1_7.十年高考题分类.docx

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.碱转化为酸式盐:OH-+2H++CO32- HCO3-+2H2O B.碱转化为两种盐:2OH-+Cl2 ClO-+Cl-+H2O C.过氧化物转化为碱:2O22-+2H2O 4OH-+O2↑ D.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:①把易溶于水、易电离的强电解质拆成离子形式;②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Na2CO3 C.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的高 答案　B　A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 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 A CO2 饱和Na2CO3溶液 CaCO3 B Cl2 FeCl2溶液 Fe C HCl Cu(NO3)2溶液 Cu D NH3 H2O AgCl 答案　A　A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Ⅰ中,按物质的量之比n(Na2CO3)∶n(SiF62-)=1∶1加入Na2CO3脱氟,充分反应后,c(Na+)=　　　　　mol·L-1;再分批加入一定量的BaCO3,首先转化为沉淀的离子是　　　　　。  BaSiF6 Na2SiF6 CaSO4 BaSO4 Ksp 1.0×10-6 4.0×10-6 9.0×10-4 1.0×10-10 答案　(1)6HF+SiO2 2H++SiF62-+2H2O (2)2.0×10-2　SO42- 解析　(1)H2SiF6为二元强酸,故离子方程式为6HF+SiO2 2H++SiF62-+2H2O。 (2) 精制Ⅰ中,按物质的量之比n(Na2CO3)∶n(SiF62-)=1∶1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+)·c(SiF62-)=4c3(SiF62-),结合题表知,c(SiF62-)=34.0×10-64 mol·L-1=1.0×10-2 mol·L-1,故c(Na+)=2c(SiF62-)=2.0×10-2 mol·L-1;同时溶液中还有硫酸钙的饱和溶液,则c(Ca2+)=c(SO42-)=9.0×10-4 mol·L-1=3.0×10-2 mol·L-1;再分批加入一定量的BaCO3,当BaSiF6沉淀开始生成时,c(Ba2+)=1.0×10-61.0×10-2 mol·L-1=1.0×10-4 mol·L-1,当BaSO4沉淀开始生成时,c(Ba2+)=1.0×10-103.0×10-2 mol·L-1≈3.3×10-9 mol·L-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+CO2↑ B.过量铁粉与稀硝酸反应,产生无色气体:Fe+NO3-+4H+ Fe3++NO↑+2H2O C.苯酚钠溶液中通入CO2,出现白色浑浊:+CO2+H2O +NaHCO3 D.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(　　) 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、H2O B.隔绝空气加热分解生成FeO、CO2、H2O C.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=1.8×10-8;Al(OH)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pH 8.8 1.5 3.6 6.2~7.4 沉淀完全时的pH / 3.2 4.7 / (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 g·L-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　　　mol·L-1(保留两位有效数字)。  (4)①“加热搅拌”有利于加快RE3+溶出、提高产率,其原因是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。  ②“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。 ①还原YCl3和 PtCl4熔融盐制备Pt3Y时,生成1 mol Pt3Y转移　　　mol电子。  ②Pt3Y/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)4.7≤pH<6.2　Al3++3OH- Al(OH)3↓ (3)4.0×10-4 (4)①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 ②降温至44 ℃以下 (5)MgSO4、C11H23COOH(或C11H23COONa) (6)①15　②O2+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4.7≤pH<6.2;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(C11H23COO-)·c(Mg2+)<Ksp[(C11H23COO)2Mg],已知c(Mg2+)=2.7 g·L-1=0.112 5 mol·L-1,则c(C11H23COO-)<4.0×10-4 mol·L-1。(4)①“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;②(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MgSO4,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)①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 mol×4+1 mol×3=15 mol;②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①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)Fe2O3　SiO2 (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)红渣的主要成分为Fe2O3,滤渣①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+ Mg2+ Ksp 4.0× 10-38 6.7× 10-17 2.2× 10-20 8.0× 10-16 1.8× 10-11 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.NH3·H2O　　B.Ca(OH)2　　C.NaOH 滤渣①的主要成分是　　　　、　　　　、　　　　。  (4)向80~90 ℃的滤液①中分批加入适量KMnO4溶液充分反应后过滤,滤渣②中有MnO2,该步反应的离子方程式为　　　　　　　　　 　　　　　　　　　　　　。  (5)滤液②中加入锌粉的目的是　　　　。  (6)滤渣④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、充分粉碎、适当提高硫酸浓度等(任选两个,答案合理即可) (3)B　SiO2　Fe(OH)3　CaSO4 (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)3的Ksp,当pH=5时,c(Fe3+)=4×10-11 mol·L-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④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pH 7.(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 PbSO4 PbCO3 BaSO4 BaCO3 Ksp 2.5×10-8 7.4×10-14 1.1×10-10 2.6×10-9 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)3 Fe(OH)2 Al(OH)3 Pb(OH)2 开始沉 淀的pH 2.3 6.8 3.5 7.2 完全沉 淀的pH 3.2 8.3 4.6 9.1 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BaSO4完全转化,原因是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 　　　　。  (3)在“酸浸”中,除加入醋酸(HAc),还要加入H2O2。 (ⅰ)能被H2O2氧化的离子是　　　　;  (ⅱ)H2O2促进了金属Pb在醋酸中转化为Pb(Ac)2,其化学方程式为  　　　　　　　　;  (ⅲ)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≈0.04,K值较小,说明正向反应程度有限 (3)(ⅰ)Fe2+　(ⅱ)Pb+H2O2+2HAc Pb(Ac)2+2H2O　(ⅲ)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)≪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)=1.1×10-102.6×10-9≈0.04,K值较小,说明正向反应程度有限,BaSO4不能完全转化为BaCO3。(3)(ⅰ)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+;(ⅱ)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)2+2H2O;(ⅲ)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 A MgCl2溶液中滴加NaOH溶液至过量 产生白色沉淀后沉淀消失 B FeCl2溶液中滴加KSCN溶液 溶液变血红色 C AgI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　D　A项,Mg(OH)2不能溶于NaOH溶液中,错误;B项,Fe2+与SCN-不显色,错误;C项,Ksp(AgI)<Ksp(AgCl),故黄色沉淀不能全部转化为白色沉淀,错误;D项,酸性KMnO4溶液具有强氧化性,可与乙醇发生氧化还原反应,使溶液紫红色褪去,正确。 3.(2022浙江6月选考,24,2分)尖晶石矿的主要成分为MgAl2O4(含SiO2杂质)。已知:MgAl2O4(s)+4Cl2(g) MgCl2(s)+2AlCl3(g)+2O2(g)　ΔH>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　D　MgCl2、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“ΔH>0”、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)2 Mg(OH)2 CaCO3 MgCO3 Ksp 5.5×10-6 5.6×10-12 3.4×10-9 6.8×10-6 (1)白云石矿样煅烧完全分解的化学方程式为　　　　　　　　　　　。  n(NH4Cl)/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) CaO MgO 计算值 实测值 2.1∶1 98.4 1.1 99.1 99.7 — 2.2∶1 98.8 1.5 98.7 99.5 0.06 2.4∶1 99.1 6.0 95.2 97.6 2.20 (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。 ①解释“浸钙”过程中主要浸出CaO的原因是　　　　　　　　　　　　　 　　　。  ②沉钙反应的离子方程式为　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 　　　。  ③“浸钙”过程不适宜选用n(NH4Cl)∶n(CaO)的比例为　　　。  ④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)①Ksp[Ca(OH)2]≫Ksp[Mg(OH)2],在一定量NH4Cl溶液中,CaO先浸出 ②Ca2++2NH3+CO2+H2O CaCO3↓+2NH4+ ③2.4∶1 ④Ksp(CaCO3)<Ksp(MgCO3),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)①由溶度积数据知,Ksp[Ca(OH)2]≫Ksp[Mg(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;②“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+;③由题给数据知,氯化铵和氧化钙的物质的量比为2.4∶1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2.4∶1;④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 Ksp Mg(OH)2 5.6×10-12 Ca(OH)2 5.5×10-6 CaCO3 2.8×10-9 Li2CO3 2.5×10-2 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:①是白色固体;②尚未从溶液中分离出来。为探究LiHCO3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 TiCl4 VOCl3 SiCl4 AlCl3 沸点/℃ 136 127 57 180 回答下列问题: (1)已知ΔG=ΔH-TΔS,ΔG的值只决定于反应体系的始态和终态,忽略ΔH、ΔS随温度的变化。若ΔG<0,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 TiCl4 CO CO2 Cl2 分压/MPa 4.59×10-2 1.84×10-2 3.70×10-2 5.98×10-9 ①该温度下,TiO2与C、Cl2反应的总化学方程式为　;  ②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)①5TiO2+6C+10Cl2 2CO+5TiCl4+4CO2 ②随着温度升高,生成CO(g)反应的ΔG变小,而生成CO2(g)反应的ΔG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ΔG<0,则该反应可以自发进行,由题图可知600 ℃时,反应TiO2(s)+2Cl2(g) TiCl4(g)+O2(g)的ΔG>0,不能自发进行;TiO2(s)+C(s)+2Cl2(g) TiCl4(g)+CO2(g)的ΔG等于反应①C(s)+O2(g) CO2(g)的ΔG1与反应②TiO2(s)+2Cl2(g) TiCl4(