2020届二轮复习金属及其化合物学案（全国通用）

2020届二轮复习金属及其化合物学案（全国通用）

第10讲　金属及其化合物 知识点　网络线　引领复习曙光现　‎ 释疑难　研热点　建模思维站高端　‎ 考点一　常见金属及其重要化合物的性质和应用)‎ 命题规律：‎ ‎1．题型：选择题(主)，填空题。‎ ‎2．考向：选择题主要是考查金属及其化合物的主要性质及应用，Ⅱ卷主要结合具体工艺流程及实验探究，考查金属及其重要化合物性质。同时，兼顾考查了氧化还原反应原理，离子方程式的书写，化学计算及化工工艺等知识。‎ 方法点拨：‎ ‎1．下列说法中正确的是__(1)(2)(4)(5)(7)_。‎ ‎(1)碳酸钠可用于去除餐具的油污 ‎(2)氢氧化铝可用于中和过多胃酸 ‎(3)NaHCO3受热易分解，所以可用于制胃酸中和剂 ‎(4)KAl(SO4)2·12H2O溶于水可形成 Al(OH)3胶体 ‎(5)CaO能与水反应，所以可用作食品干燥剂 ‎(6)Al2O3是两性氧化物，所以可用作耐高温材料 ‎(7)商代后期铸造出工艺精湛的后(司)母戊鼎，该鼎属于铜合金制品 ‎(8)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，原因是金属铝的熔点较低 ‎(9)将铁屑放入稀HNO3中证明Fe比H2活泼 ‎(10)将氯化铝溶液滴入到浓氢氧化钠溶液，立即产生大量白色沉淀 ‎(11)为了除去NaHCO3固体中的Na2CO3，可将固体加热至恒重 ‎(12)根据铁比铜活泼，在实际应用中可用FeCl3溶液腐蚀铜刻制印刷电路板 ‎ 突破点拨 记住常见物质的用途，而且关键点是：该用途所对应的物质的性质。‎ 解析　(1)碳酸钠水解显碱性，能使油污发生水解反应而除去，正确；(2)氢氧化铝可与胃酸盐酸反应，从而可作胃药，正确；(3)NaHCO3是因为可以消耗胃酸而作胃酸中和剂，错误；(4)明矾溶于水水解产生氢氧化铝胶体，正确；(5)生石灰能消耗水，从而可作食品干燥剂，正确；(6)Al2O3用作来高温材料是因为其熔点高，错误；(7)司母戊鼎是青铜器，属于铜合金，正确；(8)熔化后的液态铝不能滴落下来，原因是产生的氧化铝熔点比铝的熔点高，错误；(9)铁与稀硝酸反应不能产生氢气而是NO，错误；(10)将氯化铝溶液滴入浓氢氧化钠溶液，开始时产物为偏铝酸钠，而不是氢氧化铝，错误；(11)加热时NaHCO3分解转化为Na2CO3，错误；(12)FeCl3溶液腐蚀铜的反应不能说明铁比铜活泼，错误。‎ ‎【变式考法】 ‎ 下列说法中正确的是__(5)(6)(8)(10)(11)_。‎ ‎(1)用热的烧碱溶液洗去油污，是因为Na2CO3可直接与油污反应 ‎ ‎(2)海水中提取金属镁所有的反应均为氧化还原反应 ‎(3)越活泼的金属制品，在空气中一定越容易被腐蚀，金属在空气中久置均变成氧化物 ‎(4)工业上冶炼铝和镁，均电解其熔融的氯化物 ‎(5)向CuSO4溶液中加入镁条时有气体生成，该气体是H2 ‎ ‎(6)已知反应：BeCl2＋Na2BeO2＋2H2O===2NaCl＋2Be(OH)2↓ 能完全进行，所以Be(OH)2为两性氢氧化物 ‎(7)Fe3O4可用作红色油漆和涂料，Na2O2 可用作呼吸面具 ‎(8)高铁酸钠可进行水体处理，既可消毒又可以净水 ‎(9)铁生锈及高温下与水蒸气反应均生成Fe2O3 ‎ ‎(10)细铁粉可作食品抗氧剂 ‎(11)中国古代利用明矾溶液的酸性清除铜镜表面的铜锈，现在也经常用硫酸铜进行游泳池水体消毒 ‎ 解析　(1)热的烧碱溶液洗去油污不是碳酸钠直接与油脂反应，而是其水解产生的碱性使油脂水解，错误；(2)海水中提取金属镁其中有些是复分解反应，错误；(3)铝和镁比铁活泼，但是因为易形成致密的氧化膜，所以反而不易腐蚀；钠在空气中久置产物为碳酸钠，铜转化为碱式碳酸铜，错误；(4)工业上用氧化铝制备铝，因为氯化铝不是离子化合物，熔化不导电，错误；(5)CuSO4溶液显酸性，加入镁条时生成气体是H2 ，正确；(6)由方程式可知Be(OH)2既可以生成BeCl2，又可以生成Na2BeO2，所以与氢氧化铝相似为两性氢氧化物，正确；(7)作红色油漆和涂料的物质不是Fe3O4，是Fe2O3，错误；(8)高铁酸钠有强氧化性，所以可以杀菌消毒，其还原产生的铁离子可以水解产生氢氧化铁胶体，所以可以净水，正确；(9)铁在高温下与水蒸气反应均生成Fe3O4，错误；(10)细铁粉有还原性能与氧气反应，从而可作食品的抗氧化剂，正确；(11)明矾水解显酸性，可与碱式碳酸铜反应；硫酸铜为重金属盐，能使蛋白质变性，常用作游泳池水体消毒 ，正确。‎ ‎2．在给定条件下，下列选项所示的物质间转化均能实现的是(　A　)‎ A．NaHCO3(s)Na2CO3(s)NaOH(aq)‎ B．Al(s)NaAlO2(aq)Al(OH)3(s)‎ C．AgNO3(aq)[Ag(NH3)2]＋(aq)Ag(s)‎ D．Fe2O3(s)Fe(s)FeCl3(aq)‎ 解析　Al与NaOH溶液反应生成NaAlO2和H2，NaAlO2与过量盐酸反应生成NaCl、AlCl3和H2O，选项B错误； AgNO3中加入氨水可获得银氨溶液，蔗糖中不含醛基，蔗糖不能发生银镜反应，选项C错误；Al与Fe2O3高温发生铝热反应生成Al2O3和Fe，Fe与HCl反应生成FeCl2和H2，选项D错误。 ‎ ‎3．以高硫铝土矿(主要成分为Al2O3、Fe2O3、SiO2，少量FeS2和金属硫酸盐)为原料，生产氧化铝并获得Fe3O4的部分工艺流程如下：‎ ‎(1)焙烧过程均会产生SO2，用NaOH溶液吸收过量SO2的离子方程式为　SO2＋OH－===HSO　。‎ ‎(2)添加1%CaO和不添加CaO的矿粉焙烧，其硫去除率随温度变化曲线如图所示。‎ 已知：多数金属硫酸盐的分解温度都高于‎600 ℃‎ 硫去除率＝(1—)×100%‎ ‎①不添加CaO的矿粉在低于‎500 ℃‎焙烧时，去除的硫元素主要来源于！！！__FeS2__。‎ ‎②‎700 ℃‎焙烧时，添加1%CaO的矿粉硫去除率比不添加CaO的矿粉硫去除率低，其主要原因是！！！__硫元素转化为CaSO4而留在矿粉中__。‎ ‎(3)向“过滤”得到的滤液中通入过量CO2，铝元素存在的形式由！！！__NaAlO2__ (填化学式)转化为！！！__Al(OH)3__(填化学式)。‎ ‎(4)“过滤”得到的滤渣中含大量的Fe2O3。Fe2O3与FeS2混合后在缺氧条件下焙烧生成Fe3O4和SO2，理论上完全反应消耗的n(FeS2)：n(Fe2O3)＝！！！__1∶16__。‎ 解析　(1)过量SO2与NaOH反应生成NaHSO3，反应的化学方程式为SO2＋NaOH===NaHSO3，离子方程式为SO2＋OH－===HSO。(2)①根据题给已知，多数金属硫酸盐的分解温度高于‎600℃‎，不添加CaO的矿粉低于‎500℃‎焙烧时，去除的硫元素主要来源于FeS2。②添加CaO，CaO起固硫作用，添加CaO发生的反应为2CaO＋2SO2＋O2===2CaSO4，根据硫去除率的含义，‎700℃‎焙烧时，添加1%CaO的矿粉硫去除率比不添加CaO的矿粉硫去除率低的原因是：硫元素转化为CaSO4留在矿粉中。(3)“碱浸”时Al2O3、SiO2转化为溶于水的NaAlO2、Na2SiO3，向“过滤”得到的滤液中通入过量CO2，CO2与NaAlO2反应生成NaHCO3和Al(OH)3，反应的离子方程式为CO2＋AlO＋2H2O===Al(OH)3↓＋HCO，即Al元素存在的形式由NaAlO2转化为Al(OH)3。(4)Fe2O3与FeS2混合后在缺氧条件下焙烧生成Fe3O4和SO2，FeS2＋16Fe2O311Fe3O4＋2SO2↑，S元素的化合价由－1→＋4，Fe元素的化合价一部分＋3→＋2，理论上完全反应消耗的n(FeS2)：n(Fe2O3)＝1：16。‎ 金属及其化合物制备的答题策略 从资源中获取无机物，通常需要富集、除杂、物质间的转化等多步反应才能完成。‎ ‎(1)解析　已知的生产过程，分析每一步加入的物质是什么、出来的物质是什么、发生了什么样的变化。‎ ‎(2)涉及Fe元素的杂质除去步骤一般为：溶液含(Fe2＋，Fe3＋)Fe3＋使铁元素转化为氢氧化铁沉淀，氧化剂可选择H2O2、Cl2等，沉淀剂的选择要考虑不引入新的杂质。‎ ‎(3)涉及铝元素的分离，需要应用：‎ ‎(4)从溶液中获取晶体时，要充分考虑水解、氧化等因素的影响。‎ 考点二　生产及实验中金属离子推断与检验应用 命题规律：‎ ‎1．题型：选择题，填空题。‎ ‎2．考向：选择题主要考查常见金属离子的性质，常将金属离子的特性作为推断的题眼。Ⅱ卷主要是在工艺流程中根据目标产物与金属离子的性质差异考查检验与除杂方式的选择。‎ 方法点拨：‎ ‎1．阳离子的检验方法 ‎(1)常规检验法：用NaOH溶液能检验出Cu2＋、Fe3＋、Fe2＋、Al3＋、NH。‎ ‎(2)特殊检验法 同时存在Fe3＋和Fe2＋时检验Fe2＋：加入酸性KMnO4溶液，酸性KMnO4溶液褪色。‎ ‎(3)焰色反应 ‎2．常见阳离子的净化方法 主要离子 杂质离子 除杂试剂和方法 Fe3＋‎ Fe2＋‎ 加入H2O2‎ Fe2＋‎ Fe3＋‎ 加入过量铁粉，过滤 Fe2＋‎ Cu2＋‎ 加入过量铁粉，过滤 Mg2＋‎ Fe3＋‎ 加入MgO或MgCO3或Mg(OH)2，过滤 Mg2＋‎ Fe2＋‎ 先加入H2O2，再加入MgO或MgCO3或Mg(OH)2，过滤 Cu2＋‎ Fe3＋‎ 加入CuO 或 Cu(OH)2 或CuCO3或Cu2(OH)2CO3，过滤 Cu2＋‎ Fe2＋‎ 先加入H2O2 ，再加入CuO或Cu(OH)2或CuCO3或Cu2(OH)2CO3，过滤 ‎1．(1)下列说法中正确的是__A__。‎ A．用铂丝蘸取某碱金属的盐溶液灼烧，火焰呈黄色，证明其中含有Na＋‎ B．某溶液中滴加K3[Fe(CN)6]溶液产生蓝色沉淀，则原溶液中有Fe2＋，无Fe3＋‎ C．检验溶液中是否含有Fe2＋：取少量待检验溶液，向其中加入少量新制氯水，再滴加KSCN溶液，观察实验现象 D．只滴加氨水鉴别NaCl、AlCl3、MgCl2、Na2SO4四种溶液 ‎(2)K3[Fe(C2O4)3]·3H2O(三草酸合铁酸钾)为亮绿色晶体，可用于晒制蓝图。 晒制蓝图时，用K3[Fe(C2O4)3]·3H2O作感光剂，以K3[Fe(CN)6]溶液为显色剂。其光解反应的化学方程式为：2K3[Fe(C2O4)3]2FeC2O4 ＋3K‎2C2O4 ＋2CO2↑；显色反应的化学方程式为　3FeC2O4＋2K3[Fe(CN)6]===Fe3[Fe(CN)6]2＋3K‎2C2O4　。‎ ‎(3)工业上利用硫铁矿烧渣(主要成分为Fe2O3、FeO、SiO2等)为原料制备高档颜料铁红(Fe2O3) ，具体生产流程如下：‎ 试回答下列问题：‎ ‎①滤液X中含有的金属阳离子是__Fe2＋、Fe3＋__(填离子符号)。‎ ‎②步骤Ⅲ中可选用__B__调节溶液的pH(填字母)。‎ A．稀硝酸 B．氨水 C．氢氧化钠溶液 D．高锰酸钾溶液 ‎③步骤Ⅳ中，FeCO3沉淀完全后，溶液中含有少量Fe2＋，检验Fe2＋的方法是__取少量溶液，加入硫氰化钾溶液，不显红色，然后滴加氯水，溶液变为红色__。‎ ‎ 突破点拨 熟悉各反应现象才能确定某些离子的存在。例如：加碱产生的使红色石蕊试纸变蓝色的气体必是NH3。要特别注意信息所给出的反应，重视Fe2＋的特征反应现象检验。‎ 解析　(1)钠的焰色反应为黄色，选项A正确；滴加K3[Fe(CN)6]溶液产生蓝色沉淀证明有Fe2＋，Fe3＋ 无法确定，选项B错误；检验Fe2＋应该先加KSCN溶液，再加少量新制氯水，选项C错误；NaCl、AlCl3、MgCl2、Na2SO4四种溶液滴加氨水时现象分别为：无明显现象、白色沉淀、白色沉淀、无明显现象，所以无法鉴别，选项D错误。(2)根据亚铁离子能与K3[Fe(CN)6]发生显色反应，分析反应物类别与成分的化合价；(3)①硫铁矿烧渣(主要成分为Fe2O3、FeO、SiO2等)酸浸后过滤，SiO2为滤渣，滤液中含有的金属阳离子是Fe2＋、Fe3＋。②步骤Ⅲ要把pH调高，步骤Ⅳ还要加NH4HCO3，若使用氢氧化钠溶液，产品中容易混入Na＋，选项B正确。‎ ‎【变式考法】 ‎ NH4Al(SO4)2·12H2O俗称铵明矾，其性质稳定，是化学实验常用的基准试剂，借助碳酸氢铵与硫酸钠可以制备纯净的铵明矾，制备过程如下图。下面相关说法错误的是(　C　)‎ A．为加快操作Ⅰ的速率实验时采用抽滤，常用玻璃纤维替代滤纸 B．操作Ⅰ的基本过程为蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤、干燥 C．使用NaOH和BaCl2试剂可以检验铵明矾的三种离子 D．若气体a通入到饱和的纯碱溶液中会有晶体析出，该晶体与固体a相同 解析　玻璃纤维性质稳定，且韧性比滤纸的韧性好，可以替代使用，加快抽滤速率， 选项A正确；碳酸氢铵饱和液与硫酸钠溶液混合反应后生成碳酸氢钠和硫酸铵，然后制成高温时的饱和液，进行蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤、干燥操作，可以得到碳酸氢钠固体，选项B正确；氢氧化钠可以检验铵根离子和铝离子，但是仅用BaCl2无法确定硫酸根根离子存在，应该还要使用盐酸，选项C错误；气体a为二氧化碳，通入到饱和的纯碱溶液中会有产生碳酸氢钠晶体析出，与固体a成分相同，选项D正确 。‎ ‎2．某班同学用如下实验探究Fe2＋、Fe3＋的性质。回答下列问题：‎ ‎(1)分别取一定量氯化铁、氯化亚铁固体，均配制成0.1 mol·L－1的溶液。在FeCl2溶液中需加入少量铁屑，其目的是__防止Fe2＋被氧化__。‎ ‎(2)甲组同学取2 mL FeCl2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　2Fe2＋＋Cl2===2Fe3＋＋2Cl－　。‎ ‎(3)乙组同学认为甲组的实验不够严谨，该组同学在2 mL FeCl2溶液中先加入0.5 mL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_隔绝空气(排除氧气对实验的影响)__。‎ ‎(4)丙组同学取10 mL 0.1 mol·L－1KI溶液，加入6 mL 0.1 mol·L－1 FeCl3溶液混合。分别取2 mL此溶液于3支试管中进行如下实验：‎ ‎①第一支试管中加入1 mL CCl4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__Fe2＋__(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__Fe3＋__(填离子符号)，由此可以证明该氧化还原反应为__可逆反应__。‎ 解析　(1) Fe2＋具有很强的还原性，易被空气中的O2氧化为Fe3＋，在FeCl2溶液中加入少量铁屑，可防止Fe2＋被氧化。(2) Fe2＋被氧化为Fe3＋ ，Cl2被还原为Cl－，反应的离子方程式为2Fe2＋＋Cl2===2Fe3＋＋2Cl－。(3)O2难溶于煤油，加入煤油能隔绝空气，排除O2对实验的影响。(4) KI溶液与FeCl3溶液反应的离子方程式为2I－＋2Fe3＋===I2＋2Fe2＋。 K3[Fe(CN)6]是检验Fe2＋的试剂。实验③溶液变红，说明溶液中仍存在Fe3＋，由此可说明该氧化还原反应为可逆反应。‎ 离子检验的疏漏易错注意事项 ‎(1)注意离子检验所要求的环境，如Ag＋用含有Cl－的溶液检验时要用硝酸酸化。‎ ‎(2)尽可能选择特效反应以减少干扰，如检验Fe3＋时常选用KSCN溶液，而不选用Na2CO3溶液。‎ ‎(3)一定要避免离子间的相互干扰，如检验CO时要避免HCO、SO、HSO的干扰，检验Ba2＋时要避免Ag＋的干扰。‎ ‎(4)注意试剂的加入顺序，如检验Fe2＋时要先加入KSCN溶液再加入少量氯水(或H2O2溶液)，以排除Fe3＋的干扰。‎ 享资源　练类题　弯道超越显功力　‎ 无机化工生产流程题突破 考向预测 无机化工生产流程题是将化工生产中的主要生产流程用框图形式表示出来，并根据其中涉及的化学知识步步设问，设计一系列问题，既能考查元素及其化合物的知识、基础实验，又能考查考生应用化学反应原理解决实际生产问题的能力 解题关键 ‎(1)明确原始物质及目标物质。‎ ‎(2)明确化工生产流程：原料→对原料的预处理→核心化学反应→产品的提纯分离→目标产物。‎ ‎(3)掌握主要的化工生产原理等。‎ ‎(4)掌握常见与化工生产有关的操作方法及作用。①对原料进行预处理的常用方法及其作用：‎ ——以增大接触面积而加快反应速率；‎ ‎ |‎ ——是与酸(或水)接触反应或溶解；‎ ‎|　‎ ——以除去可燃杂质；　‎ ‎|　‎ ——以促使物质转化。‎ ‎②常用的控制反应条件的方法：‎ ——使某些金属离子沉淀；‎ ‎|　‎ ——以加快反应速率或使平衡移动；‎ ‎|　‎ ——以防止某物质降温而析出；‎ ‎|　‎ ——以洗去杂质离子而减少晶体的损耗 失分防范 ‎(1)明确整个流程及每一部分的目的→仔细分析每步反应发生的条件以及得到产物的物理或化学性质→结合基础理论与实际问题思考→注意答题的模式与要点；‎ ‎(2)抓住流程图中“每步转化的物质变化”与总过程目的的关系，分析某步转化试剂的选择及流程中加入某试剂的原因，得出转化后生成的所有物质，从问题中获取信息，帮助解题 ‎【预测】 二氧化铈(CeO2)是一种重要的稀土化合物。以氟碳铈矿(主要含CeFCO3)为原料制备CeO2的一种工艺流程如下：‎ 已知：①Ce4＋能与F－结合成[CeFx](4－x)＋，也能与SO结合成[CeSO4]2＋；‎ ‎②在硫酸体系中Ce4＋能被萃取剂[(HA)2]萃取，而Ce3＋不能。‎ 回答下列问题：‎ ‎(1)“氧化焙烧”前需将矿石粉碎成细颗粒，其目的是____________________________。‎ ‎(2)“酸浸”中会产生大量黄绿色气体，写出CeO2与盐酸反应的离子方程式：__________为避免产生上述污染，请提出一种解决方案： __________。‎ ‎(3)“萃取”时存在反应：Ce4＋＋n(HA)2??Ce·(H2n－‎4A2n)＋4H＋。实验室中萃取时用到的主要玻璃仪器名称为！！！__________；如图中D是分配比，表示Ce(Ⅳ)分别在有机层中与水层中存在形式的物质的量浓度之比(D＝)。保持其他条件不变，在起始料液中加入不同量的Na2SO4以改变水层中的c(SO)，D随起始料液中c(SO)变化的原因： ________________________________________。‎ ‎(4)“反萃取”中，在稀硫酸和H2O2的作用下CeO2转化为Ce3＋。H2O2在该反应中作__________(填“催化剂”“氧化剂”或“还原剂”)，每有1 mol H2O2参加反应，转移电子的物质的量为__________。‎ ‎(5)“氧化”步骤的化学方程式为__________。‎ ‎(6)取上述流程中得到的CeO2产品0.450 ‎0 g，加硫酸溶解后，用0.100 0 mol/L FeSO4标准溶液滴定至终点时(铈被还原为Ce3＋，其他杂质均不反应)，消耗25.00 mL标准溶液。该产品中CeO2的质量分数为！！！__________。‎ ‎ 思维导航 结合流程图中承载的信息(加入物质、操作名称、生成物等)、给出的已知条件信息和各个问题中的提示信息：‎ ‎ 规范答题：氟碳铈矿(主要含CeFCO3)，“氧化焙烧”的目的是将＋3价铈氧化成＋4价，Ce4＋能与F－结合成[CeFx](4－x)＋，以便后续的提取，加稀硫酸，与SO结合成[CeSO4]2＋，加萃取剂，氟洗液，硫酸体系中Ce4＋能被萃取剂[(HA)2]萃取，而Ce3＋不能，“反萃取”加H2O2，又将Ce4＋还原为Ce3＋，发生反应2Ce4＋＋H2O2===2Ce3＋＋O2↑＋2H＋，加入碱后Ce3＋转化为沉淀，通入氧气将Ce3＋从＋3价氧化为＋4价，得到产品；(1)“氧化焙烧”前需将矿石粉碎成细颗粒，其目的是增大固体和氧气的接触面积，反应更充分；(2)“酸浸”中会产生大量黄绿色气体应为氯气，CeO2与盐酸发生氧化还原反应生成Ce3＋和氯气，反应的离子方程式为2CeO2＋2Cl－＋8H＋===2Ce3＋＋Cl2↑＋4H2O ‎，可以用硫酸代替盐酸而避免产生氯气污染；(3)实验室中萃取时用到的主要玻璃仪器名称为分液漏斗，根据平衡：Ce4＋＋n(HA)2??Ce·(H2n－‎4A2n)＋4H＋，加入Na2SO4时，随着c(SO)增大，水层中Ce4＋被SO结合成[CeSO4]3＋，导致萃取平衡向左移动，D迅速减小；(4)“反萃取”加H2O2的作用是将Ce4＋离子重新还原为Ce3＋，反应的离子方程式为2Ce4＋＋H2O2===2Ce3＋＋O2↑＋2H＋，H2O2在该反应中作还原剂，每有1 mol H2O2参加反应，转移电子的物质的量为2 mol；(5)“氧化”步骤中用次氯酸钠将Ce2＋氧化成Ce4＋，反应的化学方程式为2Ce(OH)2＋NaClO＋H2O===2Ce(OH)4＋NaCl；(6)FeSO4的物质的量为0.100 0 mol·L－1×‎0.025 L＝0.002 5 mol，根据电子得失守恒可得关系式CeO2～FeSO4，所以CeO2的质量为0.002 5 mol×‎172 g·mol－1＝0.430 ‎0 g，产品中CeO2的质量分数为×100%＝95.56%。‎ 答案： (1)增大固体与气体的接触面积，增大反应速率；提高原料的利用率 ‎(2)2CeO2＋2Cl－＋8H＋===2Ce3＋＋Cl2↑＋4H2O　将盐酸换成硫酸酸浸 ‎(3)分液漏斗　随着c(SO)增大，水层中Ce4＋被SO结合成[CeSO4]2＋，导致萃取平衡向生成[CeSO4]2＋移动，D迅速减小 ‎(4)还原剂　2mol　(5)2Ce(OH)3＋NaClO＋H2O===2Ce(OH)4＋NaCl 　(6)95.56%‎ ‎【变式考法】‎ ‎1．以含钴废催化剂(主要成分为Co、Fe、SiO2)为原料，制取氧化钴的流程如下：‎ ‎(1)溶解：溶解后过滤，将滤渣洗涤2～3 次，洗液与滤液合并，其目的是__提高钴等元素的利用率__。所得滤渣的主要成分为__SiO2__。‎ ‎(2)氧化：加热搅拌条件下加入NaClO3，将Fe2＋氧化成Fe3＋，其离子方程式　6Fe2＋＋6H＋＋ClO6Fe3＋＋Cl－＋3H2O　。 已知：铁氰化钾化学式为 K3[Fe(CN)6]；亚铁氰化钾化学式为K4[Fe(CN)6]·3H2O。‎ ‎3Fe2＋＋2[Fe(CN)6]3－＝Fe3[Fe(CN)6]2↓(蓝色沉淀)‎ ‎4Fe3＋＋3[Fe(CN)6]4－＝Fe4[Fe(CN)6]3↓(蓝色沉淀)‎ 确定Fe2＋是否氧化完全的方法是__取氧化后的溶液少许于试管中，滴加几滴铁氰化钾溶液，若无蓝色沉淀生成，则Fe2＋已全部被氧化__。(可供选择的试剂：铁氰化钾溶液、亚铁氰化钾溶液、铁粉、KSCN溶液)‎ ‎(3)除铁：加入适量的Na2CO3调节酸度，生成黄钠铁矾[Na2Fe6(SO4)4(OH)12]沉淀，写出该反应的化学方程式　3Fe2(SO4)3＋6H2O＋6Na2CO3===Na2Fe6(SO4)4(OH)12↓＋5Na2SO4＋6CO2↑ 　。‎ ‎(4)沉淀：生成沉淀碱式碳酸钴[ (CoCO3)2·3Co(OH)2]，沉淀需洗涤，洗涤的操作是__见解析　。‎ ‎(5)溶解：CoCl2的溶解度曲线如图所示。向碱式碳酸钴中加入足量稀盐酸，边加热 边搅拌至完全溶解后，需趁热过滤，其原因是__防止因温度降低，CoCl2晶体析出__。‎ ‎(6)灼烧：准确称取所得 CoC2O4 ‎1.470 g，在空气中充分灼烧得‎0.830 g氧化钴，写出氧化钴的化学式！！！__Co2O3___。‎ 解析　(1)由流程图以及各成分性质可知“溶解”时，Co、Fe被溶解成硫酸盐，而SiO2不反应成为滤渣，而滤渣表面会残留滤液，所以洗涤的目的主要是减少钴元素的损失；(2)根据氧化还原反应的一般规律，NaClO3将Fe2＋氧化成Fe3＋的同时，本身被还原为氯离子；根据提示信息，溶液中Fe2＋加入铁氰化钾会生成蓝色沉淀，因此取氧化后的溶液少许于试管中，滴加几滴铁氰化钾溶液，若无蓝色沉淀生成，则Fe2＋已全部被氧化。(3)根据氧化后的溶液中存在Fe2(SO4)3，除铁时加入适量的Na2CO3调节酸度，生成黄钠铁矾[Na2Fe6(SO4)4(OH)12]沉淀，同时应该生成二氧化碳气体，结合质量守恒定律，还有硫酸钠生成，因为产物中含H元素，反应物中需有水参加反应。(4)根据洗涤沉淀的一般方法，洗涤的操作是向漏斗中加入蒸馏水至浸没沉淀，静置使滤液流出。重复操作2～3次。(5)CoCl2的溶解度受温度影响较大，趁热过滤的原因是防止温度降低后，CoCl2晶体析出。(6)‎1.470 g CoC2O4中含有Co的质量＝‎1.470 g×＝‎0.59 g,‎0.830 g氧化钴中含有O的质量＝‎0.830 g－‎0.59 g＝‎0.24 g，＝＝，因此氧化钴的化学式为Co2O3。‎ 对点特训(十)　金属及其化合物 ‎1．在火星上工作的美国“勇气号”“机遇号”探测车的一个重要任务就是收集有关Fe2O3及其硫酸盐的信息，用以证明火星上存在或曾经存在过水。以下叙述正确的是(　D　)‎ A．Fe2O3与Fe3O4互为同素异形体 B．检验从火星上带回来的红色物质是否是Fe2O3的操作步骤为：样品→粉碎→加水溶解→过滤→向滤液中滴加KSCN溶液 C．将CO2通入BaCl2溶液中至饱和，有沉淀产生 D．制备Al用电解法，制备Fe、Cu可用还原法 解析　Fe2O3与Fe3O4是铁的不同氧化物，不是单质，两者不互为同素异形体，选项A 错误；样品粉碎后加水不能溶解氧化铁，应溶于盐酸再加KSCN溶液检验，选项B错误；盐酸的酸性大于碳酸，将CO2通入BaCl2溶液中至饱和，不反应，选项C错误；由金属活泼性可知金属冶炼方法，选项D正确。‎ ‎2．下列关于Fe、Cu、Mg、Al四种金属元素的说法中正确的是(　B　)‎ A．四种元素的单质都能和盐酸反应，生成相应的盐和氢气 B．制备AlCl3、FeCl3、CuCl2均不能采用将溶液直接蒸干的方法 C．将Mg棒和Al棒作为原电池的两个电极插入NaOH溶液中，Mg棒上发生氧化反应 D．铁锈的主要成分是四氧化三铁，铜锈的主要成分是氧化铜 解析　Cu单质不与盐酸反应，选项A错误；根据电解质溶液的实际情况考虑，Mg的金属性大于Al，但是Mg不与NaOH溶液反应，Al与NaOH溶液反应，所以Al棒作负极，发生氧化反应，选项C错误；铜锈的主要成分是碱式碳酸铜，选项D错误。‎ ‎3．美国普度大学研究开发出一种利用铝镓合金制备氢气的新工艺(如图所示)。下列有关该工艺的说法错误的是(　C　)‎ A．铝镓合金与水反应的化学方程式为2Al＋3H2OAl2O3＋3H2↑‎ B．总反应式为2H2O2H2↑＋O2↑‎ C．该过程中，能量的转化形式只有两种 D．铝镓合金可以循环使用 解析　该过程中太阳能转化为电能、电能转化为化学能，铝镓合金与水反应时还有一部分化学能转化为热能。‎ ‎4．下列示意图与对应的叙述相符的是(　B　)‎ ‎　　　‎ ‎　　　‎ A．图①表示向AgNO3和Cu(NO3)2的混合溶液中缓慢通入氨水 B．图②表示向NaOH和Ca(OH)2的混合溶液中通入CO2‎ C．图③表示向KAl(SO4)2溶液中逐滴加入Ba(OH)2溶液 D．图④表示向NaAlO2溶液中逐滴加入盐酸 解析　加入一定量的氨水时，Ag＋、Cu2＋分别形成AgOH、Cu(OH)2沉淀，氨水过量时，AgOH、Cu(OH)2溶解，选项A错误；CO2首先和氢氧化钙反应生成碳酸钙，然后与氢氧化钠反应生成碳酸钠，再与生成的碳酸钠反应生成碳酸氢钠，最后与碳酸钙反应生成碳酸氢钙，叙述与示意图相符，选项B正确；假设溶液中含1 mol KAl(SO4)2，加入1.5 mol的Ba(OH)2时生成1.5 mol BaSO4和1 mol Al(OH)3沉淀的物质的量最大为2.5 mol，再加入0.5 mol Ba(OH)2，生成0.5 mol BaSO4、溶解1 mol Al(OH)3，故沉淀的总物质的量减少，沉淀的物质的量的趋势是从0增大到最大，然后减小，最后保持不变(全部是BaSO4)，叙述与示意图不相符，选项C错误；在NaAlO2溶液中逐滴加入盐酸，反应的化学方程式依次为：NaAlO2＋HCl＋H2O===Al(OH)3↓＋NaCl、Al(OH)3＋3HCl===AlCl3＋3H2O，叙述与示意图不相符，选项D错误。‎ ‎5．下图为与水相关的部分转化关系(水作反应物或生成物，部分产物和反应条件未列出)。下列说法错误的是(　D　)‎ A．上图所示的反应均为氧化还原反应 B．比较镁、铁与水的反应条件，可知铁的金属性比镁弱 C．工业上常用NO2与水的反应原理制取硝酸 D．实验室中可用铜与稀硝酸反应制取NO2‎ 解析　铜和稀HNO3反应生成NO，选项D错误。‎ ‎6．铝土矿的主要成分为氧化铝、氧化铁和二氧化硅，工业上经过下列工艺可以冶炼金属铝：‎ 下列说法中错误的是(　C　)‎ A．①②中除加试剂外，还需要进行过滤操作 B．a、b中铝元素的化合价相同 C．③中需要通入过量的氨气 D．④进行的操作是加热，而且d一定是氧化铝 解析　铝土矿中的二氧化硅不溶于盐酸，需要过滤除去，a中的氯化铁能与氢氧化钠反应生成氢氧化铁沉淀，需要过滤除去，选项A正确；a中氯化铝中铝元素的化合价为＋3，b 中偏铝酸根离子中铝元素的化合价为＋3，选项B正确；③中是将偏铝酸根离子转化为氢氧化铝沉淀，需要通入二氧化碳，选项C错误；④进行的操作是加热，是氢氧化铝分解生成氧化铝，故d一定是氧化铝，选项D正确。‎ ‎7．某同学采用硫铁矿焙烧取硫后的烧渣(主要成分为Fe2O3、SiO2、Al2O3，不考虑其他杂质)制备七水合硫酸亚铁(FeSO4·7H2O)，设计了如下流程：‎ 下列说法不正确的是(　D　)‎ A．溶解烧渣选用足量硫酸，试剂X选用铁粉 B．固体1中一定有SiO2，控制pH是为了使Al3＋转化为Al(OH)3 进入固体2‎ C．从溶液2得到FeSO4·7H2O产品的过程中，须控制条件防止其氧化和分解 D．若改变方案，在溶液1中直接加NaOH至过量，得到的沉淀用硫酸溶解，其溶液经结晶分离也可得到FeSO4·7H2O 解析　流程设计意图是用硫酸把Fe2O3、Al2O3转化为硫酸盐，除去SiO2，然后用铁粉还原Fe3＋得到硫酸亚铁，选项A正确；固体1为SiO2，分离FeSO4和Al2(SO4)3采用的是调控pH的方法，使Al3＋转化为Al(OH)3沉淀从而与FeSO4分离，选项B正确；Fe2＋容易被氧化，所以在得到FeSO4·7H2O产品的过程中，要防止其被氧化和分解，选项C正确；在溶液1中直接加过量的NaOH得到的是Fe(OH)2沉淀，但Fe(OH)2不稳定，很容易被氧化为Fe(OH)3，这样的话，最终所得的产品不纯，混有较多的杂质Fe2(SO4)3，选项D错误。‎ ‎8．稀土是工业味精，邓小平说过“中东有石油，我们有稀土”。稀土元素铈(Ce)主要存在于独居石中，金属铈在空气中易氧化变暗，受热时燃烧，遇水很快反应。已知：铈常见的化合价为＋3和＋4，氧化性：Ce4＋＞Fe3＋。下列说法正确的是(　B　)‎ A．工业上可以电解Ce(SO4)2溶液制备铈单质，铈溶于氢碘酸的化学方程式可表示为：Ce＋4HI＝Ce4＋＋2H2↑‎ B．向Ce(SO4)2溶液中通入SO2，其离子方程式为：2Ce4＋＋SO2＋2H2O＝2Ce3＋＋SO＋2H＋‎ C．已知Ksp[Ce(OH)3]＝1.0×10－20，则Ce3＋在pH为5.0时恰好完全沉淀；在一定条件下，电解熔融状态的CeO2制Ce，在阳极获得铈 D．四种铈的核素Ce、Ce、Ce、Ce，它们之间可以通过化学反应进行转化，互称为同素异形体 解析　由于铈遇水很快反应，所以电解Ce(SO4)2溶液无法制备铈单质，由于氧化性Ce4＋＞Fe3＋＞I－，铈溶于氢碘酸，产物不会生成CeI4，应该是CeI3，选项A错误；Ce(SO4)2溶液具有氧化性，能将 SO2氧化为硫酸根，即离子方程式为：2Ce4＋＋SO2＋2H2O===2Ce3＋＋‎ SO＋2H＋，选项B正确；电解熔融CeO2制Ce，发生了还原反应，铈应该在阴极获得；由于Ce3＋恰好完全沉淀时浓度为1.0×10－5mol/L，所以c(OH－)为10－5mol/L，pH为9，选项C错误；同素异形体是单质间的互称，而 Ce、Ce、Ce、Ce是原子，应互为同位素，同位素之间的转化是发生了原子核的改变，不属于化学变化，选项D错误。‎ ‎9．甲、乙、丙、丁四种物质，甲、乙、丙均含有相同的某种元素，它们之间有如图转化关系；下列有关物质的推断不正确的是(　C　)‎ 甲乙丙 A．若甲为焦炭，则丁可能是氧气 B．若甲为NaAlO2，则丁可能是盐酸 C．若甲为Fe，则丁可能是Cl2‎ D．若甲为NaOH溶液，则丁可能是CO2‎ 解析　若甲为焦炭，丁为O2，则有CCOCO2，符合转化，选项A正确；若甲为NaAlO2，丁为盐酸，则有NaAlO2Al(OH)3AlCl3，符合转化，选项B正确；若甲为Fe，丁为与氯气，乙为FeCl3不能发生FeCl3FeCl2的转化，选项C错误；甲为NaOH溶液，丁是CO2，则有NaOHNa2CO3NaHCO3，符合转化，选项D正确。‎ ‎10．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(　D　)‎ 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 解析　废旧电池中含有重金属，随意排放容易污染环境，因此合理处理废旧电池有利于保护环境和资源再利用，选项A正确；根据流程的转化可知从正极片中可回收的金属元素有Al、Fe、Li，选项B正确；得到含Li、P、Fe的滤液，加入碱液生成氢氧化铁沉淀，因此“沉淀”反应的金属离子是Fe3＋，选项C正确；硫酸锂能溶于水，因此上述流程中不能用硫酸钠代替碳酸钠，选项D错误。‎ ‎11．某溶液中可能含有H＋、NH、Mg2＋、Al3＋、Fe3＋、CO、SO、NO中的几种。①若加入锌粒，产生无色无味的气体；②若加入NaOH溶液，产生白色沉淀，且产生的沉淀量与加入NaOH的物质的量之间的关系如图所示。则下列说法正确的是(　B　)‎ A．溶液中的阳离子只有H＋、Mg2＋、Al3＋‎ B．溶液中n(NH)＝0.2 mol C．溶液中一定不含CO，可能含有SO和NO D．n(H＋)∶n(Al3＋)∶n(Mg2＋)＝1∶1∶1‎ 解析　由①知溶液中一定含有H＋，一定没有CO、NO，由②知溶液中一定含有Mg2＋、Al3＋，一定没有Fe3＋，由图像可知溶液中还一定含有NH，且n(NH)＝0.7 mol－0.5 mol＝0.2 mol，n(H＋)＝0.1 mol，n(Al3＋)＝0.8 mol－0.7 mol＝0.1 mol，沉淀Al3＋、Mg2＋共消耗0.4 mol OH－，其中沉淀Al3＋消耗0.3 mol OH－，沉淀Mg2＋消耗0.1 mol OH－，根据Mg2＋～2OH－，可得n(Mg2＋)＝0.05 mol，故只有选项B正确。‎ ‎12．磁性材料A是由两种元素组成的化合物，某研究小组按如图流程探究其组成：‎ 下列分析正确的是(　A　)‎ A．A的化学式为Fe3S4‎ B．将无色气体E通入紫色石蕊溶液中，溶液先变红后褪色 C．溶液C与溶液F发生反应的离子方程式为SO＋2Fe3＋＋H2O===SO＋2Fe2＋＋2H＋‎ D．溶液G中只含有离子H＋、K＋、I－、SO、OH－‎ 解析　黄色溶液C与KSCN溶液反应产生血红色溶液D，则溶液C中含Fe3＋，红棕色固体B为Fe2O3；无色酸性溶液F与I2的KI溶液反应产生无色溶液G且酸性变强，则F为还原性弱酸H2SO3的溶液，无色气体E为SO2。A由Fe、S两种元素组成，A中Fe的物质的量为(×2) mol＝0.03 mol，S的物质的量为 mol＝0.04 mol，所以A的化学式为Fe3S4，选项A正确；SO2具有漂白性，但不能漂白石蕊，所以将SO2通入紫色石蕊溶液中，溶液变红但不褪色，选项B错误；H2SO3为弱酸，在离子方程式中不能拆开，选项C错误；溶液G为无色，I2反应完全，H2SO3不一定反应完全，所以溶液G中还可能存在SO，选项D错误。‎ ‎13．某化学兴趣小组利用实验进行物质性质的探究，下列说法正确的是(　A　)‎ A．若A处通入CO，B处为Fe2O3，则玻璃管中红棕色的Fe2O3变为黑色的铁粉 B．若为水蒸气与铁粉的反应，可用C装置收集氢气 C．氨气与CuO反应验证氨气的还原性时，可在C中加水，同时撤去D装置 D．若C中为澄清石灰水，CO还原‎1.6 g铁的某种氧化物，C中生成‎3 g沉淀，则该氧化物为Fe3O4‎ 解析　玻璃管中现象为红棕色粉末变成黑色，红棕色的Fe2O3变为黑色的铁粉，选项A正确；氢气一般采用排水法或向下排空气法收集，选项B错误；氨气易溶于水，为防止倒吸，应在B、C间添加防倒吸装置，选项C错误；由题意知‎3 g沉淀为碳酸钙的质量，则碳酸钙的物质的量为＝0.03 mol，由CO还原‎1.6 g铁的某种氧化物，将生成的气体通入足量澄清石灰水中得到沉淀，则设金属氧化物中氧元素的质量为x，根据氧元素守恒可知 CO～O～CO2～CaCO3‎ ‎16　　　　1 mol x　　　　0.03 mol ＝，解得x＝‎0.48 g，则‎1.6 g氧化物中金属元素与氧元素的质量比为＝7∶3，Fe3O4中铁元素与氧元素的质量比为＝21∶8，选项D错误。‎ ‎14．(1)向盛有10 mL 1 mol·L－1NH4Al(SO4)2溶液的烧杯中滴加1 mol·L－1NaOH溶液，沉淀物质的量随NaOH溶液体积的变化示意图如下：‎ ‎①NH4Al(SO4)2溶液中，离子浓度由大到小的顺序是__c(SO)＞c(NH)＞c(Al3＋)＞c(H＋)＞c(OH－)__。‎ ‎②写出m点反应的离子方程式：　NH＋OH－===NH3·H2O　。‎ ‎③若在NH4Al(SO4)2溶液中改加20 mL 1.2 mol·L－1Ba(OH)2溶液，充分反应后，溶液中产生沉淀的物质的量为__0.022__mol。‎ ‎(2)KAl(SO4)2·12H2O(明矾)是一种复盐，‎ 在造纸等方面应用广泛。实验室中，采用废易拉罐(主要成分为Al，含有少量的Fe、Mg杂质)制备明矾的过程如下图所示。回答下列问题：‎ ‎①为尽量少引入杂质，试剂①应选用__d__(填标号)。‎ a．HCl溶液 b．H2SO4溶液 c．氨水 d．NaOH溶液 ‎②易拉罐溶解过程中主要反应的化学方程式为　2Al＋2NaOH＋2H2O===2NaAlO2＋3H2↑　。‎ ‎③沉淀B的化学式为__Al(OH)3；将少量明矾溶于水，溶液呈弱酸性，其原因是__Al3＋水解，使溶液中H＋浓度增大__。‎ 解析　(1)NH4Al(SO4)2溶液中存在：NH4Al(SO4)2===NH＋Al3＋＋2SO，NH＋H2ONH3·H2O＋H＋，Al3＋＋3H2OAl(OH)3＋3H＋，H2OH＋＋OH－。①Al3＋的水解程度比NH大，故NH4Al(SO4)2溶液中离子浓度由大到小的顺序为c(SO)＞c(NH)＞c(Al3＋)＞c(H＋)＞c(OH－)。②m点加入NaOH溶液，沉淀的物质的量不变，则此时是NH与NaOH溶液反应，离子方程式为NH＋OH－===NH3·H2O。③10 mL 1 mol·L－1NH4Al(SO4)2溶液中，Al3＋物质的量为0.01 mol，NH的物质的量为0.01 mol，SO的物质的量为0.02 mol，20 mL 1.2 mol·L－1Ba(OH)2溶液中，Ba2＋物质的量为0.024 mol，OH－物质的量为0.048 mol，其中SO与Ba2＋反应生成BaSO4沉淀0.02 mol，NH与Al3＋共消耗OH－0.04 mol，同时生成Al(OH)3沉淀0.01 mol，过量的0.008 mol OH－会溶解0.008 mol 的Al(OH)3，故最终反应生成沉淀为0.022 mol。(2)①易拉罐的主要成分为Al，含有少量的Fe、Mg杂质，试剂①的作用是将Al溶解，HCl溶液和H2SO4溶液可溶解Al及Fe、Mg杂质，会引入Fe2＋、Mg2＋，氨水不溶解Al；NaOH溶液可溶解Al，但不溶解Fe、Mg杂质，故d项符合。②选用NaOH溶液溶解易拉罐，主要发生反应2Al＋2NaOH＋2H2O===2NaAlO2＋3H2↑。③滤液A中铝元素以AlO形式存在，与溶液中HCO发生反应：AlO＋HCO＋H2O===Al(OH)3↓＋CO，故沉淀B为Al(OH)3；明矾溶于水时，KAl(SO4)2===K＋＋Al3＋＋2SO，Al3＋＋3H2OAl(OH)3＋3H＋，使溶液呈弱酸性。‎