(新課改省份專用)2020版高考化學(xué)一輪復(fù)習(xí) 第三章 第四節(jié) 金屬材料與礦物開(kāi)發(fā)學(xué)案(含解析).doc
《(新課改省份專用)2020版高考化學(xué)一輪復(fù)習(xí) 第三章 第四節(jié) 金屬材料與礦物開(kāi)發(fā)學(xué)案(含解析).doc》由會(huì)員分享,可在線閱讀,更多相關(guān)《(新課改省份專用)2020版高考化學(xué)一輪復(fù)習(xí) 第三章 第四節(jié) 金屬材料與礦物開(kāi)發(fā)學(xué)案(含解析).doc(12頁(yè)珍藏版)》請(qǐng)?jiān)谘b配圖網(wǎng)上搜索。
第四節(jié)金屬材料與礦物開(kāi)發(fā) 考點(diǎn)(一) 金屬材料與金屬礦物的開(kāi)發(fā) 【精講精練快沖關(guān)】 [知能學(xué)通] 1.合金 (1)概念:合金是指兩種或兩種以上的金屬(或金屬與非金屬)熔合而成的具有金屬特性的物質(zhì)。 (2)特性:合金具有不同于各成分金屬的物理性能、化學(xué)性能或機(jī)械性能。 ①熔點(diǎn):一般比它的各成分金屬的低; ②硬度和強(qiáng)度:一般比它的各成分金屬的大。 [注意] ①常溫下,多數(shù)合金是固體,但鈉鉀合金是液體。 ②合金的物理性質(zhì)相比于成分金屬有所改變,但合金中各成分金屬的化學(xué)性質(zhì)仍然不變。 2.常見(jiàn)的金屬材料 (1)金屬材料 黑色金屬材料 有色金屬材料 鐵、鉻、錳以及它們的合金 除黑色金屬以外的其他金屬及其合金 (2)重要的黑色金屬材料——鋼 碳素鋼 低碳鋼:韌性、焊接性好,強(qiáng)度低 中碳鋼:強(qiáng)度高,韌性及加工性好 高碳鋼:硬而脆,熱處理后彈性好 合金鋼 具有各種不同的優(yōu)良性能,用于制不銹鋼及各種特種鋼 (3)幾種有色金屬材料 鋁及 鋁合金 鋁 性能:良好的延展性和導(dǎo)電性 用途:制導(dǎo)線 鋁合金 性能:密度小、強(qiáng)度高、塑性好、易于成型、制造工藝簡(jiǎn)單、成本低廉 用途:主要用于建筑業(yè)、容器和包裝業(yè)、交通運(yùn)輸業(yè)、電子行業(yè)等 銅及 銅合金 銅 性能:良好的導(dǎo)電性和導(dǎo)熱性 用途:主要用于電器和電子工業(yè)、建筑業(yè) 銅合金 青銅是我國(guó)使用最早的合金,常見(jiàn)的還有黃銅和白銅 3.金屬礦物的開(kāi)發(fā)利用 (1)金屬在自然界中的存在形式 (2)金屬冶煉的實(shí)質(zhì) 金屬冶煉的過(guò)程就是把金屬?gòu)幕蠎B(tài)還原為游離態(tài)的過(guò)程,即:Mn++ne-===M。 (3)金屬冶煉的方法(用化學(xué)方程式表示) ①電解法 Na:2NaCl(熔融)2Na+Cl2↑; Mg:MgCl2(熔融)Mg+Cl2↑; Al:2Al2O3(熔融)4Al+3O2↑。 ②熱還原法 高爐煉鐵:Fe2O3+3CO2Fe+3CO2; 鋁熱反應(yīng)制鉻:2Al+Cr2O3Al2O3+2Cr; 焦炭還原銅:C+2CuO2Cu+CO2↑。 ③熱分解法 Hg:2HgO2Hg+O2↑; Ag:2Ag2O4Ag+O2↑。 金屬活動(dòng)性與冶煉方法的關(guān)系: [注意]?、僖睙扢g時(shí)只能電解MgCl2不能電解MgO,原因是MgO的熔點(diǎn)高,熔融時(shí)耗費(fèi)更多能源,增加生產(chǎn)成本。 ②冶煉Al時(shí)只能電解Al2O3不能電解AlCl3,原因是AlCl3是共價(jià)化合物,熔融態(tài)難導(dǎo)電。加入冰晶石(Na3AlF6)的目的是降低Al2O3的熔化溫度。 ③用熱還原法得到的銅還要經(jīng)過(guò)電解精煉才能得到精銅。 (4)鋁熱反應(yīng) 實(shí)驗(yàn) 裝置 實(shí)驗(yàn) 現(xiàn)象 ①鎂帶劇烈燃燒,放出一定的熱,并發(fā)出耀眼的白光,氧化鐵和鋁粉在較高溫度下發(fā)生劇烈的反應(yīng); ②紙漏斗的下部被燒穿,有熔融物落入沙中 實(shí)驗(yàn) 結(jié)論 高溫下,鋁與氧化鐵發(fā)生反應(yīng),放出大量的熱,反應(yīng)的化學(xué)方程式為2Al+Fe2O32Fe+Al2O3 原理 應(yīng)用 ①制取熔點(diǎn)較高、活潑性弱于Al的金屬鉻、錳、鎢等; ②金屬焊接,如野外焊接鋼軌等 [題點(diǎn)練通] 1.(2019番禺區(qū)模擬)下列關(guān)于金屬及其合金的說(shuō)法正確的是( ) A.工業(yè)上用量最大的合金是鋁合金 B.古代出土的銅制品表面覆蓋著銅綠,其主要成分是CuO C.裝修門(mén)窗使用的鋁合金材料硬度比鋁單質(zhì)小,熔點(diǎn)比鋁單質(zhì)低 D.生鐵和鋼都是合金,且鋼的含碳量比生鐵低 解析:選D 目前用途最廣、用量最大的合金是鋼,故A錯(cuò)誤;銅綠的主要成分是堿式碳酸銅,不是氧化銅,故B錯(cuò)誤;鋁合金材料的硬度比鋁大,熔點(diǎn)比鋁低,各種性能比純鋁優(yōu)越,故C錯(cuò)誤;生鐵和鋼都是鐵的合金,主要通過(guò)含碳量的高低來(lái)區(qū)分,含量在0.2~1.7%的叫鋼,含量在1.7%以上的叫生鐵,故D正確。 2.《五金鐵》中記載:“若造熟鐵,則生鐵流出時(shí),相連數(shù)尺內(nèi),低下數(shù)寸,筑一方塘,短墻抵之。其鐵流入塘內(nèi),數(shù)人執(zhí)柳木排立墻上……眾人柳棍疾攪,即時(shí)炒成熟鐵?!币韵抡f(shuō)法不正確的是( ) A.金屬冶煉方法由金屬活動(dòng)性決定 B.熟鐵比生鐵質(zhì)地更硬,延展性稍差 C.炒鐵是為了降低鐵水中的碳含量 D.該法與近代往生鐵水吹空氣煉鋼異曲同工 解析:選B 活潑性不同的金屬,其冶煉方法不同,即金屬冶煉方法由金屬活動(dòng)性決定,故A正確;熟鐵比生鐵質(zhì)地更軟,且延展性好,故B錯(cuò)誤;炒鐵過(guò)程中降低了鐵水中的碳含量,從而將生鐵轉(zhuǎn)化成熟鐵,故C正確;該冶煉方法和近代往生鐵水吹空氣煉鋼,都是利用空氣中氧氣氧化C元素,其原理基本相同,故D正確。 3.利用如圖裝置做鋁熱反應(yīng)實(shí)驗(yàn),下列說(shuō)法不正確的是( ) A.該反應(yīng)的化學(xué)方程式是2Al+Fe2O32Fe+Al2O3 B.該反應(yīng)會(huì)產(chǎn)生高溫,發(fā)出強(qiáng)光 C.根據(jù)鋁熱反應(yīng)的原理,可以冶煉某些金屬 D.若反應(yīng)中轉(zhuǎn)移3 mol電子,消耗氧化劑的物質(zhì)的量是 1 mol 解析:選D A項(xiàng),鋁是活潑金屬,高溫條件下可置換出氧化鐵中的鐵,正確;B項(xiàng),鋁熱反應(yīng)放出大量的熱,產(chǎn)生高溫、發(fā)出強(qiáng)光,正確;C項(xiàng),高熔點(diǎn)的金屬可采用鋁熱法冶煉,正確;D項(xiàng),鐵元素的化合價(jià)從+3價(jià)降低到0價(jià),因此1 mol Fe2O3在反應(yīng)中得到6 mol電子,則若反應(yīng)中轉(zhuǎn)移3 mol電子,消耗氧化劑的物質(zhì)的量是0.5 mol,錯(cuò)誤。 4.(2019田家庵區(qū)模擬)下列有關(guān)金屬的工業(yè)制法中不正確的是( ) A.制鈉:用海水為原料制得精鹽,再電解純凈的NaCl溶液 B.制鎂:用海水為原料,經(jīng)一系列過(guò)程制得氯化鎂固體,電解熔融的氯化鎂得鎂 C.制鐵:以鐵礦石為原料,CO還原得鐵 D.制鋁:從鋁土礦中獲得氧化鋁,提純后電解熔融的氧化鋁得到鋁 解析:選A 鈉性質(zhì)活潑,用電解熔融的氯化鈉方法制取,電解氯化鈉溶液不能得到金屬鈉,故A錯(cuò)誤;鎂性質(zhì)活潑,用電解熔融的氯化鎂的方法制取,故B正確;鐵性質(zhì)較活潑,用熱還原反應(yīng)制取,故C正確;氯化鋁為共價(jià)化合物,熔融狀態(tài)不能電離,鋁性質(zhì)活潑,工業(yè)上用電解氧化鋁的方法制取,故D正確。 (1)選擇金屬冶煉的方法要依據(jù)金屬在自然界中的存在形態(tài)和金屬的活動(dòng)性。金屬活動(dòng)性順序中,金屬的位置越靠后,越容易被還原;金屬的位置越靠前,越難被還原。 (2)化學(xué)性質(zhì)很穩(wěn)定的金屬如Au、Pt等,在自然界中呈游離態(tài),用物理方法即可得到。 (3)有些活動(dòng)性很強(qiáng)的金屬也可以用還原法來(lái)冶煉,如Na+KClK↑+NaCl、 2RbCl+MgMgCl2+2Rb↑等,在此主要運(yùn)用了化學(xué)平衡移動(dòng)原理,利用K、Rb沸點(diǎn)低,汽化離開(kāi)反應(yīng)體系,使化學(xué)平衡得以向正反應(yīng)方向移動(dòng)?! ? 考點(diǎn)(二) 生產(chǎn)、生活中的化學(xué)工藝 【多角探明無(wú)盲點(diǎn)】 將化工生產(chǎn)中的生產(chǎn)流程用框圖形式表示出來(lái),并根據(jù)生產(chǎn)流程中有關(guān)的化學(xué)知識(shí)進(jìn)行設(shè)問(wèn),是最近幾年的高考常考的題型。通常以含金屬元素(Fe、Cu、Ti、Cr、Mn、W、V、Co等)的陌生物質(zhì)為載體,考查物質(zhì)的制備和分離提純等基本實(shí)驗(yàn)原理及操作、陌生化學(xué)方程式的書(shū)寫(xiě)、產(chǎn)品純度或產(chǎn)率的化學(xué)計(jì)算、化工生產(chǎn)適宜條件的選擇等。這類試題具有較強(qiáng)的實(shí)用性和綜合性,充分考查考生分析問(wèn)題和解決問(wèn)題的能力。其工藝流程見(jiàn)圖。 1.原料處理階段的常見(jiàn)考查點(diǎn) (1)加快反應(yīng)速率。 (2)溶解:通常用酸溶。如用稀硫酸、鹽酸、濃硫酸等。 (3)灼燒、焙燒、煅燒:改變結(jié)構(gòu),使一些物質(zhì)能溶解,并使一些雜質(zhì)高溫下氧化、分解。 2.分離提純階段的常見(jiàn)考查點(diǎn) (1)調(diào)pH除雜 ①控制溶液的酸堿性使其中的某些金屬離子形成氫氧化物沉淀。如若要除去Al3+、Mn2+溶液中含有的Fe2+,先用氧化劑把Fe2+氧化為Fe3+,再調(diào)溶液的pH。 ②調(diào)節(jié)pH所需的物質(zhì)一般應(yīng)滿足兩點(diǎn):能與H+反應(yīng),使溶液pH增大;不引入新雜質(zhì)。例如:若要除去Cu2+溶液中混有的Fe3+,可加入CuO、Cu(OH)2、Cu2(OH)2CO3等物質(zhì)來(lái)調(diào)節(jié)溶液的pH。 (2)加熱:加快反應(yīng)速率或促進(jìn)平衡向某個(gè)方向移動(dòng)。 如果在制備過(guò)程中出現(xiàn)一些受熱易分解的物質(zhì)或產(chǎn)物,則要注意對(duì)溫度的控制。如侯氏制堿法中的NaHCO3;還有如H2O2、Ca(HCO3)2、KMnO4、AgNO3、HNO3(濃)等物質(zhì)。 (3)降溫:防止某物質(zhì)在高溫時(shí)會(huì)溶解(或分解);使化學(xué)平衡向著題目要求的方向移動(dòng)。 3.獲得產(chǎn)品階段的常見(jiàn)考查點(diǎn) (1)洗滌(冰水、熱水):如乙醇洗滌既可洗去晶體表面的雜質(zhì),又可減少晶體溶解的損耗。 (2)蒸發(fā)時(shí)的氣體氛圍抑制水解:如從溶液中析出FeCl3、AlCl3、MgCl2等溶質(zhì)時(shí),應(yīng)在HCl的氣流中加熱,以防其水解。 (3)蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶:如NaCl和K2Cr2O7混合溶液,若將混合溶液加熱蒸發(fā)后再降溫,則析出的固體主要是K2Cr2O7,這樣就可分離出大部分K2Cr2O7;同樣原理可除去KNO3中的少量NaCl。 (4)蒸發(fā)結(jié)晶、趁熱過(guò)濾:如NaCl和K2Cr2O7混合溶液,若將混合溶液蒸發(fā)一段時(shí)間,析出的固體主要是NaCl,同樣原理可除去NaCl中的少量KNO3。 [典例1] (2017全國(guó)卷Ⅲ)重鉻酸鉀是一種重要的化工原料,一般由鉻鐵礦制備,鉻鐵礦的主要成分為FeOCr2O3,還含有硅、鋁等雜質(zhì)。制備流程如圖所示: 回答下列問(wèn)題: (1)步驟①的主要反應(yīng): FeOCr2O3+Na2CO3+NaNO3Na2CrO4+Fe2O3+CO2+NaNO2 上述反應(yīng)配平后FeOCr2O3與NaNO3的系數(shù)比為_(kāi)_______。該步驟不能使用陶瓷容器,原因是______________________________________________________。 (2)濾渣1中含量最多的金屬元素是________,濾渣2的主要成分是________及含硅雜質(zhì)。 (3)步驟④調(diào)濾液2的pH使之變________(填“大”或“小”),原因是_______________ ___________________(用離子方程式表示)。 (4)有關(guān)物質(zhì)的溶解度如圖所示。向“濾液3”中加入適量KCl,蒸發(fā)濃縮,冷卻結(jié)晶,過(guò)濾得到K2Cr2O7固體。冷卻到________(填標(biāo)號(hào))得到的K2Cr2O7固體產(chǎn)品最多。 a.80 ℃ b.60 ℃ c.40 ℃ d.10 ℃ 步驟⑤的反應(yīng)類型是________。 (5)某工廠用m1 kg鉻鐵礦粉(含Cr2O3 40%)制備K2Cr2O7,最終得到產(chǎn)品m2 kg,產(chǎn)率為_(kāi)_______。 [解題流程] 第一步:化整為零——流程分段明目的 第二步:找破題點(diǎn)——細(xì)審每段抓關(guān)鍵 第三步:析題解題——前后關(guān)照慎推理 (1)1 mol FeOCr2O3參與反應(yīng)共失去7 mol電子,而1 mol NaNO3 參與反應(yīng)得到2 mol電子,根據(jù)得失電子守恒,二者的系數(shù)比為2∶7。由于高溫下碳酸鈉能與陶瓷中的二氧化硅發(fā)生反應(yīng),所以該步驟不能使用陶瓷容器。(2)步驟①中生成的氧化鐵因不溶于水而進(jìn)入濾渣1,所以濾渣1中含量最多的金屬元素是Fe。結(jié)合流程圖可知,濾渣2的主要成分是Al(OH)3及含硅雜質(zhì)。(3)濾液2中存在平衡:2CrO+2H+Cr2O+H2O,H+濃度越大(pH越小),越有利于平衡正向移動(dòng),所以步驟④應(yīng)調(diào)節(jié)濾液2的pH使之變小。(4)根據(jù)題圖,可知溫度越低,K2Cr2O7的溶解度越小,析出的K2Cr2O7固體越多,即在10 ℃左右時(shí) 得到的K2Cr2O7固體最多。故d項(xiàng)正確。步驟⑤中發(fā)生的反應(yīng)為Na2Cr2O7+2KCl=== K2Cr2O7+2NaCl,其屬于復(fù)分解反應(yīng)。(5)該鉻鐵礦粉中Cr2O3的物質(zhì)的量為,根據(jù)Cr元素守恒可求得K2Cr2O7的理論質(zhì)量m0=294 gmol-110-3 kgg-1= kg,所以產(chǎn)品的產(chǎn)率為100%=100%。 [答案] (1)2∶7 陶瓷在高溫下會(huì)與Na2CO3反應(yīng) (2)Fe Al(OH)3 (3)小 2CrO+2H+Cr2O+H2O (4)d 復(fù)分解反應(yīng) (5)100% [對(duì)點(diǎn)練] 1.硒(Se)及其化合物在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中有許多用途,以銅陽(yáng)極泥(主要成分為Ag2Se、Cu2Se和銀、金、鉑等)為原料制備純硒的工藝流程如圖所示: 回答下列問(wèn)題: (1)“焙燒”時(shí)的硫酸濃度最好為_(kāi)_______(填標(biāo)號(hào))。 A.濃硫酸 B.20%硫酸 C.50%硫酸 (2)“焙燒”過(guò)程中Cu2Se參與反應(yīng)時(shí),該反應(yīng)的氧化產(chǎn)物是____________。 (3)“水吸收”所發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為_(kāi)___________________________________。 (4)“過(guò)濾”所得粗硒可采用真空蒸餾的方法進(jìn)行提純,獲得純硒。真空蒸餾的揮發(fā)物中硒含量與溫度的關(guān)系如圖所示: 蒸餾操作中控制的最佳溫度是________(填標(biāo)號(hào))。 A.455 ℃ B.462 ℃ C.475 ℃ D.515 ℃ (5)“水浸出”中的爐渣需粉碎,且加入溫水進(jìn)行浸泡,目的是___________________, “浸渣”中含有的金屬單質(zhì)是________。 (6)若“浸出液”中c(Ag+)=3.010-2 molL-1,則溶液中c(SO)最大為_(kāi)_________。[已知:Ksp(Ag2SO4)=1.410-5,計(jì)算結(jié)果保留2位有效數(shù)字] 解析:(1)根據(jù)銅陽(yáng)極泥的主要成分知,加硫酸并焙燒的產(chǎn)物有SeO2、SO2、CuSO4、Ag2SO4等 ,Se元素由-2價(jià)升為+4價(jià),S元素由+6價(jià)變?yōu)椋?價(jià),說(shuō)明焙燒時(shí)發(fā)生氧化還原反應(yīng),硫酸除了作酸外,還作氧化劑,因此選用濃硫酸。(2)Cu2Se與濃硫酸反應(yīng)生成CuSO4、SeO2、SO2與H2O,該反應(yīng)中Cu、Se元素化合價(jià)升高,因此該反應(yīng)的氧化產(chǎn)物是CuSO4、SeO2。(3)“水吸收”時(shí),SeO2轉(zhuǎn)化為Se,Se元素的化合價(jià)降低,則S元素的化合價(jià)升高,SO2轉(zhuǎn)化為H2SO4,配平該化學(xué)方程式為SeO2+2SO2+2H2O===2H2SO4+Se↓。(4)由題圖可知,在475 ℃時(shí),真空蒸餾的揮發(fā)物中硒含量最大,故最好選擇475 ℃。(5)“水浸出”中的爐渣需粉碎,且加入溫水進(jìn)行浸泡,目的是加快浸出速率,“浸渣”中含有與濃硫酸不反應(yīng)的Au、Pt。(6)根據(jù)Ksp(Ag2SO4)=c2(Ag+)c(SO),“浸出液”中c(SO)≤= molL-1≈1.610-2 molL-1。 答案:(1)A (2)CuSO4、SeO2 (3)SeO2+2SO2+2H2O===2H2SO4+Se↓ (4)C (5)加快浸出速率 金、鉑(或Au、Pt) (6)1.610-2 molL-1 1.物質(zhì)分離提純的原則 (1)不增:不引入新的雜質(zhì)。 (2)不減:不減少被提純的物質(zhì)。 (3)易分離:被提純物與雜質(zhì)易于分離。 (4)易復(fù)原:被提純的物質(zhì)易恢復(fù)原來(lái)的組成、狀態(tài)。 2.常用的提純方法 水溶法 除去可溶性雜質(zhì) 酸溶法 除去堿性雜質(zhì) 堿溶法 除去酸性雜質(zhì) 氧化劑或還原劑法 除去還原性或氧化性雜質(zhì) 加熱灼燒法 除去受熱易分解或易揮發(fā)的雜質(zhì) 調(diào)節(jié)溶液的pH法 如除去酸性Cu2+溶液中的Fe3+等 3.常用的分離方法 過(guò)濾 分離難溶物和易溶物,根據(jù)特殊需要采用趁熱過(guò)濾或者抽濾等方法 萃取和分液 利用溶質(zhì)在互不相溶的溶劑里的溶解度不同提取分離物質(zhì),如用CCl4或苯萃取溴水中的溴 蒸發(fā)結(jié)晶 提取溶解度隨溫度變化不大的溶質(zhì),如NaCl 冷卻結(jié)晶 提取溶解度隨溫度變化較大的溶質(zhì)、易水解的溶質(zhì)或結(jié)晶水合物,如KNO3、FeCl3、CuCl2、CuSO45H2O、FeSO47H2O等 蒸餾或分餾 分離沸點(diǎn)不同且互溶的液體混合物,如分離乙醇和甘油 冷卻法 利用氣體液化的特點(diǎn)分離氣體,如合成氨工業(yè)采用冷卻法分離平衡混合氣體中的氨氣 [典例2] (2016全國(guó)卷Ⅲ)以硅藻土為載體的五氧化二釩(V2O5)是接觸法生產(chǎn)硫酸的催化劑。從廢釩催化劑中回收V2O5既避免污染環(huán)境又有利于資源綜合利用。廢釩催化劑的主要成分為: 物質(zhì) V2O5 V2O4 K2SO4 SiO2 Fe2O3 Al2O3 質(zhì)量分?jǐn)?shù)/% 2.2~2.9 2.8~3.1 22~28 60~65 1~2 <1 以下是一種廢釩催化劑回收工藝路線: 回答下列問(wèn)題: (1)“酸浸”時(shí)V2O5轉(zhuǎn)化為VO,反應(yīng)的離子方程式為_(kāi)__________________________, 同時(shí)V2O4轉(zhuǎn)化成VO2+?!皬U渣1”的主要成分是_________。 (2)“氧化”中欲使3 mol的VO2+變?yōu)閂O,則需要氧化劑KClO3至少為_(kāi)_______ mol。 (3)“中和”作用之一是使釩以V4O形式存在于溶液中。“廢渣2”中含有________。 (4)“離子交換”和“洗脫”可簡(jiǎn)單表示為4ROH+V4OR4V4O12+4OH- (ROH為強(qiáng)堿性陰離子交換樹(shù)脂)。為了提高洗脫效率,淋洗液應(yīng)該呈________性(填“酸”“堿”或“中”)。 (5)“流出液”中陽(yáng)離子最多的是________。 (6)“沉釩”得到偏釩酸銨(NH4VO3)沉淀,寫(xiě)出“煅燒”中發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式 ________________________________________________________________________。 [解題流程] 第一步:化整為零——流程分段明目的 第二步:找破題點(diǎn)——細(xì)審每段抓關(guān)鍵 第三步:析題解題——前后關(guān)照慎推理 (1)“酸浸”時(shí)V2O5轉(zhuǎn)化為VO,V2O5、VO中V元素均顯+5價(jià),V元素化合價(jià)不變,則該反應(yīng)是非氧化還原反應(yīng),結(jié)合溶液的酸堿性及元素守恒寫(xiě)出離子方程式:V2O5+2H+===2VO+H2O。廢釩催化劑中除SiO2外,其余物質(zhì)均與稀硫酸反應(yīng)生成易溶于水的鹽,則“廢渣1”的主要成分是二氧化硅。(2)“氧化”中使3 mol的VO2+變?yōu)閂O,轉(zhuǎn)移電子的物質(zhì)的量為3 mol(5-4)=3 mol;氧化劑KClO3被還原為KCl,Cl元素由+5價(jià)降低到-1價(jià),根據(jù)電子守恒可知,需要KClO3的物質(zhì)的量至少=0.5 mol。(3)由圖可知,加入 KOH中和后產(chǎn)生廢渣2,而“中和”作用之一是使釩以V4O形式存在于溶液中,后續(xù)操作中未進(jìn)行除雜操作,顯然該過(guò)程中還生成Fe(OH)3和Al(OH)3沉淀,從而除去Fe3+、Al3+,故“廢渣2”中含有Fe(OH)3和Al(OH)3。(4)“離子交換”和“洗脫”可簡(jiǎn)單表示為4ROH+V4OR4V4O12+4OH-(ROH為強(qiáng)堿性陰離子交換樹(shù)脂)。為了提高洗脫效率,應(yīng)增加溶液中c(OH-),使平衡逆向移動(dòng),故淋洗液應(yīng)該呈堿性。(5)“氧化”和“中和”操作中分別加入KClO3、KOH,而“離子交換”過(guò)程中,消耗V4O同時(shí)生成OH-,而陽(yáng)離子未參與離子交換,故“流出液”中陽(yáng)離子最多的是K+。(6)“沉釩”得到偏釩酸銨(NH4VO3)沉淀,“煅燒”過(guò)程中生成V2O5,考慮銨鹽的不穩(wěn)定性,還應(yīng)生成NH3和H2O,結(jié)合元素守恒寫(xiě)出化學(xué)方程式:2NH4VO3V2O5+H2O+2NH3↑。 [答案] (1)V2O5+2H+===2VO+H2O SiO2 (2)0.5 (3)Fe(OH)3和Al(OH)3 (4)堿 (5)K+ (6)2NH4VO3V2O5+H2O+2NH3↑ [對(duì)點(diǎn)練] 2.平板電視顯示屏生產(chǎn)過(guò)程中產(chǎn)生大量的廢玻璃(含SiO2、Fe2O3、CeO2、FeO等物質(zhì))。某小組以此廢玻璃為原料,設(shè)計(jì)如圖工藝流程對(duì)資源進(jìn)行回收,得到Ce(OH)4。 已知:CeO2不溶于強(qiáng)酸或強(qiáng)堿;Ce3+易水解,酸性條件下,Ce4+有強(qiáng)氧化性。 (1)廢玻璃在NaOH溶液浸洗前往往要進(jìn)行的操作是_________________________,反應(yīng)①的離子方程式是_________________________________________________________。 (2)反應(yīng)②的離子方程式是________________________________________________。 (3)為了得到較純的Ce3+溶液,反應(yīng)②之前要進(jìn)行的操作是____________。 (4)反應(yīng)③需要加入的試劑X可以是____________。 (5)用滴定法測(cè)定制得的Ce(OH)4產(chǎn)品純度。 ―→―→ 用FeSO4溶液滴定選________作指示劑,滴定終點(diǎn)的現(xiàn)象是________;若所用FeSO4溶液在空氣中露置一段時(shí)間后再進(jìn)行滴定,則測(cè)得該Ce(OH)4產(chǎn)品的質(zhì)量分?jǐn)?shù)________(填“偏大”“偏小”或“無(wú)影響”)。 解析:(1)為了提高浸洗效率,廢玻璃在NaOH溶液浸洗前要進(jìn)行粉碎。廢玻璃中只有SiO2能與NaOH溶液反應(yīng),離子方程式為SiO2+2OH-===SiO+H2O。(2)根據(jù)提供的信息及流程圖,可知濾渣B為CeO2,酸性條件下CeO2與H2O2發(fā)生氧化還原反應(yīng):2CeO2+H2O2+6H+===2Ce3++O2↑+4H2O。(3)為了得到較純凈的Ce3+溶液,反應(yīng)②之前要對(duì)濾渣B進(jìn)行洗滌。(4)反應(yīng)③是將Ce(OH)3氧化為Ce(OH)4,為了不引起雜質(zhì),加入的試劑X可以是O2。(5)K3[Fe(CN)6]能與Fe2+反應(yīng)得到藍(lán)色沉淀,用FeSO4溶液滴定 ,可以選K3[Fe(CN)6]溶液作指示劑,滴定終點(diǎn)的現(xiàn)象為滴入最后一滴溶液時(shí),生成藍(lán)色沉淀,且振蕩也不再消失。若所用FeSO4溶液在空氣中露置一段時(shí)間,則部分Fe2+會(huì)被空氣中的氧氣氧化為Fe3+,消耗的FeSO4溶液的體積偏大,測(cè)定結(jié)果偏大。 答案:(1)粉碎 SiO2+2OH-===SiO+H2O (2)2CeO2+H2O2+6H+===2Ce3++O2↑+4H2O (3)洗滌 (4)O2 (5)K3[Fe(CN)6] 滴入最后一滴溶液時(shí),生成藍(lán)色沉淀,且振蕩也不再消失 偏大- 1.請(qǐng)仔細(xì)閱讀文檔,確保文檔完整性,對(duì)于不預(yù)覽、不比對(duì)內(nèi)容而直接下載帶來(lái)的問(wèn)題本站不予受理。
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- 新課改省份專用2020版高考化學(xué)一輪復(fù)習(xí) 第三章 第四節(jié) 金屬材料與礦物開(kāi)發(fā)學(xué)案含解析 新課 省份 專用 2020 高考 化學(xué) 一輪 復(fù)習(xí) 第三 第四 金屬材料 礦物 開(kāi)發(fā) 解析
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