题目内容

（11分）Ⅰ.“中东有石油，中国有稀土”。稀土金属是我国战略性资源，应加以保护。稀土金属是周期表中ⅢB族中钪、钇和镧系十七种元素的总称，都是很活泼的金属，性质极为相似，常见化合价为+3价。钇（Y）元素是激光和超导的重要材料。我国蕴藏着丰富的钇矿石（Y2FeBe2Si2O10），以此矿石为原料生产氧化钇（Y2O3）的主要流程如下：

已知：①有关金属离子形成氢氧化物沉淀时的pH如下表：

离子
开始沉淀时的pH
完全沉淀时的pH
Fe3+
2.7
3.7
Y3+
6.0
8.2
 
②在周期表中，铍、铝元素处于第二周期和第三周期的对角线位置，化学性质相似。
（1）欲从Na2SiO3和Na2BeO2的混合溶液中制得Be(OH)2沉淀。则最好选用盐酸和     （填字母）
两种试剂，通过必要的操作即可实现。
A．NaOH溶液      B、氨水     C、CO2     D、HNO3
（2）流程图中用氨水调节pH＝a时生成沉淀的化学式为              ，继续加氨水调至pH＝b，此时发生反应的离子方程式为                                        。
（3）沉淀C为草酸钇，写出草酸钇隔绝空气加热生成Y2O3的化学方程式：                        。
Ⅱ镧系元素铈（Ce）是地壳中含量最高的稀土元素，在加热的条件下CeCl3易发生水解。
（4）无水CeCl3可用加热CeCl3·6H2O和NH4Cl固体混合物的方法来制备，其中NH4Cl的作用是___
                                                                       。
（5）在某强酸性混合稀土溶液中加入H2O2，调节pH≈3，Ce3+通过反应形成Ce(OH)4沉淀得以分离， 写出反应的离子方程式                                                            。

（11分）（1）B （1分）
（2）Fe(OH)3 （1分）、Y3++3NH3·H2O＝Y(OH)3↓+3NH4+ （2分）
（3）Y2(C2O4)3Y2O3+3CO2↑+ 3CO↑ （3分)
（4）NH4Cl固体受热分解产生HCl，抑制CeCl3水解（2分）
（5）2Ce3++H2O2+6H2O＝2Ce(OH)4↓+ 6H+ （2分）

解析试题分析：（1）周期表中，铍、铝元素处于第二周期和第三周期的对角线位置，化学性质相似。欲从Na2SiO3和Na2BeO2的混合溶液中制得Be(OH)2沉淀，则根据Na2BeO2的性质和NaAlO2类比推断；加过量的盐酸，硅酸钠反应生成硅酸沉淀，Na2BeO2的反应生成氯化铍溶液，再加入过量氨水沉淀铍离子，故答案为：B。
（2）根据流程图可知，沉淀物A应该是氢氧化铁，所以流程图中用氨水调节pH＝a时生成沉淀的化学式为Fe(OH)3；根据有关金属离子形成氢氧化物沉淀时的pH可知，继续加氨水调至pH＝b，此时生成分沉淀应该是Y(OH)3，则发生反应的离子方程式为Y3++3NH3·H2O＝Y(OH)3↓+3NH4+。
（3）沉淀C为草酸钇，根据原子守恒可知，草酸钇隔绝空气加热生成Y2O3的同时，还有CO和CO2生成，所以分解的化学方程式为Y2(C2O4)3Y2O3+3CO2↑+ 3CO↑。
（4）在加热的条件下CeCl3易发生水解生成氯化氢和Ce(OH)3，因此在加热时必须防止其水解。由于NH4Cl固体受热分解产生HCl，HCl可以抑制CeCl3水解。
（5）H2O2具有强氧化性，在溶液中通过调节pH≈3，可以将Ce3+氧化形成Ce(OH)4沉淀，其中Ce元素的化合价从＋3价升高到＋4价，失去1个电子。双氧水中氧元素的化合价从－1价降低到－2价，则根据电子得失守恒和原子守恒可知反应的离子方程式为2Ce3++H2O2+6H2O＝2Ce(OH)4↓+6H+。
考点：考查元素化合物性质的类比推断，物质分离，水解应用以及氧化还原反应方程式的书写等

练习册系列答案
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氯、溴、碘、钠、镁、锰、锂、铀等元素在海洋中被富集。海洋开发利用和维权是国家战略。
（1）以上元素在海水中的存在形态是___________（选填①游离态②化合态③不确定）
（2）以下变化属于化学变化的是__________________________：
①发生核裂变，②重氢（2H）发生核聚变，③LiH做野外生氢剂，④海水晒盐
（3）由氯气和晒盐后的卤水制取液溴的离子方程式______________________________；由石灰乳和卤水沉淀出镁元素的离子方程式_____________________________________；由海带灰可浸出KI，由某种矿盐可浸出KIO3，二者在盐酸中反应可生成碘单质，反应的离子方程式__________________________________。
（4）工业由氯化钠制取金属钠的化学方程式为____________________________；工业制镁采用电解熔融氯化镁，不采用电解熔融氧化镁的原因是_______________________
（5）海底富集多种矿物结核，锰结核是其中的一种。锰结核中主要含有MnO2和Fe2O3。一种质量比约为m(Mn):m(Fe)=55:448的合金钢（其它元素略），具有抗御激烈冲击和磨损的能力，可做航母甲板等。欲通过铝热反应炼得这样的合金，MnO2、Fe2O3、Al的投料比（按物质的量之比）约为_______________。

焦亚硫酸钠（Na2S2O5）常用作食品漂白剂。其制备工艺流程如下：

已知：反应Ⅱ包含2NaHSO3Na2S2O5＋H2O等多步反应。
（1）实验室制取氨气的化学方程式：                                              。
（2）“灼烧”时发生反应的化学方程式：                                            。
（3）已知Na2S2O5与稀硫酸反应放出SO2，其离子方程式为：                                。
（4）副产品X的化学式是：         ；可循环利用的物质是：_____________。
（5）为了减少产品Na2S2O5中杂质含量，需控制反应Ⅱ中气体与固体的物质的量之比约
为                        。
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①酸性高锰酸钾 ②品红溶液 ③澄清石灰水  ④饱和碳酸氢钠溶液 ⑤NaOH ⑥稀硫酸

焦亚硫酸钠（Na2S2O5）常用作食品漂白剂。其制备工艺流程如下：

已知：反应Ⅱ包含2NaHSO3Na2S2O5＋H2O等多步反应。
（1）实验室制取氨气的化学方程式：         。
（2）反应I的化学方程式为：         。
（3）“灼烧”时发生反应的化学方程式：         。
（4）已知Na2S2O5与稀硫酸反应放出SO2，其离子方程式为：         。
（5）副产品X的化学式是         。
（6）为了减少产品Na2S2O5中杂质含量，需控制反应Ⅱ中气体与固体的物质的量之比约为    。检验产品中含有碳酸钠杂质所需试剂是   （填编号）
①酸性高锰酸钾       ②品红溶液       ③澄清石灰水
④饱和碳酸氢钠溶液   ⑤NaOH          ⑥稀硫酸

工业上，以钛铁矿为原料制备二氧化钛的某工艺流程如下图所示。钛铁矿主要成分
为钛酸亚铁( FeTiO3)．其中一部分铁元素在风化过程中会转化为+3价。

完成下列填空：
（1）步骤②中，用铁粉将Fe3＋转化为Fe2＋的反应的离子方程式为____。
（2）步骤③中，实现混合物的分离是利用物质的____（填字母序号）。
a．熔沸点差异    b溶解性差异    c氧化性、还原性差异
（3）步骤②、③、④中，均需进行的操作是____（填操作名称）。
（4）可利用生产过程中的废液与软锰矿（主要成分MnO2）反应生产硫酸锰，则反应的离子方程式为                
（5）利用下图装置，石墨作阳极，钛网作阴极，熔融CaF2－CaO做电解质，可获得金属钙，钙再作为还原剂，可还原二氧化钛制各金属钛。

①阳极所发生的反应为________。
②在制备金属钛前后，CaO的总量不变，其原因是____。
（6）_T业上用4.0吨钛铁矿制得1. 6吨的二氧化钛，则钛铁矿中钛元素的质量分数是____。
（假设生产过程中钛没有损失）

用菱锌矿（主要成分为碳酸锌，还含有Fe2+、Fe3+、 Mg2+、 Ca2+、Cu2+等）制备氯化锌的一种流程如下：

（1）在反应3前要将菱锌矿研磨，其目的是_______________________________
（2）反应4将Fe2+氧化为Fe3+，该反应的离子方程式为______________________
（3）加入氧化锌调节pH=4.5,反应5的离子方程式为________________________
（4）锌粉不在反应4之前加的原因是____________________________________
（5）若用石墨作电极电解滤液Y，则可以得到参与本流程反应的物质有_________

TiO2俗称钛白粉，用途广泛，现正广泛开发，将来有机会成为新工业。工业上利用TiO2制备金属钛的流程如下。

已知：I．
Ti(s)＋O2(g)=TiO2(s)                       △H=－946 kJ·mol－1
2C(s)＋O2(g)=2CO(g)                       △H=－221 kJ·mol－1
Ti(s)＋2Cl2(g)=TiCl4(g)                    △H=－815 kJ·mol－1
II．某温度下各物质的沸点如下：

物质
TiCl4
FeCl3
SiCl4
AlCl3
沸点/℃
136
310
56.5
180
 
回答下列问题：
（1）在氯化工序中发生反应：TiO2(s)+2Cl2(g)+2C(s)TiCl4(g)+2CO (g) 。试计算其反应的△H=       kJ?mol－1；反应的平衡常数表达式K=             ，在下图中作出TiCl4达到平衡后百分含量随温度的变化趋势图。

（2）氯化过程中带入的副产物有FeCl3、SiCl4和AlCl3，可用      方法获得较纯净的TiCl4。
（3）TiO2与Cl2反应：TiO2（s）+2Cl2（g）TiCl4（l）+O2（g）△H=+151kJ?mol－1。该反应在高温条件下但难以发生，但加入碳后反应能顺利进行，试解析上述原因                                        
(4)还原工序要在惰性气体的气氛中进行的理由是_______________________。
（5）制取Ti的新工艺是用二氧化钛作阴极，以石墨为阳极，以CaCl2熔盐做电解质（在熔融状态下能传导O2－），电解而得到Ti，该工艺具有操作简单，成本低，无污染等优点，写出电解制备金属钛时阴极的电极反应式：               。

硼酸（H3BO3)大量应用于玻璃制造行业，以硼镁矿（2MgO?B2O3?H2O、SiO2及少量Fe3O4、CaCO3、Al2O3)为原料生产硼酸的工艺流程如下：

已知：H3BO3在20℃、40℃、60℃、100℃时的溶解度依次为5.0g、8.7g、14.8g、40.2g。Fe3 +、Al3+、Fe2 +和Mg2+以氢氧化物形式完全沉淀时，溶液的pH分别为3. 2、5.2、9.7和12.4。
（1）由于矿粉中含CaCO3，“浸取”时容易产生大量泡沫使物料从反应器溢出，故应分批加入稀硫酸。该反应的化学方程式为                          。
（2）“浸出液”显酸性，含H3BO3和Mg2+、SO42－，还含有Fe3 +、Fe2+、Ca2+、Al3+等杂质。“除杂”时向浸出液中依次加入适量H2O2和MgO，除去的杂质离子是        。H2O2的作用是                  (用离子方程式表示）。
（3）“浸取”后，采用“热过滤”的目的是                          。
（4）“母液”可用于回收硫酸镁，已知硫酸镁的溶解度随温度变化的曲线如下图，且溶液的沸点随压强增大而升高。为了从“母液”中充分回收MgSO4?H2O，应采取的措施是将“母液”蒸发浓缩，                          。

用硫铁矿做原料，用接触法生产硫酸的过程中，对废弃资源的处理不正确的是              (　　)。

A．氨—酸法尾气脱硫是先将尾气用氨水吸收，然后再用浓硫酸处理
B．与尾气脱硫技术相比，两转两吸流程投资较少，但运行费用相对较高
C．可以从制硫酸排出的烧渣中回收铁、有色金属以及贵重金属金和银
D．沸腾炉旁可以设置“废热”锅炉，利用余热产生的蒸汽来发电或供热

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