素养微专题(四) 金属及其化合物制备的“微流程设计”-(讲义)【红对勾讲与练】2025年高考化学大一轮复习全新方案

第三章 金属及其化合物  微专题(四) 金属及其化合物制备的“微流程设计”   1.熟记常见物质的转化关系 (1)钠及其化合物的转化关系 上图标号反应的化学方程式: ①2Na+2H2O􀪅􀪅2NaOH+H2↑ ②2Na2O2+2H2O􀪅􀪅4NaOH+O2↑ ③2Na2O2+2CO2􀪅􀪅2Na2CO3+O2 ④Na2CO3+H2O+CO2􀪅􀪅2NaHCO3 ⑤NaHCO3+NaOH 􀪅􀪅Na2CO3+H2O 或 2NaHCO3 △ 􀪅􀪅Na2CO3+H2O+CO2↑ ⑥侯氏制碱法的原理 CO2+NH3+NaCl+H2O􀪅􀪅NaHCO3↓+ NH4Cl。 (2)铝及其化合物的转化关系 上图标号反应的化学方程式: ①2Al+2NaOH+6H2O􀪅􀪅2Na[Al(OH)4]+ 3H2↑ ②Al2O3+2NaOH+3H2O􀪅􀪅2Na[Al(OH)4] ③AlCl3+4NaOH 􀪅􀪅Na[Al(OH)4]+ 3NaCl ④Na[Al(OH)4]+CO2 􀪅􀪅Al(OH)3↓+ NaHCO3 ⑤AlCl3+3NH3·H2O􀪅􀪅Al(OH)3↓+ 3NH4Cl (3)铁及其化合物的转化关系 上图标号反应的化学方程式: ①2Fe+3Cl2 点燃 􀪅􀪅2FeCl3 ②Fe2O3+3CO 高温 􀪅􀪅2Fe+3CO2 ③3Fe+4H2O(g) 高温 􀪅􀪅Fe3O4+4H2↑ ④2FeCl2+Cl2􀪅􀪅2FeCl3 ⑤4Fe(OH)2+O2+2H2O􀪅􀪅4Fe(OH)3 (4)铜及其化合物的转化关系 上图标号反应的化学方程式: ①2Cu+S △ 􀪅􀪅Cu2S ②2Cu+O2+H2O+CO2􀪅􀪅Cu2(OH)2CO3 ③Cu+2FeCl3􀪅􀪅CuCl2+2FeCl2 2.掌握“微流程”的分析方法 (1)“四线”分析法 (2)“四线”解读 ①试剂线:分清各步加入试剂的作用,一般是 为了除去杂质或进行目标元素及其化合物间 的转化等。 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 067 hh ②操作线:分离杂质和产品需要进行的分离 提纯操作等。 ③杂质线:分清各步去除杂质的种类,杂质的 去除顺序、方法及条件等。 ④产品线:工艺流程主线,关注目标元素及其 化合物在各步发生的反应或进行分离、提纯 的操作方法,实质是目标元素及其化合物的 转化。  题型一 常见金属及其化合物的制备 【例1】 (2022·湖南卷)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 D.滤液可回收进入吸收塔循环利用 【即时训练1】 (2024·山东日照期中)实验室 以工业碳酸钙(含少量Na+、Al3+和Fe3+等 杂质)为原料制取CaCl2·2H2O和CaO2 的 主要流程如图: →CaCl2 ·2H2O → …… →CaCl2 浓 H2O2 →CaO2 下列说法错误的是 ( ) A.试剂X可以为CaO或NH3·H2O B.溶液Ⅱ的主要成分可以用作化学肥料 C.由CaCl2 制取CaO2 的反应中,温度不宜 太高 D.操作Ⅰ用到的仪器有烧杯、铁架台、玻璃 棒和分液漏斗 题型二 过渡金属及其化合物的制备 【例2】 某工厂采用辉铋矿(主要成分为Bi2S3, 含有FeS2、SiO2 杂质)与软锰矿(主要成分 为 MnO2)联合焙烧法制备BiOCl,工艺流程 如图所 示。焙 烧 时 过 量 的 MnO2 分 解 为 Mn2O3,下列说法错误的是 ( ) A.通过“联合焙烧”Bi2S3 和FeS2 分别转化 为Bi2O3、Fe2O3 B.“水浸”所得滤液的主要溶质是 MnSO4 C.“酸浸”所得滤渣的主要成分是SiO2,气体 A为Cl2 D.向“酸浸”所得滤液中加入金属Bi的目的 是消耗H+,促进Bi3+水解 【即时训练2】 (2023·河北石家庄一模)利用 如下流程可从废光盘的金属层中回收其中 的银(金属层中其他金属含量过低,对实验 影响可忽略): 已知:NaClO 溶 液 在 加 热 时 易 分 解 产 生 NaCl和NaClO3;“溶解”工序发生的反应为 可逆反应。下列说法错误的是 ( ) A.“氧化”时,适宜选择水浴加热方式 B.若省略第一次过滤,会使氨水的用量增加 C.滤渣Ⅱ洗涤后的滤液可送入“还原”工序 利用 D.“还原”时,每生成1 mol Ag,理论上消耗 0.5 mol N2H4·H2O 学习至此,请完成微专题强化练(4) 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 068 hh 利用储氢合金的选择性吸收的特性,可制备超高纯氢气,故 D正确。 3.C 不同的金属有不同的冶炼方法,金属的冶炼方法是根据 金属的活动性强弱确定,即根据金属阳离子得电子的能力确 定,与其在自然界中的含量多少、熔点高低以及存在形式没 有太大的关系,故C项正确。 4.C 通入过量的二氧化碳,滤液中的[Al(OH)4]- 只能转化 为氢氧化铝沉淀。 􀪋􀪋高考真题演练·明考向􀪋􀪋 1.(1)√ (2)√ (3)× (4)√ (5)√ (6)√ (7)× (8)× (9)√ 2.B 兽骨,甲骨文的契刻载体之一,主要是牛肩胛骨,一小部 分是羊、猪、鹿肩胛骨,还有极少部分牛肋骨,其主要成分是 碳酸钙和其他钙盐,故A不符合题意;青铜器是铜与锡、铅等 的合金,属于合金材料,故B符合题意;纸张的主要成分是纤 维素,故C不符合题意;液晶显示屏是一种采用液晶为材料 的显示器,液晶是一类介于固态和液态之间的有机化合物, 故D不符合题意。 3.C 钢是以铁为主的含碳合金,A说法正确;钢的含碳量越 高,硬度和脆性越大,B说法正确;合金的熔点比其组分的熔 点低,生 铁 含 碳 量 (2%~4.3%)大 于 熟 铁 的 含 碳 量 (约 0.1%),故生铁熔点比熟铁低,C说法错误;赤铁矿的主要成 分是Fe2O3,D说法正确。 4.B 由题图可知a、b、c对应物质分别为钠、氧化钠(过氧化 钠)、氢氧化钠或a、b、e、d对应物质分别为铜、氧化亚铜、氧 化铜、氢氧化铜。氢氧化钠和硫酸铜反应生成氢氧化铜,氢 氧化铜受热分解生成氧化铜,所以存在c→d→e的转化,A 合理;钠和氧化钠(过氧化钠)都能与 H2O反应生成氢氧化 钠,B不合理;新制的氢氧化铜可用于检验葡萄糖中的醛基, C合理;若b能与 H2O反应生成O2,则b为过氧化钠,结构 中含共价键和离子键,D合理。 5.C 反应Ⅱ所得溶液pH在3~4之间,溶液显酸性,则反应Ⅱ 是SO2 和碳酸钠溶液反应生成 NaHSO3 和二氧化碳,不是 氧化还原反应,A错误;反应Ⅱ所得溶液成分是NaHSO3,调 节溶液pH至11,使 NaHSO3 转化为 Na2SO3,故低温真空 蒸发 的 目 的 是 防 止 Na2SO3 被 氧 化,B错 误;溶 液 Y 是 Na2SO3 溶液,可循环用于反应Ⅱ的操作单元吸收SO2 气体 (气体Ⅰ),C正确;化合物X是Na2SO3,当Na2SO3 少量时, 反 应 Ⅲ 为 2CuSO4 + Na2SO3 +2H2O 􀪅􀪅 Cu2O↓ + 2H2SO4+Na2SO4,当Na2SO3 过量时,反应Ⅲ为2CuSO4+ 3Na2SO3􀪅􀪅 Cu2O↓+2SO2↑+3Na2SO4,生成的SO2 会 逸出,故当n (Na2SO3) n(CuSO4) 增大时,需补加的 NaOH 的量减少, D错误。 6.D CuS精矿(含有杂质Zn、Fe元素)在高压 O2 作用下,用 硫酸溶液浸取,CuS反应生成CuSO4、S、H2O,Fe2+被氧化为 Fe3+,然后加入 NH3 调 节 溶 液pH,使Fe3+ 形 成Fe(OH)3 沉淀,而Cu2+、Zn2+仍以离子形式存在于溶液中,过滤得到 的滤渣中含有S、Fe(OH)3;滤液中含有Cu2+、Zn2+,然后向 滤液中通入高压 H2,根据元素活动性:Zn>H>Cu,Cu2+ 被 还原为Cu单质,通过过滤分离出来;而Zn2+ 仍然以离子形 式存在于溶液中,再经一系列处理可得到Zn单质。经过上 述分析可知固体X主要成分是S、Fe(OH)3,金属 M 为Zn, A正确;CuS难溶于硫酸,在溶液中存在沉淀溶解平衡:CuS (s)􀜩􀜨􀜑 Cu2+(aq)+S2- (aq),增大 O2 的浓度,可以反应消 耗S2-,使之转化为S,从而使沉淀溶解平衡正向移动,从而 可促进金属离子的浸出,B正确;根据流程图可知,用 NH3 调节溶液pH时,要使Fe3+ 转化为沉淀,而Cu2+、Zn2+ 仍以 离子形式存在于溶液中,结合离子沉淀的pH 范围,可知中 和时应该调节溶液pH范围为3.2~4.2,C正确;在用H2 还 原Cu2+变为Cu单质时,H2 失去电子被氧化为 H+,若还原 时增大溶液的酸度,c(H+)增大,不利于 H2 失去电子还原 Cu单质,因此不利于Cu的生成,D错误。 素养微专题(四) 金属 及其化合物制备的“微流程设计” 【例1】 C 烟气(含 HF)通入吸收塔,加入过量的碳酸钠,发 生反应:Na2CO3+HF􀪅􀪅NaF+NaHCO3,向合成槽中通 入Na[Al(OH)4],发 生 反 应:6NaF+Na[Al(OH)4]+ 4NaHCO3􀪅􀪅Na3AlF6↓+4Na2CO3+4H2O,过 滤 得 到 Na3AlF6 和 含 有 Na2CO3 的 滤 液。 陶 瓷 的 成 分 中 含 有SiO2,SiO2 能与 HF发生反应,因此不宜用陶瓷作吸收 塔内衬材料,故 A正确;采用溶液喷淋法可增大反应物的 接触面积,提高吸收塔内烟气吸收效率,故B正确;由上述 分析知,合成槽内产物主要有 Na3AlF6、Na2CO3、H2O,故 C错误;滤液的主要成分为 Na2CO3,可回收进入吸收塔循 环利用,故D正确。 【即时训练1】 D 工业碳酸钙(含少量 Na+、Al3+ 和Fe3+ 等 杂质)先加盐酸溶解,生成氯化钙,再加适量CaO调节溶液 的pH使Al3+和Fe3+ 转化成氢氧化铝和氢氧化铁沉淀过 滤除去,滤液中加碳酸铵,与氯化钙反应生成碳酸钙沉淀和 氯化铵,过滤得到固体碳酸钙,再加盐酸溶解得到纯净的氯 化钙溶 液,将 溶 液 进 行 蒸 发 浓 缩、冷 却 结 晶 得 到 CaCl2· 2H2O,CaCl2·2H2O脱水得到CaCl2,CaCl2 再与浓 H2O2 反应生成CaO2。试剂X用于中和酸调节溶液的pH,考虑 不引入新的杂质的情况下可用氧化钙或者氨水,故 A正 确;由以上分析可知溶液Ⅱ主要成分为氯化铵,可用作氮 肥,故B正确;由CaCl2 制取CaO2 的反应物为CaCl2 与浓 H2O2,因 H2O2 不稳定、受热易分解,因此温度不宜太高, 故C正确;操作Ⅰ为过滤,用到的仪器有烧杯、铁架台、玻璃 棒和漏斗,不需要分液漏斗,故D错误。 【例2】 D 【即时训练2】 D “氧化”时需要的温度为80 ℃,适宜选择水 浴加热方式,A正确;若省略第一次过滤,需要增加氨水的 用量,因为过量NaClO与NH3·H2O反应,还因为未过滤 掉的溶液会对加入的氨水起稀释作用,且其中含有一定浓 度的Cl-,也不利于AgCl与氨水反应,B正确;滤渣Ⅱ洗涤 后的滤液含有[Ag(NH3)2]+,则可送入“还原”工序加以利 用,C正确;还原过程中[Ag(NH3)2]+ 中银元素化合价降 低生成单质银,由+1价变为0价,N2H4·H2O中氮元素 化合价升高生成N2,由-2价变为0价,根据得失电子守恒, n{[Ag(NH3)2]+}︰n[N2H4·H2O]=4︰1,则每生成1 mol Ag,理论上消耗0.25 mol N2H4·H2O,D错误。 第四章 非金属及其化合物 第14讲 氯及其化合物 考点一 氯及其化合物性质及应用 􀪋􀪋必备知识整合·强基础􀪋􀪋 1.(1)黄绿 大 (2)①2Fe+3Cl2 点燃 􀪅􀪅2FeCl3 棕红 Cu+Cl2 点燃 􀪅􀪅CuCl2 棕黄 H2+Cl2 点燃 􀪅􀪅2HCl 苍白 Cl2+2KI􀪅􀪅2KCl+I2 Cl2+SO2+2H2O􀪅􀪅H2SO4+2HCl Cl2+2FeCl2􀪅􀪅2FeCl3 ②Cl2+H2O􀜩􀜨􀜑 H++Cl-+HClO Cl2+2NaOH􀪅􀪅NaCl+NaClO+H2O 2Cl2+2Ca(OH)2􀪅􀪅CaCl2+Ca(ClO)2+2H2O 3.(1)弱 2HClO 光照 􀪅􀪅2HCl+O2↑ 棕色 (2)NaClO 2NaOH+Cl2􀪅􀪅NaCl+NaClO+H2O (3)CaCl2 和Ca(ClO)2 Ca(ClO)2 2Cl2+2Ca(OH)2􀪅􀪅CaCl2+Ca(ClO)2+2H2O 碱 氧化 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 -524-