《三年高考两年模拟》高中化学二轮复习课件专题九金属及其化合物

专题九金属及其化合物高考导航考纲要求考点归纳高考示例1.常见金属元素(如Na、Mg、Al、Fe、Cu等)(1)了解常见金属的活动顺序。(2)了解常见金属及其重要化合物的制备方法,掌握其主要性质及其应用。(3)了解合金的概念及其重要应用。2.以上各部分知识的综合应用。考点一金属及其化合物的性质及应用2016课标Ⅰ,8;2016课标Ⅲ,7;2014课标Ⅱ,9

考点二金属及其化合物在实验中的应用2017课标Ⅰ,10;2017课标Ⅱ,13;2017课标Ⅲ,26;2016课标Ⅰ,27;2016课标Ⅱ,12、13

热点题型金属及其化合物在化学工艺流程中的应用2017课标Ⅰ,27;2017课标Ⅲ,27;2016课标Ⅲ,28;2015课标Ⅰ,27总纲目录考点一金属及其化合物的性质及应用考点二金属及其化合物在实验中的应用热点题型突破7金属及其化合物在化学工艺流程中的应用考点一金属及其化合物的性质及应用主干回扣1.金属及其化合物的组成、性质、用途(1)熟记常见物质的俗名或化学式:CuSO4·5H2O:

;钡餐、重晶石:

;烧碱、火碱、苛性钠:

;芒硝:

;熟石灰、消石灰:

;熟石膏:

;铜绿、孔雀石:

;明矾:

;水玻璃、泡花碱:

;铁红:

;碱石灰:CaO与NaOH的混合物。(2)区分9种物质的颜色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)常见物质的重要用途钠——制Na2O2、冶炼Ti等金属、钠钾合金作原子反应堆的导热剂铁粉——袋装食品中的脱氧剂生石灰(CaO)——袋装食品中的干燥剂氧化铁(Fe2O3)——红色涂料、冶炼铁氧化铝(Al2O3)——耐火材料、冶炼铝氢氧化铝——中和胃酸明矾[KAl(SO4)2·12H2O]——净水剂氯化铁——印刷电路板回收铜、净水剂小苏打(NaHCO3)——治疗胃酸过多、制发酵粉、制灭火剂纯碱(Na2CO3)——去油污高铁酸钠(Na2FeO4)——杀菌、消毒、净水(4)金属活动性顺序与金属冶炼①规律方法金属的冶炼方法与金属的活动性有密切的关系。KCaNaMgAlZnFeSnPb(H)CuHgAgPtAu电解法热还原法加热分解法物理方法②必记重要结论a.电解法冶炼活泼金属使用的是

,不是盐溶液。b.钠、镁的冶炼是电解熔融的NaCl、MgCl2,铝的冶炼是电解加了冰晶

石的熔融Al2O3,不是电解熔融的AlCl3,原因为

。答案(1)胆矾、蓝矾BaSO4NaOHNa2SO4·10H2OCa(OH)2

2CaSO4·H2OCu2(OH)2CO3KAl(SO4)2·12H2ONa2SiO3溶液Fe2O3(2)淡黄色红棕色黑色白色红褐色蓝色砖红色(4)②熔融金属盐AlCl3是共价化合物,熔融态不导电2.(1)钠及其化合物

写出图中标号反应的化学方程式或离子方程式:①离子方程式:

;②化学方程式:

;③化学方程式:

;④离子方程式:

;⑤离子方程式:

。(2)铝及其化合物

写出图中标号反应的离子方程式:①

;②

;③

;④

。

写出图中标号反应的离子方程式或化学方程式:①离子方程式:

;②化学方程式:

;③离子方程式:

;④化学方程式:

。(3)铁及其化合物

写出图中标号反应的离子方程式或化学方程式:①离子方程式:

;②化学方程式:

;③离子方程式:

。(4)铜及其化合物答案(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(浓)

CuSO4+SO2↑+2H2O等③Cu2++2OH-

Cu(OH)2↓典题精练题组一金属及其化合物在生活中的应用1.(2017河南天一大联考,1)化学与生活密切相关,下列有关说法错误的

是

()A.Cu2+为重金属离子,故CuSO4不能用于水的消毒B.卤水点豆腐是Mg2+、Ca2+等使蛋白质胶体发生凝聚的过程C.纯碱溶液可以洗涤餐具上的油渍D.油漆刷在钢铁护栏表层用来防止金属锈蚀答案

AA项,Cu2+为重金属离子,可使细菌的菌体蛋白质变性,达到消

毒的目的,可用于游泳池的消毒,但不能用于自来水的消毒,故A错误;B

项,蛋白质胶体可发生聚沉,卤水点豆腐是Mg2+、Ca2+等使蛋白质胶体发

生凝聚的过程,故B正确;C项,油脂在碱性条件下发生水解,则纯碱溶液

可以洗涤餐具上的油渍,故C正确;D项,油漆刷在钢铁护栏表层,可隔绝

空气,可防止金属锈蚀,故D正确。2.《神农本草经》记载:“水银……熔化还复为丹。”《黄帝九鼎神丹

经》中的“柔丹”“伏丹”都是在土釜中加热Hg制得的。这里的

“丹”是指

()A.氯化物B.合金C.硫化物D.氧化物答案

D加热时水银(汞)与O2反应生成HgO。3.(2017江西赣州适应性考试,9)“银针验毒”在我国有上千年历史,银

针主要用于检验是否有含硫元素的有毒物质,其反应原理之一为:Ag+H

2S+O2

Ag2S+H2O。当银针变色后,将其置于盛有食盐水的铝制容器中一段时间后便可复原。以下说法不正确的是

()A.当银针变黑时,所检验的物质有毒B.银针验毒时,Ag被氧化C.上述验毒反应的氧化产物和还原产物的物质的量之比为1∶1D.银针复原发生的反应可能为:3Ag2S+2Al

6Ag+Al2S3

答案

DAl2S3为弱酸弱碱盐,在水溶液中发生双水解反应,故Al2S3在

水溶液中不存在。4.(2017河南郑州第一次质量检测,12)一定条件下,下列各组物质能一步

实现如图所示转化的是

()

题组二金属及其化合物之间的相互转化选项XYZWAAlAl2O3NaAlO2Al(OH)3BFe3O4FeFeCl2FeCl3CH2SO4SO2SSO3DCH3CH2BrCH2

CH2C2H5OHCH2BrCH2Br答案

BA项,Al2O3

Al(OH)3无法一步实现,故错误;C项,S

SO3都不能一步实现,故错误;D项,C2H5OH

CH2BrCH2Br都不能一步实现,故错误。5.纯净物X、Y、Z的转化关系如图所示,下列判断正确的是

()

A.X、Y中有一种一定是可燃性气体B.Z可能是NaClC.X可能是铜D.X是氯气答案

C若Z为NaCl,电解NaCl溶液生成NaOH、H2、Cl2,H2、Cl2在点

燃条件下反应生成HCl,B项错误;若X是Cu,Y是Cl2,Z为CuCl2时,符合图

示转化关系,A项错误,C项正确,D项错误。6.(2017江西上饶3月联考,11)甲、乙、丙、丁、戊五种物质中,甲、

乙、丙中含有某种相同的元素,它们之间具有如图所示的转化关系(反

应条件及部分产物已略去)。下列有关物质的推断不正确的是

()

选项假设结论A甲为Al(OH)3丁可能是盐酸B甲为Na2CO3溶液戊可能是CO2C甲为Fe丁可能是盐酸D甲为N2戊可能是O2答案

CAl(OH)3为两性氢氧化物,可与盐酸、NaOH溶液反应生成Al3+、Al

,Al

和Al3+可发生双水解生成Al(OH)3,A正确;如甲为Na2CO3溶液,Na2CO3溶液与CO2反应生成NaHCO3,与Ca(OH)2反应生成NaOH,

NaHCO3与NaOH可发生反应生成Na2CO3,B正确;如甲为Fe,丁为盐酸,则

乙为FeCl2,丙可能为氯化铁或氧化铁等,但氯化铁或氧化铁与FeCl2均不

反应,C错误;如甲为N2,戊是O2,则丙为NO,乙可为NH3,NO和NH3反应可

生成N2,D正确。归纳提升1.金属及其化合物的直接转化关系(1)Na

Na2O

Na2O2(2)NaAlO2

Al(OH)3

AlCl3(3)AlCl3

Al(OH)3

NaAlO2

2.金属及其化合物的三角转化关系

考点二金属及其化合物在实验中的应用主干回扣1.钠的重要化合物的性质实验(1)Na2O2的强氧化性①Na2O2投入FeCl2溶液中,可将Fe2+氧化成Fe3+,同时生成

色沉

淀。②Na2O2投入氢硫酸中,可将H2S氧化成单质硫,溶液变

。③Na2O2投入Na2SO3溶液中,可将S

氧化成S

。④Na2O2具有漂白性,投入品红溶液中,可使品红溶液

。

②和酸反应生成气体的速率不同(相同条件下)(2)Na2CO3与NaHCO3的鉴别①热稳定性不同③阴离子不同

④溶液的酸碱性

答案(1)①红褐②浑浊④褪色(2)①Na2CO3NaHCO3②NaHCO3Na2CO3NaHCO3Na2CO3

③Na2CO3NaHCO3④Na2CO3NaHCO3

2.铝及其化合物的性质实验(1)铝热反应实验将干燥的氧化铁与铝粉的混合物放入纸漏斗中,在混合物上面加少量

KClO3固体,中间插上一根镁带,并将镁带点燃。

实验现象:反应放出大量的热,并

;纸漏斗下部被烧穿,

有熔融物落入沙中。反应原理:

。(2)AlCl3溶液的鉴别AlCl3溶液中滴加NaOH溶液现象为:先生成

,后

;NaOH

溶液中滴加AlCl3溶液现象为:开始生成的沉淀立即溶解,后产生

,继续滴加

。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.铁及其化合物的性质实验(1)Fe3+的检验方法较多,如观察溶液颜色法、NaOH溶液法、KSCN溶液

法,最好也最灵敏的方法是

,实验现象为

。Fe2+的检验可采用先加入KSCN溶液再加入氧化剂的方法。(2)除去酸性ZnCl2溶液中的FeCl2,应先加入

,再加入

,

使Fe3+水解生成沉淀过滤除去。答案(1)KSCN溶液法溶液变红色(2)H2O2ZnO4.常考金属及其化合物的除杂方法1.(2017山东潍坊一模,10)下列实验操作能达到实验目的的是

()选项实验目的实验操作A配制SnCl2溶液将SnCl2固体溶于适量蒸馏水BAlCl3溶液制备无水AlCl3向AlCl3溶液中加入盐酸后直接蒸干C检验溶液中的S

向溶液中加入盐酸酸化的氯化钡溶液D除去KNO3固体中少量的NaCl将固体溶解后蒸发浓缩、冷却结晶,过滤、洗涤、干燥答案

DA项,SnCl2易水解,故配制SnCl2溶液时,应加入适量浓盐酸将

SnCl2溶解;B项,AlCl3+3H2O

Al(OH)3↓+3HCl↑,故最终得不到AlCl3;C项,检验溶液的S

时,应先加入盐酸,若无现象再加入BaCl2溶液。典题精练题组一基本操作、目的、结论分析型2.(2017广东广雅中学联考,13)下列实验中,对应的现象以及结论都正确

且两者具有因果关系的是

()选项实验现象结论A将稀硝酸加入过量铁粉中,充分反应后滴加KSCN溶液有气体生成,溶液呈红色稀硝酸将Fe氧化为Fe3+B将铜粉加入1.0mol·L-1Fe2(SO4)3溶液中溶液变蓝、有黑色固体出现金属铁比铜活泼C用坩埚钳夹住一小块用砂纸仔细打磨过的铝箔在酒精灯上加热熔化后的液态铝滴落下来金属铝的熔点较低D往含有等浓度MgSO4与CuSO4的混合溶液中,逐滴滴入NaOH溶液至不再有沉淀产生先有蓝色沉淀生成,后有白色沉淀生成Cu(OH)2的溶度积比Mg(OH)2的小答案

DA项,铁粉过量,应生成Fe2+,溶液不呈红色,A错误;B项,生成Cu2+和Fe2+,无黑色固体出现,B错误;C项,铝箔受热表面生成Al2O3,Al2O3的熔点高,包着熔化后的铝,使铝不能滴下,C错误;D项,Cu(OH)2和Mg(OH)2化学式形式相同,溶度积小的优先生成,D正确。题组二金属及其化合物的制备、分离和提纯3.(2017山西太原二模,12)工业上利用无机矿物资源生产部分材料的流

程示意图如下。下列说法不正确的是

()A.用铝土矿制备较高纯度Al的过程中常用到NaOH溶液、CO2气体、冰

晶石B.石灰石、纯碱、石英、玻璃都属于盐,都能与盐酸反应C.在制粗硅时,被氧化的物质与被还原的物质的物质的量之比为2∶1D.黄铜矿(CuFeS2)与O2反应产生的Cu2S、FeO均是还原产物答案

B石英的主要成分为SiO2,属于酸性氧化物,与盐酸不反应;玻璃

属于混合物。4.(2017河北石家庄一模)六水合氯化镁(MgCl2·6H2O)是一种重要的化工

原料,工业上利用蛇纹石(主要成分为MgO和SiO2,还含有少量的FeO、

Fe2O3、Al2O3、NiO等)制取MgCl2·6H2O的工艺流程如下:

请回答:(1)为提高蛇纹石的浸出速率,可采取的措施有

(写出

两条)。(2)加入双氧水时,反应的离子方程式为

;为检测该过程是否反应完全,可选用的试剂为

(写化学名称)。(3)当溶液中离子浓度小于或等于1.0×10-5mol·L-1时,认为该离子沉淀完

全。已知:金属离子Fe2+Fe3+Al3+Ni2+Mg2+开始沉淀pH6.51.33.36.79.1沉淀完全pH9.73.05.29.612.4①“净化”步骤中,物质X可选用

(填选项字母)。A.氨水B.氧化镁C.碳酸钠D.氢氧化镁②滤渣2的成分有

(写化学式)。(4)已知相关物质的溶解度(S)如图所示:

流程中“一系列操作”为

、

、过滤;过滤过

程中维持温度的最佳范围为

(填选项字母)。A.5℃~10℃B.25℃~30℃C.55℃~60℃D.70℃~75℃(5)MgCl2·6H2O热分解可得MgCl2。此过程需在HCl氛围中进行,否则引

起的后果为

(用化学方程式表示)。答案(1)适当升高反应温度、减小蛇纹石矿粉粒径、适当增大盐酸浓

度等(写出两条)(2)2Fe2++H2O2+2H+

2Fe3++2H2O铁氰化钾(3)①BD②Fe(OH)3、Al(OH)3、Ni(OH)2(4)蒸发浓缩冷却结晶B(5)MgCl2·6H2O

Mg(OH)Cl+HCl↑+5H2O或MgCl2·6H2O

Mg(OH)2+2HCl↑+4H2O解析(1)从影响化学反应速率的因素考虑提高浸出速率的措施。(2)H2O2具有强氧化性,可将Fe2+氧化成Fe3+;检验溶液中是否含有Fe2+时,

常用K3[Fe(CN)6]溶液,若含有Fe2+则生成蓝色沉淀。(3)“净化”步骤是调节溶液pH,使Al3+、Fe3+、Ni2+分别形成Al(OH)3、

Fe(OH)3、Ni(OH)2沉淀而除去,为了不引入杂质离子,可选用MgO、Mg(OH)2、MgCO3等物质。(4)从盐溶液中提取盐的方法为蒸发浓缩、冷却结晶、过滤;应使MgCl2

结晶析出,而不让NiCl2结晶,则据二者的溶解度曲线可知最佳温度为25℃~30℃。(5)为防止Mg2+水解,应在HCl氛围中加热MgCl2·6H2O。5.(2017北京理综,28)某小组在验证反应“Fe+2Ag+

Fe2++2Ag”的实验中检测到Fe3+,发现和探究过程如下。向硝酸酸化的0.05mol·L-1硝酸银溶液(pH≈2)中加入过量铁粉,搅拌后

静置,烧杯底部有黑色固体,溶液呈黄色。(1)检验产物①取出少量黑色固体,洗涤后,

(填操作和现象),证明黑色固体中含有Ag。②取上层清液,滴加K3[Fe(CN)6]溶液,产生蓝色沉淀,说明溶液中含有

。(2)针对“溶液呈黄色”,甲认为溶液中有Fe3+,乙认为铁粉过量时不可能

有Fe3+,乙依据的原理是

(用离子方程式表题组三有关金属及其化合物的实验探究示)。针对两种观点继续实验:①取上层清液,滴加KSCN溶液,溶液变红,证实了甲的猜测。同时发现

有白色沉淀产生,且溶液颜色深浅、沉淀量多少与取样时间有关,对比

实验记录如下:序号取样时间/min现象ⅰ3产生大量白色沉淀;溶液呈红色ⅱ30产生白色沉淀,较3min时量少;溶液红色较3min时加深ⅲ120产生白色沉淀,较30min时量少;溶液红色较30min时变浅(资料:Ag+与SCN-生成白色沉淀AgSCN)②对Fe3+产生的原因作出如下假设:假设a:可能是铁粉表面有氧化层,能产生Fe3+;假设b:空气中存在O2,由于

(用离子

方程式表示),可产生Fe3+;假设c:酸性溶液中的N

具有氧化性,可产生Fe3+;假设d:根据

现象,判断溶液中存在Ag+,可产生Fe3+。③下述实验Ⅰ可证实假设a、b、c不是产生Fe3+的主要原因。实验Ⅱ可

证实假设d成立。实验Ⅰ:向硝酸酸化的

溶液(pH≈2)中加入过量铁粉,搅拌后静置,不同时间取上层清液滴加KSCN溶液。3min时溶

液呈浅红色,30min后溶液几乎无色。实验Ⅱ:装置如下图。其中甲溶液是

,操作及现象是

。

(3)根据实验现象,结合方程式推测实验ⅰ~ⅲ中Fe3+浓度变化的原因:

。答案(1)①加硝酸加热溶解固体,再滴加稀盐酸,产生白色沉淀②Fe2+(2)2Fe3++Fe

3Fe2+②4Fe2++O2+4H+

4Fe3++2H2O加入KSCN溶液后产生白色沉淀③0.05mol·L-1NaNO3FeSO4溶液分别取电池工作前与工作一段时

间后左侧烧杯中溶液,同时滴加KSCN溶液,后者红色更深(3)溶液中存在反应:①2Ag++Fe

Fe2++2Ag,②Ag++Fe2+

Fe3++Ag,③Fe+2Fe3+

3Fe2+。反应开始时,c(Ag+)大,以反应①、②为主,c(Fe3+)增大。约30min后,c(Ag+)小,以反应③为主,c(Fe3+)减小解析(1)①烧杯底部的黑色固体中含有银和过量的铁,要证明Ag的存

在,可加硝酸并加热将固体溶解,然后用盐酸来检验Ag+的存在。(2)③要证实假设a、b、c不是产生Fe3+的主要原因,需将原实验中的溶

液换成c(H+)、c(N

)分别相同,但不含Ag+的溶液,可选用硝酸酸化的0.05mol·L-1NaNO3溶液(pH≈2),通过向上层清液中滴加KSCN溶液后的

现象差异进行验证。实验Ⅱ中甲溶液是FeSO4溶液,电极反应为:负极Fe2+-e-

Fe3+,正极Ag++e-

Ag。一段时间后检验Fe3+的存在及浓度,即可得出Ag+能将Fe2+氧化成Fe3+的结论。(3)解题时要注意实验过程中过量的铁始终是存在的。6.碱式碳酸钴[Cox(OH)y(CO3)z·H2O]用作催化剂及制钴盐原料,陶瓷工业

着色剂,电子、磁性材料的添加剂。利用以下装置测定碱式碳酸钴的化

学组成。

已知:碱式碳酸钴中钴元素为+2价,受热时可分解生成三种氧化物。请回答下列问题:(1)选用以上装置测定碱式碳酸钴[Cox(OH)y(CO3)z·H2O]的化学组成,其正确的连接顺序为a→b→

(按气流方向,用小写

字母表示)。(2)样品分解完,打开活塞K,缓缓通入氮气数分钟,通入氮气的目的是

。(3)取碱式碳酸钴样品34.9g,通过实验测得分解生成的水和二氧化碳的

质量分别为3.6g、8.8g,则该碱式碳酸钴的化学式为

。(4)某兴趣小组以含钴废料(含少量Fe、Al等杂质)制取CoCl2·6H2O的一

种实验设计流程如下:已知:25℃时沉淀物Fe(OH)3Fe(OH)2Co(OH)2Al(OH)3开始沉淀pH1.97.07.63.4完全沉淀pH3.29.09.24.7①操作Ⅰ用到的玻璃仪器主要有

;②加盐酸调整pH为2~3的目的为

;③操作Ⅱ的过程为

、洗涤、干燥。答案(1)j→k→c→d(或d→c)→e(2)将装置中生成的CO2和H2O(g)全部排入乙、戊装置中(3)Co3(OH)2(CO3)2·H2O(4)①烧杯、漏斗、玻璃棒②抑制CoCl2的水解③蒸发浓缩、冷却结晶、过滤解析(1)甲装置为分解装置,用戊装置吸收生成的水,用乙装置吸收生

成的二氧化碳,用丙装置防止空气中的水蒸气和二氧化碳进入乙装置影

响实验结果。(2)为了提高数据的准确性,要通入氮气使产生的气体全

部被吸收。(3)生成的水的质量为3.6g,物质的量为

mol=0.2mol,生成的CO2的质量为8.8g,物质的量为

mol=0.2mol,碱式碳酸钴的质量为34.9g,则生成的氧化亚钴的质量为34.9g-3.6g-8.8g=22.5g,其物质的

量为

mol=0.3mol,N(Co)∶N(H)∶N(C)=0.3∶(0.2×2)∶0.2=3∶4∶2,化学式为Co3(OH)2(CO3)2·H2O。(4)①操作Ⅰ为过滤,用到的玻璃仪器

主要有烧杯、漏斗、玻璃棒。②加盐酸调整pH为2~3的目的为抑制

CoCl2的水解。③从溶液中得到CoCl2·6H2O晶体需要蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤、干燥。热点题型突破7金属及其化合物在化学工艺流程中的应用题型特点以流程图的形式模拟工业生产路线,主要考查工艺流程中各环节的

联系,涉及的化学原理、实验操作原理,物质制备、分离、提纯原理及

方法。侧重考查学生的分析、推理能力及解决实际问题的能力。典例

(2017课标Ⅰ,27)Li4Ti5O12和LiFePO4都是锂离子电池的电极材料,

可利用钛铁矿(主要成分为FeTiO3,还含有少量MgO、SiO2等杂质)来制

备。工艺流程如下:

回答下列问题:(1)“酸浸”实验中,铁的浸出率结果如下图所示。由图可知,当铁的浸

出率为70%时,所采用的实验条件为

。

(2)“酸浸”后,钛主要以TiOC

形式存在,写出相应反应的离子方程式

。(3)TiO2·xH2O沉淀与双氧水、氨水反应40min所得实验结果如下表所示:分析40℃时TiO2·xH2O转化率最高的原因

。(4)Li2Ti5O15中Ti的化合价为+4,其中过氧键的数目为

。(5)若“滤液②”中c(Mg2+)=0.02mol·L-1,加入双氧水和磷酸(设溶液体积

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

否有Mg3(PO4)2沉淀生成?

(列式计算)。FePO4、

Mg3(PO4)2的Ksp分别为1.3×10-22、1.0×10-24。(6)写出“高温煅烧②”中由FePO4制备LiFePO4的化学方程式

。温度/℃3035404550TiO2·xH2O转化率/%9295979388破题关键(1)明确生产目的:制备Li4Ti5O12和LiFePO4。(2)明确生产原料的成分:钛铁矿(主要成分为FeTiO3,杂质为MgO、SiO2等)。(3)明确工艺流程各环节涉及的化学原理,该环节参与生产的目的。答案(1)100℃、2h,90℃、5h(2)FeTiO3+4H++4Cl-

Fe2++TiOC

+2H2O(3)低于40℃,TiO2·xH2O转化反应速率随温度升高而增加;超过40℃,双

氧水分解与氨气逸出导致TiO2·xH2O转化反应速率下降(4)4(5)Fe3+恰好沉淀完全时,c(P

)=

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

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

2LiFePO4+3CO2↑+H2O↑解析(1)由图像可以看出,当铁的浸出率为70%时,实验条件有两个:100

℃、2h,90℃、5h。(2)FeTiO3为难溶物,在书写离子方程式时不能拆写成离子形式。(4)Li2Ti5O15中,Ti的化合价为+4,Li的化合价为+1,所以正化合价的和为4

×5+1×2=22。设过氧键数目为x,则x×2+(15-2x)×2=22,解得x=4。(6)FePO4中Fe显+3价,LiFePO4中Fe显+2价,FePO4作氧化剂,则H2C2O4作

还原剂,高温煅烧时应生成CO2,据此可写出反应的化学方程式。方法归纳无机物制备工艺流程题的破解方法1.首尾分析法对一些线型流程工艺(从原料到产品为“一条龙”的生产工序)题,首先

对比分析流程图中第一种物质(原材料)与最后一种物质(产品),从对比

分析中找出原料与产品之间的关系,弄清生产过程中原料转化为产品的

基本原理和分离、提纯产品的化工工艺,然后结合题设的问题,逐一推

敲解答。2.截段分析法对于用同样的原材料生产多种(两种或两种以上)产品(包括副产品)的

工艺流程题,用截段分析法更容易找到解题的切入点。用截段分析法解

工艺流程题关键在于看清主、副产品是如何分开的,以此确定如何截

段,截几段更合适,一般截段以产品为准点。题组集训1.(2017江苏单科,16,12分)铝是应用广泛的金属。以铝土矿(主要成分为

Al2O3,含SiO2和Fe2O3等杂质)为原料制备铝的一种工艺流程如下:

注:SiO2在“碱溶”时转化为铝硅酸钠沉淀。(1)“碱溶”时生成偏铝酸钠的离子方程式为

。(2)向“过滤Ⅰ”所得滤液中加入NaHCO3溶液,溶液的pH

(填“增大”“不变”或“减小”)。(3)“电解Ⅰ”是电解熔融Al2O3,电解过程中作阳极的石墨易消耗,原因

是

。(4)“电解Ⅱ”是电解Na2CO3溶液,原理如图所示。阳极的电极反应式

为

,阴极产生的物质A的化学式为

。

(5)铝粉在1000℃时可与N2反应制备AlN。在铝粉中添加少量NH4Cl固体并充分混合,有利于AlN的制备,其主要原因是

。答案(1)Al2O3+2OH-

2Al

+H2O(2)减小(3)石墨电极被阳极上产生的O2氧化(4)4C

+2H2O-4e-

4HC

+O2↑H2(5)NH4Cl分解产生的HCl能够破坏Al表面的Al2O3薄膜解析(1)Al2O3是两性氧化物,能与强碱反应生成Al

和H2O。(2)“碱溶”时,NaOH溶液应过量,则在“过滤Ⅰ”所得滤液中一定含有

过量的NaOH,当加入NaHCO3溶液时,HC

+OH-

C

+H2O,使c(OH-)减小,故pH减小。(3)电解熔融Al2O3时,阳极反应式为:2O2--4e-

O2↑,O2会与石墨发生化学反应,从而消耗石墨。(4)阳极应是H2O电离出的OH-放电,生成O2和H+,在Na2CO3溶液充足的条

件下,H+与C

反应生成HC

,故阳极的电极反应式为:4C

+2H2O-4e-

4HC

+O2↑;阴极的电极反应式为:4H2O+4e-

2H2↑+4OH-,所以物质A为H2。(5)铝粉表面有Al2O3薄膜,阻碍反应的进行,而添加少量NH4Cl固体,NH4Cl分解生成的HCl能与Al2O3反应,破坏Al2O3薄膜,有利于Al和N2反应。2.(2017天津理综,7,14分)某混合物浆液含Al(OH)3、MnO2和少量Na2CrO4。考虑到胶体的吸附作用使Na2CrO4不易完全被水浸出,某研究小组利

用设计的电解分离装置(如图),使浆液分离成固体混合物和含铬元素溶

液,并回收利用。回答Ⅰ和Ⅱ中的问题。

Ⅰ.固体混合物的分离和利用(流程图中的部分分离操作和反应条件未

标明)

(1)反应①所加试剂NaOH的电子式为

,B→C的反应条件

为

,C→Al的制备方法称为

。(2)该小组探究反应②发生的条件。D与浓盐酸混合,不加热,无变化;加

热有Cl2生成,当反应停止后,固体有剩余,此时滴加硫酸,又产生Cl2。由

此判断影响该反应有效进行的因素有(填序号)

。a.温度b.Cl-的浓度c.溶液的酸度(3)0.1molCl2与焦炭、TiO2完全反应,生成一种还原性气体和一种易水

解成TiO2·xH2O的液态化合物,放热4.28kJ,该反应的热化学方程式为

。Ⅱ.含铬元素溶液的分离和利用(4)用惰性电极电解时,Cr

能从浆液中分离出来的原因是

,分离后含铬元素的粒子是

;阴极室生成的物质为

(写化学式)。答案(1)加热(或煅烧)电解法(2)ac(3)2Cl2(g)+TiO2(s)+2C(s)

TiCl4(l)+2CO(g)

ΔH=-85.6kJ·mol-1(4)在直流电源作用下,Cr

通过阴离子交换膜向阳极室移动,脱离浆液Cr

和Cr2

NaOH和H2

解析(1)NaOH是离子化合物,其电子式为Na+[··

··H]-;固体混合物中含有Al(OH)3和MnO2,加入NaOH溶液,Al(OH)3转化为易溶于水的NaAlO2,

MnO2不能溶于NaOH溶液,故固体D为MnO2,溶液A中含有NaAlO2,向溶

液A中通入CO2后生成的沉淀B为Al(OH)3,Al(OH)3受热分解生成Al2O3

(固体C),工业上常用电解熔融的Al2O3制备金属铝。(2)固体D为MnO2。MnO2与浓盐酸混合,不加热无变化,加热有Cl2生成,

说明该反应能否有效进行与温度有关;反应停止后,固体有剩余,滴加硫

酸又产生Cl2,说明该反应能否有效进行与溶液的酸度有关。(3)通过分析可知反应生成的还原性气体为CO,易水解成TiO2·xH2O的液

态化合物为TiCl4,故反应的热化学方程式为2Cl2(g)+TiO2(s)+2C(s)

TiCl4(l)+2CO(g)

ΔH=-85.6kJ·mol-1。(4)依据离子交换膜的性质和电解池的工作原理知,在直流电场作用下,

Cr

通过阴离子交换膜向阳极室移动,脱离浆液;在电解过程中,OH-在阳极室失去电子生成O2,溶液的酸性增强,通过阴离子交换膜移向阳极

室的Cr

有部分转化为Cr2

,故分离后含铬元素的粒子是Cr

和Cr2

;H+在阴极室得到电子生成H2,溶液中的OH-浓度增大,混合物浆液中的Na+通过阳离子交换膜移向阴极室,故阴极室生成的物质为NaOH和H2。1.(2017课标Ⅲ,27,15分)重铬酸钾是一种重要的化工原料,一般由铬铁矿

制备,铬铁矿的主要成分为FeO·Cr2O3,还含有硅、铝等杂质。制备流程

如图所示:

回答下列问题:(1)步骤①的主要反应为:FeO·Cr2O3+Na2CO3+NaNO3

Na2CrO4+Fe2O3+CO2+NaNO2上述反应配平后FeO·Cr2O3与NaNO3的系数比为

。该步骤不能使用

陶瓷容器,原因是

。真题回访(2)滤渣1中含量最多的金属元素是

,滤渣2的主要成分是

及含硅杂质。(3)步骤④调滤液2的pH使之变

(填“大”或“小”),原因是

(用离子方程式表示)。(4)有关物质的溶解度如图所示。向“滤液3”中加入适量KCl,蒸发浓

缩,冷却结晶,过滤得到K2Cr2O7固体。冷却到

(填标号)得到的K2Cr2O7固体产品最多。a.80℃b.60℃c.40℃d.10℃步骤⑤的反应类型是

。(5)某工厂用m1kg铬铁矿粉(含Cr2O340%)制备K2Cr2O7,最终得到产品m2

kg,产率为

。答案(1)2∶7陶瓷在高温下会与Na2CO3反应(2)FeAl(OH)3(3)小2Cr

+2H+

Cr2

+H2O(4)d复分解反应(5)

×100%解析由题中所给反应可知滤渣1为Fe2O3,滤液1中含有Al3+、Si

,调节pH=7,则滤渣2中含Al(OH)3及含硅杂质,滤液2中含有Cr

、Na+,此时调节pH促使平衡2Cr

+2H+

Cr2

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

4Na2CrO4+Fe2O3+4CO2↑+7NaNO2,则FeO·Cr2O3与NaNO3的系数比为2∶7。

陶瓷中含有SiO2,在高温下能与Na2CO3反应,会损坏仪器。(2)由步骤①可知熔块中含有NaNO2、Na2CrO4、Fe2O3等,故滤渣1中含

量最多的金属元素为Fe,而步骤③需除去Al3+及含硅物质,故滤渣2中应

主要含Al(OH)3及含硅杂质。(3)步骤④调pH的目的是促进Cr

转化为Cr2

,根据2Cr

+2H+

Cr2

+H2O,可知应增大c(H+),故pH要变小。(4)根据溶解度曲线图可知,应选择K2Cr2O7溶解度小于溶液中其他溶质

溶解度且溶解度最小的温度区域,故选d。反应为2K++Cr2

K2Cr2O7↓,此反应为复分解反应。(5)根据Cr原子守恒建立关系式:Cr2O3~K2Cr2O7152294

m1·40%kg

m(K2Cr