2020届高考化学二轮复习 第一部分 专题九 考点2 金属及其化合物在实验中的应用课件

专题九常见金属元素及其化合物考点2金属及其化合物在实验中的应用1．钠的重要化合物的性质实验(1)验证Na2O2的强氧化性的实验。①Na2O2投入FeCl2溶液中，可将Fe2＋氧化成Fe3＋，同时生成红褐色沉淀。②Na2O2投入氢硫酸中，可将H2S氧化成单质硫，溶液变浑浊。③Na2O2投入Na2SO3溶液中，可将SO2－3氧化成SO2－4。④Na2O2具有漂白性，投入品红溶液中，可使品红溶液褪色。(2)Na2CO3与NaHCO3的鉴别实验。①热稳定性不同。②和酸反应生成气体的速率不同(相同条件下)。③阴离子不同。④溶液的酸碱性。2．铝及其化合物的性质实验(1)铝热反应实验。将干燥的氧化铁与铝粉的混合物放入纸漏斗中，在混合物上面加少量KClO3固体，中间插上一根镁带，并将镁带点燃。实验现象：反应放出大量的热，并放出耀眼的光芒；纸漏斗下部被烧穿，有熔融物落入沙中。反应化学方程式：Fe2O3＋2Al=====高温2Fe＋Al2O3。(2)AlCl3溶液的鉴别实验。AlCl3溶液中滴加NaOH溶液现象为：先生成白色沉淀，后沉淀溶解；NaOH溶液中滴加AlCl3溶液现象为：开始生成的沉淀立即溶解，后产生白色沉淀，继续滴加沉淀不溶解。3．铁及其化合物的性质实验(1)Fe3＋的检验方法较多，如观察溶液颜色法、NaOH溶液法、KSCN溶液法，最好也最灵敏的方法是KSCN溶液法，实验现象为溶液变成血红色。Fe2＋的检验可采用先加入KSCN溶液再加入氧化剂的方法。(2)除去酸性ZnCl2溶液中的FeCl2，应先加入H2O2，再加入ZnO，使Fe3＋水解生成沉淀后过滤除去。4．常考金属及其化合物的除杂方法混合物(括号内为杂质)除杂试剂或方法分离方法Na2CO3(NaHCO3)加热固体使杂质完全分解－NaHCO3(Na2CO3)溶于水，通入过量CO2气体蒸发浓缩、冷却结晶NaCl(NH4Cl)加热固体使杂质完全分解－FeCl2(FeCl3)溶于水，加足量铁粉过滤、蒸发浓缩、冷却结晶FeCl3(FeCl2)溶于水，加足量氯水蒸发浓缩、冷却结晶MgCl2(FeCl3)溶于水，加足量氧化镁过滤、蒸发浓缩、冷却结晶Fe(OH)3胶体(FeCl3)蒸馏水渗析Mg(Al)加过量NaOH溶液过滤、洗涤Cu(CuO)加过量盐酸或稀H2SO4过滤、洗涤3．下列过程中，没有明显实验现象的是()A．向Fe(NO3)2溶液中滴加稀硫酸B．将HCl通入NaAlO2溶液中C．加热溶有SO2的品红溶液D．向碳酸氢钠溶液中滴加氢氧化钠溶液解析：NO－3在酸性条件下可氧化Fe2＋，溶液由浅绿色变为棕黄色，A项不符合题意；将HCl通入NaAlO2溶液中可生成氢氧化铝沉淀，HCl过量，氢氧化铝溶解，生成氯化铝，B项不符合题意；二氧化硫可漂白品红，加热后品红恢复原来颜色，C项不符合题意；向碳酸氢钠溶液中滴加氢氧化钠溶液生成碳酸钠和水，没有明显现象，D项符合题意。答案：D4．(2018·广东五校协作第一次联考)下列实验的现象与对应结论均正确的是()选项操作现象结论A向某溶液中加入CCl4，振荡后静置液体分层，下层呈紫红色该溶液中存在I－BAl2(SO4)3溶液中滴加过量氨水生成白色胶状物质Al(OH)3溶于氨水CFeSO4溶液中滴入酸性高锰酸钾溶液紫色褪去Fe2＋有还原性DSO2通入溴水中溶液褪色SO2有漂白性解析：向某溶液中加入CCl4，振荡后静置，分层，下层呈紫红色，说明含碘单质，A项错误；Al2(SO4)3溶液中滴加过量氨水，反应生成氢氧化铝白色沉淀，可知Al(OH)3不溶于氨水，B项错误；FeSO4溶液中滴入酸性高锰酸钾溶液，发生氧化还原反应生成铁离子，紫色褪去，说明Fe2＋有还原性，C项正确；SO2通入溴水中，发生氧化还原反应，生成H2SO4和HBr，说明SO2有还原性，D项错误。答案：C5．(2019·广东五校协作第一次联考)利用工业冶炼硫酸铜(含有Fe2＋、AsO－2、Ca2＋等杂质)提纯制备电镀硫酸铜的生产流程如下：已知：①Fe3＋、Cu2＋开始沉淀的pH分别为2.7、5.4，完全沉淀的pH分别为3.7、6.4。②Ksp[Cu(OH)2]＝2×10－20。③AsO－2＋H2O2＋H＋===H3AsO4，H3AsO4＋Fe3＋===FeAsO4↓＋3H＋。(1)溶解操作中需要配制含铜32g·L－1的硫酸铜溶液1.0L，需要称量冶炼级硫酸铜的质量至少为________g。(2)测定溶解液中的Fe2＋的浓度，可用KMnO4标准溶液滴定，取用KMnO4溶液应使用________(填“酸式”或“碱式”)滴定管，其中反应的方程式为____________。若要检验调节pH后溶液中的Fe3＋已除尽的方法是_________________________________________________________________________________________。(3)氧化后需要将溶液进行稀释及调节溶液的pH＝5，则稀释后的溶液中铜离子浓度最大不能超过________mol·L－1。(4)固体Ⅰ的主要成分除FeAsO4、Fe(OH)3外还有________，由溶液Ⅰ获得CuSO4·H2O，需要经过________、________、过滤、洗涤、干燥操作。(5)利用以上电镀级硫酸铜作为电解质，电解粗铜(含锌、银、铂杂质)制备纯铜，写出阳极发生的电极反应：__________________。解析：(1)溶解操作中需要配制含铜32g·L－1的硫酸铜溶液1.0L，需要称量冶炼级硫酸铜的质量至少为m(CuSO4)＝32g·L－1×1.0L64×160＝80g。(2)高锰酸钾具有强氧化性，取用KMnO4溶液应使用酸式滴定管；MnO－4将Fe2＋氧化为Fe3＋，同时MnO－4被还原为Mn2＋，发生反应的离子方程式为MnO－4＋5Fe2＋＋8H＋===Mn2＋＋5Fe3＋＋4H2O；检验调节pH后溶液中的Fe3＋已除尽的方法是取少量溶液Ⅰ于试管中，滴加几滴KSCN溶液，若溶液不出现血红色，则说明Fe3＋已经除尽。(3)溶液pH＝5，c(OH－)＝10－9mol·L－1，则稀释后的溶液中铜离子浓度最大不能超过2×10－20（10－9）2mol·L－1＝2×10－2mol·L－1。(4)固体Ⅰ的主要成分除FeAsO4、Fe(OH)3外还有CaCO3，操作Ⅰ从溶液中获得晶体，需经过蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤、干燥操作。(5)电解粗铜(含锌、银、铂杂质)制备纯铜，阳极发生氧化反应，阳极发生的电极反应为Zn－2e－===Zn2＋、Cu－2e－===Cu2＋。答案：(1)80(2)酸式MnO－4＋5Fe2＋＋8H＋===Mn2＋＋5Fe3＋＋4H2O取少量溶液Ⅰ于试管中，滴加几滴KSCN溶液，若溶液不出现血红色，则说明Fe3＋已经除尽(3)2×10－2(4)CaCO3蒸发浓缩冷却结晶(5)Zn－2e===Zn2＋、Cu－2e===Cu2＋1．常考化工术语关键词释义研磨、雾化将块状或颗粒状的物质磨成粉末或将液体雾化，增大反应物接触面积，以加快反应速率或使反应更充分灼烧(煅烧)使固体在高温下分解或改变结构、使杂质高温氧化、分解等。如煅烧石灰石、高岭土、硫铁矿浸取向固体中加入适当溶剂或溶液，使其中可溶性的物质溶解，包括水浸取、酸溶、碱溶、醇溶等酸浸在酸性溶液中使可溶性金属离子进入溶液，不溶物通过过滤除去的过程蒸发结晶蒸发溶剂，使溶液由不饱和变为饱和，继续蒸发，过剩的溶质就会呈晶体析出蒸发浓缩蒸发除去部分溶剂，提高溶液的浓度水洗用水洗去可溶性杂质，类似的还有酸洗、醇洗等2.操作与思考角度常见的操作思考角度加氧化剂氧化某物质，生成目标产物或除去某些离子判断能否加其他物质要考虑是否引入杂质(或影响产物的纯度)等分离、提纯过滤、蒸发、萃取、分液、蒸馏等常规操作从溶液中得到晶体的方法：蒸发浓缩→冷却结晶→过滤→洗涤、干燥提高原子利用率绿色化学(物质的循环利用、废物处理、原子利用率、能量的充分利用)在空气中或在其他气体中进行的反应或操作要考虑O2、H2O、CO2或其他气体是否参与反应；或能否达到隔绝空气、防氧化、防水解、防潮解等目的控制溶液的pH①调节溶液的酸碱性，使金属离子形成氢氧化物沉淀析出(或抑制水解)②“酸作用”还可除去氧化物(膜)③“碱作用”还可除去油污，除去铝片氧化膜，溶解铝、二氧化硅等④特定的氧化还原反应需要的酸性条件(或碱性条件)控制温度(常用水浴、冰浴或油浴)①防止副反应的发生②使化学平衡移动；控制化学反应的方向③控制固体的溶解与结晶④控制反应速率；使催化剂达到最大活性⑤升温：促进溶液中的气体逸出，使某物质达到沸点挥发⑥加热煮沸：促进水解，聚沉后利于过滤分离⑦趁热过滤：减少因降温而析出的溶质的量⑧降温：防止物质高温分解或挥发；降温(或减压)可以减少能源成本，降低对设备的要求洗涤晶体①水洗：通常是为了除去晶体表面水溶性的杂质②冰水洗涤：能洗去晶体表面的杂质离子，且防止晶体在洗涤过程中的溶解损耗③用特定有机试剂清洗晶体：洗去晶体表面的杂质，降低晶体的溶解度、有利于析出，减少损耗等④洗涤沉淀的方法：往漏斗中加入蒸馏水至浸没沉淀，待水自然流下后，重复以上操作2～3次3.物质成分的确定(1)滤渣、滤液成分的确定。要考虑样品中原料和杂质的成分在每一步骤中与每一种试剂反应的情况：①反应过程中哪些物质(离子)消失了？②所加试剂是否过量或离子间发生化学反应，又产生了哪些新离子？要考虑这些离子间是否会发生反应？(2)循环物质的确定。(3)副产品的判断。【典例】(2019·开封市高三一模)利用氯碱工业中的固体废物盐泥[主要成分为Mg(OH)2、CaCO3、BaSO4，还含有少量NaCl、Al(OH)3、Fe(OH)3、Mn(OH)2]等与废稀硫酸反应制备七水硫酸镁，既处理了三废，又有经济效益。其工艺流程如图1所示：已知：ⅰ.部分阳离子以氢氧化物形式完全沉淀时溶液的pH如表所示。沉淀物Mn(OH)2Fe(OH)2Fe(OH)3Al(OH)3Mg(OH)2pH(完全沉淀)10.028.963.204.7011.12ⅱ.两种盐的溶解度随温度的变化(单位为g/100g水)如图2所示。根据图1并参考表格pH数据和图2，请回答下列问题。(1)在酸解过程中，加入的酸为________，加快酸解速率可采取的措施有_____________________________。(2)加入的NaClO可与Mn2＋反应产生MnO2沉淀，该反应的离子方程式是___________________________。(3)本工艺流程多次用到抽滤操作，优点是__________________________。抽滤①所得滤渣A的成分为________和CaSO4；抽滤②所得滤渣B的成分为MnO2、________和________；抽滤③所得滤液D中主要阳离子的检验方法是________。(4)依据图2，操作M应采取的方法是适当浓缩，____________________________。(5)每生产1吨MgSO4·7H2O，需要消耗盐泥2吨。若原料利用率为70%，则盐泥中镁(以氢氧化镁计)的质量分数约为________。解析：本题考查工艺流程的分析，涉及物质的分离提纯、离子的检验以及离子方程式的书写等。(1)因制备的物质为七水硫酸镁，为不引入其他杂质，故应加入硫酸溶解盐泥，为加快酸解速率，可采取升温、搅拌、粉碎盐泥等措施。(2)根据得失电子守恒、元素守恒及电荷守恒，可配平离子方程式为：Mn2＋＋ClO－＋H2O===MnO2↓＋2H＋＋Cl－。(3)抽滤又称减压过滤，过滤时速度快，得到的固体较干燥；根据盐泥的成分可知，盐泥用硫酸溶解、抽滤后得到的滤渣A为BaSO4和CaSO4；根据表中数据可知，当调节滤液A的pH为5～6，时，Al3＋和Fe3＋可分别水解生成Al(OH)3和Fe(OH)3沉淀；滤液D中的阳离子主要为Na＋，其灼烧时火焰颜色为黄色，可用焰色反应进行检验。(4)根据题图2可知，MgSO4·7H2O在温度高时溶解度较大