（课标Ⅲ）2020版高考化学一轮复习专题六铁、铜及其化合物课件.pptx

专题六 铁、铜及其化合物,高考化学 (课标),A组 课标卷区题组,五年高考,考点一 铁及其化合物,1.(2014课标,8,6分)化学与社会、生活密切相关。对下列现象或事实的解释正确的是 ( ),答案 C 生活中常用热的纯碱溶液洗去油污,其原因不是Na2CO3与油污直接发生反应,而是 纯碱水解使溶液呈碱性,油污在碱性条件下水解生成可溶于水的高级脂肪酸盐和甘油,A错误; 漂白粉在空气中久置变质,是因为发生了反应:Ca(ClO)2+CO2+H2O CaCO3+2HClO,2 HClO 2HCl+O2,B错误;K2CO3与NH4Cl混合使用,因发生相互促进的水解反应生成NH3而 降低肥效,C正确;FeCl3溶液可用于铜质印刷线路板制作的反应原理是2FeCl3+Cu 2FeCl2+ CuCl2。,解题关键 认真审题,掌握相关物质的性质是解题的关键。,易错警示 A项对纯碱的性质不熟悉易错选;B项不了解漂白粉的有效成分是Ca(ClO)2易错 选。,考点二 铜及其化合物 金属的冶炼,2.(2013课标,27,15分)锂离子电池的应用很广,其正极材料可再生利用。某锂离子电池正极 材料有钴酸锂(LiCoO2)、导电剂乙炔黑和铝箔等。充电时,该锂离子电池负极发生的反应为6 C+xLi+xe- LixC6。现欲利用以下工艺流程回收正极材料中的某些金属资源(部分条件未 给出)。 回答下列问题: (1)LiCoO2中,Co元素的化合价为 。 (2)写出“正极碱浸”中发生反应的离子方程式 。,(3)“酸浸”一般在80 下进行,写出该步骤中发生的所有氧化还原反应的化学方程式 ;可用盐酸代替H2SO4 和H2O2的混合液,但缺点是 。 (4)写出“沉钴”过程中发生反应的化学方程式 。 (5)充放电过程中,发生LiCoO2与Li1-xCoO2之间的转化,写出放电时电池反应方程式 。 (6)上述工艺中,“放电处理”有利于锂在正极的回收,其原因是 。 在整个回收工艺中,可回收到的金属化合物有 (填化学式)。,答案 (1)+3 (2)2Al+2OH-+6H2O 2Al(OH +3H2 (3)2LiCoO2+3H2SO4+H2O2 Li2SO4+2CoSO4+O2+4H2O、2H2O2 2H2O+O2 有氯气 生成,污染较大 (4)CoSO4+2NH4HCO3 CoCO3+(NH4)2SO4+H2O+CO2 (5)Li1-xCoO2+LixC6 LiCoO2+6C (6)Li+从负极中脱出,经由电解质向正极移动并进入正极材料中 Al(OH)3、CoCO3、Li2SO4,解析 (1)LiCoO2中,Li为+1价,O为-2价,根据化合物中各元素化合价的代数和为零可计算出Co 的化合价为+3价。(2)“正极碱浸”时,其中的铝箔可与NaOH溶液反应,离子方程式为2Al+2 OH-+6H2O 2Al(OH +3H2或2Al+2OH-+2H2O 2Al +3H2。(3)从工艺流程图知, “酸浸”后LiCoO2中+3价的Co转化为CoSO4,化合价降低,可推知H2O2中氧元素化合价升高,转 化为O2,故可写出反应的化学方程式为2LiCoO2+3H2SO4+H2O2 Li2SO4+2CoSO4+O2+4H 2O,H2O2不稳定,会发生分解反应:2H2O2 2H2O+O2;LiCoO2能将H2O2氧化生成O2,说明Li CoO2的氧化性比H2O2还强,故用盐酸代替混合液时,LiCoO2会将HCl中-1价的氯氧化生成Cl2,污 染空气。(4)观察工艺流程图可写出“沉钴”过程中反应的化学方程式:CoSO4+2NH4HCO3 CoCO3+(NH4)2SO4+CO2+H2O。(5)依题意可写出充电时,电池正极的电极反应式为 LiCoO2-xe- Li1-xCoO2+xLi+,与题给负极反应式相加即得充电时总反应:LiCoO2+6C LixC 6+Li1-xCoO2,进而写出电池放电的总反应。(6)电池放电时,Li+从负极中脱出,经由电解质向正极 移动生成正极材料LiCoO2,故“放电处理”有利于锂在正极的回收;观察整个回收工艺流程图, 可知可回收到的金属化合物有Al(OH)3、CoCO3和Li2SO4。,3.(2017课标,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FeOCr2O3,还含有硅、铝等杂质。制备流程如图所示: 回答下列问题: (1)步骤的主要反应为: FeOCr2O3+Na2CO3+NaNO3 Na2CrO4+Fe2O3+CO2+NaNO2 上述反应配平后FeOCr2O3与NaNO3的系数比为 。该步骤不能使用陶瓷容器,原因是 。 (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K,2Cr2O7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 步骤的反应类型是 。 (5)某工厂用m1 kg铬铁矿粉(含Cr2O3 40%)制备K2Cr2O7,最终得到产品m2 kg,产率为 。,答案 (1)27 陶瓷在高温下会与Na2CO3反应 (2)Fe Al(OH)3 (3)小 2Cr +2H+ Cr2 +H2O (4)d 复分解反应 (5) 100%,解析 (1)FeOCr2O3是还原剂,氧化产物为Na2CrO4和Fe2O3,每摩尔FeOCr2O3参与反应转移7 mol电子,而NaNO3是氧化剂,还原产物为NaNO2,每摩尔NaNO3参与反应转移2 mol电子,根据得 失电子守恒可知,FeOCr2O3和NaNO3的系数比为27;陶瓷在高温下会与Na2CO3反应,故熔融 时不能使用陶瓷容器。(2)步骤中反应产生了不溶于水的Fe2O3,故滤渣1的主要成分是Fe2O3, 则含量最多的金属元素是铁元素;调节pH=7后,Al3+水解产生Al(OH)3沉淀,故滤渣2中除了含硅 杂质外还有Al(OH)3。(3)分析知滤液2中的主要成分是Na2Cr ,滤液3中的主要成分应为Na2Cr 2O7,则第步调节pH的作用是使Na2Cr 转化为Na2Cr2O7,离子方程式为2Cr +2H+ Cr2 +H2O,由此可知应调节pH使之变小。(4)由溶解度曲线图可知,应选择K2Cr2O7溶解度最小且小 于溶液中其他溶质溶解度的温度范围,故选d,此时得到的K2Cr2O7固体最多;步骤中发生反应 的化学方程式为2KCl+Na2Cr2O7 K2Cr2O7+2NaCl,该反应为复分解反应。(5)样品中Cr2O3 的质量为(m140%) kg,则生成K2Cr2O7的理论质量为(m140% ) kg,则产率为m2 kg(m1 kg 40% )100%= 100%。,思路梳理 关于无机化工流程图题目的解题思路,1.粗读题干,挖掘图示。读题过程中分析核心元素,找出杂质元素。,2.携带问题,精读信息,信息包括三方面:一是题干,二是流程图,三是设置问题。重点抓住物质 流向(“进入”和“流出”)、分离操作类型及目的。,B组 课标、课标、自主命题省(区、市)卷题组,考点一 铁及其化合物,1.(2017江苏单科,7,2分)在给定条件下,下列选项所示的物质间转化均能实现的是 ( ) A.Fe FeCl2 Fe(OH)2 B.S SO3 H2SO4 C.CaCO3 CaO CaSiO3 D.NH3 NO HNO3,答案 C 本题考查元素及其化合物的知识。A项,铁在Cl2中燃烧只能生成FeCl3,不能生成 FeCl2;B项,硫与O2反应不能直接生成SO3;C项,CaCO3在高温条件下分解生成CaO和CO2,CaO与 SiO2在高温条件下化合生成CaSiO3;D项,NH3与O2在催化剂加热条件下发生反应生成NO,NO易 与O2反应生成NO2,NO2能与水反应生成HNO3,但NO不能与水反应。,易混易错 Fe在Cl2中燃烧时,无论Fe是否过量,只能生成FeCl3,不能生成FeCl2;Fe与FeCl3溶液反 应生成FeCl2;S在O2中燃烧时,无论O2是否过量,只能生成SO2,不能直接生成SO3。,2.(2016浙江理综,7,6分)下列说法不正确的是 ( ) A.储热材料是一类重要的能量存储物质,单位质量的储热材料在发生熔融或结晶时会吸收或 释放较大的热量 B.Ge(32号元素)的单晶可以作为光电转换材料用于太阳能电池 C.Ba2+浓度较高时危害健康,但BaSO4可服入体内,作为造影剂用于X-射线检查肠胃道疾病 D.纳米铁粉可以高效地去除被污染水体中的Pb2+、Cu2+、Cd2+、Hg2+等重金属离子,其本质是 纳米铁粉对重金属离子较强的物理吸附,答案 D D项,纳米铁粉可与Pb2+、Cu2+、Cd2+、Hg2+等发生置换反应,不是物理吸附。,3.(2019课标,27,15分)硫酸铁铵NH4Fe(SO4)2xH2O是一种重要铁盐。为充分利用资源,变废 为宝,在实验室中探究采用废铁屑来制备硫酸铁铵,具体流程如下: 回答下列问题: (1)步骤的目的是去除废铁屑表面的油污,方法是 。 (2)步骤需要加热的目的是 ,温度保持8095 ,采用的合适加热方式是 。 铁屑中含有少量硫化物,反应产生的气体需要净化处理,合适的装置为 (填标号)。 (3)步骤中选用足量的H2O2,理由是 。分批加入H2O2,同时,为了 ,溶液要保持pH小于0.5。 (4)步骤的具体实验操作有 ,经干燥得到硫酸铁铵晶体样品。 (5)采用热重分析法测定硫酸铁铵晶体样品所含结晶水数,将样品加热到150 时失掉1.5个结 晶水,失重5.6%。硫酸铁铵晶体的化学式为 。,答案 (1)碱煮水洗 (2)加快反应 热水浴 C (3)将Fe2+全部氧化为Fe3+;不引入杂质 防止Fe3+水解 (4)加热浓缩、冷却结晶、过滤(洗涤) (5)NH4Fe(SO4)212H2O,解析 本题涉及的考点有铁及其化合物、氧化还原反应和工艺流程等;考查了学生将实际问 题分解,通过运用相关知识分析和解决化学问题的能力。 (1)用热纯碱溶液洗去铁屑表面的油污后,再用水洗涤铁屑表面附着物。 (2)加热可以加快化学反应速率,进而加快铁屑的溶解。为便于控制温度在8095 ,可采取水 浴加热方式。铁屑中硫化物与稀H2SO4反应生成酸性气体H2S,可用碱液吸收,并用倒扣漏斗,既 能充分吸收又能防止倒吸。 (3)步骤利用H2O2的强氧化性将Fe2+全部氧化为Fe3+。为防止Fe3+水解,需控制溶液的pH小于 0.5。 (4)从溶液中得到产品硫酸铁铵晶体,先加热浓缩、冷却结晶,然后过滤、洗涤、干燥即可。 (5)设硫酸铁铵晶体的物质的量为1 mol,加热到150 ,失去1.5 mol(即27 g)水,质量减轻5.6%,则 硫酸铁铵晶体的相对分子质量为 482,NH4Fe(SO4)2的相对分子质量为266,则剩余部分 为水, =12,故硫酸铁铵晶体的化学式为NH4Fe(SO4)212H2O。,4.(2017北京理综,28,16分)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0.05 molL-1硝酸银溶液(pH2)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 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。 取上层清液,滴加K3Fe(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 (用离子方程式表示)。针对两种观点继续实验: 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:,(资料:Ag+与SCN-生成白色沉淀AgSCN) 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+。 下述实验可证实假设a、b、c不是产生Fe3+的主要原因。实验可证实假设d成立。 实验:向硝酸酸化的 溶液(pH2)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。3 min时溶液呈浅红色,30 min后溶液几乎无色。 实验: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中Fe3+浓度变化的原因: 。,答案 (16分) (1)加硝酸加热溶解固体,再滴加稀盐酸,产生白色沉淀 Fe2+ (2)2Fe3+Fe 3Fe2+ 4Fe2+O2+4H+ 4Fe3+2H2O 加入KSCN溶液后产生白色沉淀 0.05 molL-1 NaNO3 FeSO4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:2Ag+Fe Fe2+2Ag,Ag+Fe2+ Fe3+Ag,Fe+2Fe3+ 3Fe2+。 反应开始时,c(Ag+)大,以反应、为主,c(Fe3+)增大。约30 min后,c(Ag+)小,以反应为主,c (Fe3+)减小,解析 本题侧重考查学生对实验现象的分析判断能力以及实验设计能力。 (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)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0.05 molL-1 NaNO3溶液(pH2),通过向上层清液 中滴加KSCN溶液后的现象差异进行验证。实验中甲溶液是FeSO4溶液,电极反应为:负极Fe 2+-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。,破定止惯 思维定式在解题时危害很大,学习时我们能够接触到Fe3+Ag Fe2+Ag+,所以就 产生了Ag+不能氧化Fe2+的思维定式,从而影响该题的解答。,5.(2015天津理综,10,14分)FeCl3具有净水作用,但腐蚀设备,而聚合氯化铁是一种新型的絮凝 剂,处理污水比FeCl3高效,且腐蚀性小。请回答下列问题: (1)FeCl3净水的原理是 。FeCl3溶液腐蚀 钢铁设备,除H+作用外,另一主要原因是(用离子方程式表示) 。 (2)为节约成本,工业上用NaClO3氧化酸性FeCl2废液得到FeCl3。 若酸性FeCl2废液中c(Fe2+)=2.010-2 molL-1,c(Fe3+)=1.010-3 molL-1,c(Cl-)=5.310-2 molL-1,则 该溶液的pH约为 。 完成NaClO3氧化FeCl2的离子方程式: Cl + Fe2+ Cl-+ Fe3+ (3)FeCl3在溶液中分三步水解: Fe3+H2O Fe(OH)2+H+ K1 Fe(OH)2+H2O Fe(OH +H+ K2 Fe(OH +H2O Fe(OH)3+H+ K3,以上水解反应的平衡常数K1、K2、K3由大到小的顺序是 。 通过控制条件,以上水解产物聚合,生成聚合氯化铁,离子方程式为: xFe3+yH2O Fex(OH +yH+ 欲使平衡正向移动可采用的方法是(填序号) 。 a.降温 b.加水稀释 c.加入NH4Cl d.加入NaHCO3 室温下,使氯化铁溶液转化为高浓度聚合氯化铁的关键条件是 。 (4)天津某污水处理厂用聚合氯化铁净化污水的结果如下图所示。由图中数据得出每升污水 中投放聚合氯化铁以Fe(mgL-1)表示的最佳范围约为 mgL-1。,答案 (1)Fe3+水解产生的Fe(OH)3胶体粒子能吸附水中悬浮的杂质 2Fe3+Fe 3Fe2+ (2)2 1 6 6H+ 1 6 3H2O (3)K1K2K3 bd 调节溶液的pH (4)1820,解析 (1)FeCl3净水的原理是Fe3+水解产生Fe(OH)3胶体,Fe(OH)3胶体具有较强的吸附性,能吸 附水中的悬浮杂质使其沉降,从而起到净水作用。FeCl3溶液腐蚀钢铁设备,除H+作用外,另一 主要原因是Fe3+具有较强的氧化性,将Fe氧化为Fe2+,其离子方程式为:2Fe3+Fe 3Fe2+。 (2)酸性FeCl2废液中除存在Fe2+、Fe3+、Cl-外,还存在H+和OH-,由电荷守恒得:c(H+)+2c(Fe2+)+3 c(Fe3+)=c(Cl-)+c(OH-),由于c(OH-)很小,可忽略不计,故有c(H+)+22.010-2 molL-1+31.010-3 molL-15.310-2 molL-1,则c(H+)1.010-2 molL-1,pH2。由可知溶液显酸性,空缺的反 应物为H+,则空缺的生成物为H2O,由得失电子守恒、电荷守恒及原子守恒可配平该离子方程 式。 (3)离子分步水解时,水解程度逐级减小,而水解平衡常数能够表示水解程度的大小,K值越大, 水解程度越大,故有K1K2K3。对于xFe3+yH2O Fex(OH +yH+,由于水解反应吸热,降 温可使平衡逆向移动;加水稀释,水解程度增大,平衡正向移动;加入NH4Cl,N 水解使c(H+)增 大,平衡逆向移动;加入NaHCO3,HC 结合H+使c(H+)减小,平衡正向移动,故选b、d。欲使FeCl3 溶液转化为高浓度聚合氯化铁,应使Fe3+的水解平衡正向移动,在FeCl3浓度一定的条件下,适当 减小c(H+),即调节溶液的pH可达到这种效果。 (4)由题图可以看出,投放聚合氯化铁18 mgL-1时,浑浊度的去除率最高;投放聚合氯化铁20 mg,L-1时,还原性物质的去除率最高,因此投放聚合氯化铁的最佳范围为1820 mgL-1。,6.(2018课标,26,14分)我国是世界上最早制得和使用金属锌的国家。一种以闪锌矿(ZnS,含 有SiO2和少量FeS、CdS、PbS杂质)为原料制备金属锌的流程如图所示: 相关金属离子c0(Mn+)=0.1 molL-1形成氢氧化物沉淀的pH范围如下:,回答下列问题: (1)焙烧过程中主要反应的化学方程式为 。 (2)滤渣1的主要成分除SiO2外还有 ;氧化除杂工序中ZnO的作用是 ,若不通入氧气,其后果是 。 (3)溶液中的Cd2+可用锌粉除去,还原除杂工序中反应的离子方程式为 。 (4)电解硫酸锌溶液制备单质锌时,阴极的电极反应式为 ;沉积锌后的 电解液可返回 工序继续使用。,答案 (1)ZnS+ O2 ZnO+SO2 (2)PbSO4 调节溶液的pH 无法除去杂质Fe2+ (3)Cd2+Zn Cd+Zn2+ (4)Zn2+2e- Zn 溶浸,解析 本题考查元素化合物知识在化工生产中的应用。(1)高温焙烧,金属硫化物转化为金属 氧化物和二氧化硫气体。(2)PbSO4难溶于水;氧化除杂工序中通入O2,可将铁元素完全转化为 Fe3+,加入ZnO调节溶液pH为2.86.2,保证Fe3+被完全除去。(3)还原除杂工序中锌粉可置换出 金属Cd。(4)电解硫酸锌溶液时,阴极反应式为Zn2+2e- Zn,阳极反应式为2H2O-4e- O2 +4H+,沉积锌后的电解液中主要含硫酸,可返回溶浸工序继续使用。,7.(2017课标,27,14分)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)TiO2xH2O沉淀与双氧水、氨水反应40 min所得实验结果如下表所示:,分析40 时TiO2xH2O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”中c(Mg2+)=0.02 molL-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+)=1.010-5 molL-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 1.310-22、1.010-24。 (6)写出“高温煅烧”中由FePO4制备LiFePO4的化学方程式 。,答案 (1)100 、2 h,90 、5 h (2)FeTiO3+4H+4Cl- Fe2+TiOC +2H2O (3)低于40 ,TiO2xH2O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TiO2xH2O转化反应速率下降 (4)4 (5)Fe3+恰好沉淀完全时,c(P )= molL-1=1.310-17molL-1,c3(Mg2+)c2(P )值为0.013 (1.310-17)2=1.710-40KspMg3(PO4)2,因此不会生成Mg3(PO4)2沉淀 (6)2FePO4+Li2CO3+H2C2O4 2LiFePO4+3CO2+H2O,解析 本题以工艺流程为依托,考查图表分析能力和有关Ksp的计算等。(1)由图可知,当铁的浸 出率为70%时,所采用的实验条件为100 、2 h或90 、5 h。(2)“酸浸”后,钛元素主要以 形式存在,反应的离子方程式为FeTiO3+4H+4Cl- Fe2+TiOC +2H2O。(3)TiO2xH2 O转化反应速率受温度、反应物浓度等因素的影响。低于40 ,TiO2xH2O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TiO2xH2O转化反应速率下降。(4)Li2Ti5 O15中Ti为+4价,Li为+1价,设过氧键的数目为x,则12+45=2(15-2x)+2x,解得x=4。(6)高温下 FePO4与Li2CO3和H2C2O4反应制备LiFePO4,根据得失电子守恒和原子守恒可得化学方程式: 2FePO4+Li2CO3+H2C2O4 2LiFePO4+H2O+3CO2。,方法技巧 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。,8.(2016课标,28,15分)某班同学用如下实验探究Fe2+、Fe3+的性质。回答下列问题: (1)分别取一定量氯化铁、氯化亚铁固体,均配制成0.1 molL-1的溶液。在FeCl2溶液中需加入 少量铁屑,其目的是 。 (2)甲组同学取2 mL FeCl2溶液,加入几滴氯水,再加入1滴KSCN溶液,溶液变红,说明Cl2可将Fe2+ 氧化。FeCl2溶液与氯水反应的离子方程式为 。 (3)乙组同学认为甲组的实验不够严谨,该组同学在2 mL FeCl2溶液中先加入0.5 mL煤油,再于 液面下依次加入几滴氯水和1滴KSCN溶液,溶液变红,煤油的作用是 。 (4)丙组同学取10 mL 0.1 molL-1 KI溶液,加入6 mL 0.1 molL-1 FeCl3溶液混合。分别取2 mL此 溶液于3支试管中进行如下实验: 第一支试管中加入1 mL CCl4充分振荡、静置,CCl4层显紫色; 第二支试管中加入1滴K3Fe(CN)6溶液,生成蓝色沉淀; 第三支试管中加入1滴KSCN溶液,溶液变红。 实验检验的离子是 (填离子符号);实验和说明:在I-过量的情况下,溶液中仍含 有 (填离子符号),由此可以证明该氧化还原反应为 。,(5)丁组同学向盛有H2O2溶液的试管中加入几滴酸化的FeCl2溶液,溶液变成棕黄色,发生反应的 离子方程式为 ;一段时间后,溶液中有气泡出现,并放热, 随后有红褐色沉淀生成。产生气泡的原因是 ;生成沉淀 的原因是 (用平衡移动原理解释)。,答案 (1)防止Fe2+被氧化 (2)2Fe2+Cl2 2Fe3+2Cl- (3)隔绝空气(排除氧气对实验的影响) (4)Fe2+ Fe3+ 可逆反应 (5)2Fe2+H2O2+2H+ 2Fe3+2H2O Fe3+催化H2O2分解产生O2 H2O2分解反应放热,促进Fe3+ 的水解平衡正向移动,解析 (1)Fe2+易被空气中的O2氧化为Fe3+,加入少量铁屑,可防止Fe2+被氧化。(2)Cl2可将Fe2+氧 化,反应的离子方程式为2Fe2+Cl2 2Fe3+2Cl-。(3)Fe2+易被空气中的O2氧化,加入煤油,覆盖 在溶液上面,阻止空气进入溶液干扰实验。(4)实验加入K3Fe(CN)6溶液,生成蓝色沉淀,说 明含有Fe2+;实验和说明在I-过量的情况下,溶液中仍含有Fe3+,证明该反应为可逆反应。 (5)H2O2溶液中加入酸化的FeCl2溶液,溶液变成棕黄色,说明Fe2+被H2O2氧化成Fe3+,同时生成的 Fe3+对H2O2的分解有催化作用,H2O2的分解反应放热,又对Fe3+的水解起促进作用。,易混易错 第(5)问若不能挖掘内涵,会对产生气泡的原因及生成沉淀的原因分析不清。,9.(2015课标,27,14分)硼及其化合物在工业上有许多用途。以铁硼矿(主要成分为Mg2B2O5H 2O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)。 (5)以硼酸为原料可制得硼氢化钠(NaBH4),它是有机合成中的重要还原剂,其电子式为 。 (6)单质硼可用于生产具有优良抗冲击性能的硼钢。以硼酸和金属镁为原料可制备单质硼,用 化学方程式表示制备过程 。,答案 (1)Mg2B2O5H2O+2H2SO4 2H3BO3+2MgSO4(2分) 提高反应温度、减小铁硼矿粉粒 径(2分) (2)Fe3O4 SiO2和CaSO4(1分,2分,共3分) (3)将Fe2+氧化成Fe3+ 使Fe3+与Al3+形成氢氧化物沉淀而除去(每空1分,共2分) (4)(七水)硫酸镁(1分) (5)Na+H H-(2分) (6)2H3BO3 B2O3+3H2O、B2O3+3Mg 2B+3MgO(2分),解析 (1)硫酸可与硼酸盐反应制取酸性较弱的硼酸,所以Mg2B2O5H2O与硫酸反应的化学方 程式为:Mg2B2O5H2O+2H2SO4 2MgSO4+2H3BO3。为提高浸出速率,除适当增加硫酸浓度 外,还可采取提高反应温度、减小铁硼矿粉粒径等措施。 (2)Fe3O4有磁性,可利用其磁性将其从“浸渣”中分离;“浸渣”中还剩余的物质是SiO2和 CaSO4。 (3)“净化除杂”需先加H2O2溶液,其作用是把Fe2+氧化为Fe3+,然后调节溶液的pH约为5,使Al3+ 和Fe3+以Al(OH)3、Fe(OH)3形式沉降而除去。 (4)“粗硼酸”中所含杂质主要是没有除去的易溶性镁盐,故为(七水)硫酸镁。 (5)硼氢化钠的电子式为Na+H： ：H-。 (6)利用Mg的还原性制取硼的化学方程式为2H3BO3 B2O3+3H2O、B2O3+3Mg 2B+ 3MgO。,审题技巧 在审题的过程中,要注意结合化工流程的目的来分析每一步在处理什么问题。,知识拓展 化工生产就是将化学实验工业化,所以在解答化工流程题的过程中,应该结合化工 生产的目的来分析每一步操作的目的,而这些操作大多数是为了原料的分离、提纯,所以涉及 的实验操作往往是过滤、萃取、蒸馏等,而且所加入的处理试剂与平时分离除杂所选用的试 剂在选用原理上都是相似的。,考点二 铜及其化合物 金属的冶炼,10.(2015课标,10,6分)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 ( ),答案 D A项,稀硝酸加入过量铁粉中,产物是Fe2+,滴加KSCN溶液,不会出现血红色;B项,将 铜粉加入1.0 molL-1 Fe2(SO4)3溶液中,溶液变蓝,发生了反应:2Fe3+Cu 2Fe2+Cu2+,说明氧化 性Fe3+Cu2+,没有黑色固体出现;C项,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,铝箔表面的铝和空气中的氧气反应生成Al2O3,Al2O3熔点高,包裹着熔化的铝,熔化后的 液态铝不会滴落下来;D项,将0.1 molL-1 MgSO4溶液滴入NaOH溶液至不再有沉淀产生,说明 NaOH已反应完全,再滴加0.1 molL-1 CuSO4溶液,白色沉淀变为浅蓝色沉淀,说明Cu(OH)2的溶 度积比Mg(OH)2的小。,解题关键 读题时获取的信息是否完整、是否抓住了关键语句是解题的关键。,易错警示 A项易忽略铁与稀硝酸反应时所得产物与反应物的量是有关系的;B项容易认为 Cu可以与Fe3+反应而忽略Cu不能置换出Fe单质;C项对铝箔在酒精灯上加热的现象不熟悉而错 选。,11.(2016四川理综,9,13分)CuCl广泛应用于化工和印染等行业。某研究性学习小组拟热分解 CuCl22H2O制备CuCl,并进行相关探究。 【资料查阅】 【实验探究】 该小组用下图所示装置进行实验(夹持仪器略)。 请回答下列问题: (1)仪器X的名称是 。 (2)实验操作的先后顺序是a e(填操作的编号)。,a.检查装置的气密性后加入药品 b.熄灭酒精灯,冷却 c.在“气体入口”处通入干燥HCl d.点燃酒精灯,加热 e.停止通入HCl,然后通入N2 (3)在实验过程中,观察到B中物质由白色变为蓝色,C中试纸的颜色变化是 。 (4)装置D中发生的氧化还原反应的离子方程式是 。 【探究反思】 (5)反应结束后,取出CuCl产品进行实验,发现其中含有少量的CuCl2或CuO杂质。根据资料信 息分析: 若杂质是CuCl2,则产生的原因是 。 若杂质是CuO,则产生的原因是 。,答案 (13分)(1)干燥管 (2)cdb (3)先变红,后褪色 (4)Cl2+2OH- ClO-+Cl-+H2O (5) 加热时间不足或温度偏低 通入HCl的量不足,解析 (1)X为干燥管。(2)根据资料可知,由CuCl22H2O热分解制备CuCl要防止Cu+被空气中氧 气氧化,故应先通入干燥的HCl以排尽装置中的空气,然后再加热使CuCl22H2O分解,最后必须 在无氧环境中冷却,结合上述思路,操作的顺序为acdbe。(3)实验过程中,HCl会进入C 中,另外当温度高于300 时,试管中发生反应:2CuCl2 2CuCl+Cl2,故进入C的气体 既有HCl又有Cl2,所以C中湿润蓝色石蕊试纸先变红,后褪色。(4)根据(3)可知进入D中的气体 有HCl和Cl2,则装置D中发生的氧化还原反应的离子方程式为Cl2+2OH- Cl-+ClO-+H2O。(5) 根据资料可知,含CuCl2杂质的原因是CuCl2没有完全分解,而造成此现象的原因是加热温度 偏低或加热时间不足。杂质CuO产生的原因是水的存在引起CuCl2水解生成Cu2(OH)2Cl2,再 受热分解产生CuO,故原因是通入HCl的量不足。,C组 教师专用题组,考点一 铁及其化合物,1.(2014北京理综,7,6分)下列金属中,表面自然形成的氧化层能保护内层金属 空气氧化的 是 ( ) A.K B.Na C.Fe D.Al,答案 D 金属铝的表面可形成致密的氧化膜,保护内层金属不被空气氧化,故D符合题意。,2.(2014福建理综,24,15分)铁及其化合物与生产、生活关系密切。 (1)如图是实验室研究海水对铁闸不同部位腐蚀情况的剖面示意图。 该电化腐蚀称为 。 图中A、B、C、D四个区域,生成铁锈最多的是 (填字母)。 (2)用废铁皮制取铁红(Fe2O3)的部分流程示意图如下: 废铁皮 含Fe(NO3)2 的溶液 步骤若温度过高,将导致硝酸分解。硝酸分解的化学方程式为 。 步骤中发生反应:4Fe(NO3)2+O2+(2n+4)H2O 2Fe2O3nH2O+8HNO3,反应产生的HNO3又,将废铁皮中的铁转化为Fe(NO3)2,该反应的化学方程式为 。 上述生产流程中,能体现“绿色化学”思想的是 (任写一项)。 (3)已知t 时,反应FeO(s)+CO(g) Fe(s)+CO2(g)的平衡常数K=0.25。 t 时,反应达到平衡时n(CO)n(CO2)= 。 若在1 L密闭容器中加入0.02 mol FeO(s),并通入x mol CO,t 时反应达到平衡。此时FeO(s) 转化率为50%,则x= 。,答案 (1)吸氧腐蚀 B (2)4HNO3 4NO2+O2+2H2O 4Fe+10HNO3 4Fe(NO3)2+NH4NO3+3H2O 氮氧化物排放少(或其他合理答案) (3)41 0.05,解析 (2)硝酸在受热时易分解,化学方程式为4HNO3 4NO2+O2+2H2O。由题意 可知HNO3又将铁氧化为Fe(NO3)2,由框图中分离的产物可知HNO3被还原为NH4NO3,故化学方 程式为4Fe+10HNO3 4Fe(NO3)2+NH4NO3+3H2O。可从两方面考虑:一是HNO3被还原为 NH4NO3,没有生成氮氧化物,减少了对环境的污染;二是产物的利用,如NH4NO3可作氮肥,Fe2O3 nH2O可制备铁红。(3)该反应的平衡常数表达式为K= ,在同样条件下,c(CO2)c(CO) =n(CO2)n(CO),所以平衡状态时n(CO)n(CO2)= = = =41。 可列出“三段式”: FeO(s) + CO(g) Fe(s)+CO2(g) 起始量:0.02 mol x mol 0 0 变化量:0.02 mol50% 0.01 mol 0.01 mol 0.01 mol 平衡量:0.01 mol (x-0.01) mol 0.01 mol 0.01 mol K= = =0.25,得x=0.05。,考点二 铜及其化合物 金属的冶炼,3.(2014上海单科,17,3分)用FeCl3溶液腐蚀印刷电路板上的铜,所得的溶液中加入铁粉。对加 入铁粉充分反应后的溶液分析合理的是 ( ) A.若无固体剩余,则溶液中一定有Fe3+ B.若有固体存在,则溶液中一定有Fe2+ C.若溶液中有Cu2+,则一定没有固体析出 D.若溶液中有Fe2+,则一定有Cu析出,答案 B A项,当铁粉刚好与Fe3+完全反应,则不存在Fe3+,故A错误;B项,无论固体有没有,一定 有Fe2+,故B正确;C项,可能部分Cu2+变成Cu,还有Cu2+剩余,故C错误;D项,若溶液中Fe3+过量,则没 有Cu析出,故D错误。,4.(2013山东理综,28,12分)金属冶炼与处理常涉及氧化还原反应。 (1)由下列物质冶炼相应金属时采用电解法的是 。 a.Fe2O3 b.NaCl c.Cu2S d.Al2O3 (2)辉铜矿(Cu2S)可发生反应:2Cu2S+2H2SO4+5O2 4CuSO4+2H2O,该反应的还原剂是 。当1 mol O2发生反应时,还原剂所失电子的物质的量为 mol。向CuSO4溶液中加 入镁条时有气体生成,该气体是 。 (3)如图为电解精炼银的示意图, (填“a”或“b”)极为含有杂质的粗银,若b极有少量红 棕色气体产生,则生成该气体的电极反应式为 。 (4)为处理银器表面的黑斑(Ag2S),将银器浸于铝质容器里的食盐水中并与铝接触,Ag2S转化为,Ag,食盐水的作用是 。,答案 (1)b、d (2)Cu2S 4 H2 (3)a 2H+N +e- NO2+H2O (4)做电解质溶液(或导电),解析 (1)活泼金属的冶炼常采用电解法,故选b、d。(2)反应过程中Cu2S中铜元素和硫元素化 合价均升高,Cu2S为还原剂,1 mol Cu2S共失去10 mol电子,1 mol O2发生反应消耗 mol Cu2S,转 移4 mol电子;CuSO4水解使溶液显酸性,加入镁条可生成H2。(3)电解精炼银,粗银做阳极,阴极 发生还原反应,N 在酸性条件下得电子生成NO2。(4)本题中处理银器表面Ag2S的方法是利 用原电池原理让Ag2S得电子转化成Ag,食盐水做电解质溶液形成闭合回路。,A组 20172019年高考模拟考点基础题组,三年模拟,考点一 铁及其化合物,1.(2018四川遂宁三诊,7)化学与生活密切相关。下列说法不正确的是 ( ) A.氦气化学性质稳定、密度小,可用于填充飞艇、气球 B.镁铝合金质量轻、强度大,可用作高铁车厢材料 C.纳米铁粉有较强的物理吸附作用,故可去除水体中的Cu2+、Cd2+、Hg2+等重金属离子 D.K2FeO4是强氧化剂,还原产物铁离子水解生成氢氧化铁胶体,故K2FeO4可作为净水剂,答案 C 氦气是稀有气体,化学性质稳定、密度小于空气,可用于填充飞艇、气球,A正确;镁 铝合金质量轻、强度大,可用作高铁车厢材料,B正确;纳米铁粉可去除水体中的Cu2+、Cd2+、 Hg2+等重金属离子,是由于铁具有还原性,可将其从溶液中置换出来,与物理吸附作用无关,C错 误;K2FeO4是强氧化剂,还原产物是铁离子,铁离子水解生成的氢氧化铁胶体有吸附作用,K2FeO 4可作为净水剂,D正确。,2.(2018四川乐山第一次调研,7)化学与生产、生活密切相关,下列物质的性质和用途均正确且 有因果关系的是 ( ),答案 B 单糖不能水解,且糖类、油脂、蛋白质能供给人体营养与水解没有因果关系,A错 误;维生素C具有还原性,容易与氧气反应,所以可加入食品中作抗氧化剂,B正确;硫酸铁可作净 水剂是因为Fe3+水解生成氢氧化铁胶体,胶体具有吸附性,从而达到净水的目的,C错误;SO2具有 漂白性,但不可用于漂白食品,因为SO2有毒,D错误。,3.(2017广西钦州月考,8)下列物质转化在给定条件下能实现的是 ( ) A.FeS2 SO3 H2SO4 B.NaCl(aq) Na Na2O2 C.Fe FeSO4(aq) Fe(OH)2 Fe2O3 D.Fe2O3 FeCl3(aq) Fe,答案 C A项,FeS2煅烧生成SO2,不能生成SO3,故错误;B项,电解NaCl溶液生成NaOH、氢 气、氯气,电解熔融的NaCl可生成Na,故错误;C项,Fe与稀硫酸反应生成硫酸亚铁,硫酸亚铁与 氢氧化钠反应生成氢氧化亚铁沉淀,该沉淀在空气中被氧化成氢氧化铁,灼烧生成氧化铁,故正 确;D项,FeCl3溶液与Cu反应得到FeCl2 和CuCl2,不能得到Fe单质,故错误。,4.(2019广西南宁二中月考,10)用如图所示装置进行下列实验:将中溶液滴入中,预测的现 象与实际相符的是 ( ),答案 C 浓盐酸和MnO2在常温下不反应,中不会产生Cl2,A错误;常温下,Al在浓硝酸中发 生钝化,不会产生红棕色气体,B错误;酸化的FeCl2溶液与H2O2发生氧化还原反应:2Fe2+H2O2+2 H+ 2Fe3+2H2O,溶液由浅绿色变为棕黄色,生成的Fe3+能催化H2O2的分解:2H2O2 2H2O+O 2,可观察到有气泡产生,C正确;Fe2(SO4)3溶液与铜粉发生反应:2Fe3+Cu 2Fe2+Cu2+,没有 黑色固体产生,D错误。,易错警示 A选项,浓盐酸和MnO2需要加热才能反应;C选项,生成的Fe3+能催化H2O2的分解。,5.(2019四川成都二诊,27)高铁酸钠(Na2FeO4)具有很强的氧化性,是一种新型的绿色净水消毒 剂。工业上以菱铁矿(主要成分是FeCO3,含少量杂质SiO2)为原料制备高铁酸钠的生产过程如 下: (1)Na2FeO4中铁元素的化合价为 ,高铁酸钠用于杀菌消毒时的化学反应类型为 (填“氧化还原反应”“复分解反应”或“化合反应”)。 (2)按照上述流程,步骤中碱浸时能否用较便宜的Ca(OH)2替代NaOH (填“能”或 “不能”),理由是 。 (3)步骤中28%的稀硫