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专题三 元素及其化合物 第1讲 金属元素单质及其重要化合物,【高考这样考】 1.(2014新课标全国卷T9)下列反应中，反应后固体物质增重 的是( ) A.氢气通过灼热的CuO粉末 B.二氧化碳通过Na2O2粉末 C.铝与Fe2O3发生铝热反应 D.将锌粒投入Cu(NO3)2溶液,【解析】选B。A中氧化铜转化为铜，质量减少；B中Na2O2转化为Na2CO3，质量增加；C中反应物和生成物都是固体，质量不变；D中锌置换出铜，质量减少。,2.2013新课标全国卷T27(1)(2)氧化锌为白色粉末，可用于湿疹、癣等皮肤病的治疗。纯化工业级氧化锌(含有Fe()、 Mn()、Ni()等杂质)的流程如下：,提示：在本实验条件下，Ni()不能被氧化；高锰酸钾的还原产 物是MnO2。 回答下列问题： (1)反应中除掉的杂质离子是_，发生反应的离子方程式为_；在加高锰酸钾溶液前，若pH较低，对除杂的影响是_。 (2)反应的反应类型为_，过滤得到的滤渣中，除了过量的锌外还有_。,【解析】(1)反应中除去的杂质离子是Fe2+和Mn2+，发生反应的离子 方程式为 +3Fe2+7H2O=3Fe(OH)3+MnO2+5H+，2 +3Mn2+2H2O =5MnO2+4H+ 在加高锰酸钾之前，若溶液的pH较低，则铁离子和锰离子不能生成沉 淀而除去。 (2)反应的反应类型是置换反应，过滤所得到的滤渣中除了过量的 锌外还有置换出来的金属镍。,答案：(1)Fe2+和Mn2+ +3Fe2+7H2O=3Fe(OH)3+MnO2+5H+， 2 +3Mn2+2H2O=5MnO2+4H+ 铁离子和锰离子不能生成沉淀，从而无法除去铁和锰杂质 (2)置换反应 镍,【考纲要求】 1.了解常见金属元素(如Na、Al、Fe、Cu等)的活动性顺序。 2.了解常见金属及其重要化合物的主要性质及其应用。 3.了解合金的概念及其重要应用。 4.金属单质及其重要化合物知识的综合应用。,【考查特点】 1.客观题： (1)考查“性质”：Na、Al、Fe、Cu的单质、氧化物、氢氧化物和盐。 (2)考查“式子”：常见金属(如Na、Al、Fe、Cu等)及其重要化合物(如Na2O2、Al2O3、Fe2O3、CuO等)的主要化学方程式、离子方程式。 (3)考查“应用”：以金属及其化合物为载体考查离子共存、离子方程式、氧化还原反应、物质的鉴别与分离等。,2.主观题： (1)考查“两性”：铝的化合物的两性。 (2)考查“转化”与“检验”：Fe3+与Fe2+的转化及检验等。 (3)考查“能力”：以“铁三角”“铝三角”转化关系为载体，考查图象分析能力和计算能力。 (4)考查“应用”：以化工流程形式，考查金属矿物、工业废液的处理或工业原料的制备等。 (5)考查“探究”：实验探究金属及其化合物的性质。,1.区分6种物质的颜色。 Na2O2是_；Fe2O3是_；Fe3O4是_； Al(OH)3、Fe(OH)2是_；Fe(OH)3是_。 2.熟记4种物质的俗名。 Na2CO3_，NaHCO3_， KAl(SO4)212H2O_， CuSO45H2O_。,淡黄色,红棕色,黑色,白色,红褐色,纯碱(苏打),小苏打,明矾,蓝矾(胆矾),3.辨明5个常见认识误区： (1)Na2O2不是_氧化物。 (2)溶液中加入KSCN溶液，溶液变红色，只能说明溶液中含有_， 无法证明是否含有_。 (3)既能与酸反应生成气体，又能与碱反应生成气体的物质不一定是 Al，还可能是_或_等。 (4)Fe与Cl2反应，无论Cl2是否过量，产物均为_。 (5)Na在氧气中燃烧，无论氧气是否足量，产物均为_。,碱性,Fe3+,Fe2+,(NH4)2CO3,NH4HCO3,FeCl3,Na2O2,4.掌握3类特殊的反应： (1)既能与酸反应，又能与碱反应的物质可能是Al、Al2O3、Al(OH)3、弱酸的酸式盐(如NaHCO3)等。 (2)与水接触产生气体的常见物质有Na、K、Na2O2。 (3)与水接触既产生气体又产生沉淀的物质有Al2S3、Mg3N2、CaC2等。,考点一 钠及其化合物的性质与应用 【典例1】(2015青岛一模)为了使宇航员在飞船中得到一个稳定的、良好的生存环境，一般在飞船内安装盛有Na2O2颗粒的装置，它的用途是产生氧气。下列关于Na2O2的叙述正确的是( ) A.Na2O2中阴、阳离子的个数比为11 B.Na2O2分别与水及CO2反应产生相同量的O2时，需要水和CO2的质量相等,C.Na2O2分别与水及CO2反应产生相同量的O2时，转移电子的物质的量相等 D.Na2O2的漂白原理与SO2的漂白原理相同,【破题关键】 (1)构成Na2O2的阳、阴离子分别是Na+与 ，而非Na+与O2-。 (2)根据Na2O2与水及CO2反应的方程式可知生成相同物质的量的O2时消耗的水和二氧化碳的物质的量相同。 (3)Na2O2与水及CO2反应时Na2O2既作氧化剂又作还原剂。 (4)SO2的漂白性是它易与有色物质化合生成不稳定的无色物质。,【解析】选C。Na2O2的电子式为 ，故阴、阳离 子的个数比为12，A项错误；生成相同量的O2时消耗的水和二氧化 碳的物质的量相同，但质量不同，B项错误；由得失电子守恒知两者 转移电子的物质的量相同，C项正确；Na2O2因具有强氧化性而有漂白 性，SO2易与有色物质化合生成不稳定的无色物质，故原理不同，D项 错误。,【方法归纳】Na2O2与CO2、H2O反应的重要关系 (1)气体体积差的关系。 若CO2和水蒸气的混合气体(或单一气体)通过足量Na2O2，气体体积的 减少量是原气体体积的 ，即为生成氧气的量。,(2)先后顺序关系。 一定量的Na2O2与一定量的CO2和H2O(g)的混合物反应，可视为Na2O2首先与CO2反应，剩余的Na2O2再与H2O(g)反应。 (3)电子转移关系。 当Na2O2与CO2或H2O反应时，每产生1 mol O2就转移2 mol电子。,(4)固体质量变化关系。 1 mol CO2、水蒸气分别与足量Na2O2反应时，固体分别增重28 g、 2 g，从组成上看相当于吸收了CO2中的“CO”，或相当于吸收了水蒸气中的“H2”，所以固体增加的质量m=28n(C)或m=n(H)。此规律适用于H2O、CO2与Na2O2反应的计算。,【题组过关】 1.(2015临沂一模)某固体物质只含有钠和氧两种元素，将它放在足量的水中产生两种气体，这两种气体又可以在一定条件下反应生成水。则原固体物质的组成是( ) A.Na2O2与Na2O B.Na和NaOH C.Na2O2和Na D.Na和Na2O,【解析】选C。两种气体可以在一定条件下反应生成水，可知两种气体为H2和O2。Na与H2O反应生成H2，Na2O2与H2O反应生成O2，C项正确；A项无法生成H2；B项含三种元素，不符合题意；D项无法生成O2，只能生成H2，不符合题意。,2.(2015昆明一模)用下图所示装置不能达到有关实验目的的 是( ),A.用甲图装置证明密度(煤油)(钠)(水) B.用乙图装置制备Fe(OH)2 C.用丙图装置制取金属锰 D.用丁图装置比较NaHCO3和Na2CO3的热稳定性,【解析】选D。钠放入装有水和煤油的烧杯中，钠在水和煤油的接触界面处反应，说明钠的密度介于二者之间，A项正确；利用煤油隔绝空气，将滴管插入试管底部，可以观察到白色的Fe(OH)2，B项正确；镁条引燃，氯酸钾助燃可以引发铝热反应，C项正确；NaHCO3被直接加热，温度较高，即使NaHCO3分解，也不能说明二者的稳定性差异，D项错误。,【加固训练】1.下列说法正确的是( ) A.实验室常用铝盐溶液与氢氧化钠溶液制备Al(OH)3沉淀 B.将Na投入NH4Cl溶液中只能生成一种气体 C.过量的铜与浓硝酸反应有一氧化氮生成 D.Na久置于空气中，可以和空气中的有关物质反应，最终生成NaHCO3,【解析】选C。铝盐和氢氧化钠溶液反应生成的Al(OH)3会溶于NaOH溶液生成偏铝酸钠，NaOH溶液的量不易控制，A项错误；钠和水反应生成氢气，氢氧化钠和氯化铵反应生成氨气，B项错误；铜和浓硝酸反应生成二氧化氮，随着反应的进行，溶液变成稀溶液，铜和稀硝酸反应生成一氧化氮，C项正确；钠久置在空气中，和氧气反应生成氧化钠，氧化钠和水反应生成氢氧化钠，氢氧化钠潮解再和二氧化碳反应生成碳酸钠，碳酸钠结合空气中的水生成Na2CO310H2O，十水碳酸钠易风化生成碳酸钠，D项错误。,2.(2015西安三模)如图所示，在蒸发皿中放一小块钠，加热至熔化时，用玻璃棒蘸取少量无水CuSO4与熔化的钠接触，瞬间产生耀眼的火花，同时有红色物质生成。据此判断下列说法中不正确的是( ),A.上述反应是置换反应 B.上述反应是放热反应 C.上述反应中CuSO4表现了还原性 D.加热且无水条件下，Na可以与CuSO4反应并生成Cu 【解析】选C。钠的化学性质很活泼，在加热熔融的条件下与无水CuSO4反应可置换出铜，所以生成的红色物质为单质Cu，其中Cu2+被还原，表现了氧化性，所以A、D正确，C错误，同时由反应条件接触瞬间产生耀眼的火花，可推测该反应为放热反应，B项正确。,考点二 镁、铝及其化合物的性质与应用 【典例2】(2014山东高考改编)离子液体是一种室温熔融盐，为非 水体系。由有机阳离子、 和 组成的离子液体作电解液 时，可在钢制品上电镀铝。 (1)为测定镀层厚度，用NaOH溶液溶解钢制品表面的铝镀层，当反应 转移6 mol电子时，所得还原产物的物质的量为_mol。 (2)用铝粉和Fe2O3做铝热反应实验，需要的试剂还有_。 a.KCl b.KClO3 c.MnO2 d.Mg,【破题关键】 (1)NaOH溶解铝的化学方程式为2Al+2NaOH+2H2O=2NaAlO2+3H2，分析化合价变化，可得H2为还原产物。 (2)铝热反应需要高温来引发，可在混合物粉末上插一根镁条做引信，混入适量氯酸钾帮助镁条燃烧。,【解析】(1)用NaOH溶解铝镀层时发生反应：2Al+2NaOH+2H2O=2NaAlO2+3H2，H2是还原产物，当转移6 mol电子时，该反应可得到3 mol还原产物。 (2)引发铝粉和Fe2O3粉末反应的助燃剂为KClO3，然后插入镁条，点燃镁条即可使铝热反应发生。 答案：(1)3 (2)b、d,【误区提醒】 (1)易忽视Al、Al2O3、Al(OH)3仅能溶于强酸和强碱溶液中(如在氨水和碳酸中均不溶)。 (2)易忽视Al3+、 只能分别存在于强酸性与强碱性溶液中。 (3)镁不仅可置换酸中的氢，也可与水解呈酸性的盐溶液反应产生H2，如镁条置于NH4Cl溶液中可产生H2。,(4)由于KspMg(OH)2Ksp(MgCO3)，故在碳酸盐溶液中Mg2+总是转化 为Mg(OH)2沉淀，如Mg(HCO3)2与Ca(OH)2溶液混合，容易写成生成 MgCO3、CaCO3，正确的写法是Mg2+2 +2Ca2+4OH-=2CaCO3 +Mg(OH)2+2H2O。 (5)Al3+与OH-、 、 、 、 、 、S2-等不能大量共 存，其中和OH-是因为直接反应不能大量共存，其余均是因为发生水 解相互促进反应不能大量共存。,(6) 与H+、 、Al3+、Mg2+、Cu2+不能大量共存，其中和H+是因 为直接反应不能大量共存，其余是因为发生水解相互促进反应不能大 量共存。,【题组过关】 1.(2015合肥一模)下列叙述中，正确的是( ) A.氯化铝溶液中加入过量氨水，反应的实质是 Al3+3NH3H2O=Al(OH)3+ B.在加入铝粉能放出氢气的溶液中：K+、 、 、Cl-一定能够 大量共存 C.镁铝合金既可完全溶于过量盐酸又可完全溶于过量NaOH溶液 D.依据铝热反应原理，能发生反应2Al+3MgO 3Mg+Al2O3,【解析】选A。Al(OH)3不能溶解于氨水、碳酸等弱碱和弱酸中，A项 正确；能够使铝粉产生氢气的溶液可能是强酸性溶液，则 不能存 在，也可能是强碱性溶液，则 不能大量存在，B项错误；镁和铝 都属于活泼金属，都能够与盐酸反应，但是镁不能与NaOH溶液反应， C项错误；铝热反应的实质是利用铝的还原性，还原金属性比铝弱的 难熔金属氧化物，故不能用铝热法制取镁，D项错误。,2.下列有关铝或其化合物的说法中不正确的是( ) A.制备AlCl3不能采用将溶液直接蒸干的方法 B.工业上采用电解AlCl3的方法冶炼金属铝 C.实验室常用氨水和硫酸铝溶液制备Al(OH)3 D.存在于污水中的胶体物质，常用投加明矾等电解质的方法进行处理,【解析】选B。AlCl3溶液直接蒸干得到的是Al(OH)3和Al2O3的混合物，A项正确；AlCl3是共价化合物，熔融状态不能电离，不导电，所以工业上用电解熔融Al2O3的方法制取铝，B项错误；Al(OH)3具有两性，但不能溶于氨水，C项正确；明矾作为电解质使污水中的胶体物质如泥沙污物等聚沉，从而达到净水目的，D项正确。,【加固训练】1.(2015银川二模)下列说法不正确的是( ) A.Na2O2能与CO2反应，可用作呼吸面具的供氧剂 B.铝单质既能和酸反应又能和强碱反应，可用于制备光导纤维 C.明矾能水解生成Al(OH)3胶体，可用作净水剂 D.Al2O3熔点高，可用于制作耐高温仪器,【解析】选B。Na2O2能与CO2反应生成氧气，常用作供氧剂，A项正确；铝单质既能和酸反应又能和强碱反应，但不能用于制备光导纤维，制造光导纤维的材料是二氧化硅，B项错误；明矾易水解生成氢氧化铝胶体，氢氧化铝胶体具有吸附性，可用于净水，C项正确；Al2O3熔点高，硬度大，可用于制作耐高温仪器，D项正确。,2.(2015西安一模)有一块镁铝合金，其中镁与铝的质量比是89。加入足量稀硫酸使其完全溶解后，再加入NaOH溶液，生成沉淀的质量随NaOH溶液体积变化的曲线如图所示，其中正确的是( ),【解析】选A。镁与铝的质量比是89，则物质的量之比是11，NaOH溶液至过量后Al(OH)3完全溶解，只有Mg(OH)2沉淀，B项错；等物质的量的Mg(OH)2与Al(OH)3的质量之比是5878，即剩余的Mg(OH)2的质量小于沉淀最大质量的1/2，排除C项、D项，A项正确。,考点三 铁、铜及其化合物的性质和应用 【典例3】(2013天津高考)FeCl3在现代工业生产中应用广泛。某化学研究性学习小组模拟工业流程制备无水FeCl3，再用副产品FeCl3溶液吸收有毒的H2S。 .经查阅资料得知：无水FeCl3在空气中易潮解，加热易升华。他们设计了制备无水FeCl3的实验方案，装置示意图(加热及夹持装置略去)及操作步骤如下：,检验装置的气密性； 通入干燥的Cl2，赶尽装置中的空气； 用酒精灯在铁屑下方加热至反应完成；, 体系冷却后，停止通入Cl2，并用干燥的N2赶尽Cl2，将收集器密封。 请回答下列问题： (1)装置A中反应的化学方程式为_。 (2)第步加热后，生成的烟状FeCl3大部分进入收集器，少量沉积在反应管A右端。要使沉积的FeCl3进入收集器，第步操作是_。,(3)操作步骤中，为防止FeCl3潮解所采取的措施有(填步骤序号) _。 (4)装置B中冷水浴的作用为_；装置C的名称为_；装置D中FeCl2全部反应后，因失去吸收Cl2的作用而失效，写出检验FeCl2是否失效的试剂：_ _。 (5)在虚线框中画出尾气吸收装置E并注明试剂。,.该组同学用装置D中的副产品FeCl3溶液吸收H2S，得到单质硫；过 滤后，再以石墨为电极，在一定条件下电解滤液。 (6)FeCl3与H2S反应的离子方程式为_。 (7)电解池中H+在阴极放电产生H2，阳极的电极反应式为_ _。 (8)综合分析实验的两个反应，可知该实验有两个显著优点：H2S 的原子利用率为100%；_。,【破题关键】(1)FeCl3易潮解，加热易升华，根据题意，整个实验过程要避开水蒸气和降温。 (2)注意实验的安全性和尾气的吸收。 (3)电解时先确定电解质溶液再确定电极反应。,【解析】.本实验的关键是要保持干燥，防止水蒸气的干扰。 (1)装置A中发生反应3Cl2+2Fe 2FeCl3。 (2)FeCl3加热易升华，在A右端冷却凝固的FeCl3可用加热的方法赶进收集器。 (3)防止FeCl3潮解的操作是和。,(4)装置D中FeCl2失效即FeCl2全部生成了FeCl3，只要检验是否含有Fe2+即可，可用K3Fe(CN)6检验。 (5)尾气吸收可用NaOH溶液。 .用FeCl3吸收H2S，然后再电解使FeCl2再转化成FeCl3，可使H2S全部转化成S和H2，使FeCl3循环利用。电解时，电解池的阳极上Fe2+发生氧化反应，生成Fe3+。,答案：(1)2Fe+3Cl2 2FeCl3 (2)在沉积的FeCl3固体下方加热 (3) (4)冷却，使FeCl3沉积，便于收集产品 干燥管 K3Fe(CN)6溶液,(5) (6)2Fe3+H2S=2Fe2+S+2H+ (7)Fe2+-e-=Fe3+ (8)FeCl3得到循环利用,【题组过关】 1.(2015舟山三模)某溶液中可能存在Fe3+、Fe2+、I-、 、Cl-、 六种离子中的几种。进行下列实验： 取少量溶液滴加KSCN溶液，溶液呈红色； 另取少量原溶液滴加盐酸，溶液的棕黄色加深。 据此可以推断，该溶液中一定大量存在的阴离子是( ) A.I- B. C.Cl- D.,【解析】选D。由可知溶液中一定含有Fe3+，有Fe3+一定无I-、 ；由可知加入盐酸后又生成Fe3+，说明原溶液中含有Fe2+ 和 。,2.(2015大连一模)已知甲、乙、丙、丁4种物质均含有常见金属元素A，其中甲为红棕色粉末。它们之间有如图所示的转化关系(转化过程中部分产物未标出)。,(1)甲的化学式为_。 (2)写出丙溶液和乙反应生成丁的离子方程式_。 (3)请写出A的单质与水蒸气反应的化学方程式_。 (4)试写出检验丙中阳离子的方法_。,【解析】根据甲为红棕色粉末，丙与乙反应生成丁，丁与氯气反应生成丙，甲、乙、丙、丁都含A元素，说明A是变价金属，为铁，可推知甲可能是Fe2O3，被CO还原为乙：Fe，Fe与氯气反应生成丙：FeCl3，Fe与盐酸反应生成丁：FeCl2，Fe3+的检验可用KSCN溶液，取试样少许于试管中，滴加KSCN溶液，若溶液呈红色，表明含Fe3+。,答案：(1)Fe2O3 (2)2Fe3+Fe=3Fe2+ (3)3Fe+4H2O(g) Fe3O4+4H2 (4)取试样滴加KSCN溶液，若变红说明含有Fe3+,【备选考点】金属及其化合物性质探究 【典例】(2015六安一模)已知硝酸具有强氧化性，能氧化+2价 铁。例如，3FeO+10HNO3=3Fe(NO3)3+NO+5H2O 3Fe3O4+28HNO3=9Fe(NO3)3+NO+14H2O 酸性高锰酸钾溶液能氧化+2价铁，离子方程式为5Fe2+ (紫 红色)+8H+=Mn2+(无色)+5Fe3+4H2O,某种催化剂为铁的氧化物，化学兴趣小组在实验室对该催化剂中铁元素的价态进行探究：将适量稀硝酸加入少许样品中，加热溶解；取少许溶液，滴加KSCN溶液后出现红色。一位同学由此得出该催化剂中铁元素价态为+3价的结论。 (1)请指出该结论是否正确，并说明理由_。,(2)请完成对铁元素价态的探究： 限选实验仪器与试剂：烧杯、试管、玻璃棒、药匙、滴管、酒精灯、 试管夹、3 molL-1H2SO4、3% H2O2、6 molL-1HNO3、0.01 molL-1 KMnO4、NaOH稀溶液、0.1 molL-1KI、20% KSCN、蒸馏水。,提出合理假设。 假设1：_； 假设2：_； 假设3：_。 设计实验方案证明你的假设。,实验过程。 根据的实验方案，进行实验。请按下表格式写出实验操作步骤、预期现象与结论：,【破题关键】 (1)硝酸具有强氧化性，能氧化Fe2+，故将适量稀硫酸加入少许样品中，加热溶解。 (2)酸性高锰酸钾溶液能氧化Fe2+。 (3)KSCN溶液检验Fe3+，现象明显且灵敏。,【解析】铁的氧化物有氧化铁、氧化亚铁和四氧化三铁，其中氧化铁 含有+3价铁，氧化亚铁含+2价铁，而四氧化三铁含+2、+3价铁，所以 按照以上三个角度进行假设。+2价铁离子具有还原性，能被氧化剂如 硝酸、酸性高锰酸钾溶液氧化成+3价铁。检验铁的氧化物中铁元素价 态，先要将氧化物溶于非氧化性酸(如稀硫酸、稀盐酸)转化成同价态 的离子。+3价铁离子存在时，检验+2价铁离子，要考虑+3价铁离子的 干扰，利用其还原性检验，如酸性高锰酸钾溶液为紫红色，铁离子为 浅黄色，不会覆盖紫红色，但是，用高锰酸钾溶液检验亚铁离子时，,高锰酸钾能氧化Cl-，Cl-对实验有干扰。综上所述，只能选稀硫酸溶解铁的氧化物。值得注意的是，铁盐溶液呈黄色，能覆盖浅绿色的亚铁盐溶液，所以，铁的氧化物溶于稀硫酸，溶液呈黄色，说明铁离子一定存在，亚铁离子可能存在。用KSCN溶液检验铁离子，现象明显且灵敏。题目没有提供淀粉溶液，如果用KI溶液检验铁离子，生成I2溶于水呈黄色，与铁离子的溶液颜色相近，无法区别。所以，不能用KI溶液检验溶液中是否含铁离子。,答案：(1)该结论不正确。稀硝酸有强氧化性，若该铁的价态为+2价，则被氧化为+3价同样可使KSCN溶液变红色 (2)假设1：催化剂中铁元素的价态为+3价 假设2：催化剂中铁元素的价态为+2价 假设3：催化剂中铁元素的价态既有+3价也有+2价,实验过程,【题组过关】 1.已知某混合金属粉末，除铝外还含有铁、铜中的一种或两种，所含金属的量都在5%以上。请设计合理实验探究该混合物金属粉末中铁、铜元素的存在。 仅限选择的仪器和试剂：烧杯、试管、玻璃棒、量筒、容量瓶、滴管、药匙；1 molL-1硫酸、2 molL-1硝酸、2 molL-1NaOH溶液、20% KSCN溶液。完成以下实验探究过程：,(1)提出假设： 假设1：该混合金属粉末中除铝外还含有_元素； 假设2：该混合金属粉末中除铝外还含有_元素； 假设3：该混合金属粉末中除铝外还含有铁、铜元素。 (2)设计实验方案：基于假设3，设计出实验方案。,(3)实验过程：根据(2)的实验方案，叙述实验操作、预期现象和结论。,【解析】(1)依题意，铝样品中可能含铁，也可能含铜，还可能既含 铁又含铜。(3)根据限用仪器和试剂知，用氢氧化钠溶液分离铝与 铁、铜，或用稀硫酸分离铁、铝和铜。KSCN溶液用于检验铁离子存 在，硝酸用于氧化亚铁离子或铜。确认某成分存在，最好用两种实验 现象，做到双保险。思路1，用过量氢氧化钠溶解样品，过滤得偏铝 酸钠溶液和固体铁、铜混合物；检验固体中铁、铜：加入过量稀硫 酸，产生气泡，溶液变浅绿色，过滤得溶液和固体。在该溶液中加入,硝酸，加入KSCN溶液，溶液变红色，确认有铁存在；固体再加入硝酸，溶解产生无色气泡，在空气中逐渐变成红棕色，溶液变成蓝色，加NaOH溶液后有蓝色沉淀产生，证明铜存在。思路2，在铝样品中加入足量稀硫酸，过滤得固体和溶液。在固体中加入硝酸，检验铜；在滤液中加入KSCN溶液，无明显现象，再滴加稀硝酸，溶液变红色，证明铁存在。,答案：(1)Cu Fe(顺序可交换) (3)用药匙取少许样品，加入试管A中，再用滴管取过量NaOH溶液并滴加到试管A中，充分反应后，静置。弃去上层清液，剩余固体备用 样品部分溶解，并有气体放出 往试管A的剩余固体中加过量稀硫酸，充分反应后，静置。取上层清液于试管B中，剩余固体备用 固体部分溶解，并有气体放出，溶液呈浅绿色，可能含铁,往试管B中加入少许稀硝酸，再滴加KSCN溶液 溶液变黄色，加KSCN后显红色，结合可知，一定含铁 往剩余固体中加入稀硝酸，再滴加NaOH溶液 固体溶解，有无色刺激性气体产生并很快变成红棕色，溶液显蓝色，加NaOH溶液后有蓝色沉淀产生，一定含铜,2.化工生产中常利用硫酸厂煅烧黄铁矿石的烧渣(主要成分为铁的氧化物及少量FeS、SiO2等)来制备聚铁(碱式硫酸铁的聚合物)和绿矾(FeSO47H2O)，过程如下：,(1)将过程中产生的气体通入下列溶液中，溶液会褪色的是_(填选项序号)。 a.品红溶液 b.紫色石蕊溶液 c.酸性KMnO4溶液 d.溴水 (2)过程中，FeS和O2、H2SO4反应的离子方程式为_ _。,(3)过程中，需加入的物质是_；反应的化学方程式为_。 用溶液Y制绿矾时，可取少量Y溶液于试管中，向试管内加入少量的_溶液，观察溶液是否变为_色，以验证其中是否含有Fe3+。 (4)在实验室里，完成过程中的_(填操作名称)，需要使用酒精灯、三脚架、坩埚钳等，还需要的仪器有_。,(5)过程调节pH，最好选用下列试剂中的_(填选项序号)。 a.稀硫酸 b.CaCO3 c.NaOH溶液 d.Fe2O3 (6)过程中，将溶液Z加热到7080，目的是_。,【解析】由题中信息可知，过程向烧渣中加稀硫酸并同时通入氧气，铁的氧化物、硫化亚铁均会溶解，生成硫酸铁、单质硫和水，所以溶液X是硫酸铁溶液，过程灼烧固体，其中的硫被氧化为二氧化硫。 (1)二氧化硫能分别使品红溶液、酸性KMnO4溶液和溴水褪色。 (2)过程中，FeS和O2、H2SO4反应的离子方程式为4FeS+3O2+12H+=4Fe3+6H2O+4S。,(3)由产物绿矾逆推可知过程就是将硫酸铁转化为硫酸亚铁的过程，应加入铁粉还原硫酸铁，有关反应的化学方程式为Fe2(SO4)3+Fe=3FeSO4。验证硫酸亚铁溶液中是否含有Fe3+，可用含SCN-的溶液检验，若溶液变为红色，证明溶液中含有Fe3+，若溶液不变色，证明溶液中不含Fe3+。 (4)由硫酸亚铁溶液制绿矾，应使用蒸发浓缩、冷却结晶的方法，需要使用酒精灯、三脚架、坩埚钳、蒸发皿、玻璃棒等。,(5)过程实质上是要提高溶液的pH，中和多余的硫酸，以生成聚铁胶体，最好选用NaOH溶液。 (6)过程中，将硫酸铁溶液加热到7080，目的是促进Fe3+的水解。,答案：(1)a、c、d (2)4FeS+3O2+12H+=4Fe3+6H2O+4S (3)Fe(或铁) Fe2(SO4)3+Fe=3FeSO4 硫氰化钾(或其他合理答案) 红 (4)蒸发浓缩、冷却结晶 蒸发皿、玻璃棒 (5)c (6)促进Fe3+的水解,无机化工生产流程 类型一 物质制备型 【典题示例】(2015广东高考T32)七铝十二钙(12CaO7Al2O3)是新型的超导材料和发光材料，用白云石(主要含CaCO3和MgCO3)和废铝片制备七铝十二钙的工艺如下：,(1)煅粉主要含MgO和_，用适量NH4NO3溶液浸取煅粉后，镁化合物几乎不溶，若滤液中c(Mg2+)小于510-6molL-1，则溶液pH大于_Mg(OH)2的Ksp=510-12；该工艺中不能用(NH4)2SO4代替NH4NO3，原因是_。 (2)滤液中的阴离子有_(忽略杂质成分的影响)；若滤液中仅通入CO2，会生成_，从而导致CaCO3产率降低。,(3)用NaOH溶液可除去废Al片表面的氧化膜，反应的离子方程式为 _ (4)电解制备Al(OH)3时，电极分别为Al片和石墨，电解总反应方程 式为_。 (5)一种可超快充电的新型铝电池，充放电时 和 两种离 子在Al电极上相互转化，其他离子不参与电极反应，放电时负极Al 的电极反应式为_。,【审题指导】抽丝剥茧 溯本求源,答案：(1)CaO 11 加入(NH4)2SO4会生成CaSO4微溶物，再过滤会被除去，造成CaCO3减少 (2) 和OH- Ca(HCO3)2 (3)2OH-+Al2O3=2 +H2O (4)2Al+6H2O 2Al(OH)3+3H2 (5)Al-3e-+7 =4,【类题通法】 1.审题。 审题时注意从题干中获取有用信息，了解生产的产品，可以“在方框下面标示转化后生成的所有物质”。,2.析题正确解题的关键： (1)明确原始物质及目标物质。 (2)明确化工生产流程：原料对原料的预处理核心化学反应产品的提纯分离目标产物。 (3)掌握主要的化工生产原理等。,(4)掌握常见的与化工生产有关的操作方法及作用。尤其要注意对原料进行的预处理和控制反应条件的常用方法，它们分别是对原料进行预处理的常用方法及其作用：研磨以增大接触面积而加快反应速率；对原料酸(或水)浸的目的是与酸(或水)接触反应或溶解；灼烧以除去可燃杂质；煅烧以促使物质转化。 常用的控制反应条件的方法：调节溶液的pH使某些金属离子沉淀；控制温度、压强以加快反应速率或使平衡移动；趁热过滤以防止某物质降温而析出；冰水洗涤以洗去杂质离子而减少晶体的损耗。,3.解题正确解题的步骤。 “抓住流程图中每步转化的物质变化”来分析解决问题，分析某步转化试剂的选择及流程中加入某试剂的原因，得出转化后生成的所有物质，从问题中获取信息，帮助解题。 4.检查正确解题的保证。 最后要对照试题进行认真的检查核对，避免失误。,【即时训练】 1.(2015泉州一模)聚合氯化铝是新型、高效絮凝剂和净水剂，其单体是液态碱式氯化铝Al2(OH)nCl6-n，工业上常采用铝盐溶液部分水解制备碱式氯化铝，其工艺流程如下：,已知：高岭土：Al2O3(25%34%)、SiO2(40%50%)、Fe2O3(0.5%3.0%)及少量杂质和水。 Al3+以氢氧化物形式完全沉淀时，溶液的pH为5.2。 根据流程图回答下列问题： (1)写出溶解过程中反应的离子方程式_。 (2)加适量铝粉的主要目的是_。,(3)溶液的pH需控制在4.24.5的原因是_， 具体操作中除添加必要的试剂，还需借助的实验用品是_ _。 (4)“蒸发浓缩”需保持温度在90100，控制该温度的操作名称是_，写出该过程反应的化学方程式_。,【解析】(1)高岭土中的Al2O3、Fe2O3在溶解时可与盐酸反应，SiO2为酸性氧化物，不与盐酸反应。 (2)加适量铝粉可除去溶液中的铁离子杂质。 (3)pH超过4.5，Al3+会形成Al(OH)3沉淀；pH低于4.2，Al3+水解程度很小，很难形成液态碱式氯化铝Al2(OH)nCl6-n。溶液的pH需控制在4.24.5，所以具体操作中除添加必要的试剂，还需借助的实验用品是pH计(或精密pH试纸)。,(4)“蒸发浓缩”需保持温度在90100，故需要水浴加热。此时铝离子水解生成Al2(OH)nCl6-n，反应的化学方程式为2AlCl3+nH2O= Al2(OH)nCl6-n+nHCl,答案：(1)Al2O3+6H+=2Al3+3H2O、 Fe2O3+6H+=2Fe3+3H2O (2)除去溶液中的铁离子 (3)pH超过4.5，Al3+会形成Al(OH)3沉淀；pH低于4.2，Al3+水解程度很小，很难形成液态碱式氯化铝Al2(OH)nCl6-n pH计(或精密pH试纸) (4)水浴加热 2AlCl3+nH2O=Al2(OH)nCl6-n+nHCl,2.氯化铁是常见的水处理剂，无水FeCl3的熔点为555 K，沸点为 588 K。工业上制备无水FeCl3的一种工艺流程如下：,(1)氯化铁能用作水处理剂的原因是_(用必要的文字和化学方程式说明)。 (2)吸收塔中吸收剂X是_，有关反应的离子方程式是_。 (3)温度超过673 K时，捕集器中捕集到的物质的相对分子质量为325，该物质的分子式为_。,(4)从副产物FeCl3溶液中获得FeCl36H2O的方法是_。 (5)用FeCl3溶液(32%35%)腐蚀印刷线电路板的废液中含FeCl3、FeCl2和CuCl2。用化学方法回收废液中铜的方法是_ (用反应式表示并简述操作要点)。,【解析】(1)FeCl3是强酸弱碱盐，能水解生成Fe(OH)3胶体，Fe(OH)3胶体可吸附并沉降水中悬浮的杂质，用作净水剂。 (2)铁屑与氯气在反应炉中发生放热反应，反应炉中的温度很高，所以尾气中含有Cl2和FeCl3，用吸收剂FeCl2溶液可吸收此尾气得到FeCl3溶液。 (3)FeCl3的相对分子质量为162.5，所以捕集器中相对分子质量为325的物质为Fe2Cl6。,(4)FeCl3水解生成的HCl易挥发，直接在空气中加热FeCl3溶液不能得到FeCl36H2O，为了抑制FeCl3水解，可在HCl气氛中加热浓缩FeCl3溶液，然后冷却结晶。,答案：(1)FeCl3+3H2O Fe(OH)3(胶体)+3HCl，Fe(OH)3胶体能吸附并沉降水中悬浮的物质 (2)FeCl2溶液 2Fe2+Cl2=2Fe3+2Cl- (3)Fe2Cl6 (4)在HCl气氛中加热浓缩FeCl3溶液，然后冷却结晶 (5)加过量铁粉，发生反应CuCl2+Fe=FeCl2+Cu，过滤，分离得到的固体再与盐酸反应以溶解残留的铁，过滤得到铜(或过滤、洗涤、干燥后，用磁铁吸去铁可得到铜),类型二 物质提纯型 【典题示例】(2015全国卷T27节选)硼及其化合物在工业上有许多用途。以铁硼矿(主要成分为Mg2B2O5H2O和Fe3O4，还有少量Fe2O3、FeO、CaO、Al2O3和SiO2等)为原料制备硼酸(H3BO3)的工艺流程如图所示：,回答下列问题： (1)写出Mg2B2O5H2O与硫酸反应的化学方程式_。 为提高浸出速率，除适当增加硫酸浓度外，还可采取的措施有_ _(写出两条)。 (2)利用_的磁性，可将其从“浸渣”中分离。“浸渣”中还剩余的物质是_(写化学式)。,(3)“净化除杂”需先加H2O2溶液，作用是_。 然后再调节溶液的pH约为5，目的是_。 (4)“粗硼酸”中的主要杂质是_(填名称)。,【审题指导】抽丝剥茧 溯本求源,答案：(1)Mg2B2O5H2O+2H2SO4 2MgSO4+2H3BO3 升高反应温度、减小铁硼矿粉粒径 (2)Fe3O4 SiO2和CaSO4 (3)将Fe2+氧化为Fe3+ 使Al3+和Fe3+形成氢氧化物沉淀而除去 (4)(七水)硫酸镁,【类题通法】 1.解答无机化工流程试题的程序： (1)基本步骤。 从题干中获取有用信息，了解生产的产品。 整体浏览一下流程，基本辨别出预处理、反应、提纯、分离等阶段。,分析流程中的每一步骤，从几个方面了解流程：A.反应物是什么；B.发生了什么反应；C.该反应造成了什么后果，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的。 从问题中获取信息，帮助解题。,(2)解题思路。 明确整个流程及每一部分的目的仔细分析每步反应发生的条件以及得到的产物的物理或化学性质结合基础理论与实际问题思考注意答题的模式与要点。,2.解答无机化工流程试题常用到的方法： (1)提纯方法。,(2)分离方法。 过滤(热滤或抽滤)：分离难溶物和易溶物。 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。 蒸发结晶：提取溶解度随温度的变化而变化不大的溶质。,冷却结晶：提取溶解度随温度的变化而变化较大的溶质、易水解的溶质或结晶水合物，如KNO3、FeCl3、CuCl2、CuSO45H2O、FeSO47H2O等。 蒸馏或分馏：分离沸点不同且互溶的液体混合物。 冷却法：利用气体易液化的特点分离气体。,【即时训练】 1.(2015安庆一模)利用废铁丝、硫酸铜废液(含硫酸亚铁)和被有机物污染的废铜粉制备硫酸铜晶体。生产过程如下：,试回答下列问题： (1)铁丝在投入硫酸铜废液前需用稀硫酸进行处理，可能发生反应的离子方程式有_。 (2)废铜粉与还原所得铜粉混合灼烧，检验发现灼烧后得到的是CuO和少量Cu的混合物。原因可能是 灼烧不充分Cu未被完全氧化。 CuO被还原。还原剂可能是_，该还原反应的化学方程式是_。,(3)为了使灼烧后的氧化铜混合物充分酸溶，在加入稀硫酸的同时，还通入O2。通入O2的目的是(用化学反应方程式表示)_。 (4)直接向氧化铜混合物中加入浓硫酸并加热进行酸溶，也可达到充分酸溶的目的，但实际操作中较少使用，原因可能是_。,【解析】废铁丝中含有铁锈(Fe2O3xH2O)，所以在用稀硫酸处理时 可能发生的反应有Fe2O3+6H+=2Fe3+3H2O，2Fe3+Fe=3Fe2+， Fe+2H+=Fe2+H2；废铜粉在灼烧后得到的产物中含有单质铜，可 能是原来杂质中含有C等还原性杂质导致；Cu在不断通入氧气和加热 的条件下，可溶解于稀硫酸，发生反应2Cu+O2+2H2SO4 2CuSO4+ 2H2O；若用浓硫酸来溶解，发生反应Cu+2H2SO4(浓) CuSO4+SO2 +2H2O，其缺点是生成等量硫酸铜晶体所消耗的硫酸更多，且会产生 污染大气的气体SO2。,答案：(1)Fe2O3+6H+=2Fe3+3H2O， 2Fe3+Fe=3Fe2+，Fe+2H+=Fe2+H2 (2)C或CO 2CuO+C 2Cu+CO2 或CuO+CO Cu+CO2 (3)2Cu+O2+2H2SO4 2CuSO4+2H2O (4)生成等量CuSO4晶体所消耗的H2SO4更多，且会产生污染大气的气体,2.(2015邵阳二模)随着材料科学的发展，金属钒及其化合物得到了越来越广泛的应用，并被誉为“合金的维生素”。为回收利用含钒催化剂(含有V2O5、VOSO4及不溶性残渣)，科研人员最新研制了一种离子交换法回收钒的新工艺，回收率达91.7%以上。部分含钒物质在水中的溶解性如表所示：,该工艺的主要流程如下。,请回答下列问题： (1)请写出加入Na2SO3溶液发生反应的离子方程式_。 (2)催化氧化所使用的催化剂钒触媒(V2O5)能加快二氧化硫的氧化速率，此过程中产生了一连串的中间体(如图1)。其中a、c两步的化学方程式可表示为_、_。,(3)该工艺中沉钒率是回收钒的关键之一，沉钒率的高低除受溶液pH影响外，还需要控制氯化铵的系数(NH4Cl加入质量与料液中V2O5的质量比)和温度。根据图2和图3，试建议控制氯化铵系数和温度的适宜值分别为_、_。,【解析】(1)根据表格信息，V2O5难溶于水，被亚硫酸钠还原成可溶 于水的VOSO4，离子方程式为V2O5+ +4H+=2VO2+ +2H2O。 (2)V2O5是催化剂，反应前后质量和化学性质不变。依题意和物质转 化图知，a反应：五氧化二钒与二氧化硫反应生成三氧化硫和四氧化 二钒；c反应：VOSO4在氧气作用下生成V2O5和SO3。(3)根据图象知， 加氯化铵系数为4、温度为80时沉钒率最大。,答案：(1)V2O5+ +4H+=2VO2+ +2H2O (2)SO2+V2O5 SO3+V2O4 4VOSO4+O2 2V2O5+4SO3 (3)4 80,
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