专题05金属元素单质及其化合物（易错起源）-2018年高考化学备考黄金易错点Word版含解析.doc

1．(2016·全国Ⅲ卷)化学在生活中有着广泛的应用，下列对应关系错误的是( ) 选项 化学性质 实际应用 A Al2(SO4)3 和小苏打反应 泡沫灭火器灭火 B 铁比铜金属性强 FeCl3 腐蚀 Cu 刻制印刷电路板 C 次氯酸盐具有氧化性 漂白粉漂白织物 D HF 与 SiO2 反应 氢氟酸在玻璃器皿上刻蚀标记 答案：B 2．(2015·江苏卷)在给定条件下，下列选项中所示的物质间转化均能一步实现的是( ) A．粗硅 Cl2SiCl4H2Si B．Mg(OH)2MgCl2(aq)Mg C．Fe2O3FeCl3(aq)无水 FeCl3 D．AgNO3(aq)[Ag(NH3)2]OH(aq)蔗糖 Ag 解析：A.Si＋2Cl2SiCl4↑，SiCl4＋2H2Si＋4HCl，故正确；B.工业上制备 Mg，是电解熔融状态 的氯化镁，故 B 错误；C.FeCl3 是强酸弱碱盐，直接加热蒸发最终得到的是氧化铁，故 C 错误； D.蔗糖是非还原性糖，不能与银氨溶液反应，故 D 错误。 答案：A 3．下列叙述Ⅰ和Ⅱ均正确并且有因果关系的是( ) 选项 叙述Ⅰ 叙述Ⅱ A Fe3＋有氧化性 Fe2(SO4)3 可作净水剂 B 浓硫酸有腐蚀性 常温下浓硫酸不能用铁罐盛装 C Cl2 是非金属单质 Cl2 能使湿润的有色布条褪色 D 熔融状态的 Al2O3 中有自由移动的 Al3 电解熔融状态的 Al2O3 制备 Al＋和 O2－ 解析：铁离子具有氧化性，硫酸铁的净水作用是利用铁离子水解生成的氢氧化铁胶体吸附悬 浮杂质，叙述Ⅰ和Ⅱ均正确，但无因果关系，故 A 错误；浓硫酸具有强腐蚀性，常温下铁、 铝在浓硫酸中发生钝化，常温下浓硫酸能用铁罐盛装，叙述Ⅰ正确，叙述Ⅱ错误，无因果关 系，故 B 错误；氯气是非金属单质，氯气遇到湿润的有色布条，氯气和水反应生成的次氯酸 具有漂白性，可以使布条褪色，叙述Ⅰ和Ⅱ均正确，无因果关系，故 C 错误；氧化铝是离子 化合物，熔融时电离出离子，利用电解熔融的氧化铝制备金属铝，叙述Ⅰ和叙述Ⅱ正确并且 有因果关系，故 D 正确。 答案：D 4．(2016·上海卷)下列各组混合物，使用氢氧化钠溶液和盐酸两种试剂不能分离的是( ) A．氧化镁中混有氧化铝 B．氯化铝溶液中混有氯化铁 C．氧化铁中混有二氧化硅 D．氯化亚铁溶液中混有氯化铜 再分别向两种物质的沉淀中加入适量的盐酸溶解，就得到氯化铝溶液，除去了杂质；C.二氧化 硅是酸性氧化物，可以与 NaOH 溶液发生反应，而氧化铁与 NaOH 溶液不能发生反应，加入 过量的 NaOH 溶液，然后过滤洗涤，就得到纯净的氧化铁，向滤液中加盐酸，过滤出的沉淀 受热分解得 SiO2；D.二者都可以与 NaOH 发生反应，当再向得到的沉淀中加入盐酸时，二者 都溶解，不能分离、提纯二者，正确。 答案：D 5．(2015·课标全国Ⅰ卷)下列实验中，对应的现象以及结论都正确且两者具有因果关系的是( ) 选项 实验 现象 结论 A 将稀硝酸加入过量铁粉中，充分 反应后滴加 KSCN 溶液 有气体生成，溶液呈 血红色 稀硝酸将 Fe 氧化为 Fe3 ＋ B 将铜粉加入 1.0 mol/L Fe2(SO4)3 溶 液中 溶液变蓝、有黑色固 体出现 金属铁比铜活泼C 用坩埚钳夹住一小块用砂纸仔细 打磨过的铝箔在酒精灯上加热 熔化后的液态铝滴落 下来 金属铝的熔点较低 D 将 0.1 mol/L MgSO4 溶 液 滴 入 NaOH 溶液至不再有沉淀产生，再 滴加 0.1 mol/L CuSO4 溶液 先有白色沉淀生成， 后变为浅蓝色沉淀 Cu(OH)2 的 溶 度 积 比 Mg(OH)2 的小 溶解度小的向溶解度更小的沉淀转化，所以氢氧化铜的溶度积比氢氧化镁的溶度积小，正确。 答案：D 6．向含 Al2(SO4)3 和 AlCl3 的混合溶液中逐滴加入 1 mol/L Ba(OH)2 溶液至过量，加入 Ba(OH)2 溶液的体积和所得沉淀的物质的量的关系如图，下列说法不正确的是( ) A．图中 C 点铝元素存在形式是[Al(OH)4]－ B．向 D 点溶液中通入 CO2 气体，立即产生白色沉淀 C．原混合溶液中 c[Al2(SO4)3]∶c(AlCl3)＝1∶2 D．OA 段反应的离子方程式为：2Al3＋＋3SO 2— 4 ＋3Ba2＋＋8OH－===2[Al(OH)4]－＋3BaSO4↓ 解析：C 点为 BaSO4 沉淀，其物质的量为 3 mol，此时铝元素以[Al(OH)4]－的形式存在；B 点 为 Al(OH)3 和 BaSO4 沉淀，Al(OH)3 的物质的量为 7 mol－3 mol＝4 mol，故原混合液中有 1 mol Al2(SO4)3，AlCl3 为 4 mol－1 mol×2＝2 mol，即 c[Al2(SO4)3]∶c(AlCl3)＝1∶2；OA 段反应的 离子方程式为：2Al3＋＋3SO 2－ 4 ＋3Ba2＋＋6OH－===3BaSO4↓＋2Al(OH)3↓。 答案：D 7．将三种黑色粉末组成的混合物加入到足量的某热浓酸中，充分反应后得到蓝绿色溶液和两 种气体。将从蓝绿色溶液中分离得到的盐与 0.15 mol 还原铁粉恰好反应完全，可得浅绿色溶 液和 6.4 g 红色沉淀；将上述生成的两种气体通入足量饱和 NaHCO3 溶液中，仍然收集到两种气体，据此推断黑色粉末可能为( ) A．物质的量：FeS∶CuO∶Fe＝1∶1∶1 B．物质的量：C∶CuO∶Fe＝3∶2∶2 C．质量：MnO2∶CuO∶C＝5.5∶8∶12 D．质量：Fe∶C∶CuO＝7∶5∶3 答案：B 8．A、B、C 三种物质中均含有同一种元素，它们之间有如下图所示的转化关系(部分反应物 已略去)。 (1)若 A 是一种两性氧化物，B 的水溶液呈酸性，请写出反应①和反应④(由 A 一步转化为 B 或 C)的离子方程式：反应①_____________________________________________________； 反应④________________________________________________。 (2)若反应①为置换反应，反应④为化合反应，C 物质大量存在于海水中，是人体生理活动不 可缺少的物质。工业上可以用 C 来制取 A 或 B，请写出这两个反应的化学方程式：C→ A______________； C→B________________________________________________； (3)若反应①②③均为化合反应，反应④为置换反应。当 A 为一种金属单质时，请写出反应② 和③可能的离子方程式：②__________________________；③____________________。 解析：(1)高中阶段具有两性的氧化物为 Al2O3，Al2O3 与 H＋反应生成 Al3＋和 H2O(反应①)，Al2O3 与 OH－反应生成 AlO － 2 和 H2O(反应④)，AlO － 2 与过量的 H＋反应生成 Al3＋和 H2O(反应③)， Al3＋与过量的 OH－反应生成 AlO － 2 和 H2O(反应②)。 (2)首先确定 C 为 NaCl，电解熔融态 NaCl 生成 Na、Cl2，电解饱和 NaCl 溶液生成 NaOH、H2、 Cl2，故 A 为 Na，B 为 NaOH。 (3)金属元素中，铁的价态变化复杂，所以首先联想 A 为 Fe，Fe 可与盐酸反应生成 FeCl2(反应④)，FeCl2 与 Cl2 反应生成 FeCl3(反应③)，FeCl3 与 Fe 反应生成 FeCl2(反应②)，Fe 可与 Cl2 反 应生成 FeCl3(反应①)。 答案：(1)Al2O3＋6H＋===2Al3＋＋3H2O Al2O3＋2OH－===2AlO － 2 ＋H2O (2)2NaCl(熔融)2Na＋Cl2↑ 2NaCl＋2H2O2NaOH＋H2↑＋Cl2↑ (3)2Fe3＋＋Fe===3Fe2＋ 2Fe2＋＋Cl2===2Fe3＋＋2Cl－(或 2Fe2＋＋Br2===2Fe3＋＋2Br－) 9．(2016·海南卷)KAl(SO4)2·12H2O(明矾)是一种复盐，在造纸等方面应用广泛。实验室中， 采用废易拉罐(主要成分为 Al，含有少量的 Fe、Mg 杂质)制备明矾的过程如图所示。回答下列 问题： 试剂①稀 H2SO4 (1)为尽量少引入杂质，试剂①应选用________(填标号)。 A．HCl 溶液 B．H2SO4 溶液 C．氨水 D．NaOH 溶液 (2)易拉罐溶解过程中主要反应的化学方程式为_____________ ______________________________________________________。 (3)沉淀 B 的化学式为________；将少量明矾溶于水，溶液呈弱酸性，其原因是 _____________________________________________。 (4)已知：KW＝1.0×10－14，Al(OH)3 AlO － 2 ＋H＋＋H2O K＝2.0×10－13。Al(OH)3 溶于 NaOH 溶液反应的平衡常数等于________。 为 ：2Al ＋2NaOH ＋ 2H2O===2NaAlO2 ＋ 3H2 ↑ ， 反应 的 离 子方 程 式是 ： 2Al＋ 2OH － ＋ 2H2O===2AlO － 2 ＋3H2↑；(3)滤液 A 的主要成分是 NaAlO2，向其水溶液中加入 NH4HCO3 溶 液，发生 HCO － 3 ＋AlO － 2 ＋H2O===Al(OH)3↓＋CO 2－ 3 ，所以沉淀 B 的化学式为 Al(OH)3；将 少量明矾溶于水，溶液呈弱酸性，其原因是 Al3＋发生水解反应，消耗水电离产生的 OH－，当 最终达到平衡时溶液中 c(H＋)＞c(OH－)，所以溶液显酸性。(4)由已知得 Al(OH)3 溶于 NaOH 溶 液反应的平衡常数： K＝ － 2 ） c（OH－）＝ － 2 ）·c（H＋） c（H＋）·c（OH－）＝2.0×10－13 1.0×10－14＝20。答案：(1)D (2)2Al＋2NaOH＋2H2O===2NaAlO2＋3H2↑ (3)Al(OH)3 Al3＋水解，使溶液中 H＋浓度增大 (4)20 10．氯化铜、氯化亚铜是重要的化工原料，广泛地用作有机合成催化剂。 实验室中以粗铜(含杂质 Fe)为原料，某种制备铜的氯化物的流程如下。 按要求回答下列问题： (1)操作①的名称是________，检验溶液 2 中是否含有杂质离子的试剂是________。操作②需 在氯化氢气流中经过加热浓缩、________、过滤、洗涤、干燥。 (2)上述流程中，所得固体 1 需要加稀盐酸溶解，其理由是 ______________________________________________________； 溶液 1 可加试剂 X 用于调节 pH 以除去杂质， X 可选用下列试剂中的(填序号)________。 a．NaOH b．NH3·H2O c．CuO d．CuSO4 (3)反应②是向溶液 2 中通入一定量的 SO2，加热一段时间后生成 CuCl 白色沉淀。写出制备 CuCl 的离子方程式：_______________。 (3)溶液 2 含有 CuCl2，通入一定量的 SO2，生成白色沉淀 CuCl，发生氧化还原反应，SO2 为还 原剂，被氧化为 SO 2－ 4 ，所以离子方程式为：2Cu2＋＋2Cl－＋SO2＋2H2O2CuCl↓＋4H＋＋SO 2－ 4 答案：(1)过滤 KSCN 溶液 冷却结晶(结晶) (2)抑制氯化铜、氯化铁水解 c (3)2Cu2＋＋2Cl－＋SO2＋2H2O2CuCl↓＋4H＋＋SO 2－ 4易错起源 1、Na2O2 的性质与有关计算 例 1、某化合物由两种单质直接反应生成，将其加入 Ba(HCO3)2 溶液中同时有气体和沉淀产生。 下列化合物中符合上述条件的是( ) A．AlCl3 B．Na2O C．FeCl2 D．SiO2 解析 A 项，AlCl3 可由 Al 与 Cl2 反应制得，将 AlCl3 加入 Ba(HCO3)2 溶液中生成 CO2 气体和 Al(OH)3 沉淀，正确；B 项，Na2O 加入 Ba(HCO3)2 溶液中没有气体产生，错误；C 项，Fe 与 Cl2 反应生成 FeCl3，错误；D 项，SiO2 与 Ba(HCO3)2 不反应，错误。 答案 A 【变式探究】某学习小组做 Na2O2 与水反应的实验时，发现向 Na2O2 与水反应的溶液中滴加酚 酞时溶液呈现红色，但红色很快褪去。甲、乙、丙三位同学对此现象分别作了如下推测： 甲：因为该反应是放热反应，所以可能是温度升高使红色褪去。 乙：由于所加水量较少，红色褪去可能是 NaOH 溶液浓度较大的缘故。 丙：Na2O2 具有强氧化性，Na2O2 与水反应的产物中含有的 H2O2 等也具有强氧化性，可能是氧 化漂白了红色物质。你认为说法正确的是( ) A．甲同学推测正确 B．乙同学推测正确 C．丙同学推测正确 D．以上都不对 【答案】 C 【名师点睛】 1．Na2O2 的强氧化性、漂白性 (1)化合价与性质的关系 Na2O2 中氧元素为-1 价，Na2O2 既有氧化性，又有还原性，但主要表现氧化性。 (2)强氧化性的表现实例【锦囊妙计，战胜自我】 有关 Na2O2 与 CO2、H2O 反应的重要关系 2CO2＋2Na2O2===2Na2CO3＋O2 2H2O＋2Na2O2===4NaOH＋O2↑ (1)物质的量关系 无论是 CO2 或 H2O 的单一物质还是二者的混合物，通过足量的 Na2O2 时，CO2 或 H2O 与放出 O2 的物质的量之比均为 2∶1。 (2)气体体积关系 若 CO2 与水蒸气的混合气体(或单一气体)通过足量 Na2O2，气体体积的减少量等于原混合气体 体积的 ，也等于生成氧气的量。 (3)电子转移关系 当 Na2O2 与 CO2、H2O 反应时，物质的量关系为 2Na2O2～O2～2e－。 (4)固体质量关系 相当于固体(Na2O2)只吸收了 CO2 中的“CO”或 H2O 中的“H2”；可以看作发生相应的反应：Na2O2 ＋CO===Na2CO3、 Na2O2＋H2===2NaOH(实验上两反应不能发生)。 (5)先后顺序关系 一定量的 Na2O2 与一定量的 CO2 和 H2O(g)的混合物的反应，可视作 Na2O2 先与 CO2 反应，待 CO2 反应完全后，Na2O2 再与 H2O 发生反应。 易错起源 2、 Na2CO3 与 NaHCO3 的性质与计算 例 2．用如图所示装置进行下列实验：将①中溶液滴入②中，预测的现象与实际相符的是( )选项 ①中物质 ②中物质 预测②中的现象 A 稀盐酸 碳酸钠与氢氧化钠的混合溶液 立即产生气泡 B 浓硝酸 用砂纸打磨过的铝条 产生红棕色气体 C 氯化铝溶液 浓氢氧化钠溶液 产生大量白色沉淀 D 草酸溶液 高锰酸钾酸性溶液 溶液逐渐褪色 答案 D 【变式探究】有 A、B 两个完全相同的装置，某学生分别在它们的侧管中装入 1.06 g Na2CO3 和 0.84 g NaHCO3，A、B 中分别装有 10 mL 相同浓度的盐酸，将两个侧管中的物质同时倒入 各自的试管中，下列叙述正确的是( ) A．A 装置的气球膨胀速率快 B．若最终两气球体积相同，则盐酸的浓度一定大于或等于 2 mol/L C．若最终两气球体积不同，则盐酸的浓度一定小于或等于 1 mol/L D．最终两试管中 Na＋、Cl－的物质的量一定相同 【解析】 n(Na2CO3)＝ 1.06 g 106 g·mol－1＝0.01 mol，n(NaHCO3)＝ 0.84 g 84 g·mol－1＝0.01 mol，当两者 恰好与盐酸反应时都将生成 0.01 mol CO2，两者与盐酸反应的化学方程式分别为：Na2CO3＋ 2HCl===2NaCl＋H2O＋CO2↑，NaHCO3＋HCl===NaCl＋H2O＋CO2↑，当两气球体积相同时，NaHCO3 与盐酸反应快，膨胀速率快，消耗盐酸 0.01 mol，而 Na2CO3 与盐酸反应速率慢，消 耗盐酸 0.02 mol，故盐酸浓度应大于或等于 2 mol/L。 【答案】 B 【名师点睛】 1．Na2CO3、NaHCO3 的鉴别 (1)若为固体 可利用加热法，加热产生使石灰水变浑浊气体的是 NaHCO3。 (2)若为溶液 可利用沉淀法，加入 BaCl2 溶液，产生白色沉淀的是 Na2CO3；也可利用气体法，滴加稀盐酸， 立即产生气泡的是 NaHCO3，开始无气泡产生(或气泡较少)的是 Na2CO3。 2．Na2CO3、NaHCO3 和盐酸反应 (1)放出 CO2 的速率 NaHCO3 溶液与盐酸反应放出 CO2 的速率快。 (2)Na2CO3 溶液与盐酸的互滴鉴别 向 Na2CO3 溶液中逐滴加入盐酸，开始无气泡产生，而向盐酸中滴加 Na2CO3 溶液开始就有气 泡产生。 (3)CO2 生成量比较 ①等物质的量的 Na2CO3、NaHCO3 分别与足量的盐酸反应，产生的 CO2 相等。 ②等质量的 Na2CO3、NaHCO3 分别与足量的酸反应，NaHCO3 产生的 CO2 多。 ③等量的盐酸与足量的 Na2CO3、NaHCO3 分别反应，NaHCO3 产生的 CO2 多。 ④一定量的 NaHCO3 受热分解产生的 CO2 的量与受热分解后的残留物与酸反应产生的 CO2 的 量相等。 【锦囊妙计，战胜自我】 差量法在 NaHCO3 分解计算中的应用 在化学反应中，根据固体质量变化或相同条件下气体体积变化与原方程式中各种计量数成比 例关系，进行计算的方法。如： 2NaHCO3 Na2CO3 ＋ CO2↑ ＋ H2O Δm(固) 2×84 g 106 g 44 g 18 g 62 g 易错起源 3、 金属与酸或碱反应生成 H2 的量的关系 例 3．镁和铝分别与等浓度、等体积的过量稀硫酸反应，产生气体的体积(V)与时间(t)关系如图。反应中镁和铝的( ) A．物质的量之比为 3∶2 B．质量之比为 3∶2 C．摩尔质量之比为 2∶3 D．反应速率之比为 2∶3 【答案】 A 【方法总结】 (1)等质量的铝分别与足量强酸、强碱反应时，消耗 H＋与 OH－的物质的量之比 为 3∶1； (2)金属与酸或碱生成 H2 的量，最终取决于反应中金属失电子的物质的量。 【名师点睛】 金属与酸反应的计算 (1)实质：电子转移守恒 (2)规律 ①金属与酸反应产生氢原子的物质的量等于金属失去电子的物质的量。 ②相同物质的量的不同金属与足量酸反应产生 H2 的物质的量之比等于反应后对应金属呈现的 化合价之比。 (3)常用方法 ①守恒法：守恒法是化学计算中常用的方法，包括原子守恒、电荷守恒、电子得失守恒等。 ②平均值法：平均值法是混合物组分含量求解的常用方法，可设平均摩尔质量，要注意结合 化合价进行转化。 【锦囊妙计，战胜自我】铝与酸或碱反应生成 H2 的量的关系 铝分别与盐酸、氢氧化钠溶液反应的原理： 2Al＋6HCl===2AlCl3＋3H2↑， 2Al＋2NaOH＋2H2O===2NaAlO2＋3H2↑。 反应物量的关系 生成 H2 的关系 Al 稀盐酸、NaOH 溶液 等量 足量 n(HCl)(H2)＝ n(Al)， n(NaOH)(H2)＝ n(Al) n(HCl)(H2)∶n(NaOH)(H2)＝1∶1 足量 二者等物质的量 n(HCl)(H2)＝ n(HCl) n(NaOH)(H2)＝ n(NaOH) n(HCl)(H2)∶n(NaOH)(H2)＝1∶3 易错起源 4、 “铝三角”转化及 Al(OH)3 沉淀的分析 例 4．无水氯化铝在生产、生活中应用广泛。 (1)氯化铝在水中形成具有净水作用的氢氧化铝胶体，其反应的离子方程式为 __________________________________________________________________。 (2)工业上用铝土矿(主要成分为 Al2O3，含有 Fe2O3、SiO2 等杂质)制取无水氯化铝的一种工艺 流程示意如下： 已知： 物质 SiCl4 AlCl3 FeCl3 FeCl2 沸点/℃ 57.6 180(升华) 300 1 023 ① 步 骤 Ⅰ 中 焙 烧 使 固 体 水 分 挥 发 、 气 孔 数 目 增 多 ， 其 作 用 是 ____________________________________(只要求写出一种)。 ②步骤Ⅱ中若不通入氯气和氧气，则反应生成相对原子质量比硅大的单质是__________________________________________________________________。 ③已知： Al2O3(s)＋3C(s) ===2Al(s)＋3CO(g) ΔH1＝＋1 344.1 kJ·mol－1 2AlCl3(g)===2Al(s)＋3Cl2(g) ΔH2＝＋1 169.2 kJ·mol－1 由 Al2O3、C 和 Cl2 反应生成 AlCl3 的热化学方程式为 __________________________________________________________________。 ④步骤Ⅲ的尾气经冷却至室温后，气体用足量的 NaOH 冷溶液吸收，生成的盐主要有 3 种， 其化学式分别为________________________________________。 ⑤结合流程及相关数据分析，步骤Ⅴ中加入铝粉的目的是_________________ _______________________________________________________。 和(ii)，根据盖斯定律，(i)－(ii)可得所求热化学方程式：Al2O3(s)＋3C(s)＋3Cl2(g)===2AlCl3(g) ＋3CO(g) ΔH＝＋174.9 kJ/mol；④步骤Ⅲ经冷却至室温后，气体用足量的 NaOH 冷溶液吸收， Cl2 与浓 NaOH 溶液发生反应生成 NaCl、NaClO3 和 H2O。随着反应进行，溶液浓度变小，这 时 Cl2 与稀 NaOH 溶液发生反应生成 NaCl、NaClO 和 H2O。因此，得到的 3 种盐分别为 NaCl、 NaClO、NaClO3。⑤Al 的活动性强于 Fe，在步骤Ⅴ中加入 Al 粉与 FeCl3 发生置换反应，以除 去 FeCl3 从而提高 AlCl3 的纯度。 答案 (1)Al3＋＋3H2O Al(OH)3(胶体)＋3H＋ (2)①防止后续步骤生成的 AlCl3 水解或增大反应物的接触面积，加快反应速率 ②Fe 或铁 ③Al2O3(s)＋3C(s)＋3Cl2(g)===2AlCl3(g)＋3CO(g) ΔH＝＋174.9 kJ/mol ④NaCl、NaClO、NaClO3 ⑤除去 FeCl3，提高 AlCl3 纯度 【变式探究】将一定质量的镁、铝合金投入一定浓度的 100 mL 盐酸中，使合金全部溶解，向 所得溶液中滴加 5.00 mol·L－1 的 NaOH 溶液至过量，生成沉淀的质量与加入 NaOH 溶液的体积的关系如图所示。 试求：(1)原合金中铝的质量分数。 (2)盐酸的物质的量浓度。 (2)由图示可知，完全沉淀时消耗 NaOH 溶液 160 mL，相当于剩余的盐酸和溶解 Mg、Al 所消 耗盐酸的总量。 HCl ～ NaOH 1 1 0．800 mol 0.16 L×5.00 mol·L－1 c(HCl)＝n V＝0.800 mol 0.10 L ＝8.00 mol·L－1 【答案】 (1)36% (2)8.00 mol·L－1 【名师点睛】 1．“铝三角”转化关系2．可溶性铝盐与强碱(如 NaOH)溶液反应，Al 元素存在形态分析 3．可溶性偏铝酸盐与酸(如盐酸)反应所得沉淀物质的量与反应物之间量的关系 4．Al(OH)3 沉淀的图象分析 (1)向 AlCl3 溶液中滴入 NaOH 溶液 (2)向 NaOH 溶液中滴入 AlCl3 溶液【锦囊妙计，战胜自我】 “铝三角”的应用 (1)鉴别(利用滴加顺序不同，现象不同) AlCl3 溶液中滴加 NaOH 溶液现象为：先生成白色沉淀，后沉淀又溶解。 NaOH 溶液中滴加 AlCl3 溶液现象为：开始无明显现象，后产生白色沉淀，不溶解。 (2)分离提纯 ①利用 Al 能溶于强碱溶液，分离 Al 与其他金属的混合物。 ②利用 Al2O3 能与强碱反应，分离 Al2O3 与其他金属氧化物。 ③利用 Al(OH)3 的两性，分离 Al3＋与其他金属阳离子。 易错起源 5、铁三角的转化关系 例 5．硼及其化合物在工业上有许多用途。以铁 硼矿(主要成分为 Mg2B2O5·H2O 和 Fe3O4，还有少量 Fe2O3、FeO、CaO、Al2O3 和 SiO2 等)为原料制备硼酸(H3BO3)的工艺流程如图所示： 回答下列问题： (1)写出 Mg2B2O5·H2O 与硫酸反应的化学方程式________________。为提高浸出速率，除适当 增加硫酸浓度外，还可采取的措施有____________________ ________________________________________________________(写出两条)。 (2)利用________的磁性，可将其从“浸渣”中分离。“浸渣”中还剩余的物质是 ____________________________________________________(写化学式)。 (3)“净化除杂”需先加 H2O2 溶液，作用是_____________________________。然后再调节溶液 的 pH 约为 5，目的是___________________________________。 (4)“粗硼酸”中的主要杂质是________(填名称)。 (5)以硼酸为原料可制得硼氢化钠(NaBH4)，它是有机合成中的重要还原剂，其电子式为 ________。 (6)单质硼可用于生产具有优良抗冲击性能的硼钢。以硼酸和金属镁为原料可制备单质硼，用化学方程式表示制备过程_______________________________。 将 Fe2＋氧化为 Fe3＋，然后再通过调节 pH 促进 Fe3＋、Al3＋水解生成 Fe(OH)3、Al(OH)3 沉淀而 除去。(4) “粗硼酸”中的主要杂质是没有除去的 MgSO4。(5)NaBH4 由 Na＋和 BH － 4 组成。其中 的氢显－1 价，－1 价的 H 具有较强的还原性。(6)以硼酸和金属镁为原料可制备单质硼的过程 是：H3BO3 分解生成 B2O3，B2O3 与金属镁发生置换反应生成单质 B。 答案 (1)Mg2B2O5·H2O＋2H2SO42MgSO4＋2H3BO3 提高反应温度、减小铁硼矿粉粒径 (2)Fe3O4 SiO2 和 CaSO4 (3)将 Fe2＋氧化为 Fe3＋ 使 Al3＋和 Fe3＋形成氢氧化物沉淀而除去 (4)硫酸镁 (5) (6)2H3BO3B2O3＋3H2O B2O3＋3Mg 2B＋3MgO 【变式探究】FeCl3 可通过多种途径转化成 FeCl2。 (1) 在 FeCl3 溶 液 中 加 入 适 量 氢 碘 酸 ， 发 生 反 应 的 离 子 方 程 式 为 ________________________________； (2)工业上常将无水 FeCl3 在氮气作保护气的条件下加热至 300～350℃，通入干燥的 H2，而制 得 FeCl2。该反应的化学方程式为___________________________； (3)工业上另一种制备 FeCl2 的方法是：将无水的 FeCl3 与适量氯苯(C6H5Cl)，在 130℃持续加热 约 3 小时，可发生如下反应： 2FeCl3＋C6H5Cl 2FeCl2＋C6H4Cl2＋HCl 根据有机反应规律，该反应中氯苯发生的是________(填有机反应类型)。 (4)分析上述三个反应，下列有关说法正确的是________(填序号)。 ①反应(1)中，氢碘酸既表现了酸性，又表现了还原性 ②反应(3)中，HCl 为氧化产物③上述三个反应中，FeCl2 均为还原产物 (5)请另写一个 FeCl3 转化成 FeCl2 的化学方程式： _________________________________________________。 【答案】 (1)2Fe3＋＋2I－===2Fe2＋＋I2 (2)2FeCl3＋H2 2FeCl2＋2HCl (3)取代反应 (4)③ (5)2FeCl3＋Fe===3FeCl2(其他答案合理均可) 【名师点睛】 铁三角的转化关系 1．Fe ⇒ Fe2＋ 铁与氧化性比较弱的非金属(如 S、I2)，非氧化性酸(如盐酸、稀 H2SO4)，不活泼金属的盐溶液 (如 CuSO4 溶液)，FeCl3 溶液反应，都可实现这种转化。例如： Fe＋CuSO4===Cu＋FeSO4； Fe＋2FeCl3===3FeCl2；Fe＋2H＋===Fe2＋＋H2↑。 2．Fe2＋ ⇒ Fe 比较活泼的金属(如 Al、Zn)、CO、H2、C 等能从亚铁化合物中置换出铁来。例如：FeCl2＋ Zn===ZnCl2＋Fe； FeO＋H2Fe＋H2O。 3．Fe ⇒ Fe3＋ 铁与强氧化剂，如 Cl2、H2O2、KMnO4(H＋)、HNO3、 浓 H2SO4 在一定条件下反应都会实现这种转化。例如：2Fe＋3Cl2 2FeCl3。 4．Fe3＋ ⇒ Fe 可通过较强还原剂实现，如 Al、CO 等。例如 Fe2O3＋3CO 2Fe＋3CO2； Fe2O3＋2Al2Fe＋Al2O3。 5．Fe2＋ ⇒ Fe3＋ 亚铁盐与强氧化剂反应，如 Cl2、Br2、HNO3、浓硫酸、 KMnO4(H＋)、H2O2 等。例如：2FeCl2＋Cl2===2FeCl3。 6．Fe3＋ ⇒ Fe2＋ 铁盐溶液与比较强的还原剂反应，如 Fe、Cu、碘化物、硫化物等。例如： 2Fe3＋＋S2－===2Fe2＋＋S↓； 2Fe3＋＋Cu===2Fe2＋＋Cu2＋； 2Fe3＋＋Fe===3Fe2＋； 2Fe3＋＋2I－===2Fe2＋＋I2。 【锦囊妙计，战胜自我】 应用“铁三角”的转化关系可以解决的有关问题： (1)判断离子共存：如 Fe3＋与 S2－、I－因发生氧化还原反应不能大量共存。 (2)配制含 Fe2＋的溶液时，可向溶液中加入铁钉或铁粉以防止 Fe2＋被氧化。 易错起源 6、 Fe2＋、Fe3＋的检验及 Fe 与 HNO3 的反应 例 6．某同学采用硫铁矿焙烧取硫后的烧渣(主要成分为 Fe2O3、SiO2、Al2O3，不考虑其他杂质) 制备七水合硫酸亚铁(FeSO4·7H2O)，设计了如下流程： 下列说法不正确的是（ ） A.溶解烧渣选用足量硫酸，试剂 X 选用铁粉 B.固体 1 中一定有 SiO2，控制 pH 是为了使 Al3＋转化为 Al（OH）3 进入固体 2 C.从溶液 2 得到 FeSO4·7H2O 产品的过程中，须控制条件防止其氧化和分解 D.若改变方案，在溶液 1 中直接加 NaOH 至过量，得到的沉淀用硫酸溶解，其溶液经结晶分离也可得到 FeSO4·7H2O 解析 根据题意，分析得出以下流程： A 项，溶解烧渣选用足量硫酸，试剂 X 选用铁粉，正确；B 项，由于 SiO2 不溶于硫酸，则固 体 1 中一定含有 SiO2，为了使溶液中的 Al3＋转化成 Al（OH）3 沉淀，故用 NaOH 溶液控制 pH， 得固体 2 为 Al（OH）3，正确；C 项，由于 Fe2＋易被氧化、FeSO4·7H2O 易分解，故在从 FeSO4 溶液中得到 FeSO4·7H2O 产品过程中，须控制条件防止其氧化和分解，正确； D 项，若在溶 液 1[Fe2（SO4）3 和 Al2（SO4）3 溶液]中直接加 NaOH 至过量，得到的为 Fe（OH）3，用硫酸 溶解得到 Fe2（SO4）3 溶液，故经结晶不能得到 FeSO4·7H2O，错误。 答案 D 【变式探究】下列有关 Fe2(SO4)3 溶液的叙述正确的是( ) A．该溶液中，K＋、Fe2＋、C6H5OH、Br－可以大量共存 B．和 KI 溶液反应的离子方程式：Fe3＋＋2I－===Fe2＋＋I2 C．和 Ba(OH)2 溶液反应的离子方程式：Fe3＋＋SO 2－ 4 ＋Ba2＋＋3OH－===Fe(OH)3↓＋BaSO4↓ D．1 L 0.1 mol·L－1 该溶液和足量的 Zn 充分反应，生成 11.2 g Fe 【名师点睛】 1．Fe3＋的检验 (1)加入 NaOH 等碱溶液，生成红褐色沉淀。 Fe3＋＋3OH－===Fe(OH)3↓(红褐色) (2)加入 KSCN 溶液，溶液变为红色。 Fe3＋＋3SCN－===Fe(SCN)3(红色) (3)加入苯酚稀溶液，出现紫色。(4)加入亚铁氰化钾[K4Fe(CN)6]生成蓝色沉淀。 2．Fe2＋的检验 (1)在被检验的溶液中加碱，产生白色絮状沉淀，白色沉淀迅速变成灰绿色，最终变为红褐色， 证明有 Fe2＋存在。 Fe2＋＋2OH－===Fe(OH)2↓ 4Fe(OH)2＋O2＋2H2O=== 4Fe(OH)3 (2)在被检验的溶液中，滴加 KSCN 溶液，无明显现象，再通入 Cl2，若变成红色溶液，证明有 Fe2＋存在。 2Fe2＋＋Cl2===2Fe3＋＋2Cl－ Fe3＋＋3SCN－===Fe(SCN)3(红色) 3．Fe 与 HNO3 的反应 (1)铁与浓硝酸在常温下钝化，在加热时剧烈反应。 (2)铁与稀硝酸反应 HNO3 过量时： Fe＋4HNO3===Fe(NO3)3＋NO↑＋2H2O…① Fe 过量时： 3Fe＋8HNO3===3Fe(NO3)2＋2NO↑＋4H2O…② 铁与稀硝酸反应有关量的问题，可用数轴表示为： ①当错误!≤ 1 4时，按反应①进行 产物仅有 Fe(NO3)3，HNO3 可能有剩余。 ②错误!≥ 3 8，按反应②进行，产物仅有 Fe(NO3)2，Fe 可能有剩余。 ③当1 4