元素及其化合物

1．常见金属元素(如Na、Mg、Al、Fe、Cu等)：(1)了解常见金属的活动顺序；(2)了解常见金属及其重要化合物的制备方法，掌握其主要性质及其应用；(3)了解合金的概念及其重要应用。 2.常见非金属元素(如H、C、N、O、Si、S、Cl等)：(1)了解常见非金属元素单质及其重要化合物的制备方法，掌握其主要性质及其应用；(2)了解常见非金属元素单质及其重要化合物对环境的影响。 3.掌握常见气体的实验室制法(试剂、原理、仪器、收集)。 4.以上各部分知识的综合应用。

1．(2019·全国卷Ⅰ，节选)硫酸铁铵[NH4Fe(SO4)2·xH2O]是一种重要铁盐。为充分利用资源，变废为宝，在实验室中探究采用废铁屑来制备硫酸铁铵，具体流程如下：

回答下列问题：

(1)步骤①的目的是去除废铁屑表面的油污，方法是_________ _____________________________________________________。

(2)步骤②需要加热的目的是____________，温度保持80～95 ℃，采用的合适加热方式是__________________。铁屑中含有少量硫化物，反应产生的气体需要净化处理，合适的装置为________(填标号)。

A B C D

(3)步骤③中选用足量的H2O2，理由是________________，分批加入H2O2，同时为了____________，溶液要保持pH小于0.5。

(4)步骤⑤的具体实验操作有___________________________， 经干燥得到硫酸铁铵晶体样品。

[解析] (2)铁与硫酸反应，加热的目的是加快反应速率，由于温度要控制在80～95 ℃，应选择水浴加热。铁中含有少量的硫化物，与酸反应后生成酸性气体H2S，应该用碱溶液吸收

H2S气体，为了防止倒吸，应选用C装置。

(3)铁与硫酸反应后生成硫酸亚铁，加入足量的过氧化氢溶液将亚铁离子氧化为铁离子，离子方程式为2Fe＋H2O2＋2H===2Fe＋2H2O。Fe在水中易水解生成氢氧化铁沉淀，为了抑制因H2O2的还原产物为H2O，故Fe水解，溶液要保持较强的酸性，使用H2O2的优点是因H2O2的还原产物为H2O，故不引入新的杂质。

(4)硫酸铁溶液与固体硫酸铵反应生成硫酸铁铵，为了从溶液中得到硫酸铁铵应将溶液经蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤、干燥得到硫酸铁铵晶体。

[答案] (1)碱煮水洗 (2)加快反应 热水浴 C

(3)将Fe全部氧化为Fe；不引入杂质 防止Fe水解 (4)加热浓缩、冷却结晶、过滤(洗涤)

2．(2018·全国卷Ⅰ)磷酸亚铁锂(LiFePO4)电池是新能源汽车的动力电池之一。采用湿法冶金工艺回收废旧磷酸亚铁锂电池正极片中的金属，其流程如下：

2＋

3＋

3＋

3＋

2＋

＋

3＋

3＋

下列叙述错误的是( )

A．合理处理废旧电池有利于保护环境和资源再利用 B．从“正极片”中可回收的金属元素有Al、Fe、Li C．“沉淀”反应的金属离子为Fe D．上述流程中可用硫酸钠代替碳酸钠

D [上述流程中加入Na2CO3的目的是生成Li2CO3沉淀，若加入Na2SO4不能形成含Li沉淀，D错误。]

3．(2017·全国卷Ⅱ，节选)水泥是重要的建筑材料。水泥熟料的主要成分为CaO、SiO2，并含有一定量的铁、铝和镁等金属的氧化物。实验室测定水泥样品中钙含量的过程如图所示：

3＋

回答下列问题：

(1)在分解水泥样品过程中，以盐酸为溶剂，氯化铵为助溶剂，还需加入几滴硝酸。加入硝酸的目的是________________________，还可使用________代替硝酸。

(2)沉淀A的主要成分是________，其不溶于强酸但可与一种弱酸反应，该反应的化学方程式为_____________________________

_____________________________________________________。 (3)加氨水过程中加热的目的是__________________________。

沉淀B的主要成分为________、________(写化学式)。

[解析] (1)由题意知，水泥样品中含有铁、铝和镁等金属的氧化物，后面操作有加入氨水调节pH＝4～5，目的是除去Al元素和Fe元素，而在此pH范围内，Fe元素只有转化为Fe

＋

2＋

3＋

3

才能完全生成沉淀，因此加入硝酸的目的是将样品中可能存在的Fe氧化为Fe；还可以使

用双氧水等其他氧化剂代替硝酸。

(2)水泥样品中的SiO2、CaO及铁、铝、镁等金属的氧化物，只有SiO2(或反应生成的H2SiO3)不溶于盐酸，所以沉淀A的主要成分是SiO2(或H2SiO3)。SiO2(或H2SiO3)不与强酸反应，但可溶于氢氟酸中。

(3)盐类水解是吸热反应，升高温度，可防止生成胶体，同时促进溶液中的Al、Fe水解程度增大而生成沉淀易于除去，加热的同时还可以加快反应速率。

[答案] (1)将样品中可能存在的Fe氧化为Fe H2O2

(2)SiO2(或H2SiO3) SiO2＋4HF===SiF4↑＋2H2O(或H2SiO3＋4HF===SiF4↑＋3H2O) (3)防止胶体生成，易沉淀分离 Al(OH)3 Fe(OH)3

4．(2016·全国卷Ⅰ)氮的氧化物(NOx)是大气污染物之一，工业上在一定温度和催化剂条件下用NH3将NOx还原生成N2。某同学在实验室中对NH3与NO2反应进行了探究。回答下列问题：

(1)氨气的制备

2＋

3＋

3＋

3＋

①氨气的发生装置可以选择上图中的__________________， 反应的化学方程式为_________________________________ _____________________________________________________。

②欲收集一瓶干燥的氨气，选择上图中的装置，其连接顺序为：发生装置→________(按气流方向，用小写字母表示)。

(2)氨气与二氧化氮的反应