第三周期ⅡA族 [H
]－Mg2＋[
H]－
（2）Mg2Si 熔融、电解 NH3、NH4Cl
（3）SiC
（4）2Mg（OH）2＋2SO2＋O2===2MgSO4＋2H2O
（5）CH3CH2CHO，CH3CHO
2．锌及其化合物在生产生活中应用比较广泛。
（1）ZnFe2O4是一种性能优良的软磁材料，也是一种催化剂，能催化烯类有机物氧化脱氢等反应。
①ZnFe2O4中Fe的化合价是________。
②工业上利用反应ZnFe2（C2O4）3·6H2O
ZnFe2O4＋2CO2↑＋4CO↑＋6H2O制备ZnFe2O4，该反应中还原产物是________（填化学式），每生成1molZnFe2O4转移的电子总数是________。
（2）工业上利用锌焙砂（主要含ZnO、ZnFe2O4，还含有少量FeO、CuO等杂质）制取金属锌的工艺流程如下：
①酸浸时要将锌焙砂粉碎，其目的是提高酸浸效率，为达到这一目的，还可采用的措施是________________________（任答一条）。
写出ZnFe2O4溶于酸的离子方程式
_________________________________________________________________________________________________________。
②净化Ⅰ中H2O2参与反应的离子方程式为
___________________________________________________
__________________________________________________。
③净化Ⅱ中Y的主要成分是________（填化学式）。
（3）利用锌锰电池在800～1000℃时电解TiO2可制得金属钛，装置如图所示。
图中a电极的材料为________，阴极的电极反应式为
________________________________________________________________________。
解析：
（1）①ZnFe2O4中Zn是＋2价，O是－2价，根据化合物中正负价代数和为0可知Fe的化合价是＋3价。
②反应中Fe元素化合价从＋2价升高到＋3价，碳元素化合价从＋3价部分降低到＋2价，部分升高到＋4价，所以还原产物是CO；根据方程式可知每生成1molZnFe2O4转移的电子的物质的量是4mol，总数是4NA（或2.408×1024）。
（2）将锌焙砂（主要含ZnO、ZnFe2O4，还含有少量FeO、CuO等氧化物杂质）酸浸，发生反应ZnFe2O4＋8H＋===2Fe3＋＋Zn2＋＋4H2O、ZnO＋2H＋===Zn2＋＋H2O、FeO＋2H＋===Fe2＋＋H2O、CuO＋2H＋===Cu2＋＋H2O，向溶液中加入双氧水，发生反应2Fe2＋＋2H＋＋H2O2===2Fe3＋＋2H2O，调节溶液的pH将Fe3＋转化为Fe（OH）3沉淀，调节溶液pH时不能引进新的杂质，可以用ZnO，所以X为ZnO，然后向溶液中加入ZnS，发生反应Cu2＋＋ZnS===Zn2＋＋CuS，然后过滤，所以Y中含有CuS，最后电解得到Zn。
①酸浸时要将锌焙砂粉碎，其目的是提高酸浸效率，为达到这一目的，还可以采用的措施是增大硫酸的浓度或升高温度、搅拌等。
ZnFe2O4溶于酸的离子方程式为ZnFe2O4＋8H＋===2Fe3＋＋Zn2＋＋4H2O。
②净化Ⅰ中H2O2参与反应的离子方程式为2Fe2＋＋2H＋＋H2O2===2Fe3＋＋2H2O；③由于ZnS过量，则净化Ⅱ中Y的主要成分是CuS、ZnS。
（3）a电极产生Ti，是阴极，所以a电极是负极，其电极材料为锌，阴极是二氧化钛得到电子，电极反应式为TiO2＋4e－===Ti＋2O2－。
答案：
（1）①＋3 ②CO 4NA（或2.408×1024）
（2）①适当增大c（H＋）（或升高温度、搅拌等其他合理答案）
ZnFe2O4＋8H＋===2Fe3＋＋Zn2＋＋4H2O
②H2O2＋2Fe2＋＋2H＋===2Fe3＋＋2H2O
③CuS、ZnS
（3）锌（或Zn） TiO2＋4e－===Ti＋2O2－
3．铝是应用广泛的金属。
以铝土矿（主要成分为Al2O3，含SiO2和Fe2O3等杂质）为原料制备铝的一种工艺流程如下：
注：
SiO2在“碱溶”时转化为铝硅酸钠沉淀。
（1）“碱溶”时生成偏铝酸钠的离子方程式为______________________________________。
（2）向“过滤Ⅰ”所得滤液中加入NaHCO3溶液，溶液的pH________（填“增大”、“不变”或“减小”）。
（3）“电解Ⅰ”是电解熔融Al2O3，电解过程中作阳极的石墨易消耗，原因是_______________________________
（4）“电解Ⅱ”是电解Na2CO3溶液，原理如图所示。
阳极的电极反应式为______________________________，阴极产生的物质A的化学式为________。
（5）铝粉在1000℃时可与N2反应制备AlN。
在铝粉中添加少量NH4Cl固体并充分混合，有利于AlN的制备，其主要原因是
________________________________________________________________________。
解析：
（1）“碱溶”时，Al2O3与NaOH反应生成NaAlO2和H2O，注意离子方程式。
（2）“过滤Ⅰ”所得滤液为NaAlO2溶液，加入NaHCO3溶液，过滤Ⅱ后电解的是Na2CO3溶液，说明溶液的溶质由NaAlO2变为Na2CO3，发生反应AlO
＋HCO
＋H2O===Al（OH）3↓＋CO
，说明AlO
结合H＋能力强于CO
，即其水解能力强，说明碱性NaAlO2>Na2CO3，溶液的pH减小。
（3）电解Al2O3，阳极O2－放电生成O2，石墨（C）电极会被O2氧化。
（4）阳极溶液中的阴离子即水中的OH－放电生成O2（图示）及H＋（2H2O－4e－===O2↑＋4H＋），H＋与CO
结合生成HCO
（CO
＋H＋===HCO
，由图阳极区Na2CO3转化为NaHCO3），写出总反应：
4CO
＋2H2O－4e－===4HCO
＋O2↑。
阴极，水中的H＋放电生成H2。
（5）NH4Cl加热时分解生成HCl和NH3，HCl可以破坏铝表面的氧化膜，有利于反应进行。
答案：
（1）Al2O3＋2OH－===2AlO
＋H2O
（2）减小
（3）石墨电极被阳极上产生的O2氧化
（4）4CO
＋2H2O－4e－===4HCO
＋O2↑ H2
（5）NH4Cl分解产生的HCl能够破坏Al表面的Al2O3薄膜
（B级）
4．用金属钴板（含少量Fe、Ni）制备应用广泛的氯化钴的工艺流程如图所示：
注：
钴与盐酸反应极慢，需加入催化剂硝酸才可能进行实际生产。
有关钴、镍和铁的化合物的性质如表：
化学式
沉淀完全时的pH
相关反应
Co（OH）2
9.4
Co＋2HCl===CoCl2＋H2↑
Co2＋＋2NH3·H2O===Co（OH）2↓＋2NH
Co2＋＋2H2OCo（OH）2＋2H＋
Ni＋2HCl===NiCl2＋H2↑
Ni2＋＋6NH3·H2O===[Ni（NH3）6]2＋＋6H2O
Fe（OH）2
9.6
Fe（OH）3
3.7
（1）“除镍”步骤中，氨水用量对反应收率的影响如表：
加氨水调pH
收率/%
Ni2＋含量/%
9
98.1
0.08
9.5
98
0.05
10
97.6
0.005
10.3
94
0.005
从表中数据可知，当pH调节至x＝________时，除镍效果最好。
（2）“除镍”步骤必须控制在一定的时间内完成，否则沉淀中将有部分Co（OH）2转化为Co（OH）3，此反应的化学方程式为
___________________________________________________
（3）“除铁”步骤中加入双氧水发生反应的离子方程式是
________________________________________________________________________。
（4）“除铁”步骤中加入的纯碱的作用是
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
（5）在“调pH”步骤中，加盐酸的作用是
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
（6）已知25℃时，Ksp[Fe（OH）3]＝4.0×10－38，则该温度下反应Fe3＋＋3H2OFe（OH）3＋3H＋的平衡常数为
________________________________________________________________________。
解析：
（1）由题表可知，当pH＝10时，收率为97.6%，Ni2＋含量已经达到最低，继续增大pH时，Ni2＋含量不变，故x＝10。
（2）Co（OH）2转化为Co（OH）3，类似Fe（OH）2转化为Fe（OH）3，发生反应的化学方程式为4Co（OH）2＋O2＋2H2O===4Co（OH）3。
（3）加入双氧水的目的是将Fe2＋氧化成Fe3＋，发生反应的离子方程式为2Fe2＋＋H2O2＋2H＋===2Fe3＋＋2H2O。
（4）“除铁”步骤中加入Na2CO3的作用是促进Fe3＋水解生成Fe（OH）3沉淀而除去。
（5）由Co2＋＋2H2OCo（OH）2＋2H＋可知，加入盐酸可抑制Co2＋水解。
（6）Ksp[Fe（OH）3]＝c（Fe3＋）·c3（OH－）＝4.0×10－38，K＝
＝
＝
＝（10－14）3/（4.0×10－38）＝2.5×10－5。
答案：
（1）10
（2）4Co（OH）2＋O2＋2H2O===4Co（OH）3
（3）2Fe2＋＋H2O2＋2H＋===2Fe3＋＋2H2O
（4）使Fe3＋转化为Fe（OH）3沉淀而除去[或2Fe3＋＋3CO
＋3H2O===2Fe（OH）3↓＋3CO2↑]
（5）防止Co2＋水解
（6）2.5×10－5
5．多硫的化合物有多硫化钠（Na2Sx）、硫代硫酸钠（Na2S2O3）、过二硫酸钠（Na2S2O8）和连二亚硫酸钠（Na2S2O4）等，在印染、造纸和医学等方面起着重要作用。
（1）连二亚硫酸钠具有强还原性，工业制备工艺流程如下：
①配平：
NaHSO3＋
NaBH4—
Na2S2O4＋
NaBO2＋
________
②在搅拌反应中加入乙醇并不参与反应，则加入乙醇的目的是________________________________________________________________________。
③制得的连二亚硫酸钠成品中常含有少量亚硫酸盐，影响产品纯度的测定，若选择铁氰化钾K3[Fe（CN）6]滴定连二亚硫酸钠时却不受其影响，与其他氧化剂比较，铁氰化钾具有优良的选择性，在碱性条件下铁氰化钾氧化性弱，还原产物为亚铁氰化钾K4[Fe（CN）6]，请写出滴定时发生反应的离子方程式：
________________________________________________________________________。
④连二亚硫酸钠可用于处理工业产生的某类废水，0.1mol连二亚硫酸钠理论上可除去酸性废水中Cr2O
的物质的量为________mol。
（2）过二硫酸钠中硫元素的化合价为________，其具有强氧化性，在酸性条件下将Mn2＋氧化成紫红色的MnO
，写出该反应的离子方程式：
________________________________________________________________________。
（3）工业上可采用电解的方法，同时制备连二亚硫酸钠与过二硫酸钠，简易装置如下：
①关于上述电解装置，下列说法不正确的是________（填字母）。
A．装置中a电极是阳极，b电极是阴极
B．装置中应选择阳离子交换膜，钠离子从右池向左池移动
C．理论上，电解产生的连二亚硫酸钠比过二硫酸钠的物质的量多
D．若电解后拆去电路上的电源，则该装置可以向外提供电能
②写出a电极上主要的电极反应式：
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
解析：
（1）①该反应中，S元素由＋4价降低为＋3价，则NaBH4中H元素由－1价升高到＋1价，故产物中还有H2O，根据得失电子守恒和原子守恒配平可得：
8NaHSO3＋NaBH4===4Na2S2O4＋NaBO2＋6H2O。
②连二亚硫酸钠（Na2S2O4）易溶于水，搅拌反应中加入乙醇，可降低连二亚硫酸钠的溶解度，便于产品结晶析出，从而提高产品的产率。
③在碱性条件下铁氰化钾K3[Fe（CN）6]滴定连二亚硫酸钠（Na2S2O4）的还原产物为亚铁氰化钾K4[Fe（CN）6]，S2O
则被氧化成SO
，据守恒规律可得离子方程式为2S2O
＋4[Fe（CN）6]3－＋8OH－＝4SO
＋4[Fe（CN）6]4－＋4H2O。
④Cr2O
具有强氧化性，用连二亚硫酸钠（Na2S2O4）除去酸性废水中的Cr2O
，S2O
被氧化为SO
，则Cr2O
被还原为Cr3＋。
0.1molNa2S2O4失去电子的物质的量为0.6mol，则除去Cr2O
的物质的量为0.1mol。
（2）过二硫酸钠（Na2S2O8）中存在一个过氧键（—O—O—），Na元素显＋1价，过氧键中O元素显－1价，其余O元素显－2价，则S元素显＋6价。
Na2S2O8具有强氧化性，在酸性条件下可将Mn2＋氧化成紫红色的MnO
，而S2O
则被还原为稳定性较强的SO
，离子方程式为2Mn2＋＋5S2O
＋8H2O===2MnO
＋10SO
＋16H＋。
（3）①由电解装置可知，a电极与电源的正极相连，b电极与负极相连，则a是阳极，b是阴极，A正确；电解过程中，阳离子（Na＋）由左池经离子交换膜向右池移动，B错误；电解过程中阳极上SO
放电生成过二硫酸钠（Na2S2O8），阴极上HSO
放电生成连二亚硫酸钠（Na2S2O4），根据得失电子守恒可知，n（Na2S2O8）>n（Na2S2O4），C错误；若电解后拆去电路上的电源，则该装置为原电池，可向外提供电能，D正确。
②a电极为阳极，电解过程中SO
发生氧化反应生成S2O
，电极反应式为2SO
－2e－===S2O
。
答案：
（1）①8 1 4 1 6 H2O ②降低连二亚硫酸钠的溶解度，使产品充分结晶析出，提高产品的产率
③2S2O
＋4[Fe（CN）6]3－＋8OH－===4SO
＋4[Fe（CN）6]4－＋4H2O ④0.1
（2）＋6 2Mn2＋＋5S2O
＋8H2O===2MnO
＋10SO
＋16H＋
（3）①BC ②2SO
－2e－===S2O
6．用某含镍电镀废渣（含Cu、Zn、Fe、Cr等杂质）制取NiCO3的过程如图所示：
回答下列问题：
（1）加入适量Na2S时除获得沉淀外，还生成一种有臭鸡蛋气味的气体，产生该气体的离子方程式为
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
（2）“氧化”时需保持滤液在40℃左右，用6%的H2O2溶液氧化。
控制温度不超过40℃的原因是________________________________________________________________________
________________________________________________________________________；
Fe2＋被氧化的离子方程式为
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
Fe2＋也可以用NaClO3氧化，生成的Fe3＋在较小pH条件下水解，最终形成黄钠铁矾[Na2Fe6（SO4）4（OH）12]沉淀而被除去，如图是pH—温度关系图，图中阴影部分为黄钠铁矾稳定存在的区域，下列说法正确的是________（填字母）。
a．FeOOH中铁为＋2价
b．pH过低或过高均不利于生成黄钠铁矾，其原因不同
c．氯酸钠在氧化Fe2＋时，1molNaClO3失去的电子数为5NA
d．工业生产中温度常保持在85～95℃，加入Na2SO4后生成黄钠铁矾，此时溶液的pH约为1.2～1.8
（3）加入Na2CO3溶液时，确认Ni2＋已经完全沉淀的实验方法是________________________________________________________________________。
（4）某实验小组利用NiCO3制取镍氢电池的正极材料碱式氧化镍（NiOOH），过程如图所示：
①已知Ksp[Ni（OH）2]＝2×10－15，欲使NiSO4溶液中残留的c（Ni2＋）≤2×10－5mol·L－1，调节pH的范围________。
②写出在空气中加热Ni（OH）2制取NiOOH的化学方程式________________________________________________________________________。
解析：
（1）电镀废渣经过量酸处理后得到的溶液中含有大量H＋，加入Na2S后发生反应：
S2－＋2H＋===H2S↑，生成具有臭鸡蛋味的H2S气体。
（2）氧化阶段温度过高会造成过氧化氢的分解，导致过氧化氢损失；氧化阶段发生反应：
2Fe2＋＋H2O2＋2H＋===2Fe3＋＋2H2O。
FeOOH中铁为＋3价；pH过低会将生成的黄钠铁矾溶解，pH过高则不会生成黄钠铁矾；氯酸钠在氧化Fe2＋时，1molNaClO3得到的电子数为6NA；工业生产中温度常保持在85～95℃，加入Na2SO4后生成黄钠铁矾，结合题图可知此时溶液的pH约为1.2～1.8，故本题选bd。
（4）①欲使NiSO4溶液中残留的c（Ni2＋）≤2×10－5mol·L－1，根据Ksp[Ni（OH）2]＝c（Ni2＋）·c2（OH－）＝2×10－15，则需使c（OH－）≥
mol·L－1＝10－5mol·L－1，故调节pH的范围是pH≥9。
②在空气中加热Ni（OH）2生成NiOOH，发生反应的化学方程式为4Ni（OH）2＋O2
4NiOOH＋2H2O。
答案：
（1）S2－＋2H＋===H2S↑
（2）减少过氧化氢的分解 2Fe2＋＋H2O2＋2H＋===2Fe3＋＋2H2O bd
（3）静置，取少量上层清液于一小试管中继续滴加1～2滴Na2CO3溶液，无沉淀生成
（4）①pH≥9 ②4Ni（OH）2＋O2
4NiOOH＋2H2O
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