《高三一轮化学三维设计》跟踪检测（十六） 归纳拓展——高考考查新载体（两性金属与变价金属）

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跟踪检测（十六） 归纳拓展——高考考查新载体（两性金
属与变价金属）
1．钨是我国丰产元素，自然界中钨主要以钨(＋6)酸盐的形式存在。黑钨矿的主要成分
是铁和锰的钨酸盐(FeWO4、MnWO4)，黑钨矿传统冶炼工艺流程图如下：
(1)已知上述转化中，除最后一步外，W的化合价未发生变化，则产品 C的化学式为__
______；如何将其冶炼成单质(用化学方程式表示)：____________________________。根据
金属的活动性不同，金属的冶炼方法一般有________________三种。
(2)写出第一步转化中“Mn2＋→MnO2”的离子方程式______________________
________________________________________________________________________。
(3)我国钨化学研究的奠基人顾翼东先生采用另外的反应制得了一种蓝色的、非整比的
钨的氧化物 WO(3－x)，这种蓝色氧化钨具有比表面大、易还原的优点。一般认为，蓝色氧化
钨的颜色和非整比暗示了在化合物中存在正五价和正六价两种价态的钨，已知 x的值为
0.1，则蓝色氧化钨中这两种价态的钨原子数之比为________。
解析：(1)由工艺流程框图可知 MnO2、Fe2O3进入滤渣，滤液 A中含 Na＋、WO，加入浓
盐酸后沉淀为 H2WO4，灼烧 H2WO4得WO3，用氢气还原三氧化钨得 W，即 WO3＋
3H2=====W＋3H2O，则产品 C为三氧化钨；金属的冶炼方法有：热分解法、热还原法、
电解法。(2)转化中“Mn2＋→MnO2”的过程，Mn 元素化合价升高了，所以发生了氧化反应，
被O2氧化，其离子方程式为 2Mn2＋＋O2＋4OH－=====2MnO2＋2H2O。(3)钨的氧化物
WO(3－x)中x＝0.1，则钨的氧化物为 WO2.9，可用十字交叉法求算：
答案：(1)WO3　WO3＋3H2=====W＋3H2O　热分解法、热还原法、电解法
(2)2Mn2＋＋O2＋4OH－=====2MnO2＋2H2O　(3)1∶4
2．碱式碳酸镍[Nix(OH)y(CO3)z·nH2O]是一种绿色粉末晶体，常用作催化剂和陶瓷
着色剂，300 ℃以上时分解生成 3种氧化物。为确定其组成，某同学在实验室中进行了有关
的实验探究。回答下列问题：
(1)甲、乙两装置可分别选取下列装置________、________(填字母，装置可重复选取)。
(2)称取一定量的碱式碳酸镍样品，放入硬质玻璃管内；安装好实验仪器，检查装置气
密性；加热硬质玻璃管，当装置 C中__________________(填实验现象)时，停止加热；打
开活塞 K，缓缓通入空气，其目的是____________________。
(3)装置 A的作用是______________________，若没有装置 E，则会使______(填“偏
大”“偏小”或“无影响”)。
(4)实验前后测得下表所示数据：
装置 B中样品质量/g 装置 C质量/g 装置 D质量/g
实验前 3.77 132.00 41.00
实验后 2.25 133.08 41.44
已知碱式碳酸镍中 Ni 化合价为＋2价，则该碱式碳酸镍分解的化学方程式为________
________________________________________________________________。
(5)采取上述实验装置进行该实验时，必须小心操作，且保证装置气密性良好，否则浓
硫酸倒吸，可导致加热的硬质玻璃管炸裂。为防止浓硫酸倒吸入硬质玻璃管中，提出你的
改进措施：_____________________________________________________________。
解析：(1) 根据信息，300 ℃以上时分解生成 3种氧化物，这三种氧化物分别是
NiO、CO2、H2O，需要测 CO2和H2O的质量，因此必须让其全部被吸收，根据(2)甲装置的
作用是吸收空气中 CO2和H2O，甲装置应是 c，B装置应是加热碱式碳酸镍，C装置应是
吸收产生 H2O，D装置应是吸收产生 CO2，故乙装置选 c；(2)根据上述分析，当装置 C中
不再有气泡产生，说明反应完全，打开活塞 K，缓慢通入空气的目的是让装置中残留的气
体产物被 C和D装置全部吸收；(3)根据(1)的分析，装置 A的作用是吸收空气中的 CO2和
水蒸气；装置 E的作用是防止外界中 CO2和H2O进入装置 D，如果没有此装置，D装置吸
收空气中 CO2和水，造成 CO2的质量增大，根据原子守恒，偏小；(4)装置 C质量增重
(133.08－132.00)g＝1.08 g，产生水的质量为 1.08 g，物质的量为 0.06 mol，装置 D增重的
质量是 CO2的质量，即为(41.44－41.00)g＝0.44 g，物质的量为 0.01 mol，装置 B中反应后
的物质是 NiO，其质量为 2.25 g，物质的量为 0.03 mol，化合价代数和为 0，因此推出 OH－
的物质的量为 0.04 mol ，根据 H原子守恒推出 H2O的物质的量为 0.04 mol ，因此
x∶y∶z∶n＝0.03∶0.04∶0.01∶0.04 ＝3∶4∶1∶4，即碱式碳酸镍的化学式为
Ni3(OH)4CO3·4H2O，碱式碳酸镍受热分解的化学方程式为
Ni3(OH)4CO3·4H2O=====3NiO＋6H2O↑＋CO2↑。
答案：(1)c　c　(2)不再有气泡产生　将装置中残留的气体产物吹入吸收装置中　 (3)吸
收空气中的 CO2和水蒸气偏小　(4)Ni3(OH)4CO3·4H2O=====3NiO＋6H2O↑＋CO2↑
(5)在装置 B、C之间连接一个安全瓶(或其他合理答案均可)
3．(2019·广东七校联考)硫酸法是现代氧化铍或氢氧化铍生产中广泛应用的方法之一，
其原理是利用焙烧熔炼破坏铍矿物(绿柱石——3BeO·Al2O3·6SiO2及少量FeO 等)的结构与
晶型，再采用硫酸酸解含铍矿物，使铍、铝、铁等酸溶性金属进入溶液相，与硅等脉石矿物
初步分离，然后将含铍溶液进行净化、除杂，最终得到合格的氧化铍(或氢氧化铍)产品，其
工艺流程如图。
已知：①铝铵矾的化学式是 NH4Al(SO4)2·12H2O；
② 铍元素的化学性质与铝元素相似。
根据以上信息回答下列问题：
(1)熔炼物酸浸前通常要进行粉碎，其目的是_________________________________
________________________________________________________________________。
(2)“蒸发结晶离心除铝”若在中学实验室中进行，完整的操作过程是______________
____、过滤、洗涤。
(3)“中和除铁”过程中“中和”所发生反应的离子方程式是______________，用平衡
原理解释“除铁”的过程__________________________________。
(4)加入的“熔剂”除了流程中的方解石外，还可以是纯碱、石灰等。其中，石灰具有价
格与环保优势，焙烧时配料比(m石灰/m绿柱石)通常控制为 1∶3，焙烧温度一般为 1 400～
1 500 ℃。若用纯碱作熔剂，SiO2与之反应的化学方程式是____________________________
__，若纯碱加入过多则Al2O3、BeO 也会发生反应，其中 BeO 与之反应的化学方程式是____
______________________，从而会导致酸浸时消耗更多硫酸，使生产成本升高，结合离子
方程式回答成本升高的原因：______________________。
解析：(1)酸浸前粉碎熔炼物，可以增大熔炼物的表面积，提高铍元素的浸出速率和浸
出率。(2)该完整操作为蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤。(3)“中和除铁”过程中加入氨水，
调节 pH 使平衡 Fe3＋＋3H2OFe(OH)3＋3H＋正向移动，使 Fe3＋转化为 Fe(OH)3沉淀而除
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