2020-2021高考化学压轴题专题复习—铁及其化合物推断题的综合及答案解析

2020-2021高考化学压轴题专题复习—铁及其化合物推断题的综合及答案解析
一、铁及其化合物
1．现有金属单质A、B、C、I和气体甲、乙、丙及物质D、E、F、G、H。

其中B是地壳中含量最多的金属。

它们之间能发生如下反应（图中有些反应的产物和反应的条件没有全部标出）。

请根据以上信息回答下列问题：
（1）写出下列物质的化学式：C__________、H_________。

（2）写出反应③的化学方程式：___________________。

写出反应⑦的化学方程式：___________________。

写出反应⑥的离子方程式___________________。

【答案】Fe Fe(OH)3 2Al+2NaOH+2H2O＝2NaAlO2+3H2↑ 2FeCl3+Cu＝2FeCl2+CuCl2
Fe3++3OH﹣＝Fe(OH)3↓
【解析】
【分析】
金属单质A焰色反应为黄色，故A为Na，与水反应生成NaOH与氢气，则D为NaOH，气体甲为H2；B是地壳中含量最多的金属，氢氧化钠与金属B反应生成氢气，故金属B为Al。

黄绿色气体乙为Cl2，与氢气反应生成丙为HCl，HCl溶于水得物质E为盐酸。

氢氧化钠与物质G反应生成红褐色沉淀H是Fe（OH）3，故物质G中含有Fe3+，金属C与盐酸反应生成F，F与氯气反应生成G，可知金属C为Fe，物质F为FeCl2，物质G为FeCl3，红色金属I为Cu。

【详解】
（1）根据分析可知，C为Fe，H为Fe(OH)3。

（2）根据分析可知，反应③是Al和NaOH溶液反应生成H2，化学方程式为：
2Al+2NaOH+2H2O＝2NaAlO2+3H2↑；反应⑦是FeCl3溶液和Cu反应，化学方程式为：
2FeCl3+Cu＝2FeCl2+CuCl2；G为FeCl3，和NaOH反应的离子方程式为：Fe3++3OH﹣＝
Fe(OH)3↓。

2．纳米Fe3O4在生物医学和催化剂载体等领域应用前景光明。

其制备流程如下：
已知：锌单质溶于强碱生成ZnO22-；Zn（OH）2既能溶于强酸又能溶于强碱。

请回答下列问题：
(l)用NaOH溶液处理废旧锌铁皮的作用有___。

A.去除油污B．溶解镀锌层C．去除铁锈D．钝化
(2)步骤②生成Zn(OH)2沉淀的离子方程式为____，用离子方程式结合文字说明该步骤pH 不能过小的原因____。

调节pH的最佳方法是向溶液中通入____（填化学式）。

(3)步骤④反应的离子方程式为_____；为确保纳米Fe3O4粒子的纯度，应调整原溶液中Fe2+与所加H2O2的物质的量之比为_______。

(4)步骤⑤制得Fe3O4纳米粒子的过程，需要在无氧环境下进行，说明理由__________；T 业生产中可采取___________措施提供无氧环境。

(5)步骤⑤ _______（填“能”或“不能”）用减压过滤（抽滤）得到纳米Fe3O4粒子？理由是___________。

【答案】AB ZnO22-+2H+=Zn(OH)2↓加入酸是为了使ZnO22-转化为Zn（OH）2沉淀，但加入酸不能过多，要防止发生Zn（OH）2+2H+＝Zn2++2H2O，降低ZnO产量 CO2
2Fe2++H2O2+2H+=2Fe3++2H2O 3:1 防止Fe2+[或Fe（OH）2]被氧化持续通入N₂不能纳米粒子太小，抽滤时容易透过滤纸
【解析】
【分析】
根据流程图及已知信息分析得：废旧镀锌铁皮加入氢氧化钠溶液中反应，锌溶解生成偏锌酸钠和氢气，铁不溶解，过滤得到滤液A为Na2ZnO2，不溶物为Fe，溶液A加稀硫酸使溶液中ZnO22-转化为Zn（OH）2沉淀，再经过过滤、洗涤、干燥，灼烧得到ZnO，不溶物Fe 中加入稀盐酸，反应生成氯化亚铁，加入适量H2O2，氧化部分亚铁离子为铁离子，得到含Fe2+、Fe3+的B溶液，再加入NaOH，并通入氮气排除氧气，加热分解，生成四氧化三铁胶体粒子，据此分析解答。

【详解】
（1）氢氧化钠溶液有助于铁皮表面的油污水解除去，同时由题干信息知锌易溶于氢氧化钠溶液，故答案为：AB；
（2）根据题给信息知，步骤②为ZnO22-与酸反应生成Zn（OH）2的反应，离子方程式为：ZnO22-+2H+=Zn(OH)2↓；加入酸是为了使ZnO22-转化为Zn（OH）2沉淀，但加入酸不能过多，要防止发生Zn（OH）2+2H+＝Zn2++2H2O，降低ZnO产量；所得溶液呈碱性，为了不引入新的杂质，调节pH的最佳方法是向溶液中通入CO2；故答案为：ZnO22-
+2H+=Zn(OH)2↓；加入酸是为了使ZnO22-转化为Zn（OH）2沉淀，但加入酸不能过多，要防止发生Zn（OH）2+2H+＝Zn2++2H2O，降低ZnO产量；CO2；
（3）根据上述分析步骤④目的是用双氧水氧化亚铁离子，反应的离子方程式为
2Fe2++H2O2+2H+=2Fe3++2H2O；Fe3O4粒子中+2铁与+3价铁物质的量之比为1:2，设Fe2+物质
的量为x，则根据离子方程式分析所加H2O2的物质的量为：
21x
x=
323
⨯⨯，则应调整原溶
液中Fe2+与所加H2O2的物质的量之比为x:x
3
=3:1，故答案为：
2Fe2++H2O2+2H+=2Fe3++2H2O；3:1；
（4）防止Fe2+[或Fe（OH）2]被氧化，所以步骤⑤制得Fe3O4纳米粒子的过程，需要在无氧环境下进行；工业上通常通过持续通入N2提供无氧环境，故答案为：防止Fe2+[或Fe （OH）2]被氧化；持续通入N2；
（5）根据加压抽滤的原理及纳米粒子半径大小分析，不能用抽滤的方法得到纳米Fe3O4粒子，原因是纳米粒子太小，抽滤时容易透过滤纸，故答案为：不能；纳米粒子太小，抽滤时容易透过滤纸。

3．现有X、Y、Z三种非金属元素,A、B、C三种金属元素,有:
①X、Y、Z的单质在常温下均为气体;
②X的单质在Z的单质中燃烧,火焰呈苍白色。

产物XZ的水溶液可使石蕊试液变红;
③2molX的单质可与1molY的单质化合生成2molX2Y,X2Y在常温下为液体;
④Z的单质溶于X2Y中所得的溶液具有漂白性;
⑤A的单质可以在Z的单质中燃烧,生成黑棕色固体,该固体溶于水得到棕黄色溶液;
⑥B与Z可形成化合物BZ3,向BZ3的溶液中逐滴滴加NaOH溶液,先生成白色沉淀后沉淀逐渐溶解;
⑦C的单质与Y的单质反应可能得到两种产物,其中一种为淡黄色固体M
请回答下列问题:
（1）写出下列物质的化学式:XZ__________,X2Y__________,M__________
（2）Z的单质溶于X2Y中所得溶液中起漂白作用的物质是__________(填化学式)
（3）A的单质与Z的单质反应的化学方程式为__________
（4）BZ3与过量的NaOH溶液反应的离子方程式为__________
（5）X的单质与Z的单质的混合气体经点燃充分反应后,冷却至室温,再通入足量的NaOH 溶液中,气体被完全吸收,则原混合气体中X的单质与Z的单质的体积关系可能为
__________(用相应化学式表示X、Z的单质)
【答案】HCl H2O Na2O2 HClO 2Fe+3Cl22FeCl3 Al3++4OH-=-2
AlO+2H2O
V(H2):V(Cl2)≤1:1
【解析】
【分析】
现有X、Y、Z三种非金属元素，A、B、C三种金属元素，有①X、Y、Z的单质在常温下均为气体；②X的单质在Z的单质中燃烧，火焰呈苍白色，产物XZ的水溶液可使石蕊试液变红，则XZ为HCl，得出X为H，Z为Cl；③2molX的单质可与1molY的单质化合生成
2molX2Y，X2Y在常温下为液体，则X2Y为H2O，Y为O；④Z的单质溶于X2Y中所得的溶液具有漂白性；⑤A的单质可以在Z的单质中燃烧，生成黑棕色固体，该固体溶于水得到棕黄色溶液，则为氯化铁溶液，即A为Fe；⑥B与Z可形成化合物BZ3，向BZ3的溶液中逐
滴滴加NaOH溶液，先生成白色沉淀后沉淀逐渐溶解，则B为Al；⑦C的单质与Y的单质反应可能得到两种产物，其中一种为淡黄色固体M，则M为过氧化钠，则C为Na。

【详解】
⑴根据分析得出下列物质的化学式：XZ为HCl，X2Y为H2O，M为Na2O2；故答案为：HCl；H2O；Na2O2。

⑵Z的单质溶于X2Y反应生成盐酸和次氯酸，次氯酸起漂白作用；故答案为：HClO。

⑶A的单质与Z的单质反应是铁与氯气反应生成氯化铁，其化学方程式为
2Fe+3Cl2点燃
2FeCl3；故答案为：2Fe+3Cl2
点燃
2FeCl3。

⑷氯化铝与过量的NaOH溶液反应生成偏铝酸钠和水，其离子方程式为Al3++4OH－= AlO2－+2H2O；故答案为：Al3++4OH－= AlO2－+2H2O。

⑸X的单质与Z的单质的混合气体经点燃充分反应生成HCl，H2 + Cl2点燃
2HCl，反应后冷
却至室温，再通入足量的NaOH溶液中，气体被完全吸收，氯化氢和氢氧化钠反应生成氯化钠和水，氯气也要与氢氧化钠溶液反应生成氯化钠、次氯酸钠和水，因此氯气过量或刚好生成HCl，气体都能完全被吸收，故原混合气体中X的单质与Z的单质的体积关系可能为V(H2):V(Cl2) ≤ 1:1；故答案为：V(H2):V(Cl2) ≤ 1:1。

4．已知A、B、C、D四种物质均含有铁元素，彼此转化关系如下：
请回答：
（1）反应①称为铝热反应（属于置换反应），写出该反应的化学方程式：__、其中Al作__剂。

（2）反应④的离子方程式为：__。

（3）新配制的C溶液中应加入__，以防止其转化为D。

检验D溶液中阳离子的常用试剂是__（填化学式），实验现象为__。

【答案】2Al+Fe2O3高温2Fe+Al2O3还原剂 2Fe2++H2O2+2H+=2Fe3++2H2O 铁粉（屑） KSCN （或NH4SCN）溶液变红（或呈现血红色）
【解析】
【分析】
氧化铁与铝单质在高温下发生铝热反应，生成A，则A为Fe，铁和水蒸气在高温下反应生成B，B为黑色磁性氧化物，则B为Fe3O4，Fe3O4中铁元素的化合价含有+2、+3价，与盐酸反应生成FeCl3和FeCl2，铁与过量盐酸反应生成FeCl2，则C为FeCl2，FeCl2与双氧水反应生成FeCl3，则D为FeCl3，据此分析解答。

【详解】
(1)反应①称为铝热反应(属于置换反应)，该反应的化学方程式：2Al+Fe 2O 3高温2Fe+Al 2O 3，反应中Al 有0价变为+3价，化合价升高，失电子，被氧化，作还原剂；
(2)反应④为FeCl 2与双氧水反应生成FeCl 3，离子方程式为：2Fe 2++H 2O 2+2H +=2Fe 3++2H 2O ；
(3)C 为FeCl 2，D 为FeCl 3，亚铁离子具有还原性，易被氧化，新配制的FeCl 2溶液中应加入铁粉(屑)，以防止其转化为FeCl 3。

检验三价铁离子常用试剂是KSCN(或NH 4SCN)，三价铁离子遇SCN -变为血红色溶液。

5．现有单质A 、B 、C 及化合物D 、E 、F 、G 、H ，它们之间能发生如图反应(图中有些反应的产物和反应的条件没有全部标出)。

请根据以上信息回答下列问题：
（1）反应③是D 物质的水溶液与金属铝反应，金属铝被氧化___(写化学式)；
（2）步骤⑦中刚生成的白色沉淀颜色会迅速发生变化，最终生成红褐色沉淀H ，请写出由白色沉淀变成H 的化学方程式：___；
（3）检验G 中所含的金属离子时，在G 溶液中加入硫氰化钾溶液，离子方程式为：___； （4）工业上将氯气通入D 溶液中制取消毒液，反应的化学方程式为___，1mol 氯气发生反应，转移电子___mol ；消毒液中的有效成分是___(填名称)；
（5）将0.1molA 的碳酸盐溶液和0.15molE 溶液混合，有如下两种方式：
A ．将含A 的碳酸盐溶液逐滴加入到E 溶液中；
B ．将E 溶液逐滴加入到含A 的碳酸盐溶液中；
理论上产生气体比较多的是___(填序号)，多___mol 。

【答案】2H O 22234Fe(OH)O 2H O 4Fe(OH)++= 33Fe 3SCN Fe(SCN)+-+=
222NaOH Cl NaCl NaClO H O +=++ 1 次氯酸钠 A 0.025
【解析】
【分析】
金属A 焰色反应为黄色，故A 为Na ，由反应Na +①水→气体C D +，故C 为2H 、D 为NaOH ，则E 为HCl ，HCl 溶于水形成盐酸。

金属B 能与盐酸反应生成F ，F 与氯气反应生成G ，而G 能与NaOH 反应生成红褐色沉淀H ，故B 为Fe 、F 为2FeCl 、H 为3Fe(OH)，据此解答。

【详解】
()1反应③是NaOH 水溶液与金属铝反应，本质是Al 与水反应生成氢氧化铝与氢气，氢氧化铝再与NaOH 反应生成偏铝酸钠与水，金属铝被2H O 氧化，故答案为：2H O ； ()2步骤⑦中刚生成的白色沉淀氢氧化亚铁易被氧化，颜色会迅速发生变化，最终生成红褐色沉淀氢氧化铁，化学方程式为：22234Fe(OH)O 2H O 4Fe(OH)++=，故答案为：22234Fe(OH)O 2H O 4Fe(OH)++=；
()3检验3FeCl 中所含的金属离子时，在3FeCl 溶液中加入硫氰化钾溶液，溶液变红，离子方程式为：33Fe 3SCN Fe(SCN)+-+=，故答案为：33Fe 3SCN Fe(SCN)+-+=； ()4工业上将氯气通入NaOH 溶液中制取消毒液NaClO ，反应的化学方程式为：222NaOH Cl NaCl NaClO H O +=++，根据氧化还原反应化合价规律可知，氯气中的Cl 有一半化合价升高，一半化合价降低，即反应中氯气既是氧化剂又是还原剂，各占一半，1mol 氯气发生反应转移1mol 电子，消毒液中的有效成分是次氯酸钠，故答案为：222NaOH Cl NaCl NaClO H O +=++；1；次氯酸钠；
()5A ．将碳酸钠溶液逐滴加入到盐酸中，发生反应：
2322Na CO 2HCl 2NaCl H O CO +=++↑n ，生成2CO 为10.15mol 0.075mol 2
⨯
=； B ．将盐酸逐滴加入到含碳酸钠溶液中，先发生反应：233Na CO HCl NaHCO NaCl +=+，剩余0.05molHCl 、生成30.1molNaHCO ，而后发生反应：322NaHCO HCl NaCl H O CO =+++↑，生成20.05molCO ；故理论上产生气体比较多的是A ，多产生2CO 为0.075mol 0.05mol 0.025mol -=。

故答案为：A ；0.025。

6．已知有以下物质相互转化：
请回答下列问题：
（1）写出B 的化学式___________，D 的化学式为____________；
（2）写出由E 转变成F 的化学方程式________。

（3）写出D 转化成H 的离子方程式_________。

（4）除去溶液B 中混有的少量G 溶液的最适宜方法是________。

【答案】FeCl 2 KCl 4Fe (OH )2+O 2+2H 2O=4Fe (OH )3 Ag ++Cl -=AgCl↓ 向溶液B 中加入足量
铁粉，再经过滤操作
【解析】
【分析】
D和硝酸银、稀硝酸的混合溶液反应生成沉淀H和焰色反应呈紫色的溶液可知，H为AgCl，D为KCl，白色沉淀E在空气中变成红褐色沉淀F可知E为Fe(OH)2，F为
Fe(OH)3，所以G为FeCl3，A为Fe，B为FeCl2，C为NaOH，据此解答。

【详解】
（1）由分析可知，B为FeCl2，D为KCl，故答案为：FeCl2；KCl；
（2）E为Fe(OH)2，F为Fe(OH)3，反应的方程式为：4Fe(OH)2+O2+2H2O=4Fe(OH)3，故答案为：4Fe(OH)2+O2+2H2O=4Fe(OH)3；
（3）D为KCl，H为AgCl，D转化为H的离子方程式为：Ag++Cl-=AgCl↓，故答案为：
Ag++Cl-=AgCl↓；
（4）FeCl2中混有的少量FeCl3，可用过量的铁粉将FeCl3转化为FeCl2，过量的铁粉用过
滤除去，故答案为：向溶液B中加入足量铁粉，再经过滤操作。

【点睛】
白色沉淀迅速变为灰绿色，最后变为红褐色所涉及的反应正是E到F：
4Fe(OH)2+2H2O+O2=4Fe(OH)3。

7．NiCl2是化工合成中最重要的镍源，工业上以金属镍废料(含Fe、Ca、Mg等杂质)为原料
生产NiCl2，继而生产Ni2O3的工艺流程如下：
流程中相关金属离子生成氢氧化物沉淀的pH如下表所示：
氢氧化物Fe(OH)3Fe(OH)2Ni(OH)2开始沉淀的pH 1.1 6.57.1
沉淀完全的pH 3.29.79.2
（1）为了提高镍元素的浸出率，在“酸浸”时可采取的措施有：①适当升高温度；②搅拌；
③_______________等。

（2）加入H2O2的目的是____________，所发生的离子方程式为____________________。

（3）“除铁”时，控制溶液pH的范围为_____________________。

（4）滤渣B的主要成分的化学式为___________________，滤液中的阳离子有________。

（5）“氧化”生成Ni2O3的离子方程式为________________。

【答案】增大盐酸的浓度(或将镍废料研成粉末或延长浸泡时间等) Fe2＋转化成Fe3＋ 2Fe2
＋＋H2O2＋2H＋===2Fe3＋＋2H2O 3.2～7.1 MgF2、CaF2 NH4+、Na+ 2Ni2＋＋ClO－＋4OH－
===Ni2O3↓＋Cl－＋2H2O
【解析】
【分析】
根据工艺流程分析可知，向金属镍废料中加入盐酸酸浸，形成Ni2+、Fe2+、Ca2+和Mg2+的溶液，再向溶液中加入H2O2将Fe2+氧化成Fe3+，加入Na2CO3溶液调节pH使得Fe3+沉淀，得到滤渣A为Fe(OH)3，再加入NH4F使得Mg2+和Ca2+沉淀，得到滤渣B为CaF2和MgF2，继续向滤液中加入Na2CO3沉镍，再加入盐酸溶解，向溶液中加入NaClO和NaOH氧化得到Ni2O3，据此分析解答问题。

【详解】
(1)为了提高金属镍废料浸出的速率，还可以增大盐酸的浓度(或将镍废料研成粉末或延长浸泡时间等)，故答案为：增大盐酸的浓度(或将镍废料研成粉末或延长浸泡时间等)；
(2)根据上述分析，加入H2O2的目的是将Fe2+氧化成Fe3+，根据氧化还原反应规律得出其离子反应方程式为2Fe2＋＋H2O2＋2H＋===2Fe3＋＋2H2O，故答案为：Fe2+转化成Fe3+；2Fe2+＋H2O2＋2H+===2Fe3+＋2H2O；
(3)沉镍前要将Fe3+沉淀完全，而镍离子不能产生沉淀，根据表中所给信息可知，Fe3+完全沉淀的pH值为3.2，镍离子开始沉淀的pH值为7.1，所以溶液的pH值控制在3.2～7.1，故答案为：3.2～7.1；
(4)根据以上分析可知，滤渣B的主要成分的化学式为MgF2、CaF2，所得的滤液中主要含有NH4+和Na+，故答案为：MgF2、CaF2；NH4+、Na+；
(5)“氧化”过程发生的反应中，Cl元素由+1价降低到-1价，即反应生成NaCl，而Ni由+2价升高到+3价，生成Ni2O3，反应离子方程式为：2Ni2＋＋ClO－＋4OH－===Ni2O3↓＋Cl－＋
2H2O，故答案为：2Ni2＋＋ClO-＋4OH-===Ni2O3↓＋Cl-＋2H2O。

8．稀土元素包括钪、钇和镧系（含Ce、Eu )共17种元素，是重要的战略资源，我省稀土资源非常丰富．某彩色电视机显示屏生产过程中产生大量的废荧光粉末含 ( Eu2O3、SiO2、Fe2O3、CeO2、MnO 等物质）．某课题组以此粉末为原料，设计如下工艺流程对资源进行回收，得到较为纯净的CeO2和Eu2O3（氧化铕）．
已知：CeO2不溶于桸硫酸，也不溶于NaOH 溶液，Eu2O3可溶于稀硫酸
(1)往滤渣中加稀硫酸和H2O2进行酸浸，反应的离子方程式____________ 。

为了提高酸浸率，可以适当提高反应温度，但温度偏高浸出率反而会减小，其原因是
________________________________。

(2)有机物HR能将Ce3+从水溶液中萃取出来．该过程可表示为：Ce3+（水层）+3HR(有机层)CeR3(有机层）+3H+(水层）。

向 CeR3(有机层）中加入稀硫酸进行反萃取能获得
较纯的含Ce3+水溶液，从平衡角度解释其原因：________________________。

(3)流程中由含 Ce3+滤液生成Ce(OH)4的离子方程式____________________。

(4)取上述流程中得到的Ce(OH)4产品 0.52 g, 加硫酸溶解后，用浓度为 0.1000mol•L-1FeSO4标准溶液滴定至终点时，铈被还原为Ce3+ , 消耗 24.00 mL 标准溶液。

该产品中 Ce(OH)4的质量分数为___________。

(5)已知含 Ce3+溶液也可以先加碱调 pH后再通入氧气氧化可得到Ce(OH)4。

298K
时,K sp[Ce(OH)3]=5×10-20，若溶液中c(Ce3+)=0.05mol•L-1, 加碱调节pH 到_____时Ce3+开始沉淀（忽略加碱过程中溶液体积变化）．
(6)萃取剂对金属离子的萃取率与 pH的关系如图所示．流程中为了用萃取剂除去金属杂质离子，进行萃取2 最适宜的pH 是_______（填选项序号）．其原因是 _____。

A． 2.0 左右 B . 3.0 左右 C．5.0 左右
【答案】2CeO2+H2O2+6H+=2Ce3++O2↑+4H2O 温度升高，H2O2受热易分解，造成浸出率偏低；加入稀硫酸时，c（H+）增大，平衡向形成Ce3+的方向移动， 4Ce3++O2+12OH-
+2H2O=4Ce(OH)4 96% 8 B 使Fe3+、Mn2+完全除去，并防止Eu3+被萃取导致损失
【解析】
【分析】
废荧光粉末含 ( Eu2O3、SiO2、Fe2O3、CeO2、MnO 等物质），加入硫酸，滤液含有Eu3+、Fe3+、Mn2+等，经萃取，可除去Fe3+、Mn2+等，加入氨水，可生成Eu（OH）3，加热分解可生成Eu2O3；滤渣中含有CeO2、SiO2，加入稀硫酸和过氧化氢，经萃取、反萃取，可得到含有Ce3+的溶液，加入氢氧化钠并通入氧气，可生成Ce（OH）4，加热可生成CeO2。

【详解】
（1）在酸浸时发生的离子反应为2CeO2+H2O2+6H+=2Ce3++O2↑+4H2O，H2O2受热易分解，为防止其分解，则温度不宜太高，故答案为：2CeO2+H2O2+6H+=2Ce3++O2↑+4H2O；温度升高，H2O2受热易分解，造成浸出率偏低；
（2）根据平衡Ce3+（水层）+3HR(有机层)CeR3(有机层）+3H+(水层），向 CeR3(有机层）中加入稀硫酸时，c（H+）增大，平衡向形成Ce3+的方向移动，则Ce3+从水溶液中被萃取出来，故答案为：加入稀硫酸时，c（H+）增大，平衡向形成Ce3+的方向移动；
（3）流程中Ce3+与氧气、氢氧化钠反应生成 Ce(OH)4，离子方程式为4Ce3++O2+12OH-
+2H2O=4Ce(OH)4，故答案为：4Ce3++O2+12OH-+2H2O=4Ce(OH)4；
（4）Ce(OH)4加硫酸溶解后，被FeSO4还原为Ce3+ ,则有Ce(OH)4~ Ce3+~ FeSO4，则
n[Ce(OH)4]=0.1×24×10-3mol=2.4×10-3mol，m[Ce(OH)4]=2.4×10-3mol×208g/mol=0.4992g，该产
品的纯度为：
0.4992g
100%=96%
0.520g
⨯，故答案为：96%；
（5）298K时，K sp[Ce(OH)3]=5×10-20，若溶液中c(Ce3+)=0.05mol•L-1, Ce3+开始沉淀，则c （OH-）=
-20
-6
3
510
mol/L=110mol/L
0.05
⨯
⨯，则pH=8，故答案为：8；
（6）溶液中存在Eu3+、Mn2+金属离子，由萃取剂对金属离子的萃取率与 pH的关系图可知，调节pH在3.0左右，可使Fe3+、Mn2+完全除去，并防止Eu3+被萃取导致损失，故答案为：B；使Fe3+、Mn2+完全除去，并防止Eu3+被萃取导致损失。

9．以粉煤灰（主要含3Al2O3·2SiO2、SiO2，还含有少量CaO、Fe2O3等物质）为原料制取
Al2O3的流程如图：
（1）当(NH4)2SO4和3Al2O3·2SiO2的配比a（a=424
232
n[(NH)SO]
n(3Al O2SiO)
⋅
）不同时，“焙烧”后所得产物的X射线衍射谱图如图所示（X射线衍射可用于判断某晶态物质是否存在，不同晶态物质出现衍射峰的衍射角不同）。

由图可知，当a=___时，3Al2O3·2SiO2的利用率最高。

（2）“沉淀、过滤”所得滤渣为Fe(OH)3和Al(OH)3，生成Fe(OH)3的离子反应方程式为___。

（3）“碱浸”加入NaOH发生反应的离子方程式为___。

（4）“水解、过滤”可得到Al(OH)3沉淀，升高温度有利于水解的原因是___。

该步骤可将加水改成通入过量的___气体。

（5）流程中，可以回收并循坏利用的物质除NH3外，还有___和___。

【答案】8 Fe3+＋3NH3＋3H2O=Fe(OH)3↓＋3NH4+ OH-＋Al(OH)3=AlO2-＋2H2O 水解为吸热反应，升高温度有利于平衡正向进行 CO2 NaOH (NH4)2SO4
【解析】
【分析】
粉煤灰、(NH4)2SO4进行灼烧处理，把3Al2O3·2SiO2转化为NH4Al (SO4)2，且当(NH4)2SO4和
3Al2O3·2SiO2的配比a（a=424
232
n[(NH)SO]
n(3Al O2SiO)
⋅
）不同时各产物含量不同，如图a=8时，体系中NH4Al (SO4)2含量最高，此时3Al2O3·2SiO2的利用也率最高。

加硫酸进行酸浸，过滤，
滤液中含有Al 3+、Fe 3+以及其他可溶性离子，通入氨气生成沉淀Al(OH)3和Fe(OH)3，滤液Ⅰ为(NH 4)2SO 4，加入氢氧化钠进行碱浸取过滤，滤渣为Fe(OH)3滤液Ⅱ为NaOH 和NaAlO 2，加水水解得到Al(OH)3沉淀，煅烧得氧化铝。

【详解】
（1）根据分析，当(NH 4)2SO 4和3Al 2O 3·
2SiO 2的配比a=8时，体系中NH 4Al (SO 4)2含量最高，此时3Al 2O 3·
2SiO 2的利用也率最高。

（2）通入氨气“沉淀、过滤”所得滤渣为Fe(OH)3和Al(OH)3，生成Fe(OH)3离子反应方程式：Fe 3+＋3NH 3＋3H 2O=Fe(OH)3↓＋3NH 4+；
（3）根据分析，“碱浸”加入NaOH 发生反应的离子方程式为OH -＋Al(OH)3=AlO 2-＋2H 2O ；
（4）“水解、过滤”可得到Al(OH)3沉淀，水解过程是吸热的，升高温度促进AlO 2-水解；该
步骤可将加水改成通入过量的酸性气体二氧化碳（CO 2＋AlO 2-＋2H 2O= HCO 3- ＋
Al(OH)3↓）；
（5）流程中，滤液Ⅰ为(NH 4)2SO 4，滤液Ⅱ含有NaOH ，故可以回收并循坏利用的物质除NH 3外，还有(NH 4)2SO 4和NaOH 。

【点睛】
氢氧化铝是两性氢氧化物，遇强酸强碱发生反应而溶解，不与弱酸弱碱反应。

氢氧化铝的制备：1.向氯化铝溶液中通过量氨气；2.向偏铝酸钠中通入过量的二氧化碳；3.氯化铝和偏铝酸钠发生双水解。

10．钛（Ti ）被称为继铁、铝之后的第三金属，钛白（2TiO ）是目前使用最广泛的白色颜料。

制备2TiO 和Ti 的原料是钛铁矿，用含23Fe O 的钛铁矿（主要成分为3FeTiO ）制备2TiO 的流程如下：
（1）步骤①加Fe 的目的是__________________；步骤②冷却的目的是_____________。

（2）考虑成本和废物的综合利用等因素，水浸后的废液中应加入______________处理。

（3）由金红石（2TiO ）制取单质钛（Ti ）的过程为
24Mg TiO TiCl Ti 800C,Ar
−−→−−−−−→︒，其中反应42800C TiCl 2Mg 2MgCl Ti ︒++在氩气气氛中进行的理由是____________。

【答案】将3+Fe 还原为2+Fe 析出绿矾（42FeSO 7H O ⋅） 碳酸钙（其它合理答案也可） 高温下镁和钛会与2O 、2N 反应，因此只能用稀有气体来保护
【解析】
【分析】
钛铁矿溶于浓硫酸，所有金属转变为自由离子，加入铁粉可以将3+Fe 还原为2+Fe ，此时热过滤除去过量的铁粉，再冷却使绿矾大量析出，过滤后可得绿矾，此时溶液中剩下的钛元素，经水浸后转变为偏钛酸23H TiO ，灼烧失水后即可得到钛白粉2TiO 。

【详解】
（1）分析题图可知，钛铁矿中的铁最终转化成副产品绿矾，所以要将+3价Fe 转化为+2价Fe ；降低温度是为了减小42FeSO 7H O ⋅的溶解度，利于绿矾结晶析出；
（2）水浸过程发生的离子反应为2++223TiO +2H O H TiO +2H ↓，废液呈酸性，可以考虑向水浸后的废液中加入3CaCO 等物质（合理即可）；
（3）由于Ti 和Mg 易与空气中的2O 、2N 等反应；故该反应要在氩气气氛中进行。