届高三化学金属及其化合物的制备大题文档格式.docx

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步骤②浸取时若生成S、MnSO4及Fe2（SO4）3，则其反应的化学方程式为______________________________________。

（2）步骤③所得酸性滤液可能含有Fe2＋，为了除去Fe2＋可先加入________________________；

步骤④需将溶液加热至沸，然后在不断搅拌下加入碱调节pH为4～5，再继续煮沸一段时间，“继续煮沸”的目的是________________________________________。

步骤⑤所得滤渣为________________________（填化学式）。

（3）步骤⑦需在90～100℃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ag产品于锥形瓶中，加入适量ZnO及H2O煮沸，然后用cmol·

L－1KMnO4标准溶液滴定至浅红色且半分钟不褪色，消耗标准溶液VmL，产品中Mn2＋的质量分数为w（Mn2＋）＝________________________________。

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：

Ⅰ.BiOCl不溶于水，加热至700℃就分解生成BiCl3，BiCl3的沸点为447℃；

Ⅱ.25℃时，Ksp[Cu（OH）2]＝1.2×

10－20；

Ksp（PbCl2）＝1.17×

10－5。

（1）“滤渣Ⅰ”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Ⅱ”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Ⅱ”中c（Cu2＋）为0.01mol·

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Cu2＋的去除率为________（忽略溶液体积变化）。

（4）“滤液Ⅲ”经加热浓缩后可返回________________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：

①V2O5、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。

②AlO

＋4H＋===Al3＋＋2H2O。

（1）焙烧Ⅰ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Ⅰ的主要成分是____________________________________________________________；

精制Ⅰ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Ⅱ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

V2O5＋H2O↑＋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3∶2，该反应的化学方程式为_____________________________________________________。

5.高纯MnCO3在电子工业中有重要的应用，工业上利用软锰矿（主要成分是MnO2，还含有Fe2O3、CaCO3、CuO等杂质）制取碳酸锰的流程如图所示：

还原焙烧主反应为2MnO2＋C

2MnO＋CO2↑。

可能用到的数据如下：

氢氧化物

Fe（OH）3

Fe（OH）2

Cu（OH）2

Mn（OH）2

开始沉淀pH

1.5

6.5

4.2

8.1

沉淀完全pH

3.7

9.7

7.4

10.1

根据要求回答下列问题：

（1）在实验室进行步骤A，混合物应放在_______________________中加热；

步骤C中的滤渣为____________。

（2）步骤D中氧化剂与还原剂的物质的量之比为____________。

（3）步骤E中调节pH的范围为___________________________________________，其目的是

_____________________________________________________________________________。

（4）步骤G，温度控制在35℃以下的原因是________________________，若Mn2＋恰好沉淀完全时测得溶液中CO

的浓度为2.2×

10－6mol·

L－1，则Ksp（MnCO3）＝____________________。

（5）生成的MnCO3沉淀需经充分洗涤，检验洗涤是否干净的方法是_______________________。

（6）现用滴定法测定产品中锰元素的含量。

实验步骤：

称取3.300g试样，向其中加入稍过量的磷酸和硝酸，加热使产品中MnCO3完全转化为[Mn（PO4）2]3－（其中NO

完全转化为NO

）；

加入稍过量的硫酸铵，发生反应NO

＋NH

===N2↑＋2H2O以除去NO

；

加入稀硫酸酸化，再加入60.00mL0.500mol·

L－1硫酸亚铁铵溶液，发生的反应为[Mn（PO4）2]3－＋Fe2＋===Mn2＋＋Fe3＋＋2PO

用5.00mL0.500mol·

L－1酸性K2Cr2O7溶液恰好除去过量的Fe2＋。

①酸性K2Cr2O7溶液与Fe2＋反应的离子方程式为_____________________________________。

②试样中锰元素的质量分数为____________________。

6.软锰矿的主要成分为MnO2，还含有Fe2O3、MgO、Al2O3、CaO、SiO2等杂质，工业上用软锰矿制取MnSO4·

H2O的流程如下：

①部分金属阳离子完全沉淀时的pH如下表

金属阳离子

Fe3＋

Al3＋

Mn2＋

Mg2＋

完全沉淀时的pH

3.2

5.2

10.4

12.4

②温度高于27℃时，MnSO4晶体的溶解度随温度的升高而逐渐降低。

（1）“浸出”过程中MnO2转化为Mn2＋的离子方程式为_____________________________。

（2）第1步除杂中加入H2O2的目的是_____________________________________________。

（3）第1步除杂中形成滤渣1的主要成分为__________（填化学式），调pH至5～6所加的试剂，可选择________（填字母）。

a．CaOb．MgOc．Al2O3d．氨水

（4）第2步除杂，主要是将Ca2＋、Mg2＋转化为相应氟化物沉淀除去，写出MnF2除去Mg2＋的离子方程式：

_____________________，该反应的平衡常数为________。

（已知：

MnF2的Ksp＝5.3×

10－3；

CaF2的Ksp＝1.5×

10－10；

MgF2的Ksp＝7.4×

10－11）

（5）采用“趁热过滤”操作的原因是_______________________________________________。

（6）取少量MnSO4·

H2O溶于水，配成溶液，测其pH发现该溶液显酸性，原因是_______________

____________________________________________________________（用离子方程式表示）。

7.工业上由粗锰粉（主要杂质为Fe、Ni、Pb等金属单质）制备高纯碳酸锰。

其主要工艺流程如图：

①金属活动性：

Mn＞Fe＞Ni＞Pb，

②流程中各步骤中对杂质离子的去除情况如下表：

Fe2＋

Ni2＋

Pb2＋

初始浓度/（mg·

L－1）

21.02

4.95

5.86

酸浸后/（mg·

12.85

3.80

3.39

除铁后/（mg·

0.25

3.76

3.38

除镍、铅后/（mg·

0.10（达标）

3.19（未达标）

0.12（达标）

（1）酸浸。

向粗锰粉中加入一定浓度的硫酸，控制溶液的pH约为5，测定离子的初始浓度。

静置一段时间后锰粉仍略有剩余，过滤；

此时Fe2＋浓度降低，可能的原因为________________________________________________________________________。

（2）氧化。

向“酸浸”后的滤液中加入MnO2，使溶液中的Fe2＋转化为Fe3＋，反应的离子方程式为_______________________________________________________________________。

（3）除铁。

向“氧化”后的滤液中加入物质X，是为了调节溶液的pH，使Fe3＋转化为沉淀而除去。

下列可以作为物质X的是________（填字母）。

A．MnCO3　　B．Mn（OH）2　　C．NH3·

H2O

（4）除镍、铅。

向“除铁”后的滤液中通入H2S气体，待充分反应后加热一段时间，冷却后过滤；

此时Ni2＋不达标而Pb2＋达标。

推测溶解度：

PbS________NiS（填“>

”或“<

”）。

（5）制备碳酸锰。

已知溶液pH和反应温度对MnCO3的产率影响分别如图1、图2所示。

请设计从提纯后的MnSO4溶液制备MnCO3沉淀的实验方案：

________[实验中须使用的试剂有：

氨水－（NH4）2CO3混合溶液]。

答案　

（1）①＋3　②4Fe（CrO2）2＋7O2＋8Na2CO3

2Fe2O3＋8Na2CrO4＋8CO2　③灼烧使Cr（OH）3分解

（2）NaCrO2　Cr2（SO4）3

（3）①3Fe2＋＋CrO

＋8H＋===3Fe3＋＋Cr3＋＋4H2O

②Cr2Fe20O27

解析　

（1）①根据化合物中各元素的正负化合价代数和为0分析。

②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）①酸性条件下CrO

被Fe2＋还原为Cr3＋，Fe2＋被氧化成Fe3＋，反应可写成Fe2＋＋CrO

＋H＋―→Fe3＋＋Cr3＋＋H2O，根据得失电子守恒、原子守恒和电荷守恒，配平方程式。

②根据Fe守恒，铁铬氧体中n（Fe2＋）＝10mol×

＝6mol，n（Fe3＋）＝10mol×

＝4mol，根据Cr守恒，铁铬氧体中n（Cr3＋）＝n（CrO

）＝1mol，根据电荷守恒，铁铬氧体中n（O2－）＝

＝13.5mol，铁铬氧体中n（Cr）∶n（Fe）∶n（O）＝1mol∶10mol∶13.5mol＝2∶20∶27，铁铬氧体的化学式为Cr2Fe20O27。

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　3MnO2＋2FeS2＋6H2SO4===3MnSO4＋Fe2（SO4）3＋4S＋6H2O

（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）2Sx＋1

2NH3↑＋H2S↑＋xS↓

（4）

%

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4～5，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，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2KMnO4＋3MnSO4·

H2O===5MnO2＋K2SO4＋2H2SO4＋H2O，已知n（KMnO4）＝cmol·

L－1×

V×

10－3L＝cV×

10－3mol，则n（MnSO4·

H2O）＝1.5cV×

10－3mol，产品中Mn2＋的质量分数为w（Mn2＋）＝

×

100%＝

%。

答案　

（1）AgCl、PbCl2　

（2）2BiOCl＋2NaOH

Bi2O3＋2NaCl＋H2O

（3）3Cu2＋＋2H2O＋2Cl－===Cu3（OCl）2↓＋4H＋　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Ⅰ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2BiOCl＋2NaOH

Bi2O3＋2NaCl＋H2O。

（3）“沉铜”时，向滤液Ⅱ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3Cu2＋＋2H2O＋2Cl－===Cu3（OCl）2↓＋4H＋，加入等体积的NaOH溶液时，pH＝6，溶液中c（H＋）＝10－6mol·

L－1，则c（OH－）＝10－8mol·

L－1，由于Ksp[Cu（OH）2]＝c（Cu2＋）·

c2（OH－），则c（Cu2＋）＝0.00012mol·

L－1，n（Cu2＋）＝0.00012mol·

2VL＝0.00024Vmol，则去除的Cu2＋的物质的量为0.01Vmol－0.00024Vmol＝0.00976Vmol，Cu2＋的去除率为

100%＝97.6%。

（4）滤液Ⅲ为NaCl溶液，经加热浓缩后可返回浸出工序循环使用。

答案　

（1）4FeO·

V2O3＋5O2

2Fe2O3＋4V2O5　Fe2O3　除Si并将AlO

转化为Al3＋　Al3＋＋3NH3·

H2O===Al（OH）3↓＋