考点1：无机综合推断
考法1：离子推断 母题
1. 2016届贵州省贵阳市第六中学高三上学期中期考试理综化学 较难 【题文】某工业废液中含有Cu2+、Mg2+、Zn2+等离子，为将其回收利用，再采用了如下工艺：
已知Zn(OH)2的性质与Al(OH)3相似 所用试剂在下列试剂中选择
①铁粉 ②锌粉 ③稀HNO3 ④稀H2SO4 ⑤稀HCl ⑥稀氨水 ⑦NaOH溶液 ⑧石灰水
请回答下列问题：
(1)试剂1、试剂2、试剂3分别可以是________、________、 。(填编号) (2)操作2是__________________、_____________________、 。 (3)操作3是 。
(4)加过量CO2时发生反应的离子方程式 。
(5)在金属冶炼方法中方法1是 ，方法2是 。 【答案】(1)②、④⑤、⑦ (2)加热蒸发、冷却结晶、过滤 (3)在HCl气流中加热 (4)ZnO2−2 + 2CO2 + 2H2O (5)电解法、还原剂法
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− Zn(OH)2↓+ 2HCO3
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【解析】本题考查了从工业废液中(含有Cu2+、Mg2+、Zn2+等离子)回收镁、锌的工艺及有关问题。废液中含有Cu2+、Mg2+、Zn2+等离子，加入试剂1得到固体，且固体中加入试剂2得到Cu，则固体中含有Cu，那么试剂1是能还原铜离子的物质，结合题目得知，试剂1为锌粉，试剂2是可以溶解过量锌粉，且不能溶解Cu的物质，可以是稀硫酸或稀盐酸，为不引入新杂质，选择稀盐酸，操作1后的溶液中含有Mg2+和Zn2+；加入试剂3生成氢氧化镁沉淀，则试剂3为氢氧化钠，依据“Zn(OH)2的性质与Al(OH)3相似”得知过量的氢氧化钠与锌离子生成溶液，此溶液中通入二氧化碳气体生成氢氧化锌，氢氧化锌加热分解生成ZnO。
(1)由分析可知：试剂1、试剂2、试剂3分别可以是②、④⑤、⑦。 (2)操作2是从溶液中得到固体，故该操作是蒸发浓缩、冷却结晶、过滤。 (3)由于氯化镁为强酸弱碱盐，镁离子容易水解，应在HCl气流中加热以防止镁离子水解，故操作3是：在HCl气流中加热。
(4)偏铝酸钠与二氧化碳反应生成氢氧化铝沉淀和碳酸氢钠，据此得出氢氧化锌与过量的氢氧化钠反应生成ZnO2−2(由于Zn为+2价，据此得出此离子)，此离子与二氧化碳反应生成氢氧化锌沉淀，故离子反应方程式为：ZnO2−2+ 2CO2 + 2H2O
− Zn(OH)2↓+ 2HCO3。
(5)活泼金属采用电解法冶炼，较活泼金属采用热还原法冶炼，由于Mg很活泼，故采用电解法，Zn较活泼，采用还原剂法。 考法2：气体推断 母题
1. 2010年普通高等学校招生全国统一考试化学卷（大纲全国2） 普通 【题文】A、B、C、D、E、F、G、H和I是中学化学中常见的气体,它们均由短周期元素组成,具有如下性质:
①A、B、E、F、G能使湿润的蓝色石蕊试纸变红,I能使湿润的红色石蕊试纸变蓝,C、D、H不能使湿润的石蕊试纸变色; ②A和I相遇产生白色烟雾; ③B和E都能使品红溶液褪色;
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④将红热的铜丝放入装有B的瓶中,瓶内充满棕黄色的烟;
⑤将点燃的镁条放入装有F的瓶中,镁条剧烈燃烧,生成白色粉末,瓶内壁附着黑色颗粒;
⑥C和D相遇生成红棕色气体; ⑦G在D中燃烧可以产生E和H2O;
⑧将B和H在瓶中混合后于亮处放置几分钟,瓶内壁出现油状液滴并产生A。 回答下列问题:
(1)A的化学式是 ,②中烟雾的化学式是 ; (2)④中发生反应的化学方程式是 ; (3)⑤中发生反应的化学方程式是 ;
(4)C的化学式是 ,D的化学式是 ; (5)⑦中发生反应的化学方程式是 ; (6)H的化学式是 。 【答案】(1)HCl NH4Cl (2)Cu+Cl2点燃 CuCl2
(3)2Mg+CO2(4)NO O2
点燃
2MgO+C
(5)2H2S+3O2点燃 2H2O+2SO2
(6)CH4(其他合理答案也给分)
【解析】本题考查常见气体的化学性质,意在考查考生能否将常见气体归纳,形成知识网络,达到灵活运用的能力。根据I气体可以使湿润的红色石蕊试纸变蓝色,可以确定I是NH3;根据I与A相遇可以产生白烟,确定A是HCl;B、E具有漂白性,可推测为Cl2和SO2,其中B与铜丝反应有棕黄色的烟生成,确定B是Cl2,E是SO2;镁条在F中燃烧有白色固体和黑色固体生成,确定是CO2与Mg的反应,则F是CO2;C和D相遇有红棕色气体生成,说明C和D可能是O2和NO,G在D中燃烧生成SO2(E)和H2O,根据质量守恒定律可以确定G为H2S,D为O2,则C是NO;再根据B(Cl2)与H混合,有油状液滴和A(HCl)生成,确定H是CH4(或其他烃等)。
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考法3：框图推断 母题
1. 2016·新课标I 普通
【题文】短周期元素W，X，Y，Z的原子序数依次增加。m、p、r是由这些元素组成的二元化合物，n是元素Z的单质，通常为黄绿色气体，q的水溶液具有漂白性，0.01mol•L﹣1r溶液的pH为2，s通常是难溶于水的混合物。上述物质的转化关系如图所示。下列说法正确的是（ ）
A. 原子半径的大小W＜X＜Y B. 元素的非金属性Z＞X＞Y
D. X的最高价氧化物的水化物为强酸
C. Y的氢化物常温常压下为液态 【答案】C
【考点】无机物的推断
【解析】短周期元素W、X、Y、Z的原子序数依次增加。m、p、r是由这些元素组成的二元化合物，n是元素Z的单质，通常为黄绿色气体，则n为Cl2， Z为Cl，氯气与p在光照条件下生成r与s，0.01mol•L﹣1r溶液的pH为2，则r为HCl，s通常是难溶于水的混合物，则p为CH4， 氯气与m反应生成HCl与q，q的水溶液具有漂白性，则m为H2O，q为HClO，结合原子序数可知W为H元素，X为C元素，Y为O元素。
A．所以元素中H原子半径最小，同周期自左而右原子半径减小，故原子半径W（H）＜Y（O）＜X（C），故A错误；
B．氯的氧化物中氧元素表现负化合价，氧元素非金属性比氯的强，高氯酸为强酸，碳酸为弱酸，氯元素非金属性比碳的强，故非金属性Y（O）＞Z（Cl）＞Y（C），故B错误；
C．氧元素氢化物为水，常温下为液态，故C正确；
D．X的最高价氧化物的水化物为碳酸，碳酸属于弱酸，故D错误。 故选：C。
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【备注】短周期元素W、X、Y、Z的原子序数依次增加。m、p、r是由这些元素组成的二元化合物，n是元素Z的单质，通常为黄绿色气体，则n为Cl2， Z为Cl，氯气与p在光照条件下生成r与s，0.01mol•L﹣1r溶液的pH为2，则r为HCl，s通常是难溶于水的混合物，则p为CH4， 氯气与m反应生成HCl与q，q的水溶液具有漂白性，则m为H2O，q为HClO，结合原子序数可知W为H元素，X为C元素，Y为O元素，结合元素周期律解答。本题考查元素化合物推断，物质的颜色、溶液pH为推断突破口，需要学生熟练掌握元素化合物知识，注意抓住短周期元素形成二元化合物。 变式训练
1. 山东省临沂市2016-2017学年高一上学期化学期末考试试卷 普通 【题文】A、B、C、D、E、X是中学化学中的常见物质，存在如图所示转化关系（部分生成物和反应条件略去）。
（1）若A为淡黄色粉末，则0.1molA与水反应时转移的电子数目为________。
（2）若A为常见的金属单质，焰色反应呈黄色；X是一种造成温室效应的气体，则鉴别等浓度的D、E两种溶液的试剂为________。
（3）若B具有漂白性，则A与H2O反应的离子方程式：________。 （4）若A为红棕色气体，向E溶液中滴加足量氨水，生成的白色沉淀迅速变成绿色，最终变成红褐色。①X的化学式为________。 ②A与H2O反应的化学方程式为________。 【答案】（1）0.1NA （2）盐酸或氯化钡溶液 （3）Cl2+H2O=H++Cl﹣+HClO （4）Fe；3NO2+H2O=2HNO3+NO
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【考点】无机物的推断
【解析】解：（1）A为淡黄色粉末，应为过氧化钠，0.1molA与足量的H2O充分反应时过氧化钠自身发生氧化还原反应，转移的电子数目为0.1NA， 故答案为：0.1NA；（2）若X为一种造成温室效应的气体，应为CO2， 则C为NaOH，D为Na2CO3， E为NaHCO3， 鉴别等浓度的D、E两种溶液，可用盐酸或氯化钡溶液，故答案为：盐酸或氯化钡溶液；（3）B具有漂白性，含有次氯酸，A为氯气，与水反应的离子方程式为Cl2+H2O=H++Cl﹣+HClO，故答案为：Cl2+H2O=H++Cl﹣+HClO；（4）若A为红棕色气体，为二氧化氮，向E溶液中滴加足量氨水，生成的白色沉淀迅速变成绿色，最终变成红褐色，可知C为硝酸，B为NO，X为铁，D为硝酸铁，E为硝酸亚铁，NO2与水反应的方程式为3NO2+H2O=2HNO3+NO，
故答案为：Fe；3NO2+H2O=2HNO3+NO。
【备注】（1）A为淡黄色粉末，应为过氧化钠；（2）若A为常见的金属单质，焰色反应呈黄色，应为Na，则B为氢气，C为NaOH，X是一种造成温室效应的气体，为二氧化碳，D为碳酸钠，E为碳酸氢钠；（3）B具有漂白性，含有次氯酸，A为氯气；（4）若A为红棕色气体，为二氧化氮，向E溶液中滴加足量氨水，生成的白色沉淀迅速变成绿色，最终变成红褐色，可知C为硝酸，B为NO，X为铁，D为硝酸铁，E为硝酸亚铁。 考点2：化工工艺流程
考法1：工艺流程图下的综合推断 母题
1. 2015年高考理综真题试卷（新课标I卷） 普通
【题文】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：
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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）单质硼可用于生成具有优良抗冲击性能硼钢。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】（1）Mg2B2O5·H2O+2H2SO4 ≜2MgSO4+2H3BO3；减小铁硼矿粉粒径、提高反应温度.
（2）Fe3O4；SiO2和CaSO4
（3）将Fe2+氧化成Fe3+；使Al3+与Fe3+形成氢氧化物而除去. （4）(七水)硫酸镁 （5）
（6）2H3BO3 ≜ B2O3+3HO B2O3+3Mg ≜3MgO+2B 【考点】电子式，物质的分离、提纯和除杂
【解析】(1)问写化学方程式，是仿照碱式碳酸盐和酸的反应，但是要先分析 Mg2B2O5·H2O 中硼元素的化合价为花价，联系到流程图最终产物可推知:硼元素变为H3BO3 ( H3BO3 为弱酸，易溶于水);这不是氧化还原反应，故镁元素转化为硫酸镁。加快反应速率可以采用升温等措施，增大固体颗粒的接触面积也是中学常规.(2)体系中有磁性只有Fe3O4,故填写Fe3O4,(中学所学反应可能困扰考生)。剩下的不溶物除了SiO2还有CaSO4. （3）先将溶液中的Fe2+氧化为Fe3+， 再调节溶液的pH可以除去溶液中的Al3+和 Fe3+， 这是高三经常训练的除杂方法口.(4)题中讲到含硫酸镁的母液，应该容易想到硫酸镁也会结晶析出，
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只是晶体含有七个结晶水不容易想到(从七水硫酸锌，七水硫酸亚铁联想)，讲硫酸镁晶体应该也可以。（5）硼氢化钠的电子式很不常规，电子式是由离子键和阴离子内部的共价键两部分合成。(6)做题时这样想，这个反应的温度应该比较高，所以 H3BO3会分解，然后就是置换反应。再将化学方程式配平就好. 【备注】我认为这道题是一道好题，层次分明，有区分度。本题有考查“双基”——提速措施；四氧化三铁的磁性；制单质硼的反应。也有考查知识综合运用能力——Mg2B2O5·H2O与硫酸反应；净化除杂两步实验操作的作用；两处成分的判断。甚至还有思维最近发展区的考查——硫酸镁的结晶水数目（如果将结晶水作为计分点的话）；硼氢化钠的电子式。考生都有可能得分，但完全闯过三关的考生应该不多。（2）问中四氧化三铁的考查，命题者做了一种很高级的处理——去理想化。中学化学里学到四氧化三铁（象铁丝在纯氧中燃烧所得的无定形产物）和酸可以反应，但是天然的四氧化三铁和酸是不反应的。命题者的这种处理不会影响大部分考生的得分，因为问题情景中只有四氧化三铁有磁性（中学双基）。 经典例题
1. 2016年高考理综真题试卷（新课标Ⅰ卷） 普通
【题文】NaClO2是一种重要的杀菌消毒剂，也常用来漂白织物等，其一种生产工艺如下：
（1）NaClO2中Cl的化合价为________。
（2）写出“反应”步骤中生成ClO2的化学方程式________。
（3）“电解”所用食盐水由粗盐水精制而成，精制时，为除去Mg2+和Ca2+， 要加入的试剂分别为________、________。“电解”中阴极反应的主要产物是________。
（4）“尾气吸收”是吸收“电解”过程排出的少量ClO2 。 此吸收反应中，氧化剂
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与还原剂的物质的量之比为________，该反应中氧化产物是________。 （5）“有效氯含量”可用来衡量含氯消毒剂的消毒能力，其定义是：每克含氯消毒剂的氧化能力相当于多少克Cl2的氧化能力。NaClO2的有效氯含量为________。（计算结果保留两位小数） 【答案】（1）+3价
（2）2NaClO3+SO2+H2SO4=2NaHSO4+ClO2 （3）NaOH溶液；Na2CO3溶液； ClO2- （4）2：1；O2 （5）1.57g
【考点】制备实验方案的设计
【解析】（1）在NaClO2中Na为+1价，O为﹣2价，根据正负化合价的代数和为0，可得Cl的化合价为+3价，故答案为：+3；
（2）NaClO3和SO2在H2SO4酸化条件下生成ClO2，其中NaClO2是氧化剂，还原产物为NaCl，回收产物为NaHSO4，说明生成硫酸氢钠根据电子守恒和原子守恒，此反应的化学方程式为：2NaClO3+SO2+H2SO4=2NaHSO4+ClO2，故答案为：2NaClO3+SO2+H2SO4=2NaHSO4+ClO2；
（3）食盐溶液中混有Mg2+ 和Ca2+， 可以利用过量NaOH溶液除去Mg2+， 利用过量Na2CO3溶液除去Ca2+，根据结晶干燥后的产物可知ClO2的还原产物为NaClO2， 因此电解装置中阴极ClO2得电子生成ClO2-；
（4）依据图示可知，利用含过氧化氢的氢氧化钠溶液吸收ClO2，产物为ClO2-，则此反应中ClO2为氧化剂，还原产物为ClO2-，化合价从+4价降为+3价，H2O2为还原剂，氧化产物为O2，每摩尔H2O2得到2mol电子，依据电子守恒可知氧化剂和还原剂的物质的量之比为2：1， 故答案为：2：1；O2
（5）1gNaClO2的物质的量 90.5g/mol= 90.5 mol，依据电子转移数目相等，NaClO2～Cl﹣～4e﹣， Cl2～2Cl﹣～2e﹣，可知氯气的物质的量为 90.5 mol×4× 2 = 90.5 mol，则氯气的质量为 90.5mol×71g/mol=1.57g，故答案为：1.57g； 【备注】本题考查的知识点有物质制备的实验方法分析、氧化还原反应概念分
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析和电子转移的计算等，注意物质性质的理解应用，题目难度中等。 2. 2017年高考理综真题试卷（新课标Ⅰ卷） 普通
【题文】Li4Ti3O12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Fe TiO3，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，铁的浸出率结果如下图所示。由图可知，当铁的净出率为70%时，所采用的实验条件为________。
（2）“酸浸”后，钛主要以TiOCl42﹣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: 温度/Ⅰ 30 35 40 45 50 TiO2•xH2O转化率/% 92 95 97 93 88 分析40Ⅰ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+）=1.0×10﹣5，此时是否有Mg3（PO4）2沉淀生成？________（列式计算）。FePO4、Mg3（PO4）2的分别为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________。
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【答案】（1）100℃，2h或90℃，5h （2）FeTiO3+4H++4Cl﹣=Fe2++TiOCl42﹣+2H2O
xH2O转化反应速率随温度升高而增加；超过40℃，双（3）低于40℃，TiO2·
xH2O转化反应速率下降 氧水分解与氨气逸出导致TiO2·（4）4
1.3×10−223− mol·L-1=1.3×10-17 mol·L-1，c3(Mg2+)·c2(PO3−（5）c(PO4)=4)值为−51.0×10
0.013×(1.3×10-17)2=1.7×10-40 【考点】化学反应速率的影响因素，难溶电解质的溶解平衡及沉淀转化的本质，制备实验方案的设计 【解析】（1）由图可知，当铁的净出率为70%时，100℃时用时间最少，所采用的实验条件为选择温度为100℃， 故答案为：选择温度为100℃；（2）“酸浸”后，钛主要以TiOCl42﹣形式存在，相应反应的离子方程式为FeTiO3+4H++4Cl﹣=Fe2++TiOCl42﹣+2H2O， 故答案为：FeTiO3+4H++4Cl﹣=Fe2++TiOCl42﹣+2H2O；（3）40℃时TiO2•xH2O转化率最高，因温度高反应速率加快，但温度过高过氧化氢分解、氨水易挥发，影响转化率，故答案为：温度高反应速率加快，但温度过高过氧化氢分解、氨水易挥发，影响转化率；（4）Li2Ti5O15中Ti的化合价为+4，Li的化合价为+1价，由化合价的代数和为0可知，O元素的负价代数和为22，设过氧键的数目2）×1+（15﹣x×2）×2=22，解得x=4，故答案为：4；（5）Fe3+为x，则（x× 10﹣5， 由Ksp（FePO4），可知恰好沉淀完全即溶液中c（Fe3+）=1.0×c(PO3−4)= 1.3×10−221.0×10 -1-17-132+2 mol·L=1.3×10 mol·Lc(Mg)·c(PO3−，4)值为−5 0.013×(1.3×10-17)2=1.7×10-40 0.013×(1.3×10-17)2=1.7×10-40 高温 LiFePO4+H2O+3CO2↑， 11 学而优·教有方 故答案为：2FePO4+Li2CO3+H2C2O4 高温 LiFePO4+H2O+3CO2↑。 【备注】用钛铁矿（主要成分为Fe TiO3，还含有少量MgO、SiO2等杂质）来制备Li4Ti3O12和LiFePO4， 由制备流程可知，加盐酸过滤后的滤渣为SiO2，滤液①中含Mg2+、Fe2+、Ti4+，水解后过滤，沉淀为TiO2·xH2O，与双氧水反应Ti元素的化合价升高，生成（NH4）2Ti5O15，与LiOH反应后过滤得到Li2Ti5O15， 再与碳酸锂高温反应生成Li4Ti3O12；水解后的滤液②中含Mg2+、Fe2+，双氧水可氧化亚铁离子，在磷酸条件下过滤分离出FePO4，高温煅烧②中发生2FePO4+Li2CO3+H2C2O4 高温 LiFePO4+H2O+3CO2↑，以此来解答。 3. 2017年高考理综真题试卷（新课标Ⅰ卷） 普通 【题文】重铬酸钾是一种重要的化工原料，一般由铬铁矿制备，铬铁矿的主要成分为FeO•Cr2O3， 还含有硅、铝等杂质。制备流程如图所示： 回答下列问题： （1）步骤①的主要反应为：FeO•Cr2O3+Na2CO3+NaNO3 高温 → Na2CrO4+Fe2O3+CO2+NaNO2上述反应配平后FeO•Cr2O3与NaNO3的系数 比为________。该步骤不能使用陶瓷容器，原因是________。 （2）滤渣1中含量最多的金属元素是________，滤渣2的主要成分是________及含硅杂质。 （3）步骤④调滤液2的pH使之变________（填“大”或“小”），原因是________（用离子方程式表示）。 （4）有关物质的溶解度如图所示。 12 学而优·教有方 向“滤液3”中加入适量KCl，蒸发浓缩，冷却结晶，过滤得到K2Cr2O7固体。冷却到________（填标号）得到的K2Cr2O7固体产品最多。 a.80Ⅰ b.60Ⅰ c.40Ⅰ d.10Ⅰ 步骤⑤的反应类型是________。 （5）某工厂用m1 kg 铬铁矿粉（含Cr2O3 40%）制备K2Cr2O7， 最终得到产品 m2 kg，产率为________。 【答案】（1）2：7；二氧化硅与碳酸钠高温下反应生成硅酸钠和二氧化碳 （2）Fe；Al（OH）3 （3）小；2CrO42﹣+2H+⇌Cr2O72﹣+H2O （4）d；复分解反应 （5）m1×40%×294g/mol×100% 152g/molm2 【考点】氧化还原反应方程式的配平，化学平衡的影响因素，硅和二氧化硅，制备实验方案的设计 【解析】解：（1）由上述分析可知步骤①的主要反应为2FeO•Cr2O3+4Na2CO3+7NaNO3 高温 4Na2CrO4+Fe2O3+4CO2+7NaNO2则 FeO•Cr2O3与NaNO3的系数比为2：7，该步骤不能使用陶瓷容器，原因是二氧化硅与碳酸钠高温下反应生成硅酸钠和二氧化碳，故答案为：2：7；二氧化硅与碳酸钠高温下反应生成硅酸钠和二氧化碳；（2）由上述分析可知，滤渣1含Fe2O3，滤渣1中含量最多的金属元素是Fe，滤渣2的主要成分是Al（OH）3及含硅杂质，故答案为：Fe；Al（OH）3；（3）④中调节pH发生2CrO42﹣+2H+⇌Cr2O72﹣+H2O，则步骤④调滤液2的pH使之变小，增大氢离子浓度，平衡正向移动，利于生成Cr2O72﹣，故答案为：小；2CrO42﹣+2H+⇌Cr2O72﹣+H2O；（4）向“滤液3”中加入适量KCl，蒸发浓缩，冷却结晶，过滤得到K2Cr2O7固体，由 13 学而优·教有方 溶解度可知，冷却到10ⅠK2Cr2O7固体的溶解度在四种物质中最小，过滤分离产品最多；步骤⑤发生Na2Cr2O7+2KCl=K2Cr2O7↓+2NaCl，反应类型是复分解反应， 故答案为：d；复分解反应；（5）用m1 kg 铬铁矿粉（含Cr2O3 40%）制备K2Cr2O7， 最终得到产品 m2 kg，产率为 率为 𝑚1×40%×294g/mol 152g/mol 实际产量理论产量 ，由Cr原子守恒可知，则产 𝑚2 𝑚2 ×100%，故答案为：𝑚1×40%×294g/mol ×100%。 152g/mol 【备注】铬铁矿的主要成分为FeO•Cr2O3，还含有硅、铝等杂质，制备重铬酸钾，由制备流程可知，步骤①的主要反应为FeO•Cr2O3+Na2CO3+NaNO3 高温 Na2CrO4+Fe2O3+CO2+NaNO2，Cr元素的化合价由+3价升高为+6价，Fe元素的化合价由+2价升高为+3价，N元素的化合价由+5价降低为+3价，由电子、原子守恒可知，反应为2FeO•Cr2O3+4Na2CO3+7NaNO3 高温→ 4Na2CrO4+Fe2O3+4CO2+7NaNO2，该步骤中若使用陶瓷，二氧化硅与碳酸钠高温下反应生成硅酸钠和二氧化碳，则使用铁坩埚，熔块水浸过滤分离出滤渣1含Fe2O3，滤液1中含NaAlO2、Na2CrO4，调节pH过滤分离出Al（OH）3、Si，滤液2中含Na2CrO4，④中调节pH发生2CrO42﹣+2H+⇌Cr2O72﹣+H2O，滤液3含Na2Cr2O7，由水中的溶解度：Na2Cr2O7＞K2Cr2O7，可知⑤中向Na2Cr2O7溶液中加入KCl固体后得到K2Cr2O7，溶解度小的析出，以此来解答。 4. 2016年高考理综真题试卷（北京卷） 普通 【题文】以废旧铅酸电池中的含铅废料（Pb、PbO、PbO2、PbSO4及炭黑等）和H2SO4为原料，制备高纯PbO，实现铅的再生利用。其工作流程如下： （1）过程Ⅰ中，在Fe2+催化下，Pb和PbO2反应生成PbSO4的化学方程式是________。 （2）过程Ⅰ中，Fe2+催化过程可表示为： 14 学而优·教有方 i：2Fe2++PbO2+4H++SO42﹣═2Fe3++PbSO4+2H2O ii：… ①写出ii的离子方程式：________。 ②下列实验方案可证实上述催化过程。将实验方案补充完整。 a．向酸化的FeSO4溶液中加入KSCN溶液，溶液几乎无色，再加入少量PbO2，溶液变红。 b．________。 （3）PbO溶解在NaOH溶液中，存在平衡：PbO（s）+NaOH（aq）⇌NaHPbO2（aq），其溶解度曲线如图所示。 ①过程Ⅰ的目的是脱硫。滤液1经处理后可在过程Ⅰ中重复使用，其目的是________（选填序号）。 A．减小Pb的损失，提高产品的产率 B．重复利用NaOH，提高原料的利用率 C．增加Na2SO4浓度，提高脱硫效率 ②过程Ⅰ的目的是提纯，结合上述溶解度曲线，简述过程Ⅰ的操作：________ 【答案】（1）Pb+PbO2+2H2SO4═2PbSO4+2H2O （2）2Fe3++Pb+SO42﹣═PbSO4+2Fe2+；取a中红色溶液少量，加入过量Pb，充分反应后，红色褪去 （3）AB；粗PbO溶解在35%NaOH溶液中,加热制110Ⅰ充分溶解后趁热过滤，冷却结晶、过滤得PbO固体 【考点】物质分离和提纯的方法和基本操作综合应用，制备实验方案的设计 【解析】（1）根据题给化学工艺流程知，过程Ⅰ中，在Fe2+催化下，Pb、PbO2和H2SO4反应生成PbSO4和水，故答案为：Pb+PbO2+2H2SO4═2PbSO4+2H2O；（2）①催化剂通过参加反应，改变反应历程，降低反应的活化能，加快化学反 15 学而优·教有方 应速率，而本身的质量和化学性质反应前后保持不变。根据题给信息知反应i中Fe2+被PbO2氧化为Fe3+ ， 则反应ii中Fe3+被Pb还原为Fe2+ ， 故答案为：2Fe3++Pb+SO42﹣═PbSO4+2Fe2+； ②a实验证明发生反应i，则b实验需证明发生反应ii，实验方案为： a．向酸化的FeSO4溶液中加入KSCN溶液，溶液几乎无色，再加入少量PbO2 ， 溶液变红，亚铁离子被氧化为铁离子。 b．溶液中存在平衡，Fe3++3SCN﹣=Fe（SCN）3 ， 加入过量Pb，和平衡状态下铁离子反应生成亚铁离子，平衡逆向进行充分反应后，红色褪去， 故答案为：取a中红色溶液少量，加入过量Pb，充分反应后，红色褪去；（3）①过程Ⅰ脱硫过程中发生的反应为PbSO4+2NaOH=PbO+Na2SO4+H2O，而滤液Ⅰ中含有硫酸，可降低溶液的PH，使平衡PbO（s）+NaOH（aq）⇌NaHPbO2（aq）逆向移动，减少PbO损失，提高产品的产率，故答案为：AB； ②根据PbO的溶解度曲线，提纯粗Pb的方法为将粗PbO溶解在35%NaOH溶液中配成高温下的饱和溶液，冷却结晶、过滤得到PbO， 故答案为：粗PbO溶解在35%NaOH溶液中,加热制110Ⅰ充分溶解后趁热过滤，冷却结晶、过滤得PbO固体； 【备注】以废旧铅酸电池中的含铅废料（Pb、PbO、PbO2、PbSO4及炭黑等）和H2SO4为原料，制备高纯PbO，含铅废料加入硫酸亚铁、稀硫酸加热反应过滤得到PbSO4粗品，加入10%的氢氧化钠溶液加热反应，冷却过滤得到PbO粗品，粗PbO溶解在35%NaOH溶液中配成高温下的饱和溶液，冷却结晶、过滤得PbO，（1）根据题给化学工艺流程知，过程Ⅰ中，在Fe2+催化下，Pb、PbO2和H2SO4反应生成PbSO4和水；（2）①催化剂通过参加反应，改变反应历程，降低反应的活化能，加快化学反应速率，而本身的质量和化学性质反应前后保持不变。根据题给信息知反应i中Fe2+被PbO2氧化为Fe3+ ， 则反应ii中Fe3+被Pb还原为Fe2+， 据此书写离子方程式；②a实验证明发生反应i，则b实验需证明发生反应ii，实验方案为取a中红色溶液少量，加入过量Pb，充分反应后，红色褪去；（3）①过程Ⅰ脱硫过程中发生的反应为 PbSO4+2NaOH=PbO+Na2SO4+H2O，而滤液Ⅰ中含有硫酸，可降低溶液的PH，使平衡PbO（s）+NaOH（aq）⇌NaHPbO2（aq）逆向移动；②根据PbO的溶解 16 学而优·教有方 度曲线，提纯粗Pb的方法为将粗PbO溶解在35%NaOH溶液中配成高温下的饱和溶液，冷却结晶、过滤得到PbO；本题考查了化学工艺流程分析、催化剂、离子方程式书写、化学实验方案的设计、物质分离提纯、平衡一点原理的应用，题目难度中等。 变式训练 1. 2014届河北省石家庄市高中毕业班教学质量检测 普通 【题文】硫酸的工业制备是一个重要的化工生产过程，但在生产过程中会产生大量污染，需要在生产工艺中考虑到绿色工艺。以硫酸工业产生的二氧化硫尾气、氨水、石灰石、焦炭、碳酸氢铵为原料可以合成硫化钙、硫酸铵、亚硫酸铵等物质。合成路线如下： （1）写出反应Ⅰ的化学方程式________ （2）反应Ⅰ中每生成l mol硫化钙理论上转移电子数________ ；为充分利用副产品CO，有人提出以熔融的K2C03为电解质，设计燃料电池，请写出此电池的负极反应________ （3）为检验反应Ⅰ得到的产品是否因部分被氧化而变质，需选择的化学试剂有________ （4）根据合成流程，可以循环利用的是________ （5）（NH4）2SO3溶液可用于电厂产生的烟道气的脱氮，将氮氧化物转化为氮气，同时生成一种氮肥，形成共生系统。写出二氧化氮与亚硫酸铵反应的离子方程式________ 【答案】（1）2CaCO3+O2+2SO2=2CaSO4+2CO2 17 学而优·教有方 （2）8NA；CO+CO32﹣﹣2e﹣=2CO2 （3）稀盐酸、BaCl2溶液 （4）CaCO3 （5）2NO2+4SO32﹣=N2+4SO42﹣ 【考点】物质分离和提纯的方法和基本操作综合应用 【解析】（1）反应Ⅰ的化学方程式为2CaCO3+O2+2SO2=2CaSO4+2CO2，故答案为：2CaCO3+O2+2SO2=2CaSO4+2CO2； （2）Ⅰ中发生CaSO4+4C=CaS+4CO↑，每生成l mol硫化钙理论上转移电子数1 mol×[6﹣（﹣2）] ×NA=8NA；充分利用副产品CO，有人提出以熔融的K2C03为电解质，设计燃料电池，此电池的负极反应为CO+CO32﹣﹣2e﹣=2CO2，故答案为：8NA；CO+CO32﹣﹣2e﹣=2CO2； （3）检验反应Ⅰ得到的产品是否因部分被氧化而变质，即检验硫酸根离子，则选择试剂为稀盐酸、BaCl2溶液，先加盐酸排除亚硫酸根离子干扰，再加氯化钡观察是否生成沉淀，故答案为：稀盐酸、BaCl2溶液； （4）由反应Ⅰ、Ⅰ可知，循环使用的物质为CaCO3，故答案为：CaCO3； （5）二氧化氮与亚硫酸铵反应的离子方程式为2NO2+4SO32﹣=N2+4SO42﹣，故答案为：2NO2+4SO32﹣=N2+4SO42﹣。 【备注】由流程可知，I中发生2CaCO3+O2+2SO2=2CaSO4+2CO2，反应Ⅰ为NH4HCO3、CaSO4、NH3反应生成碳酸钙和硫酸铵，发生 NH4HCO3+NH3+CaSO4=CaCO3↓+（NH4）2SO4，可知碳酸钙可循环使用，Ⅰ中发生SO2+2NH3·H2O =（NH4）2SO3+H2O，Ⅰ中发生CaSO4+4C=CaS+4CO↑，以此来解答。 2. 四川省乐山市2017-2018学年高三理综-化学二模考试试卷 普通 【题文】三盐基硫酸铅(3PbO·PbSO4·H2O，相对分子质量为990)简称“三盐”，白色或微黄色粉末，热稳定性能优良，主要用作聚氯乙烯的热稳定剂。“三盐”是由可溶性铅盐中加入硫酸生成硫酸铅，再加氢氧化钠而制得。以100.0吨铅泥(主要成分为PbO、Pb及PbSO4等)为原料制备三盐的工艺流程如下图所示。 18 学而优·教有方 已知：Ksp(PbSO4)=1.82×10-8，Ksp(PbCO3)=1.46×10-13；(2)铅与冷盐酸、冷硫酸几乎不起作用。请回答下列问题： (1)写出步骤①“转化”的化学方程式________，该反应能发生的原因是________。 (2)步骤②“过滤1”后所得滤渣的主要成分为________。 (3)步骤③“酸溶”，最适合选用的酸为________，为提高酸溶速率，可采取的措施是________(任意写出一条)。 (4)若步骤④“沉铅”后的滤液中c(Pb2+)=1.82×10-5mol·L-1，则此时c(SO42-)=________mol·L-1。 (5)从原子利用率的角度分析该流程的优点为________。 (6)步骤⑥“合成”三盐的化学方程式为________。若得到纯净干燥的三盐49.5t，假设铅泥中的铅元素有80%转化为三盐，则铅泥中铅元素的质量分数为________%(结果保留一位小数) 【答案】(1)PbSO4+Na2CO3=PbCO3+Na2SO4；Ksp(PbSO4)>Ksp(PbCO3)，容易实现沉淀的转化 (2)Pb、PbO、PbCO3 (3)HNO3；适当升温(适当增加硝酸浓度、减小滤渣颗粒大小等合理答案均可) (4)1×10-3 (5)滤液2(HNO3溶液)可以循环利用 (6)4PbSO4+6NaOH50~60℃ 3PbO·PbSO4·H2O+3Na2SO4+2H2O；51.8 【考点】难溶电解质的溶解平衡及沉淀转化的本质，探究沉淀溶解 【解析】(1)步骤①向铅泥中加Na2CO3溶液,由表可以知道PbCO3的溶解度小于PbSO4的溶解度，所以步骤①“转化”的化学方程式：PbSO4+Na2CO3=PbCO3+Na2SO4；该反应能发生的原因是Ksp(PbSO4)>Ksp(PbCO3)，容易实现沉淀的转化；符合题意答案： PbSO4+Na2CO3=PbCO3+Na2SO4；Ksp(PbSO4)>Ksp(PbCO3)，容易实现沉淀的转 19 学而优·教有方 化。(2)铅泥(主要成分为PbO、Pb及PbSO4等)，加入碳酸钠溶液后，由于PbO、Pb与碳酸钠不反应，反应又生成了PbCO3，所以步骤②“过滤1”后所得滤渣的主要成分为Pb、PbO、PbCO3；符合题意答案：Pb、PbO、PbCO3。(3)根据题给信息可知：铅与冷盐酸、冷硫酸几乎不起作用，所以步骤③“酸溶”，最适合选用的酸为硝酸；为提高酸溶速率，可采取的措施是适当升温或适当增加硝酸浓度或减小滤渣颗粒大小等；符合题意答案：HNO3；适当升温(适当增加硝酸浓度、减小滤渣颗粒大小等合理答案均可)。(4)根据Ksp(PbSO4)=1.82×10-83 ，c(SO42-)×c(Pb2+)=1.82×10-8，c(Pb2+)=1.82×10-5mol·L-1，所以c(SO42-)=1×10-mol·L-1；符合题意答案：1×10-3。(5)Pb、PbO和PbCO3在硝酸的作用下转化成 Pb(NO3)2,Pb(NO3)2中加稀H2SO4转化成PbSO4和硝酸,HNO3可循环利用；符合题意答案：滤液2(HNO3溶液)可以循环利用。(6)硫酸铅与强碱溶液加热反应生成3PbO·PbSO4·H2O，化学方程式为 4PbSO4+6NaOH=3PbO·PbSO4·H2O+3Na2SO4+2H2O；若得到纯净干燥的三盐49.5𝑡,则其中铅元素的质量为:990×49.5𝑡=41.4𝑡,设铅泥中铅元素的质量分数为w,则100.0𝑡铅泥中铅元素为100×𝑤,铅泥中的铅元素有80%转化为三盐,有100×𝑤×80%=41.4,计算得出,w=0.518=51.8%；符合题意答案：51.8。答案为：(1)PbSO4+Na2CO3=PbCO3+Na2SO4；Ksp(PbSO4)>Ksp(PbCO3)，容易实现沉淀的转化；(2)Pb、PbO、PbCO3；(3)HNO3、适当升温(适当增加硝酸浓度、减小滤渣颗粒大小等合理答案均可)；(4)1×10-3；(5)滤液2(HNO3溶液)可以循环利用； (6)4PbSO4+6NaOH50~60℃ 828 3PbO·PbSO4·H2O+3Na2SO4+2H2O、51.8； 【备注】本题考查以铅泥(主要成分为PbO、Pb及PbSO4等)为原料制备三盐(3PbO·PbSO4·H2O)的工艺流程。已知“三盐”的制备是由可溶性铅盐中加入硫酸生成硫酸铅，再加氢氧化钠而制得。 (1)沉淀的转化：溶解度小的向溶解度更小的转化；(4)根据溶度积常数计算； 3. 湖南省永州市2018届高三上学期第一次模拟考试化学试题 普通 【题文】钴(Co)及其化合物在工业上有广泛应用。利用水钴矿(主要成分为Co2O3，含少量Fe2O3、A12O3、MnO、MgO、CaO等)制取CoC12·6H2O粗品的工艺流程图如下： 20 学而优·教有方 已知：①浸出液含有的阳离子主要有H+、Co2+、Fe2+、Mn2+、Ca2+、Mg2+、A13+等； ②部分阳离子以氢氧化物形式开始沉淀和完全沉淀时的pH如下表： 沉淀物 开始沉淀 完全沉淀 请回答下列问题： (1)上述工艺流程图中操作a的名称：_______________。 (2)写出“浸出”时Co2O3发生反应的离子方程式：____________________。 (3)加入NaC1O3的作用是________________。 (4)萃取剂对金属离子的萃取率与pH的关系如图。使用萃取剂最适宜的pH范围是_________(填字母序号)。 Fe(OH)3 Fe(OH)2 Co(OH)2 Al(OH)3 2.7 3.7 7.6 9.6 7.6 9.2 4.0 5.2 Mn(OH)2 7.7 9.8 A.2.0～2.5 B.3.0～3.5 C.5.0～5.5 D.9.5～9.8 (5)“除钙”“镁”是将溶液中Ca2+与Mg2+转化为MgF2、CaF2沉淀。已知某温度下，Ksp(MgF2)=7.35×10-11，Ksp(CaF2)=1.50×10-10。当加入过量NaF，所得滤液中𝑐(𝐶𝑎2+)=_______________。 【答案】(1)过滤(2)Co2O3+SO32-+4H+=2Co2++SO42-+2H2O(3)将Fe2+氧化成Fe3+， 21 𝑐(𝑀𝑔2+) 学而优·教有方 使Fe3+沉淀完全(利于生成Fe(OH)3除去)(4)B(5)0.49 【解析】含钴废料中加入盐酸，可得CoCl3、FeCl3、AlCl3、MnCl2、MgCl2、CaCl2，信息①中浸出液含有的阳离子主要有H+、Co2+、Fe2+、Mn2+、Ca2+、Mg2+、Al3+等，则加入的Na2SO3将Co3+、Fe3+还原为Co2+、Fe2+.工艺流程最终得到草酸钴，加入NaClO3将Fe2+氧化为Fe3+，加入Na2CO3调pH至5.2，可得到Fe(OH)3、Al(OH)3沉淀，过滤后所得滤液主要含有CoCl2、MnCl2、MgCl2、CaCl2，用NaF溶液除去钙、镁，过滤后，向滤液中加入萃取剂，将锰离子萃取，萃取后的余液中主要含有CoCl2，进入草酸铵溶液得到草酸钴； ⑴由分析可知上述工艺流程图中操作a的名称过滤； (2)浸出过程中加入Na2SO3的目的是将Co3+、Fe3+还原为Co2+、Fe2+，其中“浸出”时Co2O3发生反应离子方程式为：SO32-+2Fe3++H2O=SO42-+2Fe2++2H+； (3)NaClO3的作用是：将浸出液中Fe2+氧化为Fe3+，使Fe3+沉淀完全； (4)pH=2与pH=3时Co2+的萃取率变化不大，但pH=3时Mn2+的萃取率增大很多，而pH=4时，Co2+的萃取率比较大，故pH=3时最佳，故答案为B； (5)由溶度积可知，滤液Ⅰ“除钙、镁”是将溶液中Ca2+与Mg2+转化为CaF2、MgF2沉淀，根据溶度积可知c(Mg2+)：c(Ca2+)=𝐾sp(𝐶𝑎𝐹)=sp 2 𝐾(𝑀𝑔𝐹2)7.35×10−11 1.50×10−10=0.49。 点睛：明确实验原理及混合物分离提纯的基本操作原理是解题关键，主要流程分析为：含钴废料中加入盐酸和亚硫酸钠，可得CoCl2、AlCl3、FeCl2、MgCl2、CaCl2、MnCl2，加入NaClO3，可得到FeCl3，然后加入Na2CO3调pH至5.2，可得到Fe(OH)3、Al(OH)3沉淀，过滤后所得滤液主要含有CoCl2、MgCl2、CaCl2、MnCl2，向溶液中加入NaF溶液，除去钙镁离子，然后过滤得到的滤液中II中加入萃取剂，萃取后溶液加入草酸铵，得到草酸钴。 考法2：文字叙述框架下的工艺流程推断 母题 1. 2009年普通高等学校招生全国统一考试化学卷（北京） 普通 【题文】以富含硫酸亚铁的工业废液为原料生产氧化铁的工艺如下(部分操作和条件略): 22 学而优·教有方 Ⅰ.从废液中提纯并结晶出FeSO4·7H2O。 Ⅰ.将FeSO4·7H2O配制成溶液。 Ⅰ.FeSO4溶液与稍过量的NH4HCO3溶液混合,得到含FeCO3的浊液。 Ⅰ.将浊液过滤,用90 Ⅰ热水洗涤沉淀,干燥后得到FeCO3固体。 Ⅰ.煅烧FeCO3,得到Fe2O3固体。 已知:NH4HCO3在热水中分解。 (1)Ⅰ中,加足量的铁屑除去废液中的Fe3+,该反应的离子方程式是 。 (2)Ⅰ中,需加一定量硫酸,运用化学平衡原理简述硫酸的作用 。 (3)Ⅰ中,生成FeCO3的离子方程式是 。若FeCO3浊液长时间暴露在空气中,会有部分固体表面变为红褐色,该变化的化学方程式是 。 2−(4) Ⅰ中,通过检验SO2−4来判断沉淀是否洗涤干净。检验SO4的操作 是 。 (5)已知煅烧FeCO3的化学方程式是4FeCO3+O22Fe2O3+4CO2。现煅烧464.0 kg的FeCO3,得到316.8 kg产品。若产品中杂质只有FeO,则该产品中Fe2O3的质量是 kg。(摩尔质量/g·mol-1:FeCO3 116 Fe2O3 160 FeO 72) 【答案】(1)Fe+2Fe3+ 3Fe2+ Fe(OH)2+2H+的平衡向逆反应方向移 (2)加入硫酸,H+浓度增大,使Fe2++2H2O动,从而抑制FeSO4的水解 (3)Fe2++2HCO−34FeCO3+6H2O+O2 FeCO3↓+CO2↑+H2O 4Fe(OH)3↓+4CO2 (4)取少量洗涤后的滤液放入试管中,滴加酸化的BaCl2溶液,若无白色沉淀产生,则沉淀洗涤干净 (5)288.0 【解析】本题考查化学实验的基本操作、物质的制备、化学反应原理、计算等。(1)Fe3+具有氧化性,能氧化Fe生成Fe2+:2Fe3++Fe(2)由于Fe2+水解,加入H2SO4可阻止其水解。 −(3)Fe2+与HCO3在溶液中发生反应生成FeCO3:Fe2++2HCO−3 3Fe2+。 FeCO3↓+ 23 学而优·教有方 CO2↑+H2O。FeCO3被O2氧化最终生成Fe(OH)3而出现红褐色:4FeCO3+O2+6H2O 4Fe(OH)3↓+4CO2。 (4)SO2−4的检验一般采用酸化的BaCl2溶液,根据是否有白色沉淀产生来判断溶液中是否存在SO2−4。 (5)464.0 kg FeCO3中含有Fe元素4×103 mol,设产品中含有FeO x mol ,Fe2O3 y mol,则有:x+2y=4×103,72x+160y=316.8×103,解得x=0.4×103,y=1.8×103,故Fe2O3的质量=1.8×103 mol×160 g/mol=288.0×103 g=288.0 kg。 24 因篇幅问题不能全部显示，请点此查看更多更全内容