量硝酸酸化的AgNO3溶液，若有白色沉淀生成说明纯碱样品中混有NaCl。
六、海水提镁
(1)涉及反应
①MgSO4＋Ca(OH)2=Mg(OH)2↓＋CaSO4
②Mg(OH)2＋2HCl=MgCl2＋2H2O
③MgCl2·6H2OHCl 气流中Δ MgCl2＋6H2O
④MgCl2(熔融)=Mg＋Cl2↑
(2)问题探讨
①步骤③中加热MgCl2·6H2O制取无水MgCl2时，为什么要在HCl的气流中进行？
【提示】防止MgCl2水解。
②从海水中提取镁的工艺流程中，涉及哪些反应类型？
【提示】分解反应、复分解反应、氧化还原反应。
③步骤④用电解法冶炼镁时，能否用MgO代替MgCl2?
【提示】不能；原因是MgO的熔点高，浪费能源。
七、海水提溴
(1)涉及反应
①2Br－＋Cl2=Br2＋2Cl－
②Br2＋SO2＋2H2O=H2SO4＋2HBr
③2Br－＋Cl2=Br2＋2Cl－
(2)问题探讨
①从海水中提取溴的工艺流程中为什么要设计两步(步骤①、④)将Br－氧化，Br2的过程？
【提示】将溴富集。
②步骤⑤蒸馏的过程中，温度应控制在80～90℃，温度过高或过低都不利于生产，请解释原因。
【提示】温度过高，大量水蒸气随溴排出，溴蒸气中水量增加，温度过低，溴不能完全蒸出，回收率低。
③步骤②中用热空气吹出的溴也可以用饱和Na2CO3溶液吸收溴，写出反应过程的化学方程式。
【提示】Br2＋H2O=HBr＋HBrO，Na2CO3＋2HBr=2NaBr＋H2O＋CO2↑。
八、海带提碘
(1)涉及反应：
2I－＋Cl2=I2＋2Cl－
(2)问题探讨
①步骤①灼烧海带时，除需要三脚架外，还需要用到的实验仪器是________(从下列仪器中选出所需的仪器，将标号字母填写在空白处)。
A．烧杯 B．坩埚 C．表面皿 D．泥三角 E．酒精灯 F．干燥器
【提示】B、D、E
②步骤⑤的目的是从含碘苯溶液中分离出单质碘和回收苯，该步骤的实验操作名称是什么？
【提示】蒸馏。
③步骤④中，某同学选择苯来提取碘的理由是什么？
【提示】苯与水互不相溶，碘在苯中的溶解度比在水中的大，苯与水溶液易分层。
④设计一种检验提取碘后的水溶液中是否还含有单质碘的简单方法。
【提示】取少量提取碘后的水溶液于试管中，加入几滴淀粉溶液，若溶液变蓝，说明还有单质碘；若溶液不变蓝，说明溶液不含碘。
九、从铝土矿中提炼铝
(1)涉及反应
①Al2O3＋NaOH=2NaAlO2＋H2O
SiO2＋NaOH=Na2SiO3＋H2O
②Na2SiO3＋HCl=H2SiO3↓＋2NaCl
NaAlO2＋HCl=NaCl＋AlCl3＋2H2O
NaOH＋HCl=NaCl＋H2O
③AlCl3＋NH3·H2O=Al(OH)3↓＋NH4Cl
HCl＋NH3·H2O=NH4Cl＋H2O
(2)问题探讨
冶炼金属铝能否用氯化铝代替氧化铝？
提示：不能；因为AlCl3属于共价化合物。
十、从工业废水中回收硫酸亚铁和铜的工艺流程
工业废水中含有大量的FeSO4，较多的Cu2＋和少量的Na＋。为了减少污染并变废为宝，回收硫酸亚铁和金属铜的工艺流程如下。
(1)涉及反应
①CuSO4＋Fe=FeSO4＋Cu
②Fe＋H2SO4=FeSO4＋H2↑
(2)问题探讨
①步骤②中加入过量稀H2SO4的目的是什么？
【提示】除去Cu中残留的铁。
②步骤①中如何将Fe、Cu与FeSO4溶液分离？
【提示】过滤。
③步骤③中如何从FeSO4溶液中获得硫酸亚铁晶体？
【提示】将FeSO4溶液加热浓缩、冷却结晶，过滤得FeSO4·7H2O。
十一、电镀、金属的提纯、电冶金
教材练习：
1.(必修一P88-11题)某工厂的工业废水中含有大量的FeSO4、较多的Cu2+和少量的Na+。为了减少污染并变废为宝，工厂计划从该废水中回收硫酸亚铁和金属铜。请根据流程图，在方框和括号内填写物质名称(或主要成分化学式)或操作方法，完成回收硫酸亚铁和铜的简单实验方案。
答案：
2.(必修二P106-5题) 海带提碘：
海带→海带灰→滤液→H2O2氧化I-为I2→萃取→蒸馏→碘
3.(必修二P101-思考与讨论)海水提溴：
酸化浓缩海水→氯气氧化Br-为Br2→空气和水蒸气吹出Br2 → SO2还原到Br-(富集)
→再氯气氧化到Br2→萃取→蒸馏→溴
4.(必修二P106-6题)海水提镁：
镁及其合金是一种用途广泛的金属材料，目前世界上60%的镁是从海水中提取的。
主要步骤如下：
为了MgSO4转化为Mg(OH)2,试剂①可以选用
要使MgSO4完全转化为沉淀，加入试剂①的量应
验证MgSO4已完全转化为Mg(OH)2的方法是
(2)加入试剂①后，能够分离得到Mg(OH)2沉淀的方法是
(3)试剂②可以选用
(4)无水MgCl2在熔融状态下，通电后会产生Mg和Cl2，该反应的化学方程式为：
答案：
(必修二PP125-7题)
工业上已铝土矿(主要成分Al2O3·3H2O)为原料生产铝，主要包括下列过程：
(1)粉碎、筛选后的铝土矿溶解在氢氧化钠溶液中；
(2)通入过量二氧化碳使(1)所得溶液中析出氢氧化铝固体；
(3)使氢氧化铝脱水生成氧化铝；
(4)电解熔融氧化铝生成铝。
答案：Al2O3·3H2O + 2NaOH = 2NaAlO2 + 4H2O
NaAlO2 + 2H2O + CO2 = Al(OH)3↓ + NaHCO3
2Al(OH)3 Al2O3+ 3H2O 2Al2O3 (熔融) 4Al + 3O2↑
(必修二P125-8题)
孔雀石的主要成分为CuCO3·Cu(OH)2 。某同学设计从孔雀石中冶炼铜的方案如下：
①将孔雀石粉碎后加过量的稀硫酸；
②将反应后的混合物过滤；
③向滤液中加入一种金属粉末。
根据上述实验方案，试回答：
(1)在第①步反应中可观察到的现象是什么？
(2)第③步加入的金属粉末可以是什么？说明理由。
(3)设计从滤液中获得铜的另外一种方案。
答案：(1)孔雀石逐渐溶解，溶液变蓝，有气泡产生；
(2)加入的金属应比铜活泼，可用铁；
(3)电解硫酸铜溶液或氢氧化铜 →氧化铜→再用CO或H2还原
(必修二 P125-9题)以金红石(主要成分TiO2)为原料生产金属钛的步骤主要有：
(1)在高温下，向金红石与焦炭的混合物中通入Cl2得到TiCl4和一种可燃性气体；
(2)在稀有气体(如氩)氛围和加热的条件下，用镁与TiCl4 反应可得到钛。
请写出上述两步反应的化学方程式，并分析反应(2)时稀有气体氛围的作用。
答案：TiO2 + 2C + 2Cl2 TiCl4 + 2CO TiCl4 + 2Mg Ti + 2MgCl2
稀有气体防止镁和钛被空气中氧气氧化，不能被氮气代替。
8、铅丹(Pb3O4)可作为防锈用涂料,呈红褐色.
(1)铅丹可用PbO在空气中加热制备,请写出有关反应的化学方程式；
(2)铅丹曾用于铁制品防锈，请举例说明铁制品防锈的其他两种方法；
(3)铅丹与浓盐酸反应生成PbCl2、Cl2和H2O，
请写出反应的化学方程式,说明如何检验反应后有氯气生成？
答案：(1)6PbO + O2 = 2Pb3O4 ，
(2)涂油漆、镀锌 、牺牲阳极的阴极保护法，
(3)Pb3O4 + 8HCl (浓)= 3PbCl2 + 4H2O + Cl2↑，
将湿润的淀粉KI试纸置于试管口，试纸变蓝，证明有氯气生成
9、卤块的主要成分是MgCl2，此外还含有Fe3+，Fe2+ 和Mn2+ 等离子。若以它为原料按下图所示工艺流程进行生产，可制得轻质氧化镁。
表1 生成氢氧化物沉淀的pH
表2原料价格表
*Fe2+氢氧化物呈絮状，不易从溶液中除去，所以，常将它氧化为Fe3+，生成Fe(OH)3 沉淀除去。
在步骤②中加入的试剂X，最佳的选择是
其作用是
在步骤③中加入的试剂应是
之所以要控制pH=9.8，其目的是:
(3)在步骤④中加入的试剂Z应是
(4)在步骤⑤中发生的反应是
答案：(1)漂液，将Fe2+氧化为Fe3+；
(2)烧碱，使Fe3+、Mn2+沉淀完全；
(3)纯碱；MgCO3 + H2O Mg(OH)2 +CO2↑
10、在粗制CuSO4·5H2O晶体中常含有Fe2+.在提纯时，为了除去Fe2+，
常加入少量H2O2，使Fe2+ 氧化为Fe3+，然后再加入少量碱至pH=4，可以达到除去铁离子而不损失硫酸铜的目的。试解释原因。
课程标准
素养落地
1.了解Mn、Cr、Ni、Ti 、 V等与其重要化合物的性质及其在生产、生活中的应用。
2．能从物质类别、元素价态的角度分析、预测相关物质的性质，说明其转化途径。
3．能依据Mn、Cr、Ni、Ti 、 V等及其化合物的性质认识、设计其制备方案(如高铁酸钾的制备)，保存、使用化学品(如重铬酸钾溶液)的常见方法。
高考题“题在书外、理在书中”，陌生金属元素及其化合物，虽然课标没有要求掌握，但在高考题中却经常涉及，如元素Mn、Cr、Ni、Ti 、 V等。以Mn、Cr、Ni、Ti 、 V这些元素及其化合物为载体，命制考纲中要求考生掌握的元素及其化合物的性质、方程式的书写、反应理论、相关实验等方面的问题。现在多了解、认识、储备相关物质及其性质，更有利于我们解题。
原料预处理
研磨、粉碎、雾化
将块状或颗粒状的物质磨成粉末，增大原料的浸取率
将液体雾化，增大反应物接触面积，以加快反应速率或使反应更充分
灼烧（锻烧、焙烧）
①使固体在高温下分解或改变结构、使杂质高温氧化、分解等。如煅烧石灰石、高岭土、硫铁矿；除去碳及有机物；除去热不稳定的杂质
②恒重法：将固体放在坩埚中充分灼烧，然后放在干燥器中冷却、称量，再加热、冷却、称量直至两次称量的质量差不超过0.1 g
③提高固体的焙烧效率的方法：增加氧气的量、固体充分粉碎、逆流熔烧、适当升温等。
浸出
向固体中加入适当溶剂或溶液，使其中可溶性的物质溶解。
包括水浸取、酸溶、碱溶、醇溶浸取等
①酸浸：在酸性溶液中使可溶性金属离子进入溶液，不溶物通过过滤除去的过程；溶解、去氧化物（膜）酸浸
②碱浸：去油污，去铝片氧化膜，溶解铝、二氧化硅
（加碱量不宜过多，导致耗酸量增多）
③提高浸出率方法：
将矿石研成粉未，提高接触面积；搅拌，使反应更加充分；
适当增大酸的浓度；
适当升温（不适合盐酸等易挥发的酸）；延长浸取时间；
将滤渣再循环利用。
浸出：固体加水（酸）溶解得到离子
浸出率：固体溶解后，离子在溶液中的含量的多少
【思考】提高浸出率的措施通常有哪些？
---粉碎、搅拌、适当升温、增大酸（或碱）浓度
除杂、实验操作类/获得产品阶段
过滤
①过滤后滤液仍然浑浊的可能的操作原因：
玻璃棒下端靠在滤纸的单层处，滤纸破损；漏斗中液面高于滤纸边缘。
②过滤的沉淀在称重之前的操作：
过滤、洗涤、干燥(在干燥器中）冷却、称重。
③减压过滤：优点是可加快过滤速度，可得到较干燥的沉淀；
注意：不宜过滤胶状沉淀和颗粒太小的沉淀；当停止吸滤时，需先拔掉连接吸滤瓶和泵的橡皮管，再关泵
④趁热过滤：减少因降温而析出的溶质的量；
操作：已预热的布氏漏斗趁热抽滤
萃取和
分液
利用溶质在互不相溶的溶剂里的溶解度不同提取分离物质，
如用CCl4或苯萃取溴水中的溴。
蒸馏和
分馏
分离沸点不同且互溶的液体混合物，如分离乙醇和甘油。
①减压蒸馏 或减压蒸发的目的：
降低液体的沸点，防止因温度过高，XX分解
②小心烘干 或减压烘干的目的：防止因温度过高，XX挥发或分解
冷却液化分离
利用气体易液化（如NH3、NO2、SO3、Cl2等）的特点分离气体，
如合成氨工业采用冷却法分离氨气与氮气、氢气。
盐析
加无机盐使溶质的溶解度降低而析出。
活性炭
脱色。另外胶体也可以吸附水中的离子
调pH
①目的：控制溶液的酸碱性使某些金属离子形成氢氧化物沉淀
②原理：加入的物质能与溶液中的H+反应，降低了H+的浓度，增大pH。
③控制pH的目的：防止XX离子水解；防止XX离子沉淀；确保XX离子完全沉淀；防止XX物质溶解等。
植物粉
植物粉的作用：做还原剂（植物粉中含还原性的成分，纤维素等与浓硫酸作用产生碳，碳与浓硫酸反应产生SO2进而还原软锰矿等。
温度的控制
水浴加热优点：便于控制温度，均匀加热
加热方式：水浴加热（0-100℃）、油浴100-260 ℃、沙浴400-600 ℃
①加热的作用：加快反应速率或溶解速率；
促进平衡向吸热方向移动(一般是有利于生成物生成的方向），提高产率
除杂，除去热不稳定的杂质，如NaHCO3、Ca(HCO3)2、KMnO4、I2、NH4C1等物质；使沸点相对较低的原料气化或升华。
②降温的作用：
防止某物质在高温时溶解（或分解）:
使化学平衡向着题目要求的方向移动（放热方向）;
使某个沸点较高的产物液化，使其与其他物质分离；
③冰水浴目的：使受热均匀便于控制温度，通常是防止某种物质温度过高时会分解或挥发或溶解；或为使化学平衡向着题目要求方向移动
④控温在某温度或某温度范围：
温度过低反应速率过慢，溶解度低；
防止温度过高时某物质（H2O2、浓硝酸、NH4HCO3等）分解、某物质（如浓硝酸、浓盐酸）挥发或某物质（如Na2SO3等）被氧化：
促进某物质（如AlCl3等）水解；
为了使某物质达到沸点挥发出来；
使催化剂的活性达到最好：
防止副反应的发生。
⑤降温或减压：
可以减少能源成本，降低对设备的要求，达到绿色化学的要求。
⑥煮沸：促进某离子水解，使xx聚沉后，有利于过滤分离；
除去溶解在溶液中的气体，如氧气。
循环利用可回收
①循环利用目的：提高原料的利用率、充分利用热量预热反应物实现节能减排、“绿色化学”，降低成本等。
②可以用于循环的物质：辅助试剂、母液；
③可回收的物质：副产品（非目标产品）
原因、
理由类
①仪器或装置作用：有利于···，以防止··
②试剂的作用：“除去”、“防止”、“抑制”、“使……”等
③用勒夏特列原理解释问题四要点：列平衡、写改变的条件、说平衡移向、说平衡移动的结果。如：存在…平衡，…（条件）使平衡向…（方向）移动，…（结论）
④温度过高反应速率或转化率反而下降的原因：
使催化剂失去活性；有副反应发生； 平衡逆向移动；xx挥发导致浓度明显下降
物质
开始沉淀
沉淀完全
Fe(OH)3
2.7
3.7
Fe(OH)2
7.6
9.6
Mn(OH)2
8.3
9.8
Mg(OH)2
9.6
11.1
物 质
价格(元/吨)
漂液(含25.2%NaClO)
450
双氧水(含30%H2O2)
2400
烧碱(含98%NaOH)
2100
纯碱(含99.5%Na2CO3)
600
第一部分 工艺流程常考元素性质
一、两性金属及其化合物铍、铝、锌
1. 单质：均能溶于酸溶液也能溶于碱溶液
2Al＋6H＋== 2Al 3＋＋3H2↑ 2Al＋2NaOH＋2H2O==2NaAlO2＋3H2↑
Be＋2H＋== Be 2＋＋H2↑ Be＋2NaOH==Na2BeO2＋H2↑
Zn＋2H＋==Zn2＋＋H2↑ Zn＋2NaOH==Na2ZnO2＋H2↑
氧化物：具有两性，易溶于强酸和强碱溶液
BeO＋2H＋== Be 2＋＋H2O BeO＋2NaOH==Na2BeO2＋H2O
ZnO＋2H＋==Zn2＋＋H2O ZnO＋2NaOH==Na2ZnO2＋H2O
氢氧化物：具有两性，易溶于强酸和强碱溶液（与酸的反应省略）
Be(OH)2＋2NaOH==Na2BeO2＋2H2O
Al(OH)3＋NaOH==NaAlO2＋2H2O
Zn(OH)2＋2OH－==ZnO22-＋2H2O
4.盐的性质：以锌为例，分别与酸碱反应。
①与NaOH溶液反应：
少量：Zn2＋＋2OH－==Zn(OH)2↓ 足量：Zn2＋＋4OH－==[Zn(OH)4]2－
②与氨水溶液反应：
少量： Zn2＋＋2NH3 .H2O==Zn(OH)2↓＋2NH4＋
足量： Zn2＋＋4NH3 .H2O==[Zn(NH3)4]2＋＋4H2O
③与盐酸溶液反应：
少量：Na2ZnO2＋2HCl==Zn(OH)2↓＋2NaCl
足量：Na2ZnO2＋4HCl==ZnCl2＋2NaCl＋2H2O
④与CO2反应：
少量：Na2ZnO2＋H2O＋CO2==Zn(OH)2↓＋Na2CO3
足量：Na2ZnO2＋2H2O＋2CO2==Zn(OH)2↓＋2NaHCO3
二、铁系元素：铁、钴、镍
铁系元素包括铁、钴、镍三个元素，它们同属周期表中第一过渡系的第Ⅷ族元素,其价电子构型分别是3d64s2、3d74s2、3d84s2。它们的最外层都有两个电子，只是其次外层3d电子数不同，其原子半径又相近，因此它们的性质相似。统称为铁系元素，其主化合价为＋2和＋3价。
稳定状态为: Fe3＋、C2＋、Ni2＋。高价的铁(Ⅵ)、钴(Ⅲ)、镍(Ⅲ)在酸性溶液中都有很强的氧化性，空气中的O2能将酸性溶液中的Fe2＋氧化成Fe3＋，但不能将C2＋、Ni2＋氧化。
一般条件下，铁的常见氧化态是+2和+3，与强氧化剂作用，铁可以生成不稳定的+6氧化态。钴和镍的常见氧化态都是+2，与强氧化剂作用，钴可以生成+3氧化态，而镍的+3氧化态则少见。按Fe、C、Ni的顺序，高价稳定性降低。
铁、钴、镍在+2、+3氧化态时，半径较小，又有未充满的d轨道，使它们有形成配合物的强烈倾向，尤其是C(Ⅲ)形成配合物数量特别多。
Fe(Ⅲ)、C(Ⅲ)、Ni(Ⅲ)性质差异:
C(Ⅲ)、Ni(Ⅲ)仅能够存在于固态物质或配合物中，在水溶液中会发生如下反应：
4C3＋＋2H2O=4C2+＋4H＋＋O2↑ 4Ni3＋＋2H2O=4Ni 2＋＋4H＋＋O2↑
Fe3＋在酸性溶液中可以稳定存在。
氧化物
氧化钴与氧化镍在酸性溶液中显示出强氧化性：
C2O3＋6HCl=2CCl2＋Cl2↑＋3H2O
Ni2O3＋6HCl=2NiCl2＋Cl2↑＋3H2O
氧化铁与盐酸只发生复分解反应。
氢氧化物
铁的氢氧化物只与盐酸发生酸碱中和反应:
Fe(OH)3＋3H＋=Fe3＋＋3H2O
镍、钴的氢氧化物与盐酸发生氧化还原反应:
2C(OH)3＋6H＋＋2Cl－=2C2＋＋Cl2↑＋6H2O
2Ni(OH)3＋6H＋＋2Cl－=2Ni2＋＋Cl2↑＋6H2O
【镍】：
1.物理性质：
镍是一种银白色金属，具有良好的机械强度和延展性。不溶于水，抗蚀能力很强，但易溶于稀硝酸和王水中。耐高温，熔沸点很高。主要用于合金(如镍钢和镍银) 可用制造货币等，及用作催化剂，也可用来镀在其他金属上可以防止生锈。
2.化学性质：
化学性质较活泼，但比铁稳定。室温时在空气中难氧化，不易与浓硝酸反应。细镍丝可燃，加热时与卤素反应，在稀酸中缓慢溶解。能吸收相当数量氢气。
（1）镍（+2）化合物：
草酸镍受热分解生成氧化镍:NiC2O4 NiO + CO↑ + CO2↑
（2）四羰基合镍：Ni(CO)4 。
蒸气有剧毒，熔沸点低。在空气中易被氧化。不溶于水，溶于乙醇、四氯化碳、苯等有机溶剂。用于制取高纯度镍粉。可由纯一氧化碳在常压或加压下与镍粉反应制得。
三、锰
锰元素在自然界存在很多形式如菱锰矿，软锰矿等。
Mn(Ⅱ)：Mn2+ Mn(Ⅳ)：MnO2 Mn(Ⅵ)：MnO42- Mn(Ⅶ)：MnO4-
1.锰（+2）化合物：
Mn2+的强酸盐均易溶于水，而大多数的弱酸盐难溶于水。
① 酸性介质：在酸性介质中Mn2+ 较稳定。 只有很强的氧化剂(如铋酸钠、二氧化铅、过二硫酸根)才能氧化Mn2＋到MnO4-
2Mn2＋＋5PbO2＋4H＋==2MnO4-＋5Pb2＋＋2H2O
3Mn2＋＋2 MnO4- ＋2H2O==5MnO2↓＋4H＋。
② 碱性介质：在碱性条件下Mn2＋容易被氧化。
ClO－＋Mn2＋＋2OH－==Cl－＋MnO2↓＋H2O
在Mn2+溶液中加入NaOH或NH3·H2O时生成Mn(OH)2白色沉淀。但在碱性介质中 Mn(OH)2极易被空气氧化，甚至溶于水中的少量氧也能将它氧化成棕色MnO(OH)2。
2Mn(OH)2 + O2 = 2 MnO(OH)2↓ （上述反应常用于测定水中的溶解氧。）
③ Mn2＋常见催化剂，例如高锰酸钾和草酸反应
2.锰（+4）化合物：MnO2
= 1 \* GB3 ① 氧化性：在酸性介质中是一个强氧化剂，倾向于转化成Mn2+。
2MnO2 + 2H2SO4 (浓) 2MnSO4+ O2↑+ 2H2O
MnO2 + 4HCl(浓) MnCl2 + Cl2↑+ 2H2O
= 2 \* GB3 ② 还原性：在碱性介质中倾向于被氧化为锰酸钾，
常用的氧化剂有O2、KNO3和KClO3 。反应介质为KOH或K2CO3
2MnO2 + 4KOH + O2＝ 2K2MnO4 + 2H2O
= 3 \* GB3 ③ 二氧化锰在中性介质中很稳定。简单的Mn(IV)盐在水溶液中极不稳定，或水解生成水合二氧化锰MnO(OH)2，
3.锰（+6）化合物
锰酸钾有强氧化性，遇盐酸生成游离氯。
在强碱性溶液（pH大于13.5）中稳定，锰酸根离子的绿色可长期保持。
4.锰（+7）化合物
(1)不稳定性：
MnO4-离子在中性或微碱性介质中稳定存在，在酸性介质中不稳定，会缓慢分解：
4MnO4-+4H+ = 4MnO2+3O2↑+2H2O
热稳定性差，通常保存在棕色试剂瓶里：2KMnO4K2MnO4+ MnO2+O2↑
MnO在碱性介质中不稳定：4 MnO+ 4OH－= 4 MnO+ O2 + 2H2O
氧化性：
在酸性介质中是一个强氧化剂，倾向于转化成Mn2+。
中性条件下为MnO2，碱性条件下为MnO42-。
但必须注意，有信息条件时使用。
①酸性
2MnO+ 5 SO+ 6H+ = 2Mn2+ + 5SO+ 3H2O
在强酸性溶液中，KMnO4可以定量测定H2O2、H2C2O4 、Fe2+ 。
但必须注意，酸性条件中用KMnO4作氧化剂进行定量测定时，如酸性不强或MnO4-过量时，由于最初生成的Mn2+与MnO4-反应而生成MnO2，会使测定不准确。
②在碱性、中性或微弱酸性溶液（近中性） 中，MnO4-也是氧化剂，还原产物是MnO2
2MnO4-+ 3 SO32-+ H2O = 2MnO2 + 3 SO42-+ 2OH-
③在碱性溶液中，当MnO4-过量时，还原产物是MnO42-
2MnO4-+ SO32-+ 2OH- = 2MnO42- + SO42-+ H2O
(3) KMnO4的制备方法
方法1电解法
阳极： 2MnO42— — 2e—==2MnO4-
阴极： 2H2O+2e==2OH—+H2↑
总反应：2K2MnO4 + 2H2O== 2KMnO4+2KOH+H2↑
方法2调节PH法
3K2MnO4+2CO2 == 2KMnO4+MnO2+2K2CO3
四、钛
3d24S2 有+2、+3、+4价，其中+4价最常见
1.单质：单质Ti在常温时不与酸反应，但可与HF反应：Ti+6HF=H2TiF6+2H2↑；
也可与热的浓盐酸反应，2Ti+6HCl(浓)＝2TiCl3+3H2↑
2.氧化物：
①TiO2不溶于水、稀酸和稀碱，可溶解在HF溶液中：
TiO2+6HF=H2TiF6+2H2O；
②可溶于热的浓硫酸中：
TiO2+H2SO4(浓)=TiOSO4+H2O（只有固体中存在Ti4+）
③可与C和Cl2发生反应：
TiO2+2Cl2+2C==TiCl4+2CO。
TiCl4：TiCl4极易水解：
TiCl4+3H2O==H2TiO3+4HCl；（也可以生成TiO2）
熔融态镁还原TiCl4蒸气可制得单质钛。
五、钒
1.单质：单质钒不与空气、水、碱以及除HF以外的非氧化性酸发生作用。
2V+12HF=2H3VF6+3H2↑
2.五氧化二钒(V2O5)为橙黄色或砖红色固体，是两性氧化物：
V2O5＋6NaOH==2Na3VO4＋3H2O V2O5＋2NaOH 2NaVO3＋H2O
V2O5＋H2SO4＝(VO2)2SO4＋H2O
具有较强的氧化性：V2O5＋6HCl(浓)==2VOCl2＋Cl2＋3H2O
3.+5价的钒通常VO2+形式存在，具有氧化性，可被还原为VO2+。
钒可用硫酸亚铁或草酸铵滴定来测定含量：
VO2+＋Fe2+＋2H+==VO2+＋Fe3+＋H2O
2VO2+＋H2C2O4＋2H+==2VO2+＋2CO2↑＋2H2O
六、铬 在自然界存在FeCrO4铬铁矿(或FeO·Cr2O3)
1.Cr +3价
= 1 \* GB3 ① Cr2O3是一种两性氧化物，能与酸或浓碱溶液反应。
= 2 \* GB3 ② Cr 3+（酸性介质）：
Cr3+ 在酸性溶液中比较稳定，具有还原性，可被高锰酸钾溶液氧化成重铬酸根离子。
6MnO4－+10Cr3+ +11H2O= 5Cr2O72-+ 6 Mn2++ 22 H+
= 3 \* GB3 ③ CrO2-（碱性介质），具有还原性，如在碱性条件下与双氧水制备铬酸根离子
2CrO2- + 3H2O2 + 2OH- == 2 CrO42- + 4H2O
= 4 \* GB3 ④ Cr(OH)3 ，氢氧化铬是两性氢氧化物。（类似氢氧化铝）
Cr(OH)3 + 3H+ = Cr3+ + 3H2O
Cr(OH)3 +OH－= Cr(OH) (深绿色)
或 Cr(OH)3 + OH－ = CrO2－（深绿色）+ 2H2O
2. Cr(+6) +6铬的化合物均有毒
(1) K2Cr2O7重铬酸钾：是一种橙红色晶体，具有强氧化性。
①在水溶液中，Cr2O72-（橙色）与 CrO42-（黄色）存在下列平衡：
________________________________
故在酸性溶液中以 为主，在碱性溶液中以 为主。
在酸性溶液中，Cr2Oeq \\al(2－,7)具有强氧化性，但在碱性溶液中CrOeq \\al(2－,4)的氧化性要弱的多。
②Cr2O72- 的氧化性
在分析化学中，可以用K2Cr2O7 来测定铁的含量
CrO5，过氧化铬，结构如图(分析氧的化合价)。
在酸性条件下，将过氧化氢与重铬酸钾混合可生成过氧化铬（非氧化还原反应）
Cr2O + 4H2O2 + 2H+ = 2CrO5 + 5H2O
常见的难溶铬酸盐有：
Ag2CrO4（砖红色）、PbCrO4（黄色）、BaCrO4（黄色）、SrCrO4（黄色）等，
它们均溶于强酸得到Cr2O。
七：铜 银 金
铜：
2.银：2Ag+2H2S+O2==2Ag2S+2H2O 银器年久变黑
银可做催化剂：
硝酸银受热易分解：
银氨溶配制：
3.金
八、铈（Ce）
例12. 氧化铈()是一种应用非常广泛的稀土氧化物。现以氟碳铈矿(主要成分为，还含有等杂质)为原料制备氧化铈，其工艺流程如图1所示。
已知：
①稀土离子易与形成复盐沉淀，如和发生反应：
；
②硫脲()具有还原性，酸性条件下易被氧化为；
③为白色粉末，难溶于水。
回答下列问题：
(2)在另一种生产工艺中，向氟碳铈矿矿石粉中加入碳酸氢钠，同时通入氧气焙烧，得到NaF和两种固体以及两种高温下的气态物质，请写出焙烧过程中相应的化学方程式：_______
(4)加入硫脲的目的是将还原为，反应的离子方程式为
_______
答案 (2)
(4)
九．锇（Os）---2021清华能力测试节选
例14、
例14答案
十、 硼
1.硼单质
硼单质有晶体硼和无定形硼两种，晶体硼相当稳定，无定形硼比较活泼，
能发生如下反应：
2.硼酸
十一、肼
1、碱性
联氨的碱性比氨的弱。水溶液中为二元弱碱。
N2H4＋H2O N2H5＋+OH- K = 8.5×10－ 7(氨：K = 1.78 ×10－ 5 )
N2H5＋＋H2O N2H62＋+OH- K = 8.4×10－16
2、成盐N2H4是氨分子的一个氢被氨基取代的产物，类似NH3与酸作用成盐。
N2H4＋HCl = N2H5Cl
N2H4是二元弱碱，若盐酸过量，第一步的产物可继续反应：N2H5Cl ＋ HCl = N2H6Cl2
换成过量硫酸：N2H4+H2SO4 =N2H4·H2SO4 (即硫酸肼N2H6SO4)
N2H4 + 2 H+ = N2H62+
少量硫酸：2N2H4 + H2SO4 = （N2H5）2SO4 N2H4 + H+ = N2H5+
3、还原性：
5N2H4＋4KMnO4＋6H2SO4= 5N2↑＋ 4MnSO4＋2K2SO4＋16H2O
4、用途：与四氧化二氮混合使用可当作火箭的燃料。N2O4＋2N2H4= 3N2↑＋ 4H2O
注入联氨以除去水中的氧： N2H4＋O2= 2H2O ＋ N2↑
肼能使锅炉内壁的铁锈变成较为致密的磁性氧化铁(Fe3O4)层,以减缓锅炉锈蚀。
6Fe2O3 + N2H4 ═ N2 ↑+ 4Fe3O4+2H2O
肼是强还原剂：N2H4+2F2═N2+4HF，2N2H4+2NO2═3N2+4H2O；
在碱性溶液中能将银、镍等金属离子还原成金属，可用于镜面镀银，在塑料和玻璃上镀金属膜。N2H4+4AgNO3=4Ag+N2+4HNO3
第二部分 工艺流程文字叙述答题模板
一、思路指导
1、解题思路
首先，读题头，得目的；划原料，明产品
其次，粗读流程图，了解主线主产品、分支副产品、回头为循环；进入的箭头为反应物或反应条件，出来的箭头为产物，没必要把每个环节的原理都搞清楚 。
再次，根据题目设置的问题精读相应的环节：分析细节，根据问题去研究某一步
最后，回答问题，注意语言表达的规范性，运用答题模板
【注】流程图题的设问方式一般没有必然连贯性，前一问回答不了，并不一定会影响回答后面的问题。为了增加题目的区分度，一般都会在前面设置两三个与流程图无关的基础知识考点，很容易拿分，一定不要轻易放弃。
2、常用思考规律：
①反应原理：复分解、氧化还原反应发生的条件，书写原则等
②提高原料利用率：利用好副产品、循环使用原料、能量尽可能利用。
③快速反应：化学反应速率（措施有粉碎、加热、增大浓度、搅拌等）
④提高产率：化学平衡向右移动，提高原料转化率，增大产品的产率。
⑤提高产品纯度：产品的分离、提纯等实验基本操作问题。
⑥绿色环保：反应物尽可能无毒无害无副作用，“三废”的处理，涉及绿色化学。
⑦工业成本低：原料廉价、资源丰富。
3、核心反应方程式的书写方法
（1）在流程图中定位，然后根据箭头找出反应物（箭头进入）、生成物（箭头出来）
或根据题目提供的信息找出反应物或部分生成物；
（2）分析其化合价的变化，确定发生的反应是复分解反应还是氧化还原反应。
（3）根据配平的需要确定在反应物或生成物中加水、加H+或OH-。
①水可在反应物中或生成物中据需要随意添加；
②可据电荷守恒确定在反应物或生成物中加H+或OH-或H2O，H+、OH-不能随意添加，必须据题意。如反应在酸性环境下进行，可在反应物或生成物据需要加H+或H2O，但绝对不能加OH- ；如在碱性环境下反应，在反应物或生成物中据需要加OH-或H2O，但绝对不能加H+。
4、物质的分离和提纯的方法及目的
(1)结晶(重结晶):固体物质从溶液中析出的过程。
结晶方法的分类、选择及表述
①单一溶质：带结晶水的或者受温度影响溶解度变化明显的一定选用冷却结晶
方法：蒸发浓缩，冷却结晶，过滤，洗涤，干燥
操作：加热蒸发溶液，至有晶膜出现时，停止加热，冷却结晶……
②单一溶质，不带结晶水，受温度影响溶解度变化不明显的选用蒸发结晶
操作：加热蒸发，至有大量晶体出现时，停止加热，用余热蒸干
③除杂：
除去NaCl中的KNO3杂质：
除去KNO3中的NaCl杂质：
④分离两种溶质（如KNO3和NaCl的混合溶液)
先蒸发结晶，趁热过滤得NaCl，而后将滤液冷却结晶，过滤，洗涤，干燥得KNO3。
(2)过滤：固、液分离（主要仪器：漏斗、烧杯、玻璃棒）
(3)趁热过滤：防止某物质降温时会析出。
(4)洗涤：通常有水洗、冰水洗涤、醇洗。
水洗目的：洗去晶体表面的杂质离子（适用于溶解度小的溶质）。
冰水洗涤目的：洗去晶体表面的杂质离子，并减少晶体在洗涤过程中的溶解损耗。
（适用于高温溶解度大、低温溶解度小的溶质）。
醇洗目的：（常用于溶解度较大的溶质）洗去晶体表面的杂质离子，并减少晶体在洗涤过程中的溶解损耗。（若对溶解度小的溶质进行醇洗，则是为了洗去杂质离子，并使尽快干燥。
(5)蒸馏、减压蒸馏：液、液分离
减压蒸馏的目的：减小压强，是液体沸点降低，防止某些物质受热分解或挥发
(6)蒸发：利用加热的方法，使溶液中溶剂不断挥发而析出溶质（晶体）的过程。 特别注意蒸发反应时的气体氛围，例如MgCl2•6H2O→MgCl2，应在HCl气体氛围下蒸发溶剂，以防其水解。
(7)萃取：用一种溶剂将溶质从另一种溶剂中提取出来。
(8)分液：互不相溶的液体间的分离（主要仪器：分液漏斗）
(9)升华：将可直接气化的固体分离出来。
(10)盐析：加无机盐使溶质的溶解度降低而析出。
⑾灼烧：高温条件下固体物质的燃烧。主要仪器：坩埚。
⑿煮沸：目的通常是是除去溶解在水中的气体（CO2、O2等）;或是为了促进水解，聚沉后便于过滤分离。
5、联系生产的意识
成本意识：浸出率、转化率、利用率、原料价格、能耗的控制、 原料、能量的循环利用效率意识：生产速率、催化剂的使用、反应条件的选择
环保意识：绿色化学：无污染、无腐蚀、 “三废”(废气、废渣、废水)的处理。
废渣、废液（酸、碱、重金属盐）、废气（Cl2、Br2、硫和氮的氧化物）
6、常见文字叙述规范套路
①如何进行滴定终点的判断？
当滴入最后一滴标准液时，溶液颜色由××颜色变为##颜色， 且半分钟内不恢复原色。 （注：只写“变色”或“褪色”不得分）
②洗涤沉淀的方法：往过滤器中加入蒸馏水至没过沉淀物,待水自然流下后，重复以上操作2～3次。
③检验沉淀是否洗涤干净的方法：
取最后一次的洗涤液，滴加××试剂（可与杂质的某些离子发生沉淀反应） ，如果没有沉淀生成，说明沉淀洗涤干净；否则说明沉淀未洗涤干净。
【注】这种情况因为离子浓度较低，应该选用反应灵敏的特征反应。此时一般不用焰色反应实验检验（离子浓度低、效果不好）
④检验沉淀是否完全的方法：
静置，向上层清液中继续滴加××试剂，若没有沉淀生成，说明沉淀完全；若出现沉淀
则说明沉淀未完全。
⑤如何进行萃取操作？
在分液漏斗中加溶液和萃取剂， 右手堵住漏斗上口塞， 左手握活塞， 倒转用力振荡， 放气， 正立放铁圈上静置。
⑥如何进行分液操作？
让分液漏斗下端紧靠烧杯内壁，打开分液漏斗上口玻璃塞，打开活塞，让下层液体从下面流出到分界面，再关闭活塞，上层液体由上口倒入另一烧杯。
⑦如何进行焰色反应的操作？
先将铂丝沾盐酸在酒精灯火焰上灼烧， 反复几次， 直到与酒精灯火焰颜色接近为止， 然后用铂丝沾取少量待测液，到酒精灯火焰上灼烧，观察火焰颜色，如为黄色，则说明 溶液中含 Na元素 ；若透过蓝色钴玻璃呈紫色，则说明溶液中含 K 元素。
⑧过滤的方式有几种？
常压过滤、趁热过滤、减压过滤
⑨如何对滤液进行蒸发、结晶操作？
将溶液转移到蒸发皿中加热，并用玻璃棒搅拌，待有大量晶体出现时停止加热，利用余热蒸干剩余水分。
⑩滴定前润洗滴定管的操作方法？
从滴定管儿上口加入少量待装液，倾斜着转动滴定管，使液体润湿内壁，然后从下口放出，重复2~3次。
教材中的工艺流程
一、氯碱工业
(1)涉及反应
①2NaCl＋H2O=2NaOH＋H2↑＋Cl2↑
②Cl2＋NaOH=NaCl＋NaClO＋H2O
③Cl2＋Ca(OH)2=CaCl2＋Ca(ClO)2＋2H2O
④H2＋Cl2=2HCl
(2)问题探讨
①食盐中含有Ca2＋、Mg2＋、SO42－等杂质离子，设计实验方案除去这些杂质离子？
②工业上电解食盐水制烧碱时，食盐水为什么必须要精制？
【提示】精制食盐水的目的是除去食盐水中的Ca2＋、Mg2＋、SO42－等杂质离子，以防Mg2＋与OH－结合生成Mg(OH)2堵塞隔膜电解槽中的隔膜，造成电解失败。
③用惰性电极电解饱和食盐水时，为什么要用隔膜把电解槽分成阳极室、阴极室？
【提示】电解时，阳极产生Cl2，阴极产生H2，若无隔膜，二者混合光照时会发生爆炸，隔膜的作用是将H2和Cl2隔开，以防发生危险。
④步骤③制取漂白粉时是将Cl2通入澄清石灰水中吗？
提示：不是；原因是澄清石灰水中Ca(OH)2的含量低，不适合工业大量生产，应改为石灰乳。
二、.硅的制备的工艺流程
(1)涉及反应
①SiO2＋C=Si＋CO↑
②Si＋Cl2=SiCl4
③SiCl4＋H2=Si＋4HCl
(2)问题探讨
①步骤①中石英砂与焦炭高温下反应时为什么要隔绝空气？
【提示】高温下，焦炭和空气中的O2发生反应。
②用石英砂和焦炭制备粗硅的反应中，焦炭的作用是什么？
【提示】提供能量，作还原剂。
③粗硅与HCl完全反应后，经冷凝得到的SiCl4(沸点57.6 ℃)中混有少量的SiHCl3(沸点33 ℃)，提纯SiCl4采用的方法是什么？
【提示】蒸馏。
④由SiO2与C高温下反应得到的粗硅中可能含有什么杂质？
【提示】SiO2、C、SiC等。
三、.硫酸工业——利用黄铁矿(FeS2)制取硫酸
(1)涉及反应
①FeS2＋O2=Fe2O3＋SO2
②SO2＋O2=SO3
③SO3＋H2O=H2SO4
(2)问题探讨
①煅烧黄铁矿要在沸腾炉中进行，其中矿石要粉碎，从炉底鼓入空气，炉中的粉末状固体就像沸腾的液体一样，煅烧时为什么要将矿石粉碎成粉末状？
【提示】增大矿石和氧气的接触面积，提高燃烧效率。
②在接触室中通入过量的氧气，能否将SO2全部转化成SO3?
【提示】不能；原因是SO2催化氧化成SO3的反应是可逆反应。
③依据化学反应速率和化学平衡原理，增大压强对SO2催化氧化成SO3的反应是十分有利的，而工业生产上为什么不采用高压而采用常压下进行反应？
【提示】常压下，SO2催化氧化成SO3的转化率已经很高，增大压强，即增加了设备的投资，得不偿失。
④吸收塔中发生的是SO3与水的反应，为什么吸收SO3气体时用98%的浓硫酸而不用水吸收？
【提示】用水吸收SO3易形成硫酸的酸雾，影响吸收效率。
⑤硫酸工厂的尾气中含有大量的SO2，写出用氨水吸收SO2的化学方程式。
【提示】SO2＋NH3·H2O=NH4HSO3，2NH3·H2O＋SO2=(NH4)2SO3＋H2O。
四、硝酸工业
(1)涉及反应
①4NH3＋5O2=4NO＋6H2O
②NO＋O2=NO2
③NO2＋H2O=HNO3＋NO
(2)问题探讨
①步骤③吸收塔中为什么NO2被水吸收过程中要补充一定量的空气？
【提示】因NO2与水反应生成HNO3时只有的NO2转化成HNO3，通入空气的目的是使NO2与O2作用完全转化成HNO3，方程式为4NO2＋O2＋2H2O=4HNO3。
②工业制硝酸时，能否将工业尾气直接排入大气中？
工业尾气中有害气体的主要成分是什么？
【提示】不能；NO和NO2。
③已知：①NO＋NO2＋2NaOH=2NaNO2＋H2O
②2NO2＋2NaOH=NaNO2＋NaNO3＋H2O
硝酸工厂的尾气可用NOx(NO与NO2的混合气体)表示，用NaOH溶液可吸收尾气，为使NOx完全被NaOH溶液吸收x的取值范围是什么？如何操作才能保证NOx完全被NaOH溶液吸收？
【提示】1.5≤x＜2；通入一定量的空气(或O2)后，再被NaOH溶液吸收。
五、纯碱工业——侯氏制碱法
(1)涉及反应
NH3＋H2O＋CO2＋NaCl=NaHCO3↓＋NH4Cl
2NaHCO3=Na2CO3＋H2O＋CO2↑
(2)问题探讨
①工业制纯碱时为什么先通入NH3后通入CO2?
【提示】NH3在水中的溶解度大，形成的NH3·H2O呈碱性，更容易吸收CO2，得到更多的NaHCO3；若先通入CO2，得到的HCO浓度小，不利于NaHCO3的生成。
②工业上制备的纯碱中可能混有哪些杂质？
【提示】依据制备反应：NH3＋H2O＋CO2＋NaCl=NaHCO3↓＋NH4Cl可知混有的杂质为NACl和NH4Cl。
③“碳酸化”后过滤获得的物质是什么？
【提示】NaHCO3。
④过滤得到的母液为NH4Cl，加入熟石灰获得循环使用的物质是什么？
【提示】NH3。
⑤设计实验证明纯碱产品中混有NaCl?
【提示】取少量样品于一试管中，加水配成溶液，加入足量硝酸酸化的AgNO3溶液，若有白色沉淀生成说明纯碱样品中混有NaCl。
六、海水提镁
(1)涉及反应
①MgSO4＋Ca(OH)2=Mg(OH)2↓＋CaSO4
②Mg(OH)2＋2HCl=MgCl2＋2H2O
③MgCl2·6H2OHCl 气流中Δ MgCl2＋6H2O
④MgCl2(熔融)=Mg＋Cl2↑
(2)问题探讨
①步骤③中加热MgCl2·6H2O制取无水MgCl2时，为什么要在HCl的气流中进行？
【提示】防止MgCl2水解。
②从海水中提取镁的工艺流程中，涉及哪些反应类型？
【提示】分解反应、复分解反应、氧化还原反应。
③步骤④用电解法冶炼镁时，能否用MgO代替MgCl2?
【提示】不能；原因是MgO的熔点高，浪费能源。
七、海水提溴
(1)涉及反应
①2Br－＋Cl2=Br2＋2Cl－
②Br2＋SO2＋2H2O=H2SO4＋2HBr
③2Br－＋Cl2=Br2＋2Cl－
(2)问题探讨
①从海水中提取溴的工艺流程中为什么要设计两步(步骤①、④)将Br－氧化，Br2的过程？
【提示】将溴富集。
②步骤⑤蒸馏的过程中，温度应控制在80～90℃，温度过高或过低都不利于生产，请解释原因。
【提示】温度过高，大量水蒸气随溴排出，溴蒸气中水量增加，温度过低，溴不能完全蒸出，回收率低。
③步骤②中用热空气吹出的溴也可以用饱和Na2CO3溶液吸收溴，写出反应过程的化学方程式。
【提示】Br2＋H2O=HBr＋HBrO，Na2CO3＋2HBr=2NaBr＋H2O＋CO2↑。
八、海带提碘
(1)涉及反应：
2I－＋Cl2=I2＋2Cl－
(2)问题探讨
①步骤①灼烧海带时，除需要三脚架外，还需要用到的实验仪器是________(从下列仪器中选出所需的仪器，将标号字母填写在空白处)。
A．烧杯 B．坩埚 C．表面皿 D．泥三角 E．酒精灯 F．干燥器
【提示】B、D、E
②步骤⑤的目的是从含碘苯溶液中分离出单质碘和回收苯，该步骤的实验操作名称是什么？
【提示】蒸馏。
③步骤④中，某同学选择苯来提取碘的理由是什么？
【提示】苯与水互不相溶，碘在苯中的溶解度比在水中的大，苯与水溶液易分层。
④设计一种检验提取碘后的水溶液中是否还含有单质碘的简单方法。
【提示】取少量提取碘后的水溶液于试管中，加入几滴淀粉溶液，若溶液变蓝，说明还有单质碘；若溶液不变蓝，说明溶液不含碘。
九、从铝土矿中提炼铝
(1)涉及反应
①Al2O3＋NaOH=2NaAlO2＋H2O
SiO2＋NaOH=Na2SiO3＋H2O
②Na2SiO3＋HCl=H2SiO3↓＋2NaCl
NaAlO2＋HCl=NaCl＋AlCl3＋2H2O
NaOH＋HCl=NaCl＋H2O
③AlCl3＋NH3·H2O=Al(OH)3↓＋NH4Cl
HCl＋NH3·H2O=NH4Cl＋H2O
(2)问题探讨
冶炼金属铝能否用氯化铝代替氧化铝？
提示：不能；因为AlCl3属于共价化合物。
十、从工业废水中回收硫酸亚铁和铜的工艺流程
工业废水中含有大量的FeSO4，较多的Cu2＋和少量的Na＋。为了减少污染并变废为宝，回收硫酸亚铁和金属铜的工艺流程如下。
(1)涉及反应
①CuSO4＋Fe=FeSO4＋Cu
②Fe＋H2SO4=FeSO4＋H2↑
(2)问题探讨
①步骤②中加入过量稀H2SO4的目的是什么？
【提示】除去Cu中残留的铁。
②步骤①中如何将Fe、Cu与FeSO4溶液分离？
【提示】过滤。
③步骤③中如何从FeSO4溶液中获得硫酸亚铁晶体？
【提示】将FeSO4溶液加热浓缩、冷却结晶，过滤得FeSO4·7H2O。
十一、电镀、金属的提纯、电冶金
教材练习：
1.(必修一P88-11题)某工厂的工业废水中含有大量的FeSO4、较多的Cu2+和少量的Na+。为了减少污染并变废为宝，工厂计划从该废水中回收硫酸亚铁和金属铜。请根据流程图，在方框和括号内填写物质名称(或主要成分化学式)或操作方法，完成回收硫酸亚铁和铜的简单实验方案。
答案：
2.(必修二P106-5题) 海带提碘：
海带→海带灰→滤液→H2O2氧化I-为I2→萃取→蒸馏→碘
3.(必修二P101-思考与讨论)海水提溴：
酸化浓缩海水→氯气氧化Br-为Br2→空气和水蒸气吹出Br2 → SO2还原到Br-(富集)
→再氯气氧化到Br2→萃取→蒸馏→溴
4.(必修二P106-6题)海水提镁：
镁及其合金是一种用途广泛的金属材料，目前世界上60%的镁是从海水中提取的。
主要步骤如下：
为了MgSO4转化为Mg(OH)2,试剂①可以选用
要使MgSO4完全转化为沉淀，加入试剂①的量应
验证MgSO4已完全转化为Mg(OH)2的方法是
(2)加入试剂①后，能够分离得到Mg(OH)2沉淀的方法是
(3)试剂②可以选用
(4)无水MgCl2在熔融状态下，通电后会产生Mg和Cl2，该反应的化学方程式为：
答案：
(必修二PP125-7题)
工业上已铝土矿(主要成分Al2O3·3H2O)为原料生产铝，主要包括下列过程：
(1)粉碎、筛选后的铝土矿溶解在氢氧化钠溶液中；
(2)通入过量二氧化碳使(1)所得溶液中析出氢氧化铝固体；
(3)使氢氧化铝脱水生成氧化铝；
(4)电解熔融氧化铝生成铝。
答案：Al2O3·3H2O + 2NaOH = 2NaAlO2 + 4H2O
NaAlO2 + 2H2O + CO2 = Al(OH)3↓ + NaHCO3
2Al(OH)3 Al2O3+ 3H2O 2Al2O3 (熔融) 4Al + 3O2↑
(必修二P125-8题)
孔雀石的主要成分为CuCO3·Cu(OH)2 。某同学设计从孔雀石中冶炼铜的方案如下：
①将孔雀石粉碎后加过量的稀硫酸；
②将反应后的混合物过滤；
③向滤液中加入一种金属粉末。
根据上述实验方案，试回答：
(1)在第①步反应中可观察到的现象是什么？
(2)第③步加入的金属粉末可以是什么？说明理由。
(3)设计从滤液中获得铜的另外一种方案。
答案：(1)孔雀石逐渐溶解，溶液变蓝，有气泡产生；
(2)加入的金属应比铜活泼，可用铁；
(3)电解硫酸铜溶液或氢氧化铜 →氧化铜→再用CO或H2还原
(必修二 P125-9题)以金红石(主要成分TiO2)为原料生产金属钛的步骤主要有：
(1)在高温下，向金红石与焦炭的混合物中通入Cl2得到TiCl4和一种可燃性气体；
(2)在稀有气体(如氩)氛围和加热的条件下，用镁与TiCl4 反应可得到钛。
请写出上述两步反应的化学方程式，并分析反应(2)时稀有气体氛围的作用。
答案：TiO2 + 2C + 2Cl2 TiCl4 + 2CO TiCl4 + 2Mg Ti + 2MgCl2
稀有气体防止镁和钛被空气中氧气氧化，不能被氮气代替。
8、铅丹(Pb3O4)可作为防锈用涂料,呈红褐色.
(1)铅丹可用PbO在空气中加热制备,请写出有关反应的化学方程式；
(2)铅丹曾用于铁制品防锈，请举例说明铁制品防锈的其他两种方法；
(3)铅丹与浓盐酸反应生成PbCl2、Cl2和H2O，
请写出反应的化学方程式,说明如何检验反应后有氯气生成？
答案：(1)6PbO + O2 = 2Pb3O4 ，
(2)涂油漆、镀锌 、牺牲阳极的阴极保护法，
(3)Pb3O4 + 8HCl (浓)= 3PbCl2 + 4H2O + Cl2↑，
将湿润的淀粉KI试纸置于试管口，试纸变蓝，证明有氯气生成
9、卤块的主要成分是MgCl2，此外还含有Fe3+，Fe2+ 和Mn2+ 等离子。若以它为原料按下图所示工艺流程进行生产，可制得轻质氧化镁。
表1 生成氢氧化物沉淀的pH
表2原料价格表
*Fe2+氢氧化物呈絮状，不易从溶液中除去，所以，常将它氧化为Fe3+，生成Fe(OH)3 沉淀除去。
在步骤②中加入的试剂X，最佳的选择是
其作用是
在步骤③中加入的试剂应是
之所以要控制pH=9.8，其目的是:
(3)在步骤④中加入的试剂Z应是
(4)在步骤⑤中发生的反应是
答案：(1)漂液，将Fe2+氧化为Fe3+；
(2)烧碱，使Fe3+、Mn2+沉淀完全；
(3)纯碱；MgCO3 + H2O Mg(OH)2 +CO2↑
10、在粗制CuSO4·5H2O晶体中常含有Fe2+.在提纯时，为了除去Fe2+，
常加入少量H2O2，使Fe2+ 氧化为Fe3+，然后再加入少量碱至pH=4，可以达到除去铁离子而不损失硫酸铜的目的。试解释原因。
课程标准
素养落地
1.了解Mn、Cr、Ni、Ti 、 V等与其重要化合物的性质及其在生产、生活中的应用。
2．能从物质类别、元素价态的角度分析、预测相关物质的性质，说明其转化途径。
3．能依据Mn、Cr、Ni、Ti 、 V等及其化合物的性质认识、设计其制备方案(如高铁酸钾的制备)，保存、使用化学品(如重铬酸钾溶液)的常见方法。
高考题“题在书外、理在书中”，陌生金属元素及其化合物，虽然课标没有要求掌握，但在高考题中却经常涉及，如元素Mn、Cr、Ni、Ti 、 V等。以Mn、Cr、Ni、Ti 、 V这些元素及其化合物为载体，命制考纲中要求考生掌握的元素及其化合物的性质、方程式的书写、反应理论、相关实验等方面的问题。现在多了解、认识、储备相关物质及其性质，更有利于我们解题。
原料预处理
研磨、粉碎、雾化
将块状或颗粒状的物质磨成粉末，增大原料的浸取率
将液体雾化，增大反应物接触面积，以加快反应速率或使反应更充分
灼烧（锻烧、焙烧）
①使固体在高温下分解或改变结构、使杂质高温氧化、分解等。如煅烧石灰石、高岭土、硫铁矿；除去碳及有机物；除去热不稳定的杂质
②恒重法：将固体放在坩埚中充分灼烧，然后放在干燥器中冷却、称量，再加热、冷却、称量直至两次称量的质量差不超过0.1 g
③提高固体的焙烧效率的方法：增加氧气的量、固体充分粉碎、逆流熔烧、适当升温等。
浸出
向固体中加入适当溶剂或溶液，使其中可溶性的物质溶解。
包括水浸取、酸溶、碱溶、醇溶浸取等
①酸浸：在酸性溶液中使可溶性金属离子进入溶液，不溶物通过过滤除去的过程；溶解、去氧化物（膜）酸浸
②碱浸：去油污，去铝片氧化膜，溶解铝、二氧化硅
（加碱量不宜过多，导致耗酸量增多）
③提高浸出率方法：
将矿石研成粉未，提高接触面积；搅拌，使反应更加充分；
适当增大酸的浓度；
适当升温（不适合盐酸等易挥发的酸）；延长浸取时间；
将滤渣再循环利用。
浸出：固体加水（酸）溶解得到离子
浸出率：固体溶解后，离子在溶液中的含量的多少
【思考】提高浸出率的措施通常有哪些？
---粉碎、搅拌、适当升温、增大酸（或碱）浓度
除杂、实验操作类/获得产品阶段
过滤
①过滤后滤液仍然浑浊的可能的操作原因：
玻璃棒下端靠在滤纸的单层处，滤纸破损；漏斗中液面高于滤纸边缘。
②过滤的沉淀在称重之前的操作：
过滤、洗涤、干燥(在干燥器中）冷却、称重。
③减压过滤：优点是可加快过滤速度，可得到较干燥的沉淀；
注意：不宜过滤胶状沉淀和颗粒太小的沉淀；当停止吸滤时，需先拔掉连接吸滤瓶和泵的橡皮管，再关泵
④趁热过滤：减少因降温而析出的溶质的量；
操作：已预热的布氏漏斗趁热抽滤
萃取和
分液
利用溶质在互不相溶的溶剂里的溶解度不同提取分离物质，
如用CCl4或苯萃取溴水中的溴。
蒸馏和
分馏
分离沸点不同且互溶的液体混合物，如分离乙醇和甘油。
①减压蒸馏 或减压蒸发的目的：
降低液体的沸点，防止因温度过高，XX分解
②小心烘干 或减压烘干的目的：防止因温度过高，XX挥发或分解
冷却液化分离
利用气体易液化（如NH3、NO2、SO3、Cl2等）的特点分离气体，
如合成氨工业采用冷却法分离氨气与氮气、氢气。
盐析
加无机盐使溶质的溶解度降低而析出。
活性炭
脱色。另外胶体也可以吸附水中的离子
调pH
①目的：控制溶液的酸碱性使某些金属离子形成氢氧化物沉淀
②原理：加入的物质能与溶液中的H+反应，降低了H+的浓度，增大pH。
③控制pH的目的：防止XX离子水解；防止XX离子沉淀；确保XX离子完全沉淀；防止XX物质溶解等。
植物粉
植物粉的作用：做还原剂（植物粉中含还原性的成分，纤维素等与浓硫酸作用产生碳，碳与浓硫酸反应产生SO2进而还原软锰矿等。
温度的控制
水浴加热优点：便于控制温度，均匀加热
加热方式：水浴加热（0-100℃）、油浴100-260 ℃、沙浴400-600 ℃
①加热的作用：加快反应速率或溶解速率；
促进平衡向吸热方向移动(一般是有利于生成物生成的方向），提高产率
除杂，除去热不稳定的杂质，如NaHCO3、Ca(HCO3)2、KMnO4、I2、NH4C1等物质；使沸点相对较低的原料气化或升华。
②降温的作用：
防止某物质在高温时溶解（或分解）:
使化学平衡向着题目要求的方向移动（放热方向）;
使某个沸点较高的产物液化，使其与其他物质分离；
③冰水浴目的：使受热均匀便于控制温度，通常是防止某种物质温度过高时会分解或挥发或溶解；或为使化学平衡向着题目要求方向移动
④控温在某温度或某温度范围：
温度过低反应速率过慢，溶解度低；
防止温度过高时某物质（H2O2、浓硝酸、NH4HCO3等）分解、某物质（如浓硝酸、浓盐酸）挥发或某物质（如Na2SO3等）被氧化：
促进某物质（如AlCl3等）水解；
为了使某物质达到沸点挥发出来；
使催化剂的活性达到最好：
防止副反应的发生。
⑤降温或减压：
可以减少能源成本，降低对设备的要求，达到绿色化学的要求。
⑥煮沸：促进某离子水解，使xx聚沉后，有利于过滤分离；
除去溶解在溶液中的气体，如氧气。
循环利用可回收
①循环利用目的：提高原料的利用率、充分利用热量预热反应物实现节能减排、“绿色化学”，降低成本等。
②可以用于循环的物质：辅助试剂、母液；
③可回收的物质：副产品（非目标产品）
原因、
理由类
①仪器或装置作用：有利于···，以防止··
②试剂的作用：“除去”、“防止”、“抑制”、“使……”等
③用勒夏特列原理解释问题四要点：列平衡、写改变的条件、说平衡移向、说平衡移动的结果。如：存在…平衡，…（条件）使平衡向…（方向）移动，…（结论）
④温度过高反应速率或转化率反而下降的原因：
使催化剂失去活性；有副反应发生； 平衡逆向移动；xx挥发导致浓度明显下降
物质
开始沉淀
沉淀完全
Fe(OH)3
2.7
3.7
Fe(OH)2
7.6
9.6
Mn(OH)2
8.3
9.8
Mg(OH)2
9.6
11.1
物 质
价格(元/吨)
漂液(含25.2%NaClO)
450
双氧水(含30%H2O2)
2400
烧碱(含98%NaOH)
2100
纯碱(含99.5%Na2CO3)
600
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