
1.進(jìn)一步鞏固Na、Fe及其化合物的轉(zhuǎn)化關(guān)系。2.了解熱點金屬元素及其化合物的轉(zhuǎn)化。3.能用熱重分析法計算、判斷金屬化合物的組成。
金屬及其化合物知識再落實
1.鈉及其化合物的轉(zhuǎn)化關(guān)系(1)知識網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建
(2)重要反應(yīng)方程式的書寫寫出下列反應(yīng)的化學(xué)方程式,是離子反應(yīng)的寫出離子方程式。①Na和H2O的反應(yīng) ;②Na在空氣中燃燒 ;③Na2O2和H2O的反應(yīng) ;④Na2O2和CO2的反應(yīng) ;
2Na+2H2O===2Na++2OH-+H2↑
2Na2O2+2H2O===4Na++4OH-+O2↑
2Na2O2+2CO2===2Na2CO3+O2
⑤向NaOH溶液中通入過量CO2 ;⑥將Na2CO3溶液與石灰乳混合 ;⑦向Na2CO3稀溶液中通入過量CO2 ;⑧將NaHCO3溶液和NaOH溶液等物質(zhì)的量混合 ;⑨將NaHCO3溶液與澄清石灰水等物質(zhì)的量混合 ;⑩將NaHCO3溶液與少量澄清石灰水混合 。
2.鐵及其化合物的轉(zhuǎn)化關(guān)系(1)知識網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建
(2)重要反應(yīng)方程式的書寫寫出下列反應(yīng)的化學(xué)方程式,是離子反應(yīng)的寫出離子方程式。①Fe和過量稀HNO3的反應(yīng) ;②Fe高溫下和水蒸氣的反應(yīng) ;③鋁與氧化鐵的鋁熱反應(yīng) ;④用赤鐵礦冶煉鐵的原理 ;
⑤Fe(OH)2長時間露置于空氣中 ;⑥FeO和稀HNO3的反應(yīng) ;⑦Fe(OH)3和HI的反應(yīng) ;⑧FeBr2溶液和少量Cl2的反應(yīng) ;⑨FeBr2溶液和等物質(zhì)的量的Cl2反應(yīng) ;⑩FeBr2溶液和過量Cl2的反應(yīng) 。
4Fe(OH)2+O2+2H2O===4Fe(OH)3
2Fe(OH)3+6H++2I-===2Fe2++I(xiàn)2+6H2O
2Fe2++Cl2===2Fe3++2Cl-
2Fe2++2Br-+2Cl2===2Fe3++Br2+4Cl-
2Fe2++4Br-+3Cl2===2Fe3++2Br2+6Cl-
1.Fe在一定條件下可與濃鹽酸、稀硫酸、濃硝酸等劇烈反應(yīng)( )2.Al、Cl2均能和NaOH溶液發(fā)生氧化還原反應(yīng),且兩單質(zhì)的作用不相同( )3.在稀硫酸中加入銅粉,銅粉不溶解,若再繼續(xù)加入KNO3固體,銅粉會溶解( )4.金屬單質(zhì)Na、Mg、Fe在一定條件下與水反應(yīng)都生成H2和相應(yīng)的堿( )5.鋁和氫氧化鈉溶液反應(yīng)生成Al(OH)3和Na( )6.鈉在空氣中燃燒生成淡黃色的Na2O( )7.鐵在高溫下與水蒸氣反應(yīng)生成Fe3O4和H2( )8.用碳酸鈉和氫氧化鈣反應(yīng)制NaHCO3( )
一、沉淀法除去鐵元素的流程
1.已知不同金屬離子生成氫氧化物沉淀所需的pH如下表:
某同學(xué)設(shè)計的除雜流程圖如下:
(1)不能通過直接調(diào)pH除去Fe2+的原因是_______________________________________________________。(2)加入的氧化劑可以是_______________。(3)使Fe3+完全沉淀應(yīng)調(diào)pH的范圍是_____________,為不引入新雜質(zhì)加入調(diào)pH的最佳試劑可以是_____________________________________。
pH≥9.6時Fe2+才能沉淀完全,而pH≥9.6時
CuO[或Cu(OH)2或CuCO3或Cu2(OH)2CO3]
二、價態(tài)多變、形式多樣的鐵鹽
2.硫酸亞鐵銨晶體[(NH4)2Fe(SO4)2·6H2O]在空氣中比一般亞鐵鹽穩(wěn)定,是定量分析化學(xué)中常用的還原劑,其實驗室制備流程如圖所示:
下列說法不正確的是A.“除油污”過程中使用熱的Na2CO3溶液效果更好B.制備硫酸亞鐵時鐵屑與硫酸反應(yīng)完全時的現(xiàn)象是不再有氣泡產(chǎn)生C.“趁熱過濾”后的濾液略顯黃色的原因是4Fe2++O2+4H+===4Fe3++2H2OD.理論上加入(NH4)2SO4固體的質(zhì)量為6.0 g
3.[2019·江蘇,18(1)]聚合硫酸鐵[Fe2(OH)6-2n(SO4)n]m廣泛用于水的凈化。以FeSO4·7H2O為原料,經(jīng)溶解、氧化、水解聚合等步驟,可制備聚合硫酸鐵。將一定量的FeSO4·7H2O溶于稀硫酸,在約70 ℃下邊攪拌邊緩慢加入一定量的H2O2溶液,繼續(xù)反應(yīng)一段時間,得到紅棕色黏稠液體。H2O2氧化Fe2+的離子方程式為__________________________________;水解聚合反應(yīng)會導(dǎo)致溶液的pH______。
2Fe2++H2O2+2H+===2Fe3++2H2O
4.高鐵酸鉀(K2FeO4)是一種比KMnO4、O3和Cl2的氧化能力強(qiáng)的強(qiáng)氧化劑。(1)有科學(xué)家曾提出在氧氣流下,溫度控制在350~370 ℃,煅燒氧化鐵和過氧化鉀(K2O2)固體混合物可直接制備高鐵酸鉀,該反應(yīng)只有兩種產(chǎn)物,另一種產(chǎn)物為氧化鉀,則該反應(yīng)的化學(xué)方程式:_____________________________________。
(2)“熔融法”是最早發(fā)現(xiàn)+6價高鐵酸鹽的方法,以該法制備高鐵酸鹽的原理:①FeSO4+Na2O2 Na2FeO4+Na2O+Na2SO4+O2↑②Na2FeO4+2KOH===K2FeO4↓+2NaOH反應(yīng)①中被氧化的Na2O2與被FeSO4還原的Na2O2的物質(zhì)的量比為1∶4,請寫出反應(yīng)①配平后的化學(xué)方程式:___________________________________________________;若反應(yīng)①產(chǎn)生16.8 L(標(biāo)準(zhǔn)狀況)O2,則轉(zhuǎn)移電子的物質(zhì)的量為____ ml;反應(yīng)②能發(fā)生的原因是_______________________________________________。
堿性條件下,K2FeO4的溶解度小于Na2FeO4的溶解度
(3)水是萬物之源,為探究高鐵酸鉀在水質(zhì)處理中發(fā)揮的作用,查閱資料可知:干燥的高鐵酸鉀在常溫下可以長期穩(wěn)定存在,但溶于水中極易分解得到氧氣和氫氧化鐵膠體,寫出該反應(yīng)的化學(xué)方程式:______________________________________________。
4K2FeO4+10H2O===8KOH+4Fe(OH)3(膠體)+3O2↑
(1)K2FeO4中Fe呈+6價,K2FeO4具有強(qiáng)氧化性,可用于水體的殺菌消毒。(2)K2FeO4與水反應(yīng)生成Fe(OH)3膠體,吸附水體中的懸浮物,起到凈水的作用。
化工流程題中的過渡金屬
過渡金屬元素常具有多種可變化合價,形成化合物種類較多,近年高考題常以Cr、Mn、V、Zn等元素化合物的制備流程為載體,考查不同價態(tài)物質(zhì)轉(zhuǎn)化規(guī)律,條件控制、物質(zhì)的分離提純等關(guān)鍵能力。
例1 利用釩鈦磁鐵礦冶煉后產(chǎn)生的釩渣(主要含F(xiàn)eO·V2O3、Al2O3、SiO2及少量可溶性磷酸鹽)生產(chǎn)V2O5的工藝流程如下,回答下列問題:
已知:①V2O5、Al2O3、SiO2可與Na2CO3、NaCl組成的混合鈉鹽在高溫下反應(yīng),并轉(zhuǎn)化為NaVO3、NaAlO2、Na2SiO3等可溶性鈉鹽。
(1)焙燒Ⅰ包括氧化和鈉化成鹽兩個過程,氧化的目的是獲得V2O5,寫出氧化過程中FeO·V2O3發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式:______________________________________;廢渣Ⅰ的主要成分是_______;精制Ⅰ中加鹽酸調(diào)pH的主要作用是____________________________,加入NH3·H2O后發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為____________________________________________________________________。
Al3+ +3NH3·H2O===
(2)精制Ⅱ中加入CaCl2溶液除去磷酸鹽,pH過小時影響除磷效果的原因是______________________________________________________________;pH過大時,沉淀量增大的原因是___________________。
較大的酸式鹽(或形成溶解度較大的磷酸氫鈣或磷酸二氫鈣)
產(chǎn)生了Ca(OH)2沉淀
(3)沉釩所得NH4VO3沉淀需進(jìn)行洗滌,洗滌時除去的陰離子主要是_______。NH4VO3在500 ℃時焙燒脫氨制得產(chǎn)品V2O5,反應(yīng)的化學(xué)方程式為2NH4VO3 V2O5+H2O↑+2NH3↑。但脫氨過程中,部分V2O5會轉(zhuǎn)化成V2O4,反應(yīng)中氧化劑與還原劑物質(zhì)的量之比為3∶2,該反應(yīng)的化學(xué)方程式為__________________________________。
例2 鉻是一種具有戰(zhàn)略意義的金屬,它具有多種價態(tài),單質(zhì)鉻熔點為1 857 ℃。(1)工業(yè)上以鉻鐵礦[主要成分是Fe(CrO2)2]為原料冶煉鉻的流程如圖所示:
①Fe(CrO2)2中各元素化合價均為整數(shù),則鉻為_____價。②高溫氧化時反應(yīng)的化學(xué)方程式為_______________________________________________________________。③操作a由兩種均發(fā)生了化學(xué)反應(yīng)的過程構(gòu)成,其內(nèi)容分別是____________________、鋁熱反應(yīng)。
+8Na2CrO4+8CO2
灼燒使Cr(OH)3分解
(2)Cr(OH)3是兩性氫氧化物,請寫出其分別與NaOH、稀硫酸反應(yīng)時生成的兩種鹽的化學(xué)式:_________、__________。
(3)水中的鉻元素對水質(zhì)及環(huán)境均有嚴(yán)重的損害作用,必須進(jìn)行無害化處理。轉(zhuǎn)化為重要產(chǎn)品磁性鐵鉻氧體(CrxFeyOz):先向含 的污水中加入適量的硫酸及硫酸亞鐵,待充分反應(yīng)后再通入適量空氣(氧化部分Fe2+)并加入NaOH,就可以使鉻、鐵元素全部轉(zhuǎn)化為磁性鐵鉻氧體。①寫出 在酸性條件下被Fe2+還原為Cr3+的離子方程式:___________________________________________。②若處理含1 ml (不考慮其他含鉻微粒)的污水時恰好消耗10 ml FeSO4,則當(dāng)鐵鉻氧體中n(Fe2+)∶n(Fe3+)=3∶2時,鐵鉻氧體的化學(xué)式為___________。
===3Fe3++Cr3++4H2O
熱重分析判斷金屬及其化合物的組成
熱重分析的一般方法和規(guī)律
(1)設(shè)晶體為1 ml,其質(zhì)量為m。(2)失重一般是先失水,再失非金屬氧化物。(3)計算每步固體剩余的質(zhì)量(m余)
(4)晶體中金屬質(zhì)量不再減少,仍在m余中。(5)失重最后一般為金屬氧化物,由質(zhì)量守恒得m氧,由n金屬∶n氧,即可求出失重后物質(zhì)的化學(xué)式。
g FeSO4·7H2O(M=278 g·ml-1)樣品受熱脫水過程的熱重曲線(樣品質(zhì)量隨溫度變化的曲線)如圖所示,下列說法正確的是
A.溫度為78 ℃時,固體M的化學(xué)式為FeSO4·5H2OB.溫度為159 ℃時,固體N的化學(xué)式為FeSO4·2H2OC.在隔絕空氣條件下,由N得到P的化學(xué)方程式為FeSO4·H2O FeSO4+H2OD.取適量380 ℃時所得的樣品P,隔絕空氣加熱至650 ℃,得到一種固體Q,同時有 兩種無色氣體生成,Q的化學(xué)式為Fe3O4
2.將草酸鋅晶體(ZnC2O4·2H2O)加熱分解可得到一種納米材料。加熱過程中固體殘留率隨溫度的變化如圖所示,300~460 ℃范圍內(nèi),發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為________________________________。
3.將Ce(SO4)2·4H2O(摩爾質(zhì)量為404 g·ml-1)在空氣中加熱,樣品的固體殘留率( ×100%)隨溫度的變化如圖所示。
當(dāng)固體殘留率為70.3%時,所得固體可能為____(填字母)。A.Ce(SO4)2 B.Ce2(SO4)3 C.CeOSO4
1.[2021·全國甲卷,27(4)]膽礬(CuSO4·5H2O)易溶于水,難溶于乙醇。某小組用工業(yè)廢銅焙燒得到的CuO(雜質(zhì)為氧化鐵及泥沙)為原料與稀硫酸反應(yīng)制備膽礬,并測定其結(jié)晶水的含量?;卮鹣铝袉栴}:結(jié)晶水測定:稱量干燥坩堝的質(zhì)量為m1,加入膽礬后總質(zhì)量為m2,將坩堝加熱至膽礬全部變?yōu)榘咨?,置于干燥器中冷至室溫后稱量,重復(fù)上述操作,最終總質(zhì)量恒定為m3。根據(jù)實驗數(shù)據(jù),膽礬分子中結(jié)晶水的個數(shù)為____________(寫表達(dá)式)。
2.[2019·全國卷Ⅰ,27(5)]采用熱重分析法測定硫酸鐵銨晶體樣品所含結(jié)晶水?dāng)?shù),將樣品加熱到150 ℃時失掉1.5個結(jié)晶水,失重5.6%。硫酸鐵銨晶體的化學(xué)式為____________________。
NH4Fe(SO4)2·12H2O
3.[2021·遼寧,16(1)(2)(5)(6)]從釩鉻錳礦渣(主要成分為V2O5、Cr2O3、MnO)中提鉻的一種工藝流程如圖所示:
已知:pH較大時,二價錳[Mn(Ⅱ)]在空氣中易被氧化?;卮鹣铝袉栴}:(1)Cr元素位于元素周期表第____周期第_____族。(2)用FeCl3溶液制備Fe(OH)3膠體的化學(xué)方程式為_______________________________________。
(5)“轉(zhuǎn)化”過程中生成MnO2的離子方程式為___________________________________。(6)“提純”過程中Na2S2O3的作用為______________________________________________________________________________________________。
Mn2++H2O2+2OH-===MnO2↓+2H2O
防止pH較大時,二價錳[Mn(Ⅱ)]被空氣中的氧氣氧化,轉(zhuǎn)化為MnO2吸附在Cr(OH)3的表面,使產(chǎn)物不純
1.在給定條件下,下列選項中所示的物質(zhì)間轉(zhuǎn)化均能一步實現(xiàn)的是
2.如圖中U→Z六種物質(zhì)在適當(dāng)條件下能實現(xiàn)圖示箭頭方向一步轉(zhuǎn)化,且反應(yīng)①②均為置換反應(yīng),滿足條件的物質(zhì)組是
A.②④ B.②③C.①②④D.①②③④
3.對某溶液中部分離子的定性檢測流程如下。相關(guān)分析正確的是
A.步驟①所加試劑可以是濃NaOH溶液B.可以用濕潤的藍(lán)色石蕊試紙檢驗生成 的無色氣體C.紅褐色沉淀與HI反應(yīng)的離子方程式為 Fe(OH)3+3H+===Fe3++3H2O
4.某廢催化劑含SiO2、ZnS、CuS及少量的Fe3O4。某實驗小組以廢催化劑為原料,進(jìn)行回收利用。設(shè)計實驗流程如圖:
已知:CuS既不溶于稀硫酸,也不與稀硫酸反應(yīng)。下列說法正確的是A.步驟①操作中,生成的氣體可用堿液吸收B.濾液1中是否含有Fe2+,可以選用KSCN和新制的氯水檢驗C.濾渣1成分是SiO2和CuS,濾渣2成分一定是SiO2D.步驟④要滴加稀硫酸防止CuSO4水解
5.堿式碳酸鋁鎂[MgaAlb(OH)c(CO3)d·xH2O]常用作塑料阻燃劑。為確定堿式碳酸鋁鎂的組成,進(jìn)行如下實驗:①準(zhǔn)確稱取3.390 g樣品與足量稀鹽酸充分反應(yīng),生成0.560 L CO2(已換算成標(biāo)準(zhǔn)狀況下)。
②另取一定量樣品在空氣中加熱,樣品的固體殘留率( ×100%)隨溫度的變化如圖所示(樣品在270 ℃時已完全失去結(jié)晶水,600 ℃以上殘留固體為金屬氧化物的混合物)。
6.PbO2在加熱過程中發(fā)生分解的失重曲線如圖所示,已知失重曲線上的a點為樣品失重4.0%(即 ×100%)的殘留固體。若a點固體組成表示為PbOx或mPbO2·nPbO,列式計算x和m∶n的值:_________________________________________________________________________________________________________________________。
g CaO2·8H2O樣品受熱脫水過程的熱重曲線(樣品質(zhì)量隨溫度變化的曲線,140 ℃時完全脫水,雜質(zhì)受熱不分解)如圖所示。
(1)試確定60 ℃時CaO2·xH2O中x=____。(2)該樣品中CaO2的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為________。
8.(2022·河北省模擬)硫化鎳礦的主要成分是NiS,還含有MgS、FeS、一些不溶性物質(zhì)等,工業(yè)上用硫化鎳礦制備金屬鎳的工藝流程如圖所示:
(1)硫化鎳礦粉磨的目的是_________________________________________________,“酸浸”時,硫化鎳與稀鹽酸反應(yīng)的化學(xué)方程式為_____________________________。
增大反應(yīng)物的接觸面積,提高反應(yīng)速率,使反應(yīng)更加充分
(2)“氧化、除鐵”過程中加入H2O2溶液時,發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為___________________________________;加入氧化鎳的目的是除去鐵元素,用化學(xué)平衡移動原理解釋除去鐵元素的原因是____________________________________________________________________________________________________。
+2H+===2Fe3++2H2O
Fe3+在溶液中水解使溶液呈酸性,加入的氧化鎳與氫離子
反應(yīng),水解平衡右移使Fe3+轉(zhuǎn)化為Fe(OH)3沉淀而除去
(3)已知Ksp[Ni(OH)2]=2.0×10-15,Ksp[Mg(OH)2]=2.0×10-11,若“除鎂”后的濾液中Ni2+的濃度不大于10-5 ml·L-1,則濾液中c(Mg2+)≤_____________。
(4)電解硫酸鎳溶液時,在_____極得到鎳單質(zhì),電解產(chǎn)物________(填化學(xué)式)可以循環(huán)使用。
9.(2022·永州市高三模擬)以軟錳礦(主要成分是MnO2,含有SiO2、Fe2O3等少量雜質(zhì))為主要原料合成新型的環(huán)保催化劑(OMS-2)的工藝流程如圖:
(1)“浸錳”反應(yīng)中往往有副產(chǎn)物MnS2O6生成,溫度對“浸錳”反應(yīng)的影響如圖所示。為減少MnS2O6的生成,“浸錳”的適宜溫度是______;調(diào)pH后再過濾主要除去____元素。
(2)Mn12O19中氧元素化合價均為-2價,錳元素的化合價有兩種,則Mn(Ⅲ)、Mn(Ⅳ)物質(zhì)的量之比為______。生產(chǎn)過程中KMnO4、MnSO4·H2O按物質(zhì)的量之比1∶5與K2S2O8反應(yīng),產(chǎn)物中硫元素全部以 的形式存在,該反應(yīng)的離子方程式為____________________________________________________________。
(3)濾液X可進(jìn)一步分離出多種化合物,其一為鹽類,該鹽在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中可用作______。(4)甲醛(HCHO)在OMS-2催化氧化作用下生成CO2和H2O,現(xiàn)利用OMS-2對某密閉空間的甲醛進(jìn)行催化氧化實驗。實驗開始時,該空間內(nèi)甲醛含量為1.22 mg·L-1,CO2含量為0.59 mg·L-1,一段時間后測得CO2含量升高至1.47 mg·L-1,該實驗中甲醛的轉(zhuǎn)化率為________(保留三位有效數(shù)字)。
10.(2022·河北模擬)鈷酸鋰電池的正極材料含有鈷酸鋰(LiCO2)、導(dǎo)電劑乙炔黑、鋁箔及少量鐵,通過如圖工藝流程可回收鋁、鈷、鋰。
回答下列問題:(1)鈷酸鋰電池放電時負(fù)極反應(yīng)式為LixC6-xe-===C6+xLi+,拆解廢舊電池前進(jìn)行放電處理,既可保證安全又有利于回收鋰。有利于回收鋰的原因是__________________________________________________________。
負(fù)極生成的鋰離子向正極移動,在正極上生成鈷酸鋰,便于回收
(2)“酸浸”時C、Li元素的浸出率隨溫度的變化如圖所示:
“酸浸”的適宜溫度是________,該過程有多個反應(yīng),鈷酸鋰發(fā)生的主要反應(yīng)的離子方程式為____________________________________________________。
(3)沉鋰過程要對所得濾渣進(jìn)行洗滌,檢驗沉淀是否洗凈的操作為_________________________________________________________________________________________________________________。
取少量最后一次洗滌液于試管中,加鹽酸酸化,再滴加氯化鋇溶液,若不產(chǎn)生白色沉淀,說明已洗滌干凈,反之則未洗凈
(4)沉鈷的化學(xué)方程式為______________________________________________________。將100 mL 0.50 ml·L-1 CSO4溶液沉鈷所得晶體配成溶液,經(jīng)過一系列處理后通過滴定實驗測得消耗0.50 ml·L-1碘標(biāo)準(zhǔn)溶液48.50 mL,則沉鈷過程中CC2O4·2H2O的產(chǎn)率為________(已知:在“一系列處理”過程中二價鈷被碘氧化成三價鈷)。
CSO4+(NH4)2C2O4+2H2O===CC2O4·2H2O↓+(NH4)2SO4
這是一份2023年高考化學(xué)一輪復(fù)習(xí)金屬及其化合物知識落實與拓展課件,共23頁。PPT課件主要包含了考點內(nèi)容等內(nèi)容,歡迎下載使用。
這是一份新高考化學(xué)一輪復(fù)習(xí)課件 第4章 第25講 非金屬及其化合物知識落實與拓展,共60頁。PPT課件主要包含了高考化學(xué)一輪復(fù)習(xí)策略,真題演練明確考向,課時精練等內(nèi)容,歡迎下載使用。
這是一份新高考化學(xué)一輪復(fù)習(xí)課件 第3章 第16講 金屬及其化合物知識落實與拓展,共60頁。PPT課件主要包含了高考化學(xué)一輪復(fù)習(xí)策略,真題演練明確考向,課時精練等內(nèi)容,歡迎下載使用。
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