2022新高考化学一轮复习训练15金属及其化合物的制备流程Word版含解析

专练15　金属及其化合物的制备流程 1．[2021·湖南卷]Ce2(CO3)3可用于催化剂载体及功能材料的制备。天然独居石中，铈(Ce)主要以CePO4形式存在，还含有SiO2、Al2O3、Fe2O3、CaF2等物质。以独居石为原料制备Ce23·nH2O的工艺流程如下： 回答下列问题： (1)铈的某种核素含有58个质子和80个中子，该核素的符号为________； (2)为提高“水浸”效率，可采取的措施有________________________(至少写两条)； (3)滤渣Ⅲ的主要成分是________(填化学式)； (4)加入絮凝剂的目的是________________________； (5)“沉铈”过程中，生成Ce23·nH2O的离子方程式为____________________，常温下加入的NH4HCO3溶液呈________(填“酸性”“碱性”或“中性”)(已知：NH3·H2O的Kb＝1.75×10－5，H2CO3的Ka1＝4.4×10－7，Ka2＝4.7×10－11)； (6)滤渣Ⅱ的主要成分为FePO4，在高温条件下，Li2CO3、葡萄糖和FePO4可制备电极材料LiFePO4，同时生成CO和H2O，该反应的化学方程式为________________________。 2．某研究性学习小组将一定浓度的Na2CO3溶液滴入CuSO4溶液中得到蓝色沉淀。 甲同学认为沉淀可能是CuCO3； 乙同学认为沉淀可能是Cu(OH)2； 丙同学认为沉淀可能是CuCO3和Cu(OH)2的混合物。[查阅资料知：CuCO3和Cu(OH)2均不带结晶水，受热均易分解，各生成对应的两种氧化物] Ⅰ.(1)乙同学的观点，你认为其原理是(用离子方程式表示)：__________________。 (2)在探究沉淀成分前，须将沉淀从溶液中过滤、洗涤、低温干燥，检验沉淀是否洗涤干净的方法是________________________________________。 Ⅱ.请用下图所示装置，选择必要的试剂，定性探究生成物的成分。 (3)B装置中试剂的化学式是________，C装置中试剂的名称是____________。 (4)能证明乙同学观点正确的预期实验现象是________________________________。 Ⅲ.若丙同学的观点正确，可利用下列装置通过实验测定其组成。 (5)实验装置的连接顺序为____________________。 (6)装置C中碱石灰的作用是________________，实验开始和结束时都要通过量的空气，请说明结束时通入过量空气的作用是________________________________________________________________________。 (7)若沉淀样品的质量为mg，装置B质量增加了ng，则沉淀中CuCO3的质量分数为________。 3．以高硫铝土矿(主要成分为Al2O3、Fe2O3、SiO2，少量FeS2和金属硫酸盐)为原料，生产氧化铝并获得Fe3O4的部分工艺流程如下： (1)焙烧过程均会产生SO2，用NaOH溶液吸收过量SO2的离子方程式为________________________________________________________________________。 (2)添加1%CaO和不添加CaO的矿粉焙烧，其硫去除率随温度变化曲线如图所示。 已知：多数金属硫酸盐的分解温度都高于600℃ 硫去除率＝×100% ①不添加CaO的矿粉在低于500℃焙烧时，去除的硫元素主要来源于________。 ②700℃焙烧时，添加1%CaO的矿粉硫去除率比不添加CaO的矿粉硫去除率低，其主要原因是________________________________________________。 (3)向“过滤”得到的滤液中通入过量CO2，铝元素存在的形式由________(填化学式)转化为__________(填化学式)。 (4)“过滤”得到的滤渣中含大量的Fe2O3。Fe2O3与FeS2混合后在缺氧条件下焙烧生成Fe3O4和SO2，理论上完全反应消耗的n(FeS2):n(Fe2O3)＝________。 4．[2021·全国乙卷]磁选后的炼铁高钛炉渣，主要成分有TiO2、SiO2、Al2O3、MgO、CaO以及少量的Fe2O3，为节约和充分利用资源，通过如下工艺流程回收钛、铝、镁等。 该工艺条件下，有关金属离子开始沉淀和沉淀完全的pH见下表： 金属离子 Fe3＋ Al3＋ Mg2＋ Ca2＋ 开始沉淀的pH 2.2 3.5 9.5 12.4 沉淀完全(c＝1.0× 10－5mol·L－1)的pH 3.2 4.7 11.1 13.8 回答下列问题： (1)“焙烧”中，TiO2、SiO2几乎不发生反应，Al2O3、MgO、CaO、Fe2O3转化为相应的硫酸盐。写出Al2O3转化为NH4Al(SO4)2的化学方程式________________________________________________________________________。 (2)“水浸”后“滤液”的pH约为2.0，在“分步沉淀”时用氨水逐步调节pH至11.6，依次析出的金属离子是 ________________________________________________________________________。 (3)“母液①”中Mg2＋浓度为________mol·L－1。 (4)“水浸渣”在160℃“酸溶”，最适合的酸是________。“酸溶渣”的成分是________、________。 (5)“酸溶”后，将溶液适当稀释并加热，TiO2＋水解析出TiO2·xH2O沉淀，该反应的离子方程式是__________________________________________________________________。 (6)将“母液①”和“母液②”混合，吸收尾气，经处理得________，循环利用。 5．草酸亚铁晶体(FeC2O4·2H2O)是一种浅黄色固体，难溶于水，受热易分解，是生产锂电池的原材料，也常用作分析试剂及显影剂等，其制备流程如下： (1)配制硫酸亚铁铵[(NH4)2Fe(SO4)2]溶液时，需加少量硫酸，目的是________________________________________________________________________。 (2)加热到沸腾时发生反应的化学方程式为________________________________________________。 (3)向盛有草酸亚铁晶体的试管中滴入硫酸酸化的KMnO4溶液，振荡，溶液变为棕黄色，同时有气体生成。已知反应中MnO转化为无色的Mn2＋，则该过程中被氧化的元素是________，若反应中消耗1molFeC2O4·2H2O，则参加反应的n(KMnO4)＝________。 (4)称取3.80g草酸亚铁晶体(FeC2O4·2H2O相对分子质量是180)用热重法对其进行热分解，得到剩余固体的质量随温度变化的曲线如图所示： ①过程Ⅰ发生反应的化学方程式为__________________________________________ ____________________________________________________________________________。 ②300℃时剩余固体只有一种且是铁的氧化物，试通过计算确定该氧化物的化学式或名称________(请写出计算过程)。 6．工业上以黄铜矿(主要成分CuFeS2)为原料制备CuSO4·5H2O的主要流程如下： (1)图1装置可用于吸收气体X的是________(填代号)。 (2)某研究性学习小组用泡铜与CO反应来制取粗铜。 ①图2装置B中的药品为________。 ②实验时，依次进行如下操作：组装仪器、________、加装药品、通入气体、________、点燃酒精灯。 (3)熔渣Y的成分为Fe2O3和FeO，选用提供的试剂，设计实验验证熔渣中含有FeO，写出有关实验操作、现象与结论。提供的试剂：稀盐酸、稀硫酸、KSCN溶液、KMnO4溶液、NaOH溶液、氯水________。 (4)向粗铜中加入硫酸和硝酸的混酸溶液制取硫酸铜时(杂质不参加反应)，混酸中H2SO4与HNO3的最佳物质的量之比为________。 (5)用滴定法测定所得产品中CuSO4·5H2O的含量，称取ag样品配成100ml溶液，取出20.00mL，用cmol/L滴定剂EDTA(H2Y2－)标准溶液滴定至终点(滴定剂不与杂质反应)，消耗滴定剂6mL。滴定反应如下：Cu2＋＋H2Y2－===CuY2－＋2H＋。则CuSO4·5H2O质量分数为________。滴定管用蒸馏水洗涤后，直接注入标准溶液，则会导致测定结果偏________。 专练15　金属及其化合物的制备流程 1．(1)Ce (2)搅拌、适当升高温度(合理即可) (3)Al(OH)3 (4)促进Al(OH)3胶体聚沉，便于分离 (5)2Ce3＋＋6HCO＋(n－3)H2O===Ce2(CO3)3·nH2O↓＋3CO2↑　碱性 (6)6FePO4＋3Li2CO3＋C6H12O66LiFePO4＋9CO↑＋6H2O↑ 解析：(1)由质量数＝质子数＋中子数可知，铈的质量数＝58＋80＝138，因此该核素的符号为Ce。(2)为提高“水浸”效率，可采取搅拌、适当升高温度、研碎等措施。(3)根据流程及题中信息分析可知，滤渣Ⅰ为SiO2、CaSO4，滤渣Ⅱ为FePO4，滤渣Ⅲ的主要成分为Al(OH)3。(4)加入絮凝剂的目的是使悬浮粒子聚集变大，加快粒子聚沉速度，更快地形成沉淀。(5)“沉铈”过程中，Ce3＋与HCO反应生成Ce2(CO3)3·nH2O，反应的离子方程式为2Ce3＋＋6HCO＋(n－3)H2O===Ce2(CO3)3·nH2O↓＋3CO2↑。由于NH水解溶液显酸性，HCO水解溶液显碱性，根据题中提供的电离平衡常数，可计算出NH的水解平衡常数为＝≈5.71×10－10，HCO的水解平衡常数为＝≈2.3×10－8，所以HCO的水解程度大于NH的水解程度，所以溶液显碱性。(6)根据题中信息，可知反应物为Li2CO3、C6H12O6和FePO4，生成物为LiFePO4、CO和H2O，根据化合价变化，C：＋4→＋2,0→＋2，Fe：＋3→＋2，则反应的化学方程式为6FePO4＋3Li2CO3＋C6H12O66LiFePO4＋9CO↑＋6H2O↑。 2．(1)Cu2＋＋CO＋H2O===Cu(OH)2↓＋CO2↑ (2)取最后一次洗涤液(或上层清液)，滴加BaCl2(或硝酸钡)溶液，无沉淀生成，说明已洗净。 (3)CuSO4、澄清石灰水 (4)B中无水硫酸铜变蓝，C中澄清石灰水不变浑浊 (5)C→A→B→D→E (6)吸收空气中的水蒸气和CO2　结束时通入过量的空气可以将装置中滞留的水蒸气和CO2赶出。 (7)×100% 解析：(1)乙同学的观点，是考虑到了CO的水解，所以离子方程式为Cu2＋＋CO＋H2O===Cu(OH)2↓＋CO2↑ (2)洗涤干净的标准是不含有SO，故可以加入钡盐来检验，规范做法是取最后一次洗涤液(或上层清液)，滴加BaCl2(或硝酸钡)溶液，无沉淀生成，说明已洗净。 (3)该装置一是为了检验是否有水生成，另一是检验是否有CO2。若有水生成，说明是Cu(OH)2，若有CO2生成，说明是CuC