专题3.5 开发利用金属矿物和海水资源(金属综合)(讲+练+测)

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专题3.5 开发利用金属矿物和海水资源(金属综合)(讲+练+测)

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1.【2017届高三新课标第一轮复习单元测试元素及其化合物】下列说法正确的是


A.钠在溶液中可置换出铁
B.铁在溶液中可置换出铜
C.Fe不与H2O反应
D.Fe比Al活泼
【答案】B
2.下列叙述正确的是


A.等量的铁分别与足量氯气和硫充分反应,生成物质的物质的量相同
B.等量的铜分别与足量浓、稀硝酸充分反应,生成气体的物质的量相同
C.等量的铝分别与氢氧化钠溶液和盐酸充分反应,生成气体体积一定相同
D.等量的氯气分别与足量氢氧化钠和硫化钠充分反应,转移的电子数相同
【答案】A
【解析】A.根据化学反应,2Fe+3Cl22FeCl3
、Fe+SFeS,铁的物质的量相等,生成物的物质的量相同,A正确;B.在铜与硝酸反应的过程中,铜失去电子的总数相等,浓硝酸中的N由+5价得一个电子生成NO2
,而稀硝酸中的N由+5价得3个电子生成NO,所以生成气体的物质的量不相同,B错误;C.等量的铝与盐酸或NaOH溶液反应,消耗酸碱的物质的量不相等,所以若酸碱不足,则生成的气体体积有可能不相同,C错误;D.根据化学反应Cl2+2NaOH=NaCl+NaClO+H2O
转移1e-、Cl2+Na2S=S↓+2NaCl
转移2e-,氯气的物质的量相等,转移电子数之比为1:2,不相同,D错误;答案选A。
3.【河南省郑州市八校2016-2017学年高三下联考】下列有关金属及其合金的说法中,不正确的是


A.在普通钢中加入镍、铬等多种元素可炼成不锈钢
B.硬铝、青铜、金箔都属于合金,合金的性能一般优于纯金属
C.镁在空气中燃烧发出耀眼的白光,可用于制作照明弹
D.日用铝制品表面覆盖着致密的氧化膜,对内部金属起保护作用
【答案】B
一定的抗腐蚀性能,D正确;答案选B。
4.下列化学反应在冶金工业中没有得到广泛应用的是


A.MgCl2(熔融)
Mg+Cl2↑
B.Al2O3+3C
2Al+3CO↑
C.Fe2O3
+3CO
2Fe
+3CO2↑
D.2Ag2O
4Ag+O2↑
【答案】B
【解析】A.金属Mg在工业上就要用电解熔融的MgCl2的方法冶炼的的,正确;B.由于Al活动性很强,用一般的还原剂不能还原得到,所以在工业上一般用电解熔融的Al2O3的方法冶炼,电解方程式是:2Al2O32Al+3O2↑,错误;C.在工业上就是用焦炭在高温下还原铁的化合物的方法冶炼得到,正确;D.由于Ag的活动性较弱,所以一般就是用热分解的方法冶炼,正确。
5.【四川省遂宁一中2017届第一次月考】下列关于金属冶炼的说法正确的是


A.由于Al的活泼性强,故工业上采用电解熔融AlCl3的方法生产Al
B.可以用钠加入氯化镁饱和溶液中制取镁
C.炼铁高炉中所发生的反应都是放热的,故无需加热
D.金属冶炼的本质是将化合态金属还原为游离态,冶炼方法由金属的活泼性决定
【答案】D
【解析】A.由于Al的活泼性强,工业上采用电解Al2O3与冰晶石熔融混合物的方法生产铝,AlCl3是共价化合物,熔融状态下不导电,所以不用电解AlCl3的方法生产铝,故A错误;B.钠是很活泼金属,将Na加入氯化镁溶液中,Na先和水反应生成NaOH,NaOH再和氯化镁发生复分解反应,所以得不到Mg单质,可以采用电解熔融氯化镁的方法冶炼Mg,故B错误;C.炼铁高炉中所发生的反应有的是放热有的是吸热,有些放热反应在加热条件下发生,故C错误;D.金属冶炼的本质是将化合态金属还原为游离态,活泼金属采用电解法冶炼,不活泼的金属采用直接加热法冶炼,大部分金属的冶炼都是在高温下采用氧化还原反应法,故D正确;答案为D。
6.【2017高考化学易错题专题五】有四种金属A、B、C、D,它们与浓HNO3反应时,只有A不反应,把这四种混合物加入盐酸,其中B、C溶解,过滤后,在滤液中加入过量的NaOH溶液,可得到C离子的沉淀,则这四种金属的活动性强弱的顺序可能是


A.BCDA
 B.ABCD
 C.CBDA
 D.DCBA
【答案】AC
关。
7.【河北省衡水中学2017届高三下学期七调】某废催化剂含58.2%的SiO2、21.0%的ZnO、4.50%的ZnS和12.8%的CuS及少量的Fe3O4。某同学用15.0
g该废催化剂为原料,回收锌和铜。采用的实验方案如下,回答下列问题:
已知:ZnS与稀硫酸反应,且化合价不变;
CuS既不溶解于稀硫酸,也不与稀硫酸反应
(1)在下列装置中,第一次浸出反应装置最合理的_______(填标号)。
(2)滤液1中含有Fe2+,选用提供的试剂进行检验,检验方法如下:____________。
(提供的试剂:稀盐酸
KSCN溶液
KMnO4溶液
NaOH溶液
碘水)
(3)本实验要用到抽滤,设所用的洗涤剂为X,抽滤洗涤沉淀的操作__________。
(4)写出第二次浸出的化学反应方程式__________________________,
向盛有滤渣1的反应器中加H2SO4和H2O2溶液,应先加_________________。
(5)滤渣2的主要成分是____________________________________。
浓缩、结晶得到硫酸锌晶体的主要仪器名称是______________________。
(6)某同学在实验完成之后,得到1.50
g
CuSO4·5H2O,则铜的回收率为_____。
【答案】
D
取少量滤液1,滴加高锰酸钾溶液,若褪色,则证明有亚铁离子
关小水龙头,使洗涤剂X缓缓通过沉淀物
CuS+H2O2+H2SO4=CuSO4+S+2H2O
H2SO4
SiO2、S
蒸发皿
30%
.
=0.02mol,1.50
g
CuSO4·5H2O晶体中铜的物质的量为:
=0.006mol,则铜的回收率为×100%=30%。
8.【河北省辛集市第一中学2018届高三上学期第一次月考】铝土矿的主要成分是Al2O3,含有杂质SiO2、Fe2O3、MgO。工业上从铝土矿中提取铝可采用如下工艺流程:
请回答下列问题:
(1)沉淀B的成分是____________(填化学式,下同);
(2)沉淀C的成分是__________;
(3)沉淀F转化为物质M的化学方程式为__________;
(4)由物质M制取铝的化学方程式为____________________;
(5)溶液D中通入过量CO2生成沉淀F的离子方程式为____________________。
【答案】
SiO2
Fe(OH)3、Mg(OH)2
2Al(OH)3Al2O3+3H2O
2Al2O3(熔融)4Al+3O2↑
AlO2-+CO2+2H2O=Al(OH)3↓+HCO3-
(3)沉淀F为Al(OH)3,加热分解得到M为Al2O3,方程式为2Al(OH)3Al2O3+3H2O,故答案为:2Al(OH)3Al2O3+3H2O;
(4)Al2O3经电解可得到Al,方程式为2Al2O3 (熔融)4Al+3O2↑,故答案为:2Al2O3 (熔融)4Al+3O2↑;
(5)溶液NaAlO2中通入过量CO2生成Al(OH)3沉淀,反应的离子方程式为CO2+AlO2-+2H2O═Al(OH)3↓+HCO3-,故答案为:CO2+AlO2-+2H2O═Al(OH)3↓+HCO3-。
1.【2017届河北省正定中学高三上学期第一次月考】
a一种制取粗碘的工艺流程如图所示,下列有关说法不正确的是


A.步骤②中的萃取过程为物理变化
B.步骤③发生的反应中I2是氧化剂,NaOH是还原剂
C.步骤④所加的试剂X可能是稀硫酸
D.步骤⑤涉及的主要操作Y为分液和蒸馏
【答案】B
2.【河北省辛集市第一中学2018届高三上学期第一次月考】下列有关金属的工业制法中,正确的是


A.以海水为原料制得精盐,再电解精盐的水溶液制取钠
B.用海水、石灰乳等为原料,经一系列过程制得氧化镁,用H2还原氧化镁制得镁
C.以铁矿石、焦炭、空气、石灰石等为原料,通过反应产生的CO在高温下还原铁矿石制得铁
D.从铝土矿中获得氧化铝再制得氯化铝固体,电解熔融的氯化铝得到铝
【答案】C
【解析】A项,工业制钠是电解熔融NaCl:2NaCl2Na+Cl2↑,而电解NaCl溶液:2NaCl+2H2O2NaOH+H2↑+Cl2↑,得不到钠,A错误;B项,镁的还原性比氢气的还原性强,不能用氢气还原氧化镁制取镁,工业制镁是电解熔融氯化镁:MgCl2Mg+Cl2↑,B错误;C项,工业上常用用CO在高温下还原铁矿石炼铁:3CO+Fe2O32Fe+3CO2,制得铁,因为炼铁的矿石中含有一定量的二氧化硅,所以石灰石的作用是将二氧化硅等杂质转变为炉渣而除去,C正确;D项,因为熔融状态下氯化铝不导电,所以从铝土矿中获得氧化铝再电解熔融的氧化铝来获取金属铝,D错误。
3.为比较铁和铜金属活动性强弱,某研究小组的同学设计了如下一些方案,并将实验结果记录如下表,能根据下列各种现象或产物证明铁的金属活动性比铜强的方案共有


方案
现象或产物
①将铁片置于CuSO4溶液中
铁片上有亮红色物质析出
②将铁丝和铜丝分別在氯气中燃烧
产物分别为FeCl3和CuCl2
③将铁片和铜片分别放入热浓硫酸中
产物分别为Fe2(SO4)3和CuSO4
④将铁片和铜片分别置于稀硫酸溶液中
铁片上产生气泡,铜片上不产生气泡
⑤将铁片和铜片同时插人盛有稀硫酸的烧杯中,并用导线连接
铁片溶解,铜片上有气泡产生
A.2个
B.3个
C.4个
D.5个
【答案】B
泼性,可以证明金属铁的活泼性强于金属铜,⑤正确;答案选B。
4.Al、Fe、Cu都是重要而常见的金属,下列有关说法正确的是


A.三者的单质在常温下都能溶于浓硫酸和浓硝酸
B.三者的单质放置在空气中均只生成氧化物
C.三者所对应的氢氧化物在水中都存在溶解平衡
D.工业上制备这三种金属的方法依次为电解法、热分解法和热还原法
【答案】C
【解析】A、常温下铝和铁在浓硫酸或浓硝酸中钝化,不溶解,错误,不选A;B、铜在空气中放置不反应,错误,不选B;C、三者对应的氢氧化物都不溶于水,所以都存在溶解平衡,正确,选C;D、金属铝用的电解氧化铝的方法,错误,不选D。
5.【陕西省西藏民族学院附属中学2017届高三3月月考】铝土矿的主要成分是Al2O3、SiO2和Fe2O3等。从铝土矿中提炼Al2O3的流程
下列说法中错误的是


A.滤液Ⅰ的主要成分是Na2SiO3、NaAlO2和NaOH
B.滤液Ⅲ的含大量的阴离子是HCO3-
C.反应Y的离子方程式是2AlO2-+CO2+3H2O=2Al(OH)3↓+CO32-
D.滤液Ⅱ中通入过量的X的目的是使AlO2-充分沉淀而不引进杂质
【答案】C
化铝,通入足量的CO2,产生氢氧化铝沉淀,不引入新杂质,故说法正确。
6.已知MgO、MgCl2的熔点分别为2
800
℃、604
℃,将MgO、MgCl2加热熔融后通电电解,都可得到金属镁。海水中含有MgCl2,工业上从海水中提取镁正确的方法是


A.海水Mg
(OH)2Mg
B.海水MgCl2溶液―→MgCl2(熔融)Mg
C.海水Mg(OH)2MgOMg
D.海水Mg(OH)2MgCl2溶液―→MgCl2(熔融)Mg
【答案】D
7.【安徽省江南十校2017届5月冲刺联考(二模)】金属钒主要用于冶炼特种钢和在化学工业、炼油工业中作催化剂,被誉为“合金的维生素”。回收利用废钒催化剂(主要成分为V2O5、VOSO4和二氧化硅)的工艺流程如下图所示。
(1)
粉碎的作用是_______,滤渣可用于_______(填用途)。
(2)
25时,取样进行实验分析,得到钒沉淀率和溶液pH之间的关系如下表所示:
pH
1.3
1.4
1.5
1.6
1.7
1.8
1.9
2.0
2.1
钒沉淀率/%
8.1
91.8
96.5
98
99.8
9.8
96.4
93.0
89.3
根据上表数据判断,加入氨水调节溶液pH的最佳选择为_____;上述过滤操作过程中所需用到的玻璃仪器有__________。
(3)为了提高钒的浸出率,用酸浸使废钒催化剂中的V2O5转变成可溶于水的VOSO4,酸浸过程中还原产物和氧化产物的物质的量之比为_______。
(4)完成并配平氧化过程中的离子方程式:_____
_____ClO3-+
VO2+
+
=
VO3++
Cl-+

(5)废钒催化剂中V2O5的质量分数为6%(原料中的所有钒已换算成V2O5)。取100g此废钒催化剂按上述流程进行实验,当加入105
mL
0.1
mol·L-1的KClO3溶液时,溶液中的钒恰好被完全处理,假设以后各步钒没有损失,则该工业生产中钒的回收率是________。
【答案】提高VOSO4(可溶性钒化合物)的浸出率
制作光导纤维、建筑材料等(写出一种即可得分)
1.7-1.8(或1.7或1.8)
漏斗、烧杯、玻璃棒
2:1
1
6
6H+
6
1
3H2O
95.55%
【解析】(1)废钒催化剂中钒元素主要以难溶的V2O5和易溶的VOSO4形式存在,粉碎的目的是提高VOSO4
为:ClO3-+6VO2++6H+=6VO3++Cl-+3H2O;(5)根据钒元素守恒及反应的化学方程式
得:KClO36VO3+3V2O5,则回收到的m(V2O5)=3×0.105
L×0.1
mol·L-1×182
g·mol-1=5.733
g,故钒的回收率是×100%=95.55%。
8.【2018《单元滚动检测卷》高考化学精练检测三】黄铜矿是工业炼铜的主要原料,其主要成分为CuFeS2,现有一种天然黄铜矿(含SiO2),为了测定该黄铜矿的纯度,甲同学设计了如图实验:
现称取研细的黄铜矿样品1.84
g,在空气存在下进行煅烧,生成Cu、Fe3O4和SO2气体,实验后取d中溶液的置于锥形瓶中,用0.05
mol·L-1
标准碘溶液进行滴定,消耗标准溶液20
mL。
请回答下列问题:
(1)将样品研细后再反应,其目的是__________________________________。
(2)装置a和c的作用分别是________和________(填标号,可以多选)。
a.除去SO2气体
b.除去空气中的水蒸气
c.有利于气体混合
d.有利于观察空气流速
e.除去反应后多余的氧气
(3)滴定达终点时的现象是_________________________________________。
(4)上述反应结束后,仍需通一段时间的空气,其目的是_______________________。
(5)通过计算可知,该黄铜矿的纯度为___________________。
【答案】
增大接触面积,加快反应速率;使原料充分反应
bd
e
锥形瓶中的溶液由无色变为蓝色且半分钟不褪色
使反应生成的SO2全部进入d装置中,使结果精确
50%
(4)黄铜矿受热分解生成二氧化硫等一系列产物,分解完毕后仍然通入空气,可以将产生的二氧化硫全部排出去,使结果精确;
(5)根据滴定管的示数是上方小,下方大,可以读出滴定管示数是20.00mL,当达到滴定终点时,二氧化硫已经被碘单质消耗完毕,再滴入一滴碘单质,遇到淀粉会变蓝,根据反应实质,得到:2I2~2SO2~CuFeS2,消耗掉0.05mol/L标准碘溶液20.00mL时,即消耗的碘单质的量为:0.05mol/L×0.02L=0.0010mol,所以黄铜矿的质量是:0.5×0.0010mol×184g/mol×10=0.92g,所以其纯度是:×100%=50%。
1.【2016年高考上海卷】已知NaOH+Al(OH)3→Na[Al(OH)4]。向集满CO2的铝制易拉罐中加入过量NaOH浓溶液,立即封闭罐口,易拉罐渐渐凹瘪;再过一段时间,罐壁又重新凸起。上述实验过程中没有发生的离子反应是


A.CO2+2OH →CO32 +H2O
B.Al2O3+2OH +3
H2O→2
[Al(OH)4]

C.2
Al+2OH +6H2O→2
[Al(OH)4]
+3
H2↑
D.Al3++4
OH →[Al(OH)4]
【答案】D
【解析】
试题分析:向集满CO2的铝罐中加入过量氢氧化钠,首先CO2与氢氧化钠反应,表现为铝罐变瘪,接着过量的氢氧化钠再与铝罐反应,因铝罐表面的氧化膜Al2O3具有两性可溶解于氢氧化钠溶液,然后单质Al与氢氧化钠溶液反应生成H2,罐壁又重新凸起。故可发生A、B、C的反应。故选D。
【考点定位】考查铝及其化合物的性质。
【名师点睛】铝元素是自然界中含量最高的金属元素,人类对铝及其化合物的应用量仅次于铁,因此铝及其化合物的性质、铝的冶炼是历次考试的主要考点之一。重点掌握Al、Al2O3、Al(OH)3的性质及有关反应的化学方程式、离子方程式的书写,有关Al(OH)3两性的图像题和计算,由铝土矿冶炼金属铝的工业流程等。一般都具有一定难度,复习过程中要注意有关基础知识的积累和解题技巧、方法的总结。
2.【2015北京理综化学】在通风橱中进行下列实验:
步骤
现象
Fe表面产生大量无色气泡,液面上方变为红棕色
Fe表面产生少量红棕色气泡后,迅速停止
Fe、Cu接触后,其表面产生红棕色气泡
下列说法中不正确的是


A.Ⅰ
种气体有无色变红棕色的化学方程式为:2NO+O2=2NO2
B.Ⅱ中的现象说明Fe表面形成致密的氧化层,阻止Fe进一步反应
C.对比Ⅰ、Ⅱ中现象,说明稀HNO3的氧化性强于浓HNO3
D.针对Ⅲ中现象,在Fe、Cu之间连接电流计,可判断Fe是否被氧化
【答案】C
【考点定位】考查Fe与硝酸的反应,涉及氮氧化物的性质、浓硝酸的强氧化性、原电池工作原理等
【名师点晴】利用铁与稀硝酸、浓硝酸的反应考查有关实验现象及解释,原电池理论等,学生应明确铁在稀硝酸中反应生成NO,在浓硝酸中发生钝化现象,
并能根据反应实质判断浓稀硝酸的氧化性强弱,同时还要知道原电池的构成条件以及原电池工作原理。
3.【2015新课标Ⅰ卷理综化学】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






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,溶液呈血红色
稀硝酸将Fe氧化为Fe3+
B.
将铜粉加1.0
mol·L-1
Fe2(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.
将0.1mol·L-1MgSO4溶液滴入NaOH溶液至不再有沉淀产生,再滴加0.1mol·L-1CuSO4溶液
先有白色沉淀生成后变为浅蓝色沉淀
Cu(OH)2的溶度积比Mg(OH)2的小
【答案】D
镁的溶度积小,正确,答案选D。
【考点定位】中学常见实验、常见反应的定性考查;难度为一般等级
【名师点晴】这种题主要考查考生读题获取的信息是否完整、是否抓住了关键词(A项中的“过量铁粉”、B
项“有黑色固体出现”、C项“液态铝滴落”、D项“不再有沉淀产生”等)。学生的决断力也有考查,如看到B项“有黑色固体出现”,考生要坚信自己所学的Cu和Fe3+的反应而判断B项错误。
4.【2015天津理综化学】(18分)废旧印刷电路板是一种电子废弃物,其中铜的含量达到矿石中的几十倍。湿法技术是将粉碎的印刷电路板经溶解、萃取、电解等操作得到纯铜等产品。某化学小组模拟该方法回收铜和制取胆矾,流程简图如下:
回答下列问题:
(1)反应Ⅰ是将Cu转化为Cu(NH3
)42+,反应中H2O2
的作用是
。写出操作①的名称:

(2)反应II是铜氨溶液中的Cu(NH3
)42+与有机物RH反应,写出该反应的离子方程式:
。操作②用到的主要仪器名称为
,其目的是(填序号)

a.富集铜元素
b.使铜元素与水溶液中的物质分离
c.增加Cu2+在水中的溶解度
(3)反应Ⅲ是有机溶液中的CuR2与稀硫酸反应生成CuSO4和
。若操作③使用右图装置,图中存在的错误是

(4)操作④以石墨作电极电解CuSO4
溶液。阴极析出铜,阳极产物是
。操作⑤由硫酸铜溶液制胆矾的主要步骤是

(5)流程中有三次实现了试剂的循环使用,已用虚线标出两处,第三处的试剂是
。循环使用的NH4Cl在反应Ⅰ中的主要作用是

【答案】(1)作氧化剂
过滤
(2)Cu(NH3
)42++2RH=2NH4++2NH3+CuR2
分液漏斗
a
b
(3)RH
分液漏斗尖端未紧靠烧杯内壁
液体过多
(4)O2
H2SO4
加热浓缩
冷却结晶
过滤
(5)H2SO4
防止由于溶液中的c(OH-)过高,生成Cu(OH)2沉淀
用的过滤操作中分液漏斗尖端未紧靠烧杯内壁,且分液漏斗内的液体太多;
(4)以石墨作电极电解CuSO4
溶液。阴极析出铜,则阳极为阴离子氢氧根放电,生成氧气,导致氢离子浓度增大,所以阳极的产物有O2
、H2SO4;由溶液得到晶体的操作步骤一般为加热浓缩
冷却结晶
过滤;
(5)操作④中得到的硫酸可用在反应III中,所以第三种循环的试剂为H2SO4
;氯化铵溶液为酸性,可降低溶液中氢氧根离子的浓度,防止由于溶液中的c(OH-)过高,生成Cu(OH)2沉淀。
【考点定位】本题主要考查物质的制备流程的分析判断,离子方程式的书写,基本操作的判断等
【名师点睛】对于工业流程的分析是该问题的难点。将该工业流程转化为化学的问题及掌握基本的化学知识是解题的关键。包括反应原理的判断、基本操作的判断、仪器的选择、物质或操作作用的分析、电解反应原理的应用、操作方案的设计、误差分析、物质质量分数的计算等。这类题目距离生活较远,因此学生会感到无从下手。从流程图中可分析问题的答案,如经过操作1将溶液与残渣分离,则该操作一定是过滤,从溶液中得到固体的操作一定需蒸发浓缩的步骤等,根据加入某物质前后反应物质的成分变化判断发生的化学反应及该物质的作用,所以本题以化学工业为载体,考查学生的分析问题与解决问题的能力为主。
5.【2016年高考北京卷】(12分)以废旧铅酸电池中的含铅废料(Pb、PbO、PbO2、PbSO4及炭黑等)和H2SO4为原料,制备高纯PbO,实现铅的再生利用。其工作流程如下:
(1)过程Ⅰ中,在Fe2+催化下,Pb和PbO2反应生成PbSO4的化学方程式是__________。
(2)过程Ⅰ中,Fe2+催化过程可表示为:
i:2Fe2++
PbO2+4H++SO42 =2Fe3++PbSO4+2H2O
ii:
……
①写出ii的离子方程式:________________。
②下列实验方案可证实上述催化过程。将实验方案补充完整。
A.向酸化的FeSO4溶液中加入KSCN溶液,溶液几乎无色,再加入少量PbO2,溶液变红。
B.______________。
(3)PbO溶解在NaOH溶液中,存在平衡:PbO(s)+NaOH(aq)NaHPbO2(aq),其溶解度曲线如图所示。
①过程Ⅱ的目的是脱硫。滤液1经处理后可在过程Ⅱ中重复使用,其目的是_____(选填序号)。
A.减少PbO的损失,提高产品的产率
B.重复利用氢氧化钠,提高原料的利用率
C.增加Na2SO4浓度,提高脱硫效率
②过滤Ⅲ的目的是提纯,综合上述溶解度曲线,简述过程Ⅲ的操作_______________________。
【答案】(1)Pb
+
PbO2
+
2H2SO4==2PbSO4+
2H2O。
(2)①2Fe3++Pb+SO42—==PbSO4+2Fe2+;
②取a中红色溶液少量,加入过量Pb,充分反应后,红色褪去。
(3)①A、B;②将粗PbO溶解在一定量35%NaOH溶液中,加热至110℃,充分溶解后,趁热过滤,冷却结晶,过滤、洗涤并干燥得到PbO固体。
【解析】
(3)①过程Ⅱ脱硫过程中发生的反应为PbSO4+2NaOH==PbO+Na2SO4+H2O,而滤液Ⅰ中含有硫酸,可降低溶液的pH,使平衡:PbO(s)+NaOH(aq)
NaHPbO2(aq)逆向移动,减少PbO的损失,提高产品的产率,答案选AB;
②根据PbO的溶解度曲线,提纯粗Pb的方法为将粗PbO溶解在35%NaOH溶液中配成高温下的饱和溶液,降温结晶、过滤,洗涤并干燥即可得到PbO。
【考点定位】本题主要是考查化学工艺流程分析,催化剂,离子方程式书写,化学实验方案的设计,物质的分离、提纯,平衡移动原理的应用等。
【名师点晴】化学高考试题的发展趋势必然是重视与生产、生活的紧密联系,但不管如何灵活多变,工业生产离不开反应原理中的方向、速率和限度问题。该题以铅的再生利用为载体,考查了陌生方程式书写、元素化合物性质、速率平衡、转化率等问题,综合性较强。第(3)②问不太好分析,需要结合图像及题目的前后信息来解决。
6.【2016年高考海南卷】(8分)KAl(SO4)2·12H2O(明矾)是一种复盐,在造纸等方面应用广泛。实验室中,采用废易拉罐(主要成分为Al,含有少量的Fe、Mg杂质)制备明矾的过程如下图所示。回答下列问题:
(1)为尽量少引入杂质,试剂①应选用___(填标号)。
A.HCl溶液
B.H2SO4溶液
C.氨水
D.NaOH溶液
(2)易拉罐溶解过程中主要反应的化学方程式为________。
(3)沉淀B的化学式为________;将少量明矾溶于水,溶液呈弱酸性,其原因是__________。
(4)已知:Kw=1.0×10-14,Al(OH)3AlO2-+H++H2O
K=2.0×10-13。Al(OH)3溶于NaOH溶液反应的平衡常数等于_________。
【答案】(8分)
(1)d
(2分)
(2)2Al+2NaOH+2H2O==2NaAlO2+3H2↑
(2分)
(3)Al(OH)3
Al3+水解,使溶液中H+浓度增大
(每空1分,共2分)
(4)20
(2分)
【解析】
强酸弱碱盐,Al3+发生水解反应,消耗水电离产生的H+,当最终达到平衡时溶液中c(H+)>c(OH-),所以溶液显酸性。(4)已知:Kw=1.0×10-14,Al(OH)3AlO2-+H++H2O
K=2.0×10-13。Al(OH)3溶于NaOH溶液反应的平衡常数K=。
考点:考查铝的性质及物质制备工艺流程的知识。
【名师点睛】工艺流程题,就是将化工生产过程中的主要生产阶段即生产流程用框图形式表示出来,并根据生产流程中有关的化学知识步步设问,形成与化工生产紧密联系的化工工艺试题。制备类工艺流程题一般由多步连续的操作组成,每一步操作都有其具体的目标、任务。审题的重点要放在与题设有关操作的目标、任务上,分析时要从成本角度(原料是否廉价易得)、环保角度(是否符合绿色化学的要求)、现实角度等方面考虑;解答时要看框内,看框外,里外结合;边分析,边思考,易处着手;先局部,后全盘,逐步深入。而且还要看清问题,不能答非所问。要求用理论回答的试题应采用“四段论法”:本题改变了什么条件(或是什么条件)→根据什么理论→所以有什么变化→结论。
7.【2017江苏卷】(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 =2AlO2-+H2O
(2)减小(3)石墨电极被阳极上产生的O2氧化
(4)4CO32-+2H2O 4e =4HCO3-+O2↑
H2
(5)NH4Cl分解产生的HCl能够破坏Al表面的Al2O3薄膜
(4)由图中信息可知,生成氧气的为阳极室,溶液中水电离的OH 放电生成氧气,破坏了水的电离平衡,碳酸根结合H+转化为HCO3-,所以电极反应式为4CO32-+2H2O 4e =4HCO3-+O2↑,阴极室氢氧化钠溶液浓度变大,说明水电离的H+放电生成氢气而破坏水的电离平衡,所以阴极产生的物质A为H2。
(5)铝在常温下就容易与空气中的氧气反应生成一层致密的氧化膜。氯化铵受热分解产生的氯化氢能够破坏铝表面的氧化铝薄膜,所以加入少量的氯化铵有利于AlN的制备。
【名师点睛】本题通过化工流程考查了课本上学过的从铝土矿提取铝的元素化合物的知识,在问题中又结合原料的循环利用考查了电解原理。制备类工艺流程题一般由多步连续的操作组成,每一步操作都有其具体的目标、任务。审题的重点要放在与题设有关操作的目标、任务上,分析时要从成本角度(原料是否廉价易得)、环保角度(是否符合绿色化学的要求)、现实角度等方面考虑;解答时要先看框内,后看框外,里外结合;边分析,边思考,易处着手;先局部,后全盘,逐步深入。而且还要看清问题,不能答非所问。要求用理论回答的试题应采用“四段论法”:本题改变了什么条件(或是什么条件)→根据什么理论或性质→所以有什么变化→结论,如本题最后一个问题,只要注意了铝表面易生成氧化膜和氯化铵受热易分解这两条性质,即可想到分解产物对氧化膜的作用,所以备考时,要多看课本上元素化合物方面内容,知道学了哪些,大多数的试题的根都在课本上。
8.【2017江苏卷】(15分)某科研小组采用如下方案回收一种光盘金属层中的少量Ag(金属层中其他金属含量过低,对实验的影响可忽略)。
已知:①NaClO溶液在受热或酸性条件下易分解,如:3NaClO2NaCl+NaClO3
②AgCl可溶于氨水:AgCl+2NH3·H2O
Ag(NH3)
2++
Cl
+2H2O
③常温时N2H4·H2O(水合肼)在碱性条件下能还原Ag(NH3)2+:
4Ag(NH3)
2++N2H4·H2O4Ag↓+N2↑+4NH4++4NH3↑+H2O
(1)“氧化”阶段需在80℃条件下进行,适宜的加热方式为__________________。
(2)NaClO溶液与Ag反应的产物为AgCl、NaOH和O2,该反应的化学方程式为________________。
HNO3也能氧化Ag,从反应产物的角度分析,以HNO3代替NaClO的缺点是____________________
(3)为提高Ag的回收率,需对“过滤Ⅱ”的滤渣进行洗涤,并_______________________。
(4)若省略“过滤Ⅰ”,直接向冷却后的反应容器中滴加10%氨水,则需要增加氨水的用量,除因过量NaClO与NH3·H2O反应外(该条件下NaClO3与NH3·H2O不反应),还因为_____________________。
(5)请设计从“过滤Ⅱ”后的滤液中获取单质Ag的实验方案:________________________(实验中须使用的试剂有:2
mol·L 1水合肼溶液,1
mol·L 1H2SO4)。
【答案】(1)水浴加热
(2)4Ag+4NaClO+2H2O4AgCl+4NaOH+O2↑
会释放出氮氧化物(或
NO、NO2
),造成环境污染
(3)将洗涤后的滤液合并入过滤Ⅱ的滤液中
(4)未过滤掉的溶液会稀释加入的氨水,且其中含有一定浓度的Cl ,不利于AgCl与氨水反应
(5)向滤液中滴加2
mol·L 1水合肼溶液,搅拌使其充分反应,同时用1
mol·L 1
H2SO4溶液吸收反应中放出的NH3,待溶液中无气泡产生,停止滴加,静置,过滤、洗涤,干燥。
还原为有毒的氮的氧化物而污染环境,所以以HNO3代替NaClO的缺点是会释放出氮氧化物(或
NO、NO2
),造成环境污染。
肼把银氨配离子充分还原,由于该反应产生所气体中含有氨气,氨气有强烈的刺激性气味会污染空气,所以要设计尾气处理措施,可以用题中提供的、要求必须使用的硫酸作尾气吸收剂把氨气吸收。最后把反应混合物静置、过滤、洗涤、干燥即可得到回收的银。具体方案如下:向滤液中滴加2mol·L 1水合肼溶液,搅拌使其充分反应,同时用1
mol·L 1
H2SO4溶液吸收反应中放出的NH3
,待溶液中无气泡产生,停止滴加,静置,过滤、洗涤,干燥。
【名师点睛】本题以回收一种光盘金属层中的少量Ag的实验流程为载体,将实验原理的理解、实验试剂和仪器的选用、实验条件的控制、实验操作规范、实验方案的设计等融为一体,重点考查学生对实验流程的理解、实验装置的观察、信息的加工、实验原理和方法运用、实验方案的设计和评价等能力,也考查学生运用比较、分析等科学方法解决实际问题的能力和逻辑思维的严密性。解题的关键是能读懂实验流程,分析实验各步骤的原理、目的、实验条件等。设计实验方案时,根据限定必须使用的试剂,结合题中所给信息,注意反应条件的控制以及实验试剂的量的控制,按照“核心转化→尾气处理→产品分离→产品提纯”思路,对细节进行耐心的优化,直至得到完美方案。1、了解金属冶炼的基本方法,能够选择合理的方法冶炼金属。
2、掌握海水资源的综合开发与利用。能够从海水中得到Mg、I2、Br2等物质。了解氯碱工业。
3、了解合金的概念及其重要应用。
金属的性质
1.金属的物理性质
金属具有共同的物理性质(金属光泽、导电性、传热性、延展性等)。大多数金属单质呈银白色,但金、铜等少数金属有特殊颜色。除汞外,常温下金属都是固体。不同的金属,密度相差较大,其中密度最小的金属是锂(0.534
g·cm-3),常见金属中密度最大的是铂(Pt,俗称白金,21.45
g·cm-3)。金属中硬度最大是铬(Cr)。金属的熔、沸点相差也很大,钠、钾、铷、铯的熔点都低于水的沸点(100℃),而熔点最高的钨达到3
410
℃。
金属可分成重金属和轻金属(以单质密度4.5g·cm-3为界)、有色金属和黑色金属(冶金工业中常用,铁、铬、锰是黑色金属)、常见金属和稀有金属(根据含量)等。
2.金属的化学性质
金属原子的最外层电子数一般小于4个,在化学反应中易失电子,因而常做还原剂,表现出较强的还原性,其主要表现为:
(1)易与O2、Cl2、Br2等非金属反应;
(2)大多数能与H2O反应;
(3)大多数能与酸反应;
(4)一般能与盐溶液发生反应。
【规律总结】熟记金属活动性顺序
金属活动性顺序
K、Ca、Na
Mg
Al、Zn
Fe、Sn、Pb(H)
Cu、Hg、Ag
Pt、Au
与O2反应
常温下易被氧化,点燃生成过氧化物或其他复杂氧化物
常温生成氧化膜
加热化合
不反应
与H2O反应
常温下生成碱和氢气
与热水反应
有碱存在与水反应
与高温水蒸气反应
不反应
与非氧化性酸反应
生成盐和氢气
不反应
与盐溶液反应
先与水反应,生成的碱再与盐反应
排在前面的金属能把排在后面的金属从其盐溶液中置换出来
自然界存在形态
化合态(Fe有游离态)
游离态
二、合金及金属材料
1、合金
(1)概念:合金是指两种或两种以上的金属(或金属与非金属)熔合而成的具有金属特性的物质。
(2)性能:合金具有不同于各成分金属的物理、化学性能或机械性能。
①熔点:一般比它的各成分金属的低;
②硬度和强度:一般比它的各成分金属的大。
2、常见金属材料
金属材料—
(1)重要的黑色金属材料——钢
钢是用量最大、用途最广的合金。

(2)几种有色金属材料
EQ
\b\lc\{(\a\al
(铝及铝合金
EQ
\b\lc\{(\a\al
(铝,铝合金))
,铜及铜合金
EQ
\b\lc\{(\a\al
(铜,铜合金:青铜是我国使用最早的合金,常见的还有黄铜和白铜))
))
【典型例题1】【宁夏固原市第一中学2017届高三下学期第二次模拟】为比较铁和铜金属活动性强弱,某研究小组的同学设计了如下一些方案,并将实验结果记录如下:
方案
现象或产物
①将铁片置于CuSO4溶液中
铁片上有亮红色物质析出
②将铁丝和铜丝分别在氯气中燃烧
产物分别为FeCl3和CuCl2
③将铁片和铜片分别放入热浓硫酸中
产物分别为Fe2(SO4)3和CuSO4
④将铁片和铜片分别置于稀硫酸溶液中
铁片上有气泡,铜片上不产生气泡
⑤将铁片和铜片同时插入盛有稀硫酸的烧杯中,并用导线连接
铁片溶解,铜片上有气泡产生
能根据以上各种现象或产物证明铁的金属活动性比铜强的方案一共有


A.2种
B.3种
C.4种
D.5种
【点评】本题考查学生金属活泼性的判断方法,可以根据所学知识来回答,注意平时知识的积累,综合性较强,难度中等。常见判断金属活泼性的方法:1.利用金属活动性顺序表判断(K
Ca
Na
Mg
Al
Zn
Fe
Sn
Pb(H)
Cu
Hg
Ag
Pt
Au)排在前面的活泼;2.在周期表中的位置
左下角的活泼性强;3.金属单质和水或酸反应的难易程度来判断,越容易反应,反应更剧烈的活泼性强;4.根据最高价氧化物对应水化物氢氧化物的碱性越强,越活泼;5.根据金属之间的置换反应判断;强的能把弱的从它的盐溶液中置换出来;6.根据金属阳离子的氧化性判断:金属阳离子的氧化越弱,金属单质的还原性越强,越活泼。7、利用原电池和电解池的电极反应判断。
【迁移训练1】下列关于金属的叙述中正确的是


A.所有的金属都是固态的
B.金属具有导电性、导热性和延展性
C.所有金属能与酸反应
D.金属元素在自然界中都是以化合态存在的
三、金属矿物的开发和利用
1、金属在自然界中存在的形态
除了Au、Pt等极少数金属外,绝大多数金属以化合态的形式存在于自然界中。在这些金属化合物中,金属元素都显正化合价。
2、金属冶炼的实质
使金属化合物中的金属离子得电子被还原为金属单质的过程:Mn++ne-=M。
3、金属冶炼的一般步骤
4、金属冶炼方法
金属活动性顺序与金属冶炼方法的关系
金属的活动性顺序
K、Ca、Na、Mg、Al
Zn、Fe、Sn、Pb(H)、Cu
Hg、Ag
Pt、Au
金属原子失电子能力
强―→弱
金属离子得电子能力
弱―→强
主要冶炼方法
电解法
热还原法
热分解法
物理方法
(1)热分解法
例如:2HgO2Hg+O2↑,2Ag2O4Ag+O2↑。
用热分解冶炼法冶炼金属的特点是:金属元素的金属性弱,金属元素的原子难失去电子,其金属离子容易得到电子,该金属元素所形成的化合物稳定性较差。
(2)热还原法冶炼金属
①焦炭还原法。
例如:C还原ZnO、CuO,。
②一氧化碳还原法。
例如:CO还原Fe2O3、CuO。
③氢气还原法。
例如:H2还原WO3、Fe3O4,其化学方程式依次为
3H2+WO3W+3H2O,4H2+Fe3O43Fe+4H2O。
④活泼金属还原法。
例如:Al还原Cr2O3、V2O5,其化学方程式依次为
2Al+Cr2O3Al2O3+2Cr,10Al+3V2O56V+5Al2O3。
(3)电解法冶炼金属
例如:Al2O3、MgCl2、NaCl的电解反应。
【归纳总结】
(1)选择金属冶炼的方法要依据金属在自然界中的存在形态和金属的活动性。金属活动性顺序表中,金属的位置越靠后,越容易被还原;金属的位置越靠前,越难被还原。
(2)化学性质很稳定的金属如Au、Pt等,在自然界中呈游离态,用物理方法即可得到。
(3)有些活动性很强的金属也可以用还原法来冶炼,
如:Na+KClK↑+NaCl
2RbCl+MgMgCl2+2Rb↑等,
在此主要运用了化学平衡移动原理,利用K、Rb沸点低,汽化离开反应体系,使化学反应得以向正反应方向进行。
【典型例题2】下列说法错误的是


①加热HgO制取Hg
②将钠加入氯化铜溶液中制取铜
③电解熔融氯化铝制取铝
④电解饱和食盐水来制取金属钠
⑤不能利用铝热反应制取镁
A.②④
B.①③⑤
C.②③④
D.①⑤
【点评】选择金属的冶炼方法时,要依据金属活动性顺序:①热分解法,冶炼的是排在金属活动性顺序后面的一些不活泼金属;②热还原法,冶炼的是排在金属活动性顺序中处于中间位置的金属;③电解法,冶炼的是排在金属活动性顺序前面的一些比较活泼的金属。
【迁移训练2】【2018《单元滚动检测卷》高考化学(江苏专用,苏教版)精练检测三】工业上用铝土矿(主要成分Al2O3,含Fe2O3杂质)为原料冶炼铝的工艺流程如下:
下列叙述正确的是


A.试剂X可以是氢氧化钠溶液,也可以是盐酸
B.反应①过滤后所得沉淀为Fe2O3
C.图中所示转化反应都不是氧化还原反应
D.反应②的化学方程式为NaAlO2+CO2+2H2O===Al(OH)3↓+NaHCO3
四、海洋资源的开发利用
1、海水淡化
(1)海水淡化途径:通过从海水中提取淡水或从海水中把盐分离出去。
(2)海水淡化的方法及其特点
淡化方法
原理
蒸馏法
将海水加热蒸发汽化,然后冷凝水蒸气得到蒸馏水
电渗析法
利用阴、阳离子交换膜对水中阴离子、阳离子的选择透过性,在外加直流电场作用下,使水中的一部分离子转移入另一部分水中而达到除盐目的
离子交换法
用阳离子交换树脂和阴离子交换树脂除去海水中的阳离子和阴离子,得到去离子水的方法
海水淡化的方法主要有蒸馏法(如图所示)、电渗析法、离子交换法等。其中蒸馏法的历史最久,技术和工艺也比较完善,但成本较高。
2、海水中提取镁的工艺流程及原理
(1)工艺流程
(2)主要过程及反应原理
①分解贝壳、制备Ca(OH)2:CaCO3CaO+CO2↑;CaO+H2O===Ca
(OH)2。
②沉淀Mg2+:Mg2++2OH-===Mg(OH)2↓。
③制备MgCl2:Mg(OH)2+2HCl===MgCl2+2H2O。
④制取Mg:MgCl2(熔融)Mg+Cl2↑。
3、从海水中提取溴——空气吹出法
(1)工艺流程
(2)主要过程及反应原理
①浓缩:海水晒盐和海水淡化的过程中副产物Br-得到浓缩。
②氧化:向浓缩的海水中通入Cl2,将Br-氧化为Br2,Cl2+2Br-===Br2+2Cl-。
③富集:利用溴的挥发性,通入热空气和水蒸气,吹出的溴蒸气用SO2吸收,Br2+SO2+2H2O===2HBr+H2SO4。
④氧化:利用Cl2将HBr氧化得到溴单质,2HBr+Cl2===2HCl+Br2。
4、海带中碘的提取
(1)流程
(2)主要化学原理:Cl2+2KI=2KCl+I2。
5、氯碱工业
以氯碱工业以电解饱和食盐水为基础的化工生产及产品的工业。
(1)食盐水精制
由于粗盐水中含有泥沙、Cu2+、Mg2+、Fe3+、SO杂质,不符合电解要求,因此必须经过精制。
精制食盐水时经常加入Na2CO3、NaOH、BaCl2等,使杂质成为沉淀过滤除去,然后加入盐酸调节盐水的pH。例如:
加入Na2CO3溶液以除去Ca2+:
Ca2++CO=CaCO3↓
加入NaOH溶液以除去Mg2+、Fe3+等:Mg2++2OH-=Mg(OH)2↓;Fe3++3OH-=Fe(OH)3↓
为了除去SO,可以先加入BaCl2溶液,然后再加入Na2CO3溶液以除去过量的Ba2+:
Ba2++
SO=BaSO4↓
Ba2++CO=BaCO3↓
这样处理后的盐水仍含有一些Ca2+、Mg2+等金属离子,由于这些阳离子在碱性环境中会生成沉淀,损坏离子交换膜,因此该盐水还需送入阳离子交换塔,进一步通过阳离子交换树脂除去Ca2+、Mg2+等。这时的精制盐水就可以送往电解槽中进行电解了。
(2)离子交换膜法电解
阳离子交换膜有一种特殊的性质,即它只允许阳离子通过,而阻止阴离子和气体通过,也就是说只允许Na+通过,而Cl-、OH-和气体则不能通过。这样既能防止阴极产生的H2和阳极产生的Cl2相混合而引起爆炸,又能避免Cl2和NaOH溶液作用生成NaClO而影响烧碱的质量。
 精制的饱和食盐水进入阳极室;纯水(加入一定量的NaOH溶液)加入阴极室。通电时,H2O在阴极表面放电生成H2,Na+穿过离子膜由阳极室进入阴极室,导出的阴极液中含有NaOH;Cl-则在阳极表面放电生成Cl2。电解后的淡盐水从阳极导出,可重新用于配制食盐水。
 离子交换膜法电解制碱的主要生产流程可以简单表示如上图所示:
(3)基本原理
电解饱和食盐水的总反应可以表示为:
2NaCl+2H2O
2NaOH+H2↑+Cl2↑
阳极反应:2Cl--2e-=Cl2↑(氧化反应)
阴极反应:2H++2e-=H2↑(还原反应)
【典型例题3】根据下图海水综合利用的工业流程图,判断下列说法不正确的是


已知:MgCl2·6H2O受热生成Mg(OH)
Cl和HC1气体等。
A.过程①的提纯是化学过程,过程②通过氧化还原反应可产生2种单质
B.在过程③中将MgCl2·6H2O直接灼烧得不到MgCl2
C.在过程④、⑥反应中每氧化0.2
mol
Br一需消耗2.24LCl2
D.过程⑤反应后溶液呈强酸性,生产中需解决其对设备的腐蚀问题
【点评】本题考查了海水资源的综合利用,对于海水资源的综合利用,通常包括海水中水资源的利用和其他资源的利用,水资源利用中最重要的是海水淡化的方法,包括蒸馏法、离子交换法和电渗析法;其他资源的利用主要包括氯碱工业、海水提溴、海水提碘和海水提镁,要顺利解决此类型题,需要注意如下几点:海洋资源的综合利用的原理分析:熟悉工艺流程的过程,清楚各步工艺流程的设计意图,如由于在海水中钠、镁、溴、碘都以化合态形式存在且含量较低,所以需要先富集再提取,提取过程中需要发生氧化还原反应获得它们的单质。如海水中的Br-、I-,一般要加入氧化剂氧化使其生成Br2、I2,然后再采用萃取法或蒸馏法提纯物质。
【迁移训练3】海水中蕴藏着丰富的资源。除从海水中可制得食盐外,还可以制取镁、钾、溴及其化工产品。从海水中制取金属镁、溴的化工流程图如下:
已知:MgO的熔点为28000C,MgCl2的熔点为7120C。
回答下列问题:
(1)操作2的方法是_____________,操作3具体指_____________________。
(2)操作1粗盐精制主要是要除掉粗盐中的Ca2+、Mg2+、SO42-
离子,以下试剂合理的组合是________

稀盐酸

NaOH

Na2CO3

BaCl2
A.②③④①
B.③②④①
C.④②③①
D.④③①②
(3)SO2水溶液可以起到富集溴的目的,该溶液吸收溴的离子反应方程式是____________

(4)写出电解MgCl2制取Mg的化学方程式______________________。
(5)有同学认为:上述流程过于复杂,可直接加热Mg(OH)2得到MgO,再电解熔融的MgO制取金属镁,这样可简化实验步骤,体现实验的简约性原则。你同意该同学的想法吗?_______(填“同意”或“不同意”),请说出你同意或不同意的理由____________________________。
考点:无机化工流程题的解题策略
1.解题基本步骤
(1)审题
①从题干中获取有用信息,了解生产的产品,并在流程框图上,标出原料中的成分,找出原料中的杂质。
②审流程图:看箭头,进入的是投料(即反应物),出去的是生成物(包括主产物和副产物);找三线,物料进出线、操作流程线、循环线。
(2)析题:分析流程中的每一步骤,知道“四个什么”:①反应物是什么?②发生了什么反应?③该反应造成了什么后果?④对制造产品有什么作用?抓住一个关键点:一切反应或操作都是为获得产品而服务。
(3)技巧:从问题中获取信息,帮助解题,流程图下面题目中所提的问题,有时对我们分析流程中某一步的作用有很大帮助,所以我们在做题时,不仅要把题中所给信息及流程图审一遍,还要把题中所提问题浏览一遍。
2.解题思维方向
化工流程题目在流程上一般分为3个过程:
―→―→
(1)原料处理阶段的常见考点与常见名词
①研磨、粉碎、加热:加快反应速率。
②溶解:通常用酸溶,如用硫酸、盐酸、浓硫酸等。
③水浸:与水接触反应或溶解。
④浸出:固体加水(酸)溶解得到离子。
⑤浸出率:固体溶解后,离子在溶液中含量的多少(更多转化)。
⑥酸浸:在酸溶液中反应使可溶性金属离子进入溶液,不溶物通过过滤除去的溶解过程。
⑦灼烧、焙烧、煅烧:改变结构,使一些物质能溶解,并使一些杂质高温下氧化,分解。
(2)分离提纯阶段的常见考点
①调pH除杂
a.控制溶液的酸碱性使某些金属离子形成氢氧化物沉淀。
例如:已知下列物质开始沉淀和沉淀完全时的pH如下表所示。
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
若要除去Mn2+溶液中含有
的Fe2+,应该怎样做?
提示:先用氧化剂把Fe2+氧化为Fe3+,再调溶液的pH到3.7。
注意:把溶液调节pH到3.7,并不是加酸调节,而是增大pH,应该加碱或其他与酸反应的物质。
b.调节pH所需的物质一般应满足两点:能与H+反应,使溶液pH增大;不引入新杂质。
例如:若要除去Cu2+溶液中混有的Fe3+,可加入CuO、Cu(OH)2、Cu2(OH)2CO3等物质来调节溶液的pH。
②试剂除杂:要注意所加试剂是还原剂还是氧化剂,然后分析反应类型,如果加入氧化剂(或还原剂),则说明原溶液中有还原剂(或氧化剂),发生氧化还原反应。
加入酸,是为了除去碱性物质;加入碱,是为了除去酸性物质。
③加热:加快反应速率或促进平衡向某个方向移动。
如果在制备过程中出现一些受热易分解、易水解的物质或产物,则要注意对温度的控制。如:侯氏制碱中的NaHCO3,还有如H2O2、Ca(HCO3)2、KMnO4、AgNO3、HNO3(浓)等物质。
④降温:防止某物质在高温时会溶解(或分解),为使化学平衡向着题目要求的方向移动。
⑤萃取:利用萃取原理将混合物进行分离,一般还需通过分液和蒸馏等方法。
(3)获得产品阶段的常见考点
①洗涤(冰水、热水):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。
②蒸发、反应时的气体氛围抑制水解:如从溶液中析出FeCl3、AlCl3、MgCl2等溶质时,应在HCl的气流中加热,以防止其水解。
③蒸发浓缩、冷却结晶:如除去KNO3中的少量NaCl。
④蒸发结晶、趁热过滤:如除去NaCl中的少量KNO3。
⑤重结晶。
3.解题规范作答
文字叙述类题目要规范答题,防止出现因叙述不严谨导致失分,如
(1)洗涤沉淀:往漏斗中加入蒸馏水至浸没沉淀,待水自然流下后,重复以上操作2~3次。
(2)从溶液中得到晶体:蒸发浓缩、冷却结晶、过滤(洗涤、烘干或干燥)。
(3)趁热过滤(或冰水洗涤)的目的:防止某些物质降温时会析出(或升温时会溶解)而带入新的杂质。
(4)反应中采取加热措施的作用:一般是为了增大反应速率或加速某固体的溶解。
【典型例题4】钼(Mo)是一种过渡金属元素,通常用作合金及不锈钢的添加剂,这种元素可增强合金的强度、硬度、可焊性及韧性,还可增强其耐高温及耐腐蚀性能。如图是化工生产中制备金属钼的主要流程图,已知钼酸难溶于水。
(1)写出反应①的化学方程式:________________________。
(2)写出反应②的化学方程式:_________________________。
(3)反应①的尾气可以用碳酸钠溶液吸收。已知
根据表中提供的数据可知,在溶液中不能大量共存的微粒是
A.HCO3-、HSO3-
B
.HCO3-、SO32-
C.HCO3-、H2SO3
D
.HSO3-、CO32-
向过量碳酸钠溶液中通入少量二氧化硫,写出反应的离子方程式:__________________。
(4)如果在实验室模拟操作1和操作2,则需要使用的主要玻璃仪器有 。
(5)工业上制备还原性气体CO和H2的反应原理为CO2+CH42CO+2H2,CH4+H2OCO+3H2。含甲烷体积分数为80%的10L(标准状况)天然气与足量二氧化碳和水蒸气的混合物在高温下反应,甲烷转化率为90%,用产生的还原性气体(CO和H2)还原MoO3制钼,理论上能生产钼的质量为 g(小数点后保留1位,钼的相对原子质量为96)。
【点评】金属及合金的用途非常广泛,制取合金的成分元素不同,元素的含量不同,加工处理方法不同,得到的物质的性质就不相同,因此用途也不相同,对于不同状态的物质进行分离就是分离混合物,常用的方法有过滤、蒸馏、分液、萃取等,采用什么方法要结合物质的存在状态及物质的熔沸点、挥发性、溶解性等的不同而不同,因而操作方法不同,使用的仪器也不同。对于本题来说,涉及的分离混合物的方法有过滤,使用的玻璃仪器有烧杯、漏斗、玻璃棒;钼矿煅烧会产生SO2,若不处理就会导致大气污染,可以利用复分解反应的原理,强酸制取弱酸,用无毒、无害的弱酸的盐的溶液与SO2反应,将其转化为盐,既消除了污染,同时也可以得到有经济价值的盐,达到变废为宝,使物质得到充分利用。
【迁移训练4】【河北省衡水中学2017届高三20周周测】黄铜矿(CuFeS2)是冶炼铜及制备铁的氧化物的重要矿藏,常含有微量的金、银等。如图是以黄铜矿为主要原料生产铜、铁红(氧化铁)颜料的工艺流程图:
(1)反应Ⅰ的离子方程式为_________________________________________。
(2)CuCl难溶于水,但可与过量的Cl-反应生成溶于水的[CuCl2]-。该反应的离子方程式为_________________________________________________。
(3)有大量Cl-存在时,Na2SO3可将CuCl2还原成[CuCl2]-。
Na2SO3要缓慢滴加到溶液中的原因是_________________________________________________。
(4)反应Ⅰ Ⅴ五个反应中属于非氧化还原反应的是反应____________。
(5)已知Cu+在反应Ⅴ中发生自身氧化还原反应,歧化为Cu2+和Cu,由此可推知溶液A中的溶质为_______________(填化学式)。
(6)含AsO43-的废水对环境造成严重污染,常用新制的氢氧化铁沉淀与之作用形成FeAsO4沉淀而除去,相同温度下溶解度:Fe(OH)
3__________(填“<”“
>”或“=”)FeAsO4。
(7)在酸性、有氧条件下,一种叫Thibacillus
ferroxidans的细菌能将黄铜矿转化成硫酸盐,该过程中发生反应的离子方程式为________________________________。
(8)将一定量的铁红溶于160
mL
5
mol

L-1盐酸中,再加入足量铁粉,待反应结束后共收集到气体2.24
L
(标准状况),经检测,溶液中无
Fe3+,则参加反应的铁粉的质量为_____________。1.【2017届高三新课标第一轮复习单元测试元素及其化合物】下列说法正确的是


A.钠在溶液中可置换出铁
B.铁在溶液中可置换出铜
C.Fe不与H2O反应
D.Fe比Al活泼
2.下列叙述正确的是


A.等量的铁分别与足量氯气和硫充分反应,生成物质的物质的量相同
B.等量的铜分别与足量浓、稀硝酸充分反应,生成气体的物质的量相同
C.等量的铝分别与氢氧化钠溶液和盐酸充分反应,生成气体体积一定相同
D.等量的氯气分别与足量氢氧化钠和硫化钠充分反应,转移的电子数相同
3.【河南省郑州市八校2016-2017学年高三下联考】下列有关金属及其合金的说法中,不正确的是


A.在普通钢中加入镍、铬等多种元素可炼成不锈钢
B.硬铝、青铜、金箔都属于合金,合金的性能一般优于纯金属
C.镁在空气中燃烧发出耀眼的白光,可用于制作照明弹
D.日用铝制品表面覆盖着致密的氧化膜,对内部金属起保护作用
4.下列化学反应在冶金工业中没有得到广泛应用的是


A.MgCl2(熔融)
Mg+Cl2↑
B.Al2O3+3C
2Al+3CO↑
C.Fe2O3
+3CO
2Fe
+3CO2↑
D.2Ag2O
4Ag+O2↑
5.【四川省遂宁一中2017届第一次月考】下列关于金属冶炼的说法正确的是


A.由于Al的活泼性强,故工业上采用电解熔融AlCl3的方法生产Al
B.可以用钠加入氯化镁饱和溶液中制取镁
C.炼铁高炉中所发生的反应都是放热的,故无需加热
D.金属冶炼的本质是将化合态金属还原为游离态,冶炼方法由金属的活泼性决定
6.【2017高考化学易错题专题五】有四种金属A、B、C、D,它们与浓HNO3反应时,只有A不反应,把这四种混合物加入盐酸,其中B、C溶解,过滤后,在滤液中加入过量的NaOH溶液,可得到C离子的沉淀,则这四种金属的活动性强弱的顺序可能是


A.BCDA
 B.ABCD
 C.CBDA
 D.DCBA
7.【河北省衡水中学2017届高三下学期七调】某废催化剂含58.2%的SiO2、21.0%的ZnO、4.50%的ZnS和12.8%的CuS及少量的Fe3O4。某同学用15.0
g该废催化剂为原料,回收锌和铜。采用的实验方案如下,回答下列问题:
已知:ZnS与稀硫酸反应,且化合价不变;
CuS既不溶解于稀硫酸,也不与稀硫酸反应
(1)在下列装置中,第一次浸出反应装置最合理的_______(填标号)。
(2)滤液1中含有Fe2+,选用提供的试剂进行检验,检验方法如下:____________。
(提供的试剂:稀盐酸
KSCN溶液
KMnO4溶液
NaOH溶液
碘水)
(3)本实验要用到抽滤,设所用的洗涤剂为X,抽滤洗涤沉淀的操作__________。
(4)写出第二次浸出的化学反应方程式__________________________,
向盛有滤渣1的反应器中加H2SO4和H2O2溶液,应先加_________________。
(5)滤渣2的主要成分是____________________________________。
浓缩、结晶得到硫酸锌晶体的主要仪器名称是______________________。
(6)某同学在实验完成之后,得到1.50
g
CuSO4·5H2O,则铜的回收率为_____。
8.【河北省辛集市第一中学2018届高三上学期第一次月考】铝土矿的主要成分是Al2O3,含有杂质SiO2、Fe2O3、MgO。工业上从铝土矿中提取铝可采用如下工艺流程:
请回答下列问题:
(1)沉淀B的成分是____________(填化学式,下同);
(2)沉淀C的成分是__________;
(3)沉淀F转化为物质M的化学方程式为__________;
(4)由物质M制取铝的化学方程式为____________________;
(5)溶液D中通入过量CO2生成沉淀F的离子方程式为____________________。
1.【2017届河北省正定中学高三上学期第一次月考】
a一种制取粗碘的工艺流程如图所示,下列有关说法不正确的是


A.步骤②中的萃取过程为物理变化
B.步骤③发生的反应中I2是氧化剂,NaOH是还原剂
C.步骤④所加的试剂X可能是稀硫酸
D.步骤⑤涉及的主要操作Y为分液和蒸馏
2.【河北省辛集市第一中学2018届高三上学期第一次月考】下列有关金属的工业制法中,正确的是


A.以海水为原料制得精盐,再电解精盐的水溶液制取钠
B.用海水、石灰乳等为原料,经一系列过程制得氧化镁,用H2还原氧化镁制得镁
C.以铁矿石、焦炭、空气、石灰石等为原料,通过反应产生的CO在高温下还原铁矿石制得铁
D.从铝土矿中获得氧化铝再制得氯化铝固体,电解熔融的氯化铝得到铝
3.为比较铁和铜金属活动性强弱,某研究小组的同学设计了如下一些方案,并将实验结果记录如下表,能根据下列各种现象或产物证明铁的金属活动性比铜强的方案共有


方案
现象或产物
①将铁片置于CuSO4溶液中
铁片上有亮红色物质析出
②将铁丝和铜丝分別在氯气中燃烧
产物分别为FeCl3和CuCl2
③将铁片和铜片分别放入热浓硫酸中
产物分别为Fe2(SO4)3和CuSO4
④将铁片和铜片分别置于稀硫酸溶液中
铁片上产生气泡,铜片上不产生气泡
⑤将铁片和铜片同时插人盛有稀硫酸的烧杯中,并用导线连接
铁片溶解,铜片上有气泡产生
A.2个
B.3个
C.4个
D.5个
4.Al、Fe、Cu都是重要而常见的金属,下列有关说法正确的是


A.三者的单质在常温下都能溶于浓硫酸和浓硝酸
B.三者的单质放置在空气中均只生成氧化物
C.三者所对应的氢氧化物在水中都存在溶解平衡
D.工业上制备这三种金属的方法依次为电解法、热分解法和热还原法
5.【陕西省西藏民族学院附属中学2017届高三3月月考】铝土矿的主要成分是Al2O3、SiO2和Fe2O3等。从铝土矿中提炼Al2O3的流程
下列说法中错误的是


A.滤液Ⅰ的主要成分是Na2SiO3、NaAlO2和NaOH
B.滤液Ⅲ的含大量的阴离子是HCO3-
C.反应Y的离子方程式是2AlO2-+CO2+3H2O=2Al(OH)3↓+CO32-
D.滤液Ⅱ中通入过量的X的目的是使AlO2-充分沉淀而不引进杂质
6.已知MgO、MgCl2的熔点分别为2
800
℃、604
℃,将MgO、MgCl2加热熔融后通电电解,都可得到金属镁。海水中含有MgCl2,工业上从海水中提取镁正确的方法是


A.海水Mg(OH)2Mg
B.海水MgCl2溶液―→MgCl2(熔融)Mg
C.海水Mg(OH)2MgOMg
D.海水Mg(OH)2MgCl2溶液―→MgCl2(熔融)Mg
7.【安徽省江南十校2017届5月冲刺联考(二模)】金属钒主要用于冶炼特种钢和在化学工业、炼油工业中作催化剂,被誉为“合金的维生素”。回收利用废钒催化剂(主要成分为V2O5、VOSO4和二氧化硅)的工艺流程如下图所示。
(1)
粉碎的作用是_______,滤渣可用于_______(填用途)。
(2)
25时,取样进行实验分析,得到钒沉淀率和溶液pH之间的关系如下表所示:
pH
1.3
1.4
1.5
1.6
1.7
1.8
1.9
2.0
2.1
钒沉淀率/%
8.1
91.8
96.5
98
99.8
9.8
96.4
93.0
89.3
根据上表数据判断,加入氨水调节溶液pH的最佳选择为_____;上述过滤操作过程中所需用到的玻璃仪器有__________。
(3)为了提高钒的浸出率,用酸浸使废钒催化剂中的V2O5转变成可溶于水的VOSO4,酸浸过程中还原产物和氧化产物的物质的量之比为_______。
(4)完成并配平氧化过程中的离子方程式:_____
_____ClO3-+
VO2+
+
=
VO3++
Cl-+

(5)废钒催化剂中V2O5的质量分数为6%(原料中的所有钒已换算成V2O5)。取100g此废钒催化剂按上述流程进行实验,当加入105
mL
0.1
mol·L-1的KClO3溶液时,溶液中的钒恰好被完全处理,假设以后各步钒没有损失,则该工业生产中钒的回收率是________。
8.【2018《单元滚动检测卷》高考化学精练检测三】黄铜矿是工业炼铜的主要原料,其主要成分为CuFeS2,现有一种天然黄铜矿(含SiO2),为了测定该黄铜矿的纯度,甲同学设计了如图实验:
现称取研细的黄铜矿样品1.84
g,在空气存在下进行煅烧,生成Cu、Fe3O4和SO2气体,实验后取d中溶液的置于锥形瓶中,用0.05
mol·L-1
标准碘溶液进行滴定,消耗标准溶液20
mL。
请回答下列问题:
(1)将样品研细后再反应,其目的是__________________________________。
(2)装置a和c的作用分别是________和________(填标号,可以多选)。
a.除去SO2气体
b.除去空气中的水蒸气
c.有利于气体混合
d.有利于观察空气流速
e.除去反应后多余的氧气
(3)滴定达终点时的现象是_________________________________________。
(4)上述反应结束后,仍需通一段时间的空气,其目的是_______________________。
(5)通过计算可知,该黄铜矿的纯度为___________________。
1.【2016年高考上海卷】已知NaOH+Al(OH)3→Na[Al(OH)4]。向集满CO2的铝制易拉罐中加入过量NaOH浓溶液,立即封闭罐口,易拉罐渐渐凹瘪;再过一段时间,罐壁又重新凸起。上述实验过程中没有发生的离子反应是


A.CO2+2OH →CO32 +H2O
B.Al2O3+2OH +3
H2O→2
[Al(OH)4]

C.2
Al+2OH +6H2O→2
[Al(OH)4]
+3
H2↑
D.Al3++4
OH →[Al(OH)4]
2.【2015北京理综化学】在通风橱中进行下列实验:
步骤
现象
Fe表面产生大量无色气泡,液面上方变为红棕色
Fe表面产生少量红棕色气泡后,迅速停止
Fe、Cu接触后,其表面产生红棕色气泡
下列说法中不正确的是


A.Ⅰ
种气体有无色变红棕色的化学方程式为:2NO+O2=2NO2
B.Ⅱ中的现象说明Fe表面形成致密的氧化层,阻止Fe进一步反应
C.对比Ⅰ、Ⅱ中现象,说明稀HNO3的氧化性强于浓HNO3
D.针对Ⅲ中现象,在Fe、Cu之间连接电流计,可判断Fe是否被氧化
3.【2015新课标Ⅰ卷理综化学】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






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,溶液呈血红色
稀硝酸将Fe氧化为Fe3+
B.
将铜粉加1.0
mol·L-1
Fe2(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.
将0.1mol·L-1MgSO4溶液滴入NaOH溶液至不再有沉淀产生,再滴加0.1mol·L-1CuSO4溶液
先有白色沉淀生成后变为浅蓝色沉淀
Cu(OH)2的溶度积比Mg(OH)2的小
4.【2015天津理综化学】(18分)废旧印刷电路板是一种电子废弃物,其中铜的含量达到矿石中的几十倍。湿法技术是将粉碎的印刷电路板经溶解、萃取、电解等操作得到纯铜等产品。某化学小组模拟该方法回收铜和制取胆矾,流程简图如下:
回答下列问题:
(1)反应Ⅰ是将Cu转化为Cu(NH3
)42+,反应中H2O2
的作用是
。写出操作①的名称:

(2)反应II是铜氨溶液中的Cu(NH3
)42+与有机物RH反应,写出该反应的离子方程式:
。操作②用到的主要仪器名称为
,其目的是(填序号)

a.富集铜元素
b.使铜元素与水溶液中的物质分离
c.增加Cu2+在水中的溶解度
(3)反应Ⅲ是有机溶液中的CuR2与稀硫酸反应生成CuSO4和
。若操作③使用右图装置,图中存在的错误是

(4)操作④以石墨作电极电解CuSO4
溶液。阴极析出铜,阳极产物是
。操作⑤由硫酸铜溶液制胆矾的主要步骤是

(5)流程中有三次实现了试剂的循环使用,已用虚线标出两处,第三处的试剂是
。循环使用的NH4Cl在反应Ⅰ中的主要作用是

5.【2016年高考北京卷】(12分)以废旧铅酸电池中的含铅废料(Pb、PbO、PbO2、PbSO4及炭黑等)和H2SO4为原料,制备高纯PbO,实现铅的再生利用。其工作流程如下:
(1)过程Ⅰ中,在Fe2+催化下,Pb和PbO2反应生成PbSO4的化学方程式是__________。
(2)过程Ⅰ中,Fe2+催化过程可表示为:
i:2Fe2++
PbO2+4H++SO42 =2Fe3++PbSO4+2H2O
ii:
……
①写出ii的离子方程式:________________。
②下列实验方案可证实上述催化过程。将实验方案补充完整。
A.向酸化的FeSO4溶液中加入KSCN溶液,溶液几乎无色,再加入少量PbO2,溶液变红。
B.______________。
(3)PbO溶解在NaOH溶液中,存在平衡:PbO(s)+NaOH(aq)NaHPbO2(aq),其溶解度曲线如图所示。
①过程Ⅱ的目的是脱硫。滤液1经处理后可在过程Ⅱ中重复使用,其目的是_____(选填序号)。
A.减少PbO的损失,提高产品的产率
B.重复利用氢氧化钠,提高原料的利用率
C.增加Na2SO4浓度,提高脱硫效率
②过滤Ⅲ的目的是提纯,综合上述溶解度曲线,简述过程Ⅲ的操作_______________________。
6.【2016年高考海南卷】(8分)KAl(SO4)2·12H2O(明矾)是一种复盐,在造纸等方面应用广泛。实验室中,采用废易拉罐(主要成分为Al,含有少量的Fe、Mg杂质)制备明矾的过程如下图所示。回答下列问题:
(1)为尽量少引入杂质,试剂①应选用___(填标号)。
A.HCl溶液
B.H2SO4溶液
C.氨水
D.NaOH溶液
(2)易拉罐溶解过程中主要反应的化学方程式为________。
(3)沉淀B的化学式为________;将少量明矾溶于水,溶液呈弱酸性,其原因是__________。
(4)已知:Kw=1.0×10-14,Al(OH)3AlO2-+H++H2O
K=2.0×10-13。Al(OH)3溶于NaOH溶液反应的平衡常数等于_________。
7.【2017江苏卷】(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_____________________。
NH4ClHClAlAl2O38.【2017江苏卷】(15分)某科研小组采用如下方案回收一种光盘金属层中的少量Ag(金属层中其他金属含量过低,对实验的影响可忽略)。
已知:①NaClO溶液在受热或酸性条件下易分解,如:3NaClO2NaCl+NaClO3
②AgCl可溶于氨水:AgCl+2NH3·H2O
Ag(NH3)
2++
Cl
+2H2O
③常温时N2H4·H2O(水合肼)在碱性条件下能还原Ag(NH3)2+:
4Ag(NH3)
2++N2H4·H2O4Ag↓+N2↑+4NH4++4NH3↑+H2O
(1)“氧化”阶段需在80℃条件下进行,适宜的加热方式为__________________。
(2)NaClO溶液与Ag反应的产物为AgCl、NaOH和O2,该反应的化学方程式为________________。
HNO3也能氧化Ag,从反应产物的角度分析,以HNO3代替NaClO的缺点是____________________。
(3)为提高Ag的回收率,需对“过滤Ⅱ”的滤渣进行洗涤,并_______________________。
(4)若省略“过滤Ⅰ”,直接向冷却后的反应容器中滴加10%氨水,则需要增加氨水的用量,除因过量NaClO与NH3·H2O反应外(该条件下NaClO3与NH3·H2O不反应),还因为_____________________。
(5)请设计从“过滤Ⅱ”后的滤液中获取单质Ag的实验方案:________________________(实验中须使用的试剂有:2
mol·L 1水合肼溶液,1
mol·L 1H2SO4)。(测试时间60分钟,满分100分)
姓名:
班级:
得分:
一、选择题(本题包括10小题,每小题5分,共50分)
1.【黑龙江省大庆市2017届高三三模】化学与生产、生活息息相关,下列叙述错误的是


A.“真金不怕火炼”说明有些金属(例如金)即使在高温下也不与氧气发生反应
B.中国古代利用明矾溶液的酸性清除铜镜表面的铜锈
C.含重金属离子的电镀废液不能随意排放
D.铜的金属活泼性比铁弱,可在海轮外壳上装若干铜块以减缓其腐蚀
2.【2017届甘肃省天水一中高三上段考二】下列说法中错误的是


A.用饱和氯化铁溶液与氢氧化钠溶液反应制取氢氧化铁胶体
B.氢氧化铝用于治疗胃酸过多
C.氧化铁可用作红色颜料
D.铁制容器可盛装烧碱溶液
3.【2018版化学(苏教版)高考总复习课时跟踪训练】铝土矿的主要成分中含有氧化铝、氧化铁和二氧化硅等,工业上经过下列工艺可以冶炼金属铝。下列说法错误的是


A.①中还需要进行过滤操作,滤渣为二氧化硅
B.a、b中铝元素的存在形式不同
C.③中需要通入过量的氨气
D.④进行的操作是加热,而且d一定是氧化铝
4.【2017届云南省临沧一中高三上学期第二次月考】根据下图海水综合利用的工业流程图,判断下列说法正确的是


已知:MgCl2·6H2O受热生成Mg(OH)Cl和HCl气体等。
A.过程①的提纯是物理过程,过程②通过氧化还原反应可产生2种单质
B.在过程③中将MgCl2·6H2O灼烧即可制得无水MgCl2
C.在过程④、⑥反应中每氧化0.2
mol
Br-
需消耗2.24
L
Cl2
D.过程⑤反应后溶液呈强酸性,生产中需解决其对设备的腐蚀问题
5.工业上用的铝上矿(主要成分是氧化铝.含氧化铁杂质)为原料冶炼铝的工艺流程如下


下列叙述正确的是


A.反应①中试剂X是氢氧化钠溶液
B.试剂Y是HCI,它与AlO2-反应生成氢氧化铝
C.图中所示转化反应中包含2个氧化还原反应
D.将X与Y试剂进行对换,最终可以达到相同结果
6.金属冶炼一般有下列四种方法:①焦炭法
②水煤气(或H2、CO)法
③活泼金属置换法④电解法。这四种方法在工业上均有应用。古代有:(Ⅰ)火烧孔雀石炼铜;(Ⅱ)湿法炼铜。现代有:(Ⅲ)铝热法炼铬;(Ⅳ)从光卤石中炼镁。对它们的冶炼方法的分析,不正确的是


A.(Ⅰ),①
B.(Ⅱ),②
C.(Ⅲ),③
D.(Ⅳ),④
7.下列说法正确的是


A.自然界中的金属都是以化合态形式存在的
B.金属活动性虽然不同,但冶炼方法是相同的
C.金属矿物资源丰富且可再生,可尽量开采利用
D.金属的冶炼就是把金属化合物还原为金属单质
8.【河北省唐山市开滦第二中学2016-2017学年高三3月月考】对四种金属G、L、M、R进行如下实验:
金属
实验
G
L
M
R
和冷水反应
无反应
慢慢反应
未做
未做
和2
mol/LHCl反应
溶解并放出气体
溶解并放出气体
无反应
无反应
和Rn+的水溶液反应
溶解并形成沉淀
未做
溶解并形成沉淀
未做
根据表中所给实验结果,判断这四种金属活泼性由强到弱的顺序正确的是


A.L、G、R、M
B.G、L、M、R
C.L、G、M、R
D.L、R、G、M
9.下列事实不能用金属活动性解释的是


A.生活中可用铝制的水壶烧水
B.镀锌铁制品破损后,镀层仍能保护铁制品
C.工业上常用热还原法冶炼铁,用电解法冶炼钠
D.电解法精炼铜时,其含有的Ag、Au杂质沉积在电解槽的底部
10.海水是一个巨大的化学资源库,下列有关海水综合利用的说法错误的是


A.海水中含有溴元素,需经过化学变化才可以得到溴单质
B.无论是海水波浪发电还是潮汐发电,都是将化学能转化为电能
C.从海水中可以得到NaCl,电解熔融NaCl可制备金属钠
D.从海水中提取镁可以采用下列方法:
二、非选择题(4小题,共50分)
11.(13分)【福建省福州一中2017高三1月月考】辉铜矿是冶炼铜的重要原料.
(1)工业上冶炼粗铜的某种反应为:Cu2S+O2===2Cu+SO2
①当产生标况下11.2L气体时,转移电子数目为

②将粗铜进行电解精炼,粗铜应与外电源的
极相接;若精炼某种仅含杂质锌的粗铜,通电一段时间后测得阴极增重ag,电解质溶液增重bg,则粗铜中含锌的质量分数为

(2)将辉铜矿、软锰矿做如下处理,可以制得碱式碳酸铜:
①步骤I中用稀硫酸浸取矿石,为提高浸取率可采取的措施有
(任写一种).
②步骤Ⅱ中调节浸出液pH=3.5的作用是

③步骤Ⅰ中发生如下3个反应,已知反应i)中生成的硫酸铁起催化作用。请写出反应iii)的化学方程式。
i)Fe2O3+3H2SO4
=
Fe2(SO4)3+3H2O
ii)Cu2S+
Fe2(SO4)3
=
CuSO4+CuS+2FeSO4
iii)
④步骤Ⅱ中,碳酸氢铵参与反应的离子方程式为

12.(12分)海水是巨大的资源宝库,从海水中提取食盐和溴的过程如下:
(1)请列举海水淡化的两种方法:


(2)步骤Ⅰ中已获得Br2,步骤Ⅱ中又将Br2还原为Br-,其目的为

(3)步骤Ⅱ用SO2水溶液吸收Br2,吸收率可达95%,有关反应的离子方程式为

(4)某化学研究性学习小组为了解从工业溴中提纯溴的方法,查阅了有关资料,Br2的沸点为59℃.微溶于水,有毒性和强腐蚀性.他们参观生产过程后,了解到如下装置简图:请你参与分析讨论:
①图中仪器B的名称:

②整套实验装置中仪器连接均不能用橡胶塞和橡胶管,其原因是

③实验装置气密性良好,要达到提纯溴的目的,操作中如何控制关键条件:

④C中液体产生颜色为
。为除去该产物中仍残留的少量Cl2,可向其中加入NaBr溶液,充分反应后,再进行的分离操作是

13.(12分)【葫芦岛市2017届第二次模拟考试(5月)】聚硅酸铁是目前无机高分子絮凝剂研究的热点,一种用钢管厂的废铁渣(主要成分Fe3O4,少量碳及二氧化硅)为原料制备的流程如下:
(1)废铁渣进行“粉碎”的目的是____________。
(2)“酸浸”需适宜的酸浓度、液固比、酸浸温度、氧流量等,其中酸浸温度对铁浸取率的影响如右图所示:
①加热条件下酸浸时,Fe3O4与硫酸反应的化学方程式为___________。
②酸浸时,通入O2的目的是_____________,该反应的离子方程式为_________。
③当酸浸温度超过100℃时,铁浸取率反而减小,其原因是____________。
(3)滤渣的主要成分为____________(填化学式)。
(4)“Fe3+浓度检测”是先用SnCl2将Fe3+还原为Fe2+;在酸性条件下,再用K2Cr2O7标准溶液滴定Fe2+(Cr2O72-被还原为Cr3+),该滴定反应的离子方程式为_______。
14.(13分)【2017届贵州省铜仁一中高三上月考三】某化学兴趣小组设计了如下实验流程,用含有铝、铁和铜的合金废料制取氯化铝、绿矾晶体和胆矾晶体。
请回答:
(1)写出绿矾的化学式:__________________。试剂X是

(2)步骤Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ中均需进行的实验操作是____________。
(3)溶液E得到绿矾晶体的实验操作

(4)进行步骤Ⅱ时,该小组用如图所示装置及试剂制取CO2并将制得的气体通入溶液A中。一段时间后,观察到烧杯中产生的白色沉淀会逐渐减少。为了避免固体C减少,可采取的改进措施是__________。
(5)用固体F制备CuSO4溶液,可设计以下三种途径:
写出途径①中反应的离子方程式:__________________________,
请选出你认为的最佳途径并说明选择的理由:______________________________。1、了解金属冶炼的基本方法,能够选择合理的方法冶炼金属。
2、掌握海水资源的综合开发与利用。能够从海水中得到Mg、I2、Br2等物质。了解氯碱工业。
3、了解合金的概念及其重要应用。
金属的性质
1.金属的物理性质
金属具有共同的物理性质(金属光泽、导电性、传热性、延展性等)。大多数金属单质呈银白色,但金、铜等少数金属有特殊颜色。除汞外,常温下金属都是固体。不同的金属,密度相差较大,其中密度最小的金属是锂(0.534
g·cm-3),常见金属中密度最大的是铂(Pt,俗称白金,21.45
g·cm-3)。金属中硬度最大是铬(Cr)。金属的熔、沸点相差也很大,钠、钾、铷、铯的熔点都低于水的沸点(100℃),而熔点最高的钨达到3
410
℃。
金属可分成重金属和轻金属(以单质密度4.5g·cm-3为界)、有色金属和黑色金属(冶金工业中常用,铁、铬、锰是黑色金属)、常见金属和稀有金属(根据含量)等。
2.金属的化学性质
金属原子的最外层电子数一般小于4个,在化学反应中易失电子,因而常做还原剂,表现出较强的还原性,其主要表现为:
(1)易与O2、Cl2、Br2等非金属反应;
(2)大多数能与H2O反应;
(3)大多数能与酸反应;
(4)一般能与盐溶液发生反应。
【规律总结】熟记金属活动性顺序
金属活动性顺序
K、Ca、Na
Mg
Al、Zn
Fe、Sn、Pb(H)
Cu、Hg、Ag
Pt、Au
与O2反应
常温下易被氧化,点燃生成过氧化物或其他复杂氧化物
常温生成氧化膜
加热化合
不反应
与H2O反应
常温下生成碱和氢气
与热水反应
有碱存在与水反应
与高温水蒸气反应
不反应
与非氧化性酸反应
生成盐和氢气
不反应
与盐溶液反应
先与水反应,生成的碱再与盐反应
排在前面的金属能把排在后面的金属从其盐溶液中置换出来
自然界存在形态
化合态(Fe有游离态)
游离态
二、合金及金属材料
1、合金
(1)概念:合金是指两种或两种以上的金属(或金属与非金属)熔合而成的具有金属特性的物质。
(2)性能:合金具有不同于各成分金属的物理、化学性能或机械性能。
①熔点:一般比它的各成分金属的低;
②硬度和强度:一般比它的各成分金属的大。
2、常见金属材料
金属材料—
(1)重要的黑色金属材料——钢
钢是用量最大、用途最广的合金。

(2)几种有色金属材料
EQ
\b\lc\{(\a\al
(铝及铝合金
EQ
\b\lc\{(\a\al
(铝,铝合金))
,铜及铜合金
EQ
\b\lc\{(\a\al
(铜,铜合金:青铜是我国使用最早的合金,常见的还有黄铜和白铜))
))
【典型例题1】【宁夏固原市第一中学2017届高三下学期第二次模拟】为比较铁和铜金属活动性强弱,某研究小组的同学设计了如下一些方案,并将实验结果记录如下:
方案
现象或产物
①将铁片置于CuSO4溶液中
铁片上有亮红色物质析出
②将铁丝和铜丝分别在氯气中燃烧
产物分别为FeCl3和CuCl2
③将铁片和铜片分别放入热浓硫酸中
产物分别为Fe2(SO4)3和CuSO4
④将铁片和铜片分别置于稀硫酸溶液中
铁片上有气泡,铜片上不产生气泡
⑤将铁片和铜片同时插入盛有稀硫酸的烧杯中,并用导线连接
铁片溶解,铜片上有气泡产生
能根据以上各种现象或产物证明铁的金属活动性比铜强的方案一共有


A.2种
B.3种
C.4种
D.5种
【答案】B
强于金属铜,故⑤正确;故选B。
【点评】本题考查学生金属活泼性的判断方法,可以根据所学知识来回答,注意平时知识的积累,综合性较强,难度中等。常见判断金属活泼性的方法:1.利用金属活动性顺序表判断(K
Ca
Na
Mg
Al
Zn
Fe
Sn
Pb(H)
Cu
Hg
Ag
Pt
Au)排在前面的活泼;2.在周期表中的位置
左下角的活泼性强;3.金属单质和水或酸反应的难易程度来判断,越容易反应,反应更剧烈的活泼性强;4.根据最高价氧化物对应水化物氢氧化物的碱性越强,越活泼;5.根据金属之间的置换反应判断;强的能把弱的从它的盐溶液中置换出来;6.根据金属阳离子的氧化性判断:金属阳离子的氧化越弱,金属单质的还原性越强,越活泼。7、利用原电池和电解池的电极反应判断。
【迁移训练1】下列关于金属的叙述中正确的是


A.所有的金属都是固态的
B.金属具有导电性、导热性和延展性
C.所有金属能与酸反应
D.金属元素在自然界中都是以化合态存在的
【答案】B
三、金属矿物的开发和利用
1、金属在自然界中存在的形态
除了Au、Pt等极少数金属外,绝大多数金属以化合态的形式存在于自然界中。在这些金属化合物中,金属元素都显正化合价。
2、金属冶炼的实质
使金属化合物中的金属离子得电子被还原为金属单质的过程:Mn++ne-=M。
3、金属冶炼的一般步骤
4、金属冶炼方法
金属活动性顺序与金属冶炼方法的关系
金属的活动性顺序
K、Ca、Na、Mg、Al
Zn、Fe、Sn、Pb(H)、Cu
Hg、Ag
Pt、Au
金属原子失电子能力
强―→弱
金属离子得电子能力
弱―→强
主要冶炼方法
电解法
热还原法
热分解法
物理方法
(1)热分解法
例如:2HgO2Hg+O2↑,2Ag2O4Ag+O2↑。
用热分解冶炼法冶炼金属的特点是:金属元素的金属性弱,金属元素的原子难失去电子,其金属离子容易得到电子,该金属元素所形成的化合物稳定性较差。
(2)热还原法冶炼金属
①焦炭还原法。
例如:C还原ZnO、CuO,。
②一氧化碳还原法。
例如:CO还原Fe2O3、CuO。
③氢气还原法。
例如:H2还原WO3、Fe3O4,其化学方程式依次为
3H2+WO3W+3H2O,4H2+Fe3O43Fe+4H2O。
④活泼金属还原法。
例如:Al还原Cr2O3、V2O5,其化学方程式依次为
2Al+Cr2O3Al2O3+2Cr,10Al+3V2O56V+5Al2O3。
(3)电解法冶炼金属
例如:Al2O3、MgCl2、NaCl的电解反应。
【归纳总结】
(1)选择金属冶炼的方法要依据金属在自然界中的存在形态和金属的活动性。金属活动性顺序表中,金属的位置越靠后,越容易被还原;金属的位置越靠前,越难被还原。
(2)化学性质很稳定的金属如Au、Pt等,在自然界中呈游离态,用物理方法即可得到。
(3)有些活动性很强的金属也可以用还原法来冶炼,
如:Na+KClK↑+NaCl
2RbCl+MgMgCl2+2Rb↑等,
在此主要运用了化学平衡移动原理,利用K、Rb沸点低,汽化离开反应体系,使化学反应得以向正反应方向进行。
【典型例题2】下列说法错误的是


①加热HgO制取Hg
②将钠加入氯化铜溶液中制取铜
③电解熔融氯化铝制取铝
④电解饱和食盐水来制取金属钠
⑤不能利用铝热反应制取镁
A.②④
B.①③⑤
C.②③④
D.①⑤
【答案】C
【点评】选择金属的冶炼方法时,要依据金属活动性顺序:①热分解法,冶炼的是排在金属活动性顺序后面的一些不活泼金属;②热还原法,冶炼的是排在金属活动性顺序中处于中间位置的金属;③电解法,冶炼的是排在金属活动性顺序前面的一些比较活泼的金属。
【迁移训练2】【2018《单元滚动检测卷》高考化学(江苏专用,苏教版)精练检测三】工业上用铝土矿(主要成分Al2O3,含Fe2O3杂质)为原料冶炼铝的工艺流程如下:
下列叙述正确的是


A.试剂X可以是氢氧化钠溶液,也可以是盐酸
B.反应①过滤后所得沉淀为Fe2O3
C.图中所示转化反应都不是氧化还原反应
D.反应②的化学方程式为NaAlO2+CO2+2H2O===Al(OH)3↓+NaHCO3
【答案】BD
四、海洋资源的开发利用
1、海水淡化
(1)海水淡化途径:通过从海水中提取淡水或从海水中把盐分离出去。
(2)海水淡化的方法及其特点
淡化方法
原理
蒸馏法
将海水加热蒸发汽化,然后冷凝水蒸气得到蒸馏水
电渗析法
利用阴、阳离子交换膜对水中阴离子、阳离子的选择透过性,在外加直流电场作用下,使水中的一部分离子转移入另一部分水中而达到除盐目的
离子交换法
用阳离子交换树脂和阴离子交换树脂除去海水中的阳离子和阴离子,得到去离子水的方法
海水淡化的方法主要有蒸馏法(如图所示)、电渗析法、离子交换法等。其中蒸馏法的历史最久,技术和工艺也比较完善,但成本较高。
2、海水中提取镁的工艺流程及原理
(1)工艺流程
(2)主要过程及反应原理
①分解贝壳、制备Ca(OH)2:CaCO3CaO+CO2↑;CaO+H2O===Ca(OH)2。
②沉淀Mg2+:Mg2++2OH-===Mg(OH)2↓。
③制备MgCl2:Mg(OH)2+2HCl===MgCl2+2H2O。
④制取Mg:MgCl2(熔融)Mg+Cl2↑。
3、从海水中提取溴——空气吹出法
(1)工艺流程
(2)主要过程及反应原理
①浓缩:海水晒盐和海水淡化的过程中副产物Br-得到浓缩。
②氧化:向浓缩的海水中通入Cl2,将Br-氧化为Br2,Cl2+2Br-===Br2+2Cl-。
③富集:利用溴的挥发性,通入热空气和水蒸气,吹出的溴蒸气用SO2吸收,Br2+SO2+2H2O===2HBr+H2SO4。
④氧化:利用Cl2将HBr氧化得到溴单质,2HBr+Cl2===2HCl+Br2。
4、海带中碘的提取
(1)流程
(2)主要化学原理:Cl2+2KI=2KCl+I2。
5、氯碱工业
以氯碱工业以电解饱和食盐水为基础的化工生产及产品的工业。
(1)食盐水精制
由于粗盐水中含有泥沙、Cu2+、Mg2+、Fe3+、SO杂质,不符合电解要求,因此必须经过精制。
精制食盐水时经常加入Na2CO3、NaOH、BaCl2等,使杂质成为沉淀过滤除去,然后加入盐酸调节盐水的pH。例如:
加入Na2CO3溶液以除去Ca2+:
Ca2++CO=CaCO3↓
加入NaOH溶液以除去Mg2+、Fe3+等:Mg2++2OH-=Mg(OH)2↓;Fe3++3OH-=Fe(OH)3↓
为了除去SO,可以先加入BaCl2溶液,然后再加入Na2CO3溶液以除去过量的Ba2+:
Ba2++
SO=BaSO4↓
Ba2++CO=BaCO3↓
这样处理后的盐水仍含有一些Ca2+、Mg2+等金属离子,由于这些阳离子在碱性环境中会生成沉淀,损坏离子交换膜,因此该盐水还需送入阳离子交换塔,进一步通过阳离子交换树脂除去Ca2+、Mg2+等。这时的精制盐水就可以送往电解槽中进行电解了。
(2)离子交换膜法电解
阳离子交换膜有一种特殊的性质,即它只允许阳离子通过,而阻止阴离子和气体通过,也就是说只允许Na+通过,而Cl-、OH-和气体则不能通过。这样既能防止阴极产生的H2和阳极产生的Cl2相混合而引起爆炸,又能避免Cl2和NaOH溶液作用生成NaClO而影响烧碱的质量。
 精制的饱和食盐水进入阳极室;纯水(加入一定量的NaOH溶液)加入阴极室。通电时,H2O在阴极表面放电生成H2,Na+穿过离子膜由阳极室进入阴极室,导出的阴极液中含有NaOH;Cl-则在阳极表面放电生成Cl2。电解后的淡盐水从阳极导出,可重新用于配制食盐水。
 离子交换膜法电解制碱的主要生产流程可以简单表示如上图所示:
(3)基本原理
电解饱和食盐水的总反应可以表示为:
2NaCl+2H2O
2NaOH+H2↑+Cl2↑
阳极反应:2Cl--2e-=Cl2↑(氧化反应)
阴极反应:2H++2e-=H2↑(还原反应)
【典型例题3】根据下图海水综合利用的工业流程图,判断下列说法不正确的是(

已知:MgCl2·6H2O受热生成Mg(OH)
Cl和HC1气体等。
A.过程①的提纯是化学过程,过程②通过氧化还原反应可产生2种单质
B.在过程③中将MgCl2·6H2O直接灼烧得不到MgCl2
C.在过程④、⑥反应中每氧化0.2
mol
Br一需消耗2.24LCl2
D.过程⑤反应后溶液呈强酸性,生产中需解决其对设备的腐蚀问题
【答案】C
所以生产中需解决其对设备的腐蚀问题,D项正确,答案选C。
【点评】本题考查了海水资源的综合利用,对于海水资源的综合利用,通常包括海水中水资源的利用和其他资源的利用,水资源利用中最重要的是海水淡化的方法,包括蒸馏法、离子交换法和电渗析法;其他资源的利用主要包括氯碱工业、海水提溴、海水提碘和海水提镁,要顺利解决此类型题,需要注意如下几点:海洋资源的综合利用的原理分析:熟悉工艺流程的过程,清楚各步工艺流程的设计意图,如由于在海水中钠、镁、溴、碘都以化合态形式存在且含量较低,所以需要先富集再提取,提取过程中需要发生氧化还原反应获得它们的单质。如海水中的Br-、I-,一般要加入氧化剂氧化使其生成Br2、I2,然后再采用萃取法或蒸馏法提纯物质。
【迁移训练3】海水中蕴藏着丰富的资源。除从海水中可制得食盐外,还可以制取镁、钾、溴及其化工产品。从海水中制取金属镁、溴的化工流程图如下:
已知:MgO的熔点为28000C,MgCl2的熔点为7120C。
回答下列问题:
(1)操作2的方法是_____________,操作3具体指_____________________。
(2)操作1粗盐精制主要是要除掉粗盐中的Ca2+、Mg2+、SO42-
离子,以下试剂合理的组合是________

稀盐酸

NaOH

Na2CO3

BaCl2
A.②③④①
B.③②④①
C.④②③①
D.④③①②
(3)SO2水溶液可以起到富集溴的目的,该溶液吸收溴的离子反应方程式是____________

(4)写出电解MgCl2制取Mg的化学方程式______________________。
(5)有同学认为:上述流程过于复杂,可直接加热Mg(OH)2得到MgO,再电解熔融的MgO制取金属镁,这样可简化实验步骤,体现实验的简约性原则。你同意该同学的想法吗?_______(填“同意”或“不同意”),请说出你同意或不同意的理由____________________________。
【答案】
过滤
蒸发浓缩
降温结晶
c
Br2
+
SO2
+
2H2O
====
2Br-
+
SO42-
+
4H+
不同意
MgO的熔点太高
BaCl2、Na2CO3、NaOH、稀盐酸,故选C。(3)SO2水溶液可以起到富集溴的目的,溴将SO2氧化,该溶液吸收溴的离子反应方程式是
Br2
+
SO2
+
2H2O=
2Br-
+
SO42-
+
4H+;(4)电解MgCl2制取Mg的化学方程式;(5)不同意
,MgO的熔点太高,,使其熔融所费能量太多,而MgCl2是离子晶体并且熔点低,熔融电解耗能少。
考点:无机化工流程题的解题策略
1.解题基本步骤
(1)审题
①从题干中获取有用信息,了解生产的产品,并在流程框图上,标出原料中的成分,找出原料中的杂质。
②审流程图:看箭头,进入的是投料(即反应物),出去的是生成物(包括主产物和副产物);找三线,物料进出线、操作流程线、循环线。
(2)析题:分析流程中的每一步骤,知道“四个什么”:①反应物是什么?②发生了什么反应?③该反应造成了什么后果?④对制造产品有什么作用?抓住一个关键点:一切反应或操作都是为获得产品而服务。
(3)技巧:从问题中获取信息,帮助解题,流程图下面题目中所提的问题,有时对我们分析流程中某一步的作用有很大帮助,所以我们在做题时,不仅要把题中所给信息及流程图审一遍,还要把题中所提问题浏览一遍。
2.解题思维方向
化工流程题目在流程上一般分为3个过程:
―→―→
(1)原料处理阶段的常见考点与常见名词
①研磨、粉碎、加热:加快反应速率。
②溶解:通常用酸溶,如用硫酸、盐酸、浓硫酸等。
③水浸:与水接触反应或溶解。
④浸出:固体加水(酸)溶解得到离子。
⑤浸出率:固体溶解后,离子在溶液中含量的多少(更多转化)。
⑥酸浸:在酸溶液中反应使可溶性金属离子进入溶液,不溶物通过过滤除去的溶解过程。
⑦灼烧、焙烧、煅烧:改变结构,使一些物质能溶解,并使一些杂质高温下氧化,分解。
(2)分离提纯阶段的常见考点
①调pH除杂
a.控制溶液的酸碱性使某些金属离子形成氢氧化物沉淀。
例如:已知下列物质开始沉淀和沉淀完全时的pH如下表所示。
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
若要除去Mn2+溶液中含有
的Fe2+,应该怎样做?
提示:先用氧化剂把Fe2+氧化为Fe3+,再调溶液的pH到3.7。
注意:把溶液调节pH到3.7,并不是加酸调节,而是增大pH,应该加碱或其他与酸反应的物质。
b.调节pH所需的物质一般应满足两点:能与H+反应,使溶液pH增大;不引入新杂质。
例如:若要除去Cu2+溶液中混有的Fe3+,可加入CuO、Cu(OH)2、Cu2(OH)2CO3等物质来调节溶液的pH。
②试剂除杂:要注意所加试剂是还原剂还是氧化剂,然后分析反应类型,如果加入氧化剂(或还原剂),则说明原溶液中有还原剂(或氧化剂),发生氧化还原反应。
加入酸,是为了除去碱性物质;加入碱,是为了除去酸性物质。
③加热:加快反应速率或促进平衡向某个方向移动。
如果在制备过程中出现一些受热易分解、易水解的物质或产物,则要注意对温度的控制。如:侯氏制碱中的NaHCO3,还有如H2O2、Ca(HCO3)2、KMnO4、AgNO3、HNO3(浓)等物质。
④降温:防止某物质在高温时会溶解(或分解),为使化学平衡向着题目要求的方向移动。
⑤萃取:利用萃取原理将混合物进行分离,一般还需通过分液和蒸馏等方法。
(3)获得产品阶段的常见考点
①洗涤(冰水、热水):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。
②蒸发、反应时的气体氛围抑制水解:如从溶液中析出FeCl3、AlCl3、MgCl2等溶质时,应在HCl的气流中加热,以防止其水解。
③蒸发浓缩、冷却结晶:如除去KNO3中的少量NaCl。
④蒸发结晶、趁热过滤:如除去NaCl中的少量KNO3。
⑤重结晶。
3.解题规范作答
文字叙述类题目要规范答题,防止出现因叙述不严谨导致失分,如
(1)洗涤沉淀:往漏斗中加入蒸馏水至浸没沉淀,待水自然流下后,重复以上操作2~3次。
(2)从溶液中得到晶体:蒸发浓缩、冷却结晶、过滤(洗涤、烘干或干燥)。
(3)趁热过滤(或冰水洗涤)的目的:防止某些物质降温时会析出(或升温时会溶解)而带入新的杂质。
(4)反应中采取加热措施的作用:一般是为了增大反应速率或加速某固体的溶解。
【典型例题4】钼(Mo)是一种过渡金属元素,通常用作合金及不锈钢的添加剂,这种元素可增强合金的强度、硬度、可焊性及韧性,还可增强其耐高温及耐腐蚀性能。如图是化工生产中制备金属钼的主要流程图,已知钼酸难溶于水。
(1)写出反应①的化学方程式:________________________。
(2)写出反应②的化学方程式:_________________________。
(3)反应①的尾气可以用碳酸钠溶液吸收。已知
根据表中提供的数据可知,在溶液中不能大量共存的微粒是
A.HCO3-、HSO3-
B
.HCO3-、SO32-
C.HCO3-、H2SO3
D
.HSO3-、CO32-
向过量碳酸钠溶液中通入少量二氧化硫,写出反应的离子方程式:__________________。
(4)如果在实验室模拟操作1和操作2,则需要使用的主要玻璃仪器有 。
(5)工业上制备还原性气体CO和H2的反应原理为CO2+CH42CO+2H2,CH4+H2OCO+3H2。含甲烷体积分数为80%的10L(标准状况)天然气与足量二氧化碳和水蒸气的混合物在高温下反应,甲烷转化率为90%,用产生的还原性气体(CO和H2)还原MoO3制钼,理论上能生产钼的质量为 g(小数点后保留1位,钼的相对原子质量为96)。
【答案】(1)2MoS2+7O22MoO3+4SO2;
(2)MoO3+2NH3·H2O=(NH4)2MoO4;
(3)C、D;SO2+H2O+
2CO32-=
HCO3+
SO32-;
(4)烧杯、漏斗、玻璃棒;(5)41.1。
【解析】
反应,可以大量共存,故符合题意的选项是CD;向过量碳酸钠溶液中通入少量二氧化硫,由于酸性H2SO3>H2CO3>HSO3->HCO3-,所以发生反应的离子方程式是SO2+H2O+
2CO32-=
HCO3+
SO32-;(4)操作1、2是难溶性的固体物质与溶液的分离,采用的操作方法是过滤,用到的仪器有烧杯、漏斗、玻璃棒;(5)根据反应方程式知,1
mol甲烷完全反应生成4
mol还原性气体,而3CO+MoO3Mo+3CO2,3H2+MoO3Mo+3H2O,3
mol还原性气体理论上生成1
mol钼。n(CH4)=×80%,n(H2+CO)=×80%×90%×4
mol=,n(Mo)=×= mol,m(Mo)=mol×96
g·mol-1≈41.1g。
【考点定位】考查化学方程式的书写、化学平衡常数的应用、物质的量在化学反应方程式计算的应用的知识。
【点评】金属及合金的用途非常广泛,制取合金的成分元素不同,元素的含量不同,加工处理方法不同,得到的物质的性质就不相同,因此用途也不相同,对于不同状态的物质进行分离就是分离混合物,常用的方法有过滤、蒸馏、分液、萃取等,采用什么方法要结合物质的存在状态及物质的熔沸点、挥发性、溶解性等的不同而不同,因而操作方法不同,使用的仪器也不同。对于本题来说,涉及的分离混合物的方法有过滤,使用的玻璃仪器有烧杯、漏斗、玻璃棒;钼矿煅烧会产生SO2,若不处理就会导致大气污染,可以利用复分解反应的原理,强酸制取弱酸,用无毒、无害的弱酸的盐的溶液与SO2反应,将其转化为盐,既消除了污染,同时也可以得到有经济价值的盐,达到变废为宝,使物质得到充分利用。
【迁移训练4】【河北省衡水中学2017届高三20周周测】黄铜矿(CuFeS2)是冶炼铜及制备铁的氧化物的重要矿藏,常含有微量的金、银等。如图是以黄铜矿为主要原料生产铜、铁红(氧化铁)颜料的工艺流程图:
(1)反应Ⅰ的离子方程式为_________________________________________。
(2)CuCl难溶于水,但可与过量的Cl-反应生成溶于水的[CuCl2]-。该反应的离子方程式为
_________________________________________________。
(3)有大量Cl-存在时,Na2SO3可将CuCl2还原成[CuCl2]-。
Na2SO3要缓慢滴加到溶液中的原因是_________________________________________________。
(4)反应Ⅰ Ⅴ五个反应中属于非氧化还原反应的是反应____________。
(5)已知Cu+在反应Ⅴ中发生自身氧化还原反应,歧化为Cu2+和Cu,由此可推知溶液A中的溶质为_______________(填化学式)。
(6)含AsO43-的废水对环境造成严重污染,常用新制的氢氧化铁沉淀与之作用形成FeAsO4沉淀而除去,相同温度下溶解度:Fe(OH)3__________(填“<”“
>”或“=”)FeAsO4。
(7)在酸性、有氧条件下,一种叫Thibacillus
ferroxidans的细菌能将黄铜矿转化成硫酸盐,该过程中发生反应的离子方程式为________________________________。
(8)将一定量的铁红溶于160
mL
5
mol

L-1盐酸中,再加入足量铁粉,待反应结束后共收集到气体2.24
L
(标准状况),经检测,溶液中无
Fe3+,则参加反应的铁粉的质量为_____________。
【答案】
CuFeS2+3Fe3++Cl-
==4Fe2++CuCl+2S
Cl-+CuCl
=[CuCl2]-
如果加入过快,部分SO32-会与生成的H+作用生成SO2导致原料损耗
Ⅱ、Ⅳ
CuCl2、NaCl
>
4CuFeS2+4H++
17O2
==4Cu2++4Fe3++8SO42-+2H2O
11.2g
(3)有大量Cl-存在时,Na2SO3可将CuCl2还原成[CuCl2]-,该反应的离子方程式为:
SO32-+2Cu2++4Cl-+H2O==2[CuCl2]-+SO42-+2H+,所以反应后溶液显酸性,如果加入Na2SO3过快,部分SO32-会与生成的H+作用生成SO2导致原料损耗。
(4)反应Ⅰ Ⅴ五个反应中,只有II和IV中没有化合价发生变化
,所以属于非氧化还原反应的是反应Ⅱ、Ⅳ

(5)已知Cu+在反应Ⅴ中发生自身氧化还原反应,歧化为Cu2+和Cu,由此可推知溶液A中的溶质为CuCl2、NaCl

(6)新制的氢氧化铁沉淀与AsO43-作用形成FeAsO4沉淀,说明在相同温度下FeAsO4比Fe(OH)3小。
(7)在酸性、有氧条件下,
Thibacillus
ferroxidans的细菌将黄铜矿转化成硫酸盐,说明该细菌可以做催化剂,该反应的离子方程式为4CuFeS2+4H++
17O2==4Cu2++4Fe3++8SO42-+2H2O。
(8)铁红溶于160
mL
5
mol

L-1盐酸中,再加入足量铁粉,共收集到标准状况下氢气2.24
L
,氢气的物质的量为0.1mol。反应过程中,盐酸中的氢离子参与的两个离子反应分别为Fe2O3+6H+=2Fe3++3H2O和Fe+2H+=Fe2++H2。由Fe2O3+6H+=2Fe3++3H2O,求出n(Fe3+)=n(H+)=
(-0.1mol)=0.2mol.。反应后溶液中的溶质只有氯化亚铁,由氯离子守恒可求出n(Fe2+)=n(Cl-)==0.4mol,由铁元素守恒可求出参加反应的铁粉的物质的量为0.2mol,质量为0.2mol/mol=11.2g。(测试时间60分钟,满分100分)
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班级:
得分:
一、选择题(本题包括10小题,每小题5分,共50分)
1.【黑龙江省大庆市2017届高三三模】化学与生产、生活息息相关,下列叙述错误的是


A.“真金不怕火炼”说明有些金属(例如金)即使在高温下也不与氧气发生反应
B.中国古代利用明矾溶液的酸性清除铜镜表面的铜锈
C.含重金属离子的电镀废液不能随意排放
D.铜的金属活泼性比铁弱,可在海轮外壳上装若干铜块以减缓其腐蚀
【答案】D
泼,构成原电池,铁作负极,加速铁的腐蚀,故D说法错误。
2.【2017届甘肃省天水一中高三上段考二】下列说法中错误的是


A.用饱和氯化铁溶液与氢氧化钠溶液反应制取氢氧化铁胶体
B.氢氧化铝用于治疗胃酸过多
C.氧化铁可用作红色颜料
D.铁制容器可盛装烧碱溶液
【答案】A
【解析】A.将饱和氯化铁溶液滴入沸腾的蒸馏水中制取氢氧化铁胶体,与氢氧化钠反应生成氢氧化铁沉淀,A错误;B.氢氧化铝用于治疗胃酸过多,B正确;C.氧化铁可用作红色颜料,C正确;D.铁和碱液不反应,铁制容器可盛装烧碱溶液,D正确,答案选A。
3.【2018版化学(苏教版)高考总复习课时跟踪训练】铝土矿的主要成分中含有氧化铝、氧化铁和二氧化硅等,工业上经过下列工艺可以冶炼金属铝。下列说法错误的是


A.①中还需要进行过滤操作,滤渣为二氧化硅
B.a、b中铝元素的存在形式不同
C.③中需要通入过量的氨气
D.④进行的操作是加热,而且d一定是氧化铝
【答案】C
AlO2-+CO2+2H2O=Al(OH)3↓+HCO3-,C错误;D、根据上面分析可知④是Al(OH)3受热分解生成Al2O3,D正确,答案选C。
4.【2017届云南省临沧一中高三上学期第二次月考】根据下图海水综合利用的工业流程图,判断下列说法正确的是


已知:MgCl2·6H2O受热生成Mg(OH)Cl和HCl气体等。
A.过程①的提纯是物理过程,过程②通过氧化还原反应可产生2种单质
B.在过程③中将MgCl2·6H2O灼烧即可制得无水MgCl2
C.在过程④、⑥反应中每氧化0.2
mol
Br-
需消耗2.24
L
Cl2
D.过程⑤反应后溶液呈强酸性,生产中需解决其对设备的腐蚀问题
【答案】D
【解析】A、因由粗盐得到精盐,就是要除去粗盐中的杂质,除去Mg2+、CO32-、SO42-
分别用NaOH溶液、盐酸、BaCl2溶液,这些反应都是化学反应,不是物理过程,故A错误;B、因MgCl2 6H2O受热生成Mg(OH)Cl和HCl气体等,得不到无水MgCl2,若要由MgCl2 6H2O灼烧即可制得无水MgCl2,为防止Mg2+发生水解,应在HCl气氛中进行,故B错误;C、因
2Br-+Cl2
=Br2
+2Cl-,每氧化0.2molBr-需消耗0.1molCl2,0.1molCl2的体积标准状况为2.24L,在其他状况下不一定为2.24L,故C错误;D、因
Br2+SO2
+2H2O=2HBr+H2SO4,反应后溶液呈酸性,能与金属容器反应,故D正确;故选D。
5.工业上用的铝上矿(主要成分是氧化铝.含氧化铁杂质)为原料冶炼铝的工艺流程如下


下列叙述正确的是


A.反应①中试剂X是氢氧化钠溶液
B.试剂Y是HCI,它与AlO2-反应生成氢氧化铝
C.图中所示转化反应中包含2个氧化还原反应
D.将X与Y试剂进行对换,最终可以达到相同结果
【答案】A
6.金属冶炼一般有下列四种方法:①焦炭法
②水煤气(或H2、CO)法
③活泼金属置换法④电解法。这四种方法在工业上均有应用。古代有:(Ⅰ)火烧孔雀石炼铜;(Ⅱ)湿法炼铜。现代有:(Ⅲ)铝热法炼铬;(Ⅳ)从光卤石中炼镁。对它们的冶炼方法的分析,不正确的是


A.(Ⅰ),①
B.(Ⅱ),②
C.(Ⅲ),③
D.(Ⅳ),④
【答案】B
【解析】A、火烧孔雀石是采用的焦炭法来冶炼金属,用①,故A正确;B、湿法炼铜是采用金属置换法来冶炼铜,用③,故B错误;C、铝热反应是金属置换法冶炼金属的,用③,故C正确;D、金属镁是电解熔融的氯化镁来冶炼金属镁的,用④,故D正确,故选:B。
7.下列说法正确的是


A.自然界中的金属都是以化合态形式存在的
B.金属活动性虽然不同,但冶炼方法是相同的
C.金属矿物资源丰富且可再生,可尽量开采利用
D.金属的冶炼就是把金属化合物还原为金属单质
【答案】D
【解析】A.自然界中的金属多数以化合态形式存在,少数如金、银以游离态存在,故A错误;B.金属活动性不同,所以冶炼方法是不同,有加热法、一般的氧化还原法和电解法等,故B错误;C.金属矿物资源有限且不可再生,故C错误;D.金属的冶炼就是把金属化合物还原为金属单质,股D正确。故选D。
8.【河北省唐山市开滦第二中学2016-2017学年高三3月月考】对四种金属G、L、M、R进行如下实验:
金属
实验
G
L
M
R
和冷水反应
无反应
慢慢反应
未做
未做
和2
mol/LHCl反应
溶解并放出气体
溶解并放出气体
无反应
无反应
和Rn+的水溶液反应
溶解并形成沉淀
未做
溶解并形成沉淀
未做
根据表中所给实验结果,判断这四种金属活泼性由强到弱的顺序正确的是


A.L、G、R、M
B.G、L、M、R
C.L、G、M、R
D.L、R、G、M
【答案】C
9.下列事实不能用金属活动性解释的是


A.生活中可用铝制的水壶烧水
B.镀锌铁制品破损后,镀层仍能保护铁制品
C.工业上常用热还原法冶炼铁,用电解法冶炼钠
D.电解法精炼铜时,其含有的Ag、Au杂质沉积在电解槽的底部
【答案】A
泥,符合题意,故D正确,故选A。
10.海水是一个巨大的化学资源库,下列有关海水综合利用的说法错误的是


A.海水中含有溴元素,需经过化学变化才可以得到溴单质
B.无论是海水波浪发电还是潮汐发电,都是将化学能转化为电能
C.从海水中可以得到NaCl,电解熔融NaCl可制备金属钠
D.从海水中提取镁可以采用下列方法:
【答案】B
【解析】A.海水中含有溴元素,需经过化学变化才可以得到溴单质,A正确;B.无论是海水波浪发电还是潮汐发电,都是物理变化,不可能将化学能转化为电能,B错误;C.从海水中可以得到NaCl,电解熔融NaCl可制备金属钠,C正确;D.海水中的镁离子与氢氧根结合生成氢氧化镁沉淀,盐酸溶解生成氯化镁,电解熔融的氯化镁得到金属镁,D正确,答案选B。
二、非选择题(4小题,共50分)
11.(13分)【福建省福州一中2017高三1月月考】辉铜矿是冶炼铜的重要原料.
(1)工业上冶炼粗铜的某种反应为:Cu2S+O2===2Cu+SO2
①当产生标况下11.2L气体时,转移电子数目为

②将粗铜进行电解精炼,粗铜应与外电源的
极相接;若精炼某种仅含杂质锌的粗铜,通电一段时间后测得阴极增重ag,电解质溶液增重bg,则粗铜中含锌的质量分数为

(2)将辉铜矿、软锰矿做如下处理,可以制得碱式碳酸铜:
①步骤I中用稀硫酸浸取矿石,为提高浸取率可采取的措施有
(任写一种).
②步骤Ⅱ中调节浸出液pH=3.5的作用是

③步骤Ⅰ中发生如下3个反应,已知反应i)中生成的硫酸铁起催化作用。请写出反应iii)的化学方程式。
i)Fe2O3+3H2SO4
=
Fe2(SO4)3+3H2O
ii)Cu2S+
Fe2(SO4)3
=
CuSO4+CuS+2FeSO4
iii)
④步骤Ⅱ中,碳酸氢铵参与反应的离子方程式为

【答案】(1)①3NA或1.804×1024
(2分)
②正
(1分)
65b/(a+b)(2分)
(2)①粉碎矿石、适当升高温度、搅拌
(2分)
②使Fe3+完全水解生成Fe(OH)3沉淀
(2分)
③MnO2+2FeSO4+2H2SO4====MnSO4+Fe2(SO4)3+2H2O
(2分)
④HCO3-+H+====CO2↑+H2O
(2分)
明粗铜中有Zn的质量是65bg,设粗铜中铜的质量是xg,则65b+x-a=b,则粗铜的质量为65b+x=a+b,所以锌在粗铜中的质量分数是65b/(a+b);
(2)①步骤1中用稀硫酸浸取矿石,为提高浸取率可采取升高温度、将矿石粉碎、搅拌的措施;
②步骤Ⅱ中调节浸出液pH=3.5后得到氢氧化铁沉淀,所以该步操作的作用是将铁离子完全沉淀;
③催化剂是在反应前后化学性质和质量都不变的物质,在反应iii中应又生成硫酸铁,步骤I的总反应是二氧化锰与Cu2S的氧化还原反应,所以反应iii是二氧化锰把亚铁离子又氧化为铁离子,则化学方程式是MnO2+2FeSO4+2H2SO4====MnSO4+Fe2(SO4)3+2H2O;
④步骤Ⅱ的目的是调节溶液的pH值,所以碳酸氢铵参与的离子反应为与氢离子反应生成二氧化碳和水,离子方程式为HCO3-+H+====CO2↑+H2O。
12.(12分)海水是巨大的资源宝库,从海水中提取食盐和溴的过程如下:
(1)请列举海水淡化的两种方法:


(2)步骤Ⅰ中已获得Br2,步骤Ⅱ中又将Br2还原为Br-,其目的为

(3)步骤Ⅱ用SO2水溶液吸收Br2,吸收率可达95%,有关反应的离子方程式为

(4)某化学研究性学习小组为了解从工业溴中提纯溴的方法,查阅了有关资料,Br2的沸点为59℃.微溶于水,有毒性和强腐蚀性.他们参观生产过程后,了解到如下装置简图:请你参与分析讨论:
①图中仪器B的名称:

②整套实验装置中仪器连接均不能用橡胶塞和橡胶管,其原因是

③实验装置气密性良好,要达到提纯溴的目的,操作中如何控制关键条件:

④C中液体产生颜色为
。为除去该产物中仍残留的少量Cl2,可向其中加入NaBr溶液,充分反应后,再进行的分离操作是

【答案】(1)蒸馏法、电渗析法、离子交换法等中的任意两种(2分)
(2)富集溴元素(1分)
(3)SO2+Br2+2H2O=4H++SO42-+2Br-(2分)
(4)①冷凝管(1分)②溴具有强腐蚀性,可以腐蚀橡胶(1分)
③要控制温度计b的温度,并收集59℃时的馏分(2分)
④深红棕色(1分)萃取、分液(2分)
蚀性,可以腐蚀橡胶;
③实验装置气密性良好,要达到提纯溴的目的,控制关键条件操作是要控制温度计b的温度,并收集59℃时的馏分;
④C中液体是液溴,颜色为深红棕色;为除去该产物中仍残留的少量Cl2,可向其中加入NaBr,溶液,发生反应:Cl2+2NaBr==2NaCl+Br2,然后利用溴单质溶于有机物而在水中溶解度小的性质,充分反应后,再进行萃取、分液的分离操作,就可以提纯溴单质。
13.(12分)【葫芦岛市2017届第二次模拟考试(5月)】聚硅酸铁是目前无机高分子絮凝剂研究的热点,一种用钢管厂的废铁渣(主要成分Fe3O4,少量碳及二氧化硅)为原料制备的流程如下:
(1)废铁渣进行“粉碎”的目的是____________。
(2)“酸浸”需适宜的酸浓度、液固比、酸浸温度、氧流量等,其中酸浸温度对铁浸取率的影响如右图所示:
①加热条件下酸浸时,Fe3O4与硫酸反应的化学方程式为___________。
②酸浸时,通入O2的目的是_____________,该反应的离子方程式为_________。
③当酸浸温度超过100℃时,铁浸取率反而减小,其原因是____________。
(3)滤渣的主要成分为____________(填化学式)。
(4)“Fe3+浓度检测”是先用SnCl2将Fe3+还原为Fe2+;在酸性条件下,再用K2Cr2O7标准溶液滴定Fe2+(Cr2O72-被还原为Cr3+),该滴定反应的离子方程式为_______。
【答案】(1)减小颗粒直径,增大浸取时的反应速率和提高铁浸取率(2分)
(2)①Fe3O4+4H2SO4FeSO4+Fe2(SO4)3+4H2O
(2分)
②将FeSO4氧化为Fe2(SO4)3
(1分)
4Fe2++O2+4H+==4Fe3++2H2O
(2分)

温度超过100℃明显加快了Fe3+水解反应的速率,导致Fe3+浓度降低
(2分)
(3)
C和SiO2
(1分)
(4)6Fe2++Cr2O72-+14H+=6Fe3++2Cr3++7H2O(2分)
③铁离子在水溶液中存在水解,温度升高有利于水解反应的进行,温度超过100℃明显加快了Fe3+水解反应的速率,导致Fe3+浓度降低;故答案为:温度超过100℃明显加快了Fe3+水解反应的速率,导致Fe3+浓度降低;
(3)废铁渣(主要成分Fe3O4,少量碳及二氧化硅),酸浸,碳与二氧化硅不溶于稀硫酸也不反应,故滤渣的主要成分问碳和二氧化硅;故答案为:C和SiO2;
(4)在酸性条件下,再用K2Cr2O7标准溶液滴定Fe2+(Cr2O72-被还原为Cr3+),则亚铁离子被氧化为铁离子,发生的离子方程式为:6Fe2++Cr2O72-+14H+=6Fe3++2Cr3++7H2O。
14.(13分)【2017届贵州省铜仁一中高三上月考三】某化学兴趣小组设计了如下实验流程,用含有铝、铁和铜的合金废料制取氯化铝、绿矾晶体和胆矾晶体。
请回答:
(1)写出绿矾的化学式:__________________。试剂X是

(2)步骤Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ中均需进行的实验操作是____________。
(3)溶液E得到绿矾晶体的实验操作

(4)进行步骤Ⅱ时,该小组用如图所示装置及试剂制取CO2并将制得的气体通入溶液A中。一段时间后,观察到烧杯中产生的白色沉淀会逐渐减少。为了避免固体C减少,可采取的改进措施是__________。
(5)用固体F制备CuSO4溶液,可设计以下三种途径:
写出途径①中反应的离子方程式:__________________________,
请选出你认为的最佳途径并说明选择的理由:______________________________。
【答案】(1)FeSO4 7H2O(2分)
稀硫酸(或H2SO4)(2分)
(2)过滤(1分)
(3)蒸发浓缩,冷却结晶。(2分)
(4)在装置a、b之间增加一个盛有饱和NaHCO3溶液的洗气瓶(其他合理答案均可)(2分)
(5)3Cu+2NO3-+8H+=3Cu2++2NO↑+4H2O(2分)最佳途径为②;因为耗酸少,且不产生污染(2分)
(2)金属铁和金属铜不与氢氧化钠反应,金属铜和稀硫酸之间不反应,但是金属铁可以和稀硫酸之间反应生成硫酸亚铁和氢气,进而制的绿矾晶体,步骤Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ均是固体和液体的分离操作,应该是过滤,故答案为:稀硫酸或H2SO4;过滤;
(3)溶液E得到绿矾晶体的实验操作为蒸发浓缩,冷却结晶。
(4)进行步骤Ⅱ时,该小组用如图2所示装置及试剂将制得的CO2气体通入溶液A中.一段时间后,观察到烧杯中产生的白色沉淀逐渐减少,其原因是二氧化碳气体中含有从盐酸中挥发出的氯化氢气体,氯化氢在水中溶解了部分沉淀氢氧化铝,发生的反应为Al(OH)3+3H+=Al3++3H2O,为了避免固体C减少,可在制取二氧化碳的收集装置中增加一个洗去氯化氢的装置,二氧化碳在饱和碳酸氢钠中不溶,氯化氢和碳酸氢钠反应生成二氧化碳气体,所以可在装置I和Ⅱ之间增加一个盛有饱和碳酸氢钠溶液的洗气瓶,除去二氧化碳中的氯化氢,故答案为:在装置I和Ⅱ之间增加一个盛有饱和碳酸氢钠溶液的洗气瓶;
(5)金属铜可以和硝酸之间反应生成硝酸铜、一氧化氮和水,即3Cu+2NO3-+8H+=3Cu2++2NO↑+4H2O,铜不能和稀硫酸反应,但是当加热并通入空气之后,铜和氧气反应生成氧化铜,然后氧化铜会和硫酸反应生成硫酸铜,不会产生污染大气的气体,该过程原料利用率高,所以途径②最佳,故答案为:3Cu+2NO3-+8H+=3Cu2++2NO↑+4H2O;途径②最佳,理由是原料利用率高,环境污染小。

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