1、专项提能特训专项提能特训 3热点金属及其化合物的制备大题热点金属及其化合物的制备大题 1铬是一种具有战略意义的金属，它具有多种价态，单质铬熔点为 1 857 。 (1)工业上以铬铁矿主要成分是 Fe(CrO2)2为原料冶炼铬的流程如图所示： Fe(CrO2)2中各元素化合价均为整数，则铬为_价。 高温氧化时反应的化学方程式为_。 操作 a 由两种均发生了化学反应的过程构成，其内容分别是_、铝热反应。 (2)Cr(OH)3是两性氢氧化物，请写出其分别与 NaOH、稀硫酸反应时生成的两种盐的化学式： _、_。 (3)水中的铬元素对水质及环境均有严重的损害作用，必须进行无害化处理。转化为重要产品 磁
2、性铁铬氧体(CrxFeyOz)：先向含 CrO 2 4的污水中加入适量的硫酸及硫酸亚铁，待充分反应后 再通入适量空气(氧化部分 Fe2 )并加入 NaOH，就可以使铬、铁元素全部转化为磁性铁铬氧 体。 写出 CrO 2 4在酸性条件下被 Fe2 还原为 Cr3的离子方程式：_。 若处理含 1 mol CrO2 4(不考虑其他含铬微粒)的污水时恰好消耗 10 mol FeSO4，则当铁铬氧 体中 n(Fe2 )n(Fe3)32 时，铁铬氧体的化学式为_。 答案(1)34Fe(CrO2)27O28Na2CO3= 高温 2Fe2O38Na2CrO48CO2灼烧使 Cr(OH)3分解 (2)NaCrO
3、2Cr2(SO4)3 (3)3Fe2 CrO2 48H =3Fe3Cr34H2O Cr2Fe20O27 解析(1)根据化合物中各元素的正负化合价代数和为 0 分析。根据流程确定反应物和生 成物，用化合价升降法配平书写化学方程式。(2)模仿 Al(OH)3与 NaOH、稀硫酸的反应确定 生成物。(3)酸性条件下 CrO 2 4被 Fe2 还原为 Cr3，Fe2被氧化成 Fe3，反应可写成 Fe2 CrO2 4H Fe3Cr3H2O，根据得失电子守恒、原子守恒和电荷守恒，配平方程式。 根据 Fe 守恒，铁铬氧体中 n(Fe2 )10 mol3 56 mol，n(Fe 3)10 mol2 54 mo
4、l，根据 Cr 守恒，铁铬氧体中 n(Cr3 )n(CrO2 4)1 mol，根据电荷守恒，铁铬氧体中 n(O2 ) 26 mol34 mol31 mol 2 13.5 mol， 铁铬氧体中 n(Cr)n(Fe)n(O)1 mol10 mol 13.5 mol22027，铁铬氧体的化学式为 Cr2Fe20O27。 2一种用软锰矿(主要成分 MnO2)和黄铁矿(主要成分 FeS2) 制取 MnSO4H2O 并回收单质硫 的工艺流程如下： 已知：本实验条件下，高锰酸钾溶液与硫酸锰溶液混合产生二氧化锰。 回答下列问题： (1)步骤混合研磨成细粉的主要目的是_； 步骤浸取时若生成 S、 MnSO4及
5、Fe2(SO4)3，则其反应的化学方程式为_。 (2)步骤所得酸性滤液可能含有 Fe2 ，为了除去 Fe2可先加入_； 步骤需将溶液加热至沸， 然后在不断搅拌下加入碱调节 pH 为 45， 再继续煮沸一段时间， “继续煮沸”的目的是_。步骤所得滤渣为 _(填化学式)。 (3)步骤需在 90100 下进行，该反应的化学方程式为_。 (4)测定产品 MnSO4H2O 的方法之一是： 准确称取 a g 产品于锥形瓶中， 加入适量 ZnO 及 H2O 煮沸， 然后用 c molL 1KMnO4标准溶液滴定至浅红色且半分钟不褪色， 消耗标准溶液 V mL， 产品中 Mn2 的质量分数为 w(Mn2)_。
6、 答案(1) 增大接触面积，提高硫酸浸取时的浸取速率和浸取率3MnO22FeS2 6H2SO4=3MnSO4Fe2(SO4)34S6H2O (2)软锰矿粉或 H2O2溶液破坏 Fe(OH)3胶体并使沉淀颗粒长大，便于过滤分离Fe(OH)3 (3)(NH4)2Sx1= 2NH3H2SxS (4)8.25cV a % 解析(2)由于 Fe2 具有较强的还原性，在酸性条件下可用软锰矿粉(MnO2)或 H2O2将其氧化 为 Fe3 ，既不引入杂质，又能达到除去的目的；用碱液处理时，需将溶液加热至沸，然后在 不断搅拌下调节 pH 为 45，再继续煮沸一段时间，以破坏 Fe(OH)3胶体并使沉淀颗粒增大，
7、 便于过滤分离，得到的滤渣为 Fe(OH)3。 (4)已知本实验条件下，高锰酸钾溶液与硫酸锰溶液混合产生二氧化锰。根据得失电子守恒可 得二者反应的化学方程式为 2KMnO43MnSO4H2O=5MnO2K2SO42H2SO4H2O，已 知 n(KMnO4)c molL 1V103LcV103mol，则 n(MnSO4H2O)1.5cV103mol，产 品中 Mn2 的质量分数为 w(Mn2)1.5cV10 3mol55 gmol1 a g 100%8.25cV a %。 3(2020日照模拟)铋(83 号元素)主要用于制造合金，铋合金具有凝固时不收缩的特性，用于 铸造印刷铅字和高精度铸型。 湿
8、法提铋新工艺以氧化铋渣(主要成分为Bi2O3， 含有PbO、 Ag2O、 CuO 杂质)为原料提 Bi 的工艺流程如下： 已知：.BiOCl 不溶于水，加热至 700 就分解生成 BiCl3，BiCl3的沸点为 447 ； .25 时，KspCu(OH)21.210 20；Ksp(PbCl2)1.17105。 回答下列问题： (1)“滤渣”的成分为_(填化学式)。 (2)“脱氯”的化学方程式为_。 (3)“沉铜”时，向“滤液”中加入 NaOH 溶液调节 pH，促进 Cu2 水解生成 Cu3(OCl)2，则 此过程中 Cu2 水解的离子方程式为_。若“滤液”中 c(Cu2)为 0.01 molL
9、 1，当加入等体积的 NaOH 溶液时，pH 恰好为 6，出现沉淀 Cu(OH)2，此时 Cu2 的去除率为_(忽略溶液体积变化)。 (4)“滤液”经加热浓缩后可返回_工序循环使用。 答案(1)AgCl、PbCl2(2)2BiOCl2NaOH= Bi2O32NaClH2O (3)3Cu2 2H2O2Cl=Cu3(OCl)24H 97.6%(4)浸出 解析(1)根据工艺流程图分析可知， 铋渣中加入盐酸和饱和NaCl溶液， 滤渣的成分是AgCl 和 PbCl2。(2)“脱氯”时，BiOCl 与热的 NaOH 反应得到 Bi2O3和 NaCl，反应的化学方程式 为 2BiOCl2NaOH= Bi2O
10、32NaClH2O。(3)“沉铜”时，向滤液中加入 NaOH 溶液 调节 pH，促进 Cu2 水解生成 Cu3(OCl)2，反应的离子方程式为 3Cu22H2O2Cl =Cu3(OCl)24H ，加入等体积的 NaOH 溶液时，pH6，溶液中 c(H)106molL1， 则 c(OH )108molL1，由于 KspCu(OH)2c(Cu2)c2(OH)，则 c(Cu2)0.000 12 mol L 1，n(Cu2)0.000 12 molL12V L0.000 24V mol，则去除的 Cu2的物质的量为 0.01V mol 0.000 24V mol0.009 76V mol，Cu2 的去
11、除率为0.009 76V 0.01V 100%97.6%。 (4)滤液为 NaCl 溶液，经加热浓缩后可返回浸出工序循环使用。 4(2020山东新高考 5 月模拟)利用钒钛磁铁矿冶炼后产生的钒渣(主要含 FeOV2O3、Al2O3、 SiO2及少量可溶性磷酸盐)生产 V2O5的工艺流程如下，回答下列问题： 已知：V2O5、Al2O3、SiO2可与 Na2CO3、NaCl 组成的混合钠盐在高温下反应，并转化为 NaVO3、NaAlO2、Na2SiO3等可溶性钠盐。 AlO 24H =Al32H2O。 (1)焙烧包括氧化和钠化成盐两个过程， 氧化的目的是获得 V2O5， 写出氧化过程中 FeOV2
12、O3 发生反应的化学方程式：_； 废渣的主要成分是_； 精制中加盐酸调 pH 的主要作用是_，加入 NH3H2O 后 发生反应的离子方程式为_。 (2) 精 制 中 加 入 CaCl2溶 液 除 去 磷 酸 盐 ， pH 过 小 时 影 响 除 磷 效 果 的 原 因 是 _； pH 过大时，沉淀量增大的原因是_。 (3)沉钒所得 NH4VO3沉淀需进行洗涤，洗涤时除去的阴离子主要是_。NH4VO3 在 500 时焙烧脱氨制得产品 V2O5，反应的化学方程式为 2NH4VO3= V2O5H2O 2NH3。但脱氨过程中，部分 V2O5会转化成 V2O4，反应中氧化剂与还原剂物质的量之比为 32，
13、该反应的化学方程式为_。 答案(1)4FeOV2O3 5O2= 焙烧 2Fe2O3 4V2O5Fe2O3除 Si 并将 AlO 2转化为 Al3 Al3 3NH3H2O=Al(OH)33NH 4、H NH3H2O=H2ONH 4 (2)形成溶解度较大的酸式盐(或形成溶解度较大的磷酸氢钙或磷酸二氢钙)产生了 Ca(OH)2 沉淀 (3)Cl 3V2O52NH3= 500 3V2O4N23H2O 解析(1)氧化过程 FeOV2O3生成对应的金属氧化物 Fe2O3和 V2O5， 化学方程式为 4FeOV2O3 5O2= 焙烧 2Fe2O34V2O5； 经过氧化和钠化后， V2O5、 Al2O3、 S
14、iO2均转化为可溶性盐， Fe2O3 成为滤渣；精制中加盐酸调 pH 是为了和 SiO 2 3反应生成硅酸沉淀，并将 AlO 2转化为 Al3 ；加入 NH3H2O 后与 Al3发生反应生成 Al(OH)3沉淀，还可以中和酸，反应的化学方程式 为 Al3 3NH3H2O=Al(OH)33NH 4、H NH3H2O=H2ONH 4。 (2)精制中加入 CaCl2溶液生成磷酸钙沉淀， 除去磷酸盐， pH 过小时易形成溶解度较大的酸 式盐；pH 过大时易形成 Ca(OH)2沉淀。 (3)沉钒时加入试剂 NH4Cl，因此所得 NH4VO3沉淀含有的阴离子主要为 Cl ；脱氨过程中， 部分 V2O5会转化成 V2O4，且反应中氧化剂与还原剂物质的量之比为 32，则 V2O5为氧化 剂，NH3为还原剂，还原产物为 V2O4，氧化产物为 N2，则氧化还原方程式为 3V2O5 2NH3= 500 3V2O4N23H2O。
