金属及其化合物高考考查形式及解题策略(3)

例8 (2019年全国卷Ⅱ)立德粉ZnS·BaSO4(也称锌钡白),是一种常用白色颜料．回答下列问题:

(1)利用焰色反应的原理既可制作五彩缤纷的节日烟花,亦可定性鉴别某些金属盐．灼烧立德粉样品时,钡的焰色为________(填标号)．

A黄色；B红色;C紫色;D绿色

(2)以重晶石(BaSO4)为原料,可按如图5工艺生产立德粉:

图5

① 在回转炉中重晶石被过量焦炭还原为可溶性硫化钡,该过程的化学方程式为________．回转炉尾气中含有有毒气体,生产上可通过水蒸气变换反应将其转化为CO2和一种清洁能源气体,该反应的化学方程式为________．

② 在潮湿空气中长期放置的“还原料”,会逸出臭鸡蛋气味的气体,且水溶性变差．其原因是“还原料”表面生成了难溶于水的________(填化学式)．

③ 沉淀器中反应的离子方程式为________．

(3)成品中S2-的含量可以用“碘量法”测得．称取mg样品,置于碘量瓶中,移取·L-1的I2-KI溶液于其中,并加入乙酸溶液,密闭,置暗处反应5min,有单质硫析出．以淀粉溶液为指示剂,过量的I2用·L-1Na2S2O3溶液滴定,反应式为测定时消耗Na2S2O3溶液体积为VmL．终点颜色变化为____,样品中S2-的含量为______(写出表达式)．

分析(1)钡的焰色为黄绿色;(2)流程分析:重晶石与焦炭在回转炉中反应：BaSO4+4C=BaS+4CO↑,生成还原料BaS,硫化钡溶液与硫酸锌发生复分解反应,得到立德粉：① 注意焦炭过量生成CO,反应物为硫酸钡与焦炭,产物为BaS与CO,CO与水蒸气反应生成CO2与H2;② 臭鸡蛋气味的气体为硫化氢,强酸制弱酸原理,还原料锌钡白与空气中水、二氧化碳反应生成了碳酸钡与硫化氢气体;③ 硫化钡与硫酸锌为可溶性强电解质,写成离子形式,产物硫酸钡与硫化锌为沉淀,不可电离,离子方程式为S2-+Ba2++碘单质与硫离子反应:S2-+I2=S+2I-;碘单质与淀粉混合为蓝色,用硫代硫酸钠滴定过量的I2,故终点颜色变化为浅蓝色至无色;根据氧化还原反应得失电子数相等,利用关系式法解题;根据化合价升降相等列关系式,设硫离子的物质的量为n:

0.1V××0.1V×10-3mol

得n=(25-0.5V)×0.1×10-3mol,则样品中硫离子的质量分数为

解题策略对于工艺流程问题,首先要求学生理清思维主线.其次,要抓住规律,读懂流程图:箭头指入的是投料(反应物)、箭头指出的是主产物或副产物(生成物);出线和进线均表示物料流向或操作流程,可逆线表示物质循环．再次,要总结常考重点,进行针对性分析.此类题聚焦一些重要金属元素及其化合物间的转化,融合在工业流程分析、反应原理综合、实验及探究试题中进行考查,但命题素材还是涉及教学过程中的化学实验．有关混合物的提纯,主要考虑哪种离子能与混合物中某种物质发生反应;有关尾气处理,考虑气体的酸碱性及污染倒吸问题;有关方程式书写,结合题中所给信息并依据守恒定律;有关实验操作,把握相关分离提纯的操作及作用;有关计算,找到等量关系列式即可;有关新型定义题,抽象归纳出逻辑关系,按照规律推理即可．注意细节问题,把握大体流程,工艺流程不再难．

5 与金属及其化合物有关的实验题

例9 (2019年全国卷Ⅲ)高纯硫酸锰作为合成镍钴锰三元正极材料的原料,工业上可由天然二氧化锰粉与硫化锰矿(还含Fe、Al、Mg、Zn、Ni、Si等元素)制备,工艺如图6所示．回答下列问题:

图6

相关金属离子[c0(Mn+)=0.1mol·L-1]形成氢氧化物沉淀的pH范围如表1所示:

表1金属离子Mn2+Fe2+Fe3+Al3+Mg2+Zn2+Ni2+开始沉淀的沉淀完全的

(1)“滤渣1”含有S和________;写出“溶浸”中二氧化锰与硫化锰反应的化学方程式________．

(2)“氧化”中添加适量MnO2的作用是将____．

(3)“调pH”除铁和铝,溶液的pH范围应调节为____～6之间．

(4)“除杂1”的目的是除去Zn2+和Ni2+,“滤渣3”的主要成分是________．

(5)“除杂2”的目的是生成MgF2沉淀除去Mg2+．若溶液酸度过高,Mg2+沉淀不完全,原因是________．

(6)写出“沉锰”的离子方程式________．

(7)层状镍钴锰三元材料可作为锂离子电池正极材料,其化学式为LiNixCoyMnzO2,其中Ni、Co、Mn的化合价分别为+2、+3、+4．当x=y=1/3时,z=________．

分析(1)Si元素以SiO2或不溶性硅盐存在,SiO2与硫酸不反应,所以滤渣1中除了S还有SiO2;在硫酸的溶浸过程中,二氧化锰和硫化锰发生了氧化还原反应,二氧化锰作氧化剂,硫化锰作还原剂,方程式为MnO2+MnS+2H2SO4=2MnSO4+S+2H2O.

文章来源：《金属功能材料》 网址: http://www.jsgncl.cn/qikandaodu/2021/0627/641.html