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
2、磁性铁铬氧体(CrxFeyOz)：先向含 CrO2 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 CrO2 4在酸性条件下被 Fe 2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)3 4Fe(CrO2)27O28Na2CO3= 高温 2Fe2O38Na2CrO48CO2 灼烧使 Cr(OH)3分解 (2)NaC
3、rO2 Cr2(SO4)3 (3)3Fe2 CrO2 48H =3Fe3Cr34H 2O 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 CrO2 4被 Fe 2还原为 Cr3，Fe2被氧化成 Fe3，反应可写成 Fe2 CrO2 4H Fe3Cr3H 2O， 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 mol
4、2 54 mol，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(O 2) 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 MnSO4 H2O 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、
5、MnSO4及 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 MnSO4 H2O 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 mol L 1KMnO 4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
6、为 w(Mn2)_。 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(MnO 2)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
7、(OH)3胶体并使沉淀颗粒增大， 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 2KMnO43MnSO4 H2O=5MnO2K2SO42H2SO4H2O，已 知 n(KMnO4)c mol L 1V103LcV103mol， 则 n(MnSO 4 H2O)1.5cV10 3mol， 产 品中 Mn2 的质量分数为 w(Mn2)1.5cV10 3mol55 g mol1 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
8、不收缩的特性，用于 铸造印刷铅字和高精度铸型。 湿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；K sp(PbCl2)1.1710 5。 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 Cu 3(OCl)2，则 此过程中 Cu2 水解的离子方程
9、式为_。若“滤液”中 c(Cu2)为 0.01 mol L 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 Cu 2 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 2H 2O2Cl =Cu 3(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 Bi
10、2O3和 NaCl，反应的化学方程式 为 2BiOCl2NaOH= Bi2O32NaClH2O。(3)“沉铜”时，向滤液中加入 NaOH 溶液 调节 pH，促进 Cu2 水解生成 Cu 3(OCl)2，反应的离子方程式为 3Cu 22H 2O2Cl =Cu3(OCl)24H ，加入等体积的 NaOH 溶液时，pH6，溶液中 c(H)106mol L1， 则 c(OH )108mol L1，由于 K spCu(OH)2c(Cu 2) c2(OH)，则 c(Cu2)0.000 12 mol L 1，n(Cu2)0.000 12 mol L12V L0.000 24V mol，则去除的Cu2的物质的
11、量为0.01V mol 0.000 24V mol0.009 76V mol，Cu2 的去除率为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 FeO V2O3、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 =Al32H 2O。
12、(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 FeO V2O3 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 NH3 H2O 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
13、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，该反应的化学方程式为_。 答案 (1)4FeO V2O3 5O2= 焙烧 2Fe2O3 4V2O5 Fe2O3 除 Si 并将 AlO 2转化为 Al 3 Al3 3NH3 H2O=Al(OH)33NH 4、H NH 3 H2O=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 3V 2O52NH3= 500 3V2O4N23H2O 解析 (1)氧化过程FeO V2O3生成对应的金属氧化物Fe2O3和V2O5， 化学
14、方程式为4FeO V2O3 5O2= 焙烧 2Fe2O34V2O5； 经过氧化和钠化后， V2O5、 Al2O3、 SiO2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 SiO2 3反应生成硅酸沉淀， 并将 AlO 2转化为 Al 3； 加入 NH3 H2O 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 3NH 3 H2O=Al(OH)33NH 4、H NH 3 H2O=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。