第5講金屬材料復(fù)合材料

【2021?備考】

最新考綱素養(yǎng)落地

1.了解銅及其重要化合物的主要性質(zhì)及從宏觀與微觀相結(jié)合的視角多方面、多

應(yīng)用。層次認(rèn)識金屬材料的多樣性；以實驗為

2.了解鋁及其重要化合物的主要性質(zhì)及手段探究金屬材料的性能及組成，結(jié)合

應(yīng)用。金屬的性質(zhì)認(rèn)識金屬冶煉的方法與規(guī)

3.能列舉合金材料的重要應(yīng)用。律。

主干知識知識梳理考向突破

考點一銅及其化合物

「知識梳理」

1.銅

(1)物理性質(zhì)

紫空色固體，具有良好的延展性、導(dǎo)熱性和導(dǎo)電性。

(2)化學(xué)性質(zhì)

CuMOHkCO.潮濕空氣?酸/四七隹股.不反應(yīng)

在八11一化性酸一c2.

電幽?砒.濃做酸CU

CuCL*^-

松溶.「Cu-

CuS

①常溫下，銅在干燥的空氣中性質(zhì)穩(wěn)定，但在潮濕的空氣里則會被銹蝕，在其表

面逐漸形成一層綠色的銅銹。有關(guān)化學(xué)方程式：血U+02+82+

H2O=CU2(OH)2c03。

②寫出下列化學(xué)方程式；

銅在空氣中加熱：2CUZIO2^=2CUO；

銅絲在硫蒸氣中反應(yīng)：2Cu±S^=Cu2So

H2s(%(濃)：Cu+2H2sOJ濃)-"CuSC^+SOzJ+2H2()

Cu+HN(%(稀)：3Cu+8H+2N(%^3Cu?++2N("+4”()

_HN()：,(濃)：Cu+4H+2、()3---+2N()"+2HJ)

2.氧化銅和氧化亞銅

名稱氧化銅氧化亞銅

顏色黑色磚紅色

CU2O+2H+=CC++CU

與酸反應(yīng)(H,)CUO+2H+=CU2++H2O

+H2O

與H2反應(yīng)CUO+H20=CU±H2OCU2O+H2—^-2Cu+H2O

轉(zhuǎn)化關(guān)系4CUQ^^=2GU2O+OI1

3.氫氧化銅

(1)物理性質(zhì)：藍色沉淀

⑵化學(xué)性質(zhì)及應(yīng)用

反應(yīng)①的化學(xué)方程式：Cu(OH)2=^=CuO+H2O

反應(yīng)②的化學(xué)方程式：CU(OH)2+2H+=CU2++2H2O

4.銅鹽

(1)CU2(OH)2CO3：名稱為堿式碳酸銅,是銅綠、孔雀石的主要成分。

△C%(()H),C(),—2Cu()+

CO.,f+H,O

Cu.(()II)2C()—

稀H.S()Cu?(()H)2c(%+4H-

2Cu2,4-C()..tH-3ILO

(2)CUSO4-5H2O俗稱藍磯、膽翅。可發(fā)生

CuSO?5H,CuSO

4喈4

《藍色品體)(白色棺末)+5比0,無水CuSCh遇水變藍色，可用于檢驗水

的存在。

(3)銅鹽溶液有毒，主要是因為Ci?+作為一種重金屬離子能與蛋白質(zhì)作用，使蛋白

質(zhì)變性失去生理活性，因此可將膽機、熟石灰、水配成波爾多液，用來殺滅植物

的病毒。

「考向突破」

考向一銅及其化合物的性質(zhì)及應(yīng)用

命題角度1銅及其化合物性質(zhì)理解與辨析

［題目設(shè)計］

1.判斷正誤(正確的打”「，錯誤的打“義”)

(1)除去銅粉中混有的CuO,加入稀硝酸，過濾、洗滌、干燥(X)

⑵將銅絲插入濃硫酸加熱，反應(yīng)后把水加入反應(yīng)器中，觀察硫酸銅溶液的顏色(X)

(3)銅銹是銅被空氣中的氧氣緩慢氧化生成的氧化物(X)

(4)無水硫酸銅可用于檢驗酒精中是否含有水(J)

(5)CUSO4-5H2O失去結(jié)晶水屬于物理變化(X)

命題角度

2銅的化合物性質(zhì)及應(yīng)用

［題目設(shè)計］

2.銅及其化合物反應(yīng)過程中常伴有顏色變化，回答相關(guān)問題。

(1)向膽帆晶體中滴加一滴濃硫酸，固體顏色變化為O

(2)將紅熱的鋼絲伸入盛有氯氣的集氣瓶中，生成的煙。

⑶將銅絲在酒精燈火焰上灼燒后伸入盛乙醇的試管中，銅絲顏色變化為。

(4)向CuSCh溶液中滴加過量NaOH溶液，充分反應(yīng)后加熱煮沸，固體顏色變化為

提示(1)藍色出現(xiàn)白斑(2)棕黃色(3)紅色一黑色一紅色(4)藍色變?yōu)楹谏?/p>

考向二銅的冶煉

［命題素材］

銅的冶煉“三方法”

(1)濕法煉銅：Fe+CuSO4=FeSO4+Cu<,

(2)高溫?zé)掋~：工'業(yè)上用高溫冶煉黃銅礦的方法獲得銅(粗銅)：

2CuFeS2+402型UCu2s+3so2+2FeO(爐渣)

2Cu2s+30J2CU2O+2SO2

2CU2O+CU2S16Cu+SO2t

粗銅中銅的含量為99.5%?99.7%,主要含有Ag、Zn、Fe、Au等雜質(zhì)，粗銅通過

電解精煉可得到純度達99.95%?99.98%的銅。

(3)生物煉鋼：“吃巖石的細(xì)菌”能耐受銅鹽的毒性，并能利用空氣中的氧氣氧化

硫化銅礦石，然后把不溶性的硫化銅轉(zhuǎn)化為可溶性的硫酸銅。

生物煉銅的優(yōu)點：a.成本低；b.污染小；c.反應(yīng)條件簡單；d.含量(品位)很低的礦石

也可以被利用。

［題目設(shè)計］

3.工業(yè)上由黃銅礦(主要成分為CuFeS。冶煉銅的主要流程如下：

石英砂石英砂「氣體A

黃?燒燒一冰.「用燒_泡桐AI一粗電解一精

里1一蔽uS"es)t「(Cuq、Cu)k銅而亡銅

礦空氣空氣L熔灌B

問題討論：

(1)冰銅焙燒過程中變化分兩步：

「儀024燒「門的2s煩燒

Cu2s--廣*CU2O—jp*

第二步變化中每生成1molCu轉(zhuǎn)移電子數(shù)為。

⑵由泡銅冶煉粗銅，反應(yīng)的化學(xué)方程式為

⑶對粗銅進行電解精煉，粗銅連接電源的極，電解質(zhì)溶液可選用

溶液。

晝溫

提示(1)NA(2)3CU2O+2A1AhOs+CCu⑶正CuSO4

考向三含銅化合物的制備

「命題素材］

實驗方案的優(yōu)劣比較一般考慮以下幾個方面

⑴方案可行，能達成目的

(2)原料的利用率高，原料價格低廉

(3)產(chǎn)物、原料對環(huán)境無污染

(4)能耗低、步驟少

［題目設(shè)計］

4.某研究小組用廢銅粉制取膽磯，設(shè)計了如下幾個實驗方案：

⑴Cu稀硝勰熟:加入硫酸銅溶液番餐CUSO2H2O

⑵CU君赭CUO也造.硫酸銅溶液用熊CUSO4?5H2O

Cu一稀硫酸法發(fā)

(3)-------＞硫酸銅溶液%CuS3-5HO

熱空氣」結(jié)晶

問題討論：

(1)方案(1)中硫酸與硝酸的物質(zhì)的量的最佳配比為o

⑵方案⑶中常加入少量FeSO4以加快反應(yīng)速率，F(xiàn)eSO4的作用為

(3)方案(3)與方案(1)、方案(2)比較，優(yōu)點為

提示(1)3：2(2)催化作用(3)原料利用率高，不產(chǎn)生污染性氣體，耗能低(步驟

少)等

考點二鋁及其化合物的性質(zhì)及應(yīng)用

「知識梳理」

1.鋁的原子結(jié)構(gòu)與物理性質(zhì)

|密度較小,質(zhì)地柔軟.電和熱的良導(dǎo)體

銀白色有金

而瞬的固體

地殼中含it僅次

于氧、珪

在第三周期III3族

2.鋁的化學(xué)性質(zhì)

寫出圖中有關(guān)反應(yīng)的化學(xué)方程式或離子方程式：

泠鴛形成致密的氧化膜

AI-21

①4A1+3O2望2Ag

②2Al+3cl2^^=2A1C13

K化性酸.常溫下.遇冷的濃硫酸或濃硝酸鈍化

A1楚---

③1.?化性酸?2A1+6HQ^=2AlCh+3Hd

④2Al+2NaCH+6H2C=2Na「AI(CH)4]+3H2」

⑤2Al+Fe2O3皇暹AI2O3+2Fe(鋁熱反應(yīng))

名師提示你

(1)鋁制品在空氣中形成一層致密的氧化膜，保護內(nèi)層金屬而不生銹。

(2)鋁熱反應(yīng)為置換反應(yīng)，活潑金屬置換不活潑金屬，可用于焊接鋼軌、冶煉難熔

貴重金屬。

3.鋁的制備及用途

(1)制備原理

電解熔融AbCh：2Al2。3(熔融)"鯉4A1+3O2f0

(2)用途

①純鋁用作導(dǎo)線；②鋁合金用于制造汽車、飛機、生活用品等。

名師提示你

工業(yè)上冶煉鋁用電解熔融AL03而不用A1C13,原因是A1C13為共價化合物，液態(tài)

不導(dǎo)電O

4.氧化鋁

(1)物理性質(zhì)：難溶于水，熔點高，硬度大。

(2)化學(xué)性質(zhì)(用離子方程式表示)

與HC1反應(yīng)rAl20i+6H*=2Al*+3HQ

兩性觸化物一

與NaOH反應(yīng).AI'O+IOH+3HQ=2[A1(OH)M

(3)用途：①制造耐火用煙：②冶煉鋁。

5.從鋁土礦(主要成分是A12O3,含SiO2、Fe2O3、MgO等雜質(zhì))提取AI2O3的兩大工

藝流程：

6.氫氧化鋁

(1)物埋性質(zhì)

白色膠狀不溶于水的固體，有較強的吸附性。

(2)化學(xué)性質(zhì)

A1(OH)3的電離方程式為

AI(OH),+H,OIAI(OH)J+H'

,一式也離’

AT+30H

AKOH).,

破式也離

①強酸一匚而T

AI2Q卜鴦分解|A】(OHQ^

寫出圖中有關(guān)反應(yīng)的化學(xué)方程式或離子方程式:

①A1(OH)3+3H-=A13++3H2。；

②A1(OH)3+OH==「A1(OH)4「；

③2Al(OH)3^^ABO3+3H2。。

(3)制備

①向鋁鹽中加入氨水，嗡子方程式為

A13++3NHyH2C)=Al(OH)3I+3NH丸

②Na[Al(OH)4]溶液中通入足量CCh,離子方程式為

|A1(OH＞］+CO2=A1(OH)3I+HCO-

③Na［Al(OH)4］溶液與A1C13溶液混合：離子方程式為

31Al(OH)4「+A13,=4A1(OH)3I。

7.常見的鋁鹽

(1)復(fù)鹽：兩種不同的金屬離子(或金屬離子和錢根離子)和一種酸根離子組成的鹽。

⑵明研凈水

①明磯的化學(xué)式：KA1(SO4)2,12H2O。

②凈水原理：A13++3H2OA1(OH)3(膠體)+3H+,A1(OH)3膠體吸附水中的色素

與雜質(zhì)形成沉淀而凈水，

「考向突破」

考向一鋁及其化合物的性質(zhì)及應(yīng)用

命題角度1

［題目設(shè)計］

1.判斷正誤(正確的打“，錯誤的打“義”)

⑴鋁在空氣中耐腐蝕，所以鋁是不活潑金屬(X)

(2)冶煉鋁時常用焦炭作還原劑(X)

(3)鋁制餐具不能長時間存放酸性、堿性食物(J)

(4)MgO與A1粉的混合物也可稱為鋁熱劑(X)

⑸鋁條用砂紙打磨后插入濃硝酸中產(chǎn)生紅棕色氣體(X)

(6)強酸性溶液中鋁元素以A產(chǎn)形式存在，強堿性溶液中鋁元素以［A1(OH)4「形式存

在(J)

(7)氫氧化鋁具有弱堿性，可用于制胃酸中和劑(4)

(8)AbO3熔點高，可用作耐高溫材料(J)

(9)向A12(SO03溶液中加入過量氨水的離子方程式：

A13++3NH3H2O=A1(OH)3I+3NH；(J)

(1())氯化鋁溶液滴入濃NaOH溶液中，產(chǎn)生大量白色沉淀(X)

命題角度

2鋁的典型性質(zhì)

［題目設(shè)計］

2.鋁是一種日常生活中應(yīng)用廣泛的金屬，回答下列問題。

(1)鋁制品在空氣中具有較強的抗腐蝕性，原因是

(2)鋁可溶于燒堿溶液，反應(yīng)的離子方程式為

反應(yīng)中的氧化劑為O

(3)A1與Fe2O3可發(fā)生鋁熱反應(yīng)置換出Fe,但工業(yè)上卻不用此法冶鐵，原因是

提示(1)鋁在空氣中形成一層致密的氧化膜，把金屬鋁與空氣隔開，對內(nèi)部金屬

起到保護作用

(2)2A1+20H-+6H2O=2[Al(OH)4j-+3H2tH2O

⑶Al價格較貴、生產(chǎn)成本高

3.現(xiàn)有下列四種試劑：丸濃鹽酸b濃硝酸c.濃琉酸壯濃氫氧化鈉溶液

回答下列問題：

(1)除去鐵粉中少量鋁粉，可選用上述試劑中的(填字母，下同)。

(2)除去銅粉中少量鋁粉，可選用上述試劑中的0

提示(l)d⑵ad

考向二鋁的化合物的性質(zhì)及應(yīng)用

命題角度1AI2O3、Al(0H)3的性質(zhì)

[題目設(shè)計]

4.AI2O3、A1(OH)3為常見的兩性氧化物、兩性氫氧化物。

回答下列問題：

(1)探究二者的兩性，可選用的試劑為0

(2)用化學(xué)方法去除鋁表面的氧化物可選用的試劑為o

答案(l)NaOH溶液、稀鹽酸(其它合理答案也可)

(2)NaOH溶液、稀鹽酸[其它合理答案也可)

5.設(shè)計實驗除去下列物質(zhì)中的雜質(zhì)(括號內(nèi)為雜質(zhì))

(l)Mg(OH)2[Al(OH)3]；

(2)Al(OH)3[Mg(OH)2];

(3)MgSO4溶液[A12(SO4)3]____________________________________________

(4)A12(SO4)3溶液(MgS04)。

提示(1)向混合物中加入過量NaOH溶液，過濾(其它答案合理也可)

(2)向混合物中加入過量NH4cl溶液，過濾(其它答案合理也可)

(3)向溶液中加入過量MgO,過濾(向溶液中加入過量NaOH溶液后過濾，向所得

沉淀中加入稀硫酸溶解即可)

(4)向溶液中加入過量NaOH溶液，過濾，向濾液中通入過量CO2,過濾，再向過

濾所得沉淀中加入稀硫酸溶解即可。

考向三鋁鹽性質(zhì)及應(yīng)用

[題目設(shè)計]

6.鋁鹽是工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的重要原料，回答下列相關(guān)問題：

(l)AlCb溶液的配制方法：取A1C13固體少許，

(2)由A1C13溶液制取AICI36H2O的方法：

__________________________________________________________________O

(3)泡沫滅火器工作時反應(yīng)的離子方程式為

__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________O

外筒(鐵筒)中所盛試劑為O

(4)[A1(OH)"一與HCO5在溶液中不能共存，二者反應(yīng)的離子方程式為

(5)明磯的凈水原理為___________________________________________________

(用離子方程式表示)。如果溶液pH過低，凈水效果(填“提高”或“降

低”)。

提示(1)溶丁盛有濃鹽酸的燒杯中

⑵加入鹽酸后蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶、過濾

(3)Al3++3HCOI=A1(OH)3\+3CO2tNaHCCh溶液

(4)[AI(OH)4]_+HCOJ=A1(OH)3I+COM+H2O

(5)A13++3H2OAl(0H)3(膠體)+3H+降低

考點三金屬材料與金屬礦物的開發(fā)利用

『知識梳理」

]?合金

由兩種或兩種以上的金屈(或金屬與韭金展)熔合而成

概捻

的具有金屈特性的物杭

性質(zhì)1LTT金屬特性

熔點:多數(shù)合金的熔點比它的各成分金屬的熔點低

性i

硬度:合金的硬度一般比它的各成分金M的硬度上

名師提示你

(1)合金的物理性質(zhì)相比于成分金屬有所改變，但合金中各成分金屬的化學(xué)性質(zhì)仍

然不變。

(2)形成合金的條件：組分金屬能形成共熔體。

2.金屬冶煉的一般方法

(1)金屬在自然界中的存在

化合態(tài)在金屬化合物中.金屬元素和顯正價

游隅態(tài)金、鋁等極少數(shù)金瓜

(2)金屬冶煉的一般步驟

(3)金屬冶煉的實質(zhì)

金屬的冶煉過程就是把金屬從化合態(tài)還原為避離態(tài)的過程。即：MC±"?二三三M(寫

反應(yīng)通式，用M表示金屬)。

(4)金屬冶煉的方法(用化學(xué)方程式表示)

Na：2NaCI(熔俄)坦紇2Na+CI，t

他

解Mg：MgCX熔瞰)坦絲MgYIJ

^

Al：2ALQ.式熔融)券譬JAl+SCM

_________冰晶/________

高爐煉鐵：FeQ」+3CO旦竺沁+3CO?

還

原

選焦炭還原制銅:C+2CuO里=2Cu+COj

例

分

Hg：2HgO=2Hg+Oj

解

麻Ag：2Ag2。JAg+Oj

名師提示你

(1)用H2還原法冶煉得到的金屬，純度高，但成本也高；用CO和C還原法冶煉得

到的金屬，純度低，冶煉成本也低。

(2)用熱還原法制得的銅須用電解精煉法進行提純。

(3)金屬冶煉與金屬活動性的關(guān)系：

AgHgCu(H)PbSnFeZnAlMgNaCaK

熱分解法:熱還原法:電解法

3.鋁熱反應(yīng)

鎂帶：為鋁熱反應(yīng)的起始反應(yīng)

提供高溫條件,作引發(fā)劑

(氨酸鉀：為鐵條繼

實驗裝置續(xù)燃燒提供輒氣

修二氧化鐵和鋁粉的混合物

-----------------------------U

①鎂帶劇烈燃燒，放出一定的熱，并發(fā)出耀眼的白光，氧化鐵

實驗現(xiàn)象和鋁粉在較高溫度下發(fā)生劇烈反應(yīng)；

②紙漏斗的下部被燒穿，有熔融物落入沙中

高溫下，鋁與氧化鐵發(fā)生反應(yīng)，放出大量的熱，反應(yīng)的化學(xué)方

實驗結(jié)論

程式為2Al+Fe2O3皇建AbO3+2Fe

①制取熔點較高、活潑性弱于A1的金屬，如銘、錦、鴿等；

原理應(yīng)用

②金屬焊接，如野外焊接鋼軌等。

［鏈接新教材］

(新教材RJ第二冊P1289習(xí)題變式練)

以金紅石(主要成分為TiCh)為原料生產(chǎn)金屬鈦(Ti)的步驟如下：

i.高溫下，向金紅石與焦炭的混合物中通入CI2,得到TiC14和一種可燃性氣體;

ii.在稀有氣體(如Ar)氛圍中加熱，用鎂與TiC14反應(yīng)可得到鈦。

請回答下列有關(guān)問題：

①寫出上述兩步反應(yīng)的化學(xué)方程式_______________________________________

②步驟ii中稀有氣體氛羽的作用為，

③如步驟ii中有水蒸汽進入則會生成TiOCh,試寫出該反應(yīng)的化學(xué)方程式為

④制得鈦中常含有少量鎂，可加入鹽酸后(填一種分離方法)得到鈦。

答案(1)TiCh+2Cb+2C^^TiC14+2cO、TiCh+2Mg^=2MgCb+Ti

(2)隔絕空氣(保護氣)

(3)TiC14+H2O=TiOCh+2HC1

⑷過濾

『考向突破」

考向一合金的成分與性能

命題角度1合金成分及性能理解與辨析

［題目設(shè)計］

1.判斷正誤(正確的打“J”，錯誤的打“義”)

(1)合金材料中不可能含有非金屬元素(X)

(2)合金中各種元素的含量一定，所以合金是純凈物(X)

(3)合金的硬度一般大于成分金屬，而熔點一般低于成分金屬(V)

(4)胸銀合金能大量吸收H2形成金屬氫化物，可作儲氫材料(J)

(5)Na(Hg)俗稱鈉汞劑，其中Hg元素化合價為一1價(X)

命題角度2合金的形成條件

［題目設(shè)計］

2.所謂合金，就是不同種金屬(也包括一些非金屬)在熔化狀態(tài)下形成的一種熔合物,

根據(jù)下列四種金屬的熔沸點：

NaCuAlFe

熔點97.5℃1083℃660℃1535℃

沸點883℃2595℃2200℃3000℃

其中能與Na形成合金的是

提示A1

考向二金屬礦物的開發(fā)利用

命題角度1金屬的冶煉方法

［題目設(shè)計］

3.黃銅(銅、鋅合金)因外觀與黃金相似又俗稱“藥金”。

回答相關(guān)問題。

⑴鑒別黃金與“藥金”可采用方法。

（2）古代“藥金”冶煉方法如下：將碳酸鋅、赤銅（CsO）,木炭混合加熱至800°C,

得到金光閃閃的“藥金”。

該冶煉方法屬于法，冶煉過程中Cu2O反應(yīng)的化學(xué)方程式為

提示（1）灼燒、加鹽酸等（2）熱還原2CU2O+C叁辿4Cu+CO2t

命題角度2

冶煉原理分析

［題目設(shè)計］

4.用鋁和金屬氧化物反應(yīng)制備金屬單質(zhì)是工業(yè)上較常用的方法。例如：

2Al+4BaO=^^3Bat+BaOAbOa

常溫下Al的金屬性比Ba的金屬性（填“強”或“弱”）。利用上述方法可

制取Ba的主要原因是o

提示弱Ba的沸點比A1低，高溫變成Ba蒸氣，促進反應(yīng)向右進行

茯微專題15

核心素養(yǎng)：無機化學(xué)工藝流程的分析

素養(yǎng)說明：化學(xué)工藝流程題是近幾年高考的熱點題型。試題以工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)為背景，

與產(chǎn)品提純、環(huán)境保護、生產(chǎn)成本等相融合，依托生產(chǎn)流程，考查物質(zhì)的制備、

分離、提純、檢臉等。通過識圖聯(lián)題培養(yǎng)學(xué)生“宏觀辨識與微觀探析“素養(yǎng)，結(jié)

合流程中的初始原料與目的產(chǎn)物分析物質(zhì)的去向及相關(guān)化工措施、化學(xué)試劑的選

擇，培養(yǎng)學(xué)生信息提取、加工、整合、運用能力，借助建模手段突破解題的關(guān)鍵，

同時幫助學(xué)生樹立綠色環(huán)保的化學(xué)理念。

1.工藝流程題過程解讀

考慮副產(chǎn)品的循環(huán)利用

目標(biāo)

原料

產(chǎn)物

主要是燃燒、過濾、結(jié)晶、蒸福、

酸溶、堿溶等萃取分液等分離操作

操作,初步除通常要考慮分離條件:

掉雜質(zhì)：yPH、溫度等y

（1）讀流程圖

①箭頭：箭頭進入的是投料（反應(yīng)物）、出去的是主產(chǎn)物或副產(chǎn)物（生成物）。

②三線：出線和進線均表示物料流向或操作流程，可逆線表示物質(zhì)循環(huán)。

⑵解題要點

①審題要點：a.了解生產(chǎn)目的、原料及產(chǎn)品；b.了解題目提供的信息；c.分析各步

的反應(yīng)條件、原理及物質(zhì)成分；d.理解物質(zhì)分離、提純、條件控制等操作的E的及

要點。

②答題切入點：a.原料及產(chǎn)品的分離提純，b.生產(chǎn)目的及反應(yīng)原理；c.生產(chǎn)要求及

反應(yīng)條件；d.有關(guān)產(chǎn)率、產(chǎn)量及組成的計算；e.綠色化學(xué)。

2.工藝流程題常見答題方向

工藝操作（結(jié)果）目的評價（或操作名稱）

研磨（粉碎）增大接觸面積，加快反應(yīng)（溶解）速率

方

煨燒（焙燒）礦物分解、燃燒，轉(zhuǎn)化為易溶于酸、堿的物質(zhì)

法

水浸利用水溶性把物質(zhì)進行分離

措

利用物質(zhì)與酸（堿）反應(yīng)除掉雜質(zhì)或把目標(biāo)物質(zhì)轉(zhuǎn)化為

施酸浸（堿浸）

可溶性離子

調(diào)節(jié)溶液pH某些金屬離子的沉淀，控制物質(zhì)的溶解

控

加快反應(yīng)速率，促進平衡移動；物質(zhì)的溶解、析出、

制控制溫度

揮發(fā)等

條

增大某反應(yīng)物用量增大另一反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率（產(chǎn)率）

件

某種試劑的選擇是否帶入雜質(zhì)、是否影響產(chǎn)品的純度

分不相溶液體分液

離相溶性液體蒸儲

提難溶性固體過濾

純易溶性固體蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶

趁熱過濾防止溫度降低，某物質(zhì)析出

冰水洗滌減少晶體的溶解損失

乙醇、有機溶劑洗滌減少晶體的水溶性損失

3.分離提純中的各種答題規(guī)范

判斷沉淀劑過量的答題規(guī)范

沉淀劑過量的目的是使雜質(zhì)離子沉淀完全。判斷沉淀劑已過量的一般操作規(guī)范是

把反應(yīng)后的混合物靜置一段時間，吸取少量上層清液，置于一潔凈的試管中，再

滴加少量的沉淀劑，若沒有沉淀生成，則證明沉淀劑已過量。

洗滌沉淀時的答題規(guī)范

由于沉淀生成時，表面吸附一定量的離子，因此，過濾后要進行沉淀的洗滌。洗

滌規(guī)范是向過濾得到的沉淀上慢慢注入適量蒸儲水至剛好浸沒沉淀，然后靜置，

讓其自然流下，重復(fù)以上操作2?3次，直至洗滌干凈。為了減少沉淀的溶解，可

用冰水或有機溶劑洗滌，

檢驗沉淀洗滌干凈的答邈規(guī)范

檢驗沉淀是否洗滌干凈，主要是檢驗洗滌液中是否還含有在溶液中吸附的離子。

一般的檢驗規(guī)范是取少量最后一次的洗滌液，置于一潔凈的試管中，再滴加少量

的檢驗試劑，若沒有特征現(xiàn)象出現(xiàn)，則證明沉淀已洗滌干凈。

溶液結(jié)晶答題規(guī)范

從溶液中得到帶結(jié)晶水的晶體的操作是蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶、過濾、洗滌、干燥。

除雜答題規(guī)范

在書寫某一步驟是為了除雜時，應(yīng)該規(guī)范回答，“是為了除去XX雜質(zhì)”，“除雜”

等一類萬能式的回答是不能得分的。

題型一以物質(zhì)制備為目的的化學(xué)工藝流程

【典例1】（2019?課標(biāo)全國I,26）硼酸（H3BO3）是一種重要的化工原料，廣泛應(yīng)

用于玻璃、醫(yī)藥、肥料等工業(yè)。一種以硼鎂礦（含Mg2B2O5H2OsSiCh及少量陽。3、

AbCh）為原料生產(chǎn)硼酸及輕質(zhì)氧化鎂的工藝流程如下：

(NHJ2soi

明溶疵濾渣1.w

wfiif

0T溶浸H過;慮i當(dāng)耳濾2上珅。

粉~J~調(diào)pH°=65

氣體T吸收I----------M沉鎂1Mg(OH)/MgCO,^輕質(zhì)

氧化鎂

NH,HCO,溶液母液

回答下列問題:

⑴在95℃“溶浸”硼鎂礦粉，產(chǎn)生的氣體在“吸收”中反應(yīng)的化學(xué)方程式為

(2)“濾渣1”的主要成分有。為檢驗“過濾1”后的濾液中是否含有Fe3

十離子,可選用的化學(xué)試劑是_______。

⑶根據(jù)H3BO3的解離反應(yīng)：H3BO3+H2OH+4-B(0H)i,Ka=5.81X10一叱可

判斷H3BO3是________酸；在“過濾2”前，將溶液pH調(diào)節(jié)至3.5,目的是

⑷在“沉鎂”中生成Mg(OH)2MgCO3沉淀的離子方程式為

母液經(jīng)加熱后可返回_______工序循環(huán)使用。由堿式碳酸鎂制備輕質(zhì)氧化鎂的方

法是，

+

解析(1)硫酸餒溶液中存在平衡：NHi+HzONH3H2O+H,硼酸鎂能與水解

出的H卜反應(yīng)，促進平衡向右移動，生成的一水合氨濃度增大，因溶液中存在平衡

NH3H2ONH3+H2O,一水合氨濃度增大，促進NH3H2O分解產(chǎn)生NH^o用

NH4HCO3溶液吸收氨氣，發(fā)生的反應(yīng)為NH4HCO3+NH3=(NH4)2CO3O(2)二氧化

硅、氧化鐵、氧化鋁不溶于硫酸鍍?nèi)芤?，濾渣1的主要成分是二氧化硅、氧化鐵、

氧化鋁。檢驗Fe3+的試劑可選用KSCNo(3)由題洽硼酸的解離反應(yīng)方程式知，硼

酸是一元弱酸?！斑^濾2”之前，調(diào)節(jié)pH=3.5目的是將硼元素轉(zhuǎn)化為硼酸，促進

硼酸析出。(4)“沉鎂”中，碳酸鐵溶液與硫酸鎂溶液發(fā)生雙水解反應(yīng)生成堿式碳

酸鎂：2MgsO4+2(NH4)2CO3+H2O=Mg(OH)2Mgec)3\+2(NH4)2SCM+CO2t,

或者反應(yīng)生成堿式碳酸鎂和碳酸氫鹽。母液含硫酸鐵，可以將母液返回“溶浸”

工序循環(huán)使用，體現(xiàn)綠色化學(xué)理念和環(huán)境保護思想。堿式碳酸鎂轉(zhuǎn)化成輕質(zhì)氧化

鎂，聯(lián)系碳酸鎂、氫氧化鎂受熱都能分解生成氧化鎂，也可以聯(lián)系堿式碳酸銅分

解生成氧化銅、水和二氧化碳，可知采用的方法是高溫焙燒法，

高潦

MgCO?Mg(OH)2^^2MgO+H2O+CO2f。

答案(DNH4HCO3+NH3=(NH4)2CO3

⑵SiCh、Fg、AI2O3KSCN

⑶一元弱將硼元素轉(zhuǎn)化為H3BO3,促進析出

(4)2Mg2++3CO?~+2H2O=Mg(OH)2-MgCO3I+2HCO5［或2Mg2++2CO?~+

H2O=Mg(OH)2MgCO3I+CO21］溶浸高溫焙燒

題型二以物質(zhì)分離提純?yōu)槟康牡幕瘜W(xué)工藝流程

【典例2］(2016?課標(biāo)全國HI,28)以硅藻土為載體的五氧化二鋼(V2O5)是接觸法

生產(chǎn)硫酸的催化劑。從廢研催化劑中回收V2O5既避免污染環(huán)境又有利于資源綜合

利用。廢供催化劑的主要成分為：

物質(zhì)V2O5V2O4K2s04SiOaFe20aAI2O3

質(zhì)量分?jǐn)?shù)/%2.2?2.92.8?3.122?2860?651?2<1

以下是一種廢帆催化劑回收工藝路線:

H2so,KCIO,KOH淋洗液NH.CI

離

洗

沉

氣

子

燃

中

廢銳浸液

脫

銳

化

和

交

換

燒

催化劑VA

廢渣1廢渣2流出液

回答下列問題:

⑴“酸浸”時VQ轉(zhuǎn)化為VO；反應(yīng)的離子方程式為

同時V2O4轉(zhuǎn)化成VO2+o“廢渣1”的主要成分是o

⑵“氧化”中欲使3mol的VCP+變?yōu)閂OL則需要氧化劑KC1O3至少為

mol0

⑶“中和”作用之一是使鋼以VQ在形式存在于溶液中?！皬U渣2”中含有

(4)“離子交換”和“洗脫”可簡單表示為：4ROH+VK)分離蕊換R4VQ2+4OH

一(ROH為強堿性陰離子交換樹脂)。為了提高洗脫效率，淋洗液應(yīng)該呈________性

(填“酸”、“堿”或“中”)。

(5)“流出液”中陽離子最多的是________。

(6)“沉鋼”得到偏銳酸核(NH4Vo3)沉淀，寫出“燃燒”中發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式

解析

原

材廢銀催化劑.主要有用成分：V?(上、\7(),

料

雜質(zhì)：K2s(%,SiO2,Fe2()3.ALO

“酸浸”的目的:

原①將VO.轉(zhuǎn)化成VO,(V,().,+2H---2V()?+H,())

?

料

?V().轉(zhuǎn)化成VO2

預(yù)2

處③Fe」()3轉(zhuǎn)化成Fe(Fe()+6H=_2Fe3+3H,O)

理23

3

A12Q轉(zhuǎn)化成AT(MO,+6H---2Al+3H2O)

④Si。？與稀HSO,不反應(yīng).存在干廢渣1中

2+

加入KC1O3氧化的目的是將VO轉(zhuǎn)變?yōu)?/p>

氧VO；,反應(yīng)的離子方程式為6V(嚴(yán)+。()；+

化3H2()——6VO；+CT+6H+?即3molV()2+

轉(zhuǎn)變?yōu)閂O；需要0.5molKCI(\

核加入K()H使溶液中的V()；以V,()：；形式存

心中

反而在.調(diào)節(jié)溶液的［川?使溶液中的Fe*A產(chǎn)轉(zhuǎn)

應(yīng)化成氫氧化物沉淀而存在于廢渣2中

及

產(chǎn)

離

品

子該過程表示為4R3H+V,。：；一^

分

交

離

換I<V()+4()11(ROH為強堿性陰離子交

提412

、

純

洗換樹脂),為提高洗脫效率.應(yīng)增加溶液中

脫

c(()11).使平衡逆向移動.故淋洗液呈堿性

沉加入NILC1?使溶液中v4()；；J<4V4()12轉(zhuǎn)變

凱成偏銳酸鐵(NILV()3)沉淀

燃燒NH4VO3得到Vz()5.反應(yīng)的化學(xué)方程式

燒3高溫A,

為2NH'V()3-丫2(%4-112()t+2N1L「

答案(l)V、Os+2H+=2VO才+H?OSiO,

(2)0.5(3)Fe(OH)3、A1(OH)3

(4)堿(5)K+

⑹2NH4VO3直暹V2O5+H2Ot+2NH3t

精準(zhǔn)訓(xùn)練6無機化學(xué)工藝流程的分析

1.(2019?課標(biāo)全國IH,26)高純硫酸鎰作為合成銀鉆鎰三元正極材料的原料，工業(yè)上

可由天然二氧化錦粉與硫化鎬礦(還含F(xiàn)e、Al、Mg、Zn、Ni、Si等元素)制備，工

藝如圖所示?；卮鹣铝袉栴}：

H,SO(MnO,氨水Na,SMnF,NH^CO,

產(chǎn).?.i;,?,,(,,r,1

TFFLrd溶浸H-化H調(diào)PHH除雜1H除雜2H沉鎰h

MnO2w_J~--------~j~~j—'~j----------

濾液1濾渣2濾渣3濾渣4

HSO

MnSO,-^—iMnCO,-1

相關(guān)金屬離子［co(M〃+)=O.lmolLf形成氫氧化物沉淀的pH范圍如下：

金屬離子Mn2+Fe2+Fe3+Al3+Mg2+Zn2+Ni2+

開始沉淀的pH8.16.31.53.48.96.26.9

沉淀完全的pH10.18.32.84.710.98.28.9

(1)“濾渣1”含有S和：寫出“溶浸”中二氧化錦與硫化銖反應(yīng)的化學(xué)

方程式_________________________________________________________________

⑵“氧化”中添加適量的MnCh的作用是

(3)“調(diào)pH”除鐵和鋁，溶液的pH范圍應(yīng)調(diào)節(jié)為?6之間。

(4)“除雜1”的目的是除去ZM+和Ni2+,“濾渣3”的主要成分是________.

(5)“除雜2”的目的是生成MgFz沉淀除去Mg2+。若溶液酸度過高，Mg2+沉淀不

完全，原因是___________________________________________________________

(6)寫出“沉鐳”的離子方程式o

⑺層狀鍥鉆錦三元材料可作為鋰圈子電池正極材料，其化學(xué)式為LiNLCo.vMn：O2,

其中Ni、Co、Mn的化合價分別為+2、+3、+4。當(dāng)x=），=：時，z=。

解析（1）硫化鎰礦中硅元素主要以SiO2或不溶性硅酸鹽形式存在，則“濾漁1”

的主要成分為S和SiOX或不溶性硅酸鹽）。結(jié)合“濾渣1”中含S,可知“溶浸”

時Mn02與MnS在酸性條件下發(fā)生氧化還原反應(yīng)生成MnSCh和S,根據(jù)得失電子

2

守恒可配平該反應(yīng)。（2）“溶浸”后溶液中含F(xiàn)e\“氧化”中加入的適量MnO2

能將Fe?+氧化為Fe3+o（3）“調(diào)pH”除去Fe3+和AF+時，結(jié)合表格中數(shù)據(jù)信息可

知需控制溶液的pH在4.7?6之間。（4）“除雜1”中加入Na2s能將Zi?+和Ni2+

分別轉(zhuǎn)化為沉淀除去，故“濾渣3”的主要成分為NiS和ZnS。（5）“除雜2”中F

-與Mg?"反應(yīng)生成MgF2沉淀，若溶液酸度過高，則F-與H+結(jié)合生成弱電解質(zhì)HF,

導(dǎo)致MgF2（s）Mg2+（aq）+2F（aq）平衡向右移動，Mg?+不能完全除去。（6）“沉

鎰“時Mif+與HCO3'反應(yīng)生成MnC03并放出CO?,由此可寫出離子方程式。（7）

化合物L(fēng)iNiKoyMMh中，當(dāng)x=y號時，根據(jù)化合價代數(shù)和為（）得l+2x1+3x1

JJJ

+4z—2X2=0,解得z=Q（＞

答案（l）SiO2（不溶性硅酸鹽）MnO2+MnS+2H2so4=2MnSO4+S+2H2。（2）

將Fe?+氧化為FC3+

(3)4.7(4)NiS和ZnS(5)F-與H+結(jié)合形成弱電解質(zhì)HF,MgF2Mg?++2F一平

衡向右移動

2+

(6)Mn+2HCOJ=MnCO3I+CO2t+H2O

2.（2020?」東等級考試模擬，19）普通立德粉（BaSOuZnS）廣泛用于工業(yè)生產(chǎn)中，可

利用ZnSCh和BaS共沉淀法制備。以粗氧化鋅（含Zn、CuO、FeO等雜質(zhì)）和BaSO4

為原料制備立德粉的流程如下：

硫酸水鋅粉高輻酸鉀

匯德粉

⑴生產(chǎn)ZnSCh的過程中，反應(yīng)器【要保持強制通風(fēng)，原因是

(2)加入鋅粉的主要目的是___________________________________________

(用離子方程式表示)。

(3)已知KMnCh在酸性環(huán)境中被還原為M/+,在弱酸性、弱堿性溶液中被還原為

MnO2,在堿性環(huán)境中被還原為MnOro據(jù)流程判斷，加入KMnCh時溶液的pH

應(yīng)調(diào)至________________;

a.2.2?2.4b.5.2?5.4c.12.2—12.4

濾渣HI的成分為o

⑷制備BaS時，按物質(zhì)的量之比計算，BaSCh和碳粉的投料比要大于1：2,目的

是________________；生產(chǎn)過程中會有少量氧氣進入反應(yīng)器IV,反應(yīng)器IV中產(chǎn)生

的尾氣需用堿液吸收，原因是___________________________________________o

⑸普通十德粉(RaSO,ZnS)中7.nS含量為29.4%n高品質(zhì)銀印級立德粉中7ns含量

為62.5%。在ZnSCh、BaS、Na2so4、Na2s中選取三種試劑制備銀印級立德粉。所

選試劑為，反應(yīng)的化學(xué)方程式為

(已知BaSO4的相對分子質(zhì)量為233。ZnS的相對分子質(zhì)量為97)。

解析分析流程中的相關(guān)反應(yīng)：反應(yīng)器I中粗氧化鋅中所含Zn、CuO、FcO與硫

酸反應(yīng)，不溶性雜質(zhì)以濾渣I的形式過濾分離；反應(yīng)器H中用Zn置換溶液口Qi?

+;反應(yīng)器HI中用KMnCh氧化Fe2+,同時控制pH,在弱酸性、弱堿性環(huán)境中，產(chǎn)

生MnCh和Fe(OH)3沉淀得到凈化的ZnSCh溶液；反應(yīng)器IV中BaSCM+2C=BaS

+2CCh制備BaS；反應(yīng)器V用ZnSCU和BaS共沉淀制備立德粉。所以反應(yīng)器I中

Zn與硫酸反應(yīng)產(chǎn)生氫氣，保持強制通風(fēng)，避免氫氣濃度過大而易發(fā)生爆炸，出現(xiàn)

2242

危險。反應(yīng)器I［除Cu，Zn+Cu=Zn*+Cuo反應(yīng)器HI除Fe?+,同時在弱酸

性、弱堿性環(huán)境中KMnCh還原為MMh,以濾渣形式分離。反應(yīng)器IV中BaSCh+

2C=BaS+2CO2,BaSO4+4C=BaS+4CO,投料比要大「1