（课标I）2020版高考化学一轮复习 专题六 铁、铜及其化合物课件

专题六铁、铜及其化合物高考化学(课标专用)A组课标Ⅰ卷题组五年高考考点一铁及其化合物1.(2018课标Ⅰ,7,6分)磷酸亚铁锂(LiFePO4)电池是新能源汽车的动力电池之一。采用湿法冶金工艺回收废旧磷酸亚铁锂电池正极片中的金属,其流程如下: 下列叙述错误的是 ()A.合理处理废旧电池有利于保护环境和资源再利用B.从“正极片”中可回收的金属元素有Al、Fe、LiC.“沉淀”反应的金属离子为Fe3+D.上述流程中可用硫酸钠代替碳酸钠答案D本题考查工艺流程分析,铝、铁、锂的化合物的性质等。合理处理废旧电池可回收有关金属,达到资源再利用的目的,同时有利于环境保护,A项正确;由流程图可知,“正极片”中含有的金属元素有Al、Fe、Li,B项正确;LiFePO4中铁元素的化合价为+2价,在H2SO4、HNO3作用下转化为Fe3+,经碱液处理形成Fe(OH)3沉淀,C项正确;Li2CO3难溶于水,而Li2SO4可溶于水,故不能用Na2SO4代替Na2CO3,D错误。审题方法以元素化合物的性质为依据,分析流程中各物质的转化。2.(2019课标Ⅰ,27,15分)硫酸铁铵[NH4Fe(SO4)2·xH2O]是一种重要铁盐。为充分利用资源,变废为宝,在实验室中探究采用废铁屑来制备硫酸铁铵,具体流程如下: 回答下列问题:(1)步骤①的目的是去除废铁屑表面的油污,方法是。(2)步骤②需要加热的目的是,温度保持80~95℃,采用的合适加热方式是。铁屑中含有少量硫化物,反应产生的气体需要净化处理,合适的装置为(填标号)。 (3)步骤③中选用足量的H2O2,理由是。分批加入H2O2,同时为了,溶液要保持pH小于0.5。(4)步骤⑤的具体实验操作有,经干燥得到硫酸铁铵晶体样品。(5)采用热重分析法测定硫酸铁铵晶体样品所含结晶水数,将样品加热到150℃时失掉1.5个结晶水,失重5.6%。硫酸铁铵晶体的化学式为。答案(1)碱煮水洗(2)加快反应热水浴C(3)将Fe2+全部氧化为Fe3+;不引入杂质防止Fe3+水解(4)加热浓缩、冷却结晶、过滤(洗涤)(5)NH4Fe(SO4)2·12H2O解析本题涉及的考点有铁及其化合物、氧化还原反应和工艺流程等;考查了学生将实际问题分解,通过运用相关知识分析和解决化学问题的能力。(1)用热纯碱溶液洗去铁屑表面的油污后,再用水洗涤铁屑表面附着物。(2)加热可以加快化学反应速率,进而加快铁屑的溶解。为便于控制温度在80~95℃,可采取水浴加热方式。铁屑中硫化物与稀H2SO4反应生成酸性气体H2S,可用碱液吸收,并用倒扣漏斗,既能充分吸收又能防止倒吸。(3)步骤③利用H2O2的强氧化性将Fe2+全部氧化为Fe3+。为防止Fe3+水解,需控制溶液的pH小于0.5。(4)从溶液中得到产品硫酸铁铵晶体,先加热浓缩、冷却结晶,然后过滤、洗涤、干燥即可。(5)设硫酸铁铵晶体的物质的量为1mol,加热到150℃,失去1.5mol(即27g)水,质量减轻5.6%,则硫酸铁铵晶体的相对分子质量为 ≈482,NH4Fe(SO4)2的相对分子质量为266,则剩余部分为水, =12,故硫酸铁铵晶体的化学式为NH4Fe(SO4)2·12H2O。275.6%482266183.(2017课标Ⅰ,27,14分)Li4Ti5O12和LiFePO4都是锂离子电池的电极材料,可利用钛铁矿(主要成分为FeTiO3,还含有少量MgO、SiO2等杂质)来制备。工艺流程如下: 回答下列问题:(1)“酸浸”实验中,铁的浸出率结果如图所示。由图可知,当铁的浸出率为70%时,所采用的实验条件为。 (2)“酸浸”后,钛主要以TiOC 形式存在,写出相应反应的离子方程式。(3)TiO2·xH2O沉淀与双氧水、氨水反应40min所得实验结果如下表所示:24l温度/℃3035404550TiO2·xH2O转化率/%9295979388分析40℃时TiO2·xH2O转化率最高的原因。(4)Li2Ti5O15中Ti的化合价为+4,其中过氧键的数目为。(5)若“滤液②”中c(Mg2+)=0.02mol·L-1,加入双氧水和磷酸(设溶液体积增加1倍),使Fe3+恰好沉淀完全即溶液中c(Fe3+)=1.0×10-5mol·L-1,此时是否有Mg3(PO4)2沉淀生成?(列式计算)。FePO4、Mg3(PO4)2的Ksp分别为1.3×10-22、1.0×10-24。(6)写出“高温煅烧②”中由FePO4制备LiFePO4的化学方程式。答案(1)100℃、2h,90℃、5h(2)FeTiO3+4H++4Cl- Fe2++TiOC +2H2O(3)低于40℃,TiO2·xH2O转化反应速率随温度升高而增加;超过40℃,双氧水分解与氨气逸出导致TiO2·xH2O转化反应速率下降(4)4(5)Fe3+恰好沉淀完全时,c(P )= mol·L-1=1.3×10-17mol·L-1,c3(Mg2+)·c2(P )值为0.013×(1.3×10-17)2=1.7×10-40Ksp[Mg3(PO4)2],因此不会生成Mg3(PO4)2沉淀(6)2FePO4+Li2CO3+H2C2O4 2LiFePO4+3CO2↑+H2O↑24l34O2251.3101.01034O解析本题以工艺流程为依托,考查图表分析能力和有关Ksp的计算等。(1)由图可知,当铁的浸出率为70%时,所采用的实验条件为100℃、2h或90℃、5h。(2)“酸浸”后,钛主要以 形式存在,反应的离子方程式为FeTiO3+4H++4Cl- Fe2++TiOCl2-4+2H2O。(3)TiO2·xH2O转化反应速率受温度、反应物浓度等因素的影响。低于40℃,TiO2·xH2O转化反应速率随温度升高而增加;超过40℃,双氧水分解与氨气逸出导致TiO2·xH2O转化反应速率下降。(4)Li2Ti5O15中Ti为+4价,Li为+1价,设过氧键的数目为x,则1×2+4×5=2×(15-2x)+2x,x=4。(6)高温下FePO4与Li2CO3和H2C2O4反应制备LiFePO4,根据得失电子守恒和原子守恒可得化学方程式:2FePO4+Li2CO3+H2C2O4 2LiFePO4+H2O↑+3CO2↑。24TiOCl1.首尾分析法对一些线型流程工艺(从原料到产品为“一条龙”的生产工序)题,首先对比分析流程图中第一种物质(原材料)与最后一种物质(产品),从对比分析中找出原料与产品之间的关系,弄清生产过程中原料转化为产品的基本原理和分离、提纯产品的化工工艺,然后结合题设的问题,逐一推敲解答。解题方法无机物制备工艺流程题的破解方法2.截段分析法对于用同样的原材料生产两种或多种产品(包括副产品)的工艺流程题,用截段分析法更容易找到解题的切入点。用截段分析法解工艺流程题关键在于看清主、副产品是如何分开的,以此确定如何截段,截几段更合适,一般截段以产品为准点。4.(2015课标Ⅰ,27,14分)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。答案(14分)(1)Mg2B2O5·H2O+2H2SO4 2H3BO3+2MgSO4(2分)提高反应温度、减小铁硼矿粉粒径(2分)(2)Fe3O4SiO2和CaSO4(1分,2分,共3分)(3)将Fe2+氧化成Fe3+使Fe3+与Al3+形成氢氧化物沉淀而除去(每空1分,共2分)(4)(七水)硫酸镁(1分)(5)Na+[H： ：H]-(2分)(6)2H3BO3 B2O3+3H2O、B2O3+3Mg 2B+3MgO(2分)HHB解析(1)硫酸可与硼酸盐反应制取酸性较弱的硼酸,所以Mg2B2O5·H2O与硫酸反应的化学方程式为Mg2B2O5·H2O+2H2SO4 2MgSO4+2H3BO3。为提高浸出速率,除适当增加硫酸浓度外,还可采取提高反应温度、减小铁硼矿粉粒径等措施。(3)“净化除杂”需先加H2O2溶液,其作用是把Fe2+氧化为Fe3+,然后调节溶液的pH约为5,使Al3+和Fe3+以Al(OH)3、Fe(OH)3形式沉降而除去。(4)“粗硼酸”中所含杂质主要是没有除去的易溶性镁盐,故为(七水)硫酸镁。(5)硼氢化钠的电子式为Na+[H： ：H]-。(6)利用Mg的还原性制取硼的化学方程式为2H3BO3 B2O3+3H2O、B2O3+3Mg 2B+3MgO。HHB审题方法在审题的过程中,要注意结合化工流程的目的来分析每一步在处理什么问题。规律方法化工生产就是将化学实验工业化,所以在解答化工流程题的过程中,应该结合化工生产的目的,来分析每一步操作的目的,而这些操作大多数是为了原料的分离、提纯,所以涉及的实验操作往往是过滤、萃取、蒸馏等,而且所加入的处理试剂与平时分离、除杂所选用的试剂在选用原理上都是相似的。考点二铜及其化合物金属的冶炼(2015课标Ⅰ,10,6分)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1.0mol·L-1Fe2(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0.1mol·L-1MgSO4溶液滴入NaOH溶液至不再有沉淀产生,再滴加0.1mol·L-1CuSO4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的小答案DA项,稀硝酸加入过量铁粉中,产物是Fe2+,滴加KSCN溶液,不会出现血红色;B项,将铜粉加入1.0mol·L-1Fe2(SO4)3溶液中,溶液变蓝,发生了反应:2Fe3++Cu 2Fe2++Cu2+,说明氧化性Fe3+Cu2+,没有黑色固体出现;C项,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,铝箔表面的铝和空气中的氧气反应生成Al2O3,Al2O3熔点高,包裹着熔化的铝,熔化后的液态铝不会滴落下来;D项,将0.1mol·L-1MgSO4溶液滴入NaOH溶液至不再有沉淀产生,说明NaOH已反应完全,再滴加0.1mol·L-1CuSO4溶液,白色沉淀变为浅蓝色沉淀,说明Cu(OH)2的溶度积比Mg(OH)2的小。关联知识Mg(OH)2(s)+Cu2+(aq) Cu(OH)2(s)+Mg2+(aq),Cu(OH)2比Mg(OH)2更难溶。温馨提示A选项中涉及Fe参与的氧化还原反应,要注意Fe是否过量。B组课标Ⅱ、Ⅲ及其他省(区、市)卷题组考点一铁及其化合物1.(2018江苏单科,9,2分)在给定条件下,下列选项所示的物质间转化均能实现的是 ()A.NaHCO3(s) Na2CO3(s) NaOH(aq)B.Al(s) NaAlO2(aq) Al(OH)3(s)C.AgNO3(aq) [Ag(NH3)2]+(aq) Ag(s)D.Fe2O3(s) Fe(s) FeCl3(aq)答案A2NaHCO3 Na2CO3+CO2↑+H2O、Na2CO3+Ca(OH)2 CaCO3↓+2NaOH,A正确;NaAlO2与过量HCl(aq)反应生成AlCl3和NaCl,B不正确;[Ag(NH3)2