2020-2021高考化学备考之铁及其化合物推断题压轴突破训练∶培优篇及答案

1、2020-2021 高考化学备考之铁及其化合物推断题压轴突破训练培优篇及答案一、铁及其化合物1 某盐 A 是由三种元素组成的化合物，且有一种为常见金属元素，某研究小组按如下流程图探究其组成：请回答：(1)写出组成 A 的三种元素符号_。(2)混合气体 B 的组成成份 _。(3)写出图中由C转化为 E 的离子方程式_。(4)检验 E 中阳离子的实验方案_。(5)当 A 中金属元素以单质形式存在时，在潮湿空气中容易发生电化学腐蚀，写出负极的电极反应式 _。【答案】 Fe、 O、SSOFe2O3+6H+3+取少量 E 溶液于试管中，滴加几2 和 SO3=2Fe +3H2O滴 KSCN溶液，若溶液变为

2、血红色，则说明E 中阳离子为3+2+FeFe-2e =Fe【解析】【分析】由红棕色固体溶于盐酸得到棕黄色溶液，可知C为氧化铁、 E 为氯化铁溶液，说明 A 中含1.6g 氧化铁的物质的量为1.6g有铁元素和氧元素，160g/ mol =0.01mol ；由气体 B 与足量氯化钡溶液反应生成白色沉淀可知，白色沉淀D 为硫酸钡、气体B 中含有三氧化硫，由硫原子个数守恒可知，三氧化硫的物质的量为2.33g233g/ mol =0.01mol ，气体 B 的物质的量为0.448L=0.02mol ，由 A 是由三种元素组成的化合物可知，A 中含有硫元素、气体 B 为二22.4 L / mol氧化硫和三

3、氧化硫的混合气体，二氧化硫的物质的量为（0.02 0.01） mol=0.01mol ，m（SO322 3） +m （SO ）+m（Fe O ） =0.01mol 80g/mol+0.01mol 64g/mol+1.6g=3.04g ，说明 A中 nFe）： n（ S）： n（ O） =1：1 ：4，则 A 为 FeSO4。【详解】（1）由分析可知，A 为 FeSO，含有的三种元素为Fe、 O、 S，故答案为：Fe、 O、 S；4（2）由分析可知，三氧化硫的物质的量为2.33g233g/ mol =0.01mol ，气体 B 的物质的量为0.448LA 中含有硫元素、气体B 为二22.4 L

4、/ mol =0.02mol ，由 A 是由三种元素组成的化合物可知，氧化硫和三氧化硫的混合气体，故答案为：SO23和 SO ；（ 3） C 为氧化铁、 E 为氯化铁溶液，氧化铁与盐酸反应生成氯化铁和水，反应的离子方程式为 Fe2O3+6H+=2Fe3+3H2O，故答案为： Fe2O3+6H+=2Fe3+3H2O；（ 3） E 为氯化铁溶液，检验铁离子的实验方案为可取少量E溶液于试管中，滴加几滴KSCN溶液，若溶液变为血红色，则说明E 中阳离子为Fe3+，故答案为：取少量E 溶液于试管中，滴加几滴KSCN溶液，若溶液变为血红色，则说明E 中阳离子为Fe3+；（5）铁在潮湿空气中容易发生电化学腐

5、蚀，铁做原电池的负极，失去电子发生氧化反应生2+2+成亚铁离子，电极反应式为Fe-2e=Fe，故答案为： Fe-2e=Fe。【点睛】注意从质量守恒的角度判断 A 的化学式，把握二氧化硫的性质、铁离子检验为解答的关键。2A、 B、 C 均为中学化学常见的纯净物，它们之间存在如下转化关系：其中均为有单质参与的反应。（1）若A 是常见的金属，中均有同一种黄绿色气体参与反应，B 溶液遇KSCN显血红色，且为化合反应，写出反应的离子方程式_ 。（ 2）如何检验上述 C 溶液中的阳离子？ _ 。（3）若 B 是太阳能电池用的光伏材料，为工业制备B 的反应。 C 的化学式是_，属于置换反应 _，（填序号）写

6、出反应的化学方程式_ 。3+2+取少量溶液于试管，加KSCN溶液，无明显现象，再加氯水，溶【答案】 Fe+2Fe3Fe液变成血红色，则证明含Fe2+4 2C+SiOSi+2COSiCl【解析】【分析】(1)由转化关系可知A 为变价金属，则A 应为 Fe， B 为氯化铁， C 为氯化亚铁，为Fe 与氯化铁的反应；(3)B 是太阳能电池用的光伏材料，可知B 为 Si，为 C 与二氧化硅的反应，为工业制备 B 的反应，则 C 为 SiCl4，中 SiCl4 与氢气反应，提纯Si，以此解答该题。【详解】(1)A 是常见的金属，中均有同一种气态非金属单质参与反应，且为化合反应，则该非金属气体为 Cl2，

7、 B 为氯化铁，则反应的离子方程式为2Fe3+Fe=3Fe2+；(2)由分析知 C 为氯化亚铁，检验Fe2+的操作方法是取少量溶液于试管，加KSCN溶液，无明显现象，再加氯水，溶液变成血红色，则证明含Fe2+；(3)B 是太阳能电池用的光伏材料，可知B 为 Si，为 C 与二氧化硅的反应，为工业制备 B 的反应，则 C 为 SiCl4，其中为244Si 和 Cl 化合生成SiCl ，中 SiCl 与氢气反应，提纯 Si，则反应的化学方程式为SiO2 +2CSi+2CO，其中属于置换反应的有。3 常见含硫物质AD，在生活、生产中有着广泛应用，它们之间的转化关系如下图所示。其中反应、中所需物质B

8、溶液的浓度不同。请按要求回答下列问题：（ 1） A 的化学式为 _。（2）反应、中Cu、 Fe 所起的作用相同，即都作_（填 “氧化剂 ”或 “还原剂 ”），你判断的依据是它们都是金属，在反应中都_。（ 3）反应的离子方程式为 _。（ 4）大气中因废气 A 引起酸雨的反应流程之一可用下图示意：上图中由 DB的转化所需氧化剂为 _。当将含D的雨水敞口放置一段时间后（忽略溶液体积、温度的变化），其cH+（）将_。（填 “增大 ”“减小 ”或 “不变 ”）。废气 A 是一种重要的化工原料，常采用氨吸收法进行循环利用、变废为宝。某工厂若将6A 进行环保处理，4. 4810L（标准状况下）废气完全转化为

9、 NH4HSO3 时，需消耗 10mol/L 氨水溶液（溶质全部以NH3 ?H2O 计）的体积为_L。【答案】 SO2还原剂失去电子，化合价升高Fe+2H+=Fe2+H2O2增大20000【解析】【分析】由 B(含氧酸 )在常温下与足量的铁反应生成C(硫酸盐 )，故 B 是 H24，反应方程式为SOFe+2H2SO4=FeSO4+H2， C 是 FeSO4； Cu+2H2SO4 (浓)CuSO4+SO2 +2H2O，故 A 是 SO2，222323SO +H OH SO， D 是 H SO 。【详解】（1）由解析可知，A 的化学式为SO2；（2）反应、中，反应前后CuFe元素的化合价都升高，故

10、反应、中CuFe所起、的作用相同，即都作还原剂；（3）铁与稀硫酸常温下反应，离子方程式为Fe+2H+=Fe2+H2；SO H SO 过程中， S 元素化合价升高，即H SO 被空气中的 O氧化为 H SO ；（4） H2 324232242H2SO3+ O2 = H2SO4， H2SO3 是弱酸， H2SO4 是强酸，故当将含H2SO3 的雨水敞口放置一段时间后（忽略溶液体积、温度的变化），其c( H+) 将增大； SO2+NH3?H2O=NH4HSO3， n(SO2)=4.48 106L532510mol/L 氨水溶液（溶质全=2.0 10mol，故 n(NH ?H O)= 2.0 10mo

11、l ，需消耗22.4L/mol部以 NH3?H2O 计）的体积为2.0 105 mol=20000L。10mol/L【点睛】本题是结合图考查S 元素的化合物知识，有关化学方程式书写等，难度不大。4 为探究某黄色固体的组成和性质，设计如下实验：请回答：（ 1） X 的化学式是 _。（ 2） X 在空气中充分灼烧的化学方程式为_。（3）溶液 A 与烧碱反应生成B 和浅黄色沉淀（0.01mol ）的化学方程式为_。【答案】 CuFeS24CuFeS2 13O2 4CuO 2Fe2O3 8SO23Fe2 ( SO4) 312NaOH Na2Fe6( SO4) 4 ( OH) 12 5Na2 SO4【解

12、析】【分析】根据流程图， 11.04gX 在空气中灼烧，生成的气体使品红溶液褪色的气体是二氧化硫，生成的黑色固体氧化物应该为CuO，得到红褐色固体氧化物应该为Fe2O3，根据图示中提供的数据计算含有 S、Cu、 Fe 元素的物质的量确定X 的化学式以及物质的量；氧化铁加入适量稀硫酸溶解得到含一种溶质的溶液为Fe2(SO4)3 溶液，再加入 NaOH 反应生成溶液为 7.1g，单一溶质且只含一种金属元素，B 为 Na2SO4，结合元素守恒和电荷守恒分析判断黄色沉淀所含成分，据此分析解答。【详解】根据流程图， 11.04gX 在空气中灼烧，生成的气体使品红溶液褪色的气体是二氧化硫，2.688Ln(

13、SO )=22.4L / mol =0.12mol ，生成的黑色固体氧化物应该为CuO，物质的量24.8gn(CuO)=0.06mol ，得到红褐色固体氧化物应该为Fe2O3，物质的量80g / mol4.8gn(Fe2O3)=0.03mol ，则化合物中含Fe、 Cu、 S，物质的量之比160g / moln(Fe) n(Cu) n(S)=0.032 0.060.12=1 1 2，因此 X 化学式为 FeCuS2，物质的量0.06mol ，质量 =0.06mol (56+64+64)g/mol=11.04g，符合题意，上述推断正确，氧化铁加入适量稀硫酸溶解得到含一种溶质的溶液为Fe2(SO4

14、)3 溶液，则 nFe2(SO4)3=0.03mol ，4.8gNaOH 反应生成溶液为 7.1g，单一溶质且只含一种金属元素，推断为Na2SO4，n(NaOH)=4.8g， n(Na2SO4)=7.1g=0.12mol=0.05mol，结合元素守恒和电荷守40g / mol142g / mol恒， 0.03molFe 2(SO4)3 和 0.12molNaOH 反应得到0.05molNa 2SO4 和浅黄色沉淀，浅黄色沉淀中含 n(Na+)=0.12mol-0.05mol 2=0.02mol，n(Fe3+)=0.06mol ，n(OH-)=0.12mol ， n(SO42-)=0.03mol

15、 3-0.05mol=0.04mol，得到浅黄色沉淀组成：n(Na+) n(Fe3+) n(OH-) n(SO42-)=0.02 0.06 0.12 0.04=1 36 2，组成为 NaFe (SO ) (OH) 。34 26(1)根据上述计算可知 X 为 FeCuS2，故答案为： FeCuS2；(2X 在空气中充分灼烧生成二氧化硫、氧化铁、氧化铜，结合电子守恒和原子守恒书写得到反应的化学方程式为： 4FeCuS4CuO+2FeO3+8SO2，故答案为： 4FeCuS+13O222+13O24CuO+2Fe2O3+8SO2；(3)溶液 A 与烧碱反应生成B 和浅黄色沉淀 (0.01mol) 的

16、反应是氢氧化钠和硫酸铁反应生成硫酸钠和浅黄色沉淀，结合上述计算得到沉淀化学式为Na2Fe6 (SO4)4 (OH)12，反应的化学方程式为： 3Fe2(SO4 )3+12NaOH=5Na2 SO4+ Na2Fe6 (SO4)4 (OH)12，故答案为：3Fe2(SO4)3+12NaOH=5Na2SO4+ Na2 Fe6 (SO4)4 (OH)12。【点睛】大胆判断煅烧得到的黑色固体和红褐色固体的成分是解题的关键。本题的难点为浅黄色沉淀组成的判断，要注意物质组成的定量计算、元素守恒的计算和化学式的确定方法的应用。5 某化学小组欲探究铁及其化合物的氧化性和还原性，请回答下列问题：（1）除胶头滴管外

17、，你认为本实验必不可缺少的一种玻璃仪器是_。（ 2）请帮他们完成以下实验报告：实验目的：探究铁及其化合物的氧化性和还原性。试剂：铁粉、 FeCl3 溶液、 FeCl2 溶液、氯水、锌片。实验记录（划斜线部分不必填写）：序号实验内容实验现象离子方程式实验结论在 FeCl2 溶液中滴入适溶液由浅绿色变为_Fe2+具有还原性量氯水棕黄色在 FeCl2 溶液中加入锌Zn+Fe2+ Zn2+FeFe2+具有氧化性片在 FeCl3 溶液中加入足溶液由棕黄色变为Fe+2Fe3+ 3Fe2+Fe3+具有氧化性量铁粉浅绿色在 FeCl3 溶液中加入铜_Fe3+具有氧化性片实验结论： _。（3）亚铁盐在溶液中易被

18、氧化，如何检验亚铁盐溶液是否被氧化？（简述实验操作）_保存亚铁盐溶液时，应该如何防止亚铁盐被氧化：_。（4）若直接向亚铁盐溶液中滴加烧碱溶液，往往得不到白色絮状Fe（OH）2 沉淀，其原因为： _。（用化学方程式表示）【答案】试管Cl2+-3+3+2+2+3+只有氧化2+2Fe =2Cl +2FeCu+2Fe =2Fe+CuFe只有还原性， Fe性， Fe2+既有氧化性，又有还原性取少许亚铁盐溶液于试管中，滴加几滴KSCN溶液，若溶液显血红色则亚铁盐溶液已变质；若溶液不显血红色则亚铁盐溶液未变质在亚铁盐溶液中加入铁粉或铁钉4Fe（ OH） 2 +O2+2H2O=4Fe（ OH） 3【解析】【详

19、解】(1)探究铁及其化合物的氧化性和还原性，需要在试管中滴加试剂发生反应，则本实验必不可缺少的一种玻璃仪器是试管；222+-3+， Fe元素(2)在 FeCl 溶液中滴入适量氯水，生成氯化铁，离子反应为Cl +2Fe =2Cl +2Fe的化合价升高，则Fe2+具有还原性；FeCl2 中 Fe 元素的化合价升高，则Fe2+具有氧化性；FeCl3 中 Fe 元素的化合价降低，则Fe3+具有氧化性；在 FeCl3 溶液中加入铜片，反应生成氯化亚铁、氯化铜，离子反应为3+2+2+， FeCl3+具有氧化性，Cu+2Fe =2Fe +Cu3 中 Fe 元素的化合价降低，则Fe则得到实验结论为Fe 只有还

20、原性， Fe3+只有氧化性， Fe2+既有氧化性，又有还原性；(3)亚铁盐被氧化生成铁盐，铁离子遇KSCN溶液变为红色，则检验亚铁盐溶液是否被氧化的实验操作为取少许亚铁盐溶液于试管中，滴加几滴KSCN溶液，若溶液显血红色则亚铁盐溶液已变质；若溶液不显血红色则亚铁盐溶液未变质；保存亚铁盐溶液时，在亚铁盐溶液中加入铁粉或铁钉防止亚铁盐被氧化；(4)直接向亚铁盐溶液中滴加烧碱溶液，往往得不到白色絮状Fe(OH)2 沉淀，Fe(OH)2 易被氧化，发生 4Fe(OH)2+O2+2H2O=4Fe(OH)3。【点睛】直接向亚铁盐溶液中滴加烧碱溶液，往往得不到白色絮状Fe(OH)2 沉淀，可以看到生成白色沉

21、淀迅速变为灰绿色，最终变成红褐色。6 溴主要以 Br- 形式存在于海水（呈弱碱性）中，利用空气吹出法从海水中提溴，工艺流程示意如下。资料：常温下溴呈液态，深红棕色，易挥发。（1）酸化：将海水酸化的主要目的是避免_（写离子反应方程式）。（2）脱氯：除去含溴蒸气中残留的Cl2具有脱氯作用的离子是 _。溶液失去脱氯作用后，补加FeBr2 或加入 _，脱氯作用恢复。（3）富集、制取 Br2：用 Na2CO3 溶液吸收溴， Br2歧化为 BrO3- 和 Br-。再用 H2 SO4 酸化歧化后的溶液得到Br2，其离子反应方程式为 _。（4）探究 (3)中所用 H2 SO4 浓度对 Br2 生成的影响，实验

22、如下：序号ABC试剂组成1 mol/L NaBr1 mol/L NaBr将 B 中反应后溶液用2424水稀释20% H SO98% H SO实验现象无明显现象溶液呈棕红色，放热溶液颜色变得很浅B 中溶液呈棕红色说明产生了_。分析 C 中溶液颜色变浅的原因，甲同学认为是发生了化学反应所致；乙同学认为是用水稀释所致。若认为甲同学的分析合理，请用具体的反应说明理由；若认为乙同学的分析合理，进一步设计实验方案说明。理由或方案：_。酸化歧化后的溶液宜选用的酸是_（填 “稀硫酸 ”或 “浓硫酸 ”）。【答案】 Cl2- 22+、 Br-3-+222理由：+2OH =Cl +ClO+H OFe铁粉 BrO+

23、5Br +6H=3Br +3H OBrSO2+Br2+2H2O=2HBr+H2SO4 方案：用 CCl4 萃取颜色很浅的溶液，观察溶液下层是否呈棕红色稀硫酸【解析】【分析】【详解】(1)海水中溴元素以 Br-存在，从海水中提取溴单质，要用 Cl2 氧化溴离子得到，但海水呈碱性，若不酸化，就会发生反应： Cl2 +2OH-=Cl-+ClO-+H2O，影响溴的提取；(2) 将溴蒸气的残留的Cl2 脱去，可利用氯气有强的氧化性，要加入能与Cl2 反应，但不能与 Br2 反应的物质，如Fe2+、 Br-；溶液失去脱氯作用后，补加FeBr2 或加入还原铁粉，物质具有还原性，脱氯作用就恢复；-+(3)用

24、Na2CO3 溶液吸收溴， Br2 歧化为 BrO3和 Br 。再用H2SO4 酸化， BrO3和 Br及 H 发生归中反应得到 Br2，其离子反应方程式为 BrO3- +5Br-+6H+=3Br2+3H2O；(4) B 中溶液呈棕红色是由于 Br是红棕色物质，产生了Br ；22若甲同学说法正确，则会发生反应：SO2+Br2+2H2 O=2HBr+H2SO4,消耗了溴单质；若乙同学说法正确，则要把颜色很浅的溶液用CCl4 萃取，利用CCl4 密度比水大，溴单质容易溶于CCl4，观察下层液体颜色否呈棕红色即可；歧化后的溶液若用稀硫酸酸化无明显现象，若用浓硫酸酸化，溶液变为红棕色，反应放出热量，会

25、导致溴单质挥发，所以酸化要用稀硫酸。7 粉煤灰是燃煤产生的工业固体废料，主要成分有Al2O3、 SiO2 ，还含有少量Fe2O3、 CaO等。采用酸碱联合的方法从粉煤灰中综合回收氧化铝及二氧化硅的工艺流程如下：硫酸熟化过程中发生的反应有：Al2 O3?2SiO +3H2SO4=Al(SO4)3 +2SiO2 +3H2O3Al2O3?2SiO +9H2 SO4=3Al2( SO4)3 + 2SiO2 +9H2 O(1) 结“晶 ”操作：缓缓加热，浓缩至_ ，放置冷却，得到Al2(SO4)3 ?18H2O。(2)Al2(SO4)3?18H2O 在 250 300下失重 40.5%得 Al2 (SO

26、4)?xH2O， x=_。(3) 还“原焙烧 ”过程中发生反应的化学方程式为_。(4)设计实验检验粗氧化铝中是否含有Fe2O3： _。(5)向硅酸钠溶液中通入过量CO 制备白炭黑的化学方程式为_。2(6)粗氧化铝制备冶金级氧化铝过程中发生反应4-233-，该反应的 Al(OH)+CO =Al(OH)+ HCO平衡常数为_已知Al(OH)3 2 Al(OH)4-+1-132322+H O ?+HK =410 ；H CO ?H O +COK2 =600Kal (H2CO3 ) =4.2-7-11； 10、Ka2(H2CO3) =5.6 10。【答案】表面出现结晶薄膜3 2Al2焙烧4 32322(

27、SO ) +3C2Al O +3CO +6SO 取粗氧化铝少许于试管中加稀硫酸溶解，静置，滴加KSCN溶液，若溶液变红，则粗氧化铝中含有Fe2O3杂质Na23223221.75 103SiO +2CO +(n+1)H O=2NaHCO +SiO ?nHO【解析】【分析】粉煤灰主要成分有Al2 322 3等，加入浓硫酸反应生成硫酸O 、 SiO ，还含有少量 Fe O 、CaO铝，水浸主要得到SiO2 高硅渣，滤液经过结晶脱水得到硫酸铝，硫酸铝与焦炭反应生成粗氧化铝，验证粗氧化铝是否含有氧化铁，先将物质溶于稀硫酸后加KSCN溶液，观察现象；向硅酸钠溶液中通入足量二氧化碳反应生成碳酸氢钠和白炭黑S

28、iO2?nH2O。【详解】(1) 结“晶 ”操作：缓缓加热，浓缩至表面出现结晶薄膜，放置冷却，得到Al2(SO4)3?18H2O；故答案为：表面出现结晶薄膜。(2)假设 100gAl2(SO4 )3?18H2O 在 250 300 下失重 40.5%，剩余 100g (1-40.5%)=59.5g242666 = 342+18x，解得 x=3；故答案为： 3。Al (SO )?xHO， 100g59.5g(3)根据 “还原焙烧 ”产物之一经过烟气制酸，硫酸铝和碳“还原焙烧 ”生成氧化铝、二氧化碳焙烧和二氧化硫，发生反应的化学方程式为2Al2(SO4)3+3C2Al2O3 +3CO2 +6SO2

29、；故答案焙烧为： 2Al2(SO4)3+3C2Al2O3+ 3CO2 + 6SO2。(4)实验检验粗氧化铝中是否含有Fe2O3，将粗品溶于稀硫酸中，利用生成的铁离子与KSCN溶液反应是否有红色物质生成；故答案为：取粗氧化铝少许于试管中加稀硫酸溶解，静置，滴加 KSCN溶液，若溶液变红，则粗氧化铝中含有Fe2O3 杂质。(5)向硅酸钠溶液中通入过量CO 生成碳酸氢钠和白炭黑SiO ?nHO，其化学方程式为222Na SiO +2CO +(n+1)H O=2NaHCO +SiO ?nHO ；故答案为： Na SiO +2CO +(n+1)H O =232232223222NaHCO +SiO ?n

30、H O 。322324+H2 32223+3(6) Al(OH) +H O ? Al(OH) +H ，CO ?H O +CO ， H CO ?HCO+H ，根据盖斯定律 - - 得到 Al(OH)4233，方程式相减，平衡常数相除，因+CO =Al(OH) + HCO此Al(OH) 4233平衡常数为4.2 10 73 ；故答案+CO =Al(OH) + HCOK410 13600=1.75103为： 1.75 10。82019 年诺贝尔化学奖颁给了为锂电池发展作出突出贡献的三位科学家。某废旧锂电池正极主要由 LiFePO4、铝箔、炭黑等组成， Fe、 Li、 P 具有极高的回收价值，具体流程

31、如下：（ 1）过程生成 NaAlO2 溶液的离子方程式是 _。（ 2）过程中 HCl/H2O2 的作用是 _。（ 3）浸出液 X 的主要成分为 Li+、 Fe3+、 H2PO4-等。过程控制碳酸钠溶液浓度20%、温度85 、反应时间3 h 条件下，探究pH 对磷酸铁沉淀的影响，如图所示。综合考虑铁和磷沉淀率，最佳pH 为 _。结合平衡移动原理，解释过程中pH 增大，铁和磷沉淀率增大的原因_。当 pH 2.5 后，随 pH 增加，磷沉淀率出现了减小的趋势，解释其原因_。（4） LiFePOH3PO4 与 LiOH 溶液发生共沉淀反应制取，共沉淀反4 可以通过 (NH4 )2Fe(SO4)2、应的

32、化学方程式为 _。【答案】 2Al 2OH-2H2O=2AlO2- 3H2溶解 LiFePO4，将 Fe2+氧化为 Fe3+（ 2Fe2+H2 O2+2H+=2Fe3+2H2O） 2.5 H2PO4-HPO42-+H+， HPO42-PO43- +H+，加入Na2CO32-+3-)增大，与3+后， CO3结合 H 使c(H )减小，促进上述电离平衡正向移动，c(PO4Fe结合形成磷酸铁沉淀（或者：-2-+2-PO43-+H2PO4HPO4+H ， HPO4+H ，溶液 pH 增大，c(H+)减小，促进上述电离平衡正向移动，c(PO43- )增大，与 Fe3+结合形成磷酸铁沉淀pH2.5 时，沉

33、淀中的磷酸铁会有部分开始转变生成3，使得部分43- 释放，导致磷沉淀Fe(OH)PO率下降(NH4 24 2344442) Fe(SO ) +H PO +LiOH=2NH HSO +LiFePO +H O 或(NH4)2Fe(SO4)2+H3PO4+3LiOH=(NH4 )2SO4+Li2SO4+LiFePO4 +3H2O【解析】【分析】含LiFePONaOH 溶解后过滤，滤液为NaAlO2 溶液，滤渣4、铝箔、炭黑的废旧锂电池，用为 LiFePOH2O2 溶解滤渣并过滤，得到主要成分为+、 Fe3+、4 和炭黑，再用盐酸酸化的Li-等的溶液X，向 X 中加入 Na溶液，有 FePO4?2H2

34、O 析出，过滤的滤液主要是H2PO42CO3LiCl，再加入饱和Na2CO3 溶液，再过滤即可得到LiCO3 粗产品，据此分析解题。【详解】(1)过程 Al 溶于 NaOH 溶液生成 NaAlO2 和 H2 ，发生反应的离子方程式是2Al 2OH-2H2O=2AlO2-3H2；(2)过程是除铝后料中加入盐酸酸化的2 2+、 Fe3+、 H2 4-等H O ，过滤后得到主要成分为LiPO的溶液 X，由知 HCl/H2 2的作用是溶解42+氧化为 Fe3+；OLiFePO，将 Fe(3)分析图中数据可知，当 pH=2.5 时磷的沉淀率最高，铁的沉淀率较高，则过程选择的最佳 pH 为 2.5；已知溶

35、液 X 中存在H24 -的电离平衡，即 H24-42-+， HPO42-43-+H+，过POPOHPO+HPO程中当加入 Na2332- 结合 H+使 c(H+)减小，促进上述电离平衡正向移动，43-)CO后， COc(PO增大，与 Fe3+结合形成磷酸铁沉淀，提高了铁和磷沉淀率；已知 FePO4(s)3+43-后，随 pH 增加，溶液中-Fe (aq)+ PO(aq)，当 pH 2.5c(OH )增大，Fe3+开始转变生成Fe(OH)3，促进溶解平衡正向移动，使得部分PO43- 释放，导致磷沉淀率下降；(4)(NH4)2Fe(SO4)2、 H3PO4 与 LiOH 溶液混合生成 LiFePO

36、4，同时得到 (NH4)2SO4 和 Li2SO4，结合原子守恒，发生反应的化学方程式为(NH4)2Fe(SO4)2+H3PO4+LiOH=2NH4HSO4 +LiFePO4 +H2O。9 我国某地粉煤灰中主要含有Al2 3，除此之外还含有2 32 3OGa O及少量 Fe O 、 CaO、 MgO 和SiO2 等物质。已知从粉煤灰中回收铝并提取镓的工艺流程如下所示：回答下列问题：（1）焙烧前，应将粉煤灰与纯碱粉末充分混合，其原因是_；混合焙烧时，Al2O3、Ga2O3 均发生类似于SiO2 的反应，试写出Ga2O3 在此过程中发生反应的化学方程式：_。（2）滤渣的成分是 _ ；含铝混合液中除

37、了大量A13+之外，还有 Fe3+和少量 Mg 2+，由混合液制取纯净Al( OH) 3 的实验方案是 _。（3）洗脱液中往往还有少量Fe3+，需要进一步分离。若使Fe3+恰好完全沉淀 c( Fe3+) = l -l05-l3+-l才会开始沉淀。（已知：mol L时， Ga浓度至少为_molLKsp Ga(OH)3=1.4 10-34，Ksp Fe(OH)3=4.010-38。）（4）电解过程中， Ga3+与 NaOH 溶液反应生成GaO2-， GaO2-在阴极放电，则电解方程式为_；电解过程中需要保持溶液为pH=11 以上的原因是_。焙烧【答案】增大反应物接触面积，加快化学反应速率Ga2O3

38、+Na2CO32NaGaO2+CO2H SiO 或 H SiO向混合液中加入过量 NaOH，过滤，向滤液中通入足量CO ，再过滤23442-2-通电+4OH-+3.5 10mol/L4GaO2 +2H2O = 4Ga+3O2抑制 GaO2 水解，并阻止 H 在阴极放电降低电解效率【解析】【分析】混合焙烧时， Al2O3、 Ga2O3、 SiO2 与 Na2CO3 反应，生成可溶性盐NaAlO2 、 NaGaO2、Na SiO ， CaO、 MgO、 Fe O不发生反应；将固体溶解，MgO、 Fe O不溶于水， CaO 溶于232323水生成 Ca(OH)2，溶液中溶质为2222323Ca(OH

39、)、 NaAlO 、 NaGaO 、 Na SiO 、 Na CO ；加入盐酸后，溶液中溶质为FeCl32233、MgCl、CaCl 、 AlCl、GaCl、 NaCl，生成的硅酸不溶，滤渣为H SiO 或 H SiO ，然后将滤液进行树脂吸附，得到含铝混合液和洗脱液，然后将洗脱液中2344的 Fe3+除去，最终通过电解GaO 2- 制备 Ga。【详解】（1）将粉煤灰与纯碱粉末充分混合，可以增大反应物接触面积，加快化学反应速率；SiO2与 Na2CO3 固体在加热条件下能够生成Na2SiO3、CO2，因此 Ga2O3 在此过程中发生反应的化焙烧学方程式为： Ga2O3+Na2CO32NaGaO

40、2+CO2；（2）由上述分析可知，滤渣为： H2SiO3 或 H4SiO4； Al(OH)3 为两性氢氧化物，能溶于强碱溶液，而 Fe(OH)3 、 Mg(OH)2 不溶于强碱溶液，因此可将 Al 元素转化为偏铝酸盐，然后通入CO2 制取纯净的 Al(OH)3，实验方案为：向混合液中加入过量 NaOH，过滤，向滤液中通入足量 CO2，再过滤；3+-5-l时， c OH-K sp Fe OH 33 410（3）当 c(Fe )恰好为 l l0molL= 3110c Fe3385mol/L ，若此时 Ga3+恰好开始沉淀，则3KspGa OH 31.410 34mol/L=3.5102mol/L ；c Ga3OH-=1038c4110 5（4）电解过程中，GaO-2 中 Ga 元素从 +3价降低至0价，发生还原反应生成Ga，阳极为通电水失去电子生成氧气，电解总反应为：4GaO2- +2H2 O = 4Ga+3O2 +4OH- ；