2019届二轮复习金属单质及其化合物课件（115张）（全国通用）

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第 11 讲　金属单质及其化合物 [ 最新考纲 ] 1 ．常见金属元素 ( 如 Na 、 Mg 、 Al 、 Fe 、 Cu 等 )(1) 了解常见金属的活动顺序。 (2) 了解常见金属及其重要化合物的制备方法，掌握其主要性质及其应用。 (3) 了解合金的概念及其重要应用。 2. 以上各部分知识的综合应用。 常见金属及其化合物的性质用途判断 1 ．正误判断，正确的划 “√” ，错误的划 “×” 。 (1) 为了除去 NaHCO 3 固体中的 Na 2 CO 3 ，可将固体加热至恒重 ( 　　 ) (2) 由 MgCl 2 溶液制备无水 MgCl 2 ，可以将 MgCl 2 溶液加热蒸干 ( 　　 ) (3) 根据 Al 2 (SO 4 ) 3 和小苏打反应，在实际应用中可用作泡沫灭火器灭火 ( 　　 ) (4) 常温下，将铁片浸入足量浓硫酸中，铁片不溶解，则常温下，铁与浓硫酸一定没有发生化学反应 ( 　　 ) (5) 根据铁比铜金属性强，在实际应用中可用 FeCl 3 腐蚀 Cu 刻制印刷电路板 ( 　　 ) (6) 配制氯化铁溶液时，将氯化铁溶解在较浓的盐酸中再加水稀释 ( 　　 ) (7) 除去 Cu 粉中混有的 CuO ，可以加入稀硝酸溶解，过滤、洗涤、干燥 ( 　　 ) (8) 灼烧白色粉末，火焰呈黄色，证明原粉末中有 Na ＋ ，无 K ＋ ( 　　 ) (9) 钠在空气中燃烧可生成多种氧化物。 23 g 钠充分燃烧时转移电子数为 1 N A ( 　　 ) (10) 将稀盐酸滴入碳酸钠与氢氧化钠的混合溶液中，立即产生气泡 ( 　　 ) (11) 过氧化钠与水反应时，生成 0.1 mol 氧气转移的电子数为 0.2 N A ( 　　 ) (12) 用坩埚钳夹住一小块小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，是因为铝的熔点较低 ( 　　 ) 答案 　 (1) × 　 (2) × 　 (3) √ 　 (4) × 　 (5) × 　 (6) √ 　 (7) × 　 (8) × 　 (9) √ 　 (10) × 　 (11) √ 　 (12) × 2 ．下列有关水处理方法不正确的是 ( 　　 ) A ．用石灰、碳酸钠等碱性物质处理废水中的酸 B ．用可溶性的铝盐和铁盐处理水中的悬浮物 C ．用氯气处理水中的 Cu 2 ＋ 、 Hg 2 ＋ 等重金属离子 D ．用烧碱处理含高浓度 NH 的废水并回收利用氨 答案　 C 3 ．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 Na 2 O 2 粉末 C ．铝与 Fe 2 O 3 发生铝热反应 D ．将锌粒投入 Cu(NO 3 ) 2 溶液 答案　 B 常见金属及其化合物的制备流程 4 ． Li 4 Ti 5 O 12 和 LiFePO 4 都是锂离子电池的电极材料，可利用钛铁矿 ( 主要成分为 FeTiO 3 ，还含有少量 MgO 、 SiO 2 等杂质 ) 来制备，工艺流程如下： 回答下列问题： (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 TiOCl 形式存在，写出相应反应的离子方程式 __________________________________________ 。 (3)TiO 2 · x H 2 O 沉淀与双氧水、氨水反应 40 min 所得实验结果如下表所示： 分析 40 ℃ 时 TiO 2 · x H 2 O 转化率最高的原因 ______________________________________________________________________________________________________ 。 (4)Li 2 Ti 5 O 15 中 Ti 的化合价为＋ 4 ，其中过氧键的数目为 ________________ 。 温度 / ℃ 30 35 40 45 50 TiO 2 · x H 2 O 转化率 /% 92 95 97 93 88 (5) 若 “ 滤液 ②” 中 c (Mg 2 ＋ ) ＝ 0.02 mol·L － 1 ，加入双氧水和磷酸 ( 设溶液体积增加 1 倍 ) ，使 Fe 3 ＋ 恰好沉淀完全即溶液中 c (Fe 3 ＋ ) ＝ 1.0 × 10 － 5 mol·L － 1 ，此时是否有 Mg 3 (PO 4 ) 2 沉淀生成？ ______________________________________________________________________________________________( 列式计算 ) 。 FePO 4 、 Mg 3 (PO 4 ) 2 的 K sp 分别为 1.3 × 10 － 22 、 1.0 × 10 － 24 (6) 写出 “ 高温煅烧 ②” 中由 FePO 4 制备 LiFePO 4 的化学方程式 ___________________________________________________ 。 常见金属及其化合物的实验探究 5 ．绿矾是含有一定量结晶水的硫酸亚铁，在工农业生产中具有重要的用途。某化学兴趣小组对绿矾的一些性质进行探究。回答下列问题： (1) 在试管中加入少量绿矾样品，加水溶解，滴加 KSCN 溶液，溶液颜色无明显变化。再向试管中通入空气，溶液逐渐变红。由此可知： __________________________________________ 、 ___________________________________________________ 。 (2) 为测定绿矾中结晶水含量，将石英玻璃管 ( 带两端开关 K 1 和 K 2 )( 设为装置 A) 称重，记为 m 1 g 。将样品装入石英玻璃管中，再次将装置 A 称重，记为 m 2 g 。按下图连接好装置进行实验。 ① 仪器 B 的名称是 ________ 。 ② 将下列实验操作步骤正确排序 ______________( 填标号 ) ；重复上述操作步骤，直至 A 恒重，记为 m 3 g 。 a ．点燃酒精灯，加热　　　 b ．熄灭酒精灯 c ．关闭 K 1 和 K 2 d ．打开 K 1 和 K 2 ，缓缓通入 N 2 e ．称量 A f ．冷却到室温 ③ 根据实验记录，计算绿矾化学式中结晶水数目 x ＝ ________( 列式表示 ) 。若实验时按 a 、 d 次序操作，则使 x ________( 填 “ 偏大 ”“ 偏小 ” 或 “ 无影响 ” ) 。 (3) 为探究硫酸亚铁的分解产物，将 (2) 中已恒重的装置 A 接入下图所示的装置中，打开 K 1 和 K 2 ，缓缓通入 N 2 ，加热。实验后反应管中残留固体为红色粉末。 ① C 、 D 中的溶液依次为 ________( 填标号 ) 。 C 、 D 中有气泡冒出，并可观察到的现象分别为 ___________________ 。 a ．品红　　 b ． NaOH c ． BaCl 2 　　 d ． Ba(NO 3 ) 2 e ．浓 H 2 SO 4 ② 写出硫酸亚铁高温分解反应的化学方程式 ________________ __________________________________________________ 。 解析　 (1) 绿矾溶解于水电离出 Fe 2 ＋ ，滴加 KSCN 溶液后颜色无明显变化，说明样品中没有 Fe 3 ＋ ，通入空气之后，空气中的氧气把 Fe 2 ＋ 氧化为 Fe 3 ＋ ， Fe 3 ＋ 与 KSCN 反应而使溶液显红色，说明 Fe 2 ＋ 易被氧气氧化为 Fe 3 ＋ 。 (2) ① 仪器 B 的名称是干燥管； ② 实验时先打开 K 1 和 K 2 ，缓慢通入 N 2 ，排除装置中的空气，防止空气中的氧气将绿矾中的 Fe 2 ＋ 氧化为 Fe 3 ＋ ，一段时间后点燃酒精灯，使绿矾中的结晶水变为水蒸气并被 N 2 排出，然后熄灭酒精灯，将石英玻璃管冷却至室温后关闭 K 1 和 K 2 ，防止空气进入石英玻璃管中，最后称量 A ； 6 ． (2016· 四川理综， 9) CuCl 广泛应用于化工和印染等行业。某研究性学习小组拟热分解 CuCl 2 ·2H 2 O 制备 CuCl ，并进行相关探究。 【资料查阅】 【实验探究】 该小组用下图所示装置进行实验 ( 夹持仪器略 ) 请回答下列问题： (1) 仪器 X 的名称是 ________ 。 (2) 实验操作的先后顺序是 a → ________ → e( 填操作的编号 ) 。 a ．检查装置的气密性后加入药品 b ．熄灭酒精灯，冷却 c ．在 “ 气体入口 ” 处通入干燥 HCl d ．点燃酒精灯，加热 e ．停止通入 HCl ，然后通入 N 2 (3) 在实验过程中，观察到 B 中物质由白色变为蓝色， C 中试纸的颜色变化是 ________ 。 (4) 装置 D 中发生的氧化还原反应的离子方程式是 ___________________________________________________ 。 【探究反思】 (5) 反应结束后，取出 CuCl 产品进行实验，发现其中含有少量的 CuCl 2 或 CuO 杂质，根据资料信息分析： ① 若杂质是 CuCl 2 ，则产生的原因是 _________________ 。 ② 若杂质是 CuO ，则产生的原因是 ___________________ 。 (5) ① 若有 CuCl 2 剩余，说明没有完全分解，由题给信息可知，温度高于 300 ℃ 时 CuCl 2 才分解生成 CuCl 和 Cl 2 ，说明温度不够高或加热不充分。 ② 由题给信息， CuO 是 Cu 2 (OH) 2 Cl 2 分解生成的，说明 CuCl 2 ·2H 2 O 分解生成部分 Cu 2 (OH) 2 Cl 2 ，说明通入 HCl 的量不足。 答案　 (1) 球形干燥管　 (2)cdb 　 (3) 先变红后褪色 (4)Cl 2 ＋ 2OH － ===Cl － ＋ ClO － ＋ H 2 O (5) ① 加热时间不足或温度偏低　 ② 通入 HCl 的量不足 分析评价 题型：选择题　填空题 评析：选择题主要考查常见金属及其重要化合物的性质、用途及转化关系， Ⅱ 卷主要结合具体的工艺流程及实验探究，考查常见金属及其化合物的性质，兼顾考查氧化还原反应原理、离子方程式的书写、化学计算等知识。 启示 ： ① 强化代表物的化学方程式或离子方程式的书写； ② 以 “ 结构 → 性质 → 用途 → 制法 ” 为主线，自成知识网络，把一般知识规律化，零碎知识系统化。 高频考点一　钠及其重要化合物 [ 考点精要 ] 1 ． 识记：钠及其重要化合物性质 (1) 转化反应 2 ． 总结：钠及其重要化合物的应用 物质 日常应用 原因分析 钠 核反应堆的 传热介质 熔点较低，导热性好 过氧化钠 呼吸面具或潜水艇中作为氧气来源 2Na 2 O 2 ＋ 2CO 2 ===2Na 2 CO 3 ＋ O 2 2Na 2 O 2 ＋ 2H 2 O===4NaOH ＋ O 2 ↑ 氢氧化钠 制肥皂 与油脂发生皂化反应生成高级脂肪酸钠 3. 警示：钠及其重要化合物 知识盲点 (1) 钠和盐溶液反应，不能置换出盐中的金属，与熔融的盐反应才能置换出盐中的金属。 (2) 无论 Na 与 O 2 反应生成 Na 2 O 还是 Na 2 O 2 ，只要参与反应的 Na 的质量相等，则转移电子的物质的量一定相等。 (3)Na 分别与 H 2 O 和乙醇发生的反应均属于置换反应，二者现象明显不同，前者剧烈，后者缓慢。 (4)1 mol Na 2 O 2 参与反应转移电子的物质的量不一定为 1 mol ，如 Na 2 O 2 与 SO 2 的反应转移电子应为 2 mol 。 (5) 不能用 Ca(OH) 2 鉴别 Na 2 CO 3 和 NaHCO 3 溶液，应选用 CaCl 2 或 BaCl 2 溶液。 (6) 除去 CO 2 中的 HCl 气体，应选用饱和的 NaHCO 3 溶液。 (7) 向饱和的 Na 2 CO 3 溶液中通入过量 CO 2 ，有晶体析出。 (8) 焰色反应是元素的性质，无论游离态还是化合态，均具有相同的焰色反应，它不是化学变化，在观察钾元素的焰色反应时，应通过蓝色的钴玻璃片。 [ 考法指导 ] 【考法训练 1 】 正误判断，正确的划 “√” ，错误的划 “×” (1) 用热的烧碱溶液洗去油污，是因为 Na 2 CO 3 可直接与油污反应 ( 　　 ) (2) 用热碱水清除炊具上残留的油污发生了化学变化 ( 　　 ) (3) 分别加热 Na 2 CO 3 和 NaHCO 3 固体，试管内壁均有水珠，则两种物质均受热分解 ( 　　 ) (4) 纯碱去油污，是利用了纯碱的氧化性 ( 　　 ) (5) 金属钠着火时使用泡沫灭火器灭火 ( 　　 ) 答案 　 (1) × 　 (2) √ 　 (3) × 　 (4) × 　 (5) × 钠及其重要化合物的性质及用途判断 ( 难度系数 ☆☆ ) 【考法训练 2 】 下列有关 Na 2 O 2 的说法正确的是 ( 　　 ) A ． Na 2 O 2 属于碱性氧化物 B ． Na 2 O 2 中阴阳离子个数比为 1 ∶ 1 C ． Na 2 O 2 与 CO 2 反应时， Na 2 O 2 是氧化剂， CO 2 是还原剂 D ．滴有酚酞的水中加入过量 Na 2 O 2 粉末并振荡，溶液由无色变红又变无色 答案 　 D 【典例演示】 过氧化钠可做航天飞船的供氧剂，对其纯度要求很高，某小组同学为了测定过氧化钠的纯度 ( 杂质为碳酸钠 ) ，设计了如下方案： 方案一：取 m 1 g 样品，加入足量的 CaCl 2 溶液，充分反应后过滤、洗涤、干燥，测得 CaCO 3 沉淀质量为 m 2 g ； 方案二：取 m 1 g 样品，用如图装置测得生成二氧化碳质量为 m 3 g ； 钠及其重要化合物的实验探究 ( 难度系数 ☆☆☆ ) 方案三：取 m 1 g 样品，加水充分溶解并微热至不再产生气体，用 c mol·L － 1 的盐酸标准溶液滴定所得溶液 ( 甲基橙作指示剂 ) ，终点时消耗盐酸的体积为 V mL 。 回答下列问题： (1) 方案一中，经正确操作后，测得的过氧化钠的纯度比实际的偏低，其原因是 ______________________________________ 。 (2) 方案二中气囊要使用两次，第二次使用的目的是 ____________________________________________________ ， c 干燥管的作用是 _______________________________ 。 若用稀盐酸代替稀硫酸，则测定结果偏 ________( 填 “ 高 ” 、 “ 低 ” 或 “ 不影响 ” ) 。 (3) 方案三中，滴定终点的现象是 _______________ ，测得过氧化钠的纯度为 ________ 。 ( 用含 m 1 、 c 、 V 的式子表示 ) (4) 某小组同学向过氧化钠与水反应的溶液中滴加酚酞，发现溶液先变红后褪色，针对导致溶液褪色的原因提出两种假设： 假设一：因氢氧化钠溶液的浓度过大而使溶液褪色 假设二：因生成了过氧化氢而使溶液褪色 …… 实验验证：向等体积浓度分别为 5 mol·L － 1 ， 2 mol·L － 1 ， 1 mol·L － 1 ， 0.01 mol·L － 1 的氢氧化钠溶液中滴加酚酞溶液，观察到溶液变红后褪色的时间如表： 本实验得出的结论是 _______________________________ ， 设计实验验证假设二 _______________________________ 。 氢氧化钠浓度 /(mol·L － 1 ) 5 2 1 0.01 变红后褪色的时间 /s 8 94 450 长时间不褪色 【考法训练 3 】 根据侯氏制碱原理制备少量 NaHCO 3 的实验，经过制取氨气、制取 NaHCO 3 、分离 NaHCO 3 、干燥 NaHCO 3 四个步骤，下列图示装置和原理能达到实验目的的是 ( 　　 ) 答案　 C 高频考点二　镁、铝及其重要化合物 1 ． 识记：铝及其重要化合物的重要反应 [ 考点精要 ] (1) 转化反应 2 ． 总结：镁、铝及其化合物性质的几点说明 [ 考法指导 ] 【考法训练 1 】 正误判断，正确的的 “√” ，错误的打 “×” 镁、铝及其化合物性质、用途判断 答案 　 (1) × 　 (2) × 　 (3) × 　 (4) × 　 (5) × 　 (6) √ 【考法训练 2 】 已知 NaOH ＋ Al(OH) 3 ===NaAlO 2 ＋ 2H 2 O 。向集满 CO 2 的铝制易拉罐中加入过量 NaOH 浓溶液，立即封闭罐口，易拉罐渐渐凹瘪；再过一段时间，罐壁又重新凸起。上述实验过程中没有发生的离子反应是 ( 　　 ) 答案 　 D 【考法训练 3 】 向等物质的量浓度的 NaAlO 2 、 Na 2 SiO 3 、 Na 2 CO 3 、 NaOH 混合溶液中逐滴加入 1 mol·L － 1 的盐酸，生成沉淀的物质的量与加入盐酸的体积关系如图所示。 答案 　 C 解答无机图像题思维流程 [ 说明 ] 　 前两 “ 看 ” 较直观，难度较小。第三 “ 看 ” 难度大些，只有在正确书写出变化过程中的反应方程式并理清化学方程式中化学计量数与题目相关量的数量关系才能顺利破题。 【当堂指导】 【典例演示】 Mg 3 N 2 是一种工业上应用非常广泛的离子化合物，呈微黄色，遇水发生水解反应，须密封保存。某化学兴趣小组利用图甲装置制取氮气，并用氮气制备 Mg 3 N 2 。 靖宸 镁、铝及其化合物综合探究 ( 难度系数 ☆☆☆ ) (1) 指出装置 A 中仪器 a 和 b 的名称分别是 ________ 、 ________ 。 (2) 已知饱和氯化铵溶液与亚硝酸钠溶液混合加热可制备氮气。写出该反应的化学方程式： ___________________________ ___________________________________________________ 。 (3) 装置 D 中所装的试剂名称是 ________ ，装置 G 的作用是 ____________________________________________________ ； 实验开始时，需要排出装置内的空气，为了达到此目的，在装置 C 中盛放了酸性氯化亚铁溶液，该装置中发生反应的离子方程式为 _____________________________________________ 。 C 、 D 装置 ________( 填 “ 能 ” 或 “ 不能 ” ) 对调。 (4) 实验结束后，取装置 E 的硬质玻璃管中的少量固体于试管中，加少量蒸馏水，把润湿的红色石蕊试纸放在试管口，观察实验现象，该操作的目的是 __________________________________ ___________________________________________________ ； 再弃去上层清液，加入盐酸，观察是否有气泡产生，该操作的目的是 ________________________________________________ 。 (5) 写出 E 装置中反应的化学方程式： _________________________________________________ 。 【考法训练 4 】 某混合物浆液含 Al(OH) 3 、 MnO 2 和少量 Na 2 CrO 4 。考虑到胶体的吸附作用使 Na 2 CrO 4 不易完全被水浸出，某研究小组利用设计的电解分离装置 ( 见下图 ) ，使浆液分离成固体混合物和含铬元素溶液，并回收利用。回答 Ⅰ 和 Ⅱ 中的问题。 Ⅰ . 固体混合物的分离和利用 ( 流程图中的部分分离操作和反应条件未标明 ) (1) 反应 ① 所加试剂 NaOH 的电子式为 ___________________ ， B → C 的反应条件为 ________ ， C → Al 的制备方法称为 ________ 。 (2) 该小组探究反应 ② 发生的条件。 D 与浓盐酸混合，不加热，无变化；加热有 Cl 2 生成，当反应停止后，固体有剩余，此时滴加硫酸，又产生 Cl 2 。由此判断影响该反应有效进行的因素有 ( 填序号 )________ 。 a ．温度　　　 b ． Cl － 的浓度　　　 c ．溶液的酸度 高频考点三　铁、铜及其重要化合物 1 ． 构建：重要物质转化关系图 [ 考点精要 ] 2 ． 警示：铁、铜及其重要化合物易错知识点盘点 (1)Fe 与 O 2 、 H 2 O(g) 反应的产生都是 Fe 3 O 4 而不是 Fe 2 O 3 。 Fe 与 Cl 2 反应时生成 FeCl 3 ，与 S 反应时生成 FeS ，说明 Cl 2 的氧化能力大于 S 。常温下， Fe 、 Al 在冷的浓硫酸和浓硝酸中发生钝化，但加热后继续反应。 Fe 在 Cl 2 中燃烧，无论 Cl 2 过量还是不足均生成 FeCl 3 。 (2) 向含 Fe 2 ＋ 的溶液中加入硝酸、 KMnO 4 溶液、氯水等具有氧化性的物质时，溶液会出现浅绿色 ―→ 棕黄色的颜色变化，该现象可用于 Fe 2 ＋ 的检验。 (3)Fe 3 ＋ 的检验方法较多，如观察溶液颜色法 ( 棕黄色 ) 、 NaOH 溶液法 ( 生成红褐色沉淀 ) 、 KSCN 溶液法 ( 生成血红色溶液 ) ，前面两种方法需溶液中 Fe 3 ＋ 浓度较大时才适用，最好也最灵敏的方法是 KSCN 溶液法。 Fe 2 ＋ 的检验可采用先加入 KSCN 溶液后再加入氧化剂的方法；也可用铁氰化钾检验 Fe 2 ＋ ，现象是生成蓝色沉淀 (Fe 3 [Fe(CN) 6 ] 2 ) 。 (4) 制备 Fe(OH) 2 的方法很多，原则有两点：一是溶液中的溶解氧必须提前除去；二是反应过程中必须与 O 2 隔绝。同时要牢记 Fe(OH) 2 转化为 Fe(OH) 3 时溶液的颜色变化 ( 白色沉淀迅速变成灰绿色，最后变成红褐色 ) 。 (5)Fe(OH) 3 胶体的制备方法是将饱和 FeCl 3 溶液滴加到沸水中，加热至呈红褐色后立即停止加热。胶体不带电，带电的是胶粒。 (6) 铜在潮湿的空气中最终不是生成 CuO ，而是铜绿 [Cu 2 (OH) 2 CO 3 ] 。 (7) 常用灼热的铜粉除去 N 2 中的 O 2 ，灼热的 CuO 除去 CO 2 中的 CO 。 (8) 新制 Cu(OH) 2 悬浊液常用来检验醛基。 (9)Cu 和一定量的浓 HNO 3 反应，产生的是 NO 2 和 NO 的混合气体，当 Cu 有剩余，再加入稀 H 2 SO 4 ， Cu 继续溶解。 [ 考法指导 ] 【考法训练 1 】 根据要求写出下列方程式： (1)Fe 在少量 Cl 2 中燃烧： _____________________________ 。 (2)Fe 和 S 混合加热： __________________________________ 。 (3)Fe 和 H 2 O(g) 高温下反应： ___________________________ 。 铁、铜及其化合物常考易错方程式专项突破 ( 难度系数 ☆☆ ) (4) 稀 HNO 3 和过量 Fe 粉或少量 Fe 粉反应的离子方程式： ___________________________________________________ 。 (5)FeO 与盐酸、稀 HNO 3 反应的离子方程式： ___________________________________________________ 。 (6)Fe 2 O 3 与稀 HNO 3 反应的化学方程式： _____________________________________________________ 。 (7)Fe 3 O 4 与稀盐酸、稀 HNO 3 反应的离子方程式： ____________________________________________________ 。 (8)Fe(OH) 2 与稀盐酸、稀 HNO 3 反应的离子方程式： ____________________________________________________ 。 (9)Fe(OH) 3 与稀盐酸、氢碘酸反应的离子方程式： ___________________________________________________ 。 (10)Fe(OH) 2 露置于空气中： ________________________ 。 (11) 制备 Fe(OH) 3 胶体： ______________________________ 。 (12) 铁发生吸氧腐蚀生成铁锈的过程 负极： _____________________________________________ ； 正极： _____________________________________________ ； 总反应式： _________________________________________ 。 (13)Cu 和浓 H 2 SO 4 、稀 HNO 3 的反应的化学方程式： ___________________________________________________ 。 (14) 铜绿的生成： _____________________________________ 。 (15)FeCl 3 溶液腐蚀铜板的离子方程式： ___________________________________________________ 。 (16)Cu 和 S 混合加热、 Cu 在 Cl 2 中燃烧： ____________________________________________________ 。 (17) 用惰性电极电解 CuSO 4 溶液： ____________________________________________________ 。 (18) 用 Cu 作电极电解 H 2 SO 4 溶液： ____________________________________________________ 。 【考法训练 2 】 (1) 铁表面镀锌可增强其抗腐蚀性 ( 　　 ) (2) 氧化铁能与酸反应，所以可用于制作红色颜料 ( 　　 ) (3) 向 FeCl 3 溶液中加入 Mg(OH) 2 ： 3Mg(OH) 2 ＋ 2Fe 3 ＋ ===2Fe(OH) 3 ＋ 3Mg 2 ＋ ( 　　 ) (4) 生铁中含有碳，抗腐蚀能力比纯铁弱 ( 　　 ) (5)Fe 与 S 混合加热生成 FeS 2 ( 　　 ) (6) 因为 Fe 3 ＋ 有强氧化性，所以 FeCl 3 溶液可用于回收废旧电路板中的铜 ( 　　 ) 铁、铜及其重要化合物性质用途判断 ( 难度系数 ☆☆ ) 答案 　 (1) √ 　 (2) × 　 (3) √ 　 (4) √ 　 (5) × 　 (6) √ 　 (7) × 　 (8) √ 　 (9) × 　 (10) √ 　 (11) × 　 (12) × 【典例演示】 废旧印刷电路板是一种电子废弃物，其中铜的含量达到矿石中的几十倍。湿法技术是将粉碎的印刷电路板经溶解、萃取、电解等操作得到纯铜等产品。某化学小组模拟该方法回收铜和制取胆矾，流程简图如下： 铁、铜及其重要化合物综合探究 ( 难度系数 ☆☆☆ ) 操作 ② 用到的主要仪器名称为 ____________ ，其目的是 ( 填序号 )________ 。 a ．富集铜元素 b ．使铜元素与水溶液中的物质分离 c ．增加 Cu 2 ＋ 在水中的溶解度 (3) 反应 Ⅲ 是有机溶液中的 CuR 2 与稀硫酸反应生成 CuSO 4 和 ________ 。若操作 ③ 使用右图装置，图中存在的错误是 ① ______________________________________ ， ② _______________________________________ 。 (4) 操作 ④ 以石墨作电极电解 CuSO 4 溶液。阴极析出铜，阳极产物是 ________ 。操作 ⑤ 由硫酸铜溶液制胆矾的主要步骤是 ___________________________________________________ 。 (5) 流程中有三处实现了试剂的循环使用，已用虚线标出两处，第三处的试剂是 ________ 。循环使用的 NH 4 Cl 在反应 Ⅰ 中的主要作用是 ______________________________________________ 。 (4) 以石墨作电极电解 CuSO 4 溶液，阳极电极反应式为 2H 2 O － 4e － ===4H ＋ ＋ O 2 ↑ ，故阳极产物为 O 2 、 H 2 SO 4 ；操作 ⑤ 由硫酸铜溶液制胆矾的主要步骤为加热浓缩、冷却结晶、过滤。 (5) 操作 ④ 得到的 H 2 SO 4 可以利用到反应 Ⅲ 中，所以第三处循环的试剂为 H 2 SO 4 ； NH 4 Cl 水解溶液呈酸性，可以中和溶液中的 OH － ，防止由于溶液中的 c (OH － ) 过高，生成 Cu(OH) 2 沉淀。 【考法训练 3 】 某班同学用如下实验探究 Fe 2 ＋ 、 Fe 3 ＋ 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 FeCl 2 溶液中需加入少量铁屑，其目的是 _______________________________ 。 (2) 甲组同学取 2 mLFeCl 2 溶液，加入几滴氯水，再加入 1 滴 KSCN 溶液，溶液变红，说明 Cl 2 可将 Fe 2 ＋ 氧化。 FeCl 2 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 2 mL FeCl 2 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 _______ __________________________________________________ 。 (4) 丙组同学取 10 ml 0.1 mol·L － 1 KI 溶液，加入 6 mL 0.1 mol·L － 1 FeCl 3 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 CCl 4 充分振荡、静置， CCl 4 层显紫色； ② 第二支试管中加入 1 滴 K 3 [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 ________ 。 解析 　 (1) 亚铁离子具有还原性，能被空气中的氧气氧化，所以在配制的 FeCl 2 溶液中加入少量铁屑的目的是防止 Fe 2 ＋ 被空气氧化。 (2) Cl 2 可将 Fe 2 ＋ 氧化成 Fe 3 ＋ ，自身得电子生成 Cl － ，反应的离子方程式为 2Fe 2 ＋ ＋ Cl 2 ===2Fe 3 ＋ ＋ 2Cl － 。 (3) 煤油的作用是隔绝空气，防止空气中的氧气将 Fe 2 ＋ 氧化，产生干扰。 答案 　 (1) 防止 Fe 2 ＋ 被氧化　 (2) 2Fe 2 ＋ ＋ Cl 2 ===2Fe 3 ＋ ＋ 2Cl － 　 (3) 隔绝空气 ( 排除氧气对实验的影响 ) (4) Fe 2 ＋ 　 Fe 3 ＋ 　可逆反应 [ 模型示例 ] 题头 挖掘题头信息 (2015· 课标全国 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 Mg 2 B 2 O 5 ·H 2 O 和 Fe 3 O 4 ，还有少量 Fe 2 O 3 、 FeO 、 CaO 、 Al 2 O 3 和 SiO 2 等 ) 为原料制备硼酸 (H 3 BO 3 ) 题干 分析题干流程 题尾 知道题尾考查哪些问题 (1) 写出 Mg 2 B 2 O 5 ·H 2 O 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 ____________________________ 。 (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 H 2 O 2 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 (NaBH 4 ) ，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 ______________________________ 。 [ 分析建模 ] 1 ．读流程图 (1) 箭头：箭头进入的是投料 ( 反应物 ) 、出去的是主产物或副产物 ( 生成物 ) 。 (2) 三线：出线和进线均表示物料流向或操作流程，可逆线表示物质循环。 2 ．解题要点 (1) 审题要点： ① 了解生产目的、原料及产品， ② 了解题目提供的信息， ③ 分析各步的反应条件、原理及物质成分， ④ 理解物质分离、提纯、条件控制等操作的目的及要点。 (2) 答题切入点： ① 原料及产品的分离提纯， ② 生产目的及反应原理， ③ 生产要求及反应条件， ④ 有关产率、产量及组成的计算， ⑤ 绿色化学。 [ 满分模板 ] 常见操作的答题考虑角度 常见的操作 答题要考虑的角度 分离、提纯 过滤、蒸发、萃取、分液、蒸馏等常规操作从溶液中得到晶体的方法：蒸发浓缩 — 冷却结晶 — 过滤 — ( 洗涤、干燥 ) 提高原子利用率 绿色化学 ( 物质的循环利用、废物处理、原子利用率、能量的充分利用 ) 在空气中或在其他气体中进行的反应或操作 要考虑 O 2 、 H 2 O 、 CO 2 或其他气体是否参与反应或能否达到隔绝空气，防氧化、水解、潮解等目的 判断沉淀是否洗涤干净 取最后洗涤液少量，检验其中是否还有某种离子存在等 控制溶液的 pH ① 调节溶液的酸碱性，抑制水解 ( 或使其中某些金属离子形成氢氧化物沉淀 ) ②“ 酸作用 ” 还可除去氧化物 ( 膜 ) ③“ 碱作用 ” 还可除去油污，除去铝片氧化膜，溶解铝、二氧化硅等 ④ 特定的氧化还原反应需要的酸性条件 ( 或碱性条件 ) 控制温度 ( 常用水浴、 冰浴或油浴 ) ① 防止副反应的发生 ② 使化学平衡移动；控制化学反应的方向 ③ 控制固体的溶解与结晶 ④ 控制反应速率：使催化剂达到最大活性 ⑤ 升温：促进溶液中的气体逸出，使某物质达到沸点挥发 ⑥ 加热煮沸：促进水解，聚沉后利于过滤分离 ⑦ 趁热过滤：减少因降温而析出的溶质的量 ⑧ 降温：防止物质高温分解或挥发；降温 ( 或减压 ) 可以减少能源成本，降低对设备的要求 洗涤晶体 ① 水洗：通常是为了除去晶体表面水溶性的杂质 ②“ 冰水洗涤 ” ：能洗去晶体表面的杂质离子，且防止晶体在洗涤过程中的溶解损耗 ③ 用特定的有机试剂清洗晶体：洗去晶体表面的杂质，降低晶体的溶解度、有利于析出，减少损耗等 ④ 洗涤沉淀方法：往漏斗中加入蒸馏水至浸没沉淀，待水自然流下后，重复以上操作 2 ～ 3 次 表面处理 用水洗除去表面可溶性杂质，金属晶体可用机械法 ( 打磨 ) 或化学法除去表面氧化物、提高光洁度等 【应用 1 】 水泥是重要的建筑材料。水泥熟料的主要成分为 CaO 、 SiO 2 ，并含有一定量的铁、铝和镁等金属的氧化物。实验室测定水泥样品中钙含量的过程如图所示： [ 当堂应用 ] 回答下列问题： (1) 在分解水泥样品过程中，以盐酸为溶剂，氯化铵为助溶剂，还需加入几滴硝酸。加入硝酸的目的是 _____________________________________________ ，还可使用 ________ 代替硝酸。 (2) 沉淀 A 的主要成分是 ________ ，其不溶于强酸但可与一种弱酸反应，该反应的化学方程式为 ________________________ 。 (3) 加氨水过程中加热的目的是 ___________________________ ___________________________________________________ 。 沉淀 B 的主要成分为 ______________ 、 ______________( 填化学式 ) 。 解析 　 (1)Fe 3 ＋ 容易在 pH 较小时转换为沉淀，所以需要将 Fe 2 ＋ 氧化为 Fe 3 ＋ 。双氧水可以将 Fe 2 ＋ 氧化为 Fe 3 ＋ 且不会引入杂质。 (2) 二氧化硅不与强酸反应，但与 HF 反应，所以沉淀 A 是二氧化硅。 SiO 2 ＋ 4HF===SiF 4 ↑ ＋ 2H 2 O 。 (3) 加热可以促进 Fe 3 ＋ 、 Al 3 ＋ 水解生成 Fe(OH) 3 、 Al(OH) 3 沉淀。 pH 为 4 ～ 5 时 Ca 2 ＋ 、 Mg 2 ＋ 不沉淀， Fe 3 ＋ 、 Al 3 ＋ 沉淀，所以沉淀 B 为 Fe(OH) 3 、 Al(OH) 3 。 答案 　 (1) 将 Fe 2 ＋ 氧化为 Fe 3 ＋ 　双氧水 (2) SiO 2 　 SiO 2 ＋ 4HF===SiF 4 ↑ ＋ 2H 2 O (3) 防止胶体生成，易沉淀分离　 Fe(OH) 3 　 Al(OH) 3 【应用 2 】 重铬酸钾是一种重要的化工原料，一般由铬铁矿制备，铬铁矿的主要成分为 FeO·Cr 2 O 3 ，还含有硅、铝等杂质。制备流程如图所示： (2) 滤渣 1 中含量最多的金属元素是 ________ ，滤渣 2 的主要成分是 ________ 及含硅杂质。 (3) 步骤 ④ 调滤液 2 的 pH 使之变 ________( 填 “ 大 ” 或 “ 小 ” ) ，原因是 __________________________( 用离子方程式表示 ) 。 (4) 有关物质的溶解度如图所示。向 “ 滤液 3 ” 中加入适量 KCl ，蒸发浓缩，冷却结晶，过滤得到 K 2 Cr 2 O 7 固体。冷却到 ________( 填标号 ) 得到的 K 2 Cr 2 O 7 固体产品最多。 a ． 80 ℃ 　　　 b ． 60 ℃ 　　　 c ． 40 ℃ 　　　 d ． 10 ℃ 步骤 ⑤ 的反应类型是 ________ 。 (5) 某工厂用 m 1 kg 铬铁矿粉 ( 含 Cr 2 O 3 40%) 制备 K 2 Cr 2 O 7 ，最终得到产品 m 2 kg ，产率为 ________ 。 解析　 (1) 首先标出变价元素的化合价，分析价态变化可知： 1 mol FeO·Cr 2 O 3 失去 7 mol 电子， 1 mol NaNO 3 得到 2 mol 电子，则由得失电子守恒可知二者系数比应为 2 ∶ 7 ；该步骤中主要反应的反应物中有 Na 2 CO 3 ，而陶瓷中含有二氧化硅，二者在熔融时反应，故不能使用陶瓷容器； (2) 步骤 ① 的反应产生了不溶于水的 Fe 2 O 3 ，故熔块水浸后滤渣 1 的主要成分是 Fe 2 O 3 ，则含量最多的金属元素是铁元素；将滤液 1 调节 pH ＝ 7 后， Al 3 ＋ 会变为 Al(OH) 3 沉淀而除去，故滤渣 2 的主要成分是 Al(OH) 3 和含硅杂质；