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【高考A计划】2017年新高考化学一轮复习 单元热点专题突破3 金属及其化合物课件_图文

单元热点专题突破

与常见金属或其化合物提取、制备有关的流程图

1.工艺流程图的主要框架

分析规律:主线主产品,分支副产品,回头为循环。

2.与常见金属或其化合物提取、制备有关的流程 (1)饱和 NaCl 溶液 (2)废铁屑 NaHCO3 晶体 FeSO4· 7H2O(绿矾)。 纯碱溶液 Na2CO3。

(3)

(4)海水 M gCl2

浓液 M g。

M g(OH)2

M gCl2 溶液

M gCl2· 6H2O

典例 (2015· 新课标全国卷Ⅰ)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:

回答下列问题: (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 。

【解题思路】(1)Mg2B2O5·H2O 溶于硫酸会生成硼酸 H3BO3,反应的化学方程式为 Mg2B2O5·H2O+2H2SO4 2MgSO4+2H3BO3。为提高浸出速率,可以采用适当加热、 将铁硼矿研成粉末增大接触面积等措施。(2)铁硼矿中具有磁性的物质只有 Fe3O4。由于 SiO2 不溶于稀硫酸,故浸渣中含 SiO2;CaO 与 H2SO4 反应生成微溶的 2+ 3+ CaSO4,进入浸渣中。(3)加入 H2O2 可以将 Fe 氧化为 Fe ,然后调整溶液的 pH 3+ 3+ 约为 5,促进 Fe 、Al 水解形成 Fe(OH)3、Al(OH)3 沉淀,达到分离提纯的目的。 (4)MgSO4 会形成 MgSO4·7H2O 晶体,混杂在硼酸中。(5)NaBH4 中的 H 化合价是1 价,NaBH4 是由 Na 和 BH- 构成的,故电子式为 Na H
+ +

4

H · ·· · · ·· · H

B

H 。(6)以硼酸和 3MgO+2B 。

-

镁为原料制取单质硼的反应原理 :2H3BO3

B2O3+3H2O 、 3Mg+B2O3

H2O+2H2SO4 2MgSO4+2H3BO3 提高反应温度、 【参考答案】 (1)Mg2B2O5· 减小铁硼矿粉粒径 (2)Fe3O4 SiO2 和 CaSO4 (3)将 Fe2+氧化成 Fe3+ 使 Fe3+与 Al3+形成氢氧化物沉淀而除去 (4)(七水)硫酸镁 (5)Na+
H · ·· · HBH ·· ·· H
-

(6)2H3BO3

B2O3+3H2O、3Mg+B2O3

3MgO+2B

高考全解 命题点1:(2015· 江苏高考)在给定条件下,下列选项中所示的物质间转化均能一步实现的是 ( A )

A.粗硅 B.M g(OH)2 C.Fe2O3

SiCl4

Si Mg

M gCl2(aq) FeCl3(aq)

无水 FeCl3 [Ag(NH3)2]OH(aq) Ag

D.AgNO3(aq)

命题点2:(2015· 新课标全国卷Ⅱ)富集溴一般先用空气和水蒸气吹出单质溴,再用SO2将其 还原吸收。 ( √ ) 命题点3:(2014· 福建高考节选)用废铁皮制取铁红(Fe2O3)的部分流程示意图如下:

上述生产流程中,能体现“绿色化学”思想的是

氮氧化物排放少

(任写一项)。

命题点1:FeCl3溶液在蒸发过程中促进Fe3+水解生成Fe(OH)3,且生成的盐酸易挥发,彻底 水解,最终得不到FeCl3;Mg是活泼金属,电解MgCl2溶液不能获得金属Mg,制备金属镁应电 解熔融的MgCl2。 命题点2:溴具有较强的挥发性,可用空气和水蒸气吹出,再利用其氧化性,用SO2将其还原 得到含较高浓度的Br-的溶液,该过程为溴的富集,正确。 命题点3:“绿色化学”是防污染,而不是治污染,也就是说从原理上没有污染产生,从流 程图看,没有污染性气体,特别是氮氧化物的排放,故该小问可回答为“氮氧化物排放少” 等合理答案。

1.(2015· 安徽“皖南八校”联考)为了充分利用铜资源,某工厂拟用黄铜灰(含有Cu、Zn、 CuO、ZnO及少量的FeO、Fe2O3、SiO2等)制取金属铜并得副产物锌盐,其生产流程如下:

(1)滤渣1的主要成分为 Cu和SiO2 。稀硫酸溶解黄铜灰过程中,可能发生多个氧化还原 反应,其中没有Zn参加的反应的离子方程式是

2Fe3++Cu

2Fe2++Cu2+ 。

(2)滤渣1及滤渣2用浓硫酸浸取可能产生的有毒气体是 SO2 ,实验室通常用 NaOH 溶液吸收。 (3)稀硫酸通过浓硫酸稀释得到,稀释浓硫酸的正确操作方法是 将浓硫酸沿烧杯内壁缓 缓注入蒸馏水中,同时不断地用玻璃棒搅拌 。过滤操作所需玻璃仪器除玻璃棒外还有 烧杯、漏斗 。 (4)用惰性电极电解滤液4可制取金属铜,若制得金属铜12.8 g,则阳极同时得到 2.24 L 气体(标准状况)。

【解析】根据题给信息和生产流程知黄铜灰中加入过量稀硫酸发生的反应为 Zn+2H+ Zn2++H2↑、ZnO+2H+ Zn2++H2O、CuO+2H+ Cu2++H2O、 FeO+2H+ Fe2++H2O、Fe2O3+6H+ 2Fe3++3H2O、2Fe3++Cu 2Fe2++Cu2+。滤渣 1 的主要成分为 Cu 和 SiO2,滤液 1 为 ZnSO4、CuSO4、 FeSO4 的混合液。向滤液 1 中加锌粉发生的反应为 Zn+Fe2+ Fe+Zn2+、 Zn+Cu2+ Cu+Zn2+,过滤,滤液 2 为硫酸锌溶液,滤渣 2 为铁、铜和锌的混合 物。铁、铜、锌和二氧化硅的混合物与浓硫酸混合加热产生有毒气体二氧化 硫。滤渣 3 为 SiO2,滤液 3 为 CuSO4、FeSO4、ZnSO4 和 Fe2(SO4)3 的混合液,加 入稀硫酸、H2O2 后 Fe2+被氧化为 Fe3+,调节 pH,Fe3+转化为 Fe(OH)3 沉淀,Zn2+ 转化为 Zn(OH)2 沉淀,过滤,滤渣 4 为 Fe(OH)3 和 Zn(OH)2,滤液 4 为 CuSO4 溶液, 处理后得铜单质。(4)滤液 4 为硫酸铜溶液,用惰性电极电解硫酸铜溶液发生的 反应为 2Cu2++2H2O 2Cu+O2↑+4H+,若制得金属铜 12.8 g,则阳极同时得到 氧气 0.1 mol,标准状况下的体积为 2.24 L。

2.(2015· 德阳四校联考)硫酸锌被广泛应用于工农业生产和医药领域。工业上由氧化锌矿 (主要成分为ZnO,另含ZnSiO3、FeCO3、CuO等)生产ZnSO4· 7H2O的一种流程如下:

(1)步骤Ⅰ包括酸浸和过滤两个操作。 ①酸浸时,需不断通入高温水蒸气的目的是升高温度、使反应物充分混合,加快反应速率。 ②过滤时为防堵塞,过滤装置需常用NaOH溶液清洗,其清洗原理是

H2SiO3+2NaOH

Na2SiO3+2H2O (用化学方程式表示)。

(2)步骤Ⅱ中,在pH约为5.1的滤液中加入高锰酸钾,生成Fe(OH)3和MnO(OH)2两种沉淀,该 反应的离子方程式为

(3)步骤Ⅲ所得滤渣Z的主要成分是

3Fe2++MnO4 +8H2O

-

3Fe(OH)3↓+MnO(OH)2↓+5H+ 。
Cu和Zn 。

(4)取28.70 g ZnSO4· 7H2O加热至不同温度,剩余固体的质量变化如图所示。

①步骤Ⅳ中的烘干操作需在减压条件下进行,其原因是 降低烘干的温度,防止 ZnSO4· 7H2O分解 。 ②在图中C点,680 ℃时所得固体的化学式为 d (填字母序号)。 a.ZnO b.ZnSO4 c.ZnSO4· H2O d.Zn3O(SO4)2

【解析】(1)①酸浸时,不断通入高温水蒸气可使温度升高,同时起到搅拌作用,使反应物充 分混合,以加快反应速率。②酸浸过程会形成絮状的硅酸沉淀,其会将滤纸堵塞,造成过滤 缓慢,用NaOH溶液清洗时可使硅酸溶解。(2)Fe2+被氧化为Fe3+,+7价锰被还原为+4价,根 据电子守恒配平即可。(3)溶液中的Fe2+在步骤Ⅱ中已经除去,步骤Ⅲ加入锌粉的作用是 除去溶液中的Cu2+,故步骤Ⅲ所得滤渣Z的主要成分是铜和过量的锌。(4)ZnSO4· 7H2O的 摩尔质量为287 g· mol-1,ZnSO4和ZnO的摩尔质量分别为161 g· mol-1和81 g· mol-1,28.70 g ZnSO4· 7H2O为0.1 mol,根据锌元素守恒,经验证知,d项符合题意。



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