第3章第4講銅及其化合物金屬材料

課后訓(xùn)練與檢測(時間：45分鐘)一、選擇題1．下列關(guān)于金屬的冶煉方法敘述不正確的是()選項(xiàng)金屬存在形式冶煉方法A金游離態(tài)金子比沙子密度大，利用水洗法直接分離B銀化合態(tài)銀的金屬性弱，用加熱Ag2O的方法冶煉C鐵化合態(tài)鋁的金屬性比鐵強(qiáng)，可用鋁熱法煉鐵D鈉化合態(tài)鈉的金屬性強(qiáng)，一般還原劑很難將其還原出來，所以用電解飽和NaCl溶液的方法冶煉解析：鈉一般是由電解熔融NaCl的方法來制取，而電解飽和食鹽水得到的是NaOH、H2和Cl2。同時注意，此題易誤選C，一般認(rèn)為鐵是由CO還原Fe2O3制得，但在實(shí)際生活中，在鐵軌焊接等方面時，是用鋁熱反應(yīng)來制取的。答案：D2．(2014·新課標(biāo)Ⅱ卷)下列反應(yīng)中，反應(yīng)后固體物質(zhì)增重的是()A．氫氣通過灼熱的CuO粉末B．二氧化碳通過Na2O2粉末C．鋁與Fe2O3發(fā)生鋁熱反應(yīng)D．將鋅粒投入Cu(NO3)2溶液解析：四個選項(xiàng)的反應(yīng)方程式及固體物質(zhì)質(zhì)量變化如下：A．H2＋eq^\o(CuO,\s\do4(80))eq\o(=,\s\up7(△),\s\do5())eq^\o(Cu,\s\do4(64))＋H2O，固體質(zhì)量減小，不正確。B．2CO2＋2Na2Oeq^\o(2,\s\do4(156))=2Na2COeq^\o(3,\s\do4(212))＋O2，固體質(zhì)量增大，正確。C．2Al＋Fe2O3eq\o(=,\s\up7(高溫),\s\do5())Al2O3＋2Fe，固體質(zhì)量不變，不正確。D．Zn＋Cu(NO3)eq^\o(2,\s\do4(65))=eq^\o(Cu,\s\do4(64))＋Zn(NO3)2，固體質(zhì)量減小，不正確。答案：B3．某化學(xué)小組為測定一定質(zhì)量的某銅鋁混合物中銅的質(zhì)量分?jǐn)?shù)，設(shè)計(jì)了如下實(shí)驗(yàn)方案：下列有關(guān)判斷中不正確的是()A．溶液A和B均可以是鹽酸或NaOH溶液B．溶液A和B均可以選用稀硝酸C．若溶液B選用濃硝酸，則測得銅的質(zhì)量分?jǐn)?shù)偏小D．實(shí)驗(yàn)方案Ⅱ更便于實(shí)施解析：銅鋁混合物與鹽酸或NaOH溶液反應(yīng)時，均只有Al參加反應(yīng)，因此A正確；若A、B均選用稀HNO3，則兩種金屬均可反應(yīng)，方案Ⅱ中無固體剩余，B錯誤；當(dāng)B選用濃HNO3時，鋁鈍化生成氧化膜，所測鋁的質(zhì)量偏大，則銅的質(zhì)量分?jǐn)?shù)偏小，C正確；方案Ⅰ需收集氣體，并需要將其轉(zhuǎn)化為標(biāo)準(zhǔn)狀況，不如方案Ⅱ稱固體質(zhì)量方便，D正確。答案：B4．硝酸銅是一種重要的工業(yè)產(chǎn)品，化學(xué)上有很多方法可以制取硝酸銅：①將銅溶于硝酸中、②先將銅與O2反應(yīng)生成CuO，再溶于硝酸中、③將銅溶于N2O4的乙酸乙酯(溶劑，不參加反應(yīng))溶液中生成硝酸銅和一氧化氮。下列認(rèn)識或判斷錯誤的是()A．方法③是最經(jīng)濟(jì)和環(huán)保的B．方法①中，若從經(jīng)濟(jì)和環(huán)保的角度考慮，用稀硝酸比用濃硝酸好C．方法②需要消耗能源，對環(huán)境不產(chǎn)生污染D．方法③中N2O4既是氧化劑又是還原劑解析：①、③都生成污染性氣體，②不生成污染性氣體且HNO3全部轉(zhuǎn)化為Cu(NO3)2。答案：A5．CuSO4是一種重要的化工原料，其有關(guān)制備途徑及性質(zhì)如下圖所示。下列說法正確的是()A．相對于途徑②，途徑①更好地體現(xiàn)了綠色化學(xué)思想B．Y可以是葡萄糖溶液C．X可能是SO2和SO3的混合氣體D．將CuSO4溶液蒸發(fā)，利用余熱蒸干，可制得膽礬晶體解析：途徑①中會產(chǎn)生有毒物質(zhì)SO2而途徑②不會，A錯誤；CuSO4與過量NaOH溶液反應(yīng)會生成新制Cu(OH)2懸濁液，葡萄糖溶液能還原新制Cu(OH)2懸濁液生成Cu2O，B正確；CuSO4熱分解過程中，銅元素價態(tài)降低，故必有化合價升高的元素，CuSO4中只有氧元素的化合價能升高，故X中必有O2，C錯誤；D項(xiàng)操作會導(dǎo)致開始得到的膽礬晶體失去結(jié)晶水，D錯誤。答案：B6．鉛的冶煉大致過程如下：①富集：將方鉛礦(PbS)進(jìn)行浮選；②焙燒：2PbS＋3O2eq\o(=,\s\up7(高溫),\s\do5())2PbO＋2SO2；③制粗鉛：PbO＋Ceq\o(=,\s\up7(高溫),\s\do5())Pb＋CO↑；PbO＋COeq\o(=,\s\up7(高溫),\s\do5())Pb＋CO2。下列說法正確的是()A．浮選法富集方鉛礦的過程屬于化學(xué)變化B．方鉛礦焙燒反應(yīng)中，PbS是還原劑，還原產(chǎn)物只有PbOC．整個冶煉過程中，制取1molPb共轉(zhuǎn)移2mol電子D．將1molPbS完全冶煉成Pb理論上至少需要6g碳解析：富集方鉛礦的過程屬于物理變化，A錯；B項(xiàng)中還原產(chǎn)物除PbO外還有SO2；整個冶煉過程中，根據(jù)Pb原子守恒，則PbS轉(zhuǎn)化為PbO轉(zhuǎn)移電子是6mole－，PbO轉(zhuǎn)化為Pb轉(zhuǎn)移電子是2mole－，制取1molPb共轉(zhuǎn)移8mol電子，C錯。根據(jù)方程式得出：2PbS～2PbO～C～2Pb，則理論上1molPbS冶煉成Pb至少需要0.5molC，即需要6g碳，故D正確。答案：D7．已知酸性條件下有如下反應(yīng)：2Cu＋eq\o(=,\s\up7(H＋),\s\do5())Cu2＋＋Cu。由于反應(yīng)溫度不同，用氫氣還原氧化銅時，可能產(chǎn)生Cu或Cu2O，兩者都是紅色固體。一同學(xué)對某次用氫氣還原氧化銅實(shí)驗(yàn)所得的紅色固體產(chǎn)物做了驗(yàn)證，實(shí)驗(yàn)操作和實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象記錄如下：由此推出本次氫氣還原氧化銅實(shí)驗(yàn)的產(chǎn)物是()A．CuB．Cu2OC．一定有Cu，可能有Cu2OD．一定有Cu2O，可能有Cu解析：H2還原CuO生成紅色固體，可能是Cu和Cu2O中的一種或兩種，產(chǎn)物中加入稀H2SO4溶液變藍(lán)和得到紅色固體，證明產(chǎn)物中含Cu2O，在酸性條件下2Cu＋eq\o(=,\s\up7(H＋),\s\do5())Cu2＋＋Cu，故不能證明產(chǎn)物中是否含有Cu。答案：D二、非選擇題8．金屬材料是使用最廣泛的一種材料，從古代到現(xiàn)代，金屬材料經(jīng)歷了幾次較大的變革。請回答下列問題：(1)下面表格中的數(shù)據(jù)(鐵和銅的某些物理數(shù)據(jù))摘自某化學(xué)手冊。由表可推知，人類最早使用的金屬材料是________，請寫出判斷的理由：_____________________________。(2)考古中出土的青銅器、鐵劍等往往銹跡斑斑。請完成下面銅、鐵制品在自然條件下發(fā)生銹蝕的化學(xué)方程式：①eq\x()Cu＋eq\x()O2＋eq\x()H2O＋eq\x()CO2=eq\x()Cu2(OH)2CO3②eq\x()Fe＋eq\x()O2＋eq\x()H2O=eq\x()Fe2O3·nH2O(3)鎂、鋁是現(xiàn)代人常用的金屬材料，這些活潑金屬的冶煉方法是________法，工業(yè)生產(chǎn)中，鎂的冶煉采用的反應(yīng)物是_________________，鋁的冶煉采用的反應(yīng)物是_______________。解析：(1)由于銅的熔點(diǎn)低于鐵的熔點(diǎn)，限于當(dāng)時人類的冶煉條件，熔點(diǎn)低的銅先被人類利用。(2)采用氧化還原反應(yīng)的配平方法可以配平兩個化學(xué)方程式。(3)活潑金屬可采用電解法冶煉，冶煉不同的金屬時，采用的原料的類別可能不同，但都是在熔融狀態(tài)下進(jìn)行的。答案：(1)銅銅的熔點(diǎn)低于鐵的熔點(diǎn)(2)①21111②432n2(3)電解熔融氯化鎂(或MgCl2)熔融氧化鋁(或Al2O3)9．(2015·臨汾市模擬)CuCl是有機(jī)合成的重要催化劑，并用于顏料、防腐等工業(yè)。工業(yè)上由廢銅料(含F(xiàn)e、Al及其化合物、SiO2雜質(zhì))，生產(chǎn)CuCl的工藝流程如下：物質(zhì)開始沉淀時的pH沉淀完全時的pHFe(OH)32.73.7Cu(OH)25.66.7Al(OH)33.84.7已知：CuCl溶于NaCl的濃溶液可生成CuCleq\o\al(－,2)，CuCleq\o\al(－,2)的溶液用水稀釋后可生成CuCl沉淀。(1)煅燒的主要目的是_______________________________。(2)操作Ⅰ為調(diào)節(jié)溶液的pH值，范圍為__________________，加入的物質(zhì)X可以是________(填字母)。A．CuOB．Cu(OH)2C．NaOH溶液D．CaCO3(3)濾渣Ⅱ的主要成分是___________________。(4)往濾液Ⅱ中加入食鹽并通入SO2可生成CuCl，請寫出反應(yīng)的離子方程式：________________________________。解析：(1)銅在廢銅料中主要以銅單質(zhì)的形式存在，綜觀整個流程圖可知，CuCl需從溶液中提取，故煅燒的目的是將銅轉(zhuǎn)化為溶于酸的氧化物。(2)調(diào)節(jié)溶液中的pH時，應(yīng)保證使Fe3＋和Al3＋完全沉淀，而Cu2＋不能沉淀，故溶液的pH應(yīng)4.7≤pH<5.6，加入的物質(zhì)能消耗，但不能在含銅離子的溶液中引入新的雜質(zhì)，再結(jié)合后面反應(yīng)Ⅰ中需加入NaCl，符合要求的有ABC三項(xiàng)。(3)溶液的pH應(yīng)4.7≤pH<5.6時，F(xiàn)e3＋和Al3＋完全轉(zhuǎn)化為相應(yīng)的氫氧化物沉淀，濾渣Ⅱ的主要成分為：Fe(OH)3和Al(OH)3。(4)根據(jù)題給的反應(yīng)物和生成物，再結(jié)合氧化還原反應(yīng)的基本規(guī)律可寫出反應(yīng)的方程式：2H2O＋2Cu2＋＋SO2＋4Cl－=2CuCleq\o\al(－,2)＋SOeq\o\al(2－,4)＋4H＋。答案：(1)使銅轉(zhuǎn)化為可溶于酸的氧化物(2)4.7≤pH<5.6ABC(3)Fe(OH)3和Al(OH)3(4)2H2O＋2Cu2＋＋SO2＋4Cl－=2CuCleq\o\al(－,2)＋SOeq\o\al(2－,4)＋4H＋9．合金是建造航空母艦的主體材料。(1)航母升降機(jī)可由鋁合金制造。①鋁元素在周期表中的位置為___________________________，工業(yè)煉鋁的原料由鋁土礦提取而得，提取過程中通入的氣體為________。②Al-Mg合金焊接前用NaOH溶液處理Al2O3膜，其化學(xué)方程式為_______________________。焊接過程中使用的保護(hù)氣為________(填化學(xué)式)。(2)航母艦體材料為合金鋼。①艦體在海水中發(fā)生的電化學(xué)腐蝕主要為_________________。②航母用鋼可由低硅生鐵冶煉而成，則在煉鐵過程中為降低硅含量需加入的物質(zhì)為________________。(3)航母螺旋漿主要用銅合金制造。①80.0gCu-Al合金用酸完全溶解后，加入過量氨水，過濾得白色沉淀39.0g，則合金中Cu的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為________。②為分析某銅合金的成分，用酸將其完全溶解后，用NaOH溶液調(diào)節(jié)pH，當(dāng)pH＝3.4時開始出現(xiàn)沉淀，分別在pH為7.0、8.0時過濾沉淀。結(jié)合下圖信息推斷該合金中除銅外一定含有____________。解析：(3)①因加入過量的氨水會發(fā)生反應(yīng)Cu2＋＋4NH3·H2O=[Cu(NH3)4]2＋＋4H2O，故得到的白色沉淀為Al(OH)3，物質(zhì)的量為0.5mol，據(jù)Al原子守恒可知Al的質(zhì)量為13.5g，則Cu的質(zhì)量為66.5g，Cu的質(zhì)量分?jǐn)?shù)約為83.1%。②由圖象可知，F(xiàn)e3＋在pH≈1.9時開始沉淀，在pH≈3.2時沉淀完全，依次類推。pH＝3.4時才開始出現(xiàn)沉淀，說明溶液中沒有Fe3＋，則一般也無Fe2＋，因?yàn)镕e2＋在空氣中會被氧化成Fe3＋，此時的沉淀為Al(OH)3；pH＝7.0時過濾出的沉淀為Al(OH)3和Cu(OH)2；pH＝8.0時過濾出的沉淀為Ni(OH)2。答案：(1)①第三周期ⅢA族CO2②Al2O3＋2NaOH=2NaAlO2＋H2OAr(其他合理答案均可)(2)①吸氧腐蝕②CaCO3或CaO(3)①83.1%②Al、Ni10．某化學(xué)研究性學(xué)習(xí)小組設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)探究銅的常見化學(xué)性質(zhì)，過程設(shè)計(jì)如下。[提出猜想]問題1：在周期表中，銅與鋁的位置很接近，銅不如鋁活潑，氫氧化鋁具有兩性，氫氧化銅也有兩性嗎？問題2：鐵和銅都有變價，一般情況下，正二價鐵的穩(wěn)定性小于正三價的鐵，正一價銅的穩(wěn)定性也小于正二價的銅嗎？問題3：氧化銅有氧化性，能被H2、CO還原，它也能被氮的某種氣態(tài)氫化物還原嗎？[實(shí)驗(yàn)探究]Ⅰ.解決問題1。(1)需用到的藥品除銅、鋁、1mol·L－1CuSO4溶液、稀H2SO4外還需________(填試劑的化學(xué)式)溶液。(2)配制1mol·L－1CuSO4溶液250mL，選用的儀器除燒杯、托盤天平、玻璃棒、量筒、膠頭滴管外，還有________________(填儀器名稱)。(3)為達(dá)到實(shí)驗(yàn)?zāi)康?，你認(rèn)為應(yīng)進(jìn)行哪些相關(guān)實(shí)驗(yàn)？實(shí)驗(yàn)內(nèi)容和步驟：①Cu與稀H2SO4反應(yīng)；②____________________；③____________________。Ⅱ.解決問題2。取一定量制得的氫氧化銅固體，于坩堝中灼燒，當(dāng)溫度達(dá)到80～100℃得到黑色固體粉末；繼續(xù)加熱至1000℃以上，黑色粉末全部變成紅色粉末氧化亞銅；取適量紅色氧化亞銅粉末于潔凈試管中，加入過量的稀硫酸(或鹽酸)，得到藍(lán)色溶液，(1)寫出氧化亞銅與稀硫酸(或鹽酸)反應(yīng)的離子方程式：________________。(2)從實(shí)驗(yàn)Ⅱ可得出的結(jié)論是____________________________。Ⅲ.解決問題3。設(shè)計(jì)如下裝置(夾持裝置未畫出)：當(dāng)?shù)哪撤N氣態(tài)氫化物(X)緩緩?fù)ㄟ^灼熱的氧化銅時，觀察到氧化銅由黑色變成了紅色，無水硫酸銅變成藍(lán)色，生成物中還有一種無污染的氣體Y；將X通入灼熱的CuO燃燒管完全反應(yīng)后，消耗0.01molX，測得B裝置增重0.27g，并收集到0.14g單質(zhì)氣體Y。(1)研究小組同學(xué)驗(yàn)證燃燒管生成的紅色物質(zhì)是銅，你認(rèn)為他們驗(yàn)證的方法是____________________。(2)X氣體的摩爾質(zhì)量是____________。(3)C中發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為______________________。解析：Ⅰ.(1)驗(yàn)證氫氧化銅具有兩性，也就是驗(yàn)證其既能溶于酸溶液，又能溶于堿溶液，故還需NaOH溶液。(2)配制一定物質(zhì)的量濃度的溶液，最重要的儀器就是容量瓶，注意容量瓶的規(guī)格必須是250mL。(3)根據(jù)(1)的分析可知，進(jìn)行本實(shí)驗(yàn)需先制備Cu(OH)2，然后分別與稀硫酸、NaOH溶液反應(yīng)。Ⅱ.(1)根據(jù)信息，Cu＋在酸性溶液中不穩(wěn)定，可發(fā)生歧化反應(yīng)，生成單質(zhì)Cu和Cu2＋。結(jié)合氧化還原反應(yīng)中得失電子守恒及原子守恒即可完成反應(yīng)的離子方程式。Ⅲ.(1)根據(jù)實(shí)驗(yàn)Ⅱ的信息，可用稀硫酸(或鹽酸)驗(yàn)證紅色物質(zhì)是銅。因?yàn)殂~不溶于稀硫酸，而氧化亞銅溶于稀硫酸，得到藍(lán)色溶液。(2)設(shè)X的化學(xué)式為NaHb，反應(yīng)的化學(xué)方程式為CuO＋NaHb→Cu＋H2O＋N2(未配平)。根據(jù)題意，NaHb、H2O、N2的物質(zhì)的量分別為0.01mol、0.015mol、0.005mol，三者物質(zhì)的量之比為2∶3∶1。假定NaHb、H2O、N2的化學(xué)計(jì)量數(shù)分別為2、3、1，結(jié)合原子守恒將化學(xué)方程式配平可知a＝1、b＝3，故X為NH3，其摩爾質(zhì)量為17g·mol－1。(3)根據(jù)(2)可寫出反應(yīng)的化學(xué)方程式：2NH3＋3CuOeq\o(=,\s\up7(△),\s\do5())3Cu＋3H2O＋N2。答案：Ⅰ.(1)NaOH(2)250mL容量瓶(3)②用CuSO4溶液和NaOH溶液反應(yīng)制Cu(OH)2③將Cu(OH)2分別與稀硫酸、NaOH溶液反應(yīng)Ⅱ.(1)Cu2O＋2H＋=Cu＋Cu2＋＋H2O(2)80～100℃時，Cu2＋穩(wěn)定；1000℃以上Cu＋穩(wěn)定；在酸性環(huán)境中Cu2＋穩(wěn)定，CuⅢ.(1)將紅色物質(zhì)置于稀硫酸中，若溶液不變藍(lán)，則說明紅色物質(zhì)為Cu(2)17g·mol－1(3)2NH3＋3CuOeq\o(=,\s\up7(△),\s\do5())3Cu＋3H2O＋N2

熱點(diǎn)專題講座(三)無機(jī)化學(xué)工藝流程題的解題策略[考查特點(diǎn)]__________________________________工藝流程題就是將化工生產(chǎn)中的生產(chǎn)流程用框圖形式表示出來，并根據(jù)生產(chǎn)流程中有關(guān)的化學(xué)知識步步設(shè)問，是無機(jī)框圖題的創(chuàng)新，題目常常以現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)為基礎(chǔ)，將化學(xué)工藝流程進(jìn)行簡化，與化工生產(chǎn)成本、環(huán)境保護(hù)等相融合，考查物質(zhì)的制備、檢驗(yàn)、分離等基本實(shí)驗(yàn)原理在化工生產(chǎn)中的實(shí)際應(yīng)用，是近幾年高考化學(xué)命題中的?？碱}型。[解題指導(dǎo)]__________________________________一、題型結(jié)構(gòu)1．化工流程線路示意圖(1)箭頭：箭頭進(jìn)入的是投料(即反應(yīng)物)、出去的是生成物(包括主產(chǎn)物和副產(chǎn)物)。(2)三線：物料進(jìn)出線、操作流程線、循環(huán)操作線。2．涉及問題(1)原料的預(yù)處理。(2)反應(yīng)條件的控制(溫度、壓強(qiáng)、催化劑、原料配比、pH、溶劑等)。(3)反應(yīng)原理(化學(xué)平衡、水解平衡、化學(xué)反應(yīng)速率、反應(yīng)熱、電化學(xué)等)。(4)綠色化學(xué)問題(物質(zhì)循環(huán)利用、廢物的處理、原子利用率、能量充分利用等)。(5)化工安全(防爆、防污染、防中毒等)。二、解題思路及方法1．解題思路2．解題方法(1)首尾分析法：對一些線型流程工藝(從原料到產(chǎn)品為一條龍的生產(chǎn)工序)試題，首先對比分析流程圖中第一種物質(zhì)(原材料)與最后一種物質(zhì)(產(chǎn)品)，從對比分析中找出原料與產(chǎn)品之間的關(guān)系，弄清生產(chǎn)過程中原料轉(zhuǎn)化為產(chǎn)品的基本原理和除雜、分離、提純產(chǎn)品的化工工藝，然后再結(jié)合題設(shè)的問題，逐一推敲解答。(2)分段分析法：對于用同樣的原材料生產(chǎn)多種(兩種或兩種以上)產(chǎn)品(包括副產(chǎn)品)的工業(yè)流程題，用分段分析法更容易找到解題的切入點(diǎn)。(3)交叉分析法：有些化工生產(chǎn)選用多組原材料，先合成一種或幾種中間產(chǎn)品，再用這一中間產(chǎn)品與部分其他原材料生產(chǎn)所需的主流產(chǎn)品，這種題適合用交叉分析法。就是將提供的工業(yè)流程示意圖結(jié)合常見化合物的制取原理劃分成幾條生產(chǎn)流水線，然后上下交叉分析。3．答題步驟(1)從題干中獲取有用信息，了解生產(chǎn)的產(chǎn)品。(2)整體瀏覽一下流程，基本辨別出預(yù)處理、反應(yīng)、提純、分離等階段。(3)分析流程中的每一步驟，并獲取以下信息：①知道“四個什么”。反應(yīng)物是什么，發(fā)生了什么反應(yīng)，該反應(yīng)造成了什么后果，對制造產(chǎn)品有什么作用。②抓住“一個關(guān)鍵”。一切反應(yīng)或操作都是為獲得產(chǎn)品而服務(wù)。(4)從問題中獲取信息，幫助解題。4．規(guī)范解答(1)文字?jǐn)⑹鲱惖念}目要規(guī)范解答，防止出現(xiàn)因敘述不嚴(yán)謹(jǐn)導(dǎo)致的失分，如：①如何洗滌沉淀：往漏斗中加入蒸餾水至浸沒沉淀，待水自然流下后，重復(fù)以上操作2～3次。②如何證明沉淀完全：如向含SOeq\o\al(2－,4)的溶液中加BaCl2溶液，將沉淀靜置，取上層清液，再加BaCl2溶液，若無白色沉淀生成，說明沉淀完全。③如何從溶液中得到晶體：蒸發(fā)濃縮—冷卻結(jié)晶—過濾—洗滌—干燥。④在寫某一步驟是為了除雜時，應(yīng)該注明“是為了除去××雜質(zhì)”，只寫“除雜”等一類萬能式的回答是不正確的。(2)認(rèn)真審題，不要因?qū)忣}不細(xì)致而失分，如：①填“化學(xué)方程式”還是“離子方程式”。②填“名稱”“符號”還是“代號”“序號”等。③填“大于”還是“>”“增大”還是“變大”等。④填“化學(xué)式”“分子式”“結(jié)構(gòu)式”“結(jié)構(gòu)簡式”“最簡式”還是“電子式”等。⑤書寫化學(xué)方程式時要注意配平、注明反應(yīng)條件以及“→”“=”“”“↑”“↓”等。三、答題的必備知識1．對原料進(jìn)行預(yù)處理的常用方法及其作用(1)研磨——減小固體的顆粒度，增大固體與液體或氣體間的接觸面積，加快反應(yīng)速率。(2)水浸——與水接觸反應(yīng)或溶解。(3)酸浸——與酸接觸反應(yīng)或溶解，使可溶性金屬離子進(jìn)入溶液，不溶物通過過濾除去。(4)灼燒——除去可燃性雜質(zhì)或使原料初步轉(zhuǎn)化，如從海帶中提取碘時的灼燒就是為了除去可燃性雜質(zhì)。(5)煅燒——改變結(jié)構(gòu)，使一些物質(zhì)能溶解，并使一些雜質(zhì)在高溫下氧化、分解，如煅燒高嶺土。2．常用的控制反應(yīng)條件的方法(1)調(diào)節(jié)溶液的pH。常用于使某些金屬離子形成氫氧化物沉淀。調(diào)節(jié)pH所需的物質(zhì)一般應(yīng)滿足兩點(diǎn)：①能與H＋反應(yīng)，使溶液pH增大。②不引入新雜質(zhì)。例如：若要除去Cu2＋中混有的Fe3＋，可加入CuO、Cu(OH)2、Cu2(OH)2CO3等物質(zhì)來調(diào)節(jié)溶液的pH，不可加入NaOH溶液、氨水等。(2)控制溫度。根據(jù)需要升溫或降溫，改變反應(yīng)速率或使平衡向需要的方向移動。(3)控制壓強(qiáng)。改變速率，影響平衡。(4)使用正催化劑。加快反應(yīng)速率，縮短達(dá)到平衡需要的時間。(5)趁熱過濾。防止某些物質(zhì)降溫時析出。(6)冰水洗滌。洗去晶體表面的雜質(zhì)離子，并減少晶體在洗滌過程中的溶解損耗。3．明確常用的提純方法(1)水溶法：除去可溶性雜質(zhì)。(2)酸溶法：除去堿性雜質(zhì)。(3)堿溶法：除去酸性雜質(zhì)。(4)氧化劑或還原劑法：除去還原性或氧化性雜質(zhì)。(5)加熱灼燒法：除去受熱易分解或易揮發(fā)的雜質(zhì)。(6)調(diào)節(jié)溶液的pH法：如除去酸性含銅溶液中的Fe3＋等。4．明確常用的分離方法(1)過濾：分離難溶物和易溶物，根據(jù)特殊需要采用趁熱過濾或者抽濾等方法。(2)萃取和分液：利用溶質(zhì)在互不相溶的溶劑里的溶解度不同提取分離物質(zhì)，如用CCl4或苯萃取溴水中的溴。(3)蒸發(fā)結(jié)晶：提取溶解度隨溫度變化不大的溶質(zhì)，如NaCl。(4)冷卻結(jié)晶：提取溶解度隨溫度變化較大的溶質(zhì)、易水解的溶質(zhì)或結(jié)晶水合物，如KNO3、FeCl3、CuCl2、CuSO4·5H2O、FeSO4·7H2O等。(5)蒸餾或分餾：分離沸點(diǎn)不同且互溶的液體混合物，如分離乙醇和甘油。(6)冷卻法：利用氣體易液化的特點(diǎn)分離氣體，如合成氨工業(yè)采用冷卻法分離氨氣與氮?dú)狻錃狻?．物質(zhì)分離、提純的原則(1)不增：不引入新的雜質(zhì)。(2)不減：不減少被提純物。(3)易分離：被提純物與雜質(zhì)容易分離。(4)易復(fù)原：被提純的物質(zhì)易恢復(fù)原來的組成狀態(tài)。6．物質(zhì)分離、提純注意事項(xiàng)(1)除雜試劑需過量。(2)過量試劑需除去。(3)除去多種雜質(zhì)時要考慮加入試劑的順序。(4)選擇最佳除雜途徑。[考題感悟]__________________________________題型一物質(zhì)制備類化工流程題【例1】(2015·新課標(biāo)Ⅰ卷)硼及其化合物在工業(yè)上有許多用途。以鐵硼礦(主要成分為Mg2B2O5·H2O和Fe3O4，還有少量Fe2O3、FeO、CaO、Al2O3和SiO2等)為原料制備硼酸(H3BO3)的工藝流程如圖所示：回答下列問題：(1)寫出Mg2B2O5·H2O與硫酸反應(yīng)的化學(xué)方程式____________________________。為提高浸出速率，除適當(dāng)增加硫酸濃度濃度外，還可采取的措施有____________________(寫出兩條)。(2)利用________的磁性，可將其從“浸渣”中分離。“浸渣”中還剩余的物質(zhì)是__________________(化學(xué)式)。(3)“凈化除雜”需先加H2O2溶液，作用是________________。然后在調(diào)節(jié)溶液的pH約為5，目的是_______________。(4)“粗硼酸”中的主要雜質(zhì)是________(填名稱)。(5)以硼酸為原料可制得硼氫化鈉(NaBH4)，它是有機(jī)合成中的重要還原劑，其電子式為__________________。(6)單質(zhì)硼可用于生成具有優(yōu)良抗沖擊性能硼鋼。以硼酸和金屬鎂為原料可制備單質(zhì)硼，用化學(xué)方程式表示制備過程________________。解析：B和Al是同主族元素，參考Al的性質(zhì)推斷B及其化合物的性質(zhì)?？赏ㄟ^攪拌礦粉、升高溫度提高浸出率。Fe3O4有磁性，SiO2與硫酸不反應(yīng)存留于浸渣中，而氧化鈣和硫酸反應(yīng)的產(chǎn)物硫酸鈣沒有除去；加H2O2溶液使二價鐵轉(zhuǎn)化為三價鐵，然后調(diào)節(jié)pH值使三價鐵和鋁離子形成氫氧化物除去，根據(jù)最后過濾后得到含鎂鹽母液推斷；根據(jù)元素成鍵規(guī)律可知硼氫化鈉電子式，根據(jù)題給信息和氧化還原反應(yīng)規(guī)律可知2H3BO3＋3Mg=3MgO＋2B＋3H2O。答案：(1)Mg2B2O5·H2O＋2H2SO4eq\o(=,\s\up7(△),\s\do5())2MgSO4＋2H3BO3攪拌礦粉、升高溫度(2)Fe3O4SiO2和CaSO4(3)將溶液中的Fe2＋氧化為Fe3＋使Al3＋和Fe3＋形成氫氧化物沉淀而除去(4)(七水)硫酸鎂(5)Na＋eq\b\lc\[\rc\](\a\vs4\al\co1(H∶BH,H∶H))eq\s\up12(－)(6)2H3BO3＋3Mg=3MgO＋2B＋3H2O1．(2015·山東卷)毒重石的主要成分為BaCO3(含Ca2＋、Mg2＋、Fe3＋等雜質(zhì))，實(shí)驗(yàn)室利用毒重石制備BaCl2·2H2O的流程如下：(1)毒重石用鹽酸浸取前需充分研磨，目的是_______________。實(shí)驗(yàn)室用37%的鹽酸配制15%的鹽酸，除量筒外還需使用下列儀器中的_______________(填字母)。a．燒杯b．容量瓶c．玻璃棒d．滴定管(2)加入NH3·H2O調(diào)pH＝8可除去________(填離子符號)，濾渣Ⅱ中含______________(填化學(xué)式)。加入H2C2O4時應(yīng)避免過量，Ca2＋Mg2＋Fe3＋開始沉淀時的pH11.99.11.9完全沉淀時的pH13.911.13.2已知：Ksp(BaC2O4)＝1.6×10－7，Ksp(CaC2O4)＝2.3×10－9(3)利用間接酸堿滴定法可測定Ba2＋的含量，實(shí)驗(yàn)分兩步進(jìn)行。已知：2CrOeq\o\al(2－,4)＋2H＋=Cr2Oeq\o\al(2－,7)＋H2OBa2＋＋CrOeq\o\al(2－,4)=BaCrO4↓步驟Ⅰ：移取xmL一定濃度的Na2CrO4溶液于錐形瓶中，加入酸堿指示劑，用bmol·L－1鹽酸標(biāo)準(zhǔn)液滴定至終點(diǎn)，測得滴加鹽酸的體積為V0mL。步驟Ⅱ：移取ymLBaCl2溶液于錐形瓶中，加入xmL與步驟Ⅰ相同濃度的Na2CrO4溶液，待Ba2＋完全沉淀后，再加入酸堿指示劑，用bmol·L－1鹽酸標(biāo)準(zhǔn)液滴定至終點(diǎn)，測得滴加鹽酸的體積為V1mL。滴加鹽酸標(biāo)準(zhǔn)液時應(yīng)使用酸式滴定管，“0”刻度位于滴定管的________(填“上方”或“下方”)。BaCl2溶液的濃度為____________mol·L－1。若步驟Ⅱ中滴加鹽酸時有少量待測液濺出，Ba2＋濃度測量值將________(填“偏大”或“偏小”)。解析：(1)毒重石用鹽酸浸取前需充分研磨，目的是增大與鹽酸的接觸面積，加快反應(yīng)速率。實(shí)驗(yàn)室配制一定質(zhì)量分?jǐn)?shù)的溶液時，需用到的儀器是量筒、燒杯和玻璃棒。(2)由流程圖和表中數(shù)據(jù)可知，pH＝8時，可除去Fe3＋；調(diào)節(jié)pH＝12.5時，Mg2＋完全沉淀，Ca2＋部分沉淀，故濾渣Ⅱ中含有Mg(OH)2和Ca(OH)2；加入H2C2O4的目的是除去溶液中剩余的Ca2＋，使Ca2＋(aq)＋C2Oeq\o\al(2－,4)(aq)=CaC2O4(s)，當(dāng)H2C2O4過量時，也可能使c(Ba2＋)·c(C2Oeq\o\al(2－,4))＞Ksp(BaC2O4)，而生成BaC2O4沉淀，導(dǎo)致產(chǎn)品BaCl2·2H2O的量減少。(3)由方程式2CrOeq\o\al(2－,4)＋2H＋=Cr2Oeq\o\al(2－,7)＋H2O知，步驟Ⅰ中加入的CrOeq\o\al(2－,4)的總物質(zhì)的量為bmol·L－1×eq\f(V0,1000)L＝eq\f(bV0,1000)mol。步驟Ⅱ中，加入BaCl2充分反應(yīng)后，剩余的CrOeq\o\al(2－,4)的物質(zhì)的量為bmol·L－1×eq\f(V1,1000)L＝eq\f(bV1,1000)mol，與Ba2＋反應(yīng)的CrOeq\o\al(2－,4)的物質(zhì)的量為eq\f(bV0,1000)mol－eq\f(bV1,1000)mol＝eq\f(b（V0－V1）,1000)mol，由方程式Ba2＋＋CrOeq\o\al(2－,4)=BaCrO4↓得，n(Ba2＋)＝n(CrOeq\o\al(2－,4))，所以BaCl2的濃度：c(BaCl2)＝eq\f(\f(b（V0－V1）,1000)mol,\f(y,1000)L)＝eq\f(b（V0－V1）,y)mol·L－1。若步驟Ⅱ中滴加鹽酸時，有少量待測液濺出，造成V1的用量減小，所以eq\f(b（V0－V1）,y)的測量值將偏大。答案：(1)增大接觸面積從而使反應(yīng)速率加快ac(2)Fe3＋Mg(OH)2、Ca(OH)2H2C2O4過量會導(dǎo)致生成BaC2O4沉淀，產(chǎn)品BaCl2·2H2O(3)上方eq\f(b（V0－V1）,y)偏大題型二以分離、提純?yōu)槟康牡墓に嚵鞒填}【例2】鋰離子電池的應(yīng)用很廣，其正極材料可再生利用。某鋰離子電池正極材料有鈷酸鋰(LiCoO2)，導(dǎo)電劑乙炔黑和鋁箔等。充電時，該鋰離子電池負(fù)極發(fā)生的反應(yīng)為6C＋xLi＋＋xe－=LixC6。現(xiàn)欲利用以下工藝流程回收正極材料中的某些金屬資源(部分條件未給出)?；卮鹣铝袉栴}：(1)LiCoO2中，Co元素的化合價為________。(2)寫出“正極堿浸”中發(fā)生反應(yīng)的離子方程式___________。(3)“酸浸”一般在80℃下進(jìn)行，寫出該步驟中發(fā)生的所有氧化還原反應(yīng)的化學(xué)方程式_______________________________；可用鹽酸代替H2SO4和H2O2的混合液，(4)寫出“沉鈷”過程中發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式______________。(5)充放電過程中發(fā)生LiCoO2與Li1－xCoO2之間的轉(zhuǎn)化，寫出放電時電池反應(yīng)方程式_________________。(6)上述工藝中“放電處理”有利于鋰在正極的回收。其原因是_______________。在整個回收工藝中，可回收的金屬化合物有________________________________(填化學(xué)式)解析：(1)在LiCoO2中，由于Li為＋1，O為－2，根據(jù)化合價規(guī)則，可知Co的化合價為＋3。(2)在正極堿浸的條件下，正極材料中的鋁箔和NaOH溶液發(fā)生反應(yīng)：2Al＋2OH－＋2H2O=2AlOeq\o\al(－,2)＋3H2↑。(3)在酸性條件下H2O2既有氧化性又有還原性，在酸浸過程中有H2O2的分解反應(yīng)：2H2O2eq\o(=,\s\up7(△),\s\do5())2H2O＋O2↑；另外H2O2具有還原性，＋3的Co可以將H2O2氧化，反應(yīng)為：2LiCoO2＋3H2SO4＋H2O2eq\o(=,\s\up7(△),\s\do5())Li2SO4＋2CoSO4＋O2↑＋4H2O，用鹽酸代替硫酸和H2O2，在反應(yīng)過程中鹽酸被氧化，會有氯氣產(chǎn)生，污染環(huán)境。(4)在CoSO4溶液中加入NH4HCO3，然后過濾得到CoCO3，說明沉鈷過程中生成碳酸鈷沉淀，CoCO3中COeq\o\al(2－,3)來自HCOeq\o\al(－,3)的電離，由于Co2＋結(jié)合COeq\o\al(2－,3)使HCOeq\o\al(－,3)電離平衡正向移動，溶液中c(H＋)增大，一部分HCOeq\o\al(－,3)發(fā)生反應(yīng)：HCOeq\o\al(－,3)＋H＋=H2O＋CO2↑。根據(jù)原子守恒可得反應(yīng)為CoSO4＋2NH4HCO3=CoCO3↓＋(NH4)2SO4＋H2O＋CO2↑。(5)充放電過程中，同一個電極的反應(yīng)類型相反，在充電時發(fā)生反應(yīng)：6C＋xLi－＋xe－=LixC6，碳元素化合價降低屬于還原反應(yīng)；則放電時LixC6是反應(yīng)物，生成C，發(fā)生氧化反應(yīng)，而Li1－xCoO2與LiCoO2相比，Li1－xCoO2中鈷的價態(tài)較高，可知Li1－xCoO2為反應(yīng)物，電極反應(yīng)為：Li1－xCoO2＋LixC6=LiCoO2＋6C。(6)在鋰離子電池中Li做負(fù)極，在放電過程中失電子變成Li＋從負(fù)極脫出，進(jìn)入溶液經(jīng)過電解質(zhì)溶液移向正極。根據(jù)流程圖可知在整個回收工藝中，回收到的金屬化合物有Al(OH)3、CoCO3、Li2SO4。答案：(1)＋3(2)2Al＋2OH－＋2H2O=2AlOeq\o\al(－,2)＋3H2↑(3)2LiCoO2＋3H2SO4＋H2O2eq\o(=,\s\up7(△),\s\do5())Li2SO4＋2CoSO4＋O2↑＋4H2O、2H2O2eq\o(=,\s\up7(△),\s\do5())2H2O＋O2↑有氯氣生成，污染較大(4)CoSO4＋2NH4HCO3=CoCO3↓＋(NH4)2SO4＋H2O＋CO2↑(5)Li1－xCoO2＋LixC6=LiCoO2＋6C(6)Li＋從負(fù)極脫出，經(jīng)電解液向正極移動并進(jìn)入正極材料中Al(OH)3、CoCO3、Li2SO42．氧化鋅為白色粉末，可用于濕疹、癬等皮膚病的治療。純化工業(yè)級氧化鋅[含有Fe(Ⅱ)、Mn(Ⅱ)、Ni(Ⅱ)等雜質(zhì)]的流程如下：提示：在本實(shí)驗(yàn)條件下，Ni(Ⅱ)不能被氧化；高錳酸鉀的還原產(chǎn)物是MnO2?；卮鹣铝袉栴}：(1)反應(yīng)②中除掉的雜質(zhì)離子是________________，發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為___________________________；在加高錳酸鉀溶液前，若pH較低，對除雜的影響是________________________。(2)反應(yīng)③的反應(yīng)類型為________，過濾得到的濾渣中，除了過量的鋅外還有________。(3)反應(yīng)④形成的沉淀要用水洗，檢驗(yàn)沉淀是否洗滌干凈的方法是_____________________________________。(4)反應(yīng)④中產(chǎn)物的成分可能是ZnCO3·xZn(OH)2。取干燥后的濾餅11.2g，煅燒后可得到產(chǎn)品8.1g。則x等于________。解析：從分析整個流程圖入手，明確每步發(fā)生的反應(yīng)，從而解決相關(guān)問題。(1)在反應(yīng)②中，通過調(diào)節(jié)溶液的pH，高錳酸鉀能將溶液中的Fe2＋氧化為Fe3＋，將Mn2＋氧化為MnO2而除去；若開始溶液的pH過低，F(xiàn)e2＋、Mn2＋將很難生成沉淀而除去。(2)第一次過濾后的濾液中含有的陽離子有Zn2＋、Ni2＋、H＋等，加入鋅后可將Ni置換出來，故濾渣中還含有金屬鎳。(3)反應(yīng)④生成的沉淀為ZnCO3，同時生成Na2SO4，若沉淀未洗滌干凈，洗滌液中應(yīng)含有SOeq\o\al(2－,4)和Na＋，故只要對洗滌液中是否含有SOeq\o\al(2－,4)進(jìn)行檢驗(yàn)即可。(4)煅燒過程中ZnCO3、Zn(OH)2均發(fā)生分解反應(yīng)生成ZnO，根據(jù)關(guān)系式ZnCO3·xZn(OH)2～(x＋1)ZnO，可得eq\f(125＋99x,81（x＋1）)＝eq\f(11.2g,8.1g)，故x＝1。答案：(1)Fe2＋和Mn2＋MnOeq\o\al(－,4)＋3Fe2＋＋7H2O=3Fe(OH)3↓＋MnO2↓＋5H＋，2MnOeq\o\al(－,4)＋3Mn2＋＋2H2O=5MnO2↓＋4H＋Fe2＋和錳離子不能生成沉淀，從而無法除去鐵和錳雜質(zhì)(2)置換反應(yīng)鎳(3)取少量水洗液于試管中，滴入1～2滴稀硝酸，再滴入硝酸鋇溶液，若無白色沉淀生成，則說明沉淀已經(jīng)洗滌干凈(4)13．(2015·臨沂一模)工業(yè)上用某礦渣(含有Cu2O、Al2O3、Fe2O3、SiO2)制取銅的操作流程如下：已知：Cu2O＋2H＋=Cu＋Cu2＋＋H2O。(1)實(shí)驗(yàn)操作Ⅰ的名稱為________；在空氣中灼燒固體混合物D時，用到多種硅酸鹽質(zhì)的儀器，除玻璃棒、酒精燈、泥三角外，還有________(填儀器名稱)。(2)濾液A中鐵元素的存在形式為________(填離子符號)，生成該離子的離子方程式為___________________________________，檢驗(yàn)濾液A中存在該離子的試劑為_________________(填試劑名稱)。(3)金屬E與固體F發(fā)生的某一反應(yīng)可用于焊接鋼軌，該反應(yīng)的化學(xué)方程式為______________________。(4)常溫下，等pH的NaAlO2和NaOH兩份溶液中，由水電離出的c(OH－)前者為后者的108倍，則兩種溶液的pH＝________。(5)①利用電解法進(jìn)行粗銅精煉時，下列敘述正確的是________(填字母)。a．電能全部轉(zhuǎn)化為化學(xué)能b．粗銅接電源正極，發(fā)生氧化反應(yīng)c．精銅作陰極，電解后電解液中Cu2＋濃度減小d．粗銅精煉時通過的電量與陰極析出銅的量無確定關(guān)系②從濃硫酸、濃硝酸、蒸餾水中選用合適的試劑，測定粗銅樣品中金屬銅的質(zhì)量分?jǐn)?shù)，涉及的主要步驟為：稱取一定質(zhì)量的樣品→______________________________________________________________________________________→過濾、洗滌、干燥→稱量剩余固體銅的質(zhì)量(填缺少的操作步驟，不必描述操作過程的細(xì)節(jié))。解析：礦渣和鹽酸反應(yīng)，Al2O3、Fe2O3與鹽酸反應(yīng)生成AlCl3、FeCl3，Cu2O和鹽酸反應(yīng)生成CuCl2和Cu，SiO2和鹽酸不反應(yīng)，所以固體混合物B有Cu和SiO2，由于2FeCl3＋Cu=2FeCl2＋CuCl2，故濾液A含有Fe2＋、Cu2＋、Al3＋；向?yàn)V液A中加入過量NaOH溶液，生成Fe(OH)2、Cu(OH)2沉淀，同時生成NaAlO2，由于4Fe(OH)2＋O2＋2H2O=4Fe(OH)3，所以固體混合物D是Fe(OH)3和Cu(OH)2，濾液C是NaAlO2和NaOH溶液；Fe(OH)3和Cu(OH)2在空氣中燃燒生成CuO和Fe2O3，所以固體混合物F是CuO和Fe2O3；NaAlO2溶液經(jīng)一系列操作后得到的單質(zhì)E是金屬鋁。(1)分離固體和液體的方法是過濾；灼燒固體物質(zhì)用坩堝。(2)Fe2＋用KSCN溶液和新制氯水檢驗(yàn)。(3)鋁和氧化鐵的反應(yīng)屬于鋁熱反應(yīng)，反應(yīng)的化學(xué)方程式為2Al＋Fe2O3eq\o(=,\s\up7(高溫),\s\do5())2Fe＋Al2O3。(4)NaOH溶液中c(OH－)水＝c(H＋)，NaAlO2溶液中c(OH－)水＝c(OH－)，設(shè)溶液中的pH＝x，則NaAlO2溶液中c(OH－)水＝10x－14mol·L－1，NaOH溶液中c(OH－)水＝10－xmol·L－1，則10x－14∶10－x＝108，解得x＝11。(5)①a.部分電能轉(zhuǎn)化為熱能，錯誤；b.粗銅接電源正極，發(fā)生氧化反應(yīng)，正確；c.精銅作陰極，陽極上部分其他金屬進(jìn)入溶液導(dǎo)致析出的Cu大于溶解的Cu，故電解后電解液中c(Cu2＋)減小，正確；d.粗銅精煉時通過的電量與陰極析出Cu的量有確定關(guān)系，錯誤。②所缺步驟為：將濃H2SO4用蒸餾水稀釋，使樣品與足量稀硫酸充分反應(yīng)。答案：(1)過濾坩堝(2)Fe2＋Cu＋2Fe3＋=Cu2＋＋2Fe2＋硫氰化鉀溶液和新制氯水(3)2Al＋Fe2O3eq\o(=,\s\up7(高溫),\s\do5())2Fe＋Al2O3(4)11(5)①bc②將濃硫酸用蒸餾水稀釋，使樣品與足量稀硫酸充分反應(yīng)4．(2015·合肥模擬)高錳酸鉀在飲用水和工業(yè)污水處理領(lǐng)域的消費(fèi)增長較快。實(shí)驗(yàn)室可用軟錳礦(主要成分為MnO2)為原料制備高錳酸鉀。其部分流程如下：已知：①流程中所加軟錳礦中含50gMnO2；②生成墨綠色浸出液的反應(yīng)為：KClO3＋3MnO2＋6KOH=3K2MnO4＋KCl＋3H2O?；卮鹣铝袉栴}：(1)實(shí)驗(yàn)中采用鐵坩堝而不是瓷坩堝的原因是___________________________。(2)通入CO2，可使MnOeq\o\al(2－,4)發(fā)生反應(yīng)，生成MnOeq\o\al(－,4)及MnO