（江蘇專用）2023年高考化學一輪復習微題型22金屬及其化合物制備流程（一）試題

PAGEPAGE6微題型22金屬及其化合物制備流程〔一〕1．(2022·南京模擬)某地煤矸石經(jīng)預處理后含SiO2(63%)、Al2O3(25%)、Fe2O3(5%)及少量鈣鎂的化合物等，一種綜合利用煤矸石的工藝流程如下圖。(1)寫出“酸浸〞過程中主要反響的離子方程式：________________________________________________________________________________________________________、________________________________________________________________________________________________________________________________________________。(2)“酸浸〞時鋁浸出率的影響因素可能有________________________、________________________________________________________(寫出2個)。(3)物質(zhì)X的化學式為________。“堿溶〞時反響的離子方程式為_____________________。(4)Fe3＋開始沉淀和沉淀完全的pH分別為2.1和3.2，Al3＋開始沉淀和沉淀完全的pH分別為4.1和5.4。為了獲得Al(OH)3產(chǎn)品，從煤矸石的鹽酸浸取液開始，假設只用CaCO3一種試劑，后續(xù)的操作過程是_____________________________________________________________________________________________________________________________。(5)以煤矸石為原料還可以開發(fā)其他產(chǎn)品，例如在煤矸石的鹽酸浸取液除鐵后，常溫下向AlCl3飽和溶液中不斷通入HCl氣體，可析出大量AlCl3·6H2O晶體。結(jié)合化學平衡移動原理解釋析出晶體的原因：____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。2．工業(yè)上利用硫鐵礦燒渣(主要成分為Fe2O3、FeO、SiO2等)為原料制備高檔顏料鐵紅(Fe2O3)，具體生產(chǎn)流程如下：試答復以下問題：(1)濾液X中含有的金屬陽離子是______________(填離子符號)。(2)步驟Ⅲ中可選用________調(diào)節(jié)溶液的pH(填字母)。A．稀硝酸 B．氨水C．氫氧化鈉溶液 D．高錳酸鉀溶液(3)步驟Ⅳ中，F(xiàn)eCO3沉淀完全后，溶液中含有少量Fe2＋，檢驗Fe2＋的方法是________________________________________________________________________________________________________________________________________________。(4)步驟Ⅳ的反響溫度一般需控制在35℃以下，其目的是___________________________。(5)在空氣中煅燒FeCO3生成產(chǎn)品氧化鐵的化學方程式為_____________________________。3．(2022·興化中學適應性考試)某研究性學習小組將一定濃度的Na2CO3溶液滴入CuSO4溶液中得到藍色沉淀。甲同學認為沉淀可能是CuCO3；乙同學認為沉淀可能是Cu(OH)2；丙同學認為沉淀可能是CuCO3和Cu(OH)2的混合物。[：CuCO3和Cu(OH)2均不帶結(jié)晶水，受熱均易分解，各生成對應的兩種氧化物]Ⅰ.(1)乙同學的觀點，你認為其原理是_________________________(用離子方程式表示)。(2)在探究沉淀成分前，須將沉淀從溶液中過濾、洗滌、低溫枯燥，檢驗沉淀是否洗滌干凈的方法是_______________________________________________________________________________________________________________________________________。Ⅱ.請用以下圖所示裝置，選擇必要的試劑，定性探索生成物的成分。(3)B裝置中試劑的化學式是______________________________________________________。(4)能證明生成物中有CuCO3的實驗現(xiàn)象是_____________________________________________________________________________________________________________。Ⅲ.假設丙同學的觀點正確，可利用以下圖所示裝置通過實驗定量測定其組成。(5)各裝置的連接順序：_____________________________________________________。(6)裝置C中堿石灰的作用是____________________________________，實驗開始和結(jié)束時都要通入過量的空氣，請說明結(jié)束時通入過量空氣的作用是________________________________________________________________________________________________。(7)假設沉淀樣品的質(zhì)量為mg，裝置B質(zhì)量增加了ng，那么沉淀中CuCO3的質(zhì)量分數(shù)為________________________________________________________________________。4．(2022·鹽城中學高三第二次月考)某學生化學課外興趣小組欲探究CuSO4溶液與Na2CO3溶液混合產(chǎn)生的藍綠色沉淀組成，進行了以下實驗探究?！咎岢黾僭O】假設1：沉淀為CuCO3；假設2：沉淀為________________；假設3：沉淀為堿式碳酸銅[化學式可表示為nCu(OH)2·mCuCO3]?！静殚嗁Y料】這三種沉淀受熱均易分解，都生成黑色固體CuO?！緦嶒炋骄俊坎襟E1：將所得懸濁液過濾，先用蒸餾水洗滌，再用無水乙醇洗滌，風干；步驟2：取一定量所得固體，用如下裝置(夾持儀器未畫)進行定性實驗?！締栴}討論】(1)假設2中的沉淀為______________，提出該假設的理論依據(jù)是________________________________________________________________________。(2)步驟1用無水乙醇洗滌，再風干的目的_______________________________________________________________________________________________________________。(3)裝置D裝有堿石灰的枯燥管所起的作用是__________________________________________________________________________________________________________。(4)假設反響后A中藍綠色固體變黑，C中澄清石灰水變渾濁，證明假設________(填寫序號)一定不成立。(5)乙同學認為只要將上圖中B裝置的試劑改用以下某試劑后，通過觀察便可驗證上述所有假設，該試劑是____________(填字母)。A．濃硫酸B．無水CuSO4C．堿石灰D．P2O5(6)該小組經(jīng)試驗確定假設3成立，他們想進一步測定藍綠色固體的化學式，丙同學查得一些物質(zhì)在20℃的數(shù)據(jù)(如下表)后，建議將C中的澄清石灰水改為Ba(OH)2溶液，其原因是__________(雙選，填代號)；溶解度(S)/g溶度積(Ksp)摩爾質(zhì)量(M)/g·mol－1Ca(OH)2Ba(OH)2CaCO3BaCO3CaCO3BaCO30.163.892.9×10－92.6×10－9100197a.Ba(OH)2溶解度大于Ca(OH)2，能充分吸收CO2b．Ba(OH)2為強堿，Ca(OH)2為弱堿c．吸收等量CO2生成的BaCO3的質(zhì)量大于CaCO3，測量誤差小d．相同條件下，CaCO3的溶解度明顯大于BaCO3(7)作上述調(diào)整后，假設所取藍綠色固體質(zhì)量為27.1g，實驗結(jié)束后裝置B中無水氯化鈣的質(zhì)量增加2.7g，C中氫氧化鋇溶液里產(chǎn)生沉淀的質(zhì)量為19.7g。那么該藍綠色固體的化學式為__________________。5．(2022·常熟中學高三仿真模擬)工業(yè)由鈦鐵礦(主要成分FeTiO3，F(xiàn)e2O3、Al2O3、FeO、SiO2等雜質(zhì))制備TiCl4的工藝流程如下：：①酸浸FeTiO3(s)＋2H2SO4(aq)=FeSO4(aq)＋TiOSO4(aq)＋2H2O(l)②水解TiOSO4(aq)＋2H2O(l)eq\o(=,\s\up7(90℃))H2TiO3(s)＋H2SO4(aq)③煅燒H2TiO3(s)eq\o(=,\s\up7(煅燒))TiO2(s)＋H2O(s)(1)FeTiO3中鈦元素的化合價為__________，試劑A為____________________。(2)堿浸過程發(fā)生反響的離子方程式為________________________________________________________________________________________________________________。(3)酸浸后需將溶液溫度冷卻至70℃左右，假設溫度過高會導致最終產(chǎn)品吸收率過低，原因是________________________________________________________________________________________________________________________________________________。(4)上述流程中氯化過程的化學方程式為____________________________________________________________________________________________________________。TiO2(s)＋2Cl2(g)TiCl4(l)＋O2(g)ΔH＝＋151kJ·mol－1。該反響極難進行，當向反響體系中參加碳后，那么反響在高溫條件下能順利發(fā)生。從化學平衡的角度解釋原因是________________________________________________________________________________________________________________________________________________。(5)TiCl4極易水解，利用此性質(zhì)可制備納米級TiO2·xH2O，該反響的化學方程式是________________________________________________________________________________________________________________________________________________。

答案精析1．(1)Al2O3＋6H＋=2Al3＋＋3H2OFe2O3＋6H＋=2Fe3＋＋3H2O(2)鹽酸的濃度反響溫度煤矸石的顆粒大小是否充分攪拌反響時間(任選2個即可)(3)CO2Al(OH)3＋OH－=AlOeq\o\al(－,2)＋2H2O(4)參加CaCO3調(diào)節(jié)pH到3.2，過濾除去Fe(OH)3，再參加CaCO3調(diào)節(jié)pH到5.4，過濾得到Al(OH)3(5)AlCl3飽和溶液中存在溶解平衡AlCl3·6H2O(s)Al3＋(aq)＋3Cl－(aq)＋6H2O(l)，通入HCl氣體使溶液中的c(Cl－)增大，平衡向析出固體的方向移動，從而析出AlCl3·6H2O晶體解析(1)SiO2不溶于鹽酸；Al2O3是兩性氧化物，能夠溶于鹽酸；Fe2O3是堿性氧化物，能與鹽酸反響。(3)氯化鋁和氯化鐵水解都生成鹽酸，碳酸鈣和鹽酸反響生成氯化鈣和二氧化碳，所以物質(zhì)X是二氧化碳?！皦A溶〞時利用Al(OH)3的兩性，將Fe(OH)3、Al(OH)3分開。(4)假設只用CaCO3處理酸浸的溶液，可根據(jù)Fe(OH)3和Al(OH)3的沉淀pH差異進行分步沉淀，從而得到較純的Al(OH)3。(5)氯化鋁在其飽和溶液中存在溶解平衡，通入氯化氫后溶液中的氯離子濃度增大，抑制氯化鋁的溶解，所以可促進氯化鋁晶體的析出。2．(1)Fe2＋、Fe3＋(2)B(3)取少量溶液，參加硫氰化鉀溶液，不顯紅色，然后滴加氯水，溶液變?yōu)榧t色(4)防止NH4HCO3分解，減少Fe2＋水解(5)4FeCO3＋O2eq\o(=,\s\up7(高溫))2Fe2O3＋4CO2解析(1)硫鐵礦燒渣(主要成分為Fe2O3、FeO、SiO2等)酸浸后過濾，SiO2為濾渣，濾液中含有的金屬陽離子是Fe2＋、Fe3＋。(2)步驟Ⅲ要把pH調(diào)高，步驟Ⅳ還要加NH4HCO3，假設使用氫氧化鈉溶液，產(chǎn)品中容易混入Na＋，所以選B。(4)NH4HCO3受熱易分解，另外高溫會促進Fe2＋水解。3．Ⅰ.(1)COeq\o\al(2－,3)＋Cu2＋＋H2O=Cu(OH)2↓＋CO2↑(2)取最后一次洗滌液，滴加鹽酸酸化的BaCl2溶液，無沉淀生成，說明已洗凈Ⅱ.(3)CuSO4(4)裝置C中澄清石灰水變渾濁Ⅲ.(5)C、A、B、D、E(或C、A、B、E、D)(6)吸收空氣中的H2O(g)和CO2將裝置中滯留的H2O(g)和CO2趕出(7)1－eq\f(49n,9m)解析Ⅰ.(1)乙同學認為沉淀可能是Cu(OH)2，原因是COeq\o\al(2－,3)水解呈堿性，Cu2＋與OH－結(jié)合生成Cu(OH)2。Ⅱ.(3)裝置B檢驗是否有水生成，可用無水硫酸銅檢驗，假設無水硫酸銅變藍色說明有水生成，驗證沉淀中有氫氧化銅生成，否那么沉淀中無氫氧化銅。(4)用澄清的石灰水檢驗是否產(chǎn)生二氧化碳，裝置C中澄清石灰水變渾濁，說明生成二氧化碳，即說明含有CuCO3。Ⅲ.(5)堿石灰可以吸收水和二氧化碳，空氣中的水以及二氧化碳會干擾實驗結(jié)果應該將其在實驗之前排除掉，并在裝置的最后放上堿石灰，防止空氣中的水和二氧化碳來干擾實驗結(jié)果，可以用濃硫酸來吸收水，用堿石灰來吸收二氧化碳，根據(jù)濃硫酸和堿石灰增加的重量來確定生成水和二氧化碳的量。(7)裝置B質(zhì)量增加了ng，即生成水的質(zhì)量是ng，根據(jù)方程式那么氫氧化銅的質(zhì)量是eq\f(98n,18)g＝eq\f(49n,9)g，碳酸銅的質(zhì)量是(m－eq\f(49n,9))g，質(zhì)量分數(shù)為(1－eq\f(49n,9m))。4．(1)Cu(OH)2碳酸根水解，溶液中含有較多的OH－(2)利用乙醇易揮發(fā)，帶走洗滌的水(3)防止外界空氣中的二氧化碳及水蒸氣進入C中，影響實驗結(jié)果(4)2(5)B(6)ac(7)2CuCO3·3Cu(OH)2或3Cu(OH)2·2CuCO3或Cu5(OH)6(CO3)2解析(1)CuSO4溶液與Na2CO3溶液混合產(chǎn)生藍綠色沉淀，可能是反響生成了碳酸銅沉淀，或雙水解生成了氫氧化銅沉淀，或是堿式碳酸銅，因此假設1中沉淀為CuCO3，假設2為Cu(OH)2。(2)步驟1用無水乙醇洗滌，乙醇易揮發(fā)，風干時容易帶走洗滌的水。(3)裝置D為裝有堿石灰的枯燥管可以防止外界空氣中的二氧化碳及水蒸氣進入C中，影響實驗結(jié)果。(4)假設反響后A中藍綠色固體變黑，C中澄清石灰水變渾濁，證明生成了二氧化碳氣體，證明假設2一定不成立。(5)實驗驗證碳酸銅或氫氧化銅是利用受熱分解生成的產(chǎn)物性質(zhì)驗證，加熱時，碳酸銅分解生成二氧化碳和黑色氧化銅，加熱氫氧化銅時生成水蒸氣和黑色氧化銅，所以需要驗證水的存在和二氧化碳的存在就可以證明產(chǎn)生的物質(zhì)成分，裝置B選擇無水硫酸銅驗證是否生成水，裝置C中澄清石灰水是否變渾濁證明是否生成二氧化碳，所以要將上圖中B裝置的試劑改用無水CuSO4。(6)Ba(OH)2溶解度大于Ca(OH)2，充分吸收CO2，BaCO3的摩爾質(zhì)量大于CaCO3的，測量誤差??；氫氧化鈣為強堿，CaCO3的溶解度和BaCO3溶解度相差不大。(7)B中吸收的是水，水的物質(zhì)的量＝eq\f(2.7g,18g·mol－1)＝0.15mol，C中吸收二氧化碳生成碳酸鋇白色沉淀，根據(jù)碳原子守恒得二氧化碳的物質(zhì)的量＝eq\f(19.7g,197g·mol－1)＝0.1mol，氧化銅的物質(zhì)的量＝eq\f(27.1g－2.7g－0.1mol×44g·mol－1,80g·mol－1)＝0.25mol，那么銅離子、氫氧根離子和碳酸根離子的物質(zhì)的量之比＝0.25mol∶0.3mol∶0.1mol＝5∶6∶2，所以其化學式為2CuCO3·3Cu(OH)2或3Cu(OH)2·2CuCO3或Cu5(OH)6(CO3)2。5．(1)＋4Fe(或鐵)(2)Al2O3＋2