一輪復(fù)習(xí)學(xué)案第3章第5講　金屬材料　復(fù)合材料Word版含解析【高考】

第5講金屬材料復(fù)合材料【2021·備考】最新考綱素養(yǎng)落地1.了解銅及其重要化合物的主要性質(zhì)及應(yīng)用。2.了解鋁及其重要化合物的主要性質(zhì)及應(yīng)用。3.能列舉合金材料的重要應(yīng)用。從宏觀與微觀相結(jié)合的視角多方面、多層次認(rèn)識金屬材料的多樣性；以實驗為手段探究金屬材料的性能及組成，結(jié)合金屬的性質(zhì)認(rèn)識金屬冶煉的方法與規(guī)律。eq\a\vs4\al\co1(考點一銅及其化合物)『知識梳理』1.銅(1)物理性質(zhì)紫紅色固體，具有良好的延展性、導(dǎo)熱性和導(dǎo)電性。(2)化學(xué)性質(zhì)①常溫下，銅在干燥的空氣中性質(zhì)穩(wěn)定，但在潮濕的空氣里則會被銹蝕，在其表面逐漸形成一層綠色的銅銹。有關(guān)化學(xué)方程式：2Cu＋O2＋CO2＋H2O=Cu2(OH)2CO3。②寫出下列化學(xué)方程式：銅在空氣中加熱：2Cu＋O2eq\o(=,\s\up7(△))2CuO；銅絲在硫蒸氣中反應(yīng)：2Cu＋Seq\o(=,\s\up7(△))Cu2S。2.氧化銅和氧化亞銅名稱氧化銅氧化亞銅顏色黑色磚紅色與酸反應(yīng)(H＋)CuO＋2H＋=Cu2＋＋H2OCu2O＋2H＋=Cu2＋＋Cu＋H2O與H2反應(yīng)CuO＋H2eq\o(=,\s\up7(△))Cu＋H2OCu2O＋H2eq\o(=,\s\up7(△))2Cu＋H2O轉(zhuǎn)化關(guān)系4CuOeq\o(=,\s\up7(高溫))2Cu2O＋O2↑3.氫氧化銅(1)物理性質(zhì)：藍(lán)色沉淀(2)化學(xué)性質(zhì)及應(yīng)用反應(yīng)①的化學(xué)方程式：Cu(OH)2eq\o(=,\s\up7(△))CuO＋H2O反應(yīng)②的化學(xué)方程式：Cu(OH)2＋2H＋=Cu2＋＋2H2O4.銅鹽(1)Cu2(OH)2CO3：名稱為堿式碳酸銅，是銅綠、孔雀石的主要成分。(2)CuSO4·5H2O俗稱藍(lán)礬、膽礬。可發(fā)生＋5H2O，無水CuSO4遇水變藍(lán)色，可用于檢驗水的存在。(3)銅鹽溶液有毒，主要是因為Cu2＋作為一種重金屬離子能與蛋白質(zhì)作用，使蛋白質(zhì)變性失去生理活性，因此可將膽礬、熟石灰、水配成波爾多液，用來殺滅植物的病毒?！嚎枷蛲黄啤豢枷蛞汇~及其化合物的性質(zhì)及應(yīng)用eq\a\vs4\al\co1(銅及其化合物性質(zhì)理解與辨析)[題目設(shè)計]1.判斷正誤(正確的打“√”，錯誤的打“×”)(1)除去銅粉中混有的CuO，加入稀硝酸，過濾、洗滌、干燥(×)(2)將銅絲插入濃硫酸加熱，反應(yīng)后把水加入反應(yīng)器中，觀察硫酸銅溶液的顏色(×)(3)銅銹是銅被空氣中的氧氣緩慢氧化生成的氧化物(×)(4)無水硫酸銅可用于檢驗酒精中是否含有水(√)(5)CuSO4·5H2O失去結(jié)晶水屬于物理變化(×)eq\a\vs4\al\co1(銅的化合物性質(zhì)及應(yīng)用)[題目設(shè)計]2.銅及其化合物反應(yīng)過程中常伴有顏色變化，回答相關(guān)問題。(1)向膽礬晶體中滴加一滴濃硫酸，固體顏色變化為________。(2)將紅熱的銅絲伸入盛有氯氣的集氣瓶中，生成________的煙。(3)將銅絲在酒精燈火焰上灼燒后伸入盛乙醇的試管中，銅絲顏色變化為________。(4)向CuSO4溶液中滴加過量NaOH溶液，充分反應(yīng)后加熱煮沸，固體顏色變化為________。提示(1)藍(lán)色出現(xiàn)白斑(2)棕黃色(3)紅色→黑色→紅色(4)藍(lán)色變?yōu)楹谏枷蚨~的冶煉[命題素材]銅的冶煉“三方法”(1)濕法煉銅：Fe＋CuSO4=FeSO4＋Cu。(2)高溫?zé)掋~：工業(yè)上用高溫冶煉黃銅礦的方法獲得銅(粗銅)：2CuFeS2＋4O2eq\o(=,\s\up7(800℃))Cu2S＋3SO2＋2FeO(爐渣)2Cu2S＋3O2eq\o(=,\s\up7(1200℃))2Cu2O＋2SO22Cu2O＋Cu2Seq\o(=,\s\up7(1200℃))6Cu＋SO2↑粗銅中銅的含量為99.5%～99.7%，主要含有Ag、Zn、Fe、Au等雜質(zhì)，粗銅通過電解精煉可得到純度達(dá)99.95%～99.98%的銅。(3)生物煉銅：“吃巖石的細(xì)菌”能耐受銅鹽的毒性，并能利用空氣中的氧氣氧化硫化銅礦石，然后把不溶性的硫化銅轉(zhuǎn)化為可溶性的硫酸銅。生物煉銅的優(yōu)點：a.成本低；b.污染小；c.反應(yīng)條件簡單；d.含量(品位)很低的礦石也可以被利用。[題目設(shè)計]3.工業(yè)上由黃銅礦(主要成分為CuFeS2)冶煉銅的主要流程如下：問題討論：(1)冰銅焙燒過程中變化分兩步：Cu2Seq\o(→,\s\up7(O2焙燒),\s\do5(Ⅰ))Cu2Oeq\o(→,\s\up7(Cu2S焙燒),\s\do5(Ⅱ))第二步變化中每生成1molCu轉(zhuǎn)移電子數(shù)為________。(2)由泡銅冶煉粗銅，反應(yīng)的化學(xué)方程式為_________________________________________________________________________________________________________________________________________。(3)對粗銅進(jìn)行電解精煉，粗銅連接電源的________極，電解質(zhì)溶液可選用________溶液。提示(1)NA(2)3Cu2O＋2Aleq\o(=,\s\up7(高溫))Al2O3＋6Cu(3)正CuSO4考向三含銅化合物的制備[命題素材]實驗方案的優(yōu)劣比較一般考慮以下幾個方面(1)方案可行，能達(dá)成目的(2)原料的利用率高，原料價格低廉(3)產(chǎn)物、原料對環(huán)境無污染(4)能耗低、步驟少[題目設(shè)計]4.某研究小組用廢銅粉制取膽礬，設(shè)計了如下幾個實驗方案：(1)Cueq\o(→,\s\up7(稀硫酸),\s\do5(稀硝酸分多次加入))硫酸銅溶液eq\o(→,\s\up7(蒸發(fā)),\s\do5(結(jié)晶))CuSO4·5H2O(2)Cueq\o(→,\s\up7(O2),\s\do5(灼燒))CuOeq\o(→,\s\up7(稀H2SO4))硫酸銅溶液eq\o(→,\s\up7(蒸發(fā)),\s\do5(結(jié)晶))CuSO4·5H2O問題討論：(1)方案(1)中硫酸與硝酸的物質(zhì)的量的最佳配比為________。(2)方案(3)中常加入少量FeSO4以加快反應(yīng)速率，F(xiàn)eSO4的作用為________________________________________________________________________________________________________________________________________。(3)方案(3)與方案(1)、方案(2)比較，優(yōu)點為__________________________________________________________________________________________________。提示(1)3∶2(2)催化作用(3)原料利用率高，不產(chǎn)生污染性氣體，耗能低(步驟少)等eq\a\vs4\al\co1(考點二鋁及其化合物的性質(zhì)及應(yīng)用)『知識梳理』1.鋁的原子結(jié)構(gòu)與物理性質(zhì)2.鋁的化學(xué)性質(zhì)寫出圖中有關(guān)反應(yīng)的化學(xué)方程式或離子方程式：①②2Al＋3Cl2eq\o(=,\s\up7(點燃))2AlCl3③④2Al＋2NaOH＋6H2O=2Na[Al(OH)4]＋3H2↑⑤2Al＋Fe2O3eq\o(=,\s\up7(高溫))Al2O3＋2Fe(鋁熱反應(yīng))eq\a\vs4\al\co1(名師提示你)(1)鋁制品在空氣中形成一層致密的氧化膜，保護(hù)內(nèi)層金屬而不生銹。(2)鋁熱反應(yīng)為置換反應(yīng)，活潑金屬置換不活潑金屬，可用于焊接鋼軌、冶煉難熔貴重金屬。3.鋁的制備及用途(1)制備原理電解熔融Al2O3：2Al2O3(熔融)eq\o(=,\s\up7(電解))4Al＋3O2↑。(2)用途①純鋁用作導(dǎo)線；②鋁合金用于制造汽車、飛機、生活用品等。eq\a\vs4\al\co1(名師提示你)工業(yè)上冶煉鋁用電解熔融Al2O3而不用AlCl3，原因是AlCl3為共價化合物，液態(tài)不導(dǎo)電。4.氧化鋁(1)物理性質(zhì)：難溶于水，熔點高，硬度大。(2)化學(xué)性質(zhì)(用離子方程式表示)(3)用途：①制造耐火坩堝；②冶煉鋁。5.從鋁土礦(主要成分是Al2O3，含SiO2、Fe2O3、MgO等雜質(zhì))提取Al2O3的兩大工藝流程：6.氫氧化鋁(1)物理性質(zhì)白色膠狀不溶于水的固體，有較強的吸附性。(2)化學(xué)性質(zhì)Al(OH)3的電離方程式為寫出圖中有關(guān)反應(yīng)的化學(xué)方程式或離子方程式：①Al(OH)3＋3H＋=Al3＋＋3H2O；②Al(OH)3＋OH－=[Al(OH)4]－；③2Al(OH)3eq\o(=,\s\up7(△))Al2O3＋3H2O。(3)制備①向鋁鹽中加入氨水，離子方程式為Al3＋＋3NH3·H2O=Al(OH)3↓＋3NHeq\o\al(＋,4)。②Na[Al(OH)4]溶液中通入足量CO2，離子方程式為[Al(OH)4]－＋CO2=Al(OH)3↓＋HCOeq\o\al(－,3)。③Na[Al(OH)4]溶液與AlCl3溶液混合：離子方程式為3[Al(OH)4]－＋Al3＋=4Al(OH)3↓。7.常見的鋁鹽(1)復(fù)鹽：兩種不同的金屬離子(或金屬離子和銨根離子)和一種酸根離子組成的鹽。(2)明礬凈水①明礬的化學(xué)式：KAl(SO4)2·12H2O。②凈水原理：Al3＋＋3H2OAl(OH)3(膠體)＋3H＋，Al(OH)3膠體吸附水中的色素與雜質(zhì)形成沉淀而凈水?！嚎枷蛲黄啤豢枷蛞讳X及其化合物的性質(zhì)及應(yīng)用eq\a\vs4\al\co1(鋁的性質(zhì)理解與辨析)[題目設(shè)計]1.判斷正誤(正確的打“√”，錯誤的打“×”)(1)鋁在空氣中耐腐蝕，所以鋁是不活潑金屬(×)(2)冶煉鋁時常用焦炭作還原劑(×)(3)鋁制餐具不能長時間存放酸性、堿性食物(√)(4)MgO與Al粉的混合物也可稱為鋁熱劑(×)(5)鋁條用砂紙打磨后插入濃硝酸中產(chǎn)生紅棕色氣體(×)(6)強酸性溶液中鋁元素以Al3＋形式存在，強堿性溶液中鋁元素以[Al(OH)4]－形式存在(√)(7)氫氧化鋁具有弱堿性，可用于制胃酸中和劑(√)(8)Al2O3熔點高，可用作耐高溫材料(√)(9)向Al2(SO4)3溶液中加入過量氨水的離子方程式：Al3＋＋3NH3·H2O=Al(OH)3↓＋3NHeq\o\al(＋,4)(√)(10)氯化鋁溶液滴入濃NaOH溶液中，產(chǎn)生大量白色沉淀(×)eq\a\vs4\al\co1(鋁的典型性質(zhì))[題目設(shè)計]2.鋁是一種日常生活中應(yīng)用廣泛的金屬，回答下列問題。(1)鋁制品在空氣中具有較強的抗腐蝕性，原因是_____________________________________________________________________________________________。(2)鋁可溶于燒堿溶液，反應(yīng)的離子方程式為________________________________________________________________________________________________，反應(yīng)中的氧化劑為________。(3)Al與Fe2O3可發(fā)生鋁熱反應(yīng)置換出Fe，但工業(yè)上卻不用此法冶鐵，原因是___________________________________________________________________。提示(1)鋁在空氣中形成一層致密的氧化膜，把金屬鋁與空氣隔開，對內(nèi)部金屬起到保護(hù)作用(2)2Al＋2OH－＋6H2O=2[Al(OH)4]－＋3H2↑H2O(3)Al價格較貴、生產(chǎn)成本高3.現(xiàn)有下列四種試劑：a.濃鹽酸b.濃硝酸c.濃硫酸d.濃氫氧化鈉溶液回答下列問題：(1)除去鐵粉中少量鋁粉，可選用上述試劑中的________(填字母，下同)。(2)除去銅粉中少量鋁粉，可選用上述試劑中的________。提示(1)d(2)ad考向二鋁的化合物的性質(zhì)及應(yīng)用eq\a\vs4\al\co1(Al2O3、Al（OH）3的性質(zhì))[題目設(shè)計]4.Al2O3、Al(OH)3為常見的兩性氧化物、兩性氫氧化物?；卮鹣铝袉栴}：(1)探究二者的兩性，可選用的試劑為________。(2)用化學(xué)方法去除鋁表面的氧化物可選用的試劑為________。答案(1)NaOH溶液、稀鹽酸(其它合理答案也可)(2)NaOH溶液、稀鹽酸(其它合理答案也可)5.設(shè)計實驗除去下列物質(zhì)中的雜質(zhì)(括號內(nèi)為雜質(zhì))(1)Mg(OH)2[Al(OH)3]____________________________________________；(2)Al(OH)3[Mg(OH)2]____________________________________________；(3)MgSO4溶液[Al2(SO4)3]___________________________________________；(4)Al2(SO4)3溶液(MgSO4)___________________________________________。提示(1)向混合物中加入過量NaOH溶液，過濾(其它答案合理也可)(2)向混合物中加入過量NH4Cl溶液，過濾(其它答案合理也可)(3)向溶液中加入過量MgO，過濾(向溶液中加入過量NaOH溶液后過濾，向所得沉淀中加入稀硫酸溶解即可)(4)向溶液中加入過量NaOH溶液，過濾，向濾液中通入過量CO2，過濾，再向過濾所得沉淀中加入稀硫酸溶解即可?？枷蛉X鹽性質(zhì)及應(yīng)用[題目設(shè)計]6.鋁鹽是工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的重要原料，回答下列相關(guān)問題：(1)AlCl3溶液的配制方法：取AlCl3固體少許，_________________________________________________________________________________________________。(2)由AlCl3溶液制取AlCl3·6H2O的方法：_______________________________________________________________________________________________。(3)泡沫滅火器工作時反應(yīng)的離子方程式為____________________________________________________________________________________________。外筒(鐵筒)中所盛試劑為________。(4)[Al(OH)4]－與HCOeq\o\al(－,3)在溶液中不能共存，二者反應(yīng)的離子方程式為_______________________________________________________________________________________________________________________________________。(5)明礬的凈水原理為_________________________________________________(用離子方程式表示)。如果溶液pH過低，凈水效果________(填“提高”或“降低”)。提示(1)溶于盛有濃鹽酸的燒杯中(2)加入鹽酸后蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶、過濾(3)Al3＋＋3HCOeq\o\al(－,3)=Al(OH)3↓＋3CO2↑NaHCO3溶液(4)[Al(OH)4]－＋HCOeq\o\al(－,3)=Al(OH)3↓＋COeq\o\al(2－,3)＋H2O(5)Al3＋＋3H2OAl(OH)3(膠體)＋3H＋降低eq\a\vs4\al\co1(考點三金屬材料與金屬礦物的開發(fā)利用)『知識梳理』1.合金eq\a\vs4\al\co1(名師提示你)(1)合金的物理性質(zhì)相比于成分金屬有所改變，但合金中各成分金屬的化學(xué)性質(zhì)仍然不變。(2)形成合金的條件：組分金屬能形成共熔體。2.金屬冶煉的一般方法(1)金屬在自然界中的存在(2)金屬冶煉的一般步驟(3)金屬冶煉的實質(zhì)金屬的冶煉過程就是把金屬從化合態(tài)還原為游離態(tài)的過程。即：Mn＋＋ne－=M(寫反應(yīng)通式，用M表示金屬)。(4)金屬冶煉的方法(用化學(xué)方程式表示)eq\a\vs4\al\co1(名師提示你)(1)用H2還原法冶煉得到的金屬，純度高，但成本也高；用CO和C還原法冶煉得到的金屬，純度低，冶煉成本也低。(2)用熱還原法制得的銅須用電解精煉法進(jìn)行提純。(3)金屬冶煉與金屬活動性的關(guān)系：3.鋁熱反應(yīng)實驗裝置實驗現(xiàn)象①鎂帶劇烈燃燒，放出一定的熱，并發(fā)出耀眼的白光，氧化鐵和鋁粉在較高溫度下發(fā)生劇烈反應(yīng)；②紙漏斗的下部被燒穿，有熔融物落入沙中實驗結(jié)論高溫下，鋁與氧化鐵發(fā)生反應(yīng)，放出大量的熱，反應(yīng)的化學(xué)方程式為2Al＋Fe2O3eq\o(=,\s\up7(高溫))Al2O3＋2Fe原理應(yīng)用①制取熔點較高、活潑性弱于Al的金屬，如鉻、錳、鎢等；②金屬焊接，如野外焊接鋼軌等。[鏈接新教材](新教材RJ第二冊P1289習(xí)題變式練)以金紅石(主要成分為TiO2)為原料生產(chǎn)金屬鈦(Ti)的步驟如下：ⅰ.高溫下，向金紅石與焦炭的混合物中通入Cl2，得到TiCl4和一種可燃性氣體；ⅱ.在稀有氣體(如Ar)氛圍中加熱，用鎂與TiCl4反應(yīng)可得到鈦。請回答下列有關(guān)問題：①寫出上述兩步反應(yīng)的化學(xué)方程式_________________________________________________________________________________________________________。②步驟ⅱ中稀有氣體氛圍的作用為____________________________________。③如步驟ⅱ中有水蒸汽進(jìn)入則會生成TiOCl2，試寫出該反應(yīng)的化學(xué)方程式為___________________________________________________________________。④制得鈦中常含有少量鎂，可加入鹽酸后________(填一種分離方法)得到鈦。答案(1)TiO2＋2Cl2＋2Ceq\o(=,\s\up7(高溫))TiCl4＋2CO、TiCl4＋2Mgeq\o(=,\s\up7(△))2MgCl2＋Ti(2)隔絕空氣(保護(hù)氣)(3)TiCl4＋H2O=TiOCl2＋2HCl(4)過濾『考向突破』考向一合金的成分與性能eq\a\vs4\al\co1(合金成分及性能理解與辨析)[題目設(shè)計]1.判斷正誤(正確的打“√”，錯誤的打“×”)(1)合金材料中不可能含有非金屬元素(×)(2)合金中各種元素的含量一定，所以合金是純凈物(×)(3)合金的硬度一般大于成分金屬，而熔點一般低于成分金屬(√)(4)鑭鎳合金能大量吸收H2形成金屬氫化物，可作儲氫材料(√)(5)Na(Hg)俗稱鈉汞劑，其中Hg元素化合價為－1價(×)eq\a\vs4\al\co1(合金的形成條件)[題目設(shè)計]2.所謂合金，就是不同種金屬(也包括一些非金屬)在熔化狀態(tài)下形成的一種熔合物，根據(jù)下列四種金屬的熔沸點：NaCuAlFe熔點97.5℃1083℃660℃1535℃沸點883℃2595℃2200℃3000℃其中能與Na形成合金的是________。提示Al考向二金屬礦物的開發(fā)利用eq\a\vs4\al\co1(金屬的冶煉方法)[題目設(shè)計]3.黃銅(銅、鋅合金)因外觀與黃金相似又俗稱“藥金”?；卮鹣嚓P(guān)問題。(1)鑒別黃金與“藥金”可采用________________方法。(2)古代“藥金”冶煉方法如下：將碳酸鋅、赤銅(Cu2O)，木炭混合加熱至800℃，得到金光閃閃的“藥金”。該冶煉方法屬于________法，冶煉過程中Cu2O反應(yīng)的化學(xué)方程式為___________________________________________________________________。提示(1)灼燒、加鹽酸等(2)熱還原2Cu2O＋Ceq\o(=,\s\up7(高溫))4Cu＋CO2↑eq\a\vs4\al\co1(冶煉原理分析)[題目設(shè)計]4.用鋁和金屬氧化物反應(yīng)制備金屬單質(zhì)是工業(yè)上較常用的方法。例如：2Al＋4BaOeq\o(=,\s\up7(高溫))3Ba↑＋BaO·Al2O3常溫下Al的金屬性比Ba的金屬性________(填“強”或“弱”)。利用上述方法可制取Ba的主要原因是__________________________________________。提示弱Ba的沸點比Al低，高溫變成Ba蒸氣，促進(jìn)反應(yīng)向右進(jìn)行eq\a\vs4\al\co1(15)eq\a\vs4\al\co1(核心素養(yǎng)：無機化學(xué)工藝流程的分析)素養(yǎng)說明：化學(xué)工藝流程題是近幾年高考的熱點題型。試題以工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)為背景，與產(chǎn)品提純、環(huán)境保護(hù)、生產(chǎn)成本等相融合，依托生產(chǎn)流程，考查物質(zhì)的制備、分離、提純、檢驗等。通過識圖聯(lián)題培養(yǎng)學(xué)生“宏觀辨識與微觀探析”素養(yǎng)，結(jié)合流程中的初始原料與目的產(chǎn)物分析物質(zhì)的去向及相關(guān)化工措施、化學(xué)試劑的選擇，培養(yǎng)學(xué)生信息提取、加工、整合、運用能力，借助建模手段突破解題的關(guān)鍵，同時幫助學(xué)生樹立綠色環(huán)保的化學(xué)理念。1.工藝流程題過程解讀(1)讀流程圖①箭頭：箭頭進(jìn)入的是投料(反應(yīng)物)、出去的是主產(chǎn)物或副產(chǎn)物(生成物)。②三線：出線和進(jìn)線均表示物料流向或操作流程，可逆線表示物質(zhì)循環(huán)。(2)解題要點①審題要點：a.了解生產(chǎn)目的、原料及產(chǎn)品；b.了解題目提供的信息；c.分析各步的反應(yīng)條件、原理及物質(zhì)成分；d.理解物質(zhì)分離、提純、條件控制等操作的目的及要點。②答題切入點：a.原料及產(chǎn)品的分離提純，b.生產(chǎn)目的及反應(yīng)原理；c.生產(chǎn)要求及反應(yīng)條件；d.有關(guān)產(chǎn)率、產(chǎn)量及組成的計算；e.綠色化學(xué)。2.工藝流程題常見答題方向工藝操作(結(jié)果)目的評價(或操作名稱)方法措施研磨(粉碎)增大接觸面積，加快反應(yīng)(溶解)速率煅燒(焙燒)礦物分解、燃燒，轉(zhuǎn)化為易溶于酸、堿的物質(zhì)水浸利用水溶性把物質(zhì)進(jìn)行分離酸浸(堿浸)利用物質(zhì)與酸(堿)反應(yīng)除掉雜質(zhì)或把目標(biāo)物質(zhì)轉(zhuǎn)化為可溶性離子控制條件調(diào)節(jié)溶液pH某些金屬離子的沉淀，控制物質(zhì)的溶解控制溫度加快反應(yīng)速率，促進(jìn)平衡移動；物質(zhì)的溶解、析出、揮發(fā)等增大某反應(yīng)物用量增大另一反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率(產(chǎn)率)某種試劑的選擇是否帶入雜質(zhì)、是否影響產(chǎn)品的純度分離提純不相溶液體分液相溶性液體蒸餾難溶性固體過濾易溶性固體蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶趁熱過濾防止溫度降低，某物質(zhì)析出冰水洗滌減少晶體的溶解損失乙醇、有機溶劑洗滌減少晶體的水溶性損失3.分離提純中的各種答題規(guī)范判斷沉淀劑過量的答題規(guī)范沉淀劑過量的目的是使雜質(zhì)離子沉淀完全。判斷沉淀劑已過量的一般操作規(guī)范是把反應(yīng)后的混合物靜置一段時間，吸取少量上層清液，置于一潔凈的試管中，再滴加少量的沉淀劑，若沒有沉淀生成，則證明沉淀劑已過量。洗滌沉淀時的答題規(guī)范由于沉淀生成時，表面吸附一定量的離子，因此，過濾后要進(jìn)行沉淀的洗滌。洗滌規(guī)范是向過濾得到的沉淀上慢慢注入適量蒸餾水至剛好浸沒沉淀，然后靜置，讓其自然流下，重復(fù)以上操作2～3次，直至洗滌干凈。為了減少沉淀的溶解，可用冰水或有機溶劑洗滌。檢驗沉淀洗滌干凈的答題規(guī)范檢驗沉淀是否洗滌干凈，主要是檢驗洗滌液中是否還含有在溶液中吸附的離子。一般的檢驗規(guī)范是取少量最后一次的洗滌液，置于一潔凈的試管中，再滴加少量的檢驗試劑，若沒有特征現(xiàn)象出現(xiàn)，則證明沉淀已洗滌干凈。溶液結(jié)晶答題規(guī)范從溶液中得到帶結(jié)晶水的晶體的操作是蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶、過濾、洗滌、干燥。除雜答題規(guī)范在書寫某一步驟是為了除雜時，應(yīng)該規(guī)范回答，“是為了除去××雜質(zhì)”，“除雜”等一類萬能式的回答是不能得分的。題型一以物質(zhì)制備為目的的化學(xué)工藝流程【典例1】(2019·課標(biāo)全國Ⅰ，26)硼酸(H3BO3)是一種重要的化工原料，廣泛應(yīng)用于玻璃、醫(yī)藥、肥料等工業(yè)。一種以硼鎂礦(含Mg2B2O5·H2O、SiO2及少量Fe2O3、Al2O3)為原料生產(chǎn)硼酸及輕質(zhì)氧化鎂的工藝流程如下：回答下列問題：(1)在95℃“溶浸”硼鎂礦粉，產(chǎn)生的氣體在“吸收”中反應(yīng)的化學(xué)方程式為____________________________________________________________________。(2)“濾渣1”的主要成分有________。為檢驗“過濾1”后的濾液中是否含有Fe3＋離子，可選用的化學(xué)試劑是________。(3)根據(jù)H3BO3的解離反應(yīng)：H3BO3＋H2OH＋＋B(OH)eq\o\al(－,4)，Ka＝5.81×10－10，可判斷H3BO3是________酸；在“過濾2”前，將溶液pH調(diào)節(jié)至3.5，目的是_______________________________________________________________________________________________________________________________________。(4)在“沉鎂”中生成Mg(OH)2·MgCO3沉淀的離子方程式為____________________________________________________________________，母液經(jīng)加熱后可返回________工序循環(huán)使用。由堿式碳酸鎂制備輕質(zhì)氧化鎂的方法是______________________________________________________________。解析(1)硫酸銨溶液中存在平衡：NHeq\o\al(＋,4)＋H2ONH3·H2O＋H＋，硼酸鎂能與水解出的H＋反應(yīng)，促進(jìn)平衡向右移動，生成的一水合氨濃度增大，因溶液中存在平衡NH3·H2ONH3＋H2O，一水合氨濃度增大，促進(jìn)NH3·H2O分解產(chǎn)生NH3。用NH4HCO3溶液吸收氨氣，發(fā)生的反應(yīng)為NH4HCO3＋NH3=(NH4)2CO3。(2)二氧化硅、氧化鐵、氧化鋁不溶于硫酸銨溶液，濾渣1的主要成分是二氧化硅、氧化鐵、氧化鋁。檢驗Fe3＋的試劑可選用KSCN。(3)由題給硼酸的解離反應(yīng)方程式知，硼酸是一元弱酸?！斑^濾2”之前，調(diào)節(jié)pH≈3.5目的是將硼元素轉(zhuǎn)化為硼酸，促進(jìn)硼酸析出。(4)“沉鎂”中，碳酸銨溶液與硫酸鎂溶液發(fā)生雙水解反應(yīng)生成堿式碳酸鎂：2MgSO4＋2(NH4)2CO3＋H2O=Mg(OH)2·MgCO3↓＋2(NH4)2SO4＋CO2↑，或者反應(yīng)生成堿式碳酸鎂和碳酸氫鹽。母液含硫酸銨，可以將母液返回“溶浸”工序循環(huán)使用，體現(xiàn)綠色化學(xué)理念和環(huán)境保護(hù)思想。堿式碳酸鎂轉(zhuǎn)化成輕質(zhì)氧化鎂，聯(lián)系碳酸鎂、氫氧化鎂受熱都能分解生成氧化鎂，也可以聯(lián)系堿式碳酸銅分解生成氧化銅、水和二氧化碳，可知采用的方法是高溫焙燒法，MgCO3·Mg(OH)2eq\o(=,\s\up7(高溫))2MgO＋H2O＋CO2↑。答案(1)NH4HCO3＋NH3=(NH4)2CO3(2)SiO2、Fe2O3、Al2O3KSCN(3)一元弱將硼元素轉(zhuǎn)化為H3BO3，促進(jìn)析出(4)2Mg2＋＋3COeq\o\al(2－,3)＋2H2O=Mg(OH)2·MgCO3↓＋2HCOeq\o\al(－,3)[或2Mg2＋＋2COeq\o\al(2－,3)＋H2O=Mg(OH)2·MgCO3↓＋CO2↑]溶浸高溫焙燒題型二以物質(zhì)分離提純?yōu)槟康牡幕瘜W(xué)工藝流程【典例2】(2016·課標(biāo)全國Ⅲ，28)以硅藻土為載體的五氧化二釩(V2O5)是接觸法生產(chǎn)硫酸的催化劑。從廢礬催化劑中回收V2O5既避免污染環(huán)境又有利于資源綜合利用。廢釩催化劑的主要成分為：物質(zhì)V2O5V2O4K2SO4SiO2Fe2O3Al2O3質(zhì)量分?jǐn)?shù)/%2.2～2.92.8～3.122～2860～651～2<1以下是一種廢釩催化劑回收工藝路線：回答下列問題：(1)“酸浸”時V2O5轉(zhuǎn)化為VOeq\o\al(＋,2)，反應(yīng)的離子方程式為_______________________________________________________________________________________________________________________________________，同時V2O4轉(zhuǎn)化成VO2＋?！皬U渣1”的主要成分是________。(2)“氧化”中欲使3mol的VO2＋變?yōu)閂Oeq\o\al(＋,2)，則需要氧化劑KClO3至少為________mol。(3)“中和”作用之一是使釩以V4Oeq\o\al(4－,12)形式存在于溶液中?！皬U渣2”中含有________。(4)“離子交換”和“洗脫”可簡單表示為：4ROH＋V4Oeq\o\al(4－,12)eq\o(,\s\up7(離子交換),\s\do5(洗脫))R4V4O12＋4OH－(ROH為強堿性陰離子交換樹脂)。為了提高洗脫效率，淋洗液應(yīng)該呈________性(填“酸”、“堿”或“中”)。(5)“流出液”中陽離子最多的是________。(6)“沉釩”得到偏釩酸銨(NH4VO3)沉淀，寫出“煅燒”中發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式_______________________________________________________________________________________________________________________________________。解析答案(1)V2O5＋2H＋=2VOeq\o\al(＋,2)＋H2OSiO2(2)0.5(3)Fe(OH)3、Al(OH)3(4)堿(5)K＋(6)2NH4VO3eq\o(=,\s\up7(高溫))V2O5＋H2O↑＋2NH3↑精準(zhǔn)訓(xùn)練6無機化學(xué)工藝流程的分析1.(2019·課標(biāo)全國Ⅲ，26)高純硫酸錳作為合成鎳鈷錳三元正極材料的原料，工業(yè)上可由天然二氧化錳粉與硫化錳礦(還含F(xiàn)e、Al、Mg、Zn、Ni、Si等元素)制備，工藝如圖所示?；卮鹣铝袉栴}：相關(guān)金屬離子[c0(Mn＋)＝0.1mol·L－1]形成氫氧化物沉淀的pH范圍如下：金屬離子Mn2＋Fe2＋Fe3＋Al3＋Mg2＋Zn2＋Ni2＋開始沉淀的pH8.16.31.53.48.96.26.9沉淀完全的pH10.18.32.84.710.98.28.9(1)“濾渣1”含有S和________；寫出“溶浸”中二氧化錳與硫化錳反應(yīng)的化學(xué)方程式__________________________________________________________________________________________________________________________________。(2)“氧化”中添加適量的MnO2的作用是_____________________________________________________________________________________________。(3)“調(diào)pH”除鐵和鋁，溶液的pH范圍應(yīng)調(diào)節(jié)為________～6之間。(4)“除雜1”的目的是除去Zn2＋和Ni2＋，“濾渣3”的主要成分是________。(5)“除雜2”的目的是生成MgF2沉淀除去Mg2＋。若溶液酸度過高，Mg2＋沉淀不完全，原因是______________________________________________________________________________________________________________________________。(6)寫出“沉錳”的離子方程式__________________________________________。(7)層狀鎳鈷錳三元材料可作為鋰離子電池正極材料，其化學(xué)式為LiNixCoyMnzO2，其中Ni、Co、Mn的化合價分別為＋2、＋3、＋4。當(dāng)x＝y(tǒng)＝eq\f(1,3)時，z＝________。解析(1)硫化錳礦中硅元素主要以SiO2或不溶性硅酸鹽形式存在，則“濾渣1”的主要成分為S和SiO2(或不溶性硅酸鹽)。結(jié)合“濾渣1”中含S，可知“溶浸”時MnO2與MnS在酸性條件下發(fā)生氧化還原反應(yīng)生成MnSO4和S，根據(jù)得失電子守恒可配平該反應(yīng)。(2)“溶浸”后溶液中含F(xiàn)e2＋，“氧化”中加入的適量MnO2能將Fe2＋氧化為Fe3＋。(3)“調(diào)pH”除去Fe3＋和Al3＋時，結(jié)合表格中數(shù)據(jù)信息可知需控制溶液的pH在4.7～6之間。(4)“除雜1”中加入Na2S能將Zn2＋和Ni2＋分別轉(zhuǎn)化為沉淀除去，故“濾渣3”的主要成分為NiS和ZnS。(5)“除雜2”中F－與Mg2＋反應(yīng)生成MgF2沉淀，若溶液酸度過高，則F－與H＋結(jié)合生成弱電解質(zhì)HF，導(dǎo)致MgF2(s)Mg2＋(aq)＋2F－(aq)平衡向右移動，Mg2＋不能完全除去。(6)“沉錳”時Mn2＋與HCOeq\o\al(－,3)反應(yīng)生成MnCO3并放出CO2，由此可寫出離子方程式。(7)化合物L(fēng)iNixCoyMnzO2中，當(dāng)x＝y(tǒng)＝eq\f(1,3)時，根據(jù)化合價代數(shù)和為0得1＋2×eq\f(1,3)＋3×eq\f(1,3)＋4z－2×2＝0，解得z＝eq\f(1,3)。答案(1)SiO2(不溶性硅酸鹽)MnO2＋MnS＋2H2SO4=2MnSO4＋S＋2H2O(2)將Fe2＋氧化為Fe3＋(3)4.7(4)NiS和ZnS(5)F－與H＋結(jié)合形成弱電解質(zhì)HF，MgF2Mg2＋＋2F－平衡向右移動(6)Mn2＋＋2HCOeq\o\al(－,3)=MnCO3↓＋CO2↑＋H2O(7)eq\f(1,3)2.(2020·山東等級考試模擬，19)普通立德粉(BaSO4·ZnS)廣泛用于工業(yè)生產(chǎn)中，可利用ZnSO4和BaS共沉淀法制備。以粗氧化鋅(含Zn、CuO、FeO等雜質(zhì))和BaSO4為原料制備立德粉的流程如下：(1)生產(chǎn)ZnSO4的過程中，反應(yīng)器Ⅰ要保持強制通風(fēng)，原因是___________________________________________________________________。(2)加入鋅粉的主要目的是__________________________________________(用離子方程式表示)。(3)已知KMnO4在酸性環(huán)境中被還原為Mn2＋，在弱酸性、弱堿性溶液中被還原為MnO2，在堿性環(huán)境中被還原為MnOeq\o\al(2－,4)。據(jù)流程判斷，加入KMnO4時溶液的pH應(yīng)調(diào)至________________；a.2.2～2.4b.5.2～5.4c.12.2～12.4濾渣Ⅲ的成分為________________。(4)制備BaS時，按物質(zhì)的量之比計算，BaSO4和碳粉的投料比要大于1∶2，目的是________________；生產(chǎn)過程中會有少量氧氣進(jìn)入反應(yīng)器Ⅳ，反應(yīng)器Ⅳ中產(chǎn)生的尾氣需用堿液吸收，原因是__________________________________________。(5)普通立德粉(BaSO4·ZnS)中ZnS含量為29.4%。高品質(zhì)銀印級立德粉中ZnS含量為62.5%。在ZnSO4、BaS、Na2SO4、Na2S中選取三種試劑制備銀印級立德粉。所選試劑為________，反應(yīng)的化學(xué)方程式為________________________________(已知BaSO4的相對分子質(zhì)量為233。ZnS的相對分子質(zhì)量為97)。解析分析流程中的相關(guān)反應(yīng)：反應(yīng)器Ⅰ中粗氧化鋅中所含Zn、CuO、FeO與硫酸反應(yīng)，不溶性雜質(zhì)以濾渣Ⅰ的形式過濾分離；反應(yīng)器Ⅱ中用Zn置換溶液中Cu2＋；反應(yīng)器Ⅲ中用KMnO4氧化Fe2＋，同時控制pH，在弱酸性、弱堿性環(huán)境中，產(chǎn)生MnO2和Fe(OH)3沉淀得到凈化的ZnSO4溶液；反應(yīng)器Ⅳ中BaSO4＋2C=BaS＋2CO2制備BaS；反應(yīng)器Ⅴ用ZnSO4和BaS共沉淀制備立德粉。所以反應(yīng)器Ⅰ中Zn與硫酸反應(yīng)產(chǎn)生氫氣，保持強制通風(fēng)，避免氫氣濃度過大而易發(fā)生爆炸，出現(xiàn)危險。反應(yīng)器Ⅱ除Cu2＋，Zn＋Cu2＋=Zn2＋＋Cu。反應(yīng)器Ⅲ除Fe2＋，同時在弱酸性、弱堿性環(huán)境中KMnO4還原為MnO2，以濾渣形式分離。反應(yīng)器Ⅳ中BaSO4＋2C=BaS＋2CO2，BaSO4＋4C=BaS＋4CO，投料比要大于1∶2，避免產(chǎn)生CO等有毒氣體；生產(chǎn)過程中會有少量氧氣進(jìn)入反應(yīng)器Ⅳ，將BaS氧化產(chǎn)生SO2等有毒氣體需用堿液吸收。已知BaSO4的相對分子質(zhì)量為233。ZnS的相對分子質(zhì)量為97，ZnS含量為29.4%，立德粉為BaSO4·ZnS；ZnS含量為62.5%，立德粉(BaSO4·4ZnS)。故反應(yīng)的化學(xué)方程式為：4ZnSO4＋BaS＋3Na2S=BaSO4·4ZnS＋3Na2SO4。答案(1)反應(yīng)中產(chǎn)生氫氣，達(dá)一定濃度后易爆炸，出現(xiàn)危險，需要通風(fēng)(2)Zn＋Cu2＋=Zn2＋＋Cu(3)bMnO2和Fe(OH)3(4)避免產(chǎn)生CO等有毒氣體；尾氣中含有的SO2等有毒氣體(5)ZnSO4、BaS、Na2S4ZnSO4＋BaS＋3Na2S=BaSO4·4ZnS＋3Na2SO43.利用水鈷礦(主要成分為Co2O3，含少量Fe2O3、Al2O3、MnO、MgO、CaO、SiO2等)可以制取多種化工試劑，以下為草酸鈷晶體和氯化鈷晶體的制備流程圖，回答下列問題：已知：①浸出液中含有的陽離子主要有H＋、Co2＋、Fe2＋、Mn2＋、Al3＋、Mg2＋、Ca2＋等。②沉淀Ⅰ中只含有兩種沉淀。③流程中部分陽離子以氫氧化物形式沉淀時溶液的pH如下表所示：沉淀物Fe(OH)3Fe(OH)2Co(OH)2Al(OH)3Mn(OH)2開始沉淀2.77.67.64.07.7完全沉淀3.79.69.25.29.8(1)浸出過程中Co2O3發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為_______________________________________________________________________________________________。(2)NaClO3在浸出液中發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為______________________________________________________________________________________________。(3)加入Na2CO3調(diào)pH至5.2，目的是______________________________________________________________________________________________________；萃取劑層含錳元素，則沉淀Ⅱ的主要成分為_____________________________。(4)操作Ⅰ包括：將水層加入濃鹽酸調(diào)整pH為2～3，________、________、過濾、洗滌、減壓烘干等過程。(5)為測定粗產(chǎn)品中CoCl2·6H2O的含量，稱取一定質(zhì)量的粗產(chǎn)品溶于水，加入足量硝酸酸化的硝酸銀溶液，過濾、洗滌、干燥，測沉淀質(zhì)量。通過計算發(fā)現(xiàn)粗產(chǎn)品中CoCl2·6H2O質(zhì)量分?jǐn)?shù)大于100%，其原因可能是____________________________________________________________________(回答一條原因即可)。(6)將5.49g草酸鈷晶體(CoC2O4·2H2O)置于空氣中加熱，受熱過程中不同溫度范圍內(nèi)分別得到一種固體物質(zhì)，其質(zhì)量如表。溫度范圍/℃固體質(zhì)量/g150～2104.41290～3202.41經(jīng)測定，整個受熱過程，只產(chǎn)生水蒸氣和CO2氣體，則290～320℃溫度范圍，剩余的固體物質(zhì)化學(xué)式為________。(已知：CoC2O4·2H2O的摩爾質(zhì)量為183g·mol－1)解析(1)浸出過程中，Co2O3與鹽酸、Na2SO3發(fā)生反應(yīng)，Co2O3轉(zhuǎn)化為Co2＋，Co元素化合價降低，則S元素化合價升高，SOeq\o\al(2－,3)轉(zhuǎn)化為SOeq\o\al(2－,4)，根據(jù)得失電子守恒、電荷守恒和原子守恒配平離子方程式：Co2O3＋4H＋＋SOeq\o\al(2－,3)=2Co2＋＋SOeq\o\al(2－,4)＋2H2O。(2)NaClO3加入浸出液中，將Fe2＋氧化為Fe3＋，ClOeq\o\al(－,3)被還原為Cl－，反應(yīng)的離子方程式為ClOeq\o\al(－,3)＋6Fe2＋＋6H＋=6Fe3＋＋Cl－＋3H2O。(3)根據(jù)工藝流程圖，結(jié)合表格中提供的數(shù)據(jù)可知，加Na2CO3調(diào)pH至5.2，目的是使Fe3＋和Al3＋沉淀完全。濾液Ⅰ中含有的金屬陽離子為Co2＋、Mn2＋、Mg2＋、Ca2＋等，萃取劑層含錳元素，結(jié)合流程圖中向濾液Ⅰ中加入了NaF溶液，知沉淀Ⅱ為MgF2、CaF2。(4)經(jīng)過操作Ⅰ由溶液得到結(jié)晶水合物，故除題中已知過程外，操作Ⅰ還包括蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶。(5)根據(jù)CoCl2·6H2O的組成及測定過程分析，造成粗產(chǎn)品中CoCl2·6H2O的質(zhì)量分?jǐn)?shù)大于100%的原因可能是：含有氯化鈉雜質(zhì)，使氯離子含量增大或結(jié)晶水合物失去部分結(jié)晶水，導(dǎo)致相同質(zhì)量的固體中氯離子含量變大。(6)整個受熱過程中只產(chǎn)生水蒸氣和CO2氣體，5.49gCoC2O4·2H2O為0.03mol，固體質(zhì)量變?yōu)?.41g時，質(zhì)量減少1.08g，恰好為0.06molH2O的質(zhì)量，因此4.41g固體為0.03molCoC2O4。依據(jù)原子守恒知，生成n(CO2)＝0.06mol，m(CO2)＝0.06mol×44g·mol－1＝2.64g。而固體質(zhì)量由4.41g變?yōu)?.41g時，質(zhì)量減少2g，說明290～320℃內(nèi)發(fā)生的不是分解反應(yīng)，參加反應(yīng)的物質(zhì)還有氧氣。則參加反應(yīng)的m(O2)＝2.64g－2g＝0.64g，n(O2)＝0.02mol；n(CoC2O4)∶n(O2)∶n(CO2)＝0.03∶0.02∶0.06＝3∶2∶6，依據(jù)原子守恒，配平化學(xué)方程式：3CoC2O4＋2O2eq\o(=,\s\up7(290～320℃))Co3O4＋6CO2，故290～320℃溫度范圍，剩余固體物質(zhì)的化學(xué)式為Co3O4(或CoO·Co2O3)。答案(1)Co2O3＋SOeq\o\al(2－,3)＋4H＋=2Co2＋＋SOeq\o\al(2－,4)＋2H2O(2)ClOeq\o\al(－,3)＋6Fe2＋＋6H＋=Cl－＋6Fe3＋＋3H2O(3)使Fe3＋和Al3＋沉淀完全CaF2和MgF2(4)蒸發(fā)濃縮冷卻結(jié)晶(5)粗產(chǎn)品中結(jié)晶水含量低(或粗產(chǎn)品中混有氯化鈉雜質(zhì))(6)Co3O4(或CoO·Co2O3)4.(2018·課標(biāo)全國Ⅱ，26)我國是世界上最早制得和使用金屬鋅的國家。一種以閃鋅礦(ZnS，含有SiO2和少量FeS、CdS、PbS雜質(zhì))為原料制備金屬鋅的流程如圖所示：相關(guān)金屬離子[c0(Mn＋)＝0.1mol·L－1]形成氫氧化物沉淀的pH范圍如下：金屬離子Fe3＋Fe2＋Zn2＋Cd2＋開始沉淀的pH1.56.36.27.4沉淀完全的pH2.88.38.29.4回答下列問題：(1)焙燒過程中主要反應(yīng)的化學(xué)方程式為_____________________________________________________________________________________________。(2)濾渣1的主要成分除SiO2外還有________；氧化除雜工序中ZnO的作用是___________________________________________________________________，若不通入氧氣，其后果是_________________________________________。(3)溶液中的Cd2＋可用鋅粉除去，還原除雜工序中反應(yīng)的離子方程式為___________________________________________________________________。(4)電解硫酸鋅溶液制備單質(zhì)鋅時，陰極的電極反應(yīng)式為_________________________________________________________________；沉積鋅后的電解液可返回________工序繼續(xù)使用。解析(1)在焙燒過程中ZnS和O2反應(yīng)生成ZnO和SO2。(2)溶液中的Pb2＋與SOeq\o\al(2－,4)不能共存生成PbSO4沉淀，SiO2不溶于H2SO4，即濾渣1中含SiO2和PbSO4。氧化除雜過程中O2能將溶液中Fe2＋氧化生成Fe3＋，加入ZnO能調(diào)節(jié)溶液的pH，促進(jìn)Fe3＋完全水解。由題表知Fe2＋、Zn2＋開始沉淀和沉淀完全時的pH非常接近，若不通入O2使Fe2＋氧化為Fe3＋，加入ZnO后無法除去Fe2＋，會影響Zn的純度。(3)根據(jù)題中信息可知還原除雜工序中涉及的離子反應(yīng)為Cd2＋＋Zn=Cd＋Zn2＋。(4)結(jié)合圖示可知電解ZnSO4溶液時生成Zn，即電解時Zn2＋在陰極被還原，電極反應(yīng)式為Zn2＋＋2e－=Zn。沉積Zn后的電解液中主要含有H2SO4，可返回溶浸工序中繼續(xù)使用。答案(1)2ZnS＋3O2eq\o(=,\s\up7(焙燒))2ZnO＋2SO2(2)PbSO4調(diào)節(jié)溶液的pH無法除去雜質(zhì)Fe2＋(3)Cd2＋＋Zn=Cd＋Zn2＋(4)Zn2＋＋2e－=Zn溶浸基礎(chǔ)知識鞏固1.隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，新材料層出不窮。下列屬于金屬材料的是()A.生物陶瓷 B.鋼化玻璃C.鈦合金 D.水泥答案C2.下列關(guān)于鋁及其化合物的說法不正確的是()A.Al既可用于食品包裝，也可用作建筑材料B.Al2O3既可用來冶煉金屬Al，也可用作耐火材料C.明礬[KAl(SO4)2·12H2O]既可用作凈水劑，也可用作消毒劑D.Al(OH)3既可用作治療胃酸過多的藥物，也可用來制備一些鋁鹽答案C3.鎂鋁合金質(zhì)優(yōu)體輕，又不易銹蝕，被大量用于航空工業(yè)、造船工業(yè)、日用化工等領(lǐng)域。下列關(guān)于鎂鋁合金性質(zhì)的敘述中，正確的是()A.此合金的熔點比鎂和鋁的熔點都高B.此合金能全部溶解于稀鹽酸中C.此合金能全部溶解于氫氧化鈉溶液中D.此合金的硬度比鎂和鋁的硬度都小答案B4.(2019·安徽江淮十校第二次聯(lián)考)實驗探究Cu及其化合物的性質(zhì)，操作正確且能達(dá)到目的的是()A.將銅粉和硫粉混合均勻并加熱以制取CuSB.向Cu與過量濃硫酸反應(yīng)后的試管中加水以觀察CuSO4溶液的顏色C.向CuSO4溶液中加入適量的NaOH，過濾、洗滌并收集沉淀充分灼燒以制取CuOD.在淀粉溶液中加入適量稀硫酸微熱水解，再加入少量新制Cu(OH)2懸濁液并加熱，產(chǎn)生磚紅色沉淀解析A項，銅粉與硫粉混合加熱反應(yīng)生成Cu2S，錯誤；B項，Cu與過量濃硫酸反應(yīng)后的溶液稀釋時應(yīng)將反應(yīng)后的溶液倒入盛水的燒杯中，錯誤；C項，CuSO4溶液eq\o(→,\s\up7(NaOH))Cu(OH)2eq\o(→,\s\up7(灼燒))CuO，正確；D項，水解后的體系中有稀硫酸，與Cu(OH)2反應(yīng)，加熱時不產(chǎn)生Cu2O，錯誤。答案C考試能力過關(guān)5.(2020·朝陽區(qū)模擬)某小組用打磨過的鋁片進(jìn)行如下實驗，下列分析不合理的是()A.①中鋁片發(fā)生了鈍化B.②中產(chǎn)生的氣泡可能是氮氧化合物C.③中沉淀溶解的離子方程式是Al(OH)3＋OH－=[Al(OH)4]－D.②中加水稀釋過程中，僅發(fā)生了氧化還原反應(yīng)解析濃硝酸具有強氧化性，常溫下鋁在濃硝酸中發(fā)生鈍化，故A正確；加水稀釋硝酸濃度變稀，產(chǎn)生氣泡說明鋁和稀硝酸發(fā)生反應(yīng)生成一氧化氮氣體，②中產(chǎn)生的氣泡可能是氮氧化合物，故B正確；③中沉淀溶解是氫氧化鋁和氫氧化鈉反應(yīng)生成偏鋁酸鈉和水，反應(yīng)的離子方程式是Al(OH)3＋OH－=[Al(OH)3]－，故C正確；②中加水稀釋過程中，鋁表面形成的氧化物薄膜溶于稀硝酸為復(fù)分解反應(yīng)，過程中不僅發(fā)生了氧化還原反應(yīng)，故D錯誤。答案D6.(2018·浙江選考)某同學(xué)通過如下流程制備氧化亞銅：已知：CuCl難溶于水和稀硫酸；Cu2O＋2H＋=Cu2＋＋Cu＋H2O下列說法不正確的是()A.步驟②中的SO2可用Na2SO3替換B.步驟③中為防止CuCl被氧化，可用SO2水溶液洗滌C.步驟④發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為2CuCl＋2OH－eq\o(=,\s\up7(△))Cu2O＋2Cl－＋H2OD.如果Cu2O試樣中混有CuCl和CuO雜質(zhì)，用足量稀硫酸與Cu2O試樣充分反應(yīng)，根據(jù)反應(yīng)前、后固體質(zhì)量可計算試樣純度解析步驟②中SO2的主要作用是將CuCl2還原為CuCl，Na2SO3同樣具有還原性，可以替換，A項正確；SO2水溶液具有還原性，可以防止CuCl被氧化，B項正確；C項正確；如果Cu2O試樣中混有CuCl和CuO雜質(zhì)，用足量稀硫酸與Cu2O試樣充分反應(yīng)后，得到的固體中含有CuCl和Cu，此時無法計算試樣純度，D項錯誤。答案D7.某化學(xué)興趣小組設(shè)計從銅氨溶液中回收和制取膽礬流程簡圖如下：(1)反應(yīng)Ⅱ是銅氨溶液中的Cu(NH3)eq\o\al(2＋,4)與有機物RH反應(yīng)，寫出該反應(yīng)的離子方程式：_____________________________________________________________________________________________________________________________________。操作②用到的主要儀器名稱為________，其目的是(填序號)________。a.富集銅元素b.使銅元素與水溶液中的物質(zhì)分離c.增加Cu2＋在水中的溶解度(2)反應(yīng)Ⅲ是有機溶液中的CuR2與稀硫酸反應(yīng)生成CuSO4和________。若操作③使用如圖裝置，圖中存在的錯誤是____________________________________。(3)操作④以石墨作電極電解CuSO4溶液。陰極析出銅，陽極產(chǎn)物是________。操作⑤由硫酸銅溶液制膽礬的主要步驟是_______________________________。解析(1)由流程圖知，銅氨溶液中的Cu(NH3)eq\o\al(2＋,4)與有機物RH反應(yīng)后得到CuR2和NH3、NH4Cl，所以該反應(yīng)的離子方程式為：Cu(NH3)eq\o\al(2＋,4)＋2RH=2NHeq\o\al(＋,4)＋2NH3↑＋CuR2；通過操作②，可以富集銅元素，同時使銅元素與水溶液中其他物質(zhì)分離，故選a、b。(2)CuR2中R為－1價，再結(jié)合流程圖可知反應(yīng)Ⅲ是有機溶液中的CuR2與稀硫酸發(fā)生反應(yīng)生成CuSO4和RH。答案(1)Cu(NH3)eq\o\al(2＋,4)＋2RH=2NHeq\o\al(＋,4)＋2NH3↑＋CuR2分液漏斗ab(2)RH分液漏斗尖端未緊靠燒杯內(nèi)壁、液體過多(3)O2、H2SO4加熱濃縮、冷卻結(jié)晶、過濾8.輝銅礦石主要含有硫化亞銅(Cu2S)及少量SiO2。一種以輝銅礦石為原料制備硝酸銅的工藝流程如圖所示。(1)“浸取”時，為了提高浸取速率可采取的措施有__________________________________________________________________________________________________________________________(任寫一點)；寫出“浸取”過程中Cu2S溶解時發(fā)生反應(yīng)的離子方程式：________________________________________________________________________________________________________________________________________。(2)“保溫除鐵”過程中，加入CuO的目的是_________________________；“蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶”過程中，加入HNO3溶液，其目的是___________________________________________________________________。(3)氣體NOx與氧氣混合后通入水中能生成流程中可循環(huán)利用的一種物質(zhì)，該反應(yīng)的化學(xué)方程式為___________________________________________________；向?！盀V液M”中加入(或通入)________(填選項字母)，可得到另一種可循環(huán)利用的物質(zhì)。a.鐵b.氯氣c.高錳酸鉀溶液(4)“回收S”過程中溫度控制在50～60℃，不宜過高或過低的原因是________________________________________________________________________________________________________________________________________。解析(1)“浸取”時，通過粉碎礦石、升高溫度或者進(jìn)行攪拌等措施都可以提高浸取速率；將“浸取”后的礦渣在50～60℃下用苯溶解可得到單質(zhì)S，可知“浸取”過程中有單質(zhì)S生成，反應(yīng)的離子方程式為Cu2S＋4Fe3＋=2Cu2＋＋4Fe2＋＋S。(2)“保溫除鐵”過程中，加入CuO可反應(yīng)掉多余的HNO3，調(diào)節(jié)溶液pH，使Fe3＋轉(zhuǎn)化為Fe(OH)3沉淀而除去，且不引入新的雜質(zhì)；“蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶”過程中，加入HNO3溶液可抑制Cu2＋的水解。(3)氣體NOx與氧氣混合后通入水中能生成流程中可循環(huán)利用的一種物質(zhì)HNO3，反應(yīng)的化學(xué)方程式為4NOx＋(5－2x)O2＋2H2O=4HNO3；“濾液M”為氯化亞鐵溶液，向其中通入氯氣反應(yīng)后生成的氯化鐵也是可循環(huán)利用的物質(zhì)。(4)“回收S”過程中溫度應(yīng)控制在50～60℃，溫度過高，苯易揮發(fā)；溫度過低，礦渣的溶解速率小。答案(1)粉碎礦石(合理即可)Cu2S＋4Fe3＋=2Cu2＋＋4Fe2＋＋S(2)調(diào)節(jié)溶液pH，使Fe3＋轉(zhuǎn)化為Fe(OH)3沉淀而除去抑制Cu2＋的水解(3)4NOx＋(5－2x)O2＋2H2O=4HNO3b(4)溫度過高，苯易揮發(fā)；溫度過低，礦渣的溶解速率小[A級全員必做題]1.明代《天工開物》記載“火法”冶煉鋅：“爐甘石十斤，裝載入一泥罐內(nèi)……然后逐層用煤炭餅墊盛，其底鋪薪，發(fā)火煅紅……冷定，毀罐取出……即倭鉛也”(注：爐甘石的主要成分為碳酸鋅，泥罐中摻有煤炭)。下列說法不正確的是()A.倭鉛是指金屬鋅和鉛的混合物B.煤炭中起作用的主要成分是CC.冶煉Zn的過程中有氧化還原反應(yīng)發(fā)生D.該冶煉鋅的方法屬于熱還原法解析A項，由題意可知，倭鉛是指金屬鋅，不是混合物；B項，反應(yīng)中C作還原劑，則煤炭中起作用的主要成分是C；C項，碳酸鋅與碳在高溫下反應(yīng)生成鋅和一氧化碳，有氧化還原反應(yīng)發(fā)生；D項，該反應(yīng)是利用碳還原碳酸鋅生成鋅單質(zhì)，屬于熱還原法。答案A2.(2020·株洲檢測)《本草圖經(jīng)》描述：“綠礬形似樸消(Na2SO4·10H2O)而綠色，取此物置于鐵板上，聚炭，之囊袋，吹令火熾，其礬即沸，流出，色赤如融金汁者是真也?！毕率稣f明中正確的是()①綠礬又稱膽礬，化學(xué)式為CuSO4·5H2O②綠礬的分解過程中發(fā)生了氧化還原反應(yīng)③“色赤”物質(zhì)可能是銅單質(zhì)④流出的液體中可能含有硫酸A.①③ B.②④C.②③ D.①④答案B3.(2019·福州質(zhì)檢)科技工作者提出用鋁粉處理含亞硝酸鹽廢水的思路：調(diào)節(jié)亞硝酸鹽廢水的酸堿性，使其pH＞12，然后加入適量的鋁粉、攪拌，從而達(dá)到預(yù)期目的。下列判斷錯誤的是()A.處理廢水時鋁單質(zhì)轉(zhuǎn)化為Al3＋B.處理廢水時亞硝酸鹽被還原C.處理過程中，OH－參與了反應(yīng)D.鋁粉顆粒大小影響廢水處理的速率解析pH＞12，溶液顯堿性，則處理廢水時，鋁單質(zhì)轉(zhuǎn)化為AlOeq\o\al(－,2)，A項錯誤；鋁是金屬，具有還原性，因此處理廢水時，亞硝酸鹽被還原，B項正確；處理廢水時鋁單質(zhì)轉(zhuǎn)化為AlOeq\o\al(－,2)，這說明OH－參與了反應(yīng)，C項正確；固體反應(yīng)物的表面積越大，反應(yīng)速率越快，因此鋁粉顆粒的大小影響廢水處理的速率，D項正確。答案A4.氫化亞銅(CuH)是一種難溶物質(zhì)，用CuSO4溶液和另一種“反應(yīng)物”在40～50℃時反應(yīng)可生成它。CuH不穩(wěn)定，易分解；CuH在氯氣中能燃燒，跟鹽酸反應(yīng)能產(chǎn)生氣體。下列有關(guān)推斷中錯誤的是()A.這里的“另一種反應(yīng)物”具有還原性B.CuH可作氧化劑、還原劑C.CuH＋Cl2=CuCl＋HCl(燃燒)D.CuH＋HCl=CuCl＋H2↑(常溫)解析CuH具有強還原性，與Cl2反應(yīng)的化學(xué)方程式為2CuH＋3Cl2=2CuCl2＋2HCl，C項錯誤。答案C5.(2020·嘉祥月考)某化學(xué)興趣小組進(jìn)行了有關(guān)Cu、硝酸、硫酸化學(xué)性質(zhì)的實驗，實驗過程如圖所示。下列有關(guān)說法正確的是()A.實驗①中溶液呈藍(lán)色，試管口有紅棕色氣體產(chǎn)生，說明稀硝酸被Cu還原為NO2B.實驗③中滴加稀硫酸，銅片繼續(xù)溶解，說明稀硫酸的氧化性比稀硝酸強C.實驗③發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為3Cu＋Cu(NO3)2＋4H2SO4=4CuSO4＋2NO↑＋4H2OD.由上述實驗可得出結(jié)論：Cu在常溫下既可以和稀硝酸反應(yīng)，也可以和稀硫酸反應(yīng)解析A項，稀硝酸與Cu反應(yīng)的產(chǎn)物為NO，在試管口與O2反應(yīng)生成NO2，錯誤；B項，實驗③中滴加稀硫酸，溶液中有NOeq\o\al(－,3)，發(fā)生3Cu＋8H＋＋2NOeq\o\al(－,3)=3Cu2＋＋2NO↑＋4H2O，錯誤；D項，由B項知銅溶解仍然是NOeq\o\al(－,3)在酸性條件下氧化Cu，Cu不與稀硫酸反應(yīng)，錯誤。答案C6.某同學(xué)利用下列實驗探究金屬鋁與銅鹽溶液的反應(yīng)：下列說法正確的是(雙選)()A.由實驗1可以得出結(jié)論：金屬鋁的活潑性弱于金屬銅B.實驗2中生成紅色物質(zhì)的離子方程式為2Al＋3Cu2＋=2Al3＋＋3CuC.溶液中陰離子種類不同是導(dǎo)致實驗1、2出現(xiàn)不同現(xiàn)象的原因D.由上述實驗可推知：用砂紙打磨后的鋁片分別與H＋濃度均為0.2mol·L－1的鹽酸和硫酸溶液反應(yīng)，后者更劇烈解析A項，Al比Cu活潑，錯誤；B項，正確；C項，比較實驗1、實驗2可知二者的不同之處為二者中分別含有SOeq\o\al(2－,4)、Cl－，故二者現(xiàn)象不同是由于二者所含陰離子種類不同，正確；D項，由C項可知SOeq\o\al(2－,4)能使反應(yīng)速率變慢，故Al與鹽酸反應(yīng)劇烈，錯誤。答案BC7.(2020·通州區(qū)模擬)向銅屑、稀鹽酸和鐵鹽的混合溶液中持續(xù)通入空氣可制備氯化銅。其反應(yīng)過程如圖所示。下列說法不正確的是()A.Fe3＋對該反應(yīng)有催化作用B.該過程中的Fe3＋可由Fe(NO3)3提供C.可用K3[Fe(CN)6]溶液區(qū)分Fe2＋與Fe3＋D.制備CuCl2的總反應(yīng)為2Cu＋O2＋4HCl=2CuCl2＋2H2O解析依據(jù)題圖可知，Cu與Fe3＋反應(yīng)生成Fe2＋和Cu2＋，F(xiàn)e2＋與O2、HCl反應(yīng)生成Fe3＋和H2O，所以Fe3＋作催化劑，故A正確；Fe(NO3)3溶液為強酸弱堿鹽，NOeq\o\al(－,3)酸性環(huán)境下能夠氧化Cu，本身被還原為NO，NO會引起空氣污染，故B錯誤；K3[Fe(CN)6]溶液遇到Fe2＋反應(yīng)生成藍(lán)色沉淀，所以可以用K3[Fe(CN)6]溶液區(qū)分Fe3＋與Fe2＋，故C正確；依據(jù)題圖可知，Cu與Fe3＋反應(yīng)生成Fe2＋和Cu2＋，F(xiàn)e2＋與O2、HCl反應(yīng)生成Fe3＋和H2O，將兩步反應(yīng)聯(lián)立得2Cu＋O2＋4HCl=2CuCl2＋2H2O，故D正確。答案B[B級拔高選做題]8.實驗室模擬工業(yè)上以鋁土礦(含Al2O3、Fe2O3、SiO2)為原料制銨明礬NH4Al(SO4)2晶體的工藝流程如圖所示，下列說法錯誤的是(雙選)()A.固體a的化學(xué)式為SiO2B.固體b的化學(xué)式為Fe2O3C.Ⅲ中通入足量CO2氣體發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為2[Al(OH)4]－＋CO2=COeq\o\al(2－,3)＋2Al(OH)3↓＋H2OD.由Ⅰ→Ⅱ→Ⅲ→Ⅳ都要用到的分離方法是過濾解析B項，加燒堿與Fe3＋反應(yīng)生成Fe(OH)3；C項，由于CO2足量，發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為[Al(OH)4]－＋CO2=Al(OH)3↓＋HCOeq\o\al(－,3)，錯誤。答案BC9.(2020·山東濰坊期末)工業(yè)上，常用銅陽極泥(主要成分是Cu2Te，含少量的Ag、Au)回收碲，其工藝流程如下(已知TeO2微溶于水，易與濃強堿、濃強酸反應(yīng))：下列敘述錯誤的是()A.合理處理陽極泥有利于保護(hù)環(huán)境和資源再利用B.操作1、2、3均為過濾C.可由濾渣2提取金屬Ag、AuD.上述流程中用濃硝酸代替濃鹽酸可提高碲的回收率解析陽極泥中含有Au、Ag，Cu2Te可用于制備CuSO4、Te等，則合理處理陽極泥有利于保護(hù)環(huán)境和資源再利用，A正確；陽極泥在稀硫酸中溶解，并通入O2。得到TeO2、Au、Ag、CuSO4溶液，然后過濾，濾液1含有CuSO4等，濾渣1含有TeO2、Au、Ag，加入濃鹽酸過濾，濾渣2含有Au、Ag，TeO2和加入鹽酸反應(yīng)得到TeCl4溶液，通入SO2氣體，可將溶液中的Te4＋還原為Te，同時得到H2SO4，所以操作1、2、3均為過濾，B正確；可由濾渣2提取金屬Ag、Au，C正確；由于濃硝酸可氧化Ag，使濾液2中混入雜質(zhì)Ag＋，且溶液中的NOeq\o\al(－,3)與SO2反應(yīng)，使Te的回收率降低，故不能用濃硝酸代替濃鹽酸，D錯誤。答案D10.(2020·成都摸底測試)細(xì)菌冶銅過程中，當(dāng)黃銅礦(主要成分CuFeS2)中伴有黃鐵礦(主要成分FeS2)時可明顯提高Cu2＋的浸出速率，原理如圖所示。下列說法錯誤的是()A.黃鐵礦附近pH增大B.黃銅礦發(fā)生的反應(yīng)：CuFeS2－4e－=Cu2＋＋Fe2＋＋2SC.細(xì)菌冶銅過程中，1molCuFeS2溶解轉(zhuǎn)移電子4molD.Cu2＋浸出速率提高的原因是構(gòu)成了原電池解析黃鐵礦附近O2轉(zhuǎn)化為H2O，發(fā)生的電極反應(yīng)為O2＋4e－＋4H＋=2H2O，c(H＋)減小，pH增大，A項正確；由題圖可知黃銅礦轉(zhuǎn)化為Cu2＋、Fe2＋和S，發(fā)生的電極反應(yīng)為CuFeS2－4e－=Cu2＋＋Fe2＋＋2S，B項正確；細(xì)菌冶銅過程中，發(fā)生反應(yīng)：CuFeS2－4e－=Cu2＋＋Fe2＋＋2S、2Seq\o(→,\s\up7(細(xì)菌))H2SO4，1molCuFeS2溶解，共轉(zhuǎn)移(4＋6×2)mol＝16mol電子，C項錯誤；Cu2＋浸出速率提高的原因是黃銅礦與黃鐵礦構(gòu)成了原電池，D項正確。答案C11.(2020·赤峰模擬)銅及其化合物在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域有著重要的用途，氯化銅、氯化亞銅經(jīng)常用作催化劑。其中CuCl廣泛應(yīng)用于化工和印染等行業(yè)?！静殚嗁Y料】ⅰ.氯化銅：從水溶液中結(jié)晶時，在15℃以下得到四水物，在15～25.7℃得到三水物，在26～42℃得到二水物，在42℃以上得到一水物，在100℃得到無水物。(1)實驗室用如圖所示的實驗儀器及藥品制備純凈、干燥的氯氣并與銅反應(yīng)(鐵架臺、鐵夾略)制備氯化銅。①按氣流方向連接各儀器接口的順序是a→________、________→________、________→________、________→________。②本套裝置有兩個儀器需要加熱，加熱的順序為先________后________。(2)印刷電路板是由高分子材料和銅箔復(fù)合而成，刻制印刷電路板時，要用FeCl3溶液作為“腐蝕液”，寫出該反應(yīng)的化學(xué)方程式：_______________________。(3)現(xiàn)欲從(2)所得溶液獲得純凈的CuCl2·2H2O，進(jìn)行如下操作：①首先向溶液中加入H2O2溶液然后再加試劑X用于調(diào)節(jié)pH，過濾，除去雜質(zhì)，X可選用下列試劑中的________(填序號)。a.NaOHb.NH3·H2Oc.CuOd.CuSO4②要獲得純凈CuCl2·2H2O晶體的操作步驟：向①所得濾液中加少量鹽酸，蒸發(fā)濃縮、________、________、洗滌、干燥。(4)用CuCl2·2H2O為原料制備CuCl時，發(fā)現(xiàn)其中含有少量的CuCl2或CuO雜質(zhì)，若雜質(zhì)是CuCl2，則產(chǎn)生的原因是_______________________________________。(5)設(shè)計簡單的實驗驗證0.1mo