近年届高考化学一轮复习第4章材料家族中的元素突破全国卷专题讲座(四)突破训练鲁科版(2021年整理)

2019届高考化学一轮复习第4章材料家族中的元素突破全国卷专题讲座（四）突破训练鲁科版
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第4章材料家族中的元素
［突破训练]
1．(2018·湖南六校联考)重铬酸钾是工业生产和实验室的重要氧化剂，工业上常用铬铁矿（主要成分为FeO·Cr2O3,杂质为SiO2、Al2O3)为原料生产,实验室模拟工业制法用铬铁矿制K2Cr2O7的主要工艺如图所示。

涉及的主要反应是6FeO·Cr2O3＋24NaOH＋7KClO3错误!12Na2CrO4＋3Fe2O3＋7KCl＋12H2O.
（1)碱浸前将铬铁矿粉碎的作用是_________________________________________。

(2)反应器①中除发生题中所给反应外，还会发生其他反应，请任写出一个反应的化学方程式：___________________。

③中调节pH为7～8所得滤渣为____________________.
(3)从平衡角度分析④中酸化的原因是________________________________________
________________________________________________________________________.
（4）称取重铬酸钾试样2．500 0 g配成250 mL溶液，取出25．00 mL于碘量瓶中，向其中加入10 mL 2 mol·L－1 H2SO4溶液和足量碘化钾(铬元素转化为Cr3＋），置于暗处5 min.然后加入100 mL水和适量淀粉溶液作指示剂，用0．120 0 mol·L－1 Na2S2O3标准溶液滴定(I2＋2S2O错误!===2I－＋S4O错误!)。

若实验中共用去Na2S2O3标准溶液40．00 mL，则所得产品中重铬酸钾的纯度为(设整个过程中其他杂质不参加反应)________。

(保留两位有效数字)解析：（1）碱浸前将铬铁矿粉碎，可以增大接触面积，从而加快反应速率，使反应更充分。

(2)除题给反应外，还能发生的反应有SiO2＋2NaOH===Na2SiO3＋H2O，Al2O3＋2NaOH＋3H2O===2Na[Al（OH)4]，SiO2＋Na2CO3错误!Na2SiO3＋CO2↑，Al2O3＋Na2CO3＋4H2O===2Na[Al（OH)4]＋CO2↑。

充分反应后过滤，由于滤液中含有Na2SiO3和Na[Al（OH)4],调节pH为7~8，使SiO2－，3和[Al（OH）4]－分别生成H2SiO3沉淀和Al（OH)3沉淀而除去.(3）CrO错误!在酸性条件下可转化成Cr2O错误!:2CrO错误!＋2H＋Cr2O错误!＋H2O，酸化时，增大了H＋浓度，平衡向右移动，促使CrO错误!转化为Cr2O错误!。

(4）根据题意知:Cr2O错误!错误!2Cr3＋,2I－错误!I2，根据得失电子守恒，存在K2Cr2O7～3I2～6S2O错误!，故试样中n（K2Cr2O7）＝错误!×n（S2O错误!）×错误!＝错误!×0．120 0 mol·L－1×40．00×10－3 L×错误!＝8×10－3 mol，m（K2Cr2O7)＝8×10－3 mol×294 g·mol－1＝2．352 g，故K2Cr2O7的纯度为错误!×100%＝94%。

答案：(1)增大接触面积,加快反应速率（或增大接触面积，加快反应速率，使反应进行更
充分)
（2)SiO2＋Na2CO3错误!Na2SiO3＋CO2↑｛或Al2O3＋Na2CO3＋4H2O===2Na［Al(OH)4］＋CO2↑或
SiO2＋2NaOH===Na2SiO3＋H2O或Al2O3＋2NaOH＋3H2O===2Na［Al（OH）4］} Al（OH）3、H2SiO3
［或Al（OH)3、H4SiO4]
(3）2CrO错误!＋2H＋Cr2O错误!＋H2O，酸化时,增大了H＋浓度，平衡向右移动
（4）94%（或0．94）
2．(2016·高考全国卷Ⅲ,28，14分)以硅藻土为载体的五氧化二钒(V2O5）是接触法生产硫
酸的催化剂.从废钒催化剂中回收V2O5既避免污染环境又有利于资源综合利用。

废钒催化剂的
主要成分为
物质V2O5V2O4K2SO4SiO2Fe2O3Al2O3
质量分数
2．2～2．92．8～3．122~2860～651~2<1 /％
回答下列问题：
（1）“酸浸"时V2O5转化为VO错误!,反应的离子方程式为_____________________，同时
V2O4转化成VO2＋。

“废渣1"的主要成分是__________。

(2）“氧化"中欲使3 mol的VO2＋变为VO错误!，则需要氧化剂KClO3至少为________mol。

（3)“中和"作用之一是使钒以V4O错误!形式存在于溶液中.“废渣2”中含有
________________________________________________________________________。

(4)“离子交换”和“洗脱”可简单表示为4ROH＋V4O4－，12错误!R4V4O12＋4OH－（ROH为强碱
性阴离子交换树脂)。

为了提高洗脱效率，淋洗液应该呈________性（填“酸”“碱”或
“中”)。

(5）“流出液”中阳离子最多的是________。

(6)“沉钒”得到偏钒酸铵(NH4VO3）沉淀，写出“煅烧”中发生反应的化学方程
式:________________________________________________________________________。

解析：（1）反应过程中V的化合价不变,所以是复分解反应。

注意V2O5在离子方程式中不
能拆开；废钒催化剂中，只有二氧化硅不溶于硫酸，成为废渣1的主要成分。

(2)3 mol VO2＋变为VO错误!，共失去3 mol电子，而1 mol ClO错误!变为Cl－得到6 mol电子，所以需要0．5 mol氯酸钾。

(3)中和时，Fe3＋、Al3＋分别转化为难溶的Fe(OH）3和Al（OH)3,成为废渣2的主要成分。

（4）为提高洗脱效率，需使题中所述平衡逆向移动.根据平衡移动原理,碱性越强越有利于平衡逆向移动，所以淋洗液应该呈碱性。

（5）经过“离子交换”，钒以R4V4O12形式存在，而铁、铝则在“中和"过程中转化为沉淀，所以“流出液”中最多的阳离子是钾离子。

(6）由NH4VO3转化为V2O5，V的化合价未发生变化，该反应为非氧化还原反应，所以N的化合价仍为－3,一种生成物是NH3，另一种生成物必定是H2O。

答案：（1）V2O5＋2H＋===2VO错误!＋H2O SiO2
（2）0．5
（3)Fe(OH）3和Al(OH）3
（4)碱
（5)K＋
（6)2NH4VO3错误!V2O5＋2NH3↑＋H2O↑
3．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
ⅰ．2Fe2＋＋PbO2＋4H＋＋SO错误!===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Ⅱ的目的是脱硫。

滤液1经处理后可在过程Ⅱ中重复使用，其目的是________（选填序号).
A．减少PbO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Ⅲ的目的是提纯。

结合上述溶解度曲线,简述过程Ⅲ的操作：________________________________________________________________________。

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,化学方程式为Pb＋PbO2＋2H2SO4错误!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，加快化学反应速率，而本身的质量和化学性质在反应前后保持不变。

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＋，离子方程式为2Fe3＋＋Pb＋SO错误!===PbSO
＋2Fe2＋.②a实验证明发生了反应ⅰ，则b实验须
4
证明发生了反应ⅱ,实验方案为取a中红色溶液少量，加入过量铅粉，充分反应后,红色退去.(3)①过程Ⅱ的目的是脱硫，操作过程中会加入过量的NaOH，通过题给条件可知，部分PbO 溶解在NaOH溶液中，故滤液1中会有过量的NaOH和PbO溶解在NaOH溶液中产生的NaHPbO2，重复使用滤液1，可减少PbO的损失,提高产率，且NaOH也得到了重复利用，提高了原料的利用率。

②过程Ⅲ是从粗产品中得到纯产品，结合溶解度曲线，可选用重结晶操作。

根据条件可知，粗品中含有炭黑，需要趁热过滤,然后冷却结晶,过滤得到纯产品.
答案:(1)Pb＋PbO2＋2H2SO4错误!2PbSO4＋2H2O
（2）①2Fe3＋＋Pb＋SO错误!===2Fe2＋＋PbSO4
②取a中红色溶液，向其中加入铅粉后，红色退去
(3）①AB②向PbO粗品中加入一定量的35%NaOH溶液，加热至110 ℃,充分溶解后,趁热过滤，冷却结晶,过滤得到PbO固体
4．（2018·厦门模拟)新型高效絮凝剂Fe（OH）SO4（碱式硫酸铁）常用于污水处理。

工业
上利用废铁屑(含少量氧化铝、氧化铁等）生产碱式硫酸铁的工艺流程如图所示：
已知：部分阳离子以氢氧化物形式沉淀时溶液的pH如表所示：
沉淀物Fe(OH）3Fe(OH)2Al（OH)3
开始沉淀时的pH2．37．53．4
完全沉淀时的pH3．29．74．4
(1）加入少量NaHCO3的目的是调节溶液的pH，使溶液中的________沉淀，该工艺中“搅拌”的作用是____________________________。

(2）在实际生产中，反应Ⅱ常同时通入O2以减少NaNO2的用量，O2与NaNO2在反应中均作________。

若参与反应的O2有11．2 L（标准状况)，则相当于节约NaNO2的物质的量为________。

（3）碱式硫酸铁溶于水后产生的［Fe(OH)]2＋可部分水解生成［Fe2(OH）4]2＋聚合离子。

该水解反应的离子方程式为______________________________________________.
(4)在医药上常用硫酸亚铁与硫酸、硝酸的混合液反应制备碱式硫酸铁.根据我国该药物的相关质量标准，产品中不得含有Fe2＋和NO错误!。

为检验所得产品中是否含有Fe2＋,应使用的试剂为________(填序号）.
A．氯水B．KSCN溶液
C．NaOH溶液D．酸性KMnO4溶液
解析：(1）稀硫酸浸取废铁屑后所得的溶液中含Fe2＋和少量Al3＋，根据工艺流程可知该步操作是保留Fe2＋，除去Al3＋，故加入少量NaHCO3调节溶液pH可以使Al3＋沉淀，“搅拌"可以加快化学反应速率。

（2)反应Ⅱ中有NO生成，这说明反应中亚硝酸钠是氧化剂，将亚铁离子氧化生成了铁离子，反应的离子方程式为Fe2＋＋NO错误!＋2H＋===Fe3＋＋NO↑＋H2O；由于要将亚铁离子氧化为铁离子，所以O2与NaNO2在反应中均作为氧化剂;标准状况下11．2 L氧气的物质的量是11．2 L÷22．4 L/mol＝0．5 mol，0．5 mol氧气可以得到2 mol电子。

亚硝酸钠中氮元素的化合价是＋3价，其还原产物中氮元素的化合价是＋2价，得到1个电子，所以根据电子守恒可知，相当于是节约了2 mol亚硝酸钠。

（3)［Fe(OH）］2＋离子可部分水解生成[Fe2（OH）4］2＋聚合离子，则根据电荷守恒可知一
定还有氢离子生成，所以该水解反应的离子方程式为2［Fe（OH)］2＋＋2H2O［Fe2（OH)4]2＋＋2H＋.
（4)因产品中含Fe3＋，检验Fe2＋时不能采用加氯水和KSCN溶液的方法，也不能加NaOH溶液,Fe(OH)3会对检验Fe2＋产生干扰；可以用酸性KMnO4溶液检验Fe2＋的存在，如含Fe2＋，则滴入几滴酸性KMnO4溶液后，溶液紫红色会退去.
答案：（1）Al3＋加快化学反应速率（2）氧化剂 2 mol
(3)2［Fe(OH）]2＋＋2H2O［Fe2(OH）4］2＋＋2H＋(4)D。