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文档介绍
2018届二轮复习常见金属元素课件(157张)(全国通用)
专题十 常见金属元素 考点一 钠及其重要化合物 考点三 铁及其重要化合物 考点二 铝及其重要化合物 考点四 铜及其重要化合物 考点五 数形结合的典型 —— 图像分析题 考点六 化学应用集大成题 —— 化学工艺流程题 钠及其重要化合物 考点一 核心精讲 1 钠是 “ 极其活泼 ” 金属的代表,学习钠的性质可类比知道第 Ⅰ A 族、第 Ⅱ A 族活泼金属的一般性质,复习时应从以下几个方面掌握: 1. 树立物质转化思想 (1) 理清知识主线 Na → Na 2 O → Na 2 O 2 → NaOH → Na 2 CO 3 → NaHCO 3 (2) 形成网络构建 2. 扫除易忘知识盲点 (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,但得到 Na 2 O 2 的质量大于 Na 2 O 的质量。 (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 1 mol Na 2 O 2 与足量 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。 (9)Na - K 合金常温下呈液态,是原子反应堆的导热剂。 (10) 碱金属的密度呈现增大的趋势,但 K 反常。 (11)Li 和 O 2 反应只生成 Li 2 O ,而钠和氧气反应可生成 Na 2 O 、 Na 2 O 2 ,钾的氧化物更复杂,有 K 2 O 、 K 2 O 2 、 KO 2 。 NaH 是离子化合物,是一种强还原剂。 Na 2 O 、 Na 2 O 2 阴阳离子个数比均为 1 ∶ 2 。 (12) 钠、钾保存在煤油中,而锂需密封在石蜡中。 题组集训 2 题组一 重要反应规范书写 1. 用方程式回答下列问题 (1) 实验室怎样处理钠屑? 。 (2) 写出 Na 与 CuSO 4 溶液反应的离子方程式。 。 (3) 怎样将 Na 2 CO 3 溶液转化为 NaOH 溶液 ( 用化学方程式表示 ) 。 。 答案 1 2 2CH 3 CH 2 OH + 2Na ― → 2CH 3 CH 2 ONa + H 2 ↑ 2Na + 2H 2 O + Cu 2 + == =Cu(OH) 2 ↓ + H 2 ↑ + 2Na + Na 2 CO 3 + Ca(OH) 2 == =CaCO 3 ↓ + 2NaOH (4) 向 NaOH 、 Na 2 CO 3 、 NaHCO 3 溶液中逐滴加入盐酸,发生反应的离子方程式。 ; 。 (5) 怎样除去 CO 2 中的 SO 2 气体 ( 用离子方程式表示 ) 。 。 (6) 怎样除去 Na 2 CO 3 溶液中的 NaHCO 3 ( 用离子方程式表示 ) 。 。 答案 1 2 (7) 怎样除去 NaHCO 3 溶液中的 Na 2 CO 3 ( 用离子方程式表示 ) 。 。 (8) 用化学方程式表示呼吸面具中产生 O 2 的原理。 ; 。 答案 2Na 2 O 2 + 2H 2 O == =4NaOH + O 2 ↑ 2Na 2 O 2 + 2CO 2 == =2Na 2 CO 3 + O 2 1 2 题组二 高考真题跟踪再现 2. 正误判断,正确的打 “√” ,错误的打 “×” (1)Na 2 O 2 吸收 CO 2 产生 O 2 ,所以可用作呼吸面具供氧剂 ( ) (2017· 江苏, 3A) (2) 过氧化钠与二氧化碳反应制备氧气 ( ) (2017· 海南, 7C) (3) 灼烧白色粉末,火焰呈黄色,证明原粉末中有 Na + ,无 K + ( ) (2015· 天津理综, 2C) 答案 × √ √ 1 2 (4) 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 N A ( ) (2015· 全国卷 Ⅱ , 10C) (5) 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 ( ) (2015· 全国卷 Ⅱ , 13A) (6) 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 ( ) (2015· 全国卷 Ⅰ , 8C) (7) 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 ( ) (2015· 广东理综, 22A) 答案 1 2 × √ √ × (8) 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 ( ) (2014· 新课标全国卷 Ⅰ , 8A ) (9) 用热碱水清除炊具上残留的油污发生了化学变化 ( ) (2014· 新课标全国卷 Ⅱ , 7B) (10) 二氧化碳通过 Na 2 O 2 粉末反应后固体物质增重 ( ) (2014· 新课标全国卷 Ⅱ , 9B) 答案 (11) ( ) (2014· 新课标全国卷 Ⅱ , 10B) 1 2 × √ √ × (12) ① 中为 NaHCO 3 固体受热分解, ② 中为澄清石灰水变浑浊,由 ② 中现象,能证实 ① 中发生的反应 ( ) (2014· 北京理综, 11C) 答案 1 2 √ 铝及其重要化合物 考点二 核心精讲 1 铝是 “ 氢前 ” 且氧化物、氢氧化物均具有两性的金属代表,它是典型的轻金属。学习铝的性质可类比知道铍、锌等元素的一般性质,复习时应从以下几个方面掌握: 1. 树立物质转化思想 (1) 理清知识主线 (2) 形成网络构建 2. 扫除易混知识盲点 (1) 铝是活泼金属,但铝抗腐蚀性相当强,因为铝表面生成一层致密的氧化物薄膜。由于 Al 2 O 3 的熔点高于 Al 的熔点,故在酒精灯上加热铝箔直至熔化,发现熔化的铝并不滴落。 (2) 铝热反应不仅仅是单质铝与 Fe 2 O 3 反应,还包含制取其他难熔金属的反应,由于铝热剂是混合物,故铝热反应不能用于工业上冶炼铁。注意铝热反应是中学化学中唯一一类金属单质与金属氧化物在高温条件下的置换反应。 (3) 引发铝热反应的操作是高考实验考查的热点,具体操作是先铺一层 KClO 3 ,然后插上镁条,最后点燃镁条。 (4) 并不是 Al 与所有金属氧化物均能组成铝热剂,该金属氧化物对应的金属活泼性应比铝弱。 (5)Al 2 O 3 、 Al(OH) 3 与 NaOH 溶液的反应常用于物质的分离提纯。 Al(OH) 3 不溶于氨水,所以实验室常用铝盐和氨水来制备 Al(OH) 3 。 (6) 利用偏铝酸盐制备 Al(OH) 3 ,一般不用强酸,因为强酸的量控制不当会使制得的 Al(OH) 3 溶解。若向偏铝酸盐溶液中通入 CO 2 ,生成的 Al(OH) 3 不溶于碳酸, CO 2 过量时生成 ,不过量时生成 ,书写离子反应方程式时要特别注意。 (7)Al(OH) 3 可用作抗酸药;明矾常用于净水。 (8) 泡沫灭火器所用试剂为 Al 2 (SO 4 ) 3 溶液和 NaHCO 3 溶液。 (9) 等物质的量的铝单质、氧化铝和氢氧化铝在和酸、碱分别反应时,消耗 H + 、 OH - 的物质的量之比总是 3 ∶ 1 。 题组集训 2 题组一 重要反应规范书写 1. 用方程式回答下列问题 (1) 用化学方程式表示除去铁粉中的铝粉。 。 (2) 用离子方程式表示除去 Fe 2 O 3 中的 Al 2 O 3 。 。 (3) 用离子方程式表示除去 Mg(OH) 2 中的 Al(OH) 3 。 。 答案 2Al + 2NaOH + 2H 2 O == =2NaAlO 2 + 3H 2 ↑ 1 2 3 (4) 现有 AlCl 3 溶液、氨水、 NaOH 溶液,制备 Al(OH) 3 的最佳方案是 ( 用化学方程式表示 ) : 。 (5) 现有 NaAlO 2 溶液、 CO 2 、盐酸,制备 Al(OH) 3 的最佳方案是 ( 用离子方程式表示 ) : _______________________________________________________________________________________________________ 。 (6) 用离子方程式表示泡沫灭火器的原理。 。 AlCl 3 + 3NH 3 ·H 2 O == =Al(OH) 3 ↓ + 3NH 4 Cl 答案 1 2 3 (7) 用离子方程式分别表示 ① ; ② 。 (8) 用离子方程式表示 KAl(SO 4 ) 2 和 Ba(OH) 2 的反应。 ① 沉淀的物质的量最大; ② 沉淀的质量最大。 ① ; ② 。 答案 1 2 3 (9) 铵明矾 [NH 4 Al(SO 4 ) 2 ·12H 2 O] 是常见的食品添加剂,用于焙烤食品,向铵明矾溶液中逐滴滴入 NaOH 溶液,试写出反应的离子方程式。 ; ; 。 答案 1 2 3 题组二 高考真题跟踪再现 2. 正误判断,正确的打 “√” ,错误的打 “×” (1) 铝箔在氯气中燃烧可制备无水三氯化铝 ( ) (2017· 海南, 7D) (2)Al 2 O 3 熔点高,可用作耐高温材料 ( ) (2016· 江苏, 3D) (3) 由 MgCl 2 溶液制备无水 MgCl 2 ,可以将 MgCl 2 溶液加热蒸干 ( ) (2016· 全国卷 Ⅱ , 13B) 答案 × √ √ 1 2 3 (4) 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 ( ) (2016· 全国卷 Ⅲ , 7A) (5) 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,是因为铝的熔点较低 ( ) (2015· 全国卷 Ⅰ , 10C) (6) 将浓硝酸滴入用砂纸打磨过的铝条中,会产生红棕色气体 ( ) (2015· 全国卷 Ⅱ , 13B) 答案 × √ × 1 2 3 (7) 将氯化铝溶液滴入浓氢氧化钠溶液中,会产生大量白色沉淀 ( ) (2015· 全国卷 Ⅱ , 13C) (8) 制备 Al(OH) 3 悬浊液:向 1 mol·L - 1 AlCl 3 溶液中加过量的 6 mol·L - 1 NaOH 溶液 ( ) (2015· 江苏, 13A) (9) 铝与 Fe 2 O 3 发生铝热反应,反应后固体质量增加 ( ) (2014· 新课标全国卷 Ⅱ , 9C) (10) 氢氧化铝具有弱碱性,可用于制胃酸中和剂 ( ) (2014· 江苏, 4B) 答案 × √ × × 1 2 3 题组三 明矾的制备 3.[2016· 海南, 14(1)(2)(3)]KAl(SO 4 ) 2 ·12H 2 O( 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 ________( 填标号 ) 。 a.HCl 溶液 b.H 2 SO 4 溶液 c. 氨水 d.NaOH 溶液 解析 答案 √ 1 2 3 解析 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 H 2 SO 4 溶液可溶解 Al 及 Fe 、 Mg 杂质,会引入 Fe 2 + 、 Mg 2 + ,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。 1 2 3 (2) 易拉罐溶解过程中主要反应的化学方程式为 _____________________ _____________________ 。 解析 选用 NaOH 溶液溶解易拉罐,主要发生反应 2Al + 2NaOH + 2H 2 O == =2NaAlO 2 + 3H 2 ↑ 。 解析 答案 2Al + 2NaOH + 2H 2 O == =2NaAlO 2 + 3H 2 ↑ 1 2 3 (3) 沉淀 B 的化学式为 __________ ;将少量明矾溶于水,溶液呈弱酸性,其原因是 _____________________________ 。 解析 答案 Al(OH) 3 Al 3 + 水解,使溶液中 H + 浓度增大 1 2 3 铁及其重要化合物 考点三 核心精讲 1 铁是 “ 氢前 ” 且是 “ 变价 ” 金属的代表,它是典型的黑色金属,也是工农业生产中用途最广的金属。复习时应从以下几个方面掌握: 1. 树立物质转化思想 (1) 理清知识主线 (2) 形成网络构建 2. 扫除易忘知识盲点 (1) 与铁反应的氧化剂可按相对强弱分为两类: ① 较强的氧化剂,如氧气、氯气、液溴、双氧水、硝酸、浓硫酸、次氯酸盐、高锰酸钾等。 ② 较弱的氧化剂,如硫黄、单质碘、可溶性铜盐、+ 3 价铁盐、盐酸、稀硫酸等。 通常,第一类氧化剂可以将铁的化合价从 0 或+ 2 氧化到+ 3 ,第二类氧化剂只能将铁的化合价从 0 氧化到+ 2 。 (2) 与铁的化合物反应的还原剂亦可按相对强弱分为两类: ① 较强的还原剂,如锌粉、铝粉、单质碳、氢气、一氧化碳等; ② 较弱的还原剂,如铁粉、铜粉、硫离子、亚硫酸根离子、碘离子、硫化氢、二氧化硫等。 通常,第一类还原剂可以将铁的化合价从+ 3 或+ 2 还原到 0 ,第二类还原剂只能将铁的化合价从+ 3 还原到+ 2 。 (3)Fe 与 O 2 、 H 2 O(g) 反应的产物都是 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 的氧化性大于 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 。 (4) 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 ― → 棕色的颜色变化,该现象可用于 Fe 2 + 的检验。 (5)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 } 。 (6) 生成 FeCl 2 除了用 Fe 和 HCl 的置换反应外,还可用化合反应: 2FeCl 3 + Fe===3FeCl 2 ;生成 Fe(OH) 3 除了用 Fe 3 + 与碱的复分解反应外,还可用化合反应: 4Fe(OH) 2 + O 2 + 2H 2 O===4Fe(OH) 3 。 (7) 配制 FeCl 2 溶液既要防氧化 ( 加入 Fe 粉 ) ,又要防水解 ( 加入盐酸 ) ;配制 FeCl 3 溶液要加入浓盐酸防止水解。 (8)Fe 3 + 必须在酸性条件下才能大量存在,当 pH = 7 时, Fe 3 + 几乎完全水解生成 Fe(OH) 3 沉淀。 (9) 除去酸性溶液 ZnCl 2 中的 FeCl 2 ,应先通入 Cl 2 或加入 H 2 O 2 ,再加入 ZnO ,消耗 H + ,提高 pH ,使 Fe 3 + 水解生成沉淀过滤除去。 (10) 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 ) 。 (11)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。 (12) 自然界中有少量游离态的铁 ( 陨石中 ) ,纯净的铁块是银白色的,而铁粉是黑色的。 题组集训 2 题组一 重要反应规范书写 1. 用方程式回答下列问题 (1) 高温下铁和 H 2 O(g) 的反应。 。 (2) 用离子方程式表示将铁粉逐渐加入稀 HNO 3 中的反应过程。 ; 。 答案 2Fe 3 + + Fe == =3Fe 2 + 1 2 3 (3) 用离子方程式表示 FeO 、 Fe 3 O 4 与稀 HNO 3 的反应。 ; 。 (4) 用离子方程式表示 ① Fe(OH) 2 与稀 HNO 3 反应; ; ② Fe(OH) 3 与氢碘酸反应。 。 答案 2Fe(OH) 3 + 6H + + 2I - == =2Fe 2 + + I 2 + 6H 2 O 1 2 3 (5) 用化学方程式表示铁发生吸氧腐蚀生成铁锈的过程。 负极: , 正极: , , , Fe(OH) 3 脱去一部分水生成 Fe 2 O 3 · x H 2 O 。 答案 2Fe - 4e - == =2Fe 2 + O 2 + 4e - + 2H 2 O == =4OH - Fe 2 + + 2OH - == =Fe(OH) 2 ↓ 4Fe(OH) 2 + O 2 + 2H 2 O == =4Fe(OH) 3 1 2 3 (6) 怎样除去 Fe 2 (SO 4 ) 3 中的 FeSO 4 ( 用适当的文字和离子方程式说明 ) 。 答案 答案 加入 H 2 SO 4 酸化的 H 2 O 2 , 2H + + 2Fe 2 + + H 2 O 2 == =2Fe 3 + + 2H 2 O 。 1 2 3 (7) 怎样检验 Fe 2 O 3 中的 FeO( 用适当的文字和离子方程式说明 ) 。 答案 答案 ① 取少量样品于试管中,加稀 H 2 SO 4 使其溶解, Fe 2 O 3 + 6H + ===2Fe 3 + + 3H 2 O , FeO + 2H + ===Fe 2 + + H 2 O 。 ② 再加入少量酸性 KMnO 4 溶液,若紫红色褪去,证明溶液中含有 Fe 2 + ,原样品中含有 FeO , 1 2 3 题组二 高考真题跟踪再现 2. 正误判断,正确的打 “√” ,错误的打 “×” (1) 稀硫酸和铜粉反应可制备硫酸铜 ( ) (2017· 海南, 7A) (2) 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 ( ) (2016· 四川理综, 2B) (3) 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 ( ) (2016· 全国卷 Ⅲ , 7B) 答案 × × × 1 2 3 (4) 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 ( ) (2016· 全国卷 Ⅰ , 10C) (5) 将铁屑放入稀 HNO 3 中证明 Fe 比 H 2 活泼 ( ) (2016· 海南, 7B) (6) 因为 Fe 2 (SO 4 ) 3 易溶于水,所以可用作净水剂 ( ) (2016· 江苏, 3C) (7) 检验溶液中是否含有 Fe 2 + :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 ( ) (2015· 江苏, 13C) 答案 × √ × × 1 2 3 (8) 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,溶液呈红色,则稀硝酸将 Fe 氧化成 Fe 3 + ( ) (2015· 全国卷 Ⅰ , 10A) 答案 (9) 观察 Fe(OH) 2 的生成 ( ) (2015· 重庆理综, 4A) × √ 1 2 3 3.[2016· 全国卷 Ⅱ , 28(1)(2)(3)(4)] 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 ________________ 。 答案 解析 解析 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 + 被空气中的氧气氧化。 防止 Fe 2 + 被氧化 1 2 3 (2) 甲组同学取 2 mL FeCl 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 _________________________ 。 答案 解析 解析 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 - 。 2Fe 2 + + Cl 2 == =2Fe 3 + + 2Cl - 1 2 3 (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 _______________________________ 。 答案 解析 解析 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。 隔绝空气 ( 排除氧气对实验的影响 ) 1 2 3 (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 ________ 。 答案 解析 Fe 2 + Fe 3 + 可逆反应 1 2 3 解析 根据 Fe 2 + 的检验方法,向溶液中加入 1 滴 K 3 [Fe(CN) 6 ] 溶液,生成蓝色沉淀,一定含有 Fe 2 + ,则实验 ② 检验的离子是 Fe 2 + ;碘易溶于 CCl 4 ,在 CCl 4 中呈紫色, Fe 3 + 遇 KSCN 溶液显红色,实验 ① 和 ③ 说明,在 I - 过量的情况下,溶液中仍含有 Fe 3 + ,由此可以证明该氧化还原反应为可逆反应,反应方程式为 2Fe 3 + + 2I - 2Fe 2 + + I 2 。 1 2 3 铜及其重要化合物 考点四 核心精讲 1 铜是 “ 氢后 ” 且是变价金属的代表,它是典型的有色金属,也是典型的重金属。复习时应从以下几个方面掌握: 1. 树立物质转化思想 (1) 理清知识主线 (2) 形成网络构建 2. 扫除易忘知识盲点 (1) 铜是紫红色金属,它在潮湿的空气中最终不是生成 CuO ,而是铜绿 [Cu 2 (OH) 2 CO 3 ] 。 (2) 较强的氧化剂,如氧气、氯气、液溴、双氧水、硝酸、浓硫酸等,在一定条件,能将铜从 0 价氧化为+ 2 价;较弱的氧化剂,如硫黄、单质碘等,在一定条件下,只能将铜从 0 价氧化到+ 1 价。 (3) 受热分解: Cu(OH) 2 ( 蓝色 ) ―→ CuO( 黑色 ) ―→ Cu 2 O( 砖红色 ) ―→ Cu( 紫红色 ) 。 从左到右,分解所需温度越来越高, Cu(OH) 2 在常温下就能缓慢分解,而 CuO 需要在高温下才能分解。 (4) 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 。 (5) 新制 Cu(OH) 2 悬浊液常用来检验醛基。 (6)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。 (7) 铜的焰色反应为绿色。 (8) 冶炼铜的方法: ① 热还原法; ② 湿法炼铜; ③ 电解精炼铜。 (9) 铜合金有: ① 青铜 (Cu 、 Sn 、 Pb 等 ) ; ② 黄铜 (Cu 、 Zn 、 Sn 、 Pb 、 Al 等 ) ; ③ 白铜 (Cu 、 Ni 、 Zn 、 Mn) 。 (10) 重金属离子可使蛋白质变性,因此,可溶性铜盐均有毒。另一方面,可溶性铜盐可作为消毒杀菌剂,如用于配制波尔多液等。 题组集训 2 题组一 重要反应规范书写 1. 按要求书写方程式 (1) 用两组方程式表示 Cl 2 的氧化性大于 S 。 ① 。 ② 。 (2) 铜在潮湿的空气中生锈。 。 答案 1 2 2Cu + O 2 + H 2 O + CO 2 == =Cu 2 (OH) 2 CO 3 (3) 将 Cu 和浓 H 2 SO 4 混合加热。 。 (4)Cu 和稀 HNO 3 反应的离子方程式。 。 (5) 常用 FeCl 3 溶液腐蚀铜板 ( 用离子方程式表示 ) 。 。 (6) 用离子方程式表示将氨水逐滴滴入到 CuSO 4 溶液的反应过程。 ; 。 答案 Cu + 2Fe 3 + == =Cu 2 + + 2Fe 2 + Cu(OH) 2 + 4NH 3 ·H 2 O == = [Cu(NH 3 ) 4 ] 2 + + 2OH - + 4H 2 O 1 2 (7) 用惰性电极电解 CuSO 4 溶液。 。 (8) 用 Cu 作电极电解 H 2 SO 4 溶液 ( 用离子方程式表示 ) 。 。 答案 1 2 题组二 高考真题跟踪再现 2. 正误判断,正确的打 “√” ,错误的打 “×” (1) 除去 Cu 粉中混有的 CuO ,可以加入稀硝酸溶解,过滤、洗涤、干燥 ( ) (2016· 全国卷 Ⅱ , 13C) (2)FeCl 3 溶液可用于铜质印刷线路板制作,是因为 FeCl 3 能从含 Cu 2 + 的溶液中置换出铜 ( ) (2014· 新课标全国卷 Ⅰ , 8D) (3) 氢气通过灼热的 CuO 粉末固体质量减少 ( ) (2014· 新课标全国卷 Ⅱ , 9A) 答案 × √ × 1 2 (4) 将锌粒投入 Cu(NO 3 ) 2 溶液中,反应后固体质量增加 ( ) (2014· 新课标全国卷 Ⅱ , 9D) (5) 制饭勺、饭盒、高压锅等的不锈钢是合金 ( ) (2014· 广东理综, 7A) 答案 √ × 1 2 数形结合的典型 —— 图像分析题 考点五 核心精讲 1 ( 一 ) 关于碳酸盐、碳酸氢盐与酸反应的图像分析 1. 向 Na 2 CO 3 溶液中逐滴加入盐酸,消耗盐酸的体积与产生 CO 2 的体积关系如下图所示: 2. 向 NaHCO 3 溶液中逐滴加入盐酸,消耗盐酸的体积与产生 CO 2 的体积关系如下图所示: 3. 向 Na 2 CO 3 、 NaHCO 3 的混合溶液中逐滴加入盐酸,消耗盐酸的体积与产生 CO 2 的体积关系如下图所示 ( 设 Na 2 CO 3 、 NaHCO 3 的物质的量之比为 m ∶ n = 1 ∶ 1 ,其他比例时的图像略 ) 。 图像特点: Oa 段消耗 HCl 的量小于 ab 段消耗 HCl 的量。 4. 向 NaOH 、 Na 2 CO 3 的混合溶液中逐滴加入盐酸,消耗盐酸的体积与产生 CO 2 的体积关系如下图所示 ( 设 NaOH 、 Na 2 CO 3 的物质的量之比为 x ∶ y = 1 ∶ 1 ,其他比例时的图像略 ) 。 图像特点: Oa 段消耗 HCl 的量大于 ab 段消耗 HCl 的量。 ( 二 ) 关于 Al(OH) 3 沉淀变化图像分析 1. 可溶性铝盐溶液与 NaOH 溶液反应的图像 操作 向可溶性铝盐溶液中逐滴加入 NaOH 溶液至过量 向 NaOH 溶液中逐滴加入可溶性铝盐溶液至过量 现象 立即产生白色沉淀 ―→ 渐多 ―→ 最多 ―→ 渐少 ―→ 消失 无沉淀 ( 有但即溶 ) ―→ 出现沉淀 ―→ 渐多 ―→ 最多 ―→ 沉淀不消失 图像 离子 方程式 Al 3 + + 3OH - === Al(OH) 3 ↓ Al(OH) 3 + OH - === + 2H 2 O Al 3 + + 4OH - === + 2H 2 O 2. 偏铝酸盐溶液与盐酸反应的图像 操作 向偏铝酸盐溶液中逐滴加入稀盐酸至过量 向稀盐酸中逐滴加入偏铝酸盐溶液至过量 现象 立即产生白色沉淀 ―→ 渐多 ―→ 最多 ―→ 渐少 ―→ 消失 无沉淀 ( 有但即溶 ) ―→ 出现沉淀 ―→ 渐多 ―→ 最多 ―→ 沉淀不消失 图像 离子 方程式 3. 可溶性铝盐与弱酸、弱碱反应产生沉淀的图像 (1) 向 AlCl 3 溶液中滴加氨水的图像 ( 如图所示 ) 。 现象:立即产生白色沉淀 ―→ 渐多 ―→ 最大量 (2) 向 NaAlO 2 溶液中通入足量 CO 2 的图像 ( 如图所示 ) 。 现象:立即产生白色沉淀 ―→ 渐多 ―→ 最大量 4. 混合离子 ( 含 Al 3 + 、 Mg 2 + 、 H + ) 反应的图像 向含有铝离子、镁离子、氢离子的混合溶液中逐滴加入 NaOH 溶液, H + 先与 OH - 反应,该过程中无沉淀生成,而后 Al 3 + 、 Mg 2 + 与 OH - 反应至沉淀达到最大值,最后 Al(OH) 3 再与 OH - 反应导致沉淀部分溶解。 反应的离子方程式为 ① 第一阶段: H + + OH - ===H 2 O ② 第二阶段: Mg 2 + + 2OH - ===Mg(OH) 2 ↓ Al 3 + + 3OH - ===Al(OH) 3 ↓ ③ 第三阶段: Al(OH) 3 + OH - === + 2H 2 O ( 三 ) 有关复盐与 Ba(OH) 2 溶液反应的图像分析 1. 明矾与 Ba(OH) 2 溶液反应的图像分析 向含 1.0 mol 明矾 [KAl(SO 4 ) 2 ·12H 2 O] 的溶液中滴入 Ba(OH) 2 溶液,加入 Ba(OH) 2 的量与沉淀物质的量图像: (1) 当 n [Ba(OH) 2 ] = 1.5 mol 时,恰好发生反应: 2KAl(SO 4 ) 2 + 3Ba(OH) 2 ===3BaSO 4 ↓ + 2Al(OH) 3 ↓ + K 2 SO 4 ;即 n [KAl(SO 4 ) 2 ] ∶ n [Ba(OH) 2 ] = 2 ∶ 3 时,生成 1.5 mol 硫酸钡和 1.0 mol 氢氧化铝沉淀,此时沉淀的物质的量最大,为 2.5 mol 。 离子方程式: 2Al 3 + + 3Ba 2 + + + 6OH - ===3BaSO 4 ↓ + 2Al(OH) 3 ↓ 。 (2) 当 n [Ba(OH) 2 ] > 1.5 mol 时,生成的 Al(OH) 3 逐渐溶解,并且溶液中继续有 BaSO 4 沉淀生成。 (3) 当 n [Ba(OH) 2 ] = 2.0 mol 时,恰好发生反应: KAl(SO 4 ) 2 + 2Ba(OH) 2 === 2BaSO 4 ↓ + KAlO 2 + 2H 2 O ,即 n [KAl(SO 4 ) 2 ] ∶ n [Ba(OH) 2 ] = 1 ∶ 2 时,生成的 1.0 mol Al(OH) 3 完全溶解,但又生成 0.5 mol BaSO 4 ;此时沉淀的物质的量为 2.0 mol ,但质量最大。继续滴加 Ba(OH) 2 溶液,沉淀的质量和物质的量都不再发生变化。 离子方程式: Al 3 + + + 2Ba 2 + + 4OH - == =2BaSO 4 ↓ + + 2H 2 O 。 加入 Ba(OH) 2 物质的量与沉淀物质的量的图像 加入 Ba(OH) 2 物质的量与沉淀质量的图像 2.NH 4 Al(SO 4 ) 2 与 Ba(OH) 2 溶液反应的图像分析 向含 2.0 mol NH 4 Al(SO 4 ) 2 溶液中滴入 Ba(OH) 2 溶液,其反应过程: (1) 当加入 3 mol Ba(OH) 2 时 2Al 3 + + + 3Ba 2 + + 6OH - ===2Al(OH) 3 ↓ + 3BaSO 4 ↓ 2.0 mol 3.0 mol 3.0 mol 6.0 mol 2.0 mol 3.0 mol (2) 再加入 1 mol Ba(OH) 2 时, 2.0 mol 2.0 mol 1.0 mol 1.0 mol 1.0 mol (3) 再加入 1 mol Ba(OH) 2 时 Al(OH) 3 + OH - === + 2H 2 O 2.0 mol 2.0 mol 沉淀的物质的量变化图像: 4 题组集训 2 1. 将 0.4 g NaOH 和 1.06 g Na 2 CO 3 混合并配成溶液,向溶液中滴加 0.1 mol·L - 1 稀盐酸。下列图像能正确表示加入盐酸的体积和生成 CO 2 的物质的量的关系的是 1 2 3 5 6 7 解析 答案 √ 解析 0.4 g NaOH 和 1.06 g Na 2 CO 3 的物质的量分别是 0.01 mol 、 0.01 mol ,加入稀盐酸后, HCl 先与氢氧化钠反应,则消耗 HCl 的物质的量是 0.01 mol ,因此稀盐酸的体积是 0.01 mol÷0.1 mol·L - 1 = 0.1 L ,然后 HCl 再与碳酸钠反应生成碳酸氢钠,此时又消耗 HCl 的物质的量是 0.01 mol ,稀盐酸的体 积是 0.1 L ,最后 HCl 再与 0.01 mol 的碳酸氢钠反应产生二氧化碳气体 0.01 mol , 又消耗稀盐酸 0.1 L ,所以对应的图像是 C 。 4 1 2 3 5 6 7 2. 向四只盛有一定量 NaOH 溶液的烧杯中通入不同量的 CO 2 气体,再在所得溶液中逐滴加入稀盐酸至过量,并将溶液加热,产生的 CO 2 气体与 HCl 物质的量的关系如图 ( 忽略 CO 2 的溶解和 HCl 的挥发 ) : 4 1 2 3 5 6 7 则下列分析正确的是 A. Ⅰ 图对应溶液中的溶质为 NaHCO 3 B. Ⅱ 图对应溶液中的溶质为 Na 2 CO 3 和 NaHCO 3 ,且二者的物质的量之比为 1 ∶ 1 C. Ⅲ 图对应溶液中的溶质为 NaOH 和 Na 2 CO 3 , 且二者的物质的量之比为 1 ∶ 1 D. Ⅳ 图对应溶液中的溶质为 Na 2 CO 3 解析 答案 √ 4 1 2 3 5 6 7 √ 解析 图像 Ⅰ 中从 O 点即开始产生 CO 2 气体,对应溶液中的溶质为 NaHCO 3 , A 项正确; 图像 Ⅲ 中, Oa 段消耗 HCl 的量等于 ab 段消耗 HCl 的量,对应溶液中的溶质为 Na 2 CO 3 , C 项不正确; 4 1 2 3 5 6 7 4 1 2 3 5 6 7 解析 答案 √ 4 1 2 3 5 6 7 4 1 2 3 5 6 7 4. 实验研究发现,硝酸发生氧化还原反应时,硝酸的浓度越稀,对应还原产物中氮元素的化合价越低。现有一定量的铝粉和铁粉的混合物与一定量很稀的硝酸充分反应,反应过程中无气体放出,在反应结束后的溶液中逐滴加入 5 mol·L - 1 NaOH 溶液,所加 NaOH 溶液的体积与产生沉淀的物质的量关系如图所示,下列说法不正确的是 A. 稀硝酸与铝粉、铁粉反应,其还原产物 为硝酸铵 B.c 点对应 NaOH 溶液的体积为 48 mL C.b 点与 a 点的差值为 0.05 mol D. 样品中铝粉和铁粉的物质的量之比为 5 ∶ 3 解析 答案 √ 4 1 2 3 5 6 7 解析 根据题给信息知一定量的铝粉和铁粉的混合物与一定量很稀的硝酸充分反应,生成硝酸铝、硝酸铁、硝酸铵和水,硝酸有剩余。在反应结束后的溶液中逐滴加入 5 mol·L - 1 NaOH 溶液,发生的反应依次为 ① H + + OH - == =H 2 O , ② Fe 3 + + 3OH - == =Fe(OH) 3 ↓ , Al 3 + + 3OH - == =Al(OH) 3 ↓ , ③ + OH - == =NH 3 ·H 2 O , ④ Al(OH) 3 + OH - == = + 2H 2 O , b 与 a 的差值为氢氧化铝的物质的量,由图可知, e ~ f 段消耗的氢氧化钠溶液为 104 mL - 94 mL = 10 mL ,故该阶段参加反应的氢氧化钠为 0.01 L × 5 mol·L - 1 = 0.05 mol ,根据 Al(OH) 3 + OH - == = + 2H 2 O 可知, Al(OH) 3 的物质的量为 0.05 mol ,根据铝元素守恒,故混合 4 1 2 3 5 6 7 金属中 n (Al) = 0.05 mol , 由图可知, d ~ e 段消耗的氢氧化钠的体积 为 94 mL - 88 mL = 6 mL ,故该阶段参加反应的氢氧化钠为 0.006 L × 5 mol·L - 1 = 0.03 mol , 根据 + OH - ===NH 3 ·H 2 O 可知溶液中 n ( ) = 0.03 mol ,根据电子转移守恒有 3 n (Fe) + 3 n (Al)===8 n ( ) ,即 3 n (Fe) + 3 × 0.05 mol = 8 × 0.03 mol , 解 得 n (Fe) = 0.03 mol , 由 反应过程 可知 , 到 加入氢氧化钠为 88 mL 时 ,溶液中溶质为硝酸钠与硝酸铵, n (NH 4 NO 3 ) = n ( ) = 0.03 mol ,根据钠元素守恒可知 n (NaNO 3 ) = n (NaOH) = 0.088 L × 5 mol·L - 1 = 0.44 mol ,根据氮元素守恒计算原硝酸溶液中 n (HNO 3 )=== n (NaNO 3 ) + 2 n (NH 4 NO 3 ) = 0.44 mol + 0.03 mol × 2 = 0.5 mol ,而 c 点溶液为 NaNO 3 、 NH 4 NO 3 、 Fe(NO 3 ) 3 、 4 1 2 3 5 6 7 Al(NO 3 ) 3 ,根据氮元素守恒 n (NaNO 3 ) + 2 n (NH 4 NO 3 ) + 3 n [Fe(NO 3 ) 3 ] + 3 n [Al(NO 3 ) 3 ] = n (HNO 3 ) ,故 c 点溶液中 n (NaNO 3 ) = 0.5 mol - 0.03 mol×2 - 0.03 mol×3 - 0.05 mol×3 = 0.2 mol ,故 c 点加入 NaOH 的物质的量= 0.2 mol 。 A 项,由上述分析可知,稀硝酸与铝粉、铁粉反应,其还原产物为硝酸铵,正确; B 项,由上述分析可知, c 点对应 NaOH 溶液的体积= 0.2 mol÷5 mol·L - 1 = 0.04 L = 40 mL ,错误 ; C 项,由上述分析可知, b 与 a 的差值为 Al(OH) 3 的物质的量,为 0.05 mol ,正确; D 项,由上述分析可知,混合金属中 n (Al) = 0.05 mol 、 n (Fe) = 0.03 mol ,样品中铝粉和铁粉的物质的量之比为 5 ∶ 3 ,正确。 4 1 2 3 5 6 7 5.Zn(OH) 2 是两性氢氧化物,和强酸反应时生成 Zn 2 + ,跟强碱反应时生成 ,现有三份等物质的量浓度、等体积的 MgCl 2 、 ZnCl 2 、 AlCl 3 溶液 ( 配制时均加入少量盐酸 ) ,现将一定浓度的 NaOH 溶液分别滴入三种溶液中至过量, NaOH 溶液的体积 x (mL) 与生成沉淀的物质的量 y (mol) 的关系如下图所示,则与 MgCl 2 、 ZnCl 2 、 AlCl 3 三种溶液一一对应的正确图像是 A. ③②① B. ③②④ C. ③⑤① D. ③⑤④ 解析 答案 √ 4 1 2 3 5 6 7 解析 向氯化镁溶液中加入氢氧化钠,开始先中和其中的少量盐酸,然后生成白色沉淀氢氧化镁,当氢氧化钠过量时,沉淀也不会溶解,量保持不变,故对应的是图像 ③ ,向氯化锌溶液中加入氢氧化钠,开始先中和其中的少量盐酸,然后生成白色沉淀氢氧化锌,当氢氧化钠过量时,沉淀会溶解,依次发生反应 ZnCl 2 + 2NaOH == =Zn(OH) 2 ↓ + 2NaCl , Zn(OH) 2 ↓ + 2NaOH == =Na 2 ZnO 2 + 2H 2 O ,沉淀量达到最大和沉淀完全消失所消耗的氢氧化钠是相等的,故图像 ⑤ 是正确的,向氯化铝溶液中加入氢氧化钠,开始先中和其中的少量盐酸,然后生成白色沉淀氢氧化铝,当氢氧化钠过量时,沉淀会溶解,依次发生反应: AlCl 3 + 3NaOH == =Al(OH) 3 ↓ + 3NaCl , Al(OH) 3 ↓ + NaOH == =NaAlO 2 + 2H 2 O ,沉淀量达到最大和沉淀完全消失所消耗的氢氧化钠的物质的量之比是 3 ∶ 1 ,故图像 ① 是正确的。 4 1 2 3 5 6 7 6. 下列物质的溶液中分别滴加 Ba(OH) 2 溶液至过量,反应产生的沉淀的质量 ( m ) 或物质的量 ( n ) 随加入的 Ba(OH) 2 溶液体积关系图像正确的是 解析 答案 √ 4 1 2 3 5 6 7 解析 向硫酸铝溶液中滴加氢氧化钡发生反应为 3Ba(OH) 2 + Al 2 (SO 4 ) 3 ===2Al(OH) 3 ↓ + 3BaSO 4 ↓ ,如果继续加入氢氧化钡,则氢氧化铝开始溶解,沉淀质量减小,最终不再变化,图像不符合, A 错误; 向明矾溶液中滴加氢氧化钡溶液发生的反应为 2KAl(SO 4 ) 2 + 3Ba(OH) 2 ===3BaSO 4 ↓ + K 2 SO 4 + 2Al(OH) 3 ↓ ,继续加入氢氧化钡,氢氧化铝溶解,但仍然会产生硫酸钡沉淀,图像不符合, B 错误; 向硫酸铝铵溶液中滴加氢氧化钡溶液发生的反应为 2NH 4 Al(SO 4 ) 2 + 3Ba(OH) 2 ===3BaSO 4 ↓ + (NH 4 ) 2 SO 4 + 2Al(OH) 3 ↓ ,继续加入氢氧化钡,氢氧化铝溶解,但仍然会产生硫酸钡沉淀,图像不符合, C 错误; 根据 C 中分析可知 D 正确。 4 1 2 3 5 6 7 7. [ 2015· 天津理综, 7(5)] 向盛有 10 mL 1 mol·L - 1 NH 4 Al(SO 4 ) 2 溶液的烧杯中滴加 1 mol·L - 1 NaOH 溶液,沉淀物质的量随 NaOH 溶液体积的变化示意图如下: 答案 ① NH 4 Al(SO 4 ) 2 溶液中,离子浓度由大到小的顺序是 _________________ ______________________ 。 c (Al 3 + ) > c (H + ) > c (OH - ) 解析 4 1 2 3 5 6 7 4 1 2 3 5 6 7 ② 写出 m 点反应的离子方程式: ________________________ 。 答案 解析 4 1 2 3 5 6 7 ③ 若在 NH 4 Al(SO 4 ) 2 溶液中改加 20 mL 1.2 mol·L - 1 Ba(OH) 2 溶液,充分反应后,溶液中产生沉淀的物质的量为 ________mol 。 答案 解析 0.022 4 1 2 3 5 6 7 4 1 2 3 5 6 7 化学应用集大成题 —— 化学工艺流程题 考点六 核心精讲 1 1. 解题要领必备 解答工艺流程综合题的关键是分析流程图,对于比较陌生且复杂的流程图,需要宏观把握整个流程,可针对问题分析细节,不必把每个环节的原理都弄清。总体方法:关注箭头的指向 ( 聚焦局部,箭头指入 —— 反应物,箭头指出 —— 生成物 ) 、前后追溯物质 ( 放大局部 ) 、考虑反应实际 ( 物质性质、试剂用量 ) 。 2. 识记化工术语 关键词 释义 研磨、雾化 将块状或颗粒状的物质磨成粉末或将液体分散成微小液滴, 增大反应物接触面积,以加快反应速率或使反应更充分 灼烧 ( 煅烧 ) 使固体在高温下分解或改变结构、使杂质高温氧化、分解 等。如煅烧石灰石、高岭土、硫铁矿 浸取 向固体中加入适当溶剂或溶液,使其中可溶性的物质溶解, 包括水浸取、酸溶、碱溶、醇溶等 浸出率 固体溶解后,离子在溶液中的含量的多少 酸浸 在酸性溶液中使可溶性金属离子进入溶液,不溶物通过过 滤除去的过程 水浸 与水接触反应或溶解 过滤 固体与液体的分离 滴定 定量测定,可用于某种未知浓度物质的物质的量浓度的测定 蒸发结晶 蒸发溶剂,使溶液由不饱和变为饱和,继续蒸发,过剩的 溶质就会呈晶体析出 蒸发浓缩 蒸发除去部分溶剂,提高溶液的浓度 水洗 用水洗去可溶性杂质,类似的还有酸洗、醇洗等 酸作用 溶解、去氧化物 ( 膜 ) 、抑制某些金属离子的水解、除去 杂质离子等 碱作用 去油污、去铝片氧化膜,溶解铝、二氧化硅,调节 pH 、 促进水解 ( 沉淀 ) 3. 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 题组集训 2 题组一 高考真题跟踪再现 1. [2017· 江苏, 16(1)(2)(3)(5)] 铝是应用广泛的金属。以铝土矿 ( 主要成分为 Al 2 O 3 ,含 SiO 2 和 Fe 2 O 3 等杂质 ) 为原料制备铝的一种工艺流程如下: 4 1 2 3 5 6 7 8 9 注: SiO 2 在 “ 碱溶 ” 时转化为铝硅酸钠沉淀。 (1) “ 碱溶 ” 时生成偏铝酸钠的离子方程式为 _______________________ ________ 。 解析 答案 4 1 2 3 5 6 7 8 9 Al 2 O 3 + 2OH - == = + H 2 O 解析 强碱条件下, Al 2 O 3 与 OH - 发生反应的离子方程式为 Al 2 O 3 + 2OH - === + H 2 O 。 (2) 向 “ 过滤 Ⅰ” 所得滤液中加入 NaHCO 3 溶液,溶液的 pH________( 填 “ 增大 ”“ 不变 ” 或 “ 减小 ” ) 。 减小 解析 答案 4 1 2 3 5 6 7 8 9 (3) “ 电解 Ⅰ” 是电解熔融 Al 2 O 3 ,电解过程中作阳极的石墨易消耗,原因是 ______________________________ 。 石墨电极被阳极上产生的 O 2 氧化 解析 答案 解析 石墨具有还原性,电解熔融 Al 2 O 3 ,阳极 O 2 - 被氧化为 O 2 ,阳极上产生的 O 2 会氧化石墨电极。 4 1 2 3 5 6 7 8 9 (5) 铝粉在 1 000 ℃ 时可与 N 2 反应制备 AlN 。在铝粉中添加少量 NH 4 Cl 固体并充分混合,有利于 AlN 的制备,其主要原因是 _____________________ _______________________ 。 NH 4 Cl 分解产生 的 HCl 能 够破坏 Al 表面的 Al 2 O 3 薄膜 解析 答案 解析 Al 表面容易形成致密的氧化铝薄膜, NH 4 Cl 受热易分解产生 HCl ,生成的 HCl 能够破坏 Al 表面的 Al 2 O 3 薄膜,有利于 AlN 的制备。 4 1 2 3 5 6 7 8 9 2.(2017· 江苏, 19) 某科研小组采用如下方案回收一种光盘金属层中的少量 Ag( 金属层中其他金属含量过低,对实验的影响可忽略 ) 。 4 1 2 3 5 6 7 8 9 已知: ① NaClO 溶液在受热或酸性条件下易分解,如 3NaClO===2NaCl + NaClO 3 (1) “ 氧化 ” 阶段需在 80 ℃ 条件下进行,适宜的加热方式为 __________ 。 水浴加热 解析 答案 解析 加热温度低于 100 ℃ ,采用水浴加热,优点是便于控制温度,受热均匀。 4 1 2 3 5 6 7 8 9 (2)NaClO 溶液与 Ag 反应的产物为 AgCl 、 NaOH 和 O 2 ,该反应的化学方程式为 ____________________________________________ 。 HNO 3 也能氧化 Ag ,从反应产物的角度分析,以 HNO 3 代替 NaClO 的缺点是 _________ ___________________________________ 。 4Ag + 4NaClO + 2H 2 O == =4AgCl + 4NaOH + O 2 ↑ 氮 氧化物 ( 或 NO 、 NO 2 ) ,造成环境污染 会释放 出 解析 答案 解析 由题意发生反应: Ag + NaClO + H 2 O ―→ AgCl + NaOH + O 2 ↑ ,有 Ag 、 Cl 、 O 三种元素的化合价发生变化,因 Ag 、 Cl 原子个数比为 1 ,设 Ag 、 NaClO 的系数为 1 ,则 NaOH 系数为 1 , Ag 失去 e - , NaClO ―→ NaCl ,得到 2e - ,根据电子守恒 O 2 的系数为 ,根据原子守恒, H 2 O 系数为 ,相应扩大 4 倍。 HNO 3 也能氧化 Ag ,但生成 NO x 会污染环境。 4 1 2 3 5 6 7 8 9 (3) 为提高 Ag 的回收率,需对 “ 过滤 Ⅱ” 的滤渣进行洗涤,并 _____________________________________ 。 将洗涤后的滤液合并入过滤 Ⅱ 的滤液中 解析 答案 解析 滤渣沉淀时表面会附有溶质,因此洗涤液中含有 Ag(NH 3 ) ,将洗涤液并入过滤 Ⅱ 的滤液中,以提高利用率。 4 1 2 3 5 6 7 8 9 (4) 若省略 “ 过滤 Ⅰ” ,直接向冷却后的反应容器中滴加 10% 氨水,则需要增加氨水的用量,除因过量 NaClO 与 NH 3 ·H 2 O 反应外 ( 该条件下 NaClO 3 与 NH 3 ·H 2 O 不反应 ) ,还因为 _____________________________________ __________________________________________ 。 未过滤掉的溶液会稀释加入的氨水,且其中含有一定浓度的 Cl - ,不利于 AgCl 与氨水反应 解析 答案 4 1 2 3 5 6 7 8 9 解析 若直接在溶液中加入氨水,一是稀释氨水,氨水的利用率低,二是原溶液中有氧化时生成的 NaCl [ 见 (2) 中反应 ] , Cl - 使可逆反应 AgCl + 2NH 3 ·H 2 O Ag(NH 3 ) + Cl - + 2H 2 O 逆向移动,不利于 AgCl 的溶解。 4 1 2 3 5 6 7 8 9 (5) 请设计从 “ 过滤 Ⅱ” 后的滤液中获取单质 Ag 的实验方案: _____________________________________________________________ _____________________________________________________________ ____________________________________( 实验中须使用的试剂有: 2 mol·L - 1 水合肼溶液, 1 mol·L - 1 H 2 SO 4 ) 。 向滤液中滴加 2 mol·L - 1 水合肼溶液,搅拌使其充分反应,同时用 1 mol·L - 1 H 2 SO 4 溶液吸收反应中放出的 NH 3 ,待溶液中无气泡产生,停止滴加,静置,过滤、洗涤,干燥 解析 答案 4 1 2 3 5 6 7 8 9 4 1 2 3 5 6 7 8 9 解析 由题给信息 ③ ,利用水合肼还原 Ag(NH 3 ) ,但同时有 NH 3 生成,利用 H 2 SO 4 吸收防止逸出污染大气。 3.(2016· 江苏, 16) 以电石渣 [ 主要成分为 Ca(OH) 2 和 CaCO 3 ] 为原料制备 KClO 3 的流程如下: 4 1 2 3 5 6 7 8 9 (1) 氯化过程控制电石渣过量、在 75 ℃ 左右进行。氯化时存在 Cl 2 与 Ca(OH) 2 作用生成 Ca(ClO) 2 的反应, Ca(ClO) 2 进一步转化为 Ca(ClO 3 ) 2 ,少量 Ca(ClO) 2 分解为 CaCl 2 和 O 2 。 ① 生成 Ca(ClO) 2 的化学方程式为 ___________________________________ _______ 。 2Cl 2 + 2Ca(OH) 2 == =Ca(ClO) 2 + CaCl 2 + 2H 2 O 解析 答案 解析 Cl 2 与 Ca(OH) 2 反应生成 Ca(ClO) 2 和 CaCl 2 。 4 1 2 3 5 6 7 8 9 ② 提高 Cl 2 转化为 Ca(ClO 3 ) 2 的转化率的可行措施有 ________( 填序号 ) 。 A. 适当减缓通入 Cl 2 速率 B. 充分搅拌浆料 C. 加水使 Ca(OH) 2 完全溶解 答案 √ √ 解析 解析 适当缓慢通氯气,气液充分接触,提高 Cl 2 的吸收率, A 正确; 充分搅拌,增大气液接触面积,提高 Cl 2 的吸收率, B 正确; 由于 Ca(OH) 2 溶解度小,加水使 Ca(OH) 2 溶解,生成 Ca(ClO 3 ) 2 浓度小,无法提高 Cl 2 的转化率,错误。 4 1 2 3 5 6 7 8 9 (2) 氯化过程中 Cl 2 转化为 Ca(ClO 3 ) 2 的总反应方程式为 6Ca(OH) 2 + 6Cl 2 ===Ca(ClO 3 ) 2 + 5CaCl 2 + 6H 2 O 氯化完成后过滤。 ① 滤渣的主要成分为 _________________( 填化学式 ) 。 CaCO 3 、 Ca(OH) 2 答案 解析 解析 电石渣中含有不溶于水的 CaCO 3 及溶解度小的 Ca(OH) 2 ,滤渣为 CaCO 3 、 Ca(OH) 2 。 4 1 2 3 5 6 7 8 9 ② 滤液中 Ca(ClO 3 ) 2 与 CaCl 2 的物质的量之比 n [Ca(ClO 3 ) 2 ] ∶ n [CaCl 2 ] ______ 1 ∶ 5( 填 “ > ”“ < ” 或 “ = ” ) 。 < 答案 解析 解析 因为 Ca(OH) 2 与 Cl 2 还可以发生反应生成 Ca(ClO) 2 和 CaCl 2 , Ca(ClO) 2 少量分解也会生成 CaCl 2 ,所以 n [Ca(ClO) 2 ]∶ n [CuCl 2 ] < 1∶5 。 4 1 2 3 5 6 7 8 9 (3) 向滤液中加入稍过量 KCl 固体可将 Ca(ClO 3 ) 2 转化为 KClO 3 。若溶液中 KClO 3 的含量为 100 g·L - 1 ,从该溶液中尽可能多地析出 KClO 3 固体的方法是 ____________________ 。 蒸发浓缩、冷却结晶 答案 解析 解析 由溶解度图可知, KClO 3 随温度变化溶解度变化大,可以采用蒸发浓缩,冷却结晶的方法生成沉淀。 4 1 2 3 5 6 7 8 9 练后归纳 1. 熟记常见物质溶解度曲线变化 练后归纳 4 1 2 3 5 6 7 8 9 2. 利用溶解度曲线判断结晶的方法 (1) 溶解度受温度影响较小的 ( 如 NaCl) 采取蒸发结晶的方法; (2) 溶解度受温度影响较大的采取蒸发浓缩、冷却结晶的方法; (3) 带有结晶水的盐,一般采取蒸发浓缩、冷却结晶的方法,应特别注意的是若从 FeCl 3 溶液中结晶出 FeCl 3 ·6H 2 O 晶体,应在 HCl 气氛中蒸发浓缩、冷却结晶。 4 1 2 3 5 6 7 8 9 题组二 化学工艺流程中 “ 逐空 ” 突破 ( 一 ) 循环物质、副产品、滤渣、滤液成分的确定 4. 钛酸钡粉体是电子陶瓷元器件的重要基础原料。工业上以草酸盐共沉淀法获得草酸氧钛钡晶体 [ BaTiO(C 2 O 4 ) 2 ·4H 2 O] ,煅烧可获得钛酸钡粉体。 4 1 2 3 5 6 7 8 9 加入 H 2 C 2 O 4 溶液时,发生反应的化学方程式为 ________________________ ________________________________ ;可循环使用的物质 X 是 ___________ 。 BaCl 2 + TiCl 4 + 2H 2 C 2 O 4 + 5H 2 O === BaTiO(C 2 O 4 ) 2 ·4H 2 O ↓ + 6HCl 盐酸 ( 或 HCl) 解析 根据过滤得到草酸氧钛钡晶体 [BaTiO(C 2 O 4 ) 2 ·4H 2 O] 可知,加入 H 2 C 2 O 4 溶液时,发生反应的化学方程式为 BaCl 2 + TiCl 4 + 2H 2 C 2 O 4 + 5H 2 O == =BaTiO(C 2 O 4 ) 2 ·4H 2 O ↓ + 6HCl 。反应中有 HCl 生成,在酸浸中要加入 HCl ,因此可以循环利用的物质是 HCl 。 解析 答案 4 1 2 3 5 6 7 8 9 解析 依据流程图中的转化关系分析判断,加入的硫酸铁具有氧化性,能氧化硫化锌、硫化镉,从滤渣 A 中可获得一种淡黄色非金属单质的副产品,为氧化产物硫。 5. 工业上用闪锌矿 ( 主要成分为 ZnS ,还含有 CdS 、 Fe 2 O 3 等杂质 ) 为原料生产 ZnSO 4 ·7H 2 O 的工艺流程如下: ( 已知 Cd 的金属活动性介于 Zn 和 Fe 之间 ) 解析 答案 从滤渣 A 中可获得一种淡黄色非金属单质的副产品,其化学式为 ____ 。 S 4 1 2 3 5 6 7 8 9 6.(2017· 苏锡常镇二模 ) 某地煤矸石经预处理后主要含 SiO 2 (61%) 、 Al 2 O 3 (30%) 和少量的 Fe 2 O 3 、 FeO 及钙镁化合物等。某实验小组利用其提取 Al(OH) 3 。 解析 答案 (1) 滤渣 Ⅱ 的主要成分是 CaCO 3 、 Mg(OH) 2 和 ________ 。 Fe(OH) 3 4 1 2 3 5 6 7 8 9 解析 煤矸石溶于稀盐酸发生的反应有 Al 2 O 3 + 6H + == =2Al 3 + + 3H 2 O 、 Fe 2 O 3 + 6H + == =2Fe 3 + + 3H 2 O 、 FeO + 2H + == =Fe 2 + + H 2 O ,然后过滤,得到的滤渣为 SiO 2 ,向滤液中通入氯气,发生的反应为 2Fe 2 + + Cl 2 == =2Cl - + 2Fe 3 + ,向溶液中加入碳酸钠, 可以促进 Al 3 + 、 Fe 3 + 、 Mg 2 + 的水解,生成氢氧化物沉淀和 CO 2 ,同时还能和 Ca 2 + 生成 CaCO 3 沉淀,加入过量 NaOH 溶液, Al(OH) 3 溶解,其余沉淀不溶解,过滤后得到的滤渣 Ⅱ 为 CaCO 3 、 Mg(OH) 2 和 Fe(OH) 3 ,滤液中含有 NaAlO 2 ,向滤液中通入二氧化碳,发生的反应为 + CO 2 + 2H 2 O == =Al(OH) 3 ↓ + 或 + CO 2 + 3H 2 O == =2Al(OH) 3 ↓ + ,然后过滤得到 Al(OH) 3 ,母液 Ⅱ 中含有 NaHCO 3 或碳酸钠。 4 1 2 3 5 6 7 8 9 (2) 上述流程中可循环利用的物质的化学式是 _________________ 。 解析 答案 解析 水解时生成二氧化碳气体、转化时需要二氧化碳,水解时需要碳酸钠、转化时得到碳酸氢钠或碳酸钠,所以能循环利用的是 CO 2 、 Na 2 CO 3 。 CO 2 、 Na 2 CO 3 4 1 2 3 5 6 7 8 9 归纳总结 1. 循环物质的确定 归纳总结 4 1 2 3 5 6 7 8 9 2. 副产品的判断 3. 滤渣、滤液成分的确定 要考虑样品中原料和杂质的成分在每一步骤中与每一种试剂反应的情况: (1) 反应过程中哪些物质 ( 离子 ) 消失了? (2) 所加试剂是否过量或离子间发生化学反应,又产生了哪些新离子?要考虑这些离子间是否会发生反应? 4 1 2 3 5 6 7 8 9 ( 二 ) 方程式的书写、简答题的突破 7. 铬铁矿的主要成分可表示为 FeO·Cr 2 O 3 ,还含有 MgO 、 Al 2 O 3 、 Fe 2 O 3 等杂质,以下是以铬铁矿为原料制备重铬酸钾 (K 2 Cr 2 O 7 ) 的流程图: 4 1 2 3 5 6 7 8 9 根据题意回答下列问题: (1) 酸化步骤用盐酸调节溶液 pH<5 ,使含铬物质发生了转化,请写出其离子反应方程式 _____________________________ 。 答案 解析 4 1 2 3 5 6 7 8 9 (2) 下表是相关物质的溶解度数据,操作 Ⅲ 发生反应的化学方程式: Na 2 Cr 2 O 7 + 2KCl == =K 2 Cr 2 O 7 ↓ + 2NaCl 。该反应在溶液中能发生的理由是 __________ ______________________________________________________ 。 ( 文字说明 ) 答案 解析 物质 溶解度 (g/100 g 水 ) 0 ℃ 40 ℃ 80 ℃ KCl 28 40.1 51.3 NaCl 35.7 36.4 38 K 2 Cr 2 O 7 4.7 26.3 73 Na 2 Cr 2 O 7 163 215 376 溶解度比 Na 2 Cr 2 O 7 的小 ( 或四种物质中 K 2 Cr 2 O 7 的溶解度最小 ) 4 1 2 3 5 6 7 8 9 K 2 Cr 2 O 7 的 解析 依据图表物质的溶解度分析对比,操作 Ⅲ 发生反应的化学方程式: Na 2 Cr 2 O 7 + 2KCl===K 2 Cr 2 O 7 ↓ + 2NaCl ;说明 K 2 Cr 2 O 7 的溶解度比 Na 2 Cr 2 O 7 小 ( 或四种物质中 K 2 Cr 2 O 7 的溶解度最小 ) 。 4 1 2 3 5 6 7 8 9 8.KNO 3 是重要的化工产品,下面是一种已获得专利的 KNO 3 制备方法的主要步骤: 答案 解析 (1) 反应 Ⅰ 中, CaSO 4 与 NH 4 HCO 3 的物质的量之比为 1 ∶ 2 ,该反应的化学方程式为 ____________________________________________________ 。 CaSO 4 + 2NH 4 HCO 3 == =CaCO 3 ↓ + (NH 4 ) 2 SO 4 + H 2 O + CO 2 ↑ 4 1 2 3 5 6 7 8 9 解析 反应 Ⅰ 中, CaSO 4 与 NH 4 HCO 3 的物质的量之比为 1 ∶ 2 ,由流程图可知生成 CaCO 3 、 (NH 4 ) 2 SO 4 和 CO 2 ,由质量守恒可知反应的方程式为 CaSO 4 + 2NH 4 HCO 3 == =CaCO 3 ↓ + (NH 4 ) 2 SO 4 + H 2 O + CO 2 ↑ 。 4 1 2 3 5 6 7 8 9 (2) 反应 Ⅱ 需在干态、加热的条件下进行,加热的目的是 ____________ ____________________________ ;从反应 Ⅳ 所得混合物中分离出 CaSO 4 的方法是趁热过滤,趁热过滤的目的是 _____________________ _____________ 。 答案 解析 分离 NH 4 Cl 与 K 2 SO 4 ,加快化学反应速率 防止 KNO 3 结晶,提高 KNO 3 的产率 4 1 2 3 5 6 7 8 9 解析 (NH 4 ) 2 SO 4 加入 KCl ,在干态、加热的条件下进行,可生成易分解的氯化铵,加热时氯化铵分解生成氯化氢和氨气,温度降低又生成氯化铵,以此可分离出氯化铵,得到硫酸钾,且能加快反应的速率;从反应 Ⅳ 所得混合物中分离出 CaSO 4 的方法是趁热过滤,趁热过滤的目的是防止 KNO 3 结晶,提高 KNO 3 的产率。 4 1 2 3 5 6 7 8 9 (3) 检验反应 Ⅱ 所得 K 2 SO 4 中是否混有 KCl 的方法:取少量 K 2 SO 4 样品溶解于水, ___________________________________________________ _________________________________________________ 。 答案 解析 加入 Ba(NO 3 ) 2 溶液至不再产生沉淀,静置,向上层清液中滴加 AgNO 3 溶液,若有沉淀生成,说明 K 2 SO 4 中混有 KCl 4 1 2 3 5 6 7 8 9 解析 检验反应 Ⅱ 所得 K 2 SO 4 中是否混有 KCl ,应先加入硝酸钡使硫酸钾完全转化为硫酸钡沉淀,以免干扰氯离子的检验,然后再加入硝酸银检验氯化钾,操作方法为加入 Ba(NO 3 ) 2 溶液至不再产生沉淀,静置,向上层清液中滴加 AgNO 3 溶液,若有沉淀生成,说明 K 2 SO 4 中混有 KCl 。 4 1 2 3 5 6 7 8 9 9. 某工厂用一固体废渣 ( 主要成分为 Al 2 O 3 ·Cr 2 O 3 ,还含有 FeO 、 SiO 2 ) 为主要原料回收利用 Cr ,生产红矾钠晶体 (Na 2 Cr 2 O 7 ·2H 2 O) ,同时制备明矾 [KAl(SO 4 ) 2 ·12H 2 O] 。其主要工艺流程如下: 4 1 2 3 5 6 7 8 9 解析 根据整个流程分析, Ⅰ 、 Ⅱ 操作的目的是使 Fe 2 + 转化为 Fe 3 + ,并调整 pH ,使 Fe 3 + 和 Al 3 + 完全沉淀,与铬元素完全分离。 答案 解析 (1) Ⅰ 、 Ⅱ 目的是 _______________________________________________ _______________________ 。 使 Fe 2 + 转化为 Fe 3 + ,并调整 pH ,使 Fe 3 + 和 Al 3 + 完全沉淀,与铬元素完全分离 4 1 2 3 5 6 7 8 9 答案 解析 (2) 写出 Ⅲ 中发生反应的离子方程式 ________________________________ ________________________ 。 3NaBiO 3 + 2Cr 3 + + 7OH - + H 2 O == = 4 1 2 3 5 6 7 8 9 4 1 2 3 5 6 7 8 9 答案 解析 (3) Ⅳ 中酸化是用硫酸而不用盐酸酸化,理由是 _________________________ _____________________________________________________________( 结合化学方程式回答 ) 。 4 1 2 3 5 6 7 8 9 4 1 2 3 5 6 7 8 9 本课结束查看更多