第16講 金屬及其化合物制備流程分析【精講精研+拓展延伸】高考化學(xué)一輪復(fù)習(xí)高頻考點(diǎn)精講（新教材新高考）

第16講金屬及其化合物制備流程分析2024高考化學(xué)一輪復(fù)習(xí)高頻考點(diǎn)精講常見金屬及其化合物的制備類型一常見金屬及其化合物的制備涉及的內(nèi)容有：(1)金屬冶煉類，如冶煉鎂、鋁、鐵、銅等金屬，主要考查產(chǎn)品冶煉條件控制以及混合物的分離和提純等。(2)中學(xué)重要化工產(chǎn)品的制備類，如膽礬、綠礬、明礬、氧化鐵、硝酸銅等物質(zhì)的制備。往往考查物質(zhì)的性質(zhì)、分離提純、反應(yīng)原理、實(shí)驗(yàn)操作等知識(shí)點(diǎn)。由于此類試題陌生度高，對(duì)學(xué)生的能力要求也大，并且有的試題文字信息量大，所以這類題目容易出錯(cuò)。(1)下列措施是為了加快浸取速率，其中無法達(dá)到目的是________________(填字母)。A．延長(zhǎng)浸取時(shí)間

B．將輝銅礦粉碎C．充分?jǐn)嚢?D．適當(dāng)增加硫酸濃度(2)濾渣Ⅰ中的主要成分是MnO2、S、SiO2，請(qǐng)寫出“浸取”反應(yīng)中生成S的離子方程式：____________________________________________________________1.(2022·湖南，7)鋁電解廠煙氣凈化的一種簡(jiǎn)單流程如下：下列說法錯(cuò)誤的是A.不宜用陶瓷作吸收塔內(nèi)襯材料B.采用溶液噴淋法可提高吸收塔內(nèi)煙氣吸收效率C.合成槽中產(chǎn)物主要有Na3AlF6和CO2D.濾液可回收進(jìn)入吸收塔循環(huán)利用√煙氣(含HF)通入吸收塔，加入過量的碳酸鈉，發(fā)生反應(yīng)：Na2CO3＋HF===NaF＋NaHCO3，向合成槽中通入NaAlO2，發(fā)生反應(yīng)：6NaF＋NaAlO2＋4NaHCO3===Na3AlF6↓＋4Na2CO3＋2H2O，過濾得到Na3AlF6和含有Na2CO3的濾液。陶瓷的成分中含有SiO2，SiO2能與HF發(fā)生反應(yīng)，因此不宜用陶瓷作吸收塔內(nèi)襯材料，故A正確；采用溶液噴淋法可增大反應(yīng)物的接觸面積，提高吸收塔內(nèi)煙氣吸收效率，故B正確；由上述分析知，合成槽內(nèi)產(chǎn)物主要有Na3AlF6、Na2CO3、H2O，故C錯(cuò)誤；濾液的主要成分為Na2CO3，可進(jìn)入吸收塔循環(huán)利用，故D正確。解析2.(2022·河北唐山二模)水合肼(N2H4·H2O)的性質(zhì)類似氨水。利用水合肼處理銅氨{[Cu(NH3)4]2＋}廢液回收銅粉的實(shí)驗(yàn)流程如圖：下列說法錯(cuò)誤的是A.上述三步反應(yīng)過程均為氧化還原反應(yīng)B.反應(yīng)1的目的是制備NaClOC.合成水合肼的反應(yīng)中每消耗1molCO(NH2)2轉(zhuǎn)移電子數(shù)為NAD.反應(yīng)3完成后要用到過濾操作√反應(yīng)1是氯氣和氫氧化鈉反應(yīng)生成氯化鈉、次氯酸鈉和水，氯元素化合價(jià)發(fā)生變化；反應(yīng)2是次氯酸鈉將尿素氧化為水合肼，氯元素、氮元素化合價(jià)發(fā)生變化；反應(yīng)3是[Cu(NH3)4]2＋被水合肼還原為Cu，銅元素、氮元素化合價(jià)發(fā)生變化，則上述三步反應(yīng)過程均為氧化還原反應(yīng)，故A正確；經(jīng)分析知反應(yīng)1的目的是制備NaClO，用NaClO將尿素氧化為水合肼，故B正確；次氯酸鈉將尿素氧化為水合肼，氮元素化合價(jià)由－3價(jià)升高至－2價(jià)，每消耗1molCO(NH2)2轉(zhuǎn)移電子數(shù)為2NA，故C錯(cuò)誤；反應(yīng)3完成后要把銅粉分離出來，用到過濾操作，故D正確。解析3.以高硫鋁土礦(主要成分為Al2O3、Fe2O3、SiO2，少量FeS2和金屬硫酸鹽)為原料，生產(chǎn)氧化鋁并獲得Fe3O4的部分工藝流程如下：(1)焙燒過程均會(huì)產(chǎn)生SO2，用NaOH溶液吸收過量SO2的離子方程式為_____________________。SO2＋OH－(2)添加1%CaO和不添加CaO的礦粉焙燒，其硫去除率隨溫度變化曲線如圖所示。已知：多數(shù)金屬硫酸鹽的分解溫度都高于600℃硫去除率＝(1－

)×100%①不添加CaO的礦粉在低于500℃焙燒時(shí)，去除的硫元素主要來源于________。FeS2根據(jù)題給已知信息，多數(shù)金屬硫酸鹽的分解溫度高于600℃，不添加CaO的礦粉低于500℃焙燒時(shí)，去除的硫元素主要來源于FeS2。解析②700℃焙燒時(shí)，添加1%CaO的礦粉硫去除率比不添加CaO的礦粉硫去除率低，其主要原因是________________________________。硫元素轉(zhuǎn)化為CaSO4而留在礦粉中(3)向“過濾”得到的濾液中通入過量CO2，鋁元素存在的形式由________(填化學(xué)式，下同)轉(zhuǎn)化為________。NaAlO2Al(OH)3“堿浸”時(shí)Al2O3、SiO2轉(zhuǎn)化為溶于水的NaAlO2、Na2SiO3，向“過濾”得到的濾液中通入過量CO2，CO2與NaAlO2反應(yīng)生成NaHCO3和Al(OH)3。解析(4)“過濾”得到的濾渣中含大量的Fe2O3。Fe2O3與FeS2混合后在缺氧條件下焙燒生成Fe3O4和SO2，理論上完全反應(yīng)消耗的n(FeS2)∶n(Fe2O3)＝________。1∶16Fe2O3與FeS2混合后在缺氧條件下焙燒生成Fe3O4和SO2，反應(yīng)的化學(xué)方程式為FeS2＋16Fe2O311Fe3O4＋2SO2↑。解析4.[2019·全國(guó)卷Ⅰ，26(1)(2)(4)]硼酸(H3BO3)是一種重要的化工原料，廣泛應(yīng)用于玻璃、醫(yī)藥、肥料等工業(yè)。一種以硼鎂礦(含Mg2B2O5·H2O、SiO2及少量Fe2O3、Al2O3)為原料生產(chǎn)硼酸及輕質(zhì)氧化鎂的工藝流程如下：回答下列問題：(1)在95℃“溶浸”硼鎂礦粉，產(chǎn)生的氣體在“吸收”中反應(yīng)的化學(xué)方程式為____________________________。NH4HCO3＋NH3===(NH4)2CO3由流程圖加入物質(zhì)可知，“溶浸”時(shí)產(chǎn)生的氣體只能是NH3，NH3與NH4HCO3反應(yīng)生成用于“沉鎂”的物質(zhì)只能是(NH4)2CO3。解析(2)“濾渣1”的主要成分有_____________________。為檢驗(yàn)“過濾1”后的濾液中是否含有Fe3＋離子，可選用的化學(xué)試劑是___________。SiO2、Fe2O3、Al2O3KSCN溶液由流程圖可知，在過濾獲取H3BO3之前沒有除Fe3＋、Al3＋的步驟，推知氧化鐵、氧化鋁在“溶浸”時(shí)沒有溶解，而二氧化硅不溶于硫酸銨溶液，因而濾渣1的主要成分是二氧化硅、氧化鐵、氧化鋁。檢驗(yàn)Fe3＋的試劑可選用KSCN溶液。解析(4)在“沉鎂”中生成Mg(OH)2·MgCO3沉淀的離子方程式為_______________________________________________________________________________________________________，母液經(jīng)加熱后可返回________工序循環(huán)使用。由堿式碳酸鎂制備輕質(zhì)氧化鎂的方法是___________。＋CO2↑]溶浸高溫焙燒“沉鎂”中，結(jié)合反應(yīng)物有Mg2＋、

，生成物為Mg(OH)2·MgCO3，依據(jù)離子方程式書寫要求，即可寫出方程式。母液含硫酸銨，可以將母液返回“溶浸”工序循環(huán)使用，體現(xiàn)綠色化學(xué)理念和環(huán)境保護(hù)思想。堿式碳酸鎂轉(zhuǎn)化成輕質(zhì)氧化鎂，聯(lián)系碳酸鎂、氫氧化鎂受熱都能分解生成氧化鎂。解析過渡金屬及其化合物的制備類型二過渡金屬元素常具有多種可變化合價(jià)，形成化合物種類較多，近年高考題常以Ni、Cr、Mn、V等元素化合物的制備流程為載體，考查不同價(jià)態(tài)物質(zhì)轉(zhuǎn)化規(guī)律、條件控制、物質(zhì)的分離提純等關(guān)鍵能力。1.(2022·湖南長(zhǎng)郡中學(xué)高三模擬)含鉻廢水會(huì)嚴(yán)重污染環(huán)境，一種煙氣協(xié)同處理含鉻廢水(含

、泥沙等)的流程如圖：下列說法不正確的是A.“沉降”的主要目的是除去泥沙等不溶物C.“還原”過程涉及的氧化還原反應(yīng)，氧化劑與還原劑的物質(zhì)的量之比為2∶3D.母液經(jīng)處理可獲得(NH4)2SO4√“沉降”可以除去不溶性物質(zhì)，主要目的是除去泥沙等不溶物，A正確；加入氨水得到Cr(OH)3沉淀和硫酸銨，過濾，母液經(jīng)處理可獲得(NH4)2SO4，D正確。解析2.(2022·山東濱州高三模擬)工業(yè)上以碳酸錳礦(主要成分為MnCO3，另含F(xiàn)eO、Fe2O3、CaO等雜質(zhì))為主要原料生產(chǎn)錳酸鋰(LiMn2O4)，工藝流程如下：下列說法錯(cuò)誤的是A.可采用攪拌的方法提高“酸浸”時(shí)碳酸錳礦的浸出速率B.加入CaO的目的是調(diào)節(jié)pH，使Fe3＋轉(zhuǎn)化為Fe(OH)3除去C.“合成MnO2”的化學(xué)方程式為MnSO4＋K2S2O8＋2H2O===MnO2↓＋K2SO4＋

2H2SO4D.“氣體1”中含兩種氣體，一種是CO2，另一種可能是CO√攪拌可使反應(yīng)物之間更充分的接觸，從而提高“酸浸”時(shí)碳酸錳礦的浸出速率，故A正確；加入CaO生成氫氧化鈣，能使鐵離子轉(zhuǎn)化成氫氧化鐵沉淀除去，故B正確；“合成MnO2”是硫酸錳作還原劑，K2S2O8作氧化劑，根據(jù)得失電子守恒可得反應(yīng)：MnSO4＋K2S2O8＋2H2O===MnO2↓＋K2SO4＋2H2SO4，故C正確；二氧化錳與碳酸鋰混合反應(yīng)生成LiMn2O4，LiMn2O4中Mn的化合價(jià)有＋3價(jià)、＋4價(jià)兩種，可知發(fā)生了氧化還原反應(yīng)，二氧化錳作氧化劑，則化合價(jià)升高的只能是－2價(jià)氧元素，故產(chǎn)物中還有氧氣，“氣體1”中所含兩種氣體應(yīng)為二氧化碳和氧氣，故D錯(cuò)誤。解析3.(2022·重慶八中高三模擬)黏土釩礦(主要成分為釩的＋3、＋4、＋5價(jià)的化合物以及SiO2、Al2O3等)中釩的化合物溶于酸后多以VO＋、VO2＋、

形式存在，采用如圖所示工藝流程可由黏土釩礦制備V2O5。已知：V2O5在堿性條件下以

形式存在。下列說法不正確的是A.“酸浸氧化”中欲使3molVO＋被

氧化成

，至少需要1molKClO3C.“煅燒”時(shí)需要的儀器主要有蒸發(fā)皿、玻璃棒、三腳架、酒精燈D.“煅燒”時(shí)，NH4VO3受熱分解：2NH4VO3V2O5＋2NH3↑＋H2O√解析“煅燒”時(shí)需要的儀器主要有坩堝、玻璃棒、三腳架、酒精燈、泥三角等，故C錯(cuò)誤；解析4.(2022·湖北高三模擬)草酸鈷主要用作制氧化鈷的原料，也可用于制取其他鈷化合物。利用廢料鋁鈷膜(含有LiCoO2、Al、Fe)制備草酸鈷的工藝如下：下列有關(guān)說法錯(cuò)誤的是A.堿浸的目的是溶解除鋁B.氫碘酸在流程中體現(xiàn)酸性和還原性C.濾渣的主要成分是氫氧化鐵D.沉鈷時(shí)檢驗(yàn)沉淀是否洗滌干凈可用的試劑為鹽酸√堿浸時(shí)Al溶于氫氧化鈉溶液生成偏鋁酸鈉和氫氣，堿浸的目的是溶解除鋁，故A正確；氫碘酸溶解LiCoO2和Fe，發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為2LiCoO2＋2I－＋8H＋===2Li＋＋2Co2＋＋I(xiàn)2＋4H2O、Fe＋2H＋===Fe2＋＋H2↑，在流程中氫碘酸體現(xiàn)酸性和還原性，故B正確；凈化過程，氧氣把Fe2＋氧化為Fe3＋，用氫氧化鈉溶液調(diào)節(jié)pH生成氫氧化鐵沉淀，除去鐵元素，濾渣的主要成分是氫氧化鐵，故C正確；沉淀表面有碘化銨，可向最后一次洗滌液中加硝酸和硝酸銀溶液，若沒有淡黃色沉淀生成，說明不含碘離子，沉淀已經(jīng)洗滌干凈，故D錯(cuò)誤。解析5.(2023·昆明模擬)鋯(40Zr)是現(xiàn)代工業(yè)中重要的金屬原料，具有良好的可塑性，其抗蝕性能強(qiáng)于鈦。以鋯英石(主要成分是ZrSiO4，還含有少量Al2O3、SiO2、Fe2O3等雜質(zhì))為原料生產(chǎn)鋯及其化合物的流程如圖所示：(1)分餾屬于___________(填“物理變化”或“化學(xué)變化”)。物理變化分餾是利用互溶液體中各組分沸點(diǎn)的不同將各組分分離的過程，沒有新物質(zhì)的生成，故屬于物理變化。解析(2)鋯英石________(填“能”或“不能”)直接用稀鹽酸浸取