過渡金屬元素成高考命題熱點(diǎn)

劉知文

自新課程在全國推廣實(shí)行以來，化學(xué)教材做了很大的修訂和調(diào)整，與以前的教材相比對元素及其化合物的知識(shí)的要求提高了，掌握的元素從1—18號(hào)增加到了1—36號(hào)。綜觀近幾年高考化學(xué)試題，特別是2013年高考化學(xué)試題（包括理科綜合化學(xué)部分），在元素及其化合物的綜合考題中涉及過渡金屬元素的有很多，而且呈逐漸增加的趨勢。除了鐵、銅正常考查外，重點(diǎn)在工業(yè)或生活應(yīng)用比較廣的鈦、釩、鉻、錳、鈷等，下面就2013年的高考化學(xué)試題中涉及過渡金屬元素（不包括鐵、銅、鋅）的試題進(jìn)行例析。

例1：考題涉及過渡金屬鈦（Ti）：（2013·山東理綜·30）TiO■既是制備其他含鈦化合物的原料，又是一種性能優(yōu)異的白色顏料。

（1）實(shí)驗(yàn)室利用反應(yīng)TiO■（s）+2CCl■（g）=TiCl■（g）+CO■（g），在無水無氧條件下，制取TiCl■實(shí)驗(yàn)裝置示意圖如下：

有關(guān)性質(zhì)如下表：

儀器A的名稱是？搖 ？搖，裝置E中的試劑是？搖 ？搖。反應(yīng)開始前依次進(jìn)行如下操作：①停止通氮?dú)猓谙缇凭珶簦劾鋮s至室溫。正確的順序?yàn)椋ㄌ钚蛱?hào)）。欲分離D中的液態(tài)混合物，所采用操作的名稱是？搖 ？搖。

（2）工業(yè)上由鈦鐵礦（FeTiO■）（含F(xiàn)e■O■、SiO■等雜質(zhì)）制備TiO■的有關(guān)反應(yīng)包括：

酸溶FeTiO■（s）+2H■SO■（aq）=FeSO■（aq）+TiOSO■（aq）+2H■O（l）

水解TiOSO■（aq）+2H■O（l）=H■TiO■（s）+H■SO■（aq）

簡要工藝流程如下：

①試劑A為？搖 ？搖。鈦液Ⅰ需冷卻至70℃左右，若溫度過高就會(huì)導(dǎo)致產(chǎn)品收率降低，原因是？搖 ？搖？搖？搖 ？搖？搖 ？搖？搖？搖？搖？搖。

②取少量酸洗后的H■TiO■，加入鹽酸并振蕩，滴加KSCN溶液后無明顯現(xiàn)象，再加H■O■后出現(xiàn)微紅色，說明H■TiO■中存在的雜質(zhì)離子是？搖 ？搖。這種H■TiO■即使用水充分洗滌，煅燒后獲得的TiO■也會(huì)發(fā)黃，發(fā)黃的雜質(zhì)是？搖 ？搖（填化學(xué)式）。

解析：

（1）儀器A是干燥管，因?yàn)門iCl■遇到水蒸氣會(huì)水解，所以E中可以用濃硫酸來隔離空氣。對于氣體的制取性質(zhì)實(shí)驗(yàn)應(yīng)該：組裝儀器、檢驗(yàn)氣密性、加裝藥品……終止實(shí)驗(yàn)時(shí)為防止倒吸，應(yīng)先熄滅酒精燈，冷卻到室溫后再停止通入N■。分離兩種沸點(diǎn)不同的液體混合物應(yīng)該用蒸餾。

（2）①因?yàn)榈V石經(jīng)硫酸溶解后得到的Fe■（SO■）■，而后面過濾得到的是FeSO■·7H■O，所以試劑A是鐵粉，把Fe■還原為Fe■。由于TiOSO■容易水解，若溫度過高，則會(huì)有較多TiOSO■水解為固體H■TiO■而經(jīng)過濾進(jìn)入FeSO■·7H■O中導(dǎo)致TiO■產(chǎn)率降低。

②加KSCN溶液無現(xiàn)象，加H■O■后出現(xiàn)紅色，說明存在Fe■。經(jīng)加熱后Fe■氧化為Fe■O■而使產(chǎn)品發(fā)黃。

答案：

（1）干燥管；濃硫酸；檢查氣密性；②③①，蒸餾。

（2）①鐵粉，由于TiOSO■容易水解，若溫度過高，則會(huì)有較多TiOSO■水解為固體H■TiO■而經(jīng)過濾進(jìn)入FeSO■·7H■O中導(dǎo)致TiO■產(chǎn)率降低。

②Fe■，F(xiàn)e■O■

例2：考題涉及過渡金屬鉻（Cr）：（2013安徽28）酸性工業(yè)廢水中含有K■Cr■O■。光照下，草酸（H■C■O■）能將其中的Cr■O■■轉(zhuǎn)化為Cr■。某課題組研究發(fā)現(xiàn)，少量鐵明礬[Al■Fe（SO■）■·24H■O]即可對該反應(yīng)起催化作用。為進(jìn)一步研究有關(guān)因素對該反應(yīng)速率的影響，探究如下：

（1）在25℃下，控制光照強(qiáng)度、廢水樣品初始濃度和催化劑用量相同，調(diào)節(jié)不同的初始pH和一定濃度草酸溶液用量，做對比實(shí)驗(yàn)，完成以下實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)表（表中不要留空格）。

測得實(shí)驗(yàn)①和②溶液中的Cr■O■■濃度隨時(shí)間變化關(guān)系如圖所示。

（2）上述反應(yīng)后草酸被氧化為？搖 ？搖（填化學(xué)式）。

（3）實(shí)驗(yàn)①和②的結(jié)果表明？搖 ？搖；實(shí)驗(yàn)①中0～t■時(shí)間段反應(yīng)速率v（Cr■）=？搖 ？搖

mol·L■·min■（用代數(shù)式表示）。

（4）該課題組對鐵明礬[Al■Fe（SO■）■·24H■O]中起催化作用的成分提出如下假設(shè)，請你完成假設(shè)二和假設(shè)三：

假設(shè)一：Fe■起催化作用；

假設(shè)二：？搖 ？搖；

假設(shè)三：？搖 ？搖；

……

（5）請你設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證上述假設(shè)一，完成下表中內(nèi)容。

（除了上述實(shí)驗(yàn)提供的試劑外，可供選擇的藥品有K■SO■、FeSO■、K■SO■·Al■（SO■）■·24H■O、Al■（SO■）■等。溶液中Cr■O■■的濃度可用儀器測定）

解析：該反應(yīng)為探究重鉻酸根與草酸反應(yīng)過程中的催化作用，該反應(yīng)為一比較熟悉的反應(yīng)，草酸被氧化后的產(chǎn)物為二氧化碳。

（3）考查了從圖像中獲取數(shù)據(jù)并分析的能力。圖像越陡，反應(yīng)速率越快。

（4）對于假設(shè)可以從加入的物質(zhì)鐵明礬中獲取，故為Fe■和Al■，然后根據(jù)上面的過程，進(jìn)行對比實(shí)驗(yàn)，即可以得到答案。

答案：

（1）

（2）CO■

（3）溶液pH對該反應(yīng)的速率有影響■

（4）Al■起催化作用；SO■■起催化作用

（5）

（本題屬于開放性試題，合理答案均可。）

例3：考題涉及過渡金屬鈷（Co）：（2013·山東理綜·31）廢舊硬質(zhì)金刀具中含碳化鎢（WC）、金屬鈷（Co）及少量雜質(zhì)鐵，利用電解法可回收WC和Co。工藝流程簡圖如下：

（1）電解時(shí)廢舊刀具做陽極，不銹鋼做陰極，HCl溶液為電解液。陰極主要的電極反應(yīng)式為？搖 ？搖。

（2）凈化步驟所得濾餅的主要成分是？搖 ？搖。回收的洗滌液代替水配制電解液，目的是回收利用其中的？搖 ？搖。

（3）溶液I的主要成分是？搖 ？搖。洗滌CoC■O■不充分對最終產(chǎn)品純度并無明顯影響，但焙燒時(shí)會(huì)造成環(huán)境污染，原因是？搖 ？搖。

（4）將Co■O■還原成Co粉的化學(xué)反應(yīng)方程式為？搖 ？搖。

解析：

（1）電解時(shí)Fe、Co在陽極被氧化為氯化亞鐵和氯化鈷，陰極氫離子被還原。

（2）加入雙氧水把亞鐵離子氧化為三價(jià)鐵離子，再通入氨氣反應(yīng)生成氫氧化鐵沉淀和氯化銨；氯化鈷留在洗滌液中，回收洗滌液目的是回收Co。

（3）加入草酸銨后氯化鈷轉(zhuǎn)化為CoC■O■沉淀，所以溶液I中主要剩余氯化銨，CoC■O■沉淀表面的氯化銨溶液焙燒時(shí)會(huì)分解產(chǎn)生NH■和HCl，污染大氣。

答案：

（1）2H■+2e■→H■

（2）Fe（OH）■；2Co■（或Co）

（3）NH■Cl；焙燒時(shí)NH■Cl分解產(chǎn)生NH■和HCl

（4）Co■O■+3H■=2Co+3H■O

教學(xué)建議：

這些題常常是結(jié)合化工工藝流程、結(jié)合化學(xué)實(shí)驗(yàn)、最新科技發(fā)展成果等，依據(jù)流程圖中涉及的化學(xué)知識(shí)、化學(xué)原理設(shè)計(jì)問題。通過圖表考查考生的信息獲取能力、對比分析能力和理論聯(lián)系實(shí)際的能力。這些題目的著眼點(diǎn)看起來比較高、深，似乎與中學(xué)教學(xué)實(shí)際相脫節(jié)。但是細(xì)分析都是考查常規(guī)操作和元素化合物知識(shí)，涉及閱讀理解、讀圖看圖、理論分析。

在復(fù)習(xí)備考時(shí)，可先易后難，先常規(guī)后創(chuàng)新。如可先將學(xué)生熟悉的實(shí)驗(yàn)“改頭換面”，后做陌生實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)，先設(shè)計(jì)能力要求較低的簡單實(shí)驗(yàn)，后設(shè)計(jì)能力要求較高的綜合實(shí)驗(yàn)。關(guān)注熱點(diǎn)知識(shí)和最新科技發(fā)展，兼顧基礎(chǔ)知識(shí)，突出能力的考查和培養(yǎng)。對于這類題目，要仔細(xì)審題，認(rèn)真閱讀，分割聯(lián)系，理解信息，掌握信息，運(yùn)用信息，運(yùn)用恰當(dāng)?shù)姆椒ê图记伞⒕C合題所給信息和中學(xué)化學(xué)知識(shí)解答。endprint

自新課程在全國推廣實(shí)行以來，化學(xué)教材做了很大的修訂和調(diào)整，與以前的教材相比對元素及其化合物的知識(shí)的要求提高了，掌握的元素從1—18號(hào)增加到了1—36號(hào)。綜觀近幾年高考化學(xué)試題，特別是2013年高考化學(xué)試題（包括理科綜合化學(xué)部分），在元素及其化合物的綜合考題中涉及過渡金屬元素的有很多，而且呈逐漸增加的趨勢。除了鐵、銅正常考查外，重點(diǎn)在工業(yè)或生活應(yīng)用比較廣的鈦、釩、鉻、錳、鈷等，下面就2013年的高考化學(xué)試題中涉及過渡金屬元素（不包括鐵、銅、鋅）的試題進(jìn)行例析。

例1：考題涉及過渡金屬鈦（Ti）：（2013·山東理綜·30）TiO■既是制備其他含鈦化合物的原料，又是一種性能優(yōu)異的白色顏料。

（1）實(shí)驗(yàn)室利用反應(yīng)TiO■（s）+2CCl■（g）=TiCl■（g）+CO■（g），在無水無氧條件下，制取TiCl■實(shí)驗(yàn)裝置示意圖如下：

有關(guān)性質(zhì)如下表：

儀器A的名稱是？搖 ？搖，裝置E中的試劑是？搖 ？搖。反應(yīng)開始前依次進(jìn)行如下操作：①停止通氮?dú)猓谙缇凭珶簦劾鋮s至室溫。正確的順序?yàn)椋ㄌ钚蛱?hào)）。欲分離D中的液態(tài)混合物，所采用操作的名稱是？搖 ？搖。

（2）工業(yè)上由鈦鐵礦（FeTiO■）（含F(xiàn)e■O■、SiO■等雜質(zhì)）制備TiO■的有關(guān)反應(yīng)包括：

酸溶FeTiO■（s）+2H■SO■（aq）=FeSO■（aq）+TiOSO■（aq）+2H■O（l）

水解TiOSO■（aq）+2H■O（l）=H■TiO■（s）+H■SO■（aq）

簡要工藝流程如下：

①試劑A為？搖 ？搖。鈦液Ⅰ需冷卻至70℃左右，若溫度過高就會(huì)導(dǎo)致產(chǎn)品收率降低，原因是？搖 ？搖？搖？搖 ？搖？搖 ？搖？搖？搖？搖？搖。

②取少量酸洗后的H■TiO■，加入鹽酸并振蕩，滴加KSCN溶液后無明顯現(xiàn)象，再加H■O■后出現(xiàn)微紅色，說明H■TiO■中存在的雜質(zhì)離子是？搖 ？搖。這種H■TiO■即使用水充分洗滌，煅燒后獲得的TiO■也會(huì)發(fā)黃，發(fā)黃的雜質(zhì)是？搖 ？搖（填化學(xué)式）。

解析：

（1）儀器A是干燥管，因?yàn)門iCl■遇到水蒸氣會(huì)水解，所以E中可以用濃硫酸來隔離空氣。對于氣體的制取性質(zhì)實(shí)驗(yàn)應(yīng)該：組裝儀器、檢驗(yàn)氣密性、加裝藥品……終止實(shí)驗(yàn)時(shí)為防止倒吸，應(yīng)先熄滅酒精燈，冷卻到室溫后再停止通入N■。分離兩種沸點(diǎn)不同的液體混合物應(yīng)該用蒸餾。

（2）①因?yàn)榈V石經(jīng)硫酸溶解后得到的Fe■（SO■）■，而后面過濾得到的是FeSO■·7H■O，所以試劑A是鐵粉，把Fe■還原為Fe■。由于TiOSO■容易水解，若溫度過高，則會(huì)有較多TiOSO■水解為固體H■TiO■而經(jīng)過濾進(jìn)入FeSO■·7H■O中導(dǎo)致TiO■產(chǎn)率降低。

②加KSCN溶液無現(xiàn)象，加H■O■后出現(xiàn)紅色，說明存在Fe■。經(jīng)加熱后Fe■氧化為Fe■O■而使產(chǎn)品發(fā)黃。

答案：

（1）干燥管；濃硫酸；檢查氣密性；②③①，蒸餾。

（2）①鐵粉，由于TiOSO■容易水解，若溫度過高，則會(huì)有較多TiOSO■水解為固體H■TiO■而經(jīng)過濾進(jìn)入FeSO■·7H■O中導(dǎo)致TiO■產(chǎn)率降低。

②Fe■，F(xiàn)e■O■

例2：考題涉及過渡金屬鉻（Cr）：（2013安徽28）酸性工業(yè)廢水中含有K■Cr■O■。光照下，草酸（H■C■O■）能將其中的Cr■O■■轉(zhuǎn)化為Cr■。某課題組研究發(fā)現(xiàn)，少量鐵明礬[Al■Fe（SO■）■·24H■O]即可對該反應(yīng)起催化作用。為進(jìn)一步研究有關(guān)因素對該反應(yīng)速率的影響，探究如下：

（1）在25℃下，控制光照強(qiáng)度、廢水樣品初始濃度和催化劑用量相同，調(diào)節(jié)不同的初始pH和一定濃度草酸溶液用量，做對比實(shí)驗(yàn)，完成以下實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)表（表中不要留空格）。

測得實(shí)驗(yàn)①和②溶液中的Cr■O■■濃度隨時(shí)間變化關(guān)系如圖所示。

（2）上述反應(yīng)后草酸被氧化為？搖 ？搖（填化學(xué)式）。

（3）實(shí)驗(yàn)①和②的結(jié)果表明？搖 ？搖；實(shí)驗(yàn)①中0～t■時(shí)間段反應(yīng)速率v（Cr■）=？搖 ？搖

mol·L■·min■（用代數(shù)式表示）。

（4）該課題組對鐵明礬[Al■Fe（SO■）■·24H■O]中起催化作用的成分提出如下假設(shè)，請你完成假設(shè)二和假設(shè)三：

假設(shè)一：Fe■起催化作用；

假設(shè)二：？搖 ？搖；

假設(shè)三：？搖 ？搖；

……

（5）請你設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證上述假設(shè)一，完成下表中內(nèi)容。

（除了上述實(shí)驗(yàn)提供的試劑外，可供選擇的藥品有K■SO■、FeSO■、K■SO■·Al■（SO■）■·24H■O、Al■（SO■）■等。溶液中Cr■O■■的濃度可用儀器測定）

解析：該反應(yīng)為探究重鉻酸根與草酸反應(yīng)過程中的催化作用，該反應(yīng)為一比較熟悉的反應(yīng)，草酸被氧化后的產(chǎn)物為二氧化碳。

（3）考查了從圖像中獲取數(shù)據(jù)并分析的能力。圖像越陡，反應(yīng)速率越快。

（4）對于假設(shè)可以從加入的物質(zhì)鐵明礬中獲取，故為Fe■和Al■，然后根據(jù)上面的過程，進(jìn)行對比實(shí)驗(yàn)，即可以得到答案。

答案：

（1）

（2）CO■

（3）溶液pH對該反應(yīng)的速率有影響■

（4）Al■起催化作用；SO■■起催化作用

（5）

（本題屬于開放性試題，合理答案均可。）

例3：考題涉及過渡金屬鈷（Co）：（2013·山東理綜·31）廢舊硬質(zhì)金刀具中含碳化鎢（WC）、金屬鈷（Co）及少量雜質(zhì)鐵，利用電解法可回收WC和Co。工藝流程簡圖如下：

（1）電解時(shí)廢舊刀具做陽極，不銹鋼做陰極，HCl溶液為電解液。陰極主要的電極反應(yīng)式為？搖 ？搖。

（2）凈化步驟所得濾餅的主要成分是？搖 ？搖。回收的洗滌液代替水配制電解液，目的是回收利用其中的？搖 ？搖。

（3）溶液I的主要成分是？搖 ？搖。洗滌CoC■O■不充分對最終產(chǎn)品純度并無明顯影響，但焙燒時(shí)會(huì)造成環(huán)境污染，原因是？搖 ？搖。

（4）將Co■O■還原成Co粉的化學(xué)反應(yīng)方程式為？搖 ？搖。

解析：

（1）電解時(shí)Fe、Co在陽極被氧化為氯化亞鐵和氯化鈷，陰極氫離子被還原。

（2）加入雙氧水把亞鐵離子氧化為三價(jià)鐵離子，再通入氨氣反應(yīng)生成氫氧化鐵沉淀和氯化銨；氯化鈷留在洗滌液中，回收洗滌液目的是回收Co。

（3）加入草酸銨后氯化鈷轉(zhuǎn)化為CoC■O■沉淀，所以溶液I中主要剩余氯化銨，CoC■O■沉淀表面的氯化銨溶液焙燒時(shí)會(huì)分解產(chǎn)生NH■和HCl，污染大氣。

答案：

（1）2H■+2e■→H■

（2）Fe（OH）■；2Co■（或Co）

（3）NH■Cl；焙燒時(shí)NH■Cl分解產(chǎn)生NH■和HCl

（4）Co■O■+3H■=2Co+3H■O

教學(xué)建議：

這些題常常是結(jié)合化工工藝流程、結(jié)合化學(xué)實(shí)驗(yàn)、最新科技發(fā)展成果等，依據(jù)流程圖中涉及的化學(xué)知識(shí)、化學(xué)原理設(shè)計(jì)問題。通過圖表考查考生的信息獲取能力、對比分析能力和理論聯(lián)系實(shí)際的能力。這些題目的著眼點(diǎn)看起來比較高、深，似乎與中學(xué)教學(xué)實(shí)際相脫節(jié)。但是細(xì)分析都是考查常規(guī)操作和元素化合物知識(shí)，涉及閱讀理解、讀圖看圖、理論分析。

在復(fù)習(xí)備考時(shí)，可先易后難，先常規(guī)后創(chuàng)新。如可先將學(xué)生熟悉的實(shí)驗(yàn)“改頭換面”，后做陌生實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)，先設(shè)計(jì)能力要求較低的簡單實(shí)驗(yàn)，后設(shè)計(jì)能力要求較高的綜合實(shí)驗(yàn)。關(guān)注熱點(diǎn)知識(shí)和最新科技發(fā)展，兼顧基礎(chǔ)知識(shí)，突出能力的考查和培養(yǎng)。對于這類題目，要仔細(xì)審題，認(rèn)真閱讀，分割聯(lián)系，理解信息，掌握信息，運(yùn)用信息，運(yùn)用恰當(dāng)?shù)姆椒ê图记伞⒕C合題所給信息和中學(xué)化學(xué)知識(shí)解答。endprint

自新課程在全國推廣實(shí)行以來，化學(xué)教材做了很大的修訂和調(diào)整，與以前的教材相比對元素及其化合物的知識(shí)的要求提高了，掌握的元素從1—18號(hào)增加到了1—36號(hào)。綜觀近幾年高考化學(xué)試題，特別是2013年高考化學(xué)試題（包括理科綜合化學(xué)部分），在元素及其化合物的綜合考題中涉及過渡金屬元素的有很多，而且呈逐漸增加的趨勢。除了鐵、銅正常考查外，重點(diǎn)在工業(yè)或生活應(yīng)用比較廣的鈦、釩、鉻、錳、鈷等，下面就2013年的高考化學(xué)試題中涉及過渡金屬元素（不包括鐵、銅、鋅）的試題進(jìn)行例析。

例1：考題涉及過渡金屬鈦（Ti）：（2013·山東理綜·30）TiO■既是制備其他含鈦化合物的原料，又是一種性能優(yōu)異的白色顏料。

（1）實(shí)驗(yàn)室利用反應(yīng)TiO■（s）+2CCl■（g）=TiCl■（g）+CO■（g），在無水無氧條件下，制取TiCl■實(shí)驗(yàn)裝置示意圖如下：

有關(guān)性質(zhì)如下表：

儀器A的名稱是？搖 ？搖，裝置E中的試劑是？搖 ？搖。反應(yīng)開始前依次進(jìn)行如下操作：①停止通氮?dú)猓谙缇凭珶簦劾鋮s至室溫。正確的順序?yàn)椋ㄌ钚蛱?hào)）。欲分離D中的液態(tài)混合物，所采用操作的名稱是？搖 ？搖。

（2）工業(yè)上由鈦鐵礦（FeTiO■）（含F(xiàn)e■O■、SiO■等雜質(zhì)）制備TiO■的有關(guān)反應(yīng)包括：

酸溶FeTiO■（s）+2H■SO■（aq）=FeSO■（aq）+TiOSO■（aq）+2H■O（l）

水解TiOSO■（aq）+2H■O（l）=H■TiO■（s）+H■SO■（aq）

簡要工藝流程如下：

①試劑A為？搖 ？搖。鈦液Ⅰ需冷卻至70℃左右，若溫度過高就會(huì)導(dǎo)致產(chǎn)品收率降低，原因是？搖 ？搖？搖？搖 ？搖？搖 ？搖？搖？搖？搖？搖。

②取少量酸洗后的H■TiO■，加入鹽酸并振蕩，滴加KSCN溶液后無明顯現(xiàn)象，再加H■O■后出現(xiàn)微紅色，說明H■TiO■中存在的雜質(zhì)離子是？搖 ？搖。這種H■TiO■即使用水充分洗滌，煅燒后獲得的TiO■也會(huì)發(fā)黃，發(fā)黃的雜質(zhì)是？搖 ？搖（填化學(xué)式）。

解析：

（1）儀器A是干燥管，因?yàn)門iCl■遇到水蒸氣會(huì)水解，所以E中可以用濃硫酸來隔離空氣。對于氣體的制取性質(zhì)實(shí)驗(yàn)應(yīng)該：組裝儀器、檢驗(yàn)氣密性、加裝藥品……終止實(shí)驗(yàn)時(shí)為防止倒吸，應(yīng)先熄滅酒精燈，冷卻到室溫后再停止通入N■。分離兩種沸點(diǎn)不同的液體混合物應(yīng)該用蒸餾。

（2）①因?yàn)榈V石經(jīng)硫酸溶解后得到的Fe■（SO■）■，而后面過濾得到的是FeSO■·7H■O，所以試劑A是鐵粉，把Fe■還原為Fe■。由于TiOSO■容易水解，若溫度過高，則會(huì)有較多TiOSO■水解為固體H■TiO■而經(jīng)過濾進(jìn)入FeSO■·7H■O中導(dǎo)致TiO■產(chǎn)率降低。

②加KSCN溶液無現(xiàn)象，加H■O■后出現(xiàn)紅色，說明存在Fe■。經(jīng)加熱后Fe■氧化為Fe■O■而使產(chǎn)品發(fā)黃。

答案：

（1）干燥管；濃硫酸；檢查氣密性；②③①，蒸餾。

（2）①鐵粉，由于TiOSO■容易水解，若溫度過高，則會(huì)有較多TiOSO■水解為固體H■TiO■而經(jīng)過濾進(jìn)入FeSO■·7H■O中導(dǎo)致TiO■產(chǎn)率降低。

②Fe■，F(xiàn)e■O■

例2：考題涉及過渡金屬鉻（Cr）：（2013安徽28）酸性工業(yè)廢水中含有K■Cr■O■。光照下，草酸（H■C■O■）能將其中的Cr■O■■轉(zhuǎn)化為Cr■。某課題組研究發(fā)現(xiàn)，少量鐵明礬[Al■Fe（SO■）■·24H■O]即可對該反應(yīng)起催化作用。為進(jìn)一步研究有關(guān)因素對該反應(yīng)速率的影響，探究如下：

（1）在25℃下，控制光照強(qiáng)度、廢水樣品初始濃度和催化劑用量相同，調(diào)節(jié)不同的初始pH和一定濃度草酸溶液用量，做對比實(shí)驗(yàn)，完成以下實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)表（表中不要留空格）。

測得實(shí)驗(yàn)①和②溶液中的Cr■O■■濃度隨時(shí)間變化關(guān)系如圖所示。

（2）上述反應(yīng)后草酸被氧化為？搖 ？搖（填化學(xué)式）。

（3）實(shí)驗(yàn)①和②的結(jié)果表明？搖 ？搖；實(shí)驗(yàn)①中0～t■時(shí)間段反應(yīng)速率v（Cr■）=？搖 ？搖

mol·L■·min■（用代數(shù)式表示）。

（4）該課題組對鐵明礬[Al■Fe（SO■）■·24H■O]中起催化作用的成分提出如下假設(shè)，請你完成假設(shè)二和假設(shè)三：

假設(shè)一：Fe■起催化作用；

假設(shè)二：？搖 ？搖；

假設(shè)三：？搖 ？搖；

……

（5）請你設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證上述假設(shè)一，完成下表中內(nèi)容。

（除了上述實(shí)驗(yàn)提供的試劑外，可供選擇的藥品有K■SO■、FeSO■、K■SO■·Al■（SO■）■·24H■O、Al■（SO■）■等。溶液中Cr■O■■的濃度可用儀器測定）

解析：該反應(yīng)為探究重鉻酸根與草酸反應(yīng)過程中的催化作用，該反應(yīng)為一比較熟悉的反應(yīng)，草酸被氧化后的產(chǎn)物為二氧化碳。

（3）考查了從圖像中獲取數(shù)據(jù)并分析的能力。圖像越陡，反應(yīng)速率越快。

（4）對于假設(shè)可以從加入的物質(zhì)鐵明礬中獲取，故為Fe■和Al■，然后根據(jù)上面的過程，進(jìn)行對比實(shí)驗(yàn)，即可以得到答案。

答案：

（1）

（2）CO■

（3）溶液pH對該反應(yīng)的速率有影響■

（4）Al■起催化作用；SO■■起催化作用

（5）

（本題屬于開放性試題，合理答案均可。）

例3：考題涉及過渡金屬鈷（Co）：（2013·山東理綜·31）廢舊硬質(zhì)金刀具中含碳化鎢（WC）、金屬鈷（Co）及少量雜質(zhì)鐵，利用電解法可回收WC和Co。工藝流程簡圖如下：

（1）電解時(shí)廢舊刀具做陽極，不銹鋼做陰極，HCl溶液為電解液。陰極主要的電極反應(yīng)式為？搖 ？搖。

（2）凈化步驟所得濾餅的主要成分是？搖 ？搖。回收的洗滌液代替水配制電解液，目的是回收利用其中的？搖 ？搖。

（3）溶液I的主要成分是？搖 ？搖。洗滌CoC■O■不充分對最終產(chǎn)品純度并無明顯影響，但焙燒時(shí)會(huì)造成環(huán)境污染，原因是？搖 ？搖。

（4）將Co■O■還原成Co粉的化學(xué)反應(yīng)方程式為？搖 ？搖。

解析：

（1）電解時(shí)Fe、Co在陽極被氧化為氯化亞鐵和氯化鈷，陰極氫離子被還原。

（2）加入雙氧水把亞鐵離子氧化為三價(jià)鐵離子，再通入氨氣反應(yīng)生成氫氧化鐵沉淀和氯化銨；氯化鈷留在洗滌液中，回收洗滌液目的是回收Co。

（3）加入草酸銨后氯化鈷轉(zhuǎn)化為CoC■O■沉淀，所以溶液I中主要剩余氯化銨，CoC■O■沉淀表面的氯化銨溶液焙燒時(shí)會(huì)分解產(chǎn)生NH■和HCl，污染大氣。

答案：

（1）2H■+2e■→H■

（2）Fe（OH）■；2Co■（或Co）

（3）NH■Cl；焙燒時(shí)NH■Cl分解產(chǎn)生NH■和HCl

（4）Co■O■+3H■=2Co+3H■O

教學(xué)建議：

這些題常常是結(jié)合化工工藝流程、結(jié)合化學(xué)實(shí)驗(yàn)、最新科技發(fā)展成果等，依據(jù)流程圖中涉及的化學(xué)知識(shí)、化學(xué)原理設(shè)計(jì)問題。通過圖表考查考生的信息獲取能力、對比分析能力和理論聯(lián)系實(shí)際的能力。這些題目的著眼點(diǎn)看起來比較高、深，似乎與中學(xué)教學(xué)實(shí)際相脫節(jié)。但是細(xì)分析都是考查常規(guī)操作和元素化合物知識(shí)，涉及閱讀理解、讀圖看圖、理論分析。

在復(fù)習(xí)備考時(shí)，可先易后難，先常規(guī)后創(chuàng)新。如可先將學(xué)生熟悉的實(shí)驗(yàn)“改頭換面”，后做陌生實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)，先設(shè)計(jì)能力要求較低的簡單實(shí)驗(yàn)，后設(shè)計(jì)能力要求較高的綜合實(shí)驗(yàn)。關(guān)注熱點(diǎn)知識(shí)和最新科技發(fā)展，兼顧基礎(chǔ)知識(shí)，突出能力的考查和培養(yǎng)。對于這類題目，要仔細(xì)審題，認(rèn)真閱讀，分割聯(lián)系，理解信息，掌握信息，運(yùn)用信息，運(yùn)用恰當(dāng)?shù)姆椒ê图记伞⒕C合題所給信息和中學(xué)化學(xué)知識(shí)解答。endprint