2020-2021培优铁及其化合物推断题辅导专题训练附答案.docx

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1、2020-2021【化学】培优铁及其化合物推断题辅导专题训练附答案一、铁及其化合物1．钛（Ti）被称为继铁、铝之后的第三金属，钛白（TiO2）是目前使用最广泛的白色颜料。制备TiO2和Ti的原料是钛铁矿，用含Fe2O3的钛铁矿（主要成分为FeTiO3）制备TiO2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（TiO2）制取单质钛（Ti）的过程为，其中反应TiCl42Mg800C2MgC

2、l2Ti在氩气气氛中进行的理由是______________________________。【答案】将Fe3+还原为Fe2+析出绿矾（FeSO47H2O）生石灰（或碳酸钙、碱）高温下镁或钛与O2、N2等反应【解析】【分析】根据钛铁矿中Fe2O3、FeTiO3与浓硫酸反应的溶液中加入铁粉、过滤后，滤液冷却得到硫酸亚铁晶体推知，铁粉与铁离子发生反应得到亚铁离子。水浸后的溶液成酸性。【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，减小了FeSO47H2O的溶解度，有利于绿矶结晶析出。（2）水浸过程发生的离子反应为TiO

3、22H2OH2TiO32H，废液呈酸性，所以处理水浸后的废液应加入CaO、CaCO3或碱。（3）由于Ti和Mg易与空气中的O2、N2等反应，故该反应应在氩气气氛中进行。2．某科研小组用镍触媒废料（主要成分为Ni-Al合金，混有少量Fe、Cu、Zn及有机物）制备NiO并回收金属资源的流程如下所示：已知：相关数据如表1和表2所示表1部分难溶电解质的溶度积常数（25℃）物质Ksp物质KspFe(OH)34.0×10-38CuS6.3×10-34Fe(OH)21.8×10-16ZnS1.6×10-24Al(OH)31.0×10-33NiS3.2×10-18Ni(OH)22.0×10-

4、15表2原料价格表物质价格/（元?吨-1）漂液（含25.2%NaClO）450双氧水（含30%HO）240022烧碱（含98%NaOH）2100纯碱（含99.5%Na2CO）6003请回答下列问题：（1）“焙烧”的目的是________________________________。（2）“试剂a”的名称为__________________；选择该试剂的理由是______。（3）“氧化”时反应的离子方程式为__________________________________________。（4）欲使溶液中Fe3+和A13+的浓度均小于等于1.0×10-6mol?L-1，需“调节pH

5、”至少为_______________。（5）“试剂b”应选择__________，“加水煮沸”时，反应的化学方程式为_______________________________。（6）氢镍电池是一种应用广泛的二次电池，放电时，该电池的总反应为NiOOH+MH=Ni(OH)+M，当导线中流过2mol电子时，理论上负极质量减少__________g。充2电时的阳极反应式为_______________________________________________。【答案】除去废料中的有机物；使部分金属单质转化为氧化物漂液节约成本，不影响后续操作2Fe2++ClO-+2H+=2Fe3++

6、Cl-+H2O5Na2CO3NiCO3+H2ONi(OH)2+CO2↑2--=NiOOH+HONi(OH)2+OH-e2【解析】【分析】铁触媒废料焙烧，可以将部分金属单质转化为金属氧化物以及使有机物燃烧而除去，焙烧后固体和硫酸反应生成硫酸盐；再将Fe2+氧化成Fe3+，氧化剂选择漂液（因为漂液价格低廉，且不影响后续实验）。然后调节pH使Fe3+、Al3+一起转化为氢氧化物沉淀而除去。滤液1中还有Zn2+、Cu2+以及Ni2+，加入NiS，可以除去Zn2+、Cu2+。滤液2中有镍离子，同样的道理，在沉淀Ni2+的时候，选择碳酸钠，它的价格也是比较低，加入碳酸钠后得到碳酸镍；碳酸镍加水煮沸会

7、转化成Ni（OH）2，最后Ni（OH）2灼烧分解，就可以得到氧化镍。【详解】（1）焙烧可以使部分金属单质变成金属氧化物，并且能够使有机物燃烧并除去。所以“焙烧”的目的为：除去废料中的有机物；使部分金属单质转化为氧化物；（2）应选择氧化剂使亚铁离子氧化成铁离子，氧化剂包括了漂液和双氧水，但是双氧水的价格更贵，所以选择漂液；选择漂液的理由就是漂液成本更低，而且生成NaCl也不影响后续操作。（3）漂液中含有NaClO，将Fe2+氧化成Fe