1、專題三元素及其化合物 第1講金屬元素單質及其重要化合物,【高考這樣考】 1.(2014新課標全國卷T9)下列反應中，反應后固體物質增重 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發生鋁熱反應 D.將鋅粒投入Cu(NO3)2溶液,【解析】選B。A中氧化銅轉化為銅，質量減少；B中Na2O2轉化為Na2CO3，質量增加；C中反應物和生成物都是固體，質量不變；D中鋅置換出銅，質量減少。,2.2013新課標全國卷T27(1)(2)氧化鋅為白色粉末，可用于濕疹、癬等皮膚病的治療。純化工業級氧化鋅(含有Fe()、 Mn()、Ni()等雜質)的流程如下：,提示

2、：在本實驗條件下，Ni()不能被氧化；高錳酸鉀的還原產 物是MnO2。 回答下列問題： (1)反應中除掉的雜質離子是_，發生反應的離子方程式為_；在加高錳酸鉀溶液前，若pH較低，對除雜的影響是_。 (2)反應的反應類型為_，過濾得到的濾渣中，除了過量的鋅外還有_。,【解析】(1)反應中除去的雜質離子是Fe2+和Mn2+，發生反應的離子 方程式為 +3Fe2+7H2O=3Fe(OH)3+MnO2+5H+，2 +3Mn2+2H2O =5MnO2+4H+ 在加高錳酸鉀之前，若溶液的pH較低，則鐵離子和錳離子不能生成沉 淀而除去。 (2)反應的反應類型是置換反應，過濾所得到的濾渣中除了過量的 鋅外還有

3、置換出來的金屬鎳。,答案：(1)Fe2+和Mn2+ +3Fe2+7H2O=3Fe(OH)3+MnO2+5H+， 2 +3Mn2+2H2O=5MnO2+4H+ 鐵離子和錳離子不能生成沉淀，從而無法除去鐵和錳雜質 (2)置換反應鎳,【考綱要求】 1.了解常見金屬元素(如Na、Al、Fe、Cu等)的活動性順序。 2.了解常見金屬及其重要化合物的主要性質及其應用。 3.了解合金的概念及其重要應用。 4.金屬單質及其重要化合物知識的綜合應用。,【考查特點】 1.客觀題： (1)考查“性質”：Na、Al、Fe、Cu的單質、氧化物、氫氧化物和鹽。 (2)考查“式子”：常見金屬(如Na、Al、Fe、Cu等)及

4、其重要化合物(如Na2O2、Al2O3、Fe2O3、CuO等)的主要化學方程式、離子方程式。 (3)考查“應用”：以金屬及其化合物為載體考查離子共存、離子方程式、氧化還原反應、物質的鑒別與分離等。,2.主觀題： (1)考查“兩性”：鋁的化合物的兩性。 (2)考查“轉化”與“檢驗”：Fe3+與Fe2+的轉化及檢驗等。 (3)考查“能力”：以“鐵三角”“鋁三角”轉化關系為載體，考查圖象分析能力和計算能力。 (4)考查“應用”：以化工流程形式，考查金屬礦物、工業廢液的處理或工業原料的制備等。 (5)考查“探究”：實驗探究金屬及其化合物的性質。,1.區分6種物質的顏色。 Na2O2是_；Fe2O3是_

5、；Fe3O4是_； Al(OH)3、Fe(OH)2是_；Fe(OH)3是_。 2.熟記4種物質的俗名。 Na2CO3_，NaHCO3_， KAl(SO4)212H2O_， CuSO45H2O_。,淡黃色,紅棕色,黑色,白色,紅褐色,純堿(蘇打),小蘇打,明礬,藍礬(膽礬),3.辨明5個常見認識誤區： (1)Na2O2不是_氧化物。 (2)溶液中加入KSCN溶液，溶液變紅色，只能說明溶液中含有_， 無法證明是否含有_。 (3)既能與酸反應生成氣體，又能與堿反應生成氣體的物質不一定是 Al，還可能是_或_等。 (4)Fe與Cl2反應，無論Cl2是否過量，產物均為_。 (5)Na在氧氣中燃燒，無論氧

6、氣是否足量，產物均為_。,堿性,Fe3+,Fe2+,(NH4)2CO3,NH4HCO3,FeCl3,Na2O2,4.掌握3類特殊的反應： (1)既能與酸反應，又能與堿反應的物質可能是Al、Al2O3、Al(OH)3、弱酸的酸式鹽(如NaHCO3)等。 (2)與水接觸產生氣體的常見物質有Na、K、Na2O2。 (3)與水接觸既產生氣體又產生沉淀的物質有Al2S3、Mg3N2、CaC2等。,考點一 鈉及其化合物的性質與應用 【典例1】(2015青島一模)為了使宇航員在飛船中得到一個穩定的、良好的生存環境，一般在飛船內安裝盛有Na2O2顆粒的裝置，它的用途是產生氧氣。下列關于Na2O2的敘述正確的是

7、( ) A.Na2O2中陰、陽離子的個數比為11 B.Na2O2分別與水及CO2反應產生相同量的O2時，需要水和CO2的質量相等,C.Na2O2分別與水及CO2反應產生相同量的O2時，轉移電子的物質的量相等 D.Na2O2的漂白原理與SO2的漂白原理相同,【破題關鍵】 (1)構成Na2O2的陽、陰離子分別是Na+與 ，而非Na+與O2-。 (2)根據Na2O2與水及CO2反應的方程式可知生成相同物質的量的O2時消耗的水和二氧化碳的物質的量相同。 (3)Na2O2與水及CO2反應時Na2O2既作氧化劑又作還原劑。 (4)SO2的漂白性是它易與有色物質化合生成不穩定的無色物質。,【解析】選C。Na

8、2O2的電子式為 ，故陰、陽離 子的個數比為12，A項錯誤；生成相同量的O2時消耗的水和二氧化 碳的物質的量相同，但質量不同，B項錯誤；由得失電子守恒知兩者 轉移電子的物質的量相同，C項正確；Na2O2因具有強氧化性而有漂白 性，SO2易與有色物質化合生成不穩定的無色物質，故原理不同，D項 錯誤。,【方法歸納】Na2O2與CO2、H2O反應的重要關系 (1)氣體體積差的關系。 若CO2和水蒸氣的混合氣體(或單一氣體)通過足量Na2O2，氣體體積的 減少量是原氣體體積的 ，即為生成氧氣的量。,(2)先后順序關系。 一定量的Na2O2與一定量的CO2和H2O(g)的混合物反應，可視為Na2O2首先

9、與CO2反應，剩余的Na2O2再與H2O(g)反應。 (3)電子轉移關系。 當Na2O2與CO2或H2O反應時，每產生1 mol O2就轉移2 mol電子。,(4)固體質量變化關系。 1 mol CO2、水蒸氣分別與足量Na2O2反應時，固體分別增重28 g、 2 g，從組成上看相當于吸收了CO2中的“CO”，或相當于吸收了水蒸氣中的“H2”，所以固體增加的質量m=28n(C)或m=n(H)。此規律適用于H2O、CO2與Na2O2反應的計算。,【題組過關】 1.(2015臨沂一模)某固體物質只含有鈉和氧兩種元素，將它放在足量的水中產生兩種氣體，這兩種氣體又可以在一定條件下反應生成水。則原固體物

10、質的組成是( ) A.Na2O2與Na2OB.Na和NaOH C.Na2O2和NaD.Na和Na2O,【解析】選C。兩種氣體可以在一定條件下反應生成水，可知兩種氣體為H2和O2。Na與H2O反應生成H2，Na2O2與H2O反應生成O2，C項正確；A項無法生成H2；B項含三種元素，不符合題意；D項無法生成O2，只能生成H2，不符合題意。,2.(2015昆明一模)用下圖所示裝置不能達到有關實驗目的的 是( ),A.用甲圖裝置證明密度(煤油)(鈉)(水) B.用乙圖裝置制備Fe(OH)2 C.用丙圖裝置制取金屬錳 D.用丁圖裝置比較NaHCO3和Na2CO3的熱穩定性,【解析】選D。鈉放入裝有水和煤

11、油的燒杯中，鈉在水和煤油的接觸界面處反應，說明鈉的密度介于二者之間，A項正確；利用煤油隔絕空氣，將滴管插入試管底部，可以觀察到白色的Fe(OH)2，B項正確；鎂條引燃，氯酸鉀助燃可以引發鋁熱反應，C項正確；NaHCO3被直接加熱，溫度較高，即使NaHCO3分解，也不能說明二者的穩定性差異，D項錯誤。,【加固訓練】1.下列說法正確的是( ) A.實驗室常用鋁鹽溶液與氫氧化鈉溶液制備Al(OH)3沉淀 B.將Na投入NH4Cl溶液中只能生成一種氣體 C.過量的銅與濃硝酸反應有一氧化氮生成 D.Na久置于空氣中，可以和空氣中的有關物質反應，最終生成NaHCO3,【解析】選C。鋁鹽和氫氧化鈉溶液反應生

12、成的Al(OH)3會溶于NaOH溶液生成偏鋁酸鈉，NaOH溶液的量不易控制，A項錯誤；鈉和水反應生成氫氣，氫氧化鈉和氯化銨反應生成氨氣，B項錯誤；銅和濃硝酸反應生成二氧化氮，隨著反應的進行，溶液變成稀溶液，銅和稀硝酸反應生成一氧化氮，C項正確；鈉久置在空氣中，和氧氣反應生成氧化鈉，氧化鈉和水反應生成氫氧化鈉，氫氧化鈉潮解再和二氧化碳反應生成碳酸鈉，碳酸鈉結合空氣中的水生成Na2CO310H2O，十水碳酸鈉易風化生成碳酸鈉，D項錯誤。,2.(2015西安三模)如圖所示，在蒸發皿中放一小塊鈉，加熱至熔化時，用玻璃棒蘸取少量無水CuSO4與熔化的鈉接觸，瞬間產生耀眼的火花，同時有紅色物質生成。據此判

13、斷下列說法中不正確的是( ),A.上述反應是置換反應 B.上述反應是放熱反應 C.上述反應中CuSO4表現了還原性 D.加熱且無水條件下，Na可以與CuSO4反應并生成Cu 【解析】選C。鈉的化學性質很活潑，在加熱熔融的條件下與無水CuSO4反應可置換出銅，所以生成的紅色物質為單質Cu，其中Cu2+被還原，表現了氧化性，所以A、D正確，C錯誤，同時由反應條件接觸瞬間產生耀眼的火花，可推測該反應為放熱反應，B項正確。,考點二 鎂、鋁及其化合物的性質與應用 【典例2】(2014山東高考改編)離子液體是一種室溫熔融鹽，為非 水體系。由有機陽離子、 和 組成的離子液體作電解液 時，可在鋼制品上電鍍鋁。

14、 (1)為測定鍍層厚度，用NaOH溶液溶解鋼制品表面的鋁鍍層，當反應 轉移6 mol電子時，所得還原產物的物質的量為_mol。 (2)用鋁粉和Fe2O3做鋁熱反應實驗，需要的試劑還有_。 a.KClb.KClO3c.MnO2d.Mg,【破題關鍵】 (1)NaOH溶解鋁的化學方程式為2Al+2NaOH+2H2O=2NaAlO2+3H2，分析化合價變化，可得H2為還原產物。 (2)鋁熱反應需要高溫來引發，可在混合物粉末上插一根鎂條做引信，混入適量氯酸鉀幫助鎂條燃燒。,【解析】(1)用NaOH溶解鋁鍍層時發生反應：2Al+2NaOH+2H2O=2NaAlO2+3H2，H2是還原產物，當轉移6 mol

15、電子時，該反應可得到3 mol還原產物。 (2)引發鋁粉和Fe2O3粉末反應的助燃劑為KClO3，然后插入鎂條，點燃鎂條即可使鋁熱反應發生。 答案：(1)3(2)b、d,【誤區提醒】 (1)易忽視Al、Al2O3、Al(OH)3僅能溶于強酸和強堿溶液中(如在氨水和碳酸中均不溶)。 (2)易忽視Al3+、 只能分別存在于強酸性與強堿性溶液中。 (3)鎂不僅可置換酸中的氫，也可與水解呈酸性的鹽溶液反應產生H2，如鎂條置于NH4Cl溶液中可產生H2。,(4)由于KspMg(OH)2Ksp(MgCO3)，故在碳酸鹽溶液中Mg2+總是轉化 為Mg(OH)2沉淀，如Mg(HCO3)2與Ca(OH)2溶液混

16、合，容易寫成生成 MgCO3、CaCO3，正確的寫法是Mg2+2 +2Ca2+4OH-=2CaCO3 +Mg(OH)2+2H2O。 (5)Al3+與OH-、 、 、 、 、 、S2-等不能大量共 存，其中和OH-是因為直接反應不能大量共存，其余均是因為發生水 解相互促進反應不能大量共存。,(6) 與H+、 、Al3+、Mg2+、Cu2+不能大量共存，其中和H+是因 為直接反應不能大量共存，其余是因為發生水解相互促進反應不能大 量共存。,【題組過關】 1.(2015合肥一模)下列敘述中，正確的是( ) A.氯化鋁溶液中加入過量氨水，反應的實質是 Al3+3NH3H2O=Al(OH)3+ B.在加

17、入鋁粉能放出氫氣的溶液中：K+、 、 、Cl-一定能夠 大量共存 C.鎂鋁合金既可完全溶于過量鹽酸又可完全溶于過量NaOH溶液 D.依據鋁熱反應原理，能發生反應2Al+3MgO 3Mg+Al2O3,【解析】選A。Al(OH)3不能溶解于氨水、碳酸等弱堿和弱酸中，A項 正確；能夠使鋁粉產生氫氣的溶液可能是強酸性溶液，則 不能存 在，也可能是強堿性溶液，則 不能大量存在，B項錯誤；鎂和鋁 都屬于活潑金屬，都能夠與鹽酸反應，但是鎂不能與NaOH溶液反應， C項錯誤；鋁熱反應的實質是利用鋁的還原性，還原金屬性比鋁弱的 難熔金屬氧化物，故不能用鋁熱法制取鎂，D項錯誤。,2.下列有關鋁或其化合物的說法中不

18、正確的是( ) A.制備AlCl3不能采用將溶液直接蒸干的方法 B.工業上采用電解AlCl3的方法冶煉金屬鋁 C.實驗室常用氨水和硫酸鋁溶液制備Al(OH)3 D.存在于污水中的膠體物質，常用投加明礬等電解質的方法進行處理,【解析】選B。AlCl3溶液直接蒸干得到的是Al(OH)3和Al2O3的混合物，A項正確；AlCl3是共價化合物，熔融狀態不能電離，不導電，所以工業上用電解熔融Al2O3的方法制取鋁，B項錯誤；Al(OH)3具有兩性，但不能溶于氨水，C項正確；明礬作為電解質使污水中的膠體物質如泥沙污物等聚沉，從而達到凈水目的，D項正確。,【加固訓練】1.(2015銀川二模)下列說法不正確的

19、是( ) A.Na2O2能與CO2反應，可用作呼吸面具的供氧劑 B.鋁單質既能和酸反應又能和強堿反應，可用于制備光導纖維 C.明礬能水解生成Al(OH)3膠體，可用作凈水劑 D.Al2O3熔點高，可用于制作耐高溫儀器,【解析】選B。Na2O2能與CO2反應生成氧氣，常用作供氧劑，A項正確；鋁單質既能和酸反應又能和強堿反應，但不能用于制備光導纖維，制造光導纖維的材料是二氧化硅，B項錯誤；明礬易水解生成氫氧化鋁膠體，氫氧化鋁膠體具有吸附性，可用于凈水，C項正確；Al2O3熔點高，硬度大，可用于制作耐高溫儀器，D項正確。,2.(2015西安一模)有一塊鎂鋁合金，其中鎂與鋁的質量比是89。加入足量稀硫

20、酸使其完全溶解后，再加入NaOH溶液，生成沉淀的質量隨NaOH溶液體積變化的曲線如圖所示，其中正確的是( ),【解析】選A。鎂與鋁的質量比是89，則物質的量之比是11，NaOH溶液至過量后Al(OH)3完全溶解，只有Mg(OH)2沉淀，B項錯；等物質的量的Mg(OH)2與Al(OH)3的質量之比是5878，即剩余的Mg(OH)2的質量小于沉淀最大質量的1/2，排除C項、D項，A項正確。,考點三 鐵、銅及其化合物的性質和應用 【典例3】(2013天津高考)FeCl3在現代工業生產中應用廣泛。某化學研究性學習小組模擬工業流程制備無水FeCl3，再用副產品FeCl3溶液吸收有毒的H2S。 .經查閱資

21、料得知：無水FeCl3在空氣中易潮解，加熱易升華。他們設計了制備無水FeCl3的實驗方案，裝置示意圖(加熱及夾持裝置略去)及操作步驟如下：,檢驗裝置的氣密性； 通入干燥的Cl2，趕盡裝置中的空氣； 用酒精燈在鐵屑下方加熱至反應完成；, 體系冷卻后，停止通入Cl2，并用干燥的N2趕盡Cl2，將收集器密封。 請回答下列問題： (1)裝置A中反應的化學方程式為_。 (2)第步加熱后，生成的煙狀FeCl3大部分進入收集器，少量沉積在反應管A右端。要使沉積的FeCl3進入收集器，第步操作是_。,(3)操作步驟中，為防止FeCl3潮解所采取的措施有(填步驟序號) _。 (4)裝置B中冷水浴的作用為_；裝置

22、C的名稱為_；裝置D中FeCl2全部反應后，因失去吸收Cl2的作用而失效，寫出檢驗FeCl2是否失效的試劑：_ _。 (5)在虛線框中畫出尾氣吸收裝置E并注明試劑。,.該組同學用裝置D中的副產品FeCl3溶液吸收H2S，得到單質硫；過 濾后，再以石墨為電極，在一定條件下電解濾液。 (6)FeCl3與H2S反應的離子方程式為_。 (7)電解池中H+在陰極放電產生H2，陽極的電極反應式為_ _。 (8)綜合分析實驗的兩個反應，可知該實驗有兩個顯著優點：H2S 的原子利用率為100%；_。,【破題關鍵】(1)FeCl3易潮解，加熱易升華，根據題意，整個實驗過程要避開水蒸氣和降溫。 (2)注意實驗的安

23、全性和尾氣的吸收。 (3)電解時先確定電解質溶液再確定電極反應。,【解析】.本實驗的關鍵是要保持干燥，防止水蒸氣的干擾。 (1)裝置A中發生反應3Cl2+2Fe 2FeCl3。 (2)FeCl3加熱易升華，在A右端冷卻凝固的FeCl3可用加熱的方法趕進收集器。 (3)防止FeCl3潮解的操作是和。,(4)裝置D中FeCl2失效即FeCl2全部生成了FeCl3，只要檢驗是否含有Fe2+即可，可用K3Fe(CN)6檢驗。 (5)尾氣吸收可用NaOH溶液。 .用FeCl3吸收H2S，然后再電解使FeCl2再轉化成FeCl3，可使H2S全部轉化成S和H2，使FeCl3循環利用。電解時，電解池的陽極上F

24、e2+發生氧化反應，生成Fe3+。,答案：(1)2Fe+3Cl2 2FeCl3 (2)在沉積的FeCl3固體下方加熱 (3) (4)冷卻，使FeCl3沉積，便于收集產品 干燥管K3Fe(CN)6溶液,(5) (6)2Fe3+H2S=2Fe2+S+2H+ (7)Fe2+-e-=Fe3+ (8)FeCl3得到循環利用,【題組過關】 1.(2015舟山三模)某溶液中可能存在Fe3+、Fe2+、I-、 、Cl-、 六種離子中的幾種。進行下列實驗： 取少量溶液滴加KSCN溶液，溶液呈紅色； 另取少量原溶液滴加鹽酸，溶液的棕黃色加深。 據此可以推斷，該溶液中一定大量存在的陰離子是( ) A.I- B. C

25、.Cl- D.,【解析】選D。由可知溶液中一定含有Fe3+，有Fe3+一定無I-、 ；由可知加入鹽酸后又生成Fe3+，說明原溶液中含有Fe2+ 和 。,2.(2015大連一模)已知甲、乙、丙、丁4種物質均含有常見金屬元素A，其中甲為紅棕色粉末。它們之間有如圖所示的轉化關系(轉化過程中部分產物未標出)。,(1)甲的化學式為_。 (2)寫出丙溶液和乙反應生成丁的離子方程式_。 (3)請寫出A的單質與水蒸氣反應的化學方程式_。 (4)試寫出檢驗丙中陽離子的方法_。,【解析】根據甲為紅棕色粉末，丙與乙反應生成丁，丁與氯氣反應生成丙，甲、乙、丙、丁都含A元素，說明A是變價金屬，為鐵，可推知甲可能是Fe2

26、O3，被CO還原為乙：Fe，Fe與氯氣反應生成丙：FeCl3，Fe與鹽酸反應生成丁：FeCl2，Fe3+的檢驗可用KSCN溶液，取試樣少許于試管中，滴加KSCN溶液，若溶液呈紅色，表明含Fe3+。,答案：(1)Fe2O3(2)2Fe3+Fe=3Fe2+ (3)3Fe+4H2O(g) Fe3O4+4H2 (4)取試樣滴加KSCN溶液，若變紅說明含有Fe3+,【備選考點】金屬及其化合物性質探究 【典例】(2015六安一模)已知硝酸具有強氧化性，能氧化+2價 鐵。例如，3FeO+10HNO3=3Fe(NO3)3+NO+5H2O3Fe3O4+28HNO3=9Fe(NO3)3+NO+14H2O 酸性高錳

27、酸鉀溶液能氧化+2價鐵，離子方程式為5Fe2+ (紫 紅色)+8H+=Mn2+(無色)+5Fe3+4H2O,某種催化劑為鐵的氧化物，化學興趣小組在實驗室對該催化劑中鐵元素的價態進行探究：將適量稀硝酸加入少許樣品中，加熱溶解；取少許溶液，滴加KSCN溶液后出現紅色。一位同學由此得出該催化劑中鐵元素價態為+3價的結論。 (1)請指出該結論是否正確，并說明理由_。,(2)請完成對鐵元素價態的探究： 限選實驗儀器與試劑：燒杯、試管、玻璃棒、藥匙、滴管、酒精燈、 試管夾、3 molL-1H2SO4、3% H2O2、6 molL-1HNO3、0.01 molL-1 KMnO4、NaOH稀溶液、0.1 mo

28、lL-1KI、20% KSCN、蒸餾水。,提出合理假設。 假設1：_； 假設2：_； 假設3：_。 設計實驗方案證明你的假設。,實驗過程。 根據的實驗方案，進行實驗。請按下表格式寫出實驗操作步驟、預期現象與結論：,【破題關鍵】 (1)硝酸具有強氧化性，能氧化Fe2+，故將適量稀硫酸加入少許樣品中，加熱溶解。 (2)酸性高錳酸鉀溶液能氧化Fe2+。 (3)KSCN溶液檢驗Fe3+，現象明顯且靈敏。,【解析】鐵的氧化物有氧化鐵、氧化亞鐵和四氧化三鐵，其中氧化鐵 含有+3價鐵，氧化亞鐵含+2價鐵，而四氧化三鐵含+2、+3價鐵，所以 按照以上三個角度進行假設。+2價鐵離子具有還原性，能被氧化劑如 硝酸

29、、酸性高錳酸鉀溶液氧化成+3價鐵。檢驗鐵的氧化物中鐵元素價 態，先要將氧化物溶于非氧化性酸(如稀硫酸、稀鹽酸)轉化成同價態 的離子。+3價鐵離子存在時，檢驗+2價鐵離子，要考慮+3價鐵離子的 干擾，利用其還原性檢驗，如酸性高錳酸鉀溶液為紫紅色，鐵離子為 淺黃色，不會覆蓋紫紅色，但是，用高錳酸鉀溶液檢驗亞鐵離子時，,高錳酸鉀能氧化Cl-，Cl-對實驗有干擾。綜上所述，只能選稀硫酸溶解鐵的氧化物。值得注意的是，鐵鹽溶液呈黃色，能覆蓋淺綠色的亞鐵鹽溶液，所以，鐵的氧化物溶于稀硫酸，溶液呈黃色，說明鐵離子一定存在，亞鐵離子可能存在。用KSCN溶液檢驗鐵離子，現象明顯且靈敏。題目沒有提供淀粉溶液，如果用

30、KI溶液檢驗鐵離子，生成I2溶于水呈黃色，與鐵離子的溶液顏色相近，無法區別。所以，不能用KI溶液檢驗溶液中是否含鐵離子。,答案：(1)該結論不正確。稀硝酸有強氧化性，若該鐵的價態為+2價，則被氧化為+3價同樣可使KSCN溶液變紅色 (2)假設1：催化劑中鐵元素的價態為+3價 假設2：催化劑中鐵元素的價態為+2價 假設3：催化劑中鐵元素的價態既有+3價也有+2價,實驗過程,【題組過關】 1.已知某混合金屬粉末，除鋁外還含有鐵、銅中的一種或兩種，所含金屬的量都在5%以上。請設計合理實驗探究該混合物金屬粉末中鐵、銅元素的存在。 僅限選擇的儀器和試劑：燒杯、試管、玻璃棒、量筒、容量瓶、滴管、藥匙；1

31、molL-1硫酸、2 molL-1硝酸、2 molL-1NaOH溶液、20% KSCN溶液。完成以下實驗探究過程：,(1)提出假設： 假設1：該混合金屬粉末中除鋁外還含有_元素； 假設2：該混合金屬粉末中除鋁外還含有_元素； 假設3：該混合金屬粉末中除鋁外還含有鐵、銅元素。 (2)設計實驗方案：基于假設3，設計出實驗方案。,(3)實驗過程：根據(2)的實驗方案，敘述實驗操作、預期現象和結論。,【解析】(1)依題意，鋁樣品中可能含鐵，也可能含銅，還可能既含 鐵又含銅。(3)根據限用儀器和試劑知，用氫氧化鈉溶液分離鋁與 鐵、銅，或用稀硫酸分離鐵、鋁和銅。KSCN溶液用于檢驗鐵離子存 在，硝酸用于氧

32、化亞鐵離子或銅。確認某成分存在，最好用兩種實驗 現象，做到雙保險。思路1，用過量氫氧化鈉溶解樣品，過濾得偏鋁 酸鈉溶液和固體鐵、銅混合物；檢驗固體中鐵、銅：加入過量稀硫 酸，產生氣泡，溶液變淺綠色，過濾得溶液和固體。在該溶液中加入,硝酸，加入KSCN溶液，溶液變紅色，確認有鐵存在；固體再加入硝酸，溶解產生無色氣泡，在空氣中逐漸變成紅棕色，溶液變成藍色，加NaOH溶液后有藍色沉淀產生，證明銅存在。思路2，在鋁樣品中加入足量稀硫酸，過濾得固體和溶液。在固體中加入硝酸，檢驗銅；在濾液中加入KSCN溶液，無明顯現象，再滴加稀硝酸，溶液變紅色，證明鐵存在。,答案：(1)CuFe(順序可交換) (3)用藥

33、匙取少許樣品，加入試管A中，再用滴管取過量NaOH溶液并滴加到試管A中，充分反應后，靜置。棄去上層清液，剩余固體備用樣品部分溶解，并有氣體放出 往試管A的剩余固體中加過量稀硫酸，充分反應后，靜置。取上層清液于試管B中，剩余固體備用固體部分溶解，并有氣體放出，溶液呈淺綠色，可能含鐵,往試管B中加入少許稀硝酸，再滴加KSCN溶液溶液變黃色，加KSCN后顯紅色，結合可知，一定含鐵 往剩余固體中加入稀硝酸，再滴加NaOH溶液固體溶解，有無色刺激性氣體產生并很快變成紅棕色，溶液顯藍色，加NaOH溶液后有藍色沉淀產生，一定含銅,2.化工生產中常利用硫酸廠煅燒黃鐵礦石的燒渣(主要成分為鐵的氧化物及少量FeS

34、、SiO2等)來制備聚鐵(堿式硫酸鐵的聚合物)和綠礬(FeSO47H2O)，過程如下：,(1)將過程中產生的氣體通入下列溶液中，溶液會褪色的是_(填選項序號)。 a.品紅溶液b.紫色石蕊溶液 c.酸性KMnO4溶液d.溴水 (2)過程中，FeS和O2、H2SO4反應的離子方程式為_ _。,(3)過程中，需加入的物質是_；反應的化學方程式為_。 用溶液Y制綠礬時，可取少量Y溶液于試管中，向試管內加入少量的_溶液，觀察溶液是否變為_色，以驗證其中是否含有Fe3+。 (4)在實驗室里，完成過程中的_(填操作名稱)，需要使用酒精燈、三腳架、坩堝鉗等，還需要的儀器有_。,(5)過程調節pH，最好選用下列

35、試劑中的_(填選項序號)。 a.稀硫酸b.CaCO3 c.NaOH溶液d.Fe2O3 (6)過程中，將溶液Z加熱到7080，目的是_。,【解析】由題中信息可知，過程向燒渣中加稀硫酸并同時通入氧氣，鐵的氧化物、硫化亞鐵均會溶解，生成硫酸鐵、單質硫和水，所以溶液X是硫酸鐵溶液，過程灼燒固體，其中的硫被氧化為二氧化硫。 (1)二氧化硫能分別使品紅溶液、酸性KMnO4溶液和溴水褪色。 (2)過程中，FeS和O2、H2SO4反應的離子方程式為4FeS+3O2+12H+=4Fe3+6H2O+4S。,(3)由產物綠礬逆推可知過程就是將硫酸鐵轉化為硫酸亞鐵的過程，應加入鐵粉還原硫酸鐵，有關反應的化學方程式為F

36、e2(SO4)3+Fe=3FeSO4。驗證硫酸亞鐵溶液中是否含有Fe3+，可用含SCN-的溶液檢驗，若溶液變為紅色，證明溶液中含有Fe3+，若溶液不變色，證明溶液中不含Fe3+。 (4)由硫酸亞鐵溶液制綠礬，應使用蒸發濃縮、冷卻結晶的方法，需要使用酒精燈、三腳架、坩堝鉗、蒸發皿、玻璃棒等。,(5)過程實質上是要提高溶液的pH，中和多余的硫酸，以生成聚鐵膠體，最好選用NaOH溶液。 (6)過程中，將硫酸鐵溶液加熱到7080，目的是促進Fe3+的水解。,答案：(1)a、c、d (2)4FeS+3O2+12H+=4Fe3+6H2O+4S (3)Fe(或鐵)Fe2(SO4)3+Fe=3FeSO4硫氰化

37、鉀(或其他合理答案)紅 (4)蒸發濃縮、冷卻結晶蒸發皿、玻璃棒 (5)c(6)促進Fe3+的水解,無機化工生產流程 類型一物質制備型 【典題示例】(2015廣東高考T32)七鋁十二鈣(12CaO7Al2O3)是新型的超導材料和發光材料，用白云石(主要含CaCO3和MgCO3)和廢鋁片制備七鋁十二鈣的工藝如下：,(1)煅粉主要含MgO和_，用適量NH4NO3溶液浸取煅粉后，鎂化合物幾乎不溶，若濾液中c(Mg2+)小于510-6molL-1，則溶液pH大于_Mg(OH)2的Ksp=510-12；該工藝中不能用(NH4)2SO4代替NH4NO3，原因是_。 (2)濾液中的陰離子有_(忽略雜質成分的影

38、響)；若濾液中僅通入CO2，會生成_，從而導致CaCO3產率降低。,(3)用NaOH溶液可除去廢Al片表面的氧化膜，反應的離子方程式為 _ (4)電解制備Al(OH)3時，電極分別為Al片和石墨，電解總反應方程 式為_。 (5)一種可超快充電的新型鋁電池，充放電時 和 兩種離 子在Al電極上相互轉化，其他離子不參與電極反應，放電時負極Al 的電極反應式為_。,【審題指導】抽絲剝繭溯本求源,答案：(1)CaO11加入(NH4)2SO4會生成CaSO4微溶物，再過濾會被除去，造成CaCO3減少 (2) 和OH-Ca(HCO3)2 (3)2OH-+Al2O3=2 +H2O (4)2Al+6H2O 2

39、Al(OH)3+3H2 (5)Al-3e-+7 =4,【類題通法】 1.審題。 審題時注意從題干中獲取有用信息，了解生產的產品，可以“在方框下面標示轉化后生成的所有物質”。,2.析題正確解題的關鍵： (1)明確原始物質及目標物質。 (2)明確化工生產流程：原料對原料的預處理核心化學反應產品的提純分離目標產物。 (3)掌握主要的化工生產原理等。,(4)掌握常見的與化工生產有關的操作方法及作用。尤其要注意對原料進行的預處理和控制反應條件的常用方法，它們分別是對原料進行預處理的常用方法及其作用：研磨以增大接觸面積而加快反應速率；對原料酸(或水)浸的目的是與酸(或水)接觸反應或溶解；灼燒以除去可燃雜質

40、；煅燒以促使物質轉化。 常用的控制反應條件的方法：調節溶液的pH使某些金屬離子沉淀；控制溫度、壓強以加快反應速率或使平衡移動；趁熱過濾以防止某物質降溫而析出；冰水洗滌以洗去雜質離子而減少晶體的損耗。,3.解題正確解題的步驟。 “抓住流程圖中每步轉化的物質變化”來分析解決問題，分析某步轉化試劑的選擇及流程中加入某試劑的原因，得出轉化后生成的所有物質，從問題中獲取信息，幫助解題。 4.檢查正確解題的保證。 最后要對照試題進行認真的檢查核對，避免失誤。,【即時訓練】 1.(2015泉州一模)聚合氯化鋁是新型、高效絮凝劑和凈水劑，其單體是液態堿式氯化鋁Al2(OH)nCl6-n，工業上常采用鋁鹽溶液部

41、分水解制備堿式氯化鋁，其工藝流程如下：,已知：高嶺土：Al2O3(25%34%)、SiO2(40%50%)、Fe2O3(0.5%3.0%)及少量雜質和水。 Al3+以氫氧化物形式完全沉淀時，溶液的pH為5.2。 根據流程圖回答下列問題： (1)寫出溶解過程中反應的離子方程式_。 (2)加適量鋁粉的主要目的是_。,(3)溶液的pH需控制在4.24.5的原因是_， 具體操作中除添加必要的試劑，還需借助的實驗用品是_ _。 (4)“蒸發濃縮”需保持溫度在90100，控制該溫度的操作名稱是_，寫出該過程反應的化學方程式_。,【解析】(1)高嶺土中的Al2O3、Fe2O3在溶解時可與鹽酸反應，SiO2為

42、酸性氧化物，不與鹽酸反應。 (2)加適量鋁粉可除去溶液中的鐵離子雜質。 (3)pH超過4.5，Al3+會形成Al(OH)3沉淀；pH低于4.2，Al3+水解程度很小，很難形成液態堿式氯化鋁Al2(OH)nCl6-n。溶液的pH需控制在4.24.5，所以具體操作中除添加必要的試劑，還需借助的實驗用品是pH計(或精密pH試紙)。,(4)“蒸發濃縮”需保持溫度在90100，故需要水浴加熱。此時鋁離子水解生成Al2(OH)nCl6-n，反應的化學方程式為2AlCl3+nH2O= Al2(OH)nCl6-n+nHCl,答案：(1)Al2O3+6H+=2Al3+3H2O、 Fe2O3+6H+=2Fe3+3

43、H2O (2)除去溶液中的鐵離子 (3)pH超過4.5，Al3+會形成Al(OH)3沉淀；pH低于4.2，Al3+水解程度很小，很難形成液態堿式氯化鋁Al2(OH)nCl6-n pH計(或精密pH試紙) (4)水浴加熱2AlCl3+nH2O=Al2(OH)nCl6-n+nHCl,2.氯化鐵是常見的水處理劑，無水FeCl3的熔點為555 K，沸點為 588 K。工業上制備無水FeCl3的一種工藝流程如下：,(1)氯化鐵能用作水處理劑的原因是_(用必要的文字和化學方程式說明)。 (2)吸收塔中吸收劑X是_，有關反應的離子方程式是_。 (3)溫度超過673 K時，捕集器中捕集到的物質的相對分子質量為

44、325，該物質的分子式為_。,(4)從副產物FeCl3溶液中獲得FeCl36H2O的方法是_。 (5)用FeCl3溶液(32%35%)腐蝕印刷線電路板的廢液中含FeCl3、FeCl2和CuCl2。用化學方法回收廢液中銅的方法是_ (用反應式表示并簡述操作要點)。,【解析】(1)FeCl3是強酸弱堿鹽，能水解生成Fe(OH)3膠體，Fe(OH)3膠體可吸附并沉降水中懸浮的雜質，用作凈水劑。 (2)鐵屑與氯氣在反應爐中發生放熱反應，反應爐中的溫度很高，所以尾氣中含有Cl2和FeCl3，用吸收劑FeCl2溶液可吸收此尾氣得到FeCl3溶液。 (3)FeCl3的相對分子質量為162.5，所以捕集器中相

45、對分子質量為325的物質為Fe2Cl6。,(4)FeCl3水解生成的HCl易揮發，直接在空氣中加熱FeCl3溶液不能得到FeCl36H2O，為了抑制FeCl3水解，可在HCl氣氛中加熱濃縮FeCl3溶液，然后冷卻結晶。,答案：(1)FeCl3+3H2O Fe(OH)3(膠體)+3HCl，Fe(OH)3膠體能吸附并沉降水中懸浮的物質 (2)FeCl2溶液2Fe2+Cl2=2Fe3+2Cl- (3)Fe2Cl6 (4)在HCl氣氛中加熱濃縮FeCl3溶液，然后冷卻結晶 (5)加過量鐵粉，發生反應CuCl2+Fe=FeCl2+Cu，過濾，分離得到的固體再與鹽酸反應以溶解殘留的鐵，過濾得到銅(或過濾、

46、洗滌、干燥后，用磁鐵吸去鐵可得到銅),類型二物質提純型 【典題示例】(2015全國卷T27節選)硼及其化合物在工業上有許多用途。以鐵硼礦(主要成分為Mg2B2O5H2O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Mg2B2O5H2O與硫酸反應的化學方程式_。 為提高浸出速率，除適當增加硫酸濃度外，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”中還剩余的物質是_(寫化學式)。,(3)“凈化除雜”需先加H2O2溶液，作用是_。 然后再調節溶液的pH約

47、為5，目的是_。 (4)“粗硼酸”中的主要雜質是_(填名稱)。,【審題指導】抽絲剝繭溯本求源,答案：(1)Mg2B2O5H2O+2H2SO4 2MgSO4+2H3BO3升高反應溫度、減小鐵硼礦粉粒徑 (2)Fe3O4SiO2和CaSO4 (3)將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,【類題通法】 1.解答無機化工流程試題的程序： (1)基本步驟。 從題干中獲取有用信息，了解生產的產品。 整體瀏覽一下流程，基本辨別出預處理、反應、提純、分離等階段。,分析流程中的每一步驟，從幾個方面了解流程：A.反應物是什么；B.發生了什么反應；C.該反應造成了什么后果，對制造產品有什么作用。抓住一個關鍵點：一切反應或操作都是為獲得產品而服務的。 從問題中獲取信息，幫助解題。,(2)解題思路。 明確整個流程及每一部分的目的仔細分析每步反應發生的條件以及得到的產物的物理或化學性質結合基礎理論與實際問題思考注意答題的模式與要點。,2.解答無機化工流程試題常用到的方法： (1)提純方法。,(2)分離方法。 過濾(熱濾或抽濾)：分離難溶物和易溶物