1、北京曲一线图书策划有限公司 2024版5年高考3年模拟A版专题五金属及其化合物考点一钠及其化合物1.(2022广东,6,2分)劳动开创未来。下列劳动项目与所述的化学知识没有关联的是()选项劳动项目化学知识A面包师用小苏打作发泡剂烘焙面包Na2CO3可与酸反应B环保工程师用熟石灰处理酸性废水熟石灰具有碱性C工人将模具干燥后再注入熔融钢水铁与H2O高温下会反应D技术人员开发高端耐腐蚀镀铝钢板铝能形成致密氧化膜答案A小苏打是碳酸氢钠,小苏打作发泡剂,是因为碳酸氢钠受热分解产生二氧化碳气体,A项符合题意。2.(2022广东,14,4分)下列关于Na的化合物之间转化反应的离子方程式书写正确的是()A.碱
2、转化为酸式盐:OH-+2H+CO32- HCO3-+2H2OB.碱转化为两种盐:2OH-+Cl2 ClO-+Cl-+H2OC.过氧化物转化为碱:2O22-+2H2O 4OH-+O2D.盐转化为另一种盐:Na2SiO3+2H+ H2SiO3+2Na+答案B离子方程式左右两边氢原子、氧原子不守恒,A项错误;氢氧化钠溶液中通入氯气生成氯化钠、次氯酸钠和水,B项正确;在溶液中进行的离子反应,书写离子方程式时,过氧化钠应写化学式,不能拆成离子形式,C项错误;Na2SiO3是一种易溶于水、易电离的强电解质,在书写离子方程式时,应写成离子形式,D项错误。归纳总结书写离子方程式时应注意:把易溶于水、易电离的强
3、电解质拆成离子形式;把难溶于水的物质、单质、氧化物、难电离的物质写成化学式的形式。3.(2022海南,1,2分)化学与日常生活息息相关。下列说法错误的是()A.使用含氟牙膏能预防龋齿B.小苏打的主要成分是Na2CO3C.可用食醋除去水垢中的碳酸钙D.使用食品添加剂不应降低食品本身营养价值答案B小苏打为NaHCO3的俗称。4.(2022湖北,8,3分)硫代碳酸钠能用于处理废水中的重金属离子,可通过如下反应制备:2NaHS(s)+CS2(l) Na2CS3(s)+H2S(g)下列说法正确的是()A.Na2CS3不能被氧化B.Na2CS3溶液显碱性C.该制备反应是熵减过程D.CS2的热稳定性比CO2
4、的高答案BA项,Na2CS3中硫元素为-2价,处于最低价态,能被氧化,错误;B项,类比Na2CO3溶液可知Na2CS3溶液显碱性,正确;C项,该反应中固体与液体生成了硫化氢气体,是熵增的过程,错误;D项,键的键长大于键,故键的键能更小,CS2的热稳定性比CO2的低,错误。疑难突破O与S同主族,Na2CO3中的O被S取代即可得到硫代碳酸钠(Na2CS3),Na2CS3的某些性质类似Na2CO3。5.(2022湖南,7,3分)铝电解厂烟气净化的一种简单流程如下:下列说法错误的是()A.不宜用陶瓷作吸收塔内衬材料B.采用溶液喷淋法可提高吸收塔内烟气吸收效率C.合成槽中产物主要有Na3AlF6和CO2
5、D.滤液可回收进入吸收塔循环利用答案C烟气中的HF会腐蚀陶瓷,A正确;采用溶液喷淋法可以增大气液接触面积,提高烟气吸收效率,B正确;吸收塔内的反应为HF+Na2CO3 NaF+NaHCO3,合成槽内的反应为6NaF+4NaHCO3+NaAlO2 Na3AlF6+4Na2CO3+2H2O,C不正确、D正确。拓展延伸工业制冰晶石的反应原理为2Al(OH)3+12HF+3Na2CO3 2Na3AlF6+3CO2+9H2O。6.(2022山东,11,4分)某同学按图示装置进行实验,欲使瓶中少量固体粉末最终消失并得到澄清溶液。下列物质组合不符合要求的是()气体液体固体粉末ACO2饱和Na2CO3溶液Ca
6、CO3BCl2FeCl2溶液FeCHClCu(NO3)2溶液CuDNH3H2OAgCl答案AA项,通入CO2依次发生反应CO2+Na2CO3+H2O 2NaHCO3、CaCO3+H2O+CO2 Ca(HCO3)2,由于在相同温度下NaHCO3的溶解度小于Na2CO3,最终瓶中仍有白色固体,不会得到澄清溶液;B项,通入Cl2,发生反应Cl2+2FeCl2 2FeCl3、2FeCl3+Fe 3FeCl2,最终Fe消失得到澄清溶液;C项,通入HCl,NO3-在酸性条件下会表现强氧化性,发生反应3Cu+8H+2NO3- 3Cu2+2NO+4H2O,最终Cu消失得到澄清溶液;D项,AgCl在水中存在沉淀
7、溶解平衡AgCl(s) Ag+(aq)+Cl-(aq),通入NH3后,Ag+与NH3结合成Ag(NH3)2+,使沉淀溶解平衡正向移动,最终AgCl消失得到澄清溶液。7.(2022山东,17节选)工业上以氟磷灰石Ca5F(PO4)3,含SiO2等杂质为原料生产磷酸和石膏,工艺流程如下:回答下列问题:(1)酸解时有HF产生。氢氟酸与SiO2反应生成二元强酸H2SiF6,离子方程式为。(2)部分盐的溶度积常数见下表。精制中,按物质的量之比n(Na2CO3)n(SiF62-)=11加入Na2CO3脱氟,充分反应后,c(Na+)=molL-1;再分批加入一定量的BaCO3,首先转化为沉淀的离子是。BaS
8、iF6Na2SiF6CaSO4BaSO4Ksp1.010-64.010-69.010-41.010-10答案(1)6HF+SiO2 2H+SiF62-+2H2O(2)2.010-2SO42-解析(1)H2SiF6为二元强酸,故离子方程式为6HF+SiO2 2H+SiF62-+2H2O。(2) 精制中,按物质的量之比n(Na2CO3)n(SiF62-)=11加入Na2CO3,反应的化学方程式为H2SiF6+Na2CO3 Na2SiF6+CO2+H2O,析出Na2SiF6的溶液是饱和溶液,存在Na2SiF6(s) 2Na+(aq)+SiF62-(aq),则Na2SiF6的溶度积Ksp=c2(Na+
9、)c(SiF62-)=4c3(SiF62-),结合题表知,c(SiF62-)=34.010-64 molL-1=1.010-2 molL-1,故c(Na+)=2c(SiF62-)=2.010-2 molL-1;同时溶液中还有硫酸钙的饱和溶液,则c(Ca2+)=c(SO42-)=9.010-4 molL-1=3.010-2 molL-1;再分批加入一定量的BaCO3,当BaSiF6沉淀开始生成时,c(Ba2+)=1.010-61.010-2 molL-1=1.010-4 molL-1,当BaSO4沉淀开始生成时,c(Ba2+)=1.010-103.010-2 molL-13.310-9 molL
10、-1,因此,首先转化为沉淀的离子是SO42-。考点二铁及其化合物1.(2022北京,4,3分)下列方程式与所给事实不相符的是()A.加热NaHCO3固体,产生无色气体:2NaHCO3 Na2CO3+H2O+CO2B.过量铁粉与稀硝酸反应,产生无色气体:Fe+NO3-+4H+ Fe3+NO+2H2OC.苯酚钠溶液中通入CO2,出现白色浑浊:+CO2+H2O +NaHCO3D.乙醇、乙酸和浓硫酸混合加热,产生有香味的油状液体:CH3CH2OH+CH3COOH CH3COOCH2CH3+H2O答案B过量铁粉与稀硝酸反应生成硝酸亚铁,B不正确。2.(2022浙江1月选考,8,2分)下列说法不正确的是(
11、)A.镁合金密度较小、强度较大,可用于制造飞机部件B.还原铁粉可用作食品干燥剂C.氯气、臭氧、二氧化氯都可用于饮用水的消毒D.油脂是热值最高的营养物质答案B还原铁粉具有强还原性,可作食品抗氧化剂而非干燥剂,B错误。3.(2022浙江6月选考,22,2分)关于化合物FeO(OCH3)的性质,下列推测不合理的是()A.与稀盐酸反应生成FeCl3、CH3OH、H2OB.隔绝空气加热分解生成FeO、CO2、H2OC.溶于氢碘酸(HI),再加CCl4萃取,有机层呈紫红色D.在空气中,与SiO2高温反应能生成Fe2(SiO3)3答案B由CH3OH类比推知,FeO(OCH3)中Fe元素的化合价为+3。该化合
12、物与盐酸反应的化学方程式为FeO(OCH3)+3HCl FeCl3+CH3OH+H2O,A项合理;隔绝空气加热分解应生成Fe2O3,B项不合理;2Fe3+2I- 2Fe2+I2,C项合理;由铁元素的化合价可知D项合理。4.(2022广东,18,14分)稀土(RE)包括镧、钇等元素,是高科技发展的关键支撑。我国南方特有的稀土矿可用离子交换法处理,一种从该类矿(含铁、铝等元素)中提取稀土的工艺如下:已知:月桂酸(C11H23COOH)熔点为44 ;月桂酸和(C11H23COO)3RE均难溶于水。该工艺条件下,稀土离子保持+3价不变;(C11H23COO)2Mg的Ksp=1.810-8;Al(OH)
13、3开始溶解时的pH为8.8;有关金属离子沉淀的相关pH见下表。离子Mg2+Fe3+Al3+RE3+开始沉淀时的pH8.81.53.66.27.4沉淀完全时的pH/3.24.7/(1)“氧化调pH”中,化合价有变化的金属离子是。(2)“过滤1”前,用NaOH溶液调pH至的范围内,该过程中Al3+发生反应的离子方程式为。(3)“过滤2”后,滤饼中检测不到Mg元素,滤液2中Mg2+浓度为2.7 gL-1。为尽可能多地提取RE3+,可提高月桂酸钠的加入量,但应确保“过滤2”前的溶液中c(C11H23COO-)低于molL-1(保留两位有效数字)。(4)“加热搅拌”有利于加快RE3+溶出、提高产率,其原
14、因是。“操作X”的过程为:先,再固液分离。(5)该工艺中,可再生循环利用的物质有(写化学式)。(6)稀土元素钇(Y)可用于制备高活性的合金类催化剂Pt3Y。还原YCl3和 PtCl4熔融盐制备Pt3Y时,生成1 mol Pt3Y转移mol电子。Pt3Y/C用作氢氧燃料电池电极材料时,能在碱性溶液中高效催化O2的还原,发生的电极反应为。答案(1)Fe2+(2)4.7pH6.2Al3+3OH- Al(OH)3(3)4.010-4(4)加热可以加快反应速率,并防止生成的月桂酸凝固阻碍反应物相互接触,搅拌可以使(C11H23COO)3RE与盐酸充分接触发生反应,加快RE3+溶出降温至44 以下(5)M
15、gSO4、C11H23COOH(或C11H23COONa)(6)15O2+2H2O+4e- 4OH-解析(1)矿物中的铁、铝元素与酸反应后转化为Fe2+、Fe3+和Al3+,其中Fe2+能够被氧化为Fe3+。(2)调pH的作用是将Fe3+和Al3+完全沉淀,但RE3+不能沉淀,所以调节pH范围为4.7pH6.2;由于pH未达到8.8,Al(OH)3未溶解转化为NaAlO2,故该过程中Al3+与NaOH反应的离子方程式为Al3+3OH- Al(OH)3。(3)加入月桂酸钠的目的是将RE3+转化为难溶物(C11H23COO)3RE,但是为了防止Mg2+转化为(C11H23COO)2Mg,故要求c2
16、(C11H23COO-)c(Mg2+)Ksp(C11H23COO)2Mg,已知c(Mg2+)=2.7 gL-1=0.112 5 molL-1,则c(C11H23COO-)4.010-4 molL-1。(4)“加热搅拌”的温度为55 ,高于月桂酸的熔点,故加热不仅可以直接加快反应速率,还能防止生成的月桂酸凝固阻碍反应物相互接触,再结合搅拌操作使(C11H23COO)3RE与盐酸充分接触发生反应,从而加快RE3+溶出;(C11H23COO)3RE与盐酸反应生成RECl3和月桂酸,月桂酸的熔点为44 ,降温至44 以下时月桂酸为固体,可以通过过滤进行分离。(5)根据流程分析可知,滤液2主要溶质为Mg
17、SO4,可用于“浸取”步骤;“操作X”得到的月桂酸可制成月桂酸钠并加入滤液1中,循环利用。(6)已知Pt3Y为合金,故可假设Pt3Y中Pt元素和Y元素的化合价均为0价,生成1 mol Pt3Y时,Pt元素和Y元素总共得到的电子为3 mol4+1 mol3=15 mol;氢氧燃料电池中,O2在正极发生反应,碱性溶液中发生的电极反应为O2+2H2O+4e- 4OH-。方法指导流程分析是关键,分析加入物质的目的,如酸化MgSO4溶液是利用H+溶解RE、Fe、Al元素,氧化调pH后,得到的滤渣为Fe(OH)3和Al(OH)3,加入月桂酸钠的目的是将RE3+转化为(C11H23COO)3RE沉淀,滤液2
18、主要为MgSO4溶液,最后(C11H23COO)3RE与盐酸发生复分解反应生成RECl3和C11H23COOH,降温过滤分离即可。5.(2022河北,15节选)以焙烧黄铁矿FeS2(杂质为石英等)产生的红渣为原料制备铵铁蓝Fe(NH4)Fe(CN)6颜料。工艺流程如下:回答下列问题:(1)红渣的主要成分为(填化学式);滤渣的主要成分为(填化学式)。(2)黄铁矿研细的目的是。(3)还原工序中,不生成S单质的反应的化学方程式为。答案(1)Fe2O3SiO2(2)增大固液接触面积,加快反应速率,提高黄铁矿的利用率(3)7Fe2(SO4)3+FeS2+8H2O 15FeSO4+8H2SO4解析(1)红
19、渣的主要成分为Fe2O3,滤渣的主要成分为SiO2。(2)黄铁矿研细的主要目的是增大固液接触面积,加快反应速率,提高黄铁矿的利用率。(3)还原工序中,不产生S单质,则硫元素被氧化为SO42-,反应的化学方程式为7Fe2(SO4)3+FeS2+8H2O 15FeSO4+8H2SO4。6.(2022全国甲,26,14分)硫酸锌(ZnSO4)是制备各种含锌材料的原料,在防腐、电镀、医学上有诸多应用。硫酸锌可由菱锌矿制备,菱锌矿的主要成分为ZnCO3,杂质为SiO2以及Ca、Mg、Fe、Cu等的化合物。其制备流程如下:本题中所涉及离子的氢氧化物溶度积常数如下表:离子Fe3+Zn2+Cu2+Fe2+Mg
20、2+Ksp4.010-386.710-172.210-208.010-161.810-11回答下列问题:(1)菱锌矿焙烧生成氧化锌的化学方程式为。(2)为了提高锌的浸取效果,可采取的措施有、。(3)加入物质X调溶液pH=5,最适宜使用的X是(填标号)。A.NH3H2OB.Ca(OH)2C.NaOH滤渣的主要成分是、。(4)向8090 的滤液中分批加入适量KMnO4溶液充分反应后过滤,滤渣中有MnO2,该步反应的离子方程式为 。(5)滤液中加入锌粉的目的是。(6)滤渣与浓H2SO4反应可以释放HF并循环利用,同时得到的副产物是、。答案 (1)ZnCO3 ZnO+CO2(2)升高温度、不断搅拌、充
21、分粉碎、适当提高硫酸浓度等(任选两个,答案合理即可)(3)BSiO2Fe(OH)3CaSO4(4)MnO4-+3Fe2+7H2O MnO2+3Fe(OH)3+5H+(5)除去铜离子(6)硫酸钙硫酸镁解析(1)根据产物有氧化锌,参照碳酸钙的高温分解可写出化学方程式。(2)为了提高浸取效果,工业上一般需要加快反应速率,可以从浓度、温度、接触面积等角度考虑。(3)调pH要考虑不能引入不易除去的杂质离子,如Na+和NH4+后期不易除去;加入氢氧化钙,Ca2+后期可以被F-除去,同时与硫酸根离子结合生成微溶的硫酸钙。SiO2不溶于H2SO4,Ca2+和SO42-生成CaSO4沉淀,由题表可知Fe(OH)
22、3的Ksp,当pH=5时,c(Fe3+)=410-11 molL-1,Fe3+完全沉淀,同理可求出其他阳离子未沉淀完全。(4)根据题意可知,反应中MnO4-转化为MnO2,说明另一反应物具有还原性,只能是Fe2+;pH=5时,产物为Fe(OH)3。(5)加入锌粉的目的是除去铜离子。(6)滤渣为CaF2、MgF2,可与浓H2SO4分别发生反应:CaF2+H2SO4(浓) CaSO4+2HF、MgF2+H2SO4(浓) MgSO4+2HF,得到的副产物为硫酸钙和硫酸镁。知识归纳化工流程中的调控pH7.(2022全国乙,26,14分)废旧铅蓄电池的铅膏中主要含有PbSO4、PbO2、PbO和Pb,还
23、有少量Ba、Fe、Al的盐或氧化物等。为了保护环境、充分利用铅资源,通过下图流程实现铅的回收。一些难溶电解质的溶度积常数如下表:难溶电解质PbSO4PbCO3BaSO4BaCO3Ksp2.510-87.410-141.110-102.610-9一定条件下,一些金属氢氧化物沉淀时的pH如下表:金属氢氧化物Fe(OH)3Fe(OH)2Al(OH)3Pb(OH)2开始沉淀的pH2.36.83.57.2完全沉淀的pH3.28.34.69.1回答下列问题:(1)在“脱硫”中PbSO4转化反应的离子方程式为,用沉淀溶解平衡原理解释选择Na2CO3的原因: 。(2)在“脱硫”中,加入Na2CO3不能使铅膏中
24、BaSO4完全转化,原因是 。(3)在“酸浸”中,除加入醋酸(HAc),还要加入H2O2。()能被H2O2氧化的离子是;()H2O2促进了金属Pb在醋酸中转化为Pb(Ac)2,其化学方程式为;()H2O2也能使PbO2转化为Pb(Ac)2,H2O2的作用是。(4)“酸浸”后溶液的pH约为4.9,滤渣的主要成分是。(5)“沉铅”的滤液中,金属离子有。答案 (1)PbSO4(s)+CO32-(aq) PbCO3(s)+SO42-(aq)存在沉淀溶解平衡PbSO4(s) Pb2+(aq)+SO42-(aq),已知Ksp(PbCO3)Ksp(PbSO4),加入Na2CO3,可将PbSO4转化为更难溶的
25、PbCO3,有利于后续溶于酸(2)沉淀转化反应BaSO4(s)+CO32-(aq) BaCO3(s)+SO42-(aq)的平衡常数K0.04,K值较小,说明正向反应程度有限(3)()Fe2+()Pb+H2O2+2HAc Pb(Ac)2+2H2O()作还原剂,还原PbO2(4)Al(OH)3、Fe(OH)3、BaSO4(5)Ba2+、Na+解析(1)结合题给难溶电解质的Ksp,可知利用Na2CO3“脱硫”发生沉淀转化反应:PbSO4(s)+CO32-(aq) PbCO3(s)+SO42-(aq)。体系中存在沉淀溶解平衡PbSO4(s) Pb2+(aq)+SO42-(aq),已知Ksp(PbCO3
26、)Ksp(PbSO4),加入Na2CO3,可将PbSO4转化为更难溶的PbCO3,有利于后续溶于酸。(2)沉淀转化反应BaSO4(s)+CO32-(aq) BaCO3(s)+SO42-(aq)的平衡常数K=c(SO42-)c(CO32-)=Ksp(BaSO4)Ksp(BaCO3)=1.110-102.610-90.04,K值较小,说明正向反应程度有限,BaSO4不能完全转化为BaCO3。(3)()根据铅膏的组成成分中含铁元素可知,H2O2能够氧化的离子为Fe2+;()H2O2将Pb氧化为Pb2+,继而Pb2+与醋酸反应生成Pb(Ac)2,反应的化学方程式为Pb+H2O2+2HAc Pb(Ac)
27、2+2H2O;()PbO2转化为Pb(Ac)2的过程中Pb元素化合价降低,则H2O2作还原剂,起到还原PbO2的作用。(4)“脱硫”时,BaSO4部分转化为BaCO3,Ba元素以BaSO4、BaCO3的形式进入“酸浸”工序,此外还有Al、Fe等金属元素,结合题给金属氢氧化物沉淀时的pH和铅膏的成分,可知滤渣中含有Al(OH)3、Fe(OH)3、BaSO4。(5)“沉铅”后的滤液中有“酸浸”时BaCO3溶于酸产生的Ba2+,还有因加入NaOH溶液而引入的Na+。考点三金属冶炼金属材料1.(2022广东,1,2分)中华文明源远流长,在世界文明中独树一帜,汉字居功至伟。随着时代发展,汉字被不断赋予新
28、的文化内涵,其载体也发生相应变化。下列汉字载体主要由合金材料制成的是()汉字载体选项A.兽骨B.青铜器C.纸张D.液晶显示屏答案B青铜是铜锡合金,属于合金材料,B项正确。A、C、D项均不是由合金材料制成的。2.(2022海南,6,2分)依据下列实验,预测的实验现象正确的是()选项实验内容预测的实验现象AMgCl2溶液中滴加NaOH溶液至过量产生白色沉淀后沉淀消失BFeCl2溶液中滴加KSCN溶液溶液变血红色CAgI悬浊液中滴加NaCl溶液至过量黄色沉淀全部转化为白色沉淀D酸性KMnO4溶液中滴加乙醇至过量溶液紫红色褪去答案DA项,Mg(OH)2不能溶于NaOH溶液中,错误;B项,Fe2+与SC
29、N-不显色,错误;C项,Ksp(AgI)0。该反应难以发生,但采用“加炭氯化法”可以制备MgCl2和AlCl3,同时还可得到副产物SiCl4(SiCl4沸点为58 ,AlCl3在180 升华):MgAl2O4(s)+4C(s)+4Cl2(g) MgCl2(s)+2AlCl3(g)+4CO(g)。下列说法不正确的是()A.制备时要保持无水环境B.输送气态产物的管道温度要保持在180 以上C.氯化时加炭,既增大了反应的趋势,又为氯化提供了能量D.为避免产生大量CO2,反应过程中需保持炭过量答案DMgCl2、AlCl3都能发生水解反应,A项正确;温度低于180 ,AlCl3会发生凝华,B项正确;炭和
30、O2发生反应放出热量,使平衡正向移动,C项正确;炭过量,会和SiO2在高温下发生反应生成Si,过量的炭和生成的Si会造成MgCl2中含有杂质,D项错误。解题技巧要充分利用题中的信息,如“H0”、SiCl4的沸点、AlCl3的升华温度等。4.(2022北京,18,14分)白云石的主要化学成分为CaMg(CO3)2,还含有质量分数约为2.1%的Fe2O3和1.0%的SiO2。利用白云石制备高纯度的碳酸钙和氧化镁,流程示意图如下。已知:物质Ca(OH)2Mg(OH)2CaCO3MgCO3Ksp5.510-65.610-123.410-96.810-6(1)白云石矿样煅烧完全分解的化学方程式为。n(N
31、H4Cl)/n(CaO)氧化物(MO)浸出率/%产品中CaCO3纯度/%产品中Mg杂质含量/%(以MgCO3计)CaOMgO计算值实测值2.1198.41.199.199.72.2198.81.598.799.50.062.4199.16.095.297.62.20(2)NH4Cl用量对碳酸钙产品的影响如下表所示。备注:i.MO浸出率=(浸出的MO质量/煅烧得到的MO质量)100%(M代表Ca或Mg)ii.CaCO3纯度计算值为滤液A中钙、镁全部以碳酸盐形式沉淀时计算出的产品中CaCO3纯度。解释“浸钙”过程中主要浸出CaO的原因是 。沉钙反应的离子方程式为 。“浸钙”过程不适宜选用n(NH4
32、Cl)n(CaO)的比例为。产品中CaCO3纯度的实测值高于计算值的原因是 。(3)“浸镁”过程中,取固体B与一定浓度的(NH4)2SO4溶液混合,充分反应后MgO的浸出率低于60%。加热蒸馏,MgO的浸出率随馏出液体积增大而增大,最终可达98.9%。从化学平衡的角度解释浸出率增大的原因是 。(4)滤渣C中含有的物质是。(5)该流程中可循环利用的物质是。答案(1)CaMg(CO3)2 CaO+MgO+2CO2(2)KspCa(OH)2KspMg(OH)2,在一定量NH4Cl溶液中,CaO先浸出Ca2+2NH3+CO2+H2O CaCO3+2NH4+2.41Ksp(CaCO3)Ksp(MgCO3
33、),CaCO3优先析出,沉钙过程中耗NH3且少量NH3挥发,减少MgCO3析出(3)MgO+H2O Mg(OH)2,Mg(OH)2+2NH4+ Mg2+2NH3+2H2O,随大量氨气逸出,平衡正向移动(4)Fe2O3、SiO2、CaSO4、Mg(OH)2(MgO)(5)NH4Cl、(NH4)2SO4、CO2、NH3解析白云石矿样煅烧时,CaMg(CO3)2高温分解生成氧化钙和氧化镁,向煅烧后的固体中加入氯化铵溶液,氧化钙和氯化铵溶液反应生成氯化钙、NH3和H2O,过滤得到含有氯化钙、NH3的滤液A和含有MgO、氧化铁、SiO2、Ca(OH)2的固体B;向滤液A中通入CO2,CO2与滤液A反应生
34、成碳酸钙沉淀和氯化铵溶液;向固体B中加入硫酸铵溶液,MgO转化为硫酸镁,Ca(OH)2转化为CaSO4,氧化铁、SiO2与硫酸铵溶液不反应,过滤得到含有氧化铁、SiO2和少量CaSO4、Mg(OH)2、MgO的滤渣C和含有硫酸镁的滤液D;向滤液D中加入碳酸铵溶液,碳酸铵溶液与滤液D反应、过滤得到碳酸镁沉淀和硫酸铵溶液,煅烧碳酸镁得到氧化镁,制备分离过程中氯化铵溶液、硫酸铵溶液、NH3和CO2可以循环利用。(1)白云石矿样煅烧时,CaMg(CO3)2高温分解生成氧化钙、氧化镁和CO2,反应的化学方程式为CaMg(CO3)2 CaO+MgO+2CO2。(2)由溶度积数据知,KspCa(OH)2Ks
35、pMg(OH)2,则溶液中Ca(OH)2的浓度大于Mg(OH)2,Ca(OH)2能先与氯化铵溶液反应生成氯化钙、NH3和H2O,而Mg(OH)2不能反应,故“浸钙”过程主要浸出CaO;“沉钙”时CO2与氯化钙、NH3和H2O发生反应生成碳酸钙和氯化铵,反应的离子方程式为Ca2+2NH3+CO2+H2O CaCO3+2NH4+;由题给数据知,氯化铵和氧化钙的物质的量比为2.41时,氧化镁的浸出率最高,而碳酸钙的纯度无论是计算值还是实测值都最低,故不宜选用的物质的量比为2.41;由溶度积数据知,CaCO3的溶度积常数小于MgCO3,故CaCO3优先析出,沉钙过程中消耗NH3且少量NH3挥发,使溶液
36、中NH3浓度减小,也能减少MgCO3析出,故CaCO3纯度的实测值高于计算值。(3)氧化镁与水反应生成Mg(OH)2,硫酸铵是强酸弱碱盐,NH4+在溶液中的水解反应为吸热反应,加热蒸馏时,氨气逸出促进NH4+水解,溶液中c(H+)增大,有利于Mg(OH)2溶解转化为MgSO4,故氧化镁浸出率提高。(4)由分析知,滤渣C为Fe2O3、SiO2、CaSO4、Mg(OH)2(MgO)。(5)制备分离过程中氯化铵溶液、硫酸铵溶液、NH3和CO2可以循环利用。5.(2022湖北,18,13分)全球对锂资源的需求不断增长,“盐湖提锂”越来越受到重视。某兴趣小组取盐湖水进行浓缩和初步除杂后,得到浓缩卤水(含
37、有Na+、Li+、Cl-和少量Mg2+、Ca2+),并设计了以下流程通过制备碳酸锂来提取锂。 25 时相关物质的参数如下:LiOH的溶解度:12.4 g/100 g H2O化合物KspMg(OH)25.610-12Ca(OH)25.510-6CaCO32.810-9Li2CO32.510-2回答下列问题:(1)“沉淀1”为。(2)向“滤液1”中加入适量固体Li2CO3的目的是。(3)为提高Li2CO3的析出量和纯度,“操作A”依次为、洗涤。(4)有同学建议用“侯氏制碱法”的原理制备Li2CO3。查阅资料后,发现文献对常温下的LiHCO3有不同的描述:是白色固体;尚未从溶液中分离出来。为探究Li
38、HCO3的性质,将饱和LiCl溶液与饱和NaHCO3溶液等体积混合,起初无明显变化,随后溶液变浑浊并伴有气泡冒出,最终生成白色沉淀。上述现象说明,在该实验条件下LiHCO3(填“稳定”或“不稳定”),有关反应的离子方程式为。(5)他们结合(4)的探究结果,拟将原流程中向“滤液2”加入 Na2CO3改为通入CO2。这一改动能否达到相同的效果,作出你的判断并给出理由。答案(1)Mg(OH)2(2)沉淀Ca2+(3)蒸发浓缩趁热过滤(4)不稳定2Li+2HCO3- Li2CO3+CO2+H2O(5)能达到相同效果,通入过量的CO2时LiOH转化为LiHCO3,结合(4)的探究结果,LiHCO3会很快
39、转化成Li2CO3解析(1)根据题表中几种化合物的Ksp及LiOH的溶解度可知加入石灰乳后,浓缩卤水中的Mg2+与石灰乳反应生成Mg(OH)2沉淀;(2)滤液1中含有Na+、Li+、Cl-及Ca2+,结合Ksp和沉淀2经过热解、水合能生成石灰乳及后续流程可知,加入适量Li2CO3固体的目的是将Ca2+转化成CaCO3沉淀除去;(3)由Li2CO3的溶解度曲线可知,温度升高Li2CO3的溶解度降低,所以为提高Li2CO3的析出量和纯度,需要在较高温度下得到沉淀,即依次蒸发浓缩、趁热过滤;(4)根据实验现象可知离子方程式为2Li+2HCO3- Li2CO3+CO2+H2O。方法技巧利用信息快速准确
40、答题(1)“LiOH的溶解度:12.4 g/100 g H2O”,为易溶物质,故加入石灰乳时Li+转化为LiOH,不是沉淀。(2)由CaCO3和Li2CO3的Ksp数据可知,加入适量固体Li2CO3的目的是使Ca2+沉淀。(3)由Li2CO3的溶解度曲线得到其溶解度随温度升高而降低,故要趁热过滤,防止析出。6.(2022湖南,17,14分)钛(Ti)及其合金是理想的高强度、低密度结构材料。以钛渣(主要成分为TiO2,含少量V、Si和Al的氧化物杂质)为原料,制备金属钛的工艺流程如下:已知“降温收尘”后,粗TiCl4中含有的几种物质的沸点:物质TiCl4VOCl3SiCl4AlCl3沸点/136
41、12757180回答下列问题:(1)已知G=H-TS,G的值只决定于反应体系的始态和终态,忽略H、S随温度的变化。若G0,则该反应可以自发进行。根据下图判断:600 时,下列反应不能自发进行的是。A.C(s)+O2(g) CO2(g)B.2C(s)+O2(g) 2CO(g)C.TiO2(s)+2Cl2(g) TiCl4(g)+O2(g)D.TiO2(s)+C(s)+2Cl2(g) TiCl4(g)+CO2(g)(2)TiO2与C、Cl2在600 的沸腾炉中充分反应后,混合气体中各组分的分压如下表:物质TiCl4COCO2Cl2分压/MPa4.5910-21.8410-23.7010-25.98
42、10-9该温度下,TiO2与C、Cl2反应的总化学方程式为;随着温度升高,尾气中CO的含量升高,原因是 。(3)“除钒”过程中的化学方程式为;“除硅、铝”过程中,分离TiCl4中含Si、Al杂质的方法是。(4)“除钒”和“除硅、铝”的顺序(填“能”或“不能”)交换,理由是。(5)下列金属冶炼方法与本工艺流程中加入Mg冶炼Ti的方法相似的是。A.高炉炼铁B.电解熔融氯化钠制钠C.铝热反应制锰D.氧化汞分解制汞答案(1)C(2)5TiO2+6C+10Cl2 2CO+5TiCl4+4CO2随着温度升高,生成CO(g)反应的G变小,而生成CO2(g)反应的G几乎不变,则生成CO的反应正向进行趋势大(3)Al+3VOCl3 AlCl3+3VOCl2蒸馏或精馏(分馏)(4)不能若是工序互换,将引入AlCl3,降低TiCl4的纯度(5)AC解析(1)若G0,不能自发进行;TiO2(s)+C(s)+2Cl2(g) TiCl4(g)+CO2(g)的G等于反应C(s)+O2(g) CO2(g)的G1与反应TiO2(s)+2Cl2(g) TiCl4(
