高考化学总复习第三单元总结教案新人教版.docx

单 元 总 结化学工艺流程题类型及其解题能力培养类型一:以制备某一物质为目的的工艺流程题案例示范1(2018年江苏,16)以高硫铝土矿(主要成分为Al2O3、Fe2O3、SiO2,少量FeS2和金属硫酸盐)为原料,生产氧化铝并获得Fe3O4的部分工艺流程如下:(1)焙烧过程均会产生SO2,用NaOH溶液吸收过量SO2的离子方程式为。(2)添加1% CaO和不添加CaO的矿粉焙烧,其硫去除率随温度变化曲线如图所示。已知:多数金属硫酸盐的分解温度都高于600 硫去除率=(1-焙烧后矿粉中硫元素总质量焙烧前矿粉中硫元素总质量)100%不添加CaO的矿粉在低于500 焙烧时,去除的硫元素主要来源于。700 焙烧时,添加1%CaO的矿粉硫去除率比不添加CaO的矿粉硫去除率低,其主要原因是。(3)向“过滤”得到的滤液中通入过量CO2,铝元素存在的形式由(填化学式)转化为(填化学式)。(4)“过滤”得到的滤渣中含大量的Fe2O3。Fe2O3与FeS2混合后在缺氧条件下焙烧生成Fe3O4和SO2,理论上完全反应消耗的n(FeS2)n(Fe2O3)=。解析(1)过量SO2与NaOH溶液反应生成NaHSO3,反应的化学方程式为SO2+NaOHNaHSO3,离子方程式为SO2+OH-HSO3-。(2)根据题给已知,多数金属硫酸盐的分解温度都高于600 ,不添加CaO的矿粉低于500 焙烧时,去除的硫元素主要来源于FeS2。添加CaO,CaO起固硫作用,添加CaO发生的反应为2CaO+2SO2+O22CaSO4,根据硫去除率的含义,700 焙烧时,添加1%CaO的矿粉硫去除率比不添加CaO的矿粉硫去除率低的原因是硫元素转化为CaSO4而留在矿粉中。(3)“碱浸”时Al2O3、SiO2转化为NaAlO2和Na2SiO3,向“过滤”得到的滤液中通入过量CO2,CO2与NaAlO2反应生成NaHCO3和Al(OH)3,反应的离子方程式为CO2+AlO2-+2H2OAl(OH)3+HCO3-,即Al元素存在的形式由NaAlO2转化为Al(OH)3。(4)Fe2O3与FeS2混合后在缺氧条件下焙烧生成Fe3O4和SO2,反应的化学方程式为FeS2+16Fe2O311Fe3O4+2SO2,理论上完全反应消耗的n(FeS2)n(Fe2O3)=116。答案(1)SO2+OH-HSO3-(2)FeS2硫元素转化为CaSO4而留在矿粉中(3)NaAlO2;Al(OH)3(4)116解题策略制备类工艺流程题目在流程上一般分为3个过程:原料处理分离提纯获得产品(1)原料处理阶段的常见考点加快反应速率。溶解水浸:与水接触反应或溶解。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。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。灼烧、焙烧、煅烧:改变结构,使一些物质能溶解,并使一些杂质在高温下氧化、分解。(2)分离提纯阶段的常见考点调pH除杂a.控制溶液的酸碱性使其中的某些金属离子形成氢氧化物沉淀。如要除去Al3+、Mn2+溶液中含有的Fe2+,先用氧化剂把Fe2+氧化为Fe3+,再调节溶液的pH。b.调节溶液的pH所需的物质一般应满足两点:能与H+反应,使溶液的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或Cu2(OH)2CO3等物质来调节溶液的pH。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的物质或产物,则要注意对温度的控制。如侯德榜制碱中的NaHCO3;还有如H2O2、Ca(HCO3)2、KMnO4、AgNO3、HNO3(浓)等物质。降温:防止某物质在高温时会溶解(或分解);使化学平衡向着题目要求的方向移动。(3)获得产品阶段的常见考点洗涤(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;乙醇洗涤既可洗去晶体表面的杂质,又可减少因晶体溶解而引起的损耗。蒸发时的气体氛围可抑制水解: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。蒸发浓缩、冷却结晶:如NaCl和K2Cr2O7混合溶液,若将混合溶液加热蒸发后再降温,则析出的固体主要是K2Cr2O7,母液中是NaCl和少量K2Cr2O7,这样就可分离出大部分K2Cr2O7;同样原理可除去KNO3中混有的少量NaCl。蒸发结晶、趁热过滤:如NaCl和K2Cr2O7混合溶液,若将混合溶液蒸发一段时间,析出的固体主要是NaCl,母液中是K2Cr2O7和少量NaCl;同样原理可除去NaCl中混有的少量KNO3。巩固训练1(2018年福建厦门湖滨中学阶段测试)辉铜矿石主要含有硫化亚铜(Cu2S)及少量脉石(SiO2)。一种以辉铜矿石为原料制备硝酸铜的工艺流程如下所示:(1)写出“浸取”过程中Cu2S溶解时发生反应的离子方程式:。(2)“回收S”过程中温度控制在5060 之间,不宜过高或过低的原因是。(3)气体NOx与氧气混合后通入水中能生成流程中可循环利用的一种物质,该反应的化学方程式为;向滤液M中加入(或通入)(填字母),可得到另一种可循环利用的物质。a.铁b.氯气c.高锰酸钾(4)“保温除铁”过程中,加入CuO的目的是;“蒸发浓缩”过程中,要用HNO3溶液调节溶液的pH,其理由是。答案(1)Cu2S+4Fe3+2Cu2+4Fe2+S(2)温度过高苯容易挥发,温度过低溶解速率小(3)4NOx+(5-2x)O2+2H2O4HNO3;b(4)调节溶液的pH,使铁完全转化为Fe(OH)3沉淀;抑制Cu2+的水解类型二:以混合物的分离、提纯为目的工艺流程题案例示范2(2018年山东济南外国语学校月考)二氧化锰是制造锌锰干电池的基本材料,工业上以软锰矿、菱锰矿为原料来制备。某软锰矿的主要成分为MnO2,还含有Si(16.27%)、Fe(5.86%)、Al(3.42%)、Zn(2.68%)和Cu(0.86%)等元素的化合物,其处理流程图如下:化合物Al(OH)3Fe(OH)2Fe(OH)3Ksp近似值10-3510-610-38(1)硫酸亚铁在酸性条件下将MnO2还原为MnSO4,酸浸时发生的主要反应的化学方程式为。(2)“氨水、搅拌”,其中“搅拌”不仅能加快反应速率,还能;滤渣A的成分是Fe(OH)3、Al (OH)3,加入氨水需调节pH 至少达到,恰好能使Fe3+、A13+沉淀完全(当溶液中金属离子的浓度110-5 molL-1时,认为其已完全沉淀)。(3)滤渣B的成分是。(4)MnO2也可在以MnSO4-H2SO4-H2O为体系的电解液中电解获得,其阳极反应式为。(5)工业上采用间接氧化还原滴定法测定MnO2的纯度,其操作过程如下:准确称量0.9200 g该样品,与足量酸性KI溶液充分反应后,配制成100 mL溶液。取其中20.00 mL,恰好与25.00 mL 0.0800 molL-1Na2S2O3溶液反应(I2+2S2O32-2I-+S4O62-)。计算可得该样品纯度为%。解析(1)软锰矿中加入H2SO4和过量FeSO4溶液“酸浸”时,MnO2被还原为MnSO4,则FeSO4被氧化成Fe2(SO4)3,“酸浸”时发生的主要反应的化学方程式为MnO2+2FeSO4+2H2SO4MnSO4+Fe2(SO4)3+2H2O。(2)“酸浸”时除了MnO2被还原成MnSO4外,Fe、Al、Zn、Cu也溶解转化为FeSO4、Al2(SO4)3、ZnSO4、CuSO4,酸浸后过滤得到的滤液中含MnSO4、Fe2(SO4)3、FeSO4、Al2(SO4)3、ZnSO4、CuSO4;向此滤液中加入氨水并搅拌,其中“搅拌”不仅能加快反应速率,还能将Fe2+充分氧化转化成Fe3+;加入氨水调节pH使Al3+、Fe3+完全转化成Al(OH)3、Fe(OH)3沉淀形成滤渣A,由于Al(OH)3、Fe(OH)3类型相同且Al(OH)3的溶度积大于Fe(OH)3的溶度积,使Fe3+、Al3+完全沉淀,只要使Al3+完全沉淀,即c(Al3+)110-5 molL-1,c(Al3+)c3(OH-)=10-35,c(OH-)310-35110-5=110-10 molL-1,c(H+)110-4 molL-1,pH4,pH至少达到4才能使Fe3+、Al3+沉淀完全。(3)加入氨水调节pH至5.4经过滤后滤渣A为Fe(OH)3、Al(OH)3,滤液中含MnSO4、ZnSO4、CuSO4、(NH4)2SO4,向滤液中加入MnS并加热至沸,发生沉淀的转化形成难溶的ZnS、CuS将Zn2+、Cu2+除去,过滤得到的滤渣B的成分为ZnS、CuS。(4)电解过程中MnSO4被氧化成MnO2,则阳极反应式为Mn2+-2e-+2H2OMnO2+4H+。(5)MnO2与足量酸性KI反应的离子方程式为MnO2+4H+2I-Mn2+I2+2H2O,得出关系式MnO2I22Na2S2O3,n(MnO2)=12n(Na2S2O3)=120.08 molL-10.025 L100 mL20 mL=0.005 mol,m(MnO2)=0.005 mol87 gmol-1=0.435 g,该样品的纯度为0.435 g0.9200 g100%=47.3%。答案(1)MnO2+2FeSO4+2H2SO4MnSO4+Fe2(SO4)3+2H2O(2)充分氧化过量的Fe2+;4(3)CuS、ZnS(4)Mn2+-2e-+2H2OMnO2+4H+(5)47.3解题策略这类题目其实就是混合物的除杂、分离、提纯。当遇到这一类题时,一定要认真在题目中找出要得到的主要物质是什么,混有的杂质有哪些,主要物质和杂质的性质差别是什么。认真分析当加入某一试剂后,能与什么物质发生反应,生成了什么产物,要用什么样的方法才能将杂质除去,要相信题中的每一种试剂、每一步操作都是为了得到更多和更纯的产品,经过这样的思考后将工艺流程转化为物质转化流程,更能明白每一步所加试剂或操作的目的。1.物质分离提纯的原则(1)不增:不引入新的杂质。(2)不减:不减少被提纯的物质。(3)易分离:被提纯物与杂质易于分离。(4)易复原:被提纯的物质易恢复原来的组成、状态。2.明确常用的提纯方法(1)水溶法:除去可溶性杂质。(2)酸溶法:除去碱性杂质。(3)碱溶法:除去酸性杂质。(4)氧化剂或还原剂法:除去还原性或氧化性杂质。(5)加热灼烧法:除去受热易分解或易挥发的杂质。(6)调节溶液的pH法:如除去酸性溶液中的Fe3+等。3.明确常用的分离方法(1)过滤:分离难溶物和易溶物,根据特殊需要采用趁热过滤或者抽滤等方法。(2)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。(3)蒸发结晶:提取溶解度随温度变化不大的溶质,如NaCl。(4)冷却结晶:提取溶解度随温度变化较大的溶质、易水解的溶质或结晶水合物,如KNO3、FeCl3、CuCl2、CuSO45H2O、FeSO47H2O等。(5)蒸馏或分馏:分离沸点不同且互溶的液体混合物,如分离乙醇和甘油。(6)冷却法:利用气体液化的特点分离气体,如合成氨工业采用冷却法分离平衡混合气体中的氨气。巩固训练2利用硫铁矿烧渣(主要成分为Fe2O3,还含有少量Al2O3、MgO、SiO2等杂质)制备铁红的工艺流程如下:回答下列问题:(1)硫铁矿完全被还原焙烧后,Fe元素的化合价为。(2)若“合成”中c(Mg2+)=0.01 molL-1,加入NH4HCO3溶液(设溶液体积增加1倍),当Fe2+恰好沉淀完全时,溶液中c(Fe2+)=1.010-5molL-1,此时是否有MgCO3沉淀生成?(列式计算)。(已知FeCO3、MgCO3的Ksp分别为3.210-11、3.010-8)(3)“合成”过程中Fe2+发生反应的离子方程式为。(4)“合成”过程中温度对亚铁离子转化率的影响如图所示,分析选择反应温度为40 的原因:。(5)“煅烧”中由FeCO3制备Fe2O3的化学方程式为。(6)本流程中,铝元素是以(填化学式)形式被除去的。解析(1)根据金属的冶炼原理,炭黑能够还原Fe2O3,因为“酸浸”中加入硫酸,如果还原时铁元素转化成铁单质,会与硫酸反应生成H2,H2是可燃性气体,可能发生危险,因此“还原焙烧”后,铁元素的化合价为+2。(3)根据题意,向含Fe2+的溶液中加入NH4HCO3,生成了FeCO3沉淀,根据原子守恒和电荷守恒,还应生成H2O和CO2。(6)本流程中酸浸时Al2O3转化为Al3+,加NH4HCO3时,Al3+与HCO3-发生双水解转化为Al(OH)3沉淀而被除去。答案(1)+2(2)无MgCO3沉淀生成,c(CO32-)=Ksp(FeCO3)c(Fe2+)=3.210-11110-5 molL-1=3.210-6 molL-1,Qc=c(CO32-)c(Mg2+)=3.210-60.012Fe2+Br-,向溶液中滴加过量氯水时,参与反应的离子先后顺序为I-、Fe2+、Br-,A项错误;Fe3+的氧化性强于Cu2+,H+的氧化性弱于Cu2+但强于Fe2+,所以在含有等物质的量的Fe3+、Cu2+、H+的溶液中加入Zn粉,反应的先后顺序是Fe3+、Cu2+、H+、Fe2+,B项正确;氢氧化钡先发生反应,因为K2CO3与Ba(OH)2不能共存,则反应的先后顺序为Ba(OH)2、KOH、K2CO3、BaCO3,C项错误;若H+最先与AlO2-反应,生成Al(OH)3,而Al(OH)3与溶液中OH-反应生成AlO2-,则反应的先后顺序为OH-、AlO2-、CO32-、Al(OH)3,D项错误。答案B7.(2018年黑龙江绥化二中月考)下列物质与其用途完全符合的是()。Na2O2供氧剂晶体Si太阳能电池AgI人工降雨NaCl制纯碱Al2O3焊接钢轨NaClO消毒剂Fe2O3红色油漆或涂料SO2食品防腐剂NH3制冷剂水玻璃木材防火剂A.B.C.D.解析 Na2O2能够与水、二氧化碳反应生成氧气,可作供氧剂,正确;晶体Si为良好的半导体材料,能制造太阳能电池,正确; AgI能用于人工降雨,正确;氨碱法制纯碱的实验原理是以食盐(氯化钠)、二氧化碳、氨气为原料来制取纯碱,正确;铝与铁的氧化物发生铝热反应生成铁,可用于焊接钢轨,错误; NaClO具有强氧化性,能使蛋白质变性而杀菌消毒,正确; Fe2O3为红棕色固体,能作红色油漆或涂料,正确;二氧化硫有毒,不能用作食品添加剂,错误;液氨汽化时,吸收大量的热,具有制冷作用,常用作制冷剂,正确;水玻璃是硅酸钠的水溶液,常用作木材的防火剂,正确。答案A8.(2018年甘肃天水一中质检)将15.6 g Na2O2和5.4 g Al同时放入一定量的水中,充分反应后得到200 mL溶液,再向该溶液中缓慢通入标准状况下的HCl气体6.72 L,若反应过程中溶液的体积保持不变,则下列说法正确的是()。A.标准状况下,反应过程中得到6.72 L的气体B.最终得到的溶液中c(Na+)=c(Cl-)+c(OH-)C.最终得到7.8 g的沉淀D.最终得到的溶液中c(Na+)=1.5 molL-1解析15.6 g Na2O2的物质的量为15.6 g78 gmol-1=0.2 mol,2Na2O2+2H2O4NaOH + O20.2 mol0.4 mol0.1 mol5.4 g Al的物质的量为5.4 g27 gmol-1=0.2 mol,2Al+2NaOH+2H2O2NaAlO2+3H20.2 mol0.2 mol0.2 mol0.3 mol 剩余0.2 mol氢氧化钠。再向溶液中缓慢通入标准状况下的氯化氢6.72 L,其物质的量为6.72 L22.4 Lmol-1=0.3 mol。NaOH + HClNaCl+H2O0.2 mol0.2 mol0.2 molNaAlO2+HCl+H2ONaCl+Al(OH)30.1 mol0.1 mol0.1 mol0.1 mol根据以上分析可知,反应过程中生成0.1 mol氧气和0.3 mol氢气,在标准状况下,得到8.96 L气体,A项错误;最终得到的溶液中含有0.1 mol偏铝酸钠、0.3 mol氯化钠,由电荷守恒可知,c(Na+)=c(Cl-)+c(OH-)+c(AlO4-)-c(H+),B项错误;最终得到0.1 mol氢氧化铝沉淀,即7.8 g沉淀,C项正确;根据钠原子守恒分析,0.2 mol过氧化钠中钠离子的物质的量为0.4 mol,则c(Na+)=0.4 mol0.2 L=2 molL-1,D项错误。答案C9.将金属铜、铁置于氯化铁溶液中充分反应,下列对反应情况设想的评价正确的是()。选项反应情况设想评价A当铁、铜均不剩余时,溶液中一定有Fe2+、Cu2+,一定无Fe3+正确,Fe3+和Fe、Cu均可反应B当铁、铜均有剩余时,溶液中一定有Fe2+、Cu2+,无Fe3+正确,Fe和Cu都与Fe3+反应,故有Fe2+和Cu2+,无Fe3+C当铜有剩余,铁无剩余时,溶液中一定只有Fe2+,无Cu2+正确,Cu有剩余,故无Cu2+D当铁有剩余,铜无剩余时,溶液中一定有Fe2+、Cu2+不正确,不可能是Fe剩余,而Cu不剩余,因为Fe比Cu优先与Fe3+反应解析氧化性Fe3+Cu2+Fe2+。如果Fe3+的量很多,将铁和铜全部氧化后还有剩余,A项错误;当铁有剩余时,溶液中不会存在Cu2+,B项错误;当铜有剩余时,可能部分铜发生反应,溶液中可能有Cu2+,C项错误;因还原性FeCu,故不存在有铁无铜的情况,D项正确。答案D10.(2018年黑龙江哈尔滨师大附中月考)已知甲、乙、丙、 X 是4种中学化学中常见的物质,其转化关系如图所示(部分产物已略去)。下列说法正确的是()。A.若甲为单质铁,则丙一定为FeCl3B.若甲为强碱,则X一定为CO2C.若乙是一种白色胶状沉淀,则甲溶液中一定含有Al3+D.若甲为单质,则此转化关系中涉及的反应一定都是氧化还原反应解析若甲为单质铁,则X不可能为Cl2,铁与氯气反应只生成氯化铁;X可以是硝酸,丙为Fe(NO3)3,A项错误。若甲为强碱,则X可以为CO2、SO2、H2S等,B项错误。乙是一种白色胶状沉淀,若甲为铝盐,X为强碱,乙为氢氧化铝,丙为偏铝酸盐;若甲为偏铝酸盐,X为强酸,丙为铝盐,C项错误。若甲为单质,乙、丙中含有的甲元素化合价不同,均为氧化还原反应,D项正确。答案D11.(2018年浙江镇海中学选考模拟)烟气脱硫能有效减少二氧化硫的排放,实验室用粉煤灰(主要含Al2O3、SiO2等)制备碱式硫酸铝Al2(SO4)x(OH)6-2x溶液,并用于烟气脱硫研究。下列说法错误的是()。A.滤渣的主要成分为SiO2B.加CaCO3调节溶液的pH至3.6,其目的是中和溶液中的酸,并使Al2(SO4)3转化为Al2(SO4)x(OH)6-2xC.调节pH时,若溶液的pH偏高,将会导致溶液中铝元素的含量降低,相应的离子方程式为3CaCO3+2Al3+3H2O2Al(OH)3+3Ca2+3CO2D.上述流程中经完全热分解放出的SO2的量总是小于吸收的SO2的量,其主要原因是溶液中的部分SO32-被氧化成SO42-解析酸浸时反应的化学方程式为Al2O3+3H2SO4Al2(SO4)3+3H2O,氧化铝和稀硫酸完全反应,二氧化硅和稀硫酸不反应,所以滤渣的成分为SiO2,A项正确。滤液中含有Al2(SO4)3,调节pH=3.6,加入CaCO3粉末,发生反应CaCO3+2H+Ca2+CO2+H2O,CaSO4为微溶物,同时使Al2(SO4)3转化为Al2(SO4)x(OH)6-2x,B项正确。若溶液的pH偏高,溶液中的Al3+和OH-反应生成Al(OH)3,所以将会导致溶液中铝元素的含量降低,反应的离子方程式为3CaCO3+2Al3+3SO42-+3H2O2Al(OH)3+3CaSO4+3CO2,C项错误。二氧化硫被吸收后生成SO32-,SO32-不稳定,易被氧化成SO42-,所以流程中经完全热分解放出的SO2的量总是小于吸收的SO2的量,D项正确。答案C12.(2018年天津南开中学月考)下列化学反应对应的实验现象表述正确的是()。A.将一定量Na2O投入Ca(HCO3)2溶液中,有无色气体产生B.将NaHCO3溶液和NaAlO2溶液混合后有沉淀和气体产生C.氯化铁溶液与过量铜粉充分反应后溶液由黄色变成蓝绿色D.0.01 molL-1 NH4Al(SO4)2溶液与0.005 molL-1 Ba(OH)2溶液等体积混合,产生白色沉淀和刺激性气味的气体解析将Na2O投入Ca(HCO3)2溶液中,Na2O先与水反应生成NaOH,OH-与HCO3-反应生成CO32-和水,而CO32-与Ca2+反应生成CaCO3沉淀,离子方程式为OH-+HCO3-+Ca2+CaCO3+H2O,整个过程中没有气体产生,A项错误;将NaHCO3溶液和NaAlO2溶液混合,发生反应AlO2-+HCO3-+H2OAl(OH)3+CO32-,没有气体产生,B项错误;氯化铁溶液与过量铜粉反应的离子方程式为2Fe3+Cu2Fe2+Cu2+,Fe3+溶液为黄色,Cu2+溶液为蓝色,Fe2+溶液为浅绿色,故溶液由黄色变成蓝绿色,C项正确;0.01 molL-1 NH4Al(SO4)2溶液与0.005 molL-1 Ba(OH)2溶液等体积混合,其中OH-先与Al3+反应产生白色沉淀,且OH-与Al3+浓度相等,故OH-少量,不会与NH4+反应,D项错误。答案C13.常温下,将一定量的钠铝合金置于水中,合金全部溶解,得到20 mL pH=14的溶液,然后用1 molL-1的盐酸滴定,测得生成沉淀的质量与消耗盐酸的体积关系如图所示。下列说法正确的是()。A.原合金质量为 0.92 gB.产生氢气的体积为896 mL(标准状况下)C.图中m的值为1.56D.图中V2的值为60解析由图像可知,向合金溶解后的溶液中滴加盐酸,先发生反应NaOH+HClNaCl+H2O,后发生反应NaAlO2+HCl+H2O NaCl+Al(OH)3,最后发生反应Al(OH)3+3HClAlCl3+3H2O。合金溶解后剩余的NaOH的物质的量为0.02 L1 molL-1=0.02 mol,则V1=0.02 mol1 molL-1=0.02 L=20 mL,生成沉淀时消耗盐酸的体积为40 mL-20 mL=20 mL,其物质的量为0.02 L1 molL-1=0.02 mol,生成沉淀的物质的量为0.02 mol,合金中钠的物质的量为0.04 mol,铝的物质的量为0.02 mol。由原子守恒可知,合金的质量为0.04 mol23 gmol-1+0.02 mol27 gmol-1=1.46 g,故A项错误;由反应2Na+2H2O 2NaOH+H2、2Al+2H2O+2NaOH2NaAlO2+3H2可知,生成氢气的物质的量为0.02 mol+0.03 mol=0.05 mol,在标准状况下的体积为0.05 mol22.4 Lmol-1=1.12 L,B项错误;由上述计算可知,生成沉淀的物质的量为0.02 mol,其质量为0.02 mol78 gmol-1=1.56 g,C项正确; 由反应Al(OH)3+3HCl AlCl3+3H2O可知,溶解沉淀需要0.06 mol HCl,其体积为60 mL,则V2=40 mL+60 mL=100 mL,故D项错误。答案C14.将三种黑色粉末组成的混合物加入足量的某热浓酸中,充分反应后得到蓝绿色溶液和两种气体。将从蓝绿色溶液中分离得到的盐与0.15 mol还原铁粉恰好反应完全,可得浅绿色溶液和6.4 g红色沉淀;将上述生成的两种气体通入足量饱和NaHCO3溶液中,仍然收集到两种气体,据此推断黑色粉末可能为()。A.物质的量之比n(FeS)n(CuO)n(Fe)=111B.物质的量之比n(C)n(CuO)n(Fe)=322C.质量之比m(MnO2)m(CuO)m(C)=5.5812D.质量之比m(Fe)m(C)m(CuO)=753解析根据“上述生成的两种气体通入足量饱和NaHCO3溶液中,仍能收集到两种气体”可知,酸是浓硝酸,最后的气体是CO2和NO,则固体含C,另外根据得到的红色沉淀可知固体中含氧化铜,根据反应Fe+Cu2+Fe2+Cu可知生成0.1 mol Cu,消耗Fe 0.1 mol,则另外消耗的0.05 mol Fe与Fe3+发生反应,n(Fe3+)=0.1 mol,则n(Fe)n(Cu)=11,综上所述知,B项正确。答案B15.A由Al2O3、Fe3O4、Al、Cu中的某几种粉末混合而成,设计分析成分的方案如下:下列分析不正确的是()。A.当m1m2时,溶液a中的阴离子只有一种B.生成蓝色溶液的离子方程式为Cu+2Fe3+Cu2+2Fe2+C.要确定混合物中是否含Al,可取A加入适量稀HClD.当m2-m3=2.96 g时,Fe3O4的质量至少为2.32 g解析当m1m2时,说明至少有Al2O3、Al两者中的一种,且生成了偏铝酸钠溶液,溶液中仍然存在着过量的氢氧化钠,因此阴离子除AlO2-外,还有OH-,A项错误;Fe3O4与盐酸反应生成FeCl3和FeCl2,Fe3+有强氧化性,可发生反应Cu+2Fe3+Cu2+2Fe2+,B项正确;金属氧化物与酸反应生成水,无氢气产生,而铜与盐酸不反应,可取A加入适量稀HCl,如果有气体产生,即可证明铝的存在,C项正确;固体质量发生改变,是因为金属氧化物的溶解和三价铁与铜单质之间的氧化还原反应Cu+2Fe3+Cu2+2Fe2+,Fe3O42Fe3+Cu,反应中四氧化三铁与铜的物质的量之比为11,且m2-m3=2.96 g。设Fe3O4的质量为x g,则x+x23264=2.96,解得x=2.32,D项正确。答案A16.有一块镁铝合金,其中镁与铝的质量之比是89。加入足量稀H2SO4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下图,其中正确的是()。解析反应的先后顺序为Mg+2H+Mg2+H2,2Al+6H+2Al3+3H2,H+OH-H2O,Mg2+2OH-Mg(OH)2,Al3+3OH-Al(OH)3,Al(OH)3+OH-AlO2-+H2O,镁、铝的质量之比为89,即物质的量之比为11,假设镁和铝的物质的量都为1 mol,沉淀达到的最大质量为158+781=136 g,继续加入NaOH,Al(OH)3溶解,当Al(OH)3全部溶解后,剩下的沉淀是Mg(OH)2,此时沉淀的质量为58 g,比总质量的一半还要小,只有A项符合题意。答案A二、非选择题(本题包括5小题,共52分)17.铁是人类较早使用的金属之一。运用铁及其化合物的有关知识,回答下列问题:(1)铁和铁合金是生活中的常用材料,下列叙述中正确的是(填字母)。A.纯铁硬度比生铁高B.纯铁耐腐蚀性强,不易生锈C.不锈钢是铁合金,只含金属元素D.铁在一定条件下,可与水蒸气反应E.铁在冷的浓硫酸中钝化(2)向沸水中滴加几滴饱和FeCl3溶液,加热至液体呈透明的红褐色,该反应的离子方程式为。形成的该分散系中分散质的微粒直径范围是。(3)电子工业需用30%的FeCl3溶液腐蚀敷在绝缘板上的铜,制造印刷电路板。请写出 FeCl3溶液与铜反应的离子方程式:。欲从腐蚀后的废液中回收铜并重新获得FeCl3溶液,现有下列试剂:氯气铁粉浓硝酸浓盐酸烧碱浓氨水。需要用到的一组试剂是(填字母)。A.B.C.D.(4)高铁酸钠(Na2FeO4)是一种新型净水剂。高铁酸钠主要通过如下反应制取:2Fe(OH)3+3NaClO+4NaOH2Na2FeO4+3X+5H2O。则X的化学式为。高铁酸钠在水中可以发生如下反应:4FeO42-+10H2O4Fe(OH)3+8OH-+3O2。由此看来,高铁酸钠能够杀菌消毒是因为它具有性,而能够除去水中悬浮物是因为。下列物质能用作水处理剂的有(填字母)。A.KAl(SO4)212H2OB.Fe(OH)(SO4)nC.ClO2D.“84”消毒液解析(1)纯铁硬度比生铁小,A项错误;纯铁耐腐蚀性强,不易生锈,B项正确;不锈钢是铁合金,含Fe、Mn等金属元素,也含C等非金属元素,C项错误;铁在一定条件下,可与水蒸气反应生成四氧化三铁和氢气,D项正确;Fe在冷的浓硫酸中钝化,E项正确。(2)向沸水中滴加几滴饱和 FeCl3溶液,加热至液体呈透明的红褐色,该反应的离子方程式为Fe3+3H2OFe(OH)3(胶体)+3H+,形成的该分散系属于胶体,分散质的微粒直径范围是1100 nm。(3)FeCl3溶液与铜反应的离子方程式是2Fe3+Cu2Fe2+Cu2+。欲从腐蚀后的废液中回收铜并重新获得FeCl3溶液,应先向溶液中加入过量的Fe粉,然后将过量的Fe和置换出的Cu过滤出来,向滤渣中加入盐酸使Fe发生反应转化成FeCl2,再过滤得到Cu,最后把两次的滤液混合,向其中通入过量的氯气就可得到FeCl3溶液,A项符合题意。(4)根据原子守恒可得X的化学式是NaCl。KAl(SO4)212H2O电离产生的Al3+会发生水解,生成Al(OH)3胶体,因此有净水作用;Fe(OH)(SO4)n溶于水会形成Fe(OH)3胶体,因此有净水作用;ClO2有强氧化性,可以杀菌消毒,危害较小,因此可作净水剂;“84”消毒液有杀菌消毒作用,但是碱性太强,气味太浓,不适宜水的净化。答案(1)BDE(2)Fe3+3H2OFe(OH)3(胶体)+3H+;1100 nm(3)2Fe3+Cu2Fe2+Cu2+;A(4)NaCl氧化;生成的Fe(OH)3胶体能够吸附水中的悬浮杂质ABC18.(2018年天津武清三中月考)铝是重要的金属材料,铝土矿(主要成分是Al2O3和少量的SiO2、Fe2O3杂质)是工业上制取铝的原料。实验室模拟工业上以铝土矿为原料制取Al2(SO4)3和铵明矾晶体NH4Al(SO4)212H2O的工艺流程如图所示:请回答下列问题:(1)固体a的化学式为。(2)写出中加过量的烧碱涉及反应的离子方程式:、;中通入足量CO2气体发生反应的离子方程式为。(3)由中得到滤液c的实验操作为,从铵明矾溶液中获得铵明矾晶体的实验操作依次为(填操作名称)、冷却结晶、过滤洗涤。(4)滤液c呈性,日常生活中常用其溶质作(任写一点)。(5)向铵明矾NH4Al(SO4)2中加氢氧化钡溶液,硫酸根离子完全沉淀时反应的化学方程式为。解析(1)铝土矿中Al2O3和Fe2O3能溶于盐酸,SiO2不溶于盐酸,所以固体a的化学式为SiO2。(2)向含有FeCl3、AlCl3的溶液中加入过量的NaOH溶液,反应的离子方程式为Fe3+3OH-Fe(OH)3,Al3+4OH-AlO2-+2H2O;再向滤液中通入过量的CO2,得到Al(OH)3白色沉淀和HCO3-,反应的离子方程式是AlO2-+CO2+2H2OHCO3-+Al(OH)3。(3)流程中、都存在固体和液体的分离,应用过滤的方法,从铵明矾溶液中获得铵明矾晶体的实验操作依次为蒸发浓缩、冷却结晶、过滤洗涤。(4)滤液c中含有氯化钠、碳酸氢钠,碳酸氢钠溶液呈碱性;日常生活中,碳酸氢钠可以作发酵剂和泡沫灭火剂等。(5)向铵明矾NH4Al(SO4)2中加氢氧化钡使硫酸根离子完全沉淀,得到硫酸钡沉淀、氢氧化铝沉淀和一水合氨,反应的化学方程式为2Ba(OH)2+NH4Al(SO4)22BaSO4+NH3H2O+Al(OH)3。答案(1)SiO2(2)Al3+4OH-AlO2-+2H2O;Fe3+3OH-Fe(OH)3;AlO2-+CO2+2H2OHCO3-+Al(OH)3(3)过滤;蒸发浓缩(4)碱;发酵粉(5)2Ba(OH)2+NH4Al(SO4)22BaSO4+NH3H2O+Al(OH)319.某研究性学习小组对某废旧合金(含有Cu、Fe、Si 三种成分)进行分离、回收。其工艺流程如图所示:已知:298 K时,KspCu(OH)2=2.010-20,KspFe(OH)3=4.010-38,KspMn(OH)2=1.910-13,依据上述流程回答下列有关问题:(1)操作、一定都不含有的操作是(填字母)。A.过滤B.洗涤C.干燥D.蒸馏(2)过量的还原剂应是,溶液a中发生反应的离子方程式为。(3)若用x molL-1 KMnO4溶液处理溶液b,当恰好将溶液中的阳离子完全氧化时,消耗KMnO4溶液的体积为y mL,则最后所得红棕色固体C的质量为(用含x、y的代数式表示)g。(4)将溶液c的pH调节至2.93.2的目的是。(5)常温下,取0.2 molL-1的CuCl2溶液,若要使Cu2+开始沉淀,则应调节pH至。(6)工业上由红棕色固体C制取相应单质常用的方法是(填字母)。A.电解法B.热还原法C.热分解法 (7)用惰性电极电解溶液e制取固体B,发生反应的化学方程式为。解析(3)消耗KMnO4溶液的物质的量为10-3xy mol,1 mol高锰酸钾发生反应转移5 mol电子,则氧化的亚铁离子的物质的量为510-3xy mol,最后所得红棕色固体氧化铁的质量为0.5510-3xy mol160 gmol-1=0.4xy g。(5)常温下,KspCu(OH)2=2.010-20,若要使Cu2+开始沉淀,c(OH-)=(2.010-200.2)0.5=10-9.5 molL-1,故溶液的pH应调节至4.5。(6)工业上制取铁的方法是用CO还原氧化铁得到铁单质,故选择热还原法。(7)用惰性电极电解氯化铜溶液制取固体铜,发生反应的化学方程式为CuCl2 Cu+Cl2。答案(1)D(2)Cu(或铜);2Fe3+Cu2Fe2+Cu2+(3)0.4xy(4)保证Fe3+沉淀完全而其他金属阳离子不沉淀(合理答案均可)(5)4.5(6)B(7)CuCl2Cu+Cl220.(2018年山东实验中学诊断)铁是生产、生活及生命中的重要元素。(1)血红蛋白中的铁元素呈+2价,具有与O2分子结合成氧合血红蛋白的能力。如果误服亚硝酸盐,会使人中毒,因为血红蛋白中的二价铁被亚硝酸盐(填“氧化”或“还原”)了。(2)为防止FeCl2发生氧化反应而变质,存放时应加入(填化学式)。现有一瓶久置的FeCl2溶液,请设计实验检验其中是否含有Fe3+:。(3)高铁酸钠(Na2FeO4)是水处理过程中使用的一种新型消毒剂。在强碱溶液中次氯酸钠与Fe(OH)3反应生成Na2FeO4的离子方程式为;高铁酸钠对水消毒时转化为Fe3+,Fe3+ 净水的有关离子方程式为。(4)球墨铸铁中含有一种铁碳化合物X。某实验小组为测定X的组成,设计实验如下:固体B的俗名是,X的化学式可以表示为。(5)某稀溶液中含有Fe(NO3)3、Cu(NO3)2、HNO3,向其中逐渐加入铁粉,溶液中Fe2+的浓度和加入铁粉的物质的量之间的关系如图所示。则溶液中Fe(NO3)3、Cu(NO3)2、HNO3的物质的量浓度之比为。解析(4) 化合物X在空气中高温煅烧生成固体A,固体A为铁的氧化物,加入过量盐酸,溶液甲中含有铁的化合物,加入足量的Cl2,将Fe2+氧化成Fe3+,加热蒸发,灼烧得到