新高考2025版高考化學(xué)一輪復(fù)習(xí)微專題小練習(xí)專練15金屬及其化合物的制備流程

專練15金屬及其化合物的制備流程1.[2024·遼寧卷]某工廠采納如下工藝制備Cr（OH）3，已知焙燒后Cr元素以＋6價(jià)形式存在，下列說法錯誤的是（）A．“焙燒”中產(chǎn)生CO2B．濾渣的主要成分為Fe（OH）2C．濾液①中Cr元素的主要存在形式為CrOeq\o\al(\s\up1(2－),\s\do1(4))D．淀粉水解液中的葡萄糖起還原作用2.[2024·全國乙卷]廢舊鉛蓄電池的鉛膏中主要含有PbSO4、PbO2、PbO和Pb，還有少量Ba、Fe、Al的鹽或氧化物等。為了愛護(hù)環(huán)境、充分利用鉛資源，通過下圖流程實(shí)現(xiàn)鉛的回收。一些難溶電解質(zhì)的溶度積常數(shù)如下表：難溶電解質(zhì)PbSO4PbCO3BaSO4BaCO3Ksp2.5×10－87.4×10－141.1×10－102.6×10－9肯定條件下，一些金屬氫氧化物沉淀時(shí)的pH如下表：金屬氫氧化物Fe（OH）3Fe（OH）2Al（OH）3Pb（OH）2起先沉淀的pH2.36.83.57.2完全沉淀的pH3.28.34.69.1回答下列問題：（1）在“脫硫”中PbSO4轉(zhuǎn)化反應(yīng)的離子方程式為，用沉淀溶解平衡原理說明選擇Na2CO3的緣由。（2）在“脫硫”中，加入Na2CO3不能使鉛膏中BaSO4完全轉(zhuǎn)化，緣由是________________________________________________________________________________________________________________________________________________。（3）在“酸浸”中，除加入醋酸（HAc），還要加入H2O2。（?。┠鼙籋2O2氧化的離子是；（ⅱ）H2O2促進(jìn)了金屬Pb在醋酸中轉(zhuǎn)化為Pb（Ac）2，其化學(xué)方程式為；（ⅲ）H2O2也能使PbO2轉(zhuǎn)化為Pb（Ac）2，H2O2的作用是________________________________________________________________________。（4）“酸浸”后溶液的pH約為4.9，濾渣的主要成分是。（5）“沉鉛”的濾液中，金屬離子有。3.[2024·遼寧卷]某工廠采納輝鉍礦（主要成分為Bi2S3，含有FeS2、SiO2雜質(zhì)）與軟錳礦（主要成分為MnO2）聯(lián)合焙燒法制備BiOCl和MnSO4，工藝流程如下：已知：①焙燒時(shí)過量的MnO2分解為Mn2O3，F(xiàn)eS2轉(zhuǎn)變?yōu)镕e2O3；②金屬活動性：Fe>（H）>Bi>Cu；③相關(guān)金屬離子形成氫氧化物的pH范圍如下：起先沉淀pH完全沉淀pHFe2＋6.58.3Fe3＋1.62.8Mn2＋8.110.1回答下列問題：（1）為提高焙燒效率，可實(shí)行的措施為。a.進(jìn)一步粉碎礦石b.鼓入適當(dāng)過量的空氣c.降低焙燒溫度（2）Bi2S3在空氣中單獨(dú)焙燒生成Bi2O3，反應(yīng)的化學(xué)方程式為________________________________________________________________________________________________________________________________________________。（3）“酸浸”中加入濃鹽酸的作用為：①充分浸出Bi3＋和Mn2＋；②________________________________________________________________________。（4）濾渣的主要成分為（填化學(xué)式）。（5）生成氣體A的離子方程式為________________________________________________________________________________________________________________________________________________。（6）加入金屬Bi的目的是________________________________________________________________________________________________________________________________________________。（7）將100kg輝鉍礦進(jìn)行聯(lián)合焙燒，轉(zhuǎn)化時(shí)消耗1.1kg金屬Bi，假設(shè)其余各步損失不計(jì)，干燥后稱量BiOCl產(chǎn)品質(zhì)量為32kg，滴定測得產(chǎn)品中Bi的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為78.5%。輝鉍礦中Bi元素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為。4.某探討性學(xué)習(xí)小組將肯定濃度的Na2CO3溶液滴入CuSO4溶液中得到藍(lán)色沉淀。甲同學(xué)認(rèn)為沉淀可能是CuCO3；乙同學(xué)認(rèn)為沉淀可能是Cu（OH）2；丙同學(xué)認(rèn)為沉淀可能是CuCO3和Cu（OH）2的混合物。[查閱資料知：CuCO3和Cu（OH）2均不帶結(jié)晶水，受熱均易分解，各生成對應(yīng)的兩種氧化物]Ⅰ.（1）乙同學(xué)的觀點(diǎn)，你認(rèn)為其原理是（用離子方程式表示）：________________________________________________________________________。（2）在探究沉淀成分前，須將沉淀從溶液中過濾、洗滌、低溫干燥，檢驗(yàn)沉淀是否洗滌干凈的方法是_________________________________________________________________。Ⅱ.請用下圖所示裝置，選擇必要的試劑，定性探究生成物的成分。（3）B裝置中試劑的化學(xué)式是，C裝置中試劑的名稱是。（4）能證明乙同學(xué)觀點(diǎn)正確的預(yù)期試驗(yàn)現(xiàn)象是________________________________________________________________________。Ⅲ.若丙同學(xué)的觀點(diǎn)正確，可利用下列裝置通過試驗(yàn)測定其組成。（5）試驗(yàn)裝置的連接依次為__________________________________________________。（6）裝置C中堿石灰的作用是，試驗(yàn)起先和結(jié)束時(shí)都要通過量的空氣，請說明結(jié)束時(shí)通入過量空氣的作用是________________________________________________________________________。（7）若沉淀樣品的質(zhì)量為mg，裝置B質(zhì)量增加了ng，則沉淀中CuCO3的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為。5.草酸亞鐵晶體（FeC2O4·2H2O）是一種淺黃色固體，難溶于水，受熱易分解，是生產(chǎn)鋰電池的原材料，也常用作分析試劑及顯影劑等，其制備流程如下：（1）配制硫酸亞鐵銨[（NH4）2Fe（SO4）2]溶液時(shí)，需加少量硫酸，目的是________________________________________________________________________。（2）加熱到沸騰時(shí)發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為________________________________________________________________________________________________________________________________________________。（3）向盛有草酸亞鐵晶體的試管中滴入硫酸酸化的KMnO4溶液，振蕩，溶液變?yōu)樽攸S色，同時(shí)有氣體生成。已知反應(yīng)中MnOeq\o\al(\s\up1(－),\s\do1(4))轉(zhuǎn)化為無色的Mn2＋，則該過程中被氧化的元素是，若反應(yīng)中消耗1molFeC2O4·2H2O，則參與反應(yīng)的n（KMnO4）＝。（4）稱取3.80g草酸亞鐵晶體（FeC2O4·2H2O相對分子質(zhì)量是180）用熱重法對其進(jìn)行熱分解，得到剩余固體的質(zhì)量隨溫度改變的曲線如圖所示：①過程Ⅰ發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為________________________________________________________________________________________________________________________________________________。②300℃時(shí)剩余固體只有一種且是鐵的氧化物，試通過計(jì)算確定該氧化物的化學(xué)式或名稱（請寫出計(jì)算過程）。專練15金屬及其化合物的制備流程1．B焙燒過程中鐵、鉻元素均被氧化，同時(shí)轉(zhuǎn)化為對應(yīng)的鈉鹽，水浸時(shí)鐵酸鈉遇水水解生成氫氧化鐵沉淀，濾液中存在鉻酸鈉，與淀粉的水解產(chǎn)物葡萄糖發(fā)生氧化還原反應(yīng)得到氫氧化鉻沉淀。鐵、鉻氧化物與碳酸鈉和氧氣反應(yīng)時(shí)生成對應(yīng)的鈉鹽和二氧化碳，A正確；焙燒過程鐵元素被氧化，濾渣的主要成分為氫氧化鐵，B錯誤；濾液①中Cr元素的化合價(jià)是＋6價(jià)，鐵酸鈉遇水水解生成氫氧化鐵沉淀溶液顯堿性，所以Cr元素主要存在形式為CrOeq\o\al(\s\up1(2－),\s\do1(4))，C正確；由分析知淀粉水解液中的葡萄糖起還原作用，D正確；故選B。2．答案：（1）PbSO4（s）＋COeq\o\al(\s\up1(2－),\s\do1(3))（aq）=PbCO3（s）＋SOeq\o\al(\s\up1(2－),\s\do1(4))（aq）存在沉淀溶解平衡PbSO4（s）?Pb2＋（aq）＋SOeq\o\al(\s\up1(2－),\s\do1(4))（aq），已知Ksp（PbCO3）?Ksp（PbSO4），加入Na2CO3，可將PbSO4轉(zhuǎn)化為更難溶的PbCO3，有利于后續(xù)溶于酸（2）沉淀轉(zhuǎn)化反應(yīng)BaSO4（s）＋COeq\o\al(\s\up1(2－),\s\do1(3))（aq）?BaCO3（s）＋SOeq\o\al(\s\up1(2－),\s\do1(4))（aq）的平衡常數(shù)K≈0.04，K值較小，說明正向反應(yīng)程度有限（3）（ⅰ）Fe2＋（ⅱ）Pb＋H2O2＋2HAc=Pb（Ac）2＋2H2O（ⅲ）H2O2作還原劑，還原PbO2（4）Al（OH）3、Fe（OH）3、BaSO4（5）Ba2＋、Na＋解析：（1）結(jié)合難溶電解質(zhì)的Ksp，可知利用Na2CO3“脫硫”發(fā)生沉淀轉(zhuǎn)化反應(yīng)：PbSO4（s）＋COeq\o\al(\s\up1(2－),\s\do1(3))（aq）=PbCO3（s）＋SOeq\o\al(\s\up1(2－),\s\do1(4))（aq）；存在沉淀溶解平衡PbSO4（s）?Pb2＋（aq）＋SOeq\o\al(\s\up1(2－),\s\do1(4))（aq），已知Ksp（PbCO3）?Ksp（PbSO4），加入Na2CO3，可將PbSO4轉(zhuǎn)化為更難溶的PbCO3，有利于后續(xù)溶于酸。（2）沉淀轉(zhuǎn)化反應(yīng)BaSO4（s）＋COeq\o\al(\s\up1(2－),\s\do1(3))（aq）?BaCO3（s）＋SOeq\o\al(\s\up1(2－),\s\do1(4))（aq）的平衡常數(shù)K＝eq\f(c（SOeq\o\al(\s\up1(2－),\s\do1(4))）,c（COeq\o\al(\s\up1(2－),\s\do1(3))）)＝eq\f(Ksp（BaSO4）,Ksp（BaCO3）)＝eq\f(1.1×10－10,2.6×10－9)≈0.04，K值較小，說明正向反應(yīng)程度有限，BaSO4不能完全轉(zhuǎn)化為BaCO3。（3）（ⅰ）依據(jù)鉛膏的組成成分中含鐵元素可知，H2O2能夠氧化的離子為Fe2＋；（ⅱ）H2O2將Pb氧化為Pb2＋，繼而Pb2＋與醋酸反應(yīng)生成Pb（Ac）2，反應(yīng)的化學(xué)方程式為Pb＋H2O2＋2HAc=Pb（Ac）2＋2H2O；（ⅲ）PbO2轉(zhuǎn)化為Pb（Ac）2的過程中Pb元素化合價(jià)降低，則H2O2作還原劑，起到還原PbO2的作用。（4）“脫硫”時(shí)，BaSO4部分轉(zhuǎn)化為BaCO3，Ba元素以BaSO4、BaCO3的形式進(jìn)入“酸浸”工序，此外還有Al、Fe等金屬元素，結(jié)合題給金屬氫氧化物沉淀時(shí)的pH和鉛膏的成分，可知濾渣中含有Al（OH）3、Fe（OH）3、BaSO4。（5）“沉鉛”后的濾液中有“酸浸”時(shí)BaCO3溶于酸產(chǎn)生的Ba2＋，還有因加入NaOH溶液而引入的Na＋。3．答案：（1）ab（2）2Bi2S3＋9O2eq\o(=,\s\up7(高溫))2Bi2O3＋6SO2（3）抑制金屬離子水解（4）SiO2（5）Mn2O3＋6H＋＋2Cl－=2Mn2＋＋Cl2↑＋3H2O（6）將Fe3＋轉(zhuǎn)化為Fe2＋（7）24.02%解析：（1）a項(xiàng)，聯(lián)合焙燒時(shí)，進(jìn)一步粉碎礦石，可以增大礦石與空氣的接觸面積，能夠提高焙燒效率；b項(xiàng)，鼓入適當(dāng)過量的空氣有利于礦石充分反應(yīng)；c項(xiàng)，降低焙燒溫度，反應(yīng)速率減慢，不利于提高焙燒效率；（2）Bi2S3在空氣中單獨(dú)焙燒生成Bi2O3，依據(jù)原子守恒可知還應(yīng)生成SO2，結(jié)合得失電子守恒，反應(yīng)的化學(xué)方程式為2Bi2S3＋9O2eq\o(=,\s\up7(高溫))2Bi2O3＋6SO2；（3）加入濃鹽酸后，溶液中含有的離子主要為Bi3＋、Fe3＋、Mn2＋、H＋、Cl－，而酸浸后取濾液進(jìn)行轉(zhuǎn)化，故要防止金屬離子水解生成沉淀，進(jìn)入濾渣，造成制得的BiOCl產(chǎn)率偏低；（4）濾渣主要為不溶于濃鹽酸的SiO2；（5）因Mn2O3有氧化性，會與濃鹽酸發(fā)生氧化還原反應(yīng)：Mn2O3＋6H＋＋2Cl－=2Mn2＋＋Cl2↑＋3H2O；（6）由已知信息③知，調(diào)pH＝2.6時(shí)，F(xiàn)e3＋會水解生成Fe（OH）3沉淀，但Fe2＋還沒起先沉淀，故要將Fe3＋轉(zhuǎn)化為Fe2＋，在調(diào)pH后獲得含F(xiàn)eCl2的濾液，為了不引入新的雜質(zhì)，加入Bi作還原劑。（7）依據(jù)題目信息可知，32kgBiOCl產(chǎn)品中Bi元素的質(zhì)量為32kg×78.5%＝25.12kg，轉(zhuǎn)化時(shí)消耗1.1kg金屬Bi，依據(jù)Bi元素守恒可知，100kg輝鉍礦中Bi的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為eq\f(25.12－1.1,100)×100%＝24.02%。4．答案：（1）Cu2＋＋COeq\o\al(\s\up1(2－),\s\do1(3))＋H2O=Cu（OH）2↓＋CO2↑（2）取最終一次洗滌液（或上層清液），滴加BaCl2（或硝酸鋇）溶液，無沉淀生成，說明已洗凈。（3）CuSO4澄清石灰水（4）B中無水硫酸銅變藍(lán)，C中澄清石灰水不變渾濁（5）C→A→B→D→E（6）汲取空氣中的水蒸氣和CO2結(jié)束時(shí)通入過量的空氣可以將裝置中滯留的水蒸氣和CO2趕出。（7）eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(1－\f(49n,9m)))×100%解析：（1）乙同學(xué)的觀點(diǎn)，是考慮到了COeq\o\al(\s\up1(2－),\s\do1(3))的水解，所以離子方程式為Cu2＋＋COeq\o\al(\s\up1(2－),\s\do1(3))＋H2O=Cu（OH）2↓＋CO2↑（2）洗滌干凈的標(biāo)準(zhǔn)是不含有SOeq\o\al(\s\up1(2－),\s\do1(4))，故可以加入鋇鹽來檢驗(yàn)，規(guī)范做法是取最終一次洗滌液（或上層清液），滴加BaCl2（或硝酸鋇）溶液，無沉淀生成，說明已洗凈。（3）該裝置一是為了檢驗(yàn)是否有水生成，另一是檢驗(yàn)是否有CO2。若有水生成，說明是Cu（OH）2，若有CO2生成，說明是CuCO3。故B裝置檢驗(yàn)是否有水生成，采納無水硫酸銅，化學(xué)式為CuSO4，C裝置是為了檢驗(yàn)是否有二氧化碳生成，故是澄清石灰水。（4）乙同學(xué)的觀點(diǎn)是生成Cu（OH）2，故沉淀加熱后會生成水，故B裝置變藍(lán)，C裝置沒明顯改變。（5）結(jié)合所給藥品及試驗(yàn)儀器，在加熱CuCO3、Cu（OH）2混合物的過程中，Cu（OH）2分解揮發(fā)出的水蒸氣可用濃硫酸汲取，通過測量其質(zhì)量，折算出物質(zhì)的組成及含量，故試驗(yàn)裝置的連接依次為C→A→B→D→E（6）為了解除空氣中水蒸氣和CO2的干擾，用裝置C中堿石灰來凈化汲??；試驗(yàn)起先時(shí)通入過量空氣，可將裝置內(nèi)的水蒸氣和CO2全部解除干凈，而結(jié)束時(shí)通入過量空氣的目的是可以將裝置中滯留的水蒸氣和CO2趕出，保證明驗(yàn)的精確性。（7）由Cu（OH）2eq\o(=,\s\up7(△))CuO＋H2O可知，Cu（OH）2的質(zhì)量為eq\f(49n,9)g，沉淀中CuCO3的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs