2020-2021高考化學(xué)二輪鐵及其化合物推斷題專項(xiàng)培優(yōu)含答案解析

1、2020-2021高考化學(xué)二輪鐵及其化合物推斷題專項(xiàng)培優(yōu)含答案解析一、鐵及其化合物1 .鈦(Ti )被稱為繼鐵、鋁之后的第三金屬，鈦白( TiO2)是目前使用最廣泛的白色顏 料。制備TiO2和Ti的原料是鈦鐵礦，用含 Fe2O3的鈦鐵礦(主要成分為 FeTiO3)制備 TiO 2的流程如下：(1)步驟加Fe的目的是 ;步驟冷卻的目的是(2)考慮成本和廢物的綜合利用等因素，水浸后的廢液中應(yīng)加入 處理。(3)由金紅石(TiO 2)制取單質(zhì)鈦(Ti )的過程為網(wǎng)|“TiCl.1T回 其中反應(yīng) TiCl4 2Mg800C2MgCl2 Ti 在僦氣氣氛中進(jìn)行的理由是?！敬鸢浮繉e3+還原為Fe2+析出

2、綠磯(FeSO4 7H 2O)生石灰(或碳酸鈣、堿)高溫下鎂或鈦與 O 2、N2等反應(yīng)【解析】【分析】根據(jù)鈦鐵礦中F&O3、FeTiO 3與濃硫酸反應(yīng)的溶液中加入鐵粉、過濾后，濾液冷卻得到硫 酸亞鐵晶體推知，鐵粉與鐵離子發(fā)生反應(yīng)得到亞鐵離子。水浸后的溶液成酸性。【詳解】(1)分析題圖可知，鈦鐵礦中的鐵最終轉(zhuǎn)化成副產(chǎn)品綠磯，所以要將+3價(jià)Fe轉(zhuǎn)化為+2價(jià)Fe；降低溫度，減小了 FeSO4 7H2O的溶解度，有利于綠磯結(jié)晶析出。2(2)水浸過程發(fā)生的離子反應(yīng)為 TiO2H2O H2TQ3 2H，廢液呈酸性，所以處理水浸后的廢液應(yīng)加入 CaO、CaCOs或堿。(3)由于Ti和Mg易與空氣中的O2、N

3、2等反應(yīng)，故該反應(yīng)應(yīng)在僦氣氣氛中進(jìn)行。2 .現(xiàn)有單質(zhì)A、B、C及化合物D、E、F、G、H,它們之間能發(fā)生如圖反應(yīng)(圖中有些反應(yīng) 的產(chǎn)物和反應(yīng)的條件沒有全部標(biāo)出)。請(qǐng)根據(jù)以上信息回答下列問題：(1)反應(yīng)是D物質(zhì)的水溶液與金屬鋁反應(yīng)，金屬鋁被氧化(寫化學(xué)式)；(2)步驟中剛生成的白色沉淀顏色會(huì)迅速發(fā)生變化，最終生成紅褐色沉淀H,請(qǐng)寫出由白色沉淀變成H的化學(xué)方程式： ；(3)檢驗(yàn)G中所含的金屬離子時(shí)，在 G溶液中加入硫氧化鉀溶液，離子方程式為：；(4)工業(yè)上將氯氣通入 D溶液中制取消毒液，反應(yīng)的化學(xué)方程式為，1mol氯氣發(fā)生反應(yīng)，轉(zhuǎn)移電子 mol;消毒液中的有效成分是 (填名稱)；(5)將0.1mo

4、lA的碳酸鹽溶液和 0.15molE溶液混合，有如下兩種方式：A.將含A的碳酸鹽溶液逐滴加入到 E溶液中；B.將E溶液逐滴加入到含 A的碳酸鹽溶液中；理論上產(chǎn)生氣體比較多的是 (填序號(hào))，多 mol?！敬鸢浮縃2O 4Fe(OH)2 O2 2H 2O 4Fe(OH) 3 Fe33SCN Fe(SCN) 32NaOH CI2 NaCI NaClO H2O 1 次氯酸鈉 A 0.025【解析】 【分析】金屬A焰色反應(yīng)為黃色，故 A為Na,由反應(yīng)Na 水 氣體C D,故C為H2、D為 NaOH,則E為HCl, HCl溶于水形成鹽酸。金屬 B能與鹽酸反應(yīng)生成 F, F與氯氣反應(yīng)生成 G,而G能與NaO

5、H反應(yīng)生成紅褐色沉淀 H,故B為Fe、F為FeCj H為Fe(OH) 3,據(jù) 此解答。【詳解】1反應(yīng)是NaOH水溶液與金屬鋁反應(yīng)，本質(zhì)是Al與水反應(yīng)生成氫氧化鋁與氫氣，氫氧化鋁再與NaOH反應(yīng)生成偏鋁酸鈉與水，金屬鋁被H2O氧化，故答案為:H2O;2步驟中剛生成的白色沉淀氫氧化亞鐵易被氧化，顏色會(huì)迅速發(fā)生變化，最終生成紅褐色沉淀氫氧化鐵，化學(xué)方程式為：4Fe(OH) 2 O2 2H2O 4Fe(OH) 3,故答案為：4Fe(OH) 2 O2 2H2O 4Fe(OH) 3 ；3檢3經(jīng)FeC%中所含的金屬離子時(shí)，在 FeCl溶液中加入硫氧化鉀溶液，溶液變紅，離 子方程式為：Fe3 3SCN Fe(

6、SCN)3,故答案為：Fe3 3SCN Fe(SCN)3；4工業(yè)上將氯氣通入 NaOH溶液中制取消毒液 NaClO,反應(yīng)的化學(xué)方程式為:2NaOH CI2 NaCl NaClO H2O ,根據(jù)氧化還原反應(yīng)化合價(jià)規(guī)律可知，氯氣中的Cl有一半化合價(jià)升高，一半化合價(jià)降低，即反應(yīng)中氯氣既是氧化劑又是還原劑，各占一 半，1mol氯氣發(fā)生反應(yīng)轉(zhuǎn)移1mol電子，消毒液中的有效成分是次氯酸鈉，故答案為：2NaOH Cl2 NaCl NaClO H2O； 1；次氯酸鈉；5 A.將碳酸鈉溶液逐滴加入到鹽酸中，發(fā)生反應(yīng)：一 一一 一一一.一一一 _1_ _.Na2CO32n HCl2NaClH2O CO2，生成 C

7、O2為 0.15mol0.075mol；2B.將鹽酸逐滴加入到含碳酸鈉溶液中，先發(fā)生反應(yīng)：Na2CO3 HCl NaHCO3 NaCl ,剩余 0.05molHCl、生成 0.1molNaHCO 3,而后發(fā)生反應(yīng)：NaHCO3 HCl NaCl H2O CO2 ，生成0.05molCO 2 ；故理論上產(chǎn)生氣 體比較多的是A，多產(chǎn)生C02為0.075mol 0.05mol 0.025mol。故答案為：A; 0.025。3 .鉀、鈉、鎂、鐵均能與水發(fā)生置換H2的反應(yīng)。(1)其中反應(yīng)最劇烈的是 。(2)其中鐵與水的反應(yīng)比較特殊。其特殊性在于：;產(chǎn)物為氧化物而非氫氧化物。你對(duì)和的關(guān)聯(lián)性作何解釋？ (3

8、)證明的氧化物含 Fe3+必需的t劑是 ?！敬鸢浮库浄磻?yīng)需在高溫條件下進(jìn)行鐵的氫氧化物在高溫條件下會(huì)分解稀硫酸(或稀鹽酸)、KCNS試液【解析】【分析】(1)根據(jù)金屬的活潑性分析判斷；(2)根據(jù)鐵與水的反應(yīng)條件分析；根據(jù)高溫下鐵的氫氧化物的穩(wěn)定性分析解答；(3)需要將Fe的氧化物轉(zhuǎn)化為溶于水的離子，再檢驗(yàn)?！驹斀狻?1)金屬的活潑性越強(qiáng)，與水反應(yīng)越劇烈，活潑性：KNaMgFe,所以與水發(fā)生置換 H2反應(yīng)最劇烈的是鉀，故答案為：鉀；(2)鐵與水蒸氣的反應(yīng)，需要在高溫條件下反應(yīng)才能發(fā)生，故答案為：反應(yīng)需在高溫條件 下進(jìn)行；鐵的氫氧化物不穩(wěn)定受熱易分解，所以高溫下鐵的氫氧化物會(huì)分解生成四氧化三鐵，因

9、此產(chǎn)物為氧化物而非氫氧化物，故答案為：鐵的氫氧化物在高溫條件下會(huì)分解；(3)四氧化三鐵難溶于水，需要用HCl(或稀硫酸)溶解生成Fe3+, Fe3+遇到KCNS試液，溶于變紅色，故答案為：稀硫酸 (或稀鹽酸卜KCNS試液。4 .從某礦渣(成分為 NiFe2O4(鐵酸饃)、NiO、FeO、CaCk SQ等)中回收 NiSC4的工藝流 程如圖：f網(wǎng)X：熔畿H浸泡f取Xif機(jī)相再上后循環(huán)利用）已知：（NH4）2SC4在350c分解生成 NH3和H2SC4； NiFe2O4在焙燒過程中生成 NiSO4、Fe2（SQ）3。回答下列問題：（1）講磨”的目的是（2）礦渣中部分FeO在空氣焙燒時(shí)與 H2SQ反

10、應(yīng)生成Fe2（SO4）3的化學(xué)方程式為（3）浸泡”過程中Fe2（SQ）3生成FeO（OH）的離子方程式為 。浸渣”的成分除F及d、FeO（OH CaSQ外還含有（填化學(xué)式）。（4）向 浸取液”中加入NaF以除去溶液中Ca2+,溶液中c（F）至少為 mol L-1時(shí)，可使鈣 離子沉淀完全。已知Ca2+濃度小于1.0 x 1-0moi l-1時(shí)沉淀完全；Ksp（CaF?）=4.0 乂-西Fe2+（水相）+2RH（有機(jī)相）FeR2（有機(jī)相）+2H+（水相）。萃取劑與溶液的體積比（Va）對(duì)溶液中Ni2+、Fe2+的萃V0 取率影響如圖所示， 0-的最佳值為Va（填“強(qiáng)堿性” “強(qiáng)酸性”或“中性”）介質(zhì)

11、中 反萃取”能使有機(jī)相再生而循環(huán)利用。（5）萃取可用于對(duì)溶液中的金屬離子進(jìn)行富集與分離:（6）若將流程圖中浸泡步驟改為如圖步驟（前后步驟不變）。依據(jù)下表數(shù)據(jù)判斷，調(diào)pH叫加府曜枷B*1139A丸了X712有關(guān)我*化贛開蜀祝業(yè)和完全祝祥的囊T范圍為一。H卉dH孫J I 一酸漫過濾r|運(yùn)化卜研勤 jI濕用灣MOW,iWj溫4FeC+6h2SC4+O2 - 2Fe2（SC4）3+6H2O-3 1 0.25 強(qiáng)酸性 3.7 & pH7.1【答案】增大接觸面積，加快反應(yīng)速率 _加熱Fe3+2H2O= FeO（OH）+3H+ SiC2 2.0【解析】 【分析】某礦渣的主要成分是 NiFe2C4（鐵酸饃）、

12、NiC、Fe。Ca。SiC2等，加入硫酸錢研磨后， 600C焙燒，已知：（NH4）2SC4在350c以上會(huì)分解生成 NH3和H2SC4； NiFe2O4在焙燒過程中生成NiSQ、Fe2(SQi)3,在9。C的熱水中浸泡過濾得到浸出液，加入NaF除去鈣離子,過濾得到濾液加入萃取劑得到無機(jī)相和有機(jī)相，無機(jī)相通過一系列操作得到硫酸饃，有機(jī) 相循環(huán)使用，據(jù)此分析解答?！驹斀狻?1)焙燒前將礦渣與(NH4)2SQ混合研磨，混合研磨的目的是增大接觸面積，加快反應(yīng)速率， 使反應(yīng)更充分；(2)礦渣中部分FeQ在空氣焙燒時(shí)與 H2SQ反應(yīng)生成Fe2(Sd)3的化學(xué)方程式為 iWj溫4FeQ+6H2SO4+Q2-

13、 2Fe2(SQ4)3+6H2Q；(3)浸泡”過程中Fe2(SQ4)3生成FeQ(QH)的離子方程式為：Fe3+2H2Q FeQ(QH)+3H+；根據(jù)分析，浸渣”的成分除F&Q3、FeQ(QH)、CaSQ外還含有SiC2；.Ksp全，溶彼中c(F-尸,2) c Ca2(4)向浸取液”中加入NaF以除去溶液中Cs2+,已知Ca2+濃度小于1.0 x 1-0moi l-1時(shí)沉淀完4 0 I。-113 皿 一一 3一。|。 =2X 30nol/L,故溶披中 c(F-)至少為 2X1。,1.0 1。mol/L ;(5)本工藝中，萃取劑與溶液的體積比(V。Va)對(duì)溶?中Ni2+、Fe2+的萃取率影響如圖

14、所示，最V。，,a佳取值是亞鐵離子不能被萃取，饃離子被萃取,的最佳取值是0.25；由Fe2+(水Va相)+2RH(有機(jī)相)？ FeR侑機(jī)相)+2H+(水相)可知，加酸，增大氫離子的濃度，使平衡逆向移動(dòng)，可生成有機(jī)相，則應(yīng)在強(qiáng)酸性介質(zhì)中反萃取”能使有機(jī)相再生而循環(huán)利用；(6)若將流程圖中浸泡步驟改為如圖步驟(前后步驟不變)，亞鐵離子被雙氧水氧化為鐵離子，除雜過程中要將鐵離子除去但不能使饃離子沉淀，依據(jù)下表數(shù)據(jù)判斷，pH=3.7時(shí)鐵離子完全沉淀，pH=7.1時(shí)饃離子開始沉淀，則調(diào)節(jié) pH范圍為3.7pH7.15.粉煤灰是燃煤產(chǎn)生的工業(yè)固體廢料，主要成分有Al2Q3、SiQ2,還含有少量Fe2Q3、

15、CaQ等。采用酸堿聯(lián)合的方法從粉煤灰中綜合回收氧化鋁及二氧化硅的工藝流程如下：硫酸熟化過程中發(fā)生的反應(yīng)有：Al2Q3?2SiQ +3H2SQ=Al(SQ)3 +2SiQ2 +3H2Q3Al2Q3?2SiQ +9H2SQ=3Al2( SQ)3 + 2SiQ2 +9H2Q 結(jié)晶”操作：緩緩加熱，濃縮至 ,放置冷卻，得到 Al2(SQ)3?18HQ。(2)Al2(SQ4)3?18HQ 在 25。300 c下失重 4。.5%得 Al2(SQ)?xKQ, x=。(3)還原焙燒”過程中發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為 。(4)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)檢驗(yàn)粗氧化鋁中是否含有Fe2O3： 。(5)向硅酸鈉溶液中通入過量CO2制備白炭黑

16、的化學(xué)方程式為 。(6)粗氧化鋁制備冶金級(jí)氧化鋁過程中發(fā)生反應(yīng)Al(OH)4-+CO2 =Al(OH)3 J + HCO- ,該反應(yīng)的平衡常數(shù)為 已知 Al(OH)3+H2O? Al(OH)4-+H+ K =4X1-03; H2CO3 ? H2O +CQ K2 =600； Kai(H2CC3) =4.2 X710Ka2(H2CC3) =5.6 X-11r焙燒【答案】表面出現(xiàn)結(jié)晶薄膜3 2A2(SC4)3+3C= 2AI2O3+3CCH +6SC4 取粗氧化鋁少許于試管中加稀硫酸溶解，靜置，滴加KSCN容液，若溶液變紅，則粗氧化鋁中含有Fe2O3雜質(zhì) Na2SiC3+2CC2+(n+1)H2O=

17、2NaHCC3+SiC2?nH2Cj1.75X 103【解析】【分析】粉煤灰主要成分有 刃2。3、SiC2 ,還含有少量F&C3、CaC等，加入濃硫酸反應(yīng)生成硫酸 鋁，水浸主要得到 SiQ高硅渣，濾液經(jīng)過結(jié)晶脫水得到硫酸鋁，硫酸鋁與焦炭反應(yīng)生成粗氧化鋁，驗(yàn)證粗氧化鋁是否含有氧化鐵，先將物質(zhì)溶于稀硫酸后加KSCN溶液，觀察現(xiàn)象；向硅酸鈉溶液中通入足量二氧化碳反應(yīng)生成碳酸氫鈉和白炭黑SiQ?nHO?！驹斀狻?結(jié)晶”操作：緩緩加熱，濃縮至表面出現(xiàn)Z晶薄膜，放置冷卻，得到Al2(SO4)3?18KO;故答案為：表面出現(xiàn)結(jié)晶薄膜。(2)假設(shè) 100gAl2(SC4)3?18H2C 在 250 300 c

18、 下失重 40.5%,剩余 100gx (1-40.5%)=59.5gAl2(SQ)?xHO,666 _ 342+18x 100g - 59.5g解得x=3；故答案為:3。(3)根據(jù)還原焙燒”產(chǎn)物之一經(jīng)過煙氣制酸，硫酸鋁和碳還原焙燒”生成氧化鋁、二氧化碳焙燒和二氧化硫，發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為2Al2(SC4)3+3C= 2AI2O3+3CQT +6SC2 T ；故答案焙燒為：2Al2(SC4)3+3C= 2A12O3+ 3CC2 T + 6SO T。(4)實(shí)驗(yàn)檢驗(yàn)粗氧化鋁中是否含有FG2C3,將粗品溶于稀硫酸中，利用生成的鐵離子與KSCN溶液反應(yīng)是否有紅色物質(zhì)生成；故答案為：取粗氧化鋁少許于試

19、管中加稀硫酸溶解，靜置，1加KSCN液，若溶液變紅，則粗氧化鋁中含有F&C3雜質(zhì)。(5)向硅酸鈉溶液中通入過量CC2生成碳酸氫鈉和白炭黑 SiC2?nh2C,其化學(xué)方程式為NazSiCfe+ZCQ+m+DHzCuZNaHCO+SiCnhHCj ；故答案為： Na2SiQ3+2CC2+(n+1)H2C = 2NaHCQ+SiQ?nH2Cj。(6)Al(CH)3+H2C? Al(CH)4+H+, H2CQ?H2。+CC2,H2CC3?HCC3+H+,根據(jù)蓋4.2 103+右-,只 一13=1.75 10 ；故答案4 10 13 600斯定律-得到Al(CH)4 +CC2 =Al(CH)3j + H

20、C(C ,方程式相減，平衡常數(shù)相除，因 此Al(CH)4 +CC2 =Al(CH)3 J + HCC 平衡常數(shù)為 K為：1.75X106.目前，處理鋅礦進(jìn)行綜合利用，多采用傳統(tǒng)的高氧酸浸法”，但該法也存在一些缺點(diǎn)。最近，有文獻(xiàn)報(bào)道：用高鐵閃鋅礦(含有ZnS FeS CuS CdS及少量SiQ等)為原料，采用高氧催化氧化氨浸法”可以聯(lián)合制取Cu2O(紅色卜CdS假色)、鋅銀白(白色)三種顏料，其流 程如圖：冰一劑” 一.一6佛的S5 道塞界粉 端化氨水落於J 11_I工 工 1T好素t一層取基呼*蒸發(fā)爐r沉降泊卜 置換爐，沉降池牛瓦取C5鮑蟲也sC tu二E侵造QUOch.由5as UJSO*

21、溶砥 CJS已知：I ：浸取劑由碳酸錢、氨水、雙氧水等組成；n：浸渣為S、Fe(OH)CQ、SiO2等不溶性物質(zhì)；m：浸取液中含有Zn(NH3)42+、Cu(NH3)42+、Cd(NH3)42+;W: Cu+在溶液中不存在，但可以與NH3形成穩(wěn)定的Cu(NH3)2+。回答下列問題：(1)為加快浸取速度，可以采取的措施是(任答兩項(xiàng));在實(shí)際生產(chǎn)中采取常溫下浸取而不采用加熱的方法，其原因是 一。(2)浸取釜中有02參與生成浸渣Fe(OH)CQ的離子方程式為 。(3)蒸發(fā)爐中加入(NH4)2SO3的主要作用是 ;沉降池1中加入稀H2SQ的作用是 O(4)在制取ZnS04和CdSQ時(shí)使用硫酸的量要適當(dāng)

22、，如果硫酸過量，產(chǎn)生的后果是 。(5)無論采用高氧酸浸法”還是高氧催化氧化氨浸法”，其前期處理，都要經(jīng)過用浸取劑浸 取這一步，不同的是 高氧酸浸法”需先高溫焙燒，然后再用硫酸浸出。兩種方法比較，高氧酸浸法”存在的缺點(diǎn)是(任答兩條)?！敬鸢浮糠鬯榈V石，增大 02壓強(qiáng)，增大氨水和碳酸俊的濃度防止NH3的揮發(fā)，以便形成穩(wěn)定的配合物，防止雙氧水分解4FeS+3Q+4CQ2-+6H2O=4Fe(OH)C。J +4S J +80H將Cu(NH3)42+還原為Cu (NH3)2+調(diào)節(jié)溶液的pH,使Cu(NH3)2+轉(zhuǎn)化為CU2O沉淀 產(chǎn)生H2s 氣體污染大氣；降低鋅銀白、CdS的產(chǎn)量 能耗高；設(shè)備耐酸性要求

23、高；產(chǎn)生大量有害氣體(SO2)污染大氣【解析】【分析】由題干信息，分析流程圖可知，高鐵閃鋅礦在浸取釜中與O2、碳酸錢、氨水、雙氧水等組成的浸取劑反應(yīng)生成 & Fe(OH)CQ、SiQ等不溶性物質(zhì)、Zn(NH3)42+、Cu(NH3)42+和 Cd(NH3)42+,在蒸發(fā)爐中加入(NH4)2SC3將Cu(NH3)42+還原為Cu (NH3)2+,進(jìn)入沉降池1中 加入稀H2SQ調(diào)節(jié)pH使Cu(NH3)2+轉(zhuǎn)化為Cu2O沉淀，剩下的溶液在置換爐中加入適量鋅 粉得到Cd單質(zhì)，濾液進(jìn)入沉降池 2加入碳化氨水得到 Zn2(OH)2CC3,經(jīng)稀硫酸得到 ZnSQ 溶液，ZnSQ與BaS溶液反應(yīng)得到鋅銀白，據(jù)

24、此分析解答問題?！驹斀狻?1)由化學(xué)反應(yīng)速率的影響因素可以知道，可采用粉碎礦石，增大O2壓強(qiáng)，增大氨水和碳酸錢的濃度等方法加快浸取速率，由于浸取劑由碳酸錢、氨水、雙氧水等組成，受熱易分解，故在實(shí)際生產(chǎn)中采取常溫浸取而不采用加熱的方法，故答案為：粉碎礦石，增大O2壓強(qiáng)，增大氨水和碳酸錢的濃度；防止NH3的揮發(fā)，以便形成穩(wěn)定的配合物，防止雙氧水分解；(2)浸取釜中O2與碳酸錢和FeS反應(yīng)生Fe(OH)CQ、S,反應(yīng)的離子方程式為 4FeS+3Q+4CC32-+6H2O=4Fe(OH)CO J +4S J +8OH 故答案為：4FeS+3c2+4CO32- +6H2O=4Fe(OH)CO J +4S

25、 J +8OH(3)Cu+在溶液中不存在，但可以與NH3形成穩(wěn)定的Cu(NH3)2+,根據(jù)上述分析，(NH4)2SO3中SO2-具有還原性，在蒸發(fā)爐中加入 (NH4)2SQ可將Cu(NH3)42+還原為Cu (NH3)2+,從而加 入稀H2SO4調(diào)節(jié)pH使Cu(NH3)2筆化為Cu2O沉淀，故答案為：將Cu(NH3)42+還原為Cu (NH3)2+;調(diào)節(jié)溶液的pH,使Cu(NH3)2+轉(zhuǎn)化為Cu2O沉淀；(4)在制取ZnS。和CdSQ時(shí)使用硫酸過量會(huì)產(chǎn)生 H2s氣體污染大氣并降低鋅銀白、CdS的產(chǎn)量，故答案為：產(chǎn)生 H2s氣體污染大氣，降低鋅銀白、CdS的產(chǎn)量；(5)高氧酸浸法”需先高溫焙燒，

26、然后再用硫酸浸出，此法需要在高溫條件，能耗高；對(duì)設(shè) 備的耐酸性要求高；同時(shí)會(huì)產(chǎn)生大量有害氣體(SQ)污染大氣，故答案為：能耗高、設(shè)備耐酸性要求高、產(chǎn)生大量有害氣體(SO2)污染大氣。7. 2019年諾貝爾獎(jiǎng)授予 JohnB. Goodenough等三位科學(xué)家，以表彰其在鋰電池領(lǐng)域的貢 獻(xiàn)。磷酸亞鐵鋰(LiFePQ)用作鋰離子電池正極材料，制備方法如圖： |調(diào)閉一上0 |溶液HSDJ-7H.O-博明混介禍液 孔化、沉淀|1脅/=嗎 曲仙植需 過程！ . 45V過網(wǎng)口過程出(1)制備水合磷酸鐵(FePQxHzO)固體過程I,加NaOH溶液調(diào)pH=2.0時(shí)透明混合溶液中含磷微粒主要是H2POG過程I

27、發(fā)生的主要離子方程式是。過程n氧化、沉淀”反應(yīng)生成FePQ沉淀的離子方程式是。進(jìn)行過程III之前，需確認(rèn)過程II中無Fe2+,檢驗(yàn)13t劑為 。FePO4xH2O樣品受熱脫水過程的熱重曲線(樣品質(zhì)量隨溫度變化的曲線)如圖：fv 111r血 9003?00皿水合磷酸鐵的化學(xué)式為 。 (X取整數(shù))(2)制備LiFePQ固體：在氮?dú)鈿夥毡Ｗo(hù)下，高溫焙燒 FePQ、Li2CQ和過量葡萄糖的固體混合物。過量葡萄糖作用是 。鋰離子電池在充電時(shí)，電極材料LiFePQ會(huì)遷出部分Li+,部分轉(zhuǎn)變?yōu)長i(i-x)FePQ。此電極的電極反應(yīng)為?！敬鸢浮縃3PO4+OH-=H2PO4-+H2O 2H2PO-+H2O2

28、+2Fe2+=2FePQ J +2H+2H2O 鐵氧化鉀溶液FePQ 2H2O 還原劑，把三價(jià)鐵還原成二價(jià)鐵LiFePO xe=xLi+Li(i x)FePQ【解析】【分析】FeSQ?7睦O在H3PQ中溶解，加入氫氧化鈉溶液中和磷酸生成 H2PO4 ,過程D氧化、沉 淀”反應(yīng)主要是Fe2+與H2O2、H2POT反應(yīng)生成FePQ沉淀、H+和H2O,再加入氫氧化鈉中和 酸，最后得到FePQxWO。高溫焙燒FePQ、U2CQ和過量葡萄糖的固體混合物得到LiFePO固體，鐵化合價(jià)降低，過量葡萄糖化合價(jià)升高，作還原劑?！驹斀狻窟^程I ,加NaOH溶液調(diào)pH = 2.0時(shí)透明混合溶液中含磷微粒主要是H2P

29、OT ,說明過程I主要發(fā)生磷酸和氫氧化鈉反應(yīng)生成水和H2PO4 ,其主要離子方程式是 H3PO4+OH =H2PO4 + H2O;故答案為： H3PO4+OH = H2PO4 + H2O。過程n氧化、沉淀”反應(yīng)主要是Fe2+與H2O2、H2POT反應(yīng)生成FePQ沉淀、H+和H2O, 因此生成FePQ沉淀的離子方程式是 2H2POT+H2O2 +2Fe2+= 2FePO4 + 2H+2H2O;故答案 為：2H2PO4 +H2O2+2Fe2+= 2FePO4 + 2H+2H2O。進(jìn)行過程III之前，需確認(rèn)過程II中無Fe2+,常用鐵氧化鉀溶液試劑檢驗(yàn)；故答案為：鐵 氧化鉀溶液。假設(shè)100g FeP

30、O4 xH2O樣品受熱，得到 FePQ固體80g,水20g,根據(jù)物質(zhì)的量比例得到1:2,因此水合磷酸鐵的化學(xué)式為FePQ 2H2O;故答案為:80g.20g1 : 151g mol 18g molFePQ 2H2O。高溫焙燒FePQ、Li2CO3和過量葡萄糖的固體混合物得到LiFePQ固體，鐵的化合價(jià)降低，則過量葡萄糖化合價(jià)升高，作還原劑，主要是將三價(jià)鐵還原成二價(jià)鐵；故答案為：還原劑，把三價(jià)鐵還原成二價(jià)鐵。鋰離子電池在充電時(shí)，電極材料LiFePQ會(huì)遷出部分Li+,部分轉(zhuǎn)變?yōu)長i(1-x)FePQ。此電極的電極反應(yīng)為 LiFePQxe = xLi+ L(1x)FePQ;故答案為：LiFePQxe

31、 = xLi+ + L(ix)FePQ。8.鋁酸鈉晶體(Na2MoO4 2H2O)是一種金屬腐蝕抑制劑。工業(yè)上利用鋁精礦(主要成分是不溶于水的MoS2)制備鋁酸鈉的兩種途徑如圖所示。IM NaClO的電子式為 。(2)途徑I堿浸時(shí)發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為 。(3)途徑n氧化時(shí)還有 Na2SO4生成，則反應(yīng)的離子方程式為1Ml IBI IBHIFT掰湫空/NWIL溶液SOj(g) NCIO 溶液途杼I途輪II(4)已知途徑I的鋁酸鈉溶液中 c(MoO42-)=0.40mol/L , c(CO2)=0.10mol/L。由鋁酸鈉溶液 制備鋁酸鈉晶體時(shí)，需加入 Ba(OH)2固體以除去CO32-o當(dāng)Ba

32、MoO4開始沉淀時(shí)，CO32-的去 除率是已知Ksp(BaCQ)=lx 10-9、Ksp(BaMoO4)=4.0X 10-8,忽略溶液的體積變化。(5)分析純鋁酸鈉常用鋁酸俊 (NH4)2MoO4和氫氧化鈉反應(yīng)來制取，若將該反應(yīng)產(chǎn)生的氣體與途徑I所產(chǎn)生的氣體一起通入水中，得到正鹽的化學(xué)式是 。(6)鋁酸鈉和月桂酰肌氨酸的混合液常作為碳素鋼的緩蝕劑。常溫下，碳素鋼在三種不同 介質(zhì)中的腐蝕速率實(shí)驗(yàn)結(jié)果如圖當(dāng)硫酸的濃度大于 90%時(shí)，碳素鋼腐蝕速率幾乎為零，原因是若緩蝕劑鋁酸鈉-月桂酸肌氨酸總濃度為 300mg 匚 10 9碳酸根離子的儂度為：c(COs2-)=7mol/L=0.01mol/L ,則

33、碳酸根的去除率為1 10 7,則緩蝕效果最好時(shí)鋁酸鈉 (M=206g mol-1)的物質(zhì)的量濃度為 (計(jì)算結(jié)果保留3位有效數(shù)字)?！敬鸢浮? 0 ： d ： MoO3+Na2CQ=Na2MoO4+COH MoS2+9ClQ+6OH-=MoO42-+9C1-+2SQ2-+3H2O 90% (NH)2CC3 和(NHgSQ 常溫下濃硫酸會(huì)使鐵鈍化7.28-4moyL【解析】【分析】根據(jù)流程利用鋁精礦(主要成分是MoS2)制備鋁酸鈉有兩種途徑：途徑I是先在空氣中灼燒生成 MnO3,得到對(duì)環(huán)境有污染的氣體SO2,用堿液可以吸收，然后再用純堿溶液溶解 MnO3,發(fā)生反應(yīng)：MoO3+Na2CQ Na2Mo

34、O4+CC2T ,得到鋁酸鈉溶 液，最后結(jié)晶得到鋁酸鈉晶體；途徑n是直接用NaClO溶液在堿性條件下氧化鋁精礦得到鋁酸鈉溶液，反應(yīng)為 MnS2+9ClO-+6OH-=MoO42-+9CF+2SO42-+3H2O,結(jié)晶后得到鋁酸鈉晶 體，據(jù)此分析作答?！驹斀狻?1)離子化合物NaClO的電子式為 0 ： C1 丁；(2)途彳仝I堿浸時(shí)MoO3和純堿溶液反應(yīng)生成鋁酸鈉，同時(shí)得到CO2氣體，反應(yīng)方程式為MoO3+Na2CO3=Na2MoO4+CC2T ;途彳至II氧化時(shí)還有Na2SO4生成，反應(yīng)物 NaClO在堿性條件下氧化 MoS2,得到鋁酸鈉和 NaC太硫酸鈉和水，本質(zhì)為次氯酸根離子氧化MoS2

35、中鋁和硫，化合價(jià)變化為：升高M(jìn)o(+2-+6), S(-1 一+6),降低Cl(+1 T),最小公倍數(shù)18,發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為： MoS2+9ClO+6OH=MoO42-+9C+2SQ2-+3H2O;(4)Ksp(BaMoO4)=4.0 x-80 鋁酸鈉溶液中 c(MoO42-)=0.40mol?L-1, BaMoO4 開始沉淀時(shí)，溶液 中鎖離子的濃度為:c(Ba2+)= 4.0 10 molg-1 =1 10-7molg_-1, Ksp(BaCC3)=1 x lb 溶液中 0.400.10molg-1-0.01molg-1g 100% =90%;0.10moig-1四鋁酸錢(NH4)2M

36、oO4和氫氧化鈉反應(yīng)可生成 NH3,途徑I中生成的氣體有 CQ和SQ, 將NH3和CO2或SQ一起通入水中可生成正鹽為(NH4)2CO3和(NH4)2SC3；(6)當(dāng)硫酸的濃度大于 90%時(shí)，可以認(rèn)為是濃硫酸，碳素鋼的主要成分含有鐵，常溫下濃 硫酸具有強(qiáng)氧化性，會(huì)使鐵鈍化，表面生成致密的氧化膜，起到防腐蝕作用，所以其腐蝕 速率幾乎為零；緩蝕劑鋁酸鈉-月桂酸肌氨酸總濃度為 300mg七1,據(jù)圖可知緩蝕效果最好時(shí)鋁酸鈉和月桂酸肌氨酸的濃度均為 150mg/L,則1L鋁酸鈉溶液中鋁酸鈉的物質(zhì)的量為襄粵；=7.28 10-4 mol ,所以物質(zhì)的量濃度為7.28 X 10moi/L。206g/mol9

37、.我國某科研團(tuán)隊(duì)以軟鎰礦(主要成分是MnO2,含有SiC2、Fe2O3等少量雜質(zhì))為主要原料，制取高純碳酸鎰，工藝流程如下圖：0,1 mol/L(1)對(duì)礦石進(jìn)行粉粹的目的是 ;(2)濾渣I、n分別為、；(3)采用1 %稀硫酸而不采用水混合礦粉制漿的原因是 ;不采用較濃H2SQ的原因是；不直接采用 H2SQ浸鎰的原因是 。(4)浸鎰的離子方程式為 ;(5)系列操作”為過濾、干燥。(6)取所得的高純 MnCO311.7g溶于足量的鹽酸中，將產(chǎn)生的氣體用足量的Ba (OH) 2濃溶液吸收，得到白色沉淀 19.7g,則所得產(chǎn)品的純度為 % (保留一位小數(shù))【答案】加快浸取速率，提礦石高浸出率SiQ (

38、二氧化硅)Fe (OH) 3 (氫氧化鐵)提高F&O3、MnO2的氧化性，易于被 SQ還原溶出(其他合理答案亦可)會(huì)降低SO2在溶液中的溶解度，從而降低反應(yīng)速率MnO2不能與H2SC4直接反應(yīng)(其他合理答案亦可)MnO2+SQ=Mn2+S。2-、F&O3+SO2+2H+=2Fe2+SO42-+H2O 洗滌 98.3【解析】【分析】軟鎰礦先加稀硫酸制漿，然后通入SQ,酸性環(huán)境下Fe2O3、MnO2將SQ氧化，自身被還原成Fe2+、Mn2+,過濾得到的濾渣 I主要為SiC2,濾液中主要為 F、Mn2+;加入MnO2將 亞鐵離子氧化成鐵離子，然后調(diào)節(jié)pH得到氫氧化鐵沉淀，即濾渣 II;沉鎰時(shí)可加入可

39、溶性碳酸氫鹽，得到碳酸鎰沉淀，經(jīng)過濾、洗滌、干燥得到高純碳酸鎰?！驹斀狻?1)粉碎后可增大接觸面積，加快浸取速率，提礦石高浸出率；(2)根據(jù)分析可知濾渣I為SiO2(二氧化硅)，濾渣II為Fe(0H)3(氫氧化鐵)；(3)采用1 %稀硫酸而不采用水混合礦粉制漿是酸性環(huán)境可以提高F及03、MnO2的氧化性，易于被SQ還原溶出；較濃 H2SQ會(huì)降低S02在溶液中的溶解度，從而降低反應(yīng)速率；MnO2不能與H2SQ直接反應(yīng)，所以不直接采用H2SQ浸鎰；(4)浸鎰時(shí)酸性環(huán)境下 F及03、MnO2將SQ氧化，離子方程式為：MnO2+SQ=Mn 2+SQ2-,Fe203+S02+2H+=2Fe2+S042-

40、+H20;(5)沉鎰得到碳酸鎰沉淀，經(jīng)過濾、洗滌、干燥得到高純碳酸鎰；(6)碳酸鎰溶于稀鹽酸生成的氣體為二氧化碳，二氧化碳通入足量的Ba(0H)2濃溶液得到的19.7g是BaCQ沉淀，所以n(BaCQ)=197g加創(chuàng)=0.1mol,根據(jù)碳元素守恒可知樣品中n(MnCO3)=0.1mol,所以產(chǎn)品純度為0.1mol 115g/mol11.7g100% =98.3%。10.某礦渣的成分為 Cu20、Al2O3、Fe2O3、SiC2,工業(yè)上用該礦渣獲取銅和膽磯的操作流程 如圖：稀硫酸NaHK)NaOHI II礦渣反應(yīng)P|+|任流+|調(diào)pH = / + 調(diào)=濾液+ +固體混合物A沉淀R沉淀C操作1,C

41、uSO - 5H2O 粗產(chǎn)品已知： CwO+ 2H+=Cu+ Cu2+ H2Oo部分陽離子以氫氧化物形式沉淀時(shí)溶液的pH如下表所示:沉淀物Cu(0H)2Al(0H)3Fe(0H)3Fe(0H)2開始沉淀PH5.44.02.75.8沉淀完全PH6.75.23.78.8(1)為了加快反應(yīng)I的速率，可以采取的措施是_(任寫1條)。(2)固體混合物 A中的成分是_。(3)反應(yīng)I完成后，鐵元素的存在形式為_(填離子符號(hào))；檢驗(yàn)該離子常用的方法之一是：取少量含該離子的溶液于試管中，滴加幾滴含有+3價(jià)鐵元素的配合物溶液，會(huì)產(chǎn)生沉淀.寫出該反應(yīng)的離子方程式 _。(4)操作1主要包括：_、_、_。洗滌CuSQ 5H20粗產(chǎn)品不能用大量水洗，而