2022年 江苏高考 命题区间四 角度一 金属及其化合物的性质与化工流程微设计

江苏高考均以“具有实际应用的物质的转化”为背景，采用流程形式呈现“物质在一定条件下能否一定实现转化”的判断性选择题。主要考查铁、铝、镁、硅、硫、氮等元素及其化合物性质、物质转化条件等知识。预测高考将延续这一命题特点，同时也应关注框图转化、工业流程类，以及仪器连接类选择题。
角度一　金属及其化合物的性质与化工流程微设计
1．提炼金属及其重要化合物的性质，熟练写出化学方程式是提高答题速度和准确率的根本。
2．理清典型金属的知识主线，善于类推和迁移是提高答题速度和准确率的绝招。
(1)钠及其重要化合物主线
Na―→―→NaOH―→
按要求解答下列问题：
①用化学方程式表示过氧化钠与水、CO2反应产生O2的原理：2Na2O2＋2H2O===4NaOH＋O2↑；2Na2O2＋2CO2===2Na2CO3＋O2。
指出上述反应中的氧化剂和还原剂均是过氧化钠。1 mol Na2O2完全发生上述反应，转移电子数目为1NA。
②怎样除去Na2CO3溶液中的NaHCO3(用离子方程式表示)：HCO＋OH－===CO＋H2O。
③怎样除去NaHCO3溶液中的Na2CO3(用离子方程式表示)：CO＋H2O＋CO2===2HCO。
(2)铁及其重要化合物主线，铁是变价金属的代表，用氧化还原反应的视角理解此类物质的转化是解答有关问题的根本， Cu、Co、Mn等金属及其化合物的性质可类比铁元素。
Fe―→―→
按要求解答下列问题：
①在一定量的稀HNO3溶液中逐渐加入铁粉至过量，用离子方程式表示溶液中的主要反应过程：Fe＋4H＋＋NO===Fe3＋＋NO↑＋2H2O；2Fe3＋＋Fe===3Fe2＋。
②怎样除去Fe2(SO4)3中的FeSO4(用适当的文字和离子方程式说明)。
答案　加入H2SO4酸化的H2O2：2H＋＋2Fe2＋＋H2O2===2Fe3＋＋2H2O。
③常用FeCl3溶液腐蚀铜板(用离子方程式表示)：Cu＋2Fe3＋===Cu2＋＋2Fe2＋。
④如何检验某红色粉末中既有Fe2O3又含有少量FeO(用适当的文字和离子方程式说明)。
答案　第一步：取少量样品于试管中，加稀H2SO4使其溶解，离子方程式为Fe2O3＋6H＋===2Fe3＋＋3H2O，FeO＋2H＋===Fe2＋＋H2O。
第二步：取少量第一步中的溶液，滴加少量KSCN溶液，溶液变为红色，证明溶液中有
Fe3＋，原样品中含有Fe2O3，离子方程式为Fe3＋＋3SCN－===Fe(SCN)3。
第三步：再加入少量酸性KMnO4溶液，若紫红色褪去，证明溶液中含有Fe2＋，原样品中含有FeO，离子方程式为5Fe2＋＋MnO＋8H＋===5Fe3＋＋Mn2＋＋4H2O。
(3)铝及其重要化合物主线，金属单质、氧化物、氢氧化物既能溶于强酸又能溶于强碱的典型代表，铍、锌等金属及其化合物的性质可类比铝元素。
按要求解答下列问题：
①如何除去下列物质括号中的杂质，用方程式表示(是离子反应的书写离子方程式)。
铁粉(铝粉)：2Al＋2OH－＋2H2O===2AlO＋3H2↑。
Fe2O3(Al2O3)：Al2O3＋2OH－===2AlO＋H2O。
Mg(OH)2 [Al(OH)3]：Al(OH)3＋OH－===AlO＋2H2O。
②用离子方程式表示泡沫灭火器的灭火原理：Al3＋＋3HCO===Al(OH)3↓＋3CO2↑。
③铵明矾[NH4Al(SO4)2·12H2O]是常见的食品添加剂，用于焙烤食品，向铵明矾溶液中逐滴滴入NaOH溶液，依次写出各步反应的离子方程式：Al3＋＋3OH－===Al(OH)3↓；NH＋OH－===NH3·H2O；Al(OH)3＋OH－===AlO＋2H2O。
3．审题能力提升
例　某废催化剂含48.6%的SiO2、16.2%的ZnO、19.4%的ZnS、12.8%的CuS及少量的Fe2O3。某同学以10.0 g该废催化剂为原料制备硫酸锌和硫酸铜，采用的实验方案如下：
已知：①ZnS与稀硫酸反应，且化合价不变；CuS既不溶解于稀硫酸，也不与稀硫酸反应。
②酸性条件下，H2O2具有强氧化性。
下列说法正确的是(　　)
A．检验滤液1中的杂质金属阳离子的试剂为KSCN溶液
B．滤渣1的成分为SiO2、CuS，滤渣2的成分为SiO2
C．粗五水硫酸铜纯化时洗涤剂选择酒精或蒸馏水，产率不受影响
D．粗ZnSO4·7H2O纯化后，得到5.74 g ZnSO4·7H2O，则锌的回收率为50.0%
带你审题——流程梳理
解题思路　滤液1中杂质金属阳离子为Fe2＋，不存在Fe3＋，因为废催化剂中的S2－会还原Fe3＋，而检验Fe2＋的试剂为酸性KMnO4或K3[Fe(CN)6]溶液，A项错误；滤渣1的成分为SiO2、CuS、S，滤渣2中的成分为SiO2，酸性加热条件下，CuS、S均被H2O2氧化，B项错误；洗涤粗五水硫酸铜时不能让晶体损失过多，故应当用酒精冲洗，不适合用蒸馏水，C项错误；5.74 g ZnSO4·7H2O的物质的量为＝0.02 mol，其中含有锌元素的质量为0.02 mol
×65 g·mol－1＝1.3 g，原10.0 g废催化剂中锌的质量为(10.0×16.2%×＋10.0×19.4%×) g＝2.6 g，锌的回收率为×100%＝50.0%，D项正确。
1．(2020·江苏，10)下列选项所示的物质间转化均能实现的是(　　)
A．NaCl(aq)Cl2(g)漂白粉(s)
B．NaCl(aq)NaHCO3(s)Na2CO3(s)
C．NaBr(aq)Br2(aq)I2(aq)
D．Mg(OH)2(s)MgCl2(aq)Mg(s)
答案　C
解析　由Cl2制备漂白粉应通入石灰乳而不是石灰水中，A项错误；向氯化钠溶液中通入二氧化碳，无法制取碳酸氢钠固体，B项错误；向溴水中加入碘化钠溶液，可得到碘单质，C项正确；电解MgCl2溶液得不到Mg，D项错误。
2．(2021·江苏1月适应性考试，8)由制铝工业废渣(主要含Fe、Ca、Si、Al等的氧化物)制取聚合硫酸铁铝净水剂的流程如下。
下列有关说法不正确的是(　　)
A．粉碎废渣并不断搅拌，有利于提高铁、铝的浸取率
B．Al2O3与稀硫酸反应的化学方程式：Al2O3＋3H2SO4===Al2(SO4)3＋3H2O
C．滤液中主要存在的阳离子有H＋、Fe3＋、Ca2＋、Al3＋
D．聚合硫酸铁铝水解形成的胶体具有消毒杀菌作用
答案　D
解析　A项，粉碎废渣，增大了固体与溶液的接触面积，并不断搅拌，可以加快反应速率，充分反应，有利于提高铁、铝的浸取率，正确；B项，Al2O3与稀硫酸反应生成硫酸铝和水，化学方程式为Al2O3＋3H2SO4===Al2(SO4)3＋3H2O，正确；C项，铁、铝的氧化物与硫酸反应生成可溶性硫酸盐，同时双氧水会将亚铁离子氧化成Fe3＋，钙的氧化物与硫酸反应生成微溶性硫酸钙，则溶液存在H＋、Fe3＋、Ca2＋、Al3＋，正确；D项，聚合硫酸铁铝水解可以生成氢氧化铝和氢氧化铁胶体，胶体表面积较大，具有吸附作用，没有消毒杀菌作用，错误。
3．(2021·广东，10)部分含铁物质的分类与相应化合价关系如图所示。下列推断不合理的是(　　)
A．a可与e反应生成b
B．b既可被氧化，也可被还原
C．可将e加入浓碱液中制得d的胶体
D．可存在b→c→d→e→b的循环转化关系
答案　C
解析　Fe与Fe(Ⅲ)的盐类物质可发生反应生成Fe(Ⅱ)的盐类物质，如Fe＋2FeCl3===3FeCl2，故不选A；Fe(Ⅱ)为铁元素的中间价态，既有还原性也有氧化性，因此既可被氧化，也可被还原，故不选B；Fe(Ⅲ)的盐类物质与浓碱液反应生成Fe(OH)3沉淀，制备Fe(OH)3胶体的操作为向沸水中逐滴加入饱和FeCl3溶液，继续煮沸至溶液呈红褐色，停止加热，故选C；b→c→d→e→b的转化如FeCl2Fe(OH)2Fe(OH)3FeCl3FeCl2，故不选D。
4．(2021·河北，6)BiOCl是一种具有珍珠光泽的材料，利用金属Bi制备BiOCl的工艺流程如图：
下列说法错误的是(　　)
A．酸浸工序中分次加入稀HNO3可降低反应剧烈程度
B．转化工序中加入稀HCl可抑制生成BiONO3
C．水解工序中加入少量CH3COONa(s)可提高Bi3＋水解程度
D．水解工序中加入少量NH4NO3(s)有利于BiOCl的生成
答案　D
解析　硝酸为强氧化剂，可与金属铋反应，酸浸工序中分次加入稀HNO3，反应物硝酸的量减少，可降低反应剧烈程度，A正确；金属铋与硝酸反应生成的硝酸铋会发生水解反应生成BiONO3，水解的离子方程式为Bi3＋＋NO＋H2O??BiONO3＋2H＋，转化工序中加入稀HCl，使氢离子浓度增大，根据勒夏特列原理，硝酸铋水解平衡左移，可抑制生成BiONO3，B正确；氯化铋水解生成BiOCl的离子方程式为Bi3＋＋Cl－＋H2O??BiOCl＋2H＋，水解工序中加入少量CH3COONa(s)，醋酸根会结合氢离子生成弱电解质醋酸，使氢离子浓度减小，根据勒夏特列原理，氯化铋水解平衡右移，促进Bi3＋水解，C正确；水解工序中加入少量NH4NO3(s)，铵根离子水解生成氢离子，使氢离子浓度增大，根据勒夏特列原理，氯化铋水解平衡左移，不利于生成BiOCl，且部分铋离子与硝酸根、水也会发生反应，也不利于生成BiOCl，D错误。
5.(2021·湖南，6)一种工业制备无水氯化镁的工艺流程如图：
下列说法错误的是(　　)
A．物质X常选用生石灰
B．工业上常用电解熔融MgCl2制备金属镁
C．“氯化”过程中发生的反应为MgO＋C＋Cl2MgCl2＋CO
D．“煅烧”后的产物中加稀盐酸，将所得溶液加热蒸发也可得到无水MgCl2
答案　D
解析　物质X的作用是使Mg2＋转化为Mg(OH)2，工业上常采用CaO，发生反应：CaO＋H2O===Ca(OH)2、Ca(OH)2＋Mg2＋===Mg(OH)2＋Ca2＋，A正确；Mg是较活泼金属，工业上常用电解熔融MgCl2制备金属镁，B正确；由图可知“氯化”过程反应物为MgO、氯气、C，生成物之一为MgCl2，C在高温下能将二氧化碳还原为CO，则“气体”为CO，反应的化学方程式为MgO＋C＋Cl2MgCl2＋CO，C正确；“煅烧”后得到MgO，MgO和盐酸反应得到MgCl2溶液，由于MgCl2在溶液中水解为氢氧化镁和HCl，将所得溶液加热蒸发，HCl会逸出，MgCl2水解平衡正向移动，得到氢氧化镁，得不到无水MgCl2，D错误。
6．(2021·山东，8)工业上以SO2和纯碱为原料制备无水NaHSO3的主要流程如图，下列说法错误的是(　　)
A．吸收过程中有气体生成
B．结晶后母液中含有NaHCO3
C．气流干燥湿料时温度不宜过高
D．中和后溶液中含Na2SO3和NaHCO3
答案　B
解析　根据流程图分析可知，吸收过程中有二氧化碳生成，A正确；结晶后母液中含饱和NaHSO3和过量的二氧化硫形成的亚硫酸，没有NaHCO3，假设产物中存在NaHCO3，则其会与生成的NaHSO3发生反应，且NaHCO3溶解度较低，若其残留于母液中，会使晶体不纯，假设不成立，B错误；NaHSO3高温时易分解变质，所以气流干燥过程中温度不宜过高，C正确；结合上述分析可知，中和后溶液中含Na2SO3和NaHCO3，D正确。
1．(2021·江苏省百校联考)在给定条件下，下列选项所示的物质间转化均能实现的是(　　)
A．NaCl(aq)NaOH(aq)NaAlO2(aq)
B．Fe2O3(s)FeCl3(aq)FeCl3(s)
C．NaClO(aq)HClO(aq)Cl2(g)
D．N2(g)NO(g)NaNO2(aq)
答案　A
解析　电解饱和食盐水生成氢氧化钠、氢气和氯气，氧化铝与氢氧化钠溶液反应生成偏铝酸钠和水，物质间的转化能实现，故A选；氯化铁溶液蒸干时氯化铁水解获得氢氧化铁和氯化氢，氯化氢挥发，最终得到氢氧化铁固体，物质间的转化不能实现，故B不选；次氯酸光照生成氯化氢和氧气，不能生成氯气，物质间的转化不能实现，故C不选；一氧化氮与氢氧化钠溶液不反应，物质间的转化不能实现，故D不选。
2．(2021·江苏省百校联考)高铁酸钾(K2FeO4)是一种环保、高效、多功能饮用水处理剂，制备流程如图所示：
下列叙述不正确的是(　　)
A．反应Ⅰ不能在常温下进行
B．反应Ⅰ中尾气可用FeCl2溶液吸收再利用
C．每生成1 mol Na2FeO4反应Ⅱ中转移电子4 mol
D．最后一步能制取K2FeO4的原因可能是相同温度下K2FeO4的溶解度小于Na2FeO4
答案　C
解析　氯气与铁在点燃条件下反应生成氯化铁，在常温下不能进行，故A不选；反应Ⅰ中尾气中含有氯气，可用FeCl2溶液吸收生成氯化铁，可以再利用，故B不选；每生成1 mol Na2FeO4，铁元素的化合价由＋3价升高到＋6价，反应Ⅱ中转移的电子为1 mol×3＝3 mol，故C选；高铁酸钠溶液与饱和氢氧化钾溶液混合，析出高铁酸钾晶体，说明高铁酸钾的溶解度小于高铁酸钠，故D不选。
3．(2021·江苏省高三调研)CuCl为白色固体，难溶于水和乙醇，潮湿时易被氧化，常用作媒染剂。以废铜渣(主要成分为Cu，含少量Ni、Al2O3等)为原料制备CuCl的工艺流程如下。
下列说法正确的是(　　)
A．1 mol配合物Ni(CO)4中σ键的数目为4NA
B．“碱溶”时发生反应的离子方程式为2Al＋2OH－＋2H2O===2AlO＋3H2↑
C．“还原”后所得溶液中大量存在的离子有Cu2＋、H＋、Cl－、SO
D．“洗涤”时使用乙醇能防止CuCl被氧化
答案　D
解析　在配合物Ni(CO)4中，4个CO含有4个σ键，Ni与4个CO形成了4个σ键，共8个σ键，所以1 mol配合物Ni(CO)4中σ键的数目为8NA，A错误；加入CO除镍时，氧化铝未被还原，即“碱溶”时是废铜渣中的氧化铝与氢氧化钠溶液反应，不是铝单质，B错误；“碱溶”之后的固体主要成分为Cu，酸溶之后转化为硫酸铜溶液，而后被亚硫酸钠还原，生成氯化亚铜和硫酸钠，故“还原”后所得溶液中大量存在的离子有Na＋、SO，C错误；CuCl 容易被氧化，“洗涤”时使用乙醇能隔绝空气，防止CuCl被氧化，D正确。
4．(2021·江苏省高三期末调研) 为研究废旧电池的再利用，实验室利用旧电池的铜帽(主要成分为Zn和Cu)回收Cu并制备ZnO的部分实验过程如图所示。下列叙述不正确的是(　　)
A．“溶解”操作中鼓入空气可以起到搅拌的作用
B．溶解过程中发生的反应有2Cu＋O2＋4H＋===2Cu2＋＋2H2O
C．调pH过程中NaOH溶液的作用是把Cu2＋转化为Cu(OH)2
D．“过滤”操作中，用到的玻璃仪器有烧杯、漏斗和玻璃棒
答案　C
解析　“溶解”操作中鼓入空气后，可以让液体和固体充分接触，所以可以起到搅拌的作用，A正确；溶解过程中空气中的氧气和铜反应生成氧化铜，氧化铜再和硫酸反应生成硫酸铜，总的反应离子方程式为2Cu＋O2＋4H＋===2Cu2＋＋2H2O，B正确；调pH＝2，实质是中和一部分硫酸，且最终需要的是铜单质，故不能生成氢氧化铜，C不正确；过滤分离固体和液体，用到的玻璃仪器有烧杯、漏斗和玻璃棒，D正确。