高考课标版高考化学13专题十三 铁铜及其化合物 金属的冶炼Word文档格式.docx
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NH3
NO
C.SiO2
H2SiO3
Na2SiO3(aq)
D.Al2O3
Al(OH)3
AlCl3(aq)
答案 B
3.(2019届云南昆明摸底调研,4)将下列各组物质发生反应生成的气体分别通入FeCl2溶液,不能与FeCl2发生反应的是( )
A.CaO和浓氨水B.二氧化锰和浓盐酸共热
C.Na2O2和CO2D.铜片和浓硫酸共热
答案 D
4.(2017辽宁铁岭协作体一联,10)下列有关实验原理、方法和结论都正确的是( )
A.室温下向苯和少量苯酚的混合溶液中加入适量NaOH溶液,振荡、静置后分液,可除去苯中的少量苯酚
B.取少量溶液X,向其中加入适量新制氯水,再加几滴KSCN溶液,溶液变红,说明X溶液中一定含有Fe2+
C.向饱和FeCl3溶液中滴加过量氨水,可制取Fe(OH)3胶体
D.已知
I2+I-,向盛有KI3溶液的试管中加入适量CCl4,振荡静置后CCl4层显紫色,说明KI3在CCl4中的溶解度比在水中的大
答案 A
5.[2018河北“名校联盟”质监
(一),23]常温下,某溶液X中含有Fe3+、S
、Cu2+、Na+、C
、Al3+中的几种离子。
取少量溶液X滴加KSCN溶液,溶液变红;
另取少量溶液X滴加NaOH溶液至pH=4后过滤,向滤液中继续滴加NaOH溶液至过量时又得到沉淀W和溶液Y。
可能用到的数据如下表所示。
下列说法正确的是( )
沉淀物
Fe(OH)3
Cu(OH)2
开始沉淀的pH
1.9
4.7
3.4
沉淀完全的pH
3.2
6.7
A.该温度下Ksp[Fe(OH)3]=1×
10-14.6
B.W主要含有Cu(OH)2和Al(OH)3
C.溶液X中一定含有Cu2+、Fe3+和S
D.取溶液Y进行焰色反应,可判断溶液X中是否含有Na+
6.(2017江西红色七校一联,12)有一澄清透明的溶液,只可能含有大量的Fe3+、Fe2+、H+、Al
、Al3+、C
、N
七种离子中的几种,向该溶液中逐滴加入一定量1mol/LNaOH溶液的过程中,开始没有沉淀,而后才有沉淀,则下列判断正确的是( )
A.溶液中可能含有Al
B.溶液中可能含有N
C.溶液中一定不含Fe2+和Fe3+
D.溶液中可能含有Fe3+,但一定不含Fe2+
7.[2018河北“名校联盟”质监
(一),29]钢制构件在镀锌前需要经过酸洗,其基本原理是用盐酸除去其表面的Fe2O3·
H2O及FeO等杂质。
回收废酸同时生产含铁产品的流程如下:
已知:
ⅰ.酸洗钢制构件后得到废酸的主要成分如下表所示。
成分
Cl-
游离HCl
Fe2+
Fe3+
含量/g·
L-1
130~160
50~70
60~80
ⅱ.pH<
4时,Fe2+不易被氧气氧化。
回答下列问题:
(1)用离子方程式解释废酸中不含Fe3+的原因:
。
(2)过程Ⅱ中,发生的主要反应为FeCl2(s)+H2SO4(aq)
FeSO4(s)+2HCl(aq)。
①加入过量H2SO4的作用是 (写出一点即可)。
②用化学平衡原理解释鼓入空气的目的:
。
(3)过程Ⅲ中,FeSO4隔绝空气焙烧得到的尾气中含有两种可用于生产硫酸的氧化物,此过程发生反应的化学方程式是 。
(4)过程Ⅴ:
阴离子交换树脂可将FeC
选择性吸附分离,其过程可表示为ROH+X-
RX+OH-(X-表示FeC
)。
当树脂吸附饱和后可直接用水洗涤树脂进行脱附,同时脱附过程发生反应:
FeC
Fe3++4Cl-。
①吸附后溶液的pH将会 (填“升高”“降低”或“不变”)。
②洗脱液经处理后有许多用途,下列用途合理的是 。
A.刻蚀印刷铜线路板B.净化污水
C.自来水消毒D.浸泡生物标本
答案
(1)2Fe3++Fe
3Fe2+
(2)①抑制Fe2+水解;
防止pH>
4时,Fe2+被氧气氧化;
提供H+利于HCl气体的逸出;
提供S
利于FeSO4固体析出(答出任意一点即可)
②空气带走HCl气体,促进平衡FeCl2(s)+H2SO4(aq)
FeSO4(s)+2HCl(aq)向正反应方向移动,有利于FeSO4固体的析出
(3)2FeSO4
Fe2O3+SO2↑+SO3↑(条件也可以写“高温”)
(4)①升高 ②AB
考点二 铜及其化合物的性质 金属的冶炼
1.(2018湖北部分重点中学联考,8)下列常见金属的冶炼原理中不合理的是( )
选项
金属
冶炼原理
A
Fe
Fe2O3+2Al
2Fe+Al2O3
B
Hg
2HgO
2Hg+O2↑
C
Mg
H2+MgO
Mg+H2O
D
Cu
Cu2S+O2
2Cu+SO2
2.(2018河南八市第二次测评,5)《天工开物》中记载:
凡铜供世用,出山与出炉,止有赤铜。
以炉甘石或倭铅参和,转色为黄铜,以砒霜等药制炼为白铜,矾、硝等药制炼为青铜。
其中涉及的物质中熔点最高的是( )
A.青铜 B.黄铜
C.赤铜 D.白铜
3.(2018湖南怀化联考,6)下列有关金属的说法中正确的是( )
A.生铁比纯铁抗腐蚀能力更强
B.青铜、不锈钢、硬铝都是合金
C.性质越活泼的金属越早被人类冶炼和使用
D.单质铝在空气中比较耐腐蚀,所以铝是不活泼金属
4.(2018河北邯郸教学质量检测,16)某化合物M由两种常见的元素组成,为了测定其组成进行如下实验:
M的化学式可能为( )
A.Cu2S B.CuS
C.FeS2 D.Fe3S4
5.(2019届云南昆明摸底调研,18)黄铜矿可用于生产金属铜。
(1)工业上以黄铜矿(主要成分为CuFeS2,含有少量MgO、FeS)来生产铜,同时获取副产物铁和硫单质,原料的综合利用率较高。
主要流程如下:
请回答下列问题:
①反应Ⅰ中FeCl3作 (选填“氧化剂”或“还原剂”);
滤渣Z为 (填化学式)。
②物质X最好选用 (选填相应的字母)。
A.KMnO4B.HNO3C.H2O2
③已知几种常见离子沉淀时的pH如下表所示,调节pH获取滤渣Y时,pH的取值范围是 ≤pH<
。
2.7
3.5
Fe(OH)2
7.6
9.6
Mg(OH)2
9.5
11.1
注:
Fe(OH)2为絮状沉淀,不易从溶液中除去。
④常温下,某氢氧化镁悬浊液的pH=8.5,此溶液中Mg2+浓度为 mol·
L-1。
[常温下,Mg(OH)2的Ksp=1.8×
10-11]
(2)实验室改进上述工艺方法,将黄铜矿精矿粉碎后采用如下装置进行电化学浸出实验来制取铜:
①硫酸铁与稀硫酸的混合液和黄铜矿粉反应的化学方程式之一为CuFeS2+4H+
Cu2++Fe2++2H2S↑,又知生成的硫化氢气体被硫酸铁氧化而除去,则除去硫化氢气体的离子方程式为
②选择性离子交换膜只允许 (填离子符号)通过。
电解过程中,阳极区Fe3+的浓度基本保持不变,原因是 (用电极反应式表示)。
答案
(1)①氧化剂 S ②C ③3.5 9.5 ④1.8
(2)①2Fe3++H2S
2Fe2++S↓+2H+
②Cu2+ Fe2+-e-
炼技法
方法集训
方法 无机工艺流程题的解题方法
1.(2019届四川成都顶级名校零诊,26)钇(Y)元素是激光和超导的重要材料,常见化合价为+3价。
我国蕴藏着丰富的钇矿石(Y2FeBe2Si2O10),工业上通过如下生产流程可获得氧化钇。
①有关金属离子形成氢氧化物沉淀时的pH见下表。
离子
开始沉淀时的pH
完全沉淀时的pH
3.7
Y3+
6.0
8.2
②Be(OH)2+2NaOH
Na2BeO2+2H2O。
(1)过滤Ⅲ所得滤液的溶质主要有 。
(2)①欲从过滤Ⅰ所得混合溶液中制得Be(OH)2沉淀,最好选用盐酸和 两种试剂,再通过必要的操作即可实现。
a.NaOH溶液b.氨水
c.CO2d.HNO3
②Na2BeO2与足量盐酸发生反应的离子方程式为 。
(3)过滤Ⅰ后溶解时加入H2O2的目的是 (用离子方程式表示)。
溶解后,加入氨水调整pH的范围是 。
(4)已知25℃时,Ksp[Fe(OH)3]=4×
10-38,则该温度下反应Fe3++3H2O
Fe(OH)3+3H+的平衡常数K= 。
(5)写出煅烧过程的化学方程式:
答案
(1)氯化铵、草酸铵
(2)①b ②Be
+4H+
Be2++2H2O
(3)2Fe2++H2O2+2H+
2Fe3++2H2O 3.7≤pH<
(4)2.5×
10-5 (5)Y2(C2O4)3
Y2O3+3CO↑+3CO2↑
2.[2018福建福州八县(市)协作体联考,19]以冶炼铝的废弃物铝灰为原料制取超细α-氧化铝,既能降低环境污染又可提高铝资源的利用率。
已知铝灰的主要成分为Al2O3(含少量杂质SiO2、FeO、Fe2O3),其制备实验流程如下:
(1)写出铝灰与氢氧化钠溶液反应涉及的化学方程式:
。
(2)图中“滤渣”的主要成分为 (填化学式)。
(3)加30%H2O2溶液发生的离子方程式为 。
(4)煅烧硫酸铝铵晶体,发生的主要反应为4[NH4Al(SO4)2·
12H2O]
2Al2O3+2NH3↑+N2↑+5SO3↑+3SO2↑+53H2O↑,将产生的气体通过下图所示的装置。
①集气瓶中收集到的气体是 (填化学式)。
②足量饱和NaHSO3溶液吸收的物质除大部分H2O(g)外还有 (填化学式)。
③酸性KMnO4溶液紫色变浅 (填“能”或“不能”)说明煅烧硫酸铝铵晶体产物中含有SO2气体?
理由:
答案
(1)Al2O3+2NaOH
2NaAlO2+H2O、SiO2+2NaOH
Na2SiO3+H2O
(2)SiO2
2Fe3++2H2O
(4)①N2 ②SO3、NH3 ③不能 饱和NaHSO3溶液在吸收SO3的同时会释放出SO2
3.(2018河南开封一模,27)工业上利用氯碱工业中的固体废物盐泥[主要成分为Mg(OH)2、CaCO3、BaSO4,除此之外还有NaCl、Al(OH)3、Fe(OH)3、Mn(OH)2等]与废稀硫酸反应制备七水硫酸镁,产率高,既处理了三废,又有经济效益。
其工艺流程如下:
ⅰ)部分阳离子以氢氧化物形式完全沉淀时溶液的pH
Mn(OH)2
pH(完全沉淀)
10.02
8.96
3.20
4.70
11.12
ⅱ)两种盐的溶解度图
根据以上流程图并参考表格中的pH数据和溶解度图,请回答下列问题。
(1)酸解时,加入的酸为 ;
在酸解过程中,想加快酸解速率,请提出两种可行的措施:
、
。
(2)加入的NaClO可与Mn2+反应产生MnO2沉淀,该反应的离子方程式是 。
(3)本工艺流程多次用到抽滤操作,其优点在于 ,四次抽滤时:
抽滤①所得滤渣A的成分为 、CaSO4;
抽滤②所得滤渣B的成分为MnO2、 、 ;
抽滤③前滤液C中主要杂质阳离子的检验方法是 ;
抽滤④将产品抽干。
(4)依据溶解度曲线,操作M应采取的方法是适当浓缩, 。
(5)每制备1吨MgSO4·
7H2O,需要消耗盐泥2吨。
若生产过程中的转化率为70%,则盐泥中镁(以氢氧化镁计)的质量分数约为 。
答案
(1)硫酸 升温 把盐泥粉碎、搅拌等
(2)Mn2++ClO-+H2O
MnO2↓+2H++Cl-
(3)速度快 BaSO4 Fe(OH)3 Al(OH)3 焰色反应
(4)趁热过滤
(5)16.8%(写17%也可)
过专题
【五年高考】
A组 统一命题·
课标卷题组
1.(2018课标Ⅰ,7,6分)磷酸亚铁锂(LiFePO4)电池是新能源汽车的动力电池之一。
采用湿法冶金工艺回收废旧磷酸亚铁锂电池正极片中的金属,其流程如下:
下列叙述错误的是( )
A.合理处理废旧电池有利于保护环境和资源再利用
B.从“正极片”中可回收的金属元素有Al、Fe、Li
C.“沉淀”反应的金属离子为Fe3+
D.上述流程中可用硫酸钠代替碳酸钠
2.(2017课标Ⅰ,27,14分)Li4Ti5O12和LiFePO4都是锂离子电池的电极材料,可利用钛铁矿(主要成分为FeTiO3,还含有少量MgO、SiO2等杂质)来制备。
工艺流程如下:
(1)“酸浸”实验中,铁的浸出率结果如下图所示。
由图可知,当铁的浸出率为70%时,所采用的实验条件为 。
(2)“酸浸”后,钛主要以TiOC
形式存在,写出相应反应的离子方程式 。
(3)TiO2·
xH2O沉淀与双氧水、氨水反应40min所得实验结果如下表所示:
温度/℃
30
35
40
45
50
TiO2·
xH2O转化率/%
92
95
97
93
88
分析40℃时TiO2·
xH2O转化率最高的原因
。
(4)Li2Ti5O15中Ti的化合价为+4,其中过氧键的数目为 。
(5)若“滤液②”中c(Mg2+)=0.02mol·
L-1,加入双氧水和磷酸(设溶液体积增加1倍),使Fe3+恰好沉淀完全即溶液中c(Fe3+)=1.0×
10-5mol·
L-1,此时是否有Mg3(PO4)2沉淀生成?
(列式计算)。
FePO4、Mg3(PO4)2的Ksp分别为1.3×
10-22、1.0×
10-24。
(6)写出“高温煅烧②”中由FePO4制备LiFePO4的化学方程式
答案
(1)100℃、2h,90℃、5h
(2)FeTiO3+4H++4Cl-
Fe2++TiOC
+2H2O
(3)低于40℃,TiO2·
xH2O转化反应速率随温度升高而增加;
超过40℃,H2O2分解与氨气逸出导致TiO2·
xH2O转化反应速率下降
(4)4 (5)Fe3+恰好沉淀完全时,c(P
)=
mol·
L-1=1.3×
10-17mol·
L-1,c3(Mg2+)·
c2(P
)值为0.013×
(1.3×
10-17)2=1.7×
10-40<
Ksp[Mg3(PO4)2],因此不会生成Mg3(PO4)2沉淀
(6)2FePO4+Li2CO3+H2C2O4
2LiFePO4+3CO2↑+H2O↑
3.(2016课标Ⅱ,28,15分)某班同学用如下实验探究Fe2+、Fe3+的性质。
(1)分别取一定量氯化铁、氯化亚铁固体,均配制成0.1mol·
L-1的溶液。
在FeCl2溶液中需加入少量铁屑,其目的是 。
(2)甲组同学取2mLFeCl2溶液,加入几滴氯水,再加入1滴KSCN溶液,溶液变红,说明Cl2可将Fe2+氧化。
FeCl2溶液与氯水反应的离子方程式为 。
(3)乙组同学认为甲组的实验不够严谨,该组同学在2mLFeCl2溶液中先加入0.5mL煤油,再于液面下依次加入几滴氯水和1滴KSCN溶液,溶液变红,煤油的作用是 。
(4)丙组同学取10mL0.1mol·
L-1KI溶液,加入6mL0.1mol·
L-1FeCl3溶液混合。
分别取2mL此溶液于3支试管中进行如下实验:
①第一支试管中加入1mLCCl4充分振荡、静置,CCl4层显紫色;
②第二支试管中加入1滴K3[Fe(CN)6]溶液,生成蓝色沉淀;
③第三支试管中加入1滴KSCN溶液,溶液变红。
实验②检验的离子是 (填离子符号);
实验①和③说明:
在I-过量的情况下,溶液中仍含有
(填离子符号),由此可以证明该氧化还原反应为 。
(5)丁组同学向盛有H2O2溶液的试管中加入几滴酸化的FeCl2溶液,溶液变成棕黄色,发生反应的离子方程式为 ;
一段时间后,溶液中有气泡出现,并放热,随后有红褐色沉淀生成。
产生气泡的原因是 ;
生成沉淀的原因是 (用平衡移动原理解释)。
答案 (15分)
(1)防止Fe2+被氧化
(2)2Fe2++Cl2
2Fe3++2Cl-
(3)隔绝空气(排除氧气对实验的影响)
(4)Fe2+ Fe3+ 可逆反应
(5)2Fe2++H2O2+2H+
2Fe3++2H2O Fe3+催化H2O2分解产生O2 H2O2分解反应放热,促进Fe3+的水解平衡正向移动
4.(2015课标Ⅰ,27,14分)硼及其化合物在工业上有许多用途。
以铁硼矿(主要成分为Mg2B2O5·
H2O和Fe3O4,还有少量Fe2O3、FeO、CaO、Al2O3和SiO2等)为原料制备硼酸(H3BO3)的工艺流程如图所示:
(1)写出Mg2B2O5·
H2O与硫酸反应的化学方程式 。
为提高浸出速率,除适当增加硫酸浓度外,还可采取的措施有 (写出两条)。
(2)利用 的磁性,可将其从“浸渣”中分离。
“浸渣”中还剩余的物质是 。
(写化学式)
(3)“净化除杂”需先加H2O2溶液,作用是 。
然后再调节溶液的pH约为5,目的是
。
(4)“粗硼酸”中的主要杂质是 (填名称)。
(5)以硼酸为原料可制得硼氢化钠(NaBH4),它是有机合成中的重要还原剂,其电子式为 。
(6)单质硼可用于生产具有优良抗冲击性能的硼钢。
以硼酸和金属镁为原料可制备单质硼,用化学方程式表示制备过程 。
答案
(1)Mg2B2O5·
H2O+2H2SO4
2H3BO3+2MgSO4(2分) 提高反应温度、减小铁硼矿粉粒径(2分)
(2)Fe3O4 SiO2和CaSO4(1分,2分,共3分)
(3)将Fe2+氧化成Fe3+ 使Fe3+与Al3+形成氢氧化物沉淀而除去(每空1分,共2分)
(4)(七水)硫酸镁(1分)
(5)Na+[H:
:
H]-(2分)
(6)2H3BO3
B2O3+3H2O、B2O3+3Mg
2B+3MgO(2分)
5.(2014课标Ⅱ,9,6分)下列反应中,反应后固体物质增重的是( )
A.氢气通过灼热的CuO粉末
B.二氧化碳通过Na2O2粉末
C.铝与Fe2O3发生铝热反应
D.将锌粒投入Cu(NO3)2溶液
6.(2014课标Ⅰ,8,6分)化学与社会、生活密切相关。
对下列现象或事实的解释正确的是( )
现象或事实
解释
A.
用热的烧碱溶液洗去油污
Na2CO3可直接与油污反应
B.
漂白粉在空气中久置变质
漂白粉中的CaCl2与空气中的CO2反应生成CaCO3
C.
施肥时,草木灰(有效成分为K2CO3)不能与NH4Cl混合使用
K2CO3与NH4Cl反应生成氨气会降低肥效
D.
FeCl3溶液可用于铜质印刷线路板制作
FeCl3能从含Cu2+的溶液中置换出铜
7.(2015课标Ⅰ,10,6分)下列实验中,对应的现象以及结论都正确且两者具有因果关系的是( )
实验
现象
结论
将稀硝酸加入过量铁粉中,充分反应后滴加KSCN溶液
有气体生成,溶液呈血红色
稀硝酸将Fe氧化为Fe3+
将铜粉加入1.0mol·
L-1Fe2(SO4)3溶液中
溶液变蓝、有黑色固体出现
金属铁比铜活泼
用坩埚钳夹住一小块用砂纸仔细打磨过的铝箔在酒精灯上加热
熔化后的液态铝滴落下来
金属铝的熔点较低
将0.1mol·
L-1MgSO4溶液滴入NaOH溶液至不再有沉淀产生,再滴加0.1mol·
L-1CuSO4溶液
先有白色沉淀生成,后变为浅蓝色沉淀
Cu(OH)2的溶度积比Mg(OH)2的
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