2022新高考化學(xué)一輪復(fù)習(xí)微專題27金屬及其化合物制備流程(二)(v、cr、co、ni、mo)

微題型27金屬及其化合物制備流程(二)(V、Cr、Co、Ni、Mo)1．(2020·四川綿陽(yáng)南山中學(xué)高三模擬)工業(yè)上用含三價(jià)釩(V2O3)為主的某石煤為原料(含有Al2O3、CaO等雜質(zhì))，鈣化法焙燒制備V2O5，其流程如下：資料：＋5價(jià)釩在溶液中的主要存在形式與溶液pH的關(guān)系：pH4～66～88～1010～12主要離子VOeq\o\al(＋,2)VOeq\o\al(－,3)V2Oeq\o\al(4－,7)VOeq\o\al(3－,4)(1)焙燒：向石煤中加生石灰焙燒，將V2O3轉(zhuǎn)化為Ca(VO3)2的化學(xué)方程式是___________。(2)酸浸：①Ca(VO3)2難溶于水，可溶于鹽酸。若焙砂酸浸時(shí)溶液的pH＝4，Ca(VO3)2溶于鹽酸的離子方程式是________________________________________________________________________。②酸度對(duì)釩和鋁的溶解量的影響如圖所示：酸浸時(shí)溶液的酸度控制在大約3.2%，根據(jù)下圖推測(cè)，酸浸時(shí)不選擇更高酸度的原因是________________________________________。(3)轉(zhuǎn)沉：將浸出液中的釩轉(zhuǎn)化為NH4VO3固體，其流程如下：①浸出液中加入石灰乳的作用是__________________。②已知常溫下CaCO3的溶度積常數(shù)為Ksp1，Ca3(VO4)2溶度積常數(shù)為Ksp2。過(guò)濾后的(NH4)3VO4溶液中VOeq\o\al(3－,4)的濃度為cmol·L－1，該溶液中COeq\o\al(2－,3)的濃度為____________mol·L－1。③向(NH4)3VO4溶液中加入NH4Cl溶液，控制溶液的pH＝7.5。當(dāng)pH＞8時(shí)，NH4VO3的產(chǎn)量明顯降低，原因是______________________。(4)測(cè)定產(chǎn)品中V2O5的純度：稱取ag產(chǎn)品，先用硫酸溶解，得到(VO2)2SO4溶液。再加入b1mLc1mol·L－1(NH4)2Fe(SO4)2溶液(VOeq\o\al(＋,2)＋2H＋＋Fe2＋=VO2＋＋Fe3＋＋H2O)，最后用c2mol·L－1KMnO4溶液滴定過(guò)量的(NH4)2Fe(SO4)2至終點(diǎn)，消耗KMnO4溶液的體積為b2mL。已知MnOeq\o\al(－,4)被還原為Mn2＋，假設(shè)雜質(zhì)不參與反應(yīng)。則產(chǎn)品中V2O5的質(zhì)量分?jǐn)?shù)是____________________。(V2O5的摩爾質(zhì)量：182g·mol－1)2．(2020·綿陽(yáng)高三質(zhì)檢)元素鉻(Cr)在自然界主要以＋3價(jià)和＋6價(jià)存在?；卮鹣铝袉?wèn)題：Ⅰ.＋6價(jià)的Cr能引起細(xì)胞的突變而對(duì)人體不利，可以用亞硫酸鈉將其還原為＋3價(jià)的Cr。完成并配平下列離子方程式：eq\x()Cr2Oeq\o\al(2－,7)＋eq\x()SOeq\o\al(2－,3)＋eq\x()________=eq\x()Cr3＋＋eq\x()SOeq\o\al(2－,4)＋eq\x()H2OⅡ.(1)工業(yè)上利用鉻鐵礦(FeO·Cr2O3)冶煉鉻的工藝流程如圖所示：a．操作①中為加快焙燒速率和提高原料的利用率，可采取的措施是________________(答一條即可)。b．浸出液的主要成分為Na2CrO4，向?yàn)V液中加入鹽酸酸化的氯化鋇溶液有白色沉淀生成，則操作③發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為_________________________________________________。c．由Cr2O3冶煉Cr可用鋁還原，寫出該反應(yīng)的化學(xué)方程式：________________________。(2)Cr(OH)3和Al(OH)3類似，也是兩性氫氧化物，寫出Cr(OH)3溶于濃氫氧化鈉溶液的離子方程式：________________________________________________________________________________________________________________________________________________。(3)以鉻酸鈉(Na2CrO4)為原料，用電化學(xué)法可制備重鉻酸鈉(Na2Cr2O7)，實(shí)驗(yàn)裝置如圖所示(已知：2CrOeq\o\al(2－,4)＋2H＋?Cr2Oeq\o\al(2－,7)＋H2O)。①陰極的電極反應(yīng)式為________________________________________________________。②電解一段時(shí)間后，測(cè)得陽(yáng)極區(qū)溶液中Na＋物質(zhì)的量由amol變?yōu)閎mol，則此時(shí)鉻酸鈉的轉(zhuǎn)化率為________。3．(2020·濟(jì)南聯(lián)考)堿式碳酸鈷用作催化劑及制鈷鹽原料，陶瓷工業(yè)著色劑，電子、磁性材料的添加劑。利用以下裝置測(cè)定堿式碳酸鈷[Cox(OH)y(CO3)z·H2O]的化學(xué)組成。已知：堿式碳酸鈷中鈷為＋2價(jià)，受熱時(shí)可分解生成三種氧化物。請(qǐng)回答下列問(wèn)題：(1)選用以上裝置測(cè)定堿式碳酸鈷[Cox(OH)y(CO3)z·H2O]的化學(xué)組成，其正確的連接順序?yàn)閍→b→______________(按氣流方向，用小寫字母表示)。(2)樣品分解完，打開止水夾K，緩緩?fù)ㄈ氲獨(dú)鈹?shù)分鐘，通入氮?dú)獾哪康氖莀____________。(3)取堿式碳酸鈷樣品34.9g，通過(guò)實(shí)驗(yàn)測(cè)得分解生成的水和二氧化碳的質(zhì)量分別為3.6g、8.8g，則該堿式碳酸鈷的化學(xué)式為________________。(4)某興趣小組以含鈷廢料(含少量Fe、Al等雜質(zhì))制取CoCl2·6H2O的一種實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)流程如下：已知：25℃時(shí)沉淀物Fe(OH)3Fe(OH)2Co(OH)2Al(OH)3開始沉淀pH1.97.07.63.4完全沉淀pH3.29.09.24.7①操作Ⅰ用到的玻璃儀器主要有______________________________________________；②加鹽酸調(diào)pH為2～3的目的是______________________________________________；③操作Ⅱ的過(guò)程為______________________________________________、洗滌、干燥。4．(2020·全國(guó)卷Ⅲ，27)某油脂廠廢棄的油脂加氫鎳催化劑主要含金屬Ni、Al、Fe及其氧化物，還有少量其他不溶性物質(zhì)。采用如下工藝流程回收其中的鎳制備硫酸鎳晶體(NiSO4·7H2O)：溶液中金屬離子開始沉淀和完全沉淀的pH如下表所示：金屬離子Ni2＋Al3＋Fe3＋Fe2＋開始沉淀時(shí)(c＝0.01mol·L－1)的pH7.23.72.27.5沉淀完全時(shí)(c＝1.0×10－5mol·L－1)的pH8.74.73.29.0回答下列問(wèn)題：(1)“堿浸”中NaOH的兩個(gè)作用分別是_______________________________________________________________________________________________________________。為回收金屬，用稀硫酸將“濾液①”調(diào)為中性，生成沉淀。寫出該反應(yīng)的離子方程式________________________。(2)“濾液②”中含有的金屬離子是________________。(3)“轉(zhuǎn)化”中可替代H2O2的物質(zhì)是__________。若工藝流程改為先“調(diào)pH”后“轉(zhuǎn)化”，即，“濾液③”中可能含有的雜質(zhì)離子為_____________。(4)利用上述表格數(shù)據(jù)，計(jì)算Ni(OH)2的Ksp＝__________________________________________________________________________________________________(列出計(jì)算式)。如果“轉(zhuǎn)化”后的溶液中Ni2＋濃度為1.0mol·L－1，則“調(diào)pH”應(yīng)控制的pH范圍是________。(5)硫酸鎳在強(qiáng)堿溶液中用NaClO氧化，可沉淀出能用作鎳鎘電池正極材料的NiOOH。寫出該反應(yīng)的離子方程式________________________________________________________。(6)將分離出硫酸鎳晶體后的母液收集、循環(huán)使用，其意義是______________________。5．(2020·蘇州高三月考)鉬是一種重要的過(guò)渡金屬元素，通常用作合金及不銹鋼的添加劑，可增強(qiáng)合金的強(qiáng)度、硬度、可焊性等。鉬酸鈉晶體(Na2MoO4·2H2O)可作為無(wú)公害型冷卻水系統(tǒng)的金屬腐蝕抑制劑，如圖所示是化工生產(chǎn)中以輝鉬礦[主要成分為硫化鉬(MoS2)]為原料來(lái)制備金屬鉬和鉬酸鈉晶體的主要流程。(1)已知反應(yīng)③為復(fù)分解反應(yīng)，則鉬酸中鉬元素的化合價(jià)為____________________。(2)反應(yīng)⑥的離子方程式為________________________________________________。(3)輝鉬礦燃燒時(shí)的化學(xué)方程式為__________________________________________。(4)操作X為____________________________________________________________。已知鉬酸鈉在一定溫度范圍內(nèi)的析出物質(zhì)及相應(yīng)物質(zhì)的溶解度如下表，則在操作X中應(yīng)控制溫度的最佳范圍為________(填字母)。溫度/℃0491015.53251.5100＞100析出物質(zhì)Na2MoO4·10H2ONa2MoO4·2H2ONa2MoO4溶解度30.6333.8538.1639.2839.2739.8241.2745.57—A.0～10℃ B．10～100℃C．15.5～50℃ D．100℃以上(5)制備鉬酸鈉晶體還可用通過(guò)向精制的輝鉬礦中直接加入次氯酸鈉溶液氧化的方法，若在氧化過(guò)程中還有硫酸鈉生成，則氧化劑與還原劑的物質(zhì)的量之比為______。(6)Li、MoS2可用作充電電池的電極，其工作原理為xLi＋nMoS2Lix(MoS2)n[Lix(MoS2)n附著在電極上]，則電池充電時(shí)陽(yáng)極的電極反應(yīng)式為______________________________________________________________________________________________________。(7)可用還原性氣體(CO和H2)還原MoO3制取金屬鉬，工業(yè)上制備還原性氣體CO和H2的反應(yīng)原理之一為CO2＋CH4eq\o(=,\s\up7(高溫))2CO＋2H2。含甲烷體積分?jǐn)?shù)為90%的7L(標(biāo)準(zhǔn)狀況)天然氣與足量二氧化碳在高溫下反應(yīng)，甲烷轉(zhuǎn)化率為80%，用產(chǎn)生的CO和H2還原MoO3制取金屬鉬，理論上能生產(chǎn)鉬的質(zhì)量為________(Mo相對(duì)原子量為96)。

答案精析1．(1)CaO＋O2＋V2O3eq\o(=,\s\up7(高溫))Ca(VO3)2(2)①Ca(VO3)2＋4H＋=2VOeq\o\al(＋,2)＋Ca2＋＋2H2O②酸度大于3.2%時(shí)，釩的溶解量增大不明顯，而鋁的溶解量增大明顯(3)①調(diào)節(jié)溶液的pH，并提供Ca2＋，形成Ca3(VO4)2沉淀②Ksp1eq\r(3,\f(c2,Ksp2))③當(dāng)pH＞8時(shí)，釩的主要存在形式不是VOeq\o\al(－,3)(4)eq\f(91b1c1－5b2c2,1000a)×100%2．Ⅰ.138H＋234Ⅱ.(1)a.將鉻鐵礦粉碎(或其他合理措施)b．8CrOeq\o\al(2－,4)＋3S2－＋20H2O=8Cr(OH)3↓＋3SOeq\o\al(2－,4)＋16OH－c．Cr2O3＋2Aleq\o(=,\s\up7(高溫))2Cr＋Al2O3(2)Cr(OH)3＋OH－=CrOeq\o\al(－,2)＋2H2O(3)①2H2O＋2e－=2OH－＋H2↑②eq\f(2a－b,a)×100%3．(1)j→k→c→d(或d→c)→e(2)將裝置中生成的H2O(g)和CO2全部排入戊、乙裝置中(3)Co3(OH)2(CO3)2·H2O(4)①燒杯、漏斗、玻璃棒②抑制CoCl2的水解③蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶、過(guò)濾4．(1)除去油脂，溶解鋁及其氧化物AlOeq\o\al(－,2)＋H＋＋H2O=Al(O