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微专题:两性物质知多少?类比思维来相识
如何建构模型认识陌生物质的性质?以两性物质为例,教材介绍了 Al2O3 、Al(OH)3 为两性物质,我们可以类比它们来认识陌生的两性物质,举例如下:
1.铬是一种重要的金属元素,具有多种价态,Cr(OH)3 是两性氢氧化物,请写出其电离方程式________________________________________________________
2.镓(Ga)与铝同族,其氢氧化物为两性化合物,写出镓单质与氢氧化钠溶液反应的离子方程式____________________________________________________________
3.已知 Te 与 S 同一主族,比 S 原子多2 个电子层;Teo2 是两性氧化物,微溶于水,其最高价氧化物对应的水化物化学式为__________ ,TeO2 与 NaOH 反应的离子方程式为
4.已知 BeO 是两性氧化物,它与 NaOH 反应的离子方程式为
5.已知 ZnO 为两性氧化物,与氢氧化钠溶液反应可生成可溶性的锌酸盐(ZnO2 (2)- ),
写出反应的离子方程式______________________________________________________
6. V2O5 可作化学工业中的催化剂,广泛用于冶金、化工等行业,属于两性氧化物。
V2O5 与纯碱反应的化学方程式为___________________________________________
7.已知氧化锆( ZrO2 )是一种两性氧化物,与氢氧化钠共熔融可形成酸盐,请写出化学方程式__________________________________________________________________
8.Cr(OH)3 和 Al(OH)3 类似,也是两性氢氧化物,写出向 CrCl3 溶液中逐滴加 NaOH溶液至过量的离子方程式__________________________________________________
9.碲是当代高科技材料不可缺少的重要组成元素。以铋碲矿(主要含 Te、Bi、Si、S 等元素)为原料生产精碲的工艺流程如下:
已知:TeO2 是两性氧化物,微溶于水.回答下列问题:
(4)步骤③,将 Na2TeO3 转化为 TeO2 ,反应的离子方程式是_________________________
(5)电解时,精碲在______极析出,电解的离子方程式为____________________________
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10.依据信息写出下列反应的方程式或填充合适的物质。
⑴氢氧化铟[In(OH)3]广泛应用于电子行业。以氧化铟废渣(主要含 In2O3 和 Fe3O4)为原料制备氢氧化铟的一种工艺流程如下:
已知:In2O3 为两性氧化物,在强碱性条件下 In 元素以 InO33-离子形式存在。
①写出“碱浸”时反应的离子方程式:________________________________________
②写出“酸化”时反应的离子方程式:________________________________________
11.从某废旧铍铜元件(含 BeO 25%、CuS 71%、少量 FeS 和 SiO2)中回收铍和铜两种金属的流程如下。已知铍、铝元素处于周期表中的对角线位置,化学性质相似。
(1)滤液 A 的主要成分除 NaOH、 Na2SiO3 外,还有______________(填化学式),
写出反应 I 中含铍化合物与过量盐酸反应的离子方程_________________________________
(2)溶液 C 中含 NaCl、BeCl2 和少量 HCl,为提纯 BeCl2 ,选择合理步骤并排序
a .加入过量的 NaOH b .通入过量的 CO2 c .加入过量的氨水
d .加入适量的 HCl e .过滤 f.洗涤
(3)从 BeCl2 溶液中得到 BeCl2 固体的操作是______________________________
12.电解精炼铜的阳极泥主要成分为 Cu2Te 、Ag2Se,工业上从其中回收硒(Se)、碲(Te)的一种工艺流程如下:
已知:I.TeO2 是两性氧化物、微溶于水; Ⅱ.元素碲在溶液中主要以 Te4+ 、TeO32-、 HTeO3-等形式存在;
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(2)焙砂中碲以 TeO2 形式存在。溶液①中的溶质主要成分为 NaOH、__________
(3)向溶液①中加入硫酸,控制溶液的 pH 为 4.5~5.0,生成 TeO2 沉淀。如果 H2SO4
过量,将导致碲的回收率偏低,其原因是__________________________________________.
13.某工厂利用褐煤烟灰(主要成分为碳、二氧化锗,还有少量氧化铝和二氧化硅)制取纯 GeO2 的主要流程如下:
已知:GeO2 是一种难溶于水的偏弱酸性的两性氧化物,GeCl4 的沸点是 83.1℃。
(1)写出二氧化锗与碳酸钠焙烧时发生反应的化学方程式:_______________________
(3)“酸化”至溶液中盐酸浓度为 5.3 mol·L-1 时有利于生成四氯化锗,写出该反应化学方程式:______________________________________________________
(4)若滤液“酸化”时酸度不够,溶液会出现明显的浑浊,原因是___________________
14.利用脆硫铅锑矿(主要成分为 Pb4FeSb6S14)制取锑白(Sb2O3)的湿法冶炼工艺流程如下图所示。
已知:①锑(Sb)为ⅤA 族元素,Sb2O3 为两性氧化物;②“水解”时锑元素转化为SbOCl 沉淀;③Ksp [Fe(OH)2] =8.0×10-16 mol3·L-3 ,Ksp [Fe(OH)3] =4.0×10-38mol4·L-4
(1)“氯化浸出”后的滤液中含有两种锑的氯化物,分别为 SbCl3 和___________(填化学式)。
(4)“中和”时若用NaOH 溶液代替氨水,Sb2O3 可能会转化为____________(填离子符号),使锑白的产量降低。
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15.硫酸镍是一种重要的化工中间体,是镍行业研究的热点。一种以石油化工中的废镍催化剂(主要成分为 NiCO3 和 SiO2 ,还含有少量 Fe2O3、 Cr2O3 )为原料制备硫酸镍的工业流程如图:
已知: Ⅰ. NiS 、Ni(OH)2 、Cr(OH)3 均难溶于水,Cr(OH)3 是两性氢氧化物;
(3)“一次碱析 ”时,加入的 NaOH 溶液需过量,含铬微粒发生反应的离子方程式为
16.金属镓是由门捷列夫第一个预言成真的元素,有“电子工业脊梁”的美誉,它与铝同主族,其氧化物和氢氧化物均为两性化合物,镓及其化合物应用广泛。粉煤灰中可以提取镓,粉煤灰中的主要成分为 Ga2O3,含 CaO、SiO2 、Al2O3 等杂
质。镓的熔点较低(29.8℃) .沸点很高(2403℃)。
(2)粉煤灰加入 Na2CO3 溶液后,Ga2O3 发生反应的化学方程式:
________________________
(3)写出镓单质与氢氧化钠溶液反应的离子方程式:
________________________________
(4)其他镓的化合物在生活和前沿科技上有广泛应用,根据已学知识回答下列问题:
GaCl3 溶液制备 GaCl3 固体,应如何操作:_________________________________________
(5)下表是两种两性氢氧化物的电离常数。
将一块镓铝合金完全溶于烧碱溶液,再往反应后的溶液中缓缓通入 CO2 ,最先析出的氢氧化物是__________________
(6)电解法可以提纯粗镓(内含 Zn、Fe、Cu 等杂质),以 NaOH 水溶液为电解质,在阴极析出高纯度的镓,请写出阴极电极反应:___________________________________(离子氧化顺序为:Zn2+<Ga3+<Fe2+)。
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《微专题: 两性物质知多少?类比思维来相识》参考答案
1.H++CrO2-+H2O Cr(OH)3 Cr3+ + 3OH- ;
2. 镓与铝化学性质相似,镓单质与氢氧化钠溶液反应的离子方程式为2Ga+2OH-+2H2O=2GaO2-+3H2 ↑ ;
3.H2TeO4 TeO2+2OH-=TeO32-+H2O 4.BeO+2OH-=BeO22-+H2O
5. ZnO+ 2OH − = ZnO2 (2) − + H2O 6. V2O5+Na2CO32NaVO3+ CO2 ↑
7. ZrO2 +2NaOH熔融Na2 ZrO3 +H2 O
8.Cr3++3OH- = Cr(OH)3 ↓
Cr(OH)3+OH-= [Cr(OH)4]- [或 Cr(OH)3+OH-= CrO2-+2H2O]
9. TeO32-+2H+ =TeO2 ↓+H2O 阴 TeO32− + 4e− + 3H2O = Te ↓ +6OH−
【解析】(4)步骤③,通过调节 pH,将 Na2TeO3 转化为 TeO2;
(5) TeO2 是两性氧化物,加入 NaOH 时,以 TeO32-形式存在,电解时,Te 的化合价降低,得电子生成氢氧根离子、Te。
10. In2O3+6OH- =2InO33-+3H2O InO33-+6H+===In(OH)3
【解析】(1)①In2O3 为两性氧化物,在强碱性条件下 In 元素以 InO33-离子形式存在,“碱浸”时反应的离子方程式:In2O3+6OH- =2InO33-+3H2O;
②InO33-盐酸化后生成 In(OH)3 ,“酸化”时反应的离子方程式:InO33-+6H+===In(OH)3;
11. 【答案】(1)Na2BeO2 BeO22-+4H+=Be2++2H2O ; (2)cefd ; (3)在氯化氢的气流中蒸发结晶 【解析】类比氧化铝生成偏铝酸钠判断出 BeO 能生成 Na2BeO2 。BeO 类比Al2O3、BeCl2 类比 AlCl3 。问题(2)可以把问题转化为如何提纯 AlCl3 来答题。第一步,由于他们的氢氧化物是两性的,不能加强碱,要加弱碱氨水,生成氢氧化物沉淀。过滤洗涤后再加强酸,就能将氢氧化物转化为纯的氯化物。(3)则类比从溶液得到氯化铝固体的操作,为了抑制水解,需要在氯化氢的气流中蒸发。
12. Na2TeO3 TeO2 是两性氧化物,溶液酸性过強,TeO2 会继续与酸反应导致碲元素损失【解析】 (2)TeO2 微溶于水,易溶于较浓的强酸和强碱。焙砂中碲以 TeO2 形式存在,与足量 NaOH 溶液反应后得到的溶液①,其溶质的主要成分为 Na2TeO3。
(3)TeO2 微溶于水,易溶于较浓的强酸和强碱。向溶液①中加入硫酸时控制溶液的 pH 为
4.5~5.0,生成 TeO2 沉淀,如果 H2SO4 过量,溶液酸性过強,TeO2 会继续与酸反应,导
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致碲元素损失,使碲的回收率偏低;
13.【答案】Na2CO3+ GeO2Na2GeO3+ CO2 ↑ Na2GeO3+ 6HCl = GeCl4+ 2NaCl + 3H2O 生成了 H2GeO3(或 GeO2 或 GeO2·nH2O)沉淀
【解析】(1)根据反应流程可知,碳酸钠与二氧化锗反应生成锗酸钠和二氧化碳,反应的化
学方程式为:GeO2+Na2CO3Na2GeO3+CO2 ↑ ;
(3)GeO2 是一种难溶于水的偏弱酸性的两性氧化物,类比氢氧化铝的性质,则 H2GeO3 能够与氯化氢反应生成生成物为 GeCl4 、NaCl 和水,反应的化学方程式为:
Na2GeO3+6HCl=2NaCl+3H2O+GeCl4;
(4)若滤液“酸化”时酸度不够,Na2GeO3 与氢离子反应生成了生成了 H2GeO3(或 GeO2 或
GeO2•nH2O),生成了 H2GeO3(或 GeO2 或 GeO2•nH2O)在水中溶解度较小,所以溶液会出现明显的浑浊;
14.【答案】SbCl5 SbO33-(或“[Sb(OH)4]-”“SbO2- ”) )
【解析】结合“锑为 VA 族元素 ”等题给信息,得出滤液中所含的另一种锑的氯化物为SbCl5 , “ 中和 ”是向水解所得的 SbOCl 沉淀中加入氨水,使锑元素转化为
Sb2O3•nH2O,利用氨水中和 SbOCl 水解产生的 HCl,使平衡右移。Sb2O3 是两性氧化物,若使用 NaOH 代替氨水,可能会因 NaOH 过量而使 Sb2O3 转化为可溶性的[Sb(OH)4]-,导致锑白产量降低.
15.【答案】 Cr3++4OH-=CrO2-+2H2O
16.【答案】 (1)Ga2O3+2NaOH=2NaGaO2+H2O (3) 2Ga+2OH-+2H2O=2GaO2-+3H2 ↑ (4)在 HCl 气流中加热蒸干 (5)Al(OH)3 (6)GaO2-+3e-+2H2O=Ga+4OH-
【解析】(1)粉煤灰中的主要成分为 Ga2O3,含 CaO、SiO2 、Al2O3 等杂质,加入 Na2CO3溶液中发生反应 CaO+H2O=Ca(OH)2 ,Ca(OH)2+Na2CO3=CaCO3 ↓+2NaOH,
Ga2O3+2NaOH=2NaGaO2+H2O ,Al2O3+2NaOH=2NaAlO2+H2O,
(3)镓与铝化学性质相似,镓单质与氢氧化钠溶液反应的离子方程式为:2Ga+2OH- +2H2O=2GaO2-+3H2 ↑ ;
(4)用 GaCl3 溶液制备 GaCl3 固体,为了抑制 Ga3+水解,需要在 HCl 气流中加热蒸干;
(5)由 Al(OH)3 和 Ga(OH)3 的酸式电离常数可知,Al(OH)3 的酸性更弱,根据强制弱原理,酸性弱的先析出,所以 Al(OH)3 先析出;
(6) Ga3+ 以 GaO2-形式存在,阴极电极反应为:GaO2-+3e-+2H2O=Ga+4OH-。
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