第三章 培优加练1 无机工艺流程中的热点金属-【导与练】2024高考化学一轮复习高中总复习第1轮教师用书word（旧教材，通用版）

培优加练1　无机工艺流程中的热点金属 1.镧系金属铈(Ce)主要有+3、+4两种价态,地壳中常以氟碳铈矿(CeFCO3)存在。工业上利用氟碳铈矿提取CeCl3的一种工艺流程如图所示。下列有关说法错误的是(　C　) A.加热CeCl3·6H2O制备无水CeCl3时,HCl的作用是抑制CeCl3的水解 B.在空气中焙烧氟碳铈矿时,发生的主要反应的氧化剂和还原剂的物质的量之比为1∶4 C.参与酸浸反应的CeO2和CeF4的物质的量之比为1∶3时,需要H3BO3和HCl的物质的量之比也为1∶3 D.向Ce(BF4)3中加入KCl溶液的目的是将Ce(BF4)3转化为CeCl3,提高产率 解析:由CeCl3·6H2O制备无水CeCl3可类比MgCl2·6H2O制备无水MgCl2,使用HCl可抑制CeCl3的水解,A项正确;氧气是氧化剂,CeFCO3是还原剂,Ce由+3价升高到+4价,根据得失电子守恒,主要反应的氧化剂和还原剂的物质的量之比为1∶4,B项正确;酸浸时Ce的化合价变化,发生的反应为CeO2+3CeF4+13HCl+3H3BO33CeCl3+Ce(BF4)3+2Cl2↑+11H2O,H3BO3和HCl的物质的量之比为3∶13,C项错误;通过题图信息分析可知,此处发生复分解反应生成更难溶的KBF4,使难溶的Ce(BF4)3转化为可溶的CeCl3,提高了产率,D项正确。 2.铍是原子能、火箭、导弹、航空以及冶金工业中不可缺少的宝贵材料。如图是以一种已经预处理后的含铍矿绿柱石(主要含有BeO、Al2O3、SiO2、Fe2O3和FeO等)为原料制取单质铍的工艺流程: 已知:常温下,Be(OH)2在pH>10时会溶解。下列相关说法不正确的是(　B　) A.“除铁”过程应先加适量H2O2,再加适量氨水调节pH B.“沉铍”过程中,氨水也可改用过量的NaOH溶液 C.“分解”过程发生的反应为(NH4)2BeF42NH4F+BeF2 D.用镁热还原法制取铍需要真空环境是为了防止Be和Mg被氧化 解析:“除铁”过程要求先氧化Fe2+,再调节溶液pH,使Fe3+完全转化为Fe(OH)3沉淀且不引入新的杂质,A项正确;Be与Al元素性质相似,Be(OH)2能溶于NaOH溶液,“沉铍”过程中,若加入过量的NaOH溶液,Be(OH)2会溶于NaOH溶液生成Na2BeO2,B项不正确;由流程信息可知,“分解”过程发生的反应为(NH4)2BeF42NH4F+BeF2,C项正确;Be和Mg易在空气中被氧气氧化,则采用镁热还原法制取铍需要真空环境,防止Be和Mg被氧化,D项正确。 3.(2022·四川南充月考)氟化钡可用于制造电机电刷、光学玻璃、助熔剂等。以钡矿粉(主要成分为BaCO3,含有SiO2、Fe2+、Mg2+等杂质)为原料制备氟化钡的流程如图所示: 已知:常温下Fe3+、Mg2+完全沉淀的pH分别是3.2、12.4。 (1)滤渣A的化学式为　　　　。  (2)滤液1加H2O2氧化的过程中主要反应的离子方程式为 　　　　　　　　。  (3)加20%NaOH溶液调节pH=12.5,得到滤渣C的主要成分是　　　　。  (4)滤液3加入盐酸酸化后再经　　　　　　、冷却结晶、　　　　、洗涤、真空干燥等一系列操作后得到BaCl2·2H2O。  (5)常温下,用BaCl2·2H2O配制成0.2 mol·L-1水溶液与等浓度的氟化铵溶液反应,可得到氟化钡沉淀。请写出该反应的离子方程式: 　　　　　　　　　　　　。  已知Ksp(BaF2)=1.84×10-7,当钡离子沉淀完全(即钡离子浓度≤10-5 mol·L-1)时,至少需要的氟离子浓度是　　　　 mol·L-1。(结果保留三位有效数字,已知≈1.36)  解析:(1)钡矿粉的主要成分为BaCO3(含有SiO2、Fe2+、Mg2+等),加盐酸溶解,SiO2不溶于盐酸,过滤得滤渣A为SiO2。 (2)加过氧化氢的目的是氧化Fe2+为Fe3+,便于除去,反应的离子方程式为H2O2+2Fe2++2H+2Fe3++2H2O。 (3)滤液2中金属离子为Mg2+、Ba2+,加20%NaOH溶液调节pH=12.5,使Mg2+转化为Mg(OH)2沉淀,故滤渣C为Mg(OH)2。 (4)滤液3中加入盐酸酸化,再通过加热浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤等操作得到BaCl2·2H2O晶体。 (5)BaCl2溶液与NH4F溶液反应制备氟化钡,反应的离子方程式为Ba2++2F-BaF2↓;Ksp(BaF2)=1.84×10-7,当钡离子完全沉淀(即钡离子浓度≤10-5 mol·L-1)时,至少需要的氟离子浓度是c(F-)== mol·L-1=0.136 mol·L-1。 答案:(1)SiO2　(2)H2O2+2Fe2++2H+2Fe3++2