2023-2024届高考一轮复习化学教案（鲁科版）第3章金属及其化合物热点强化7金属及其化合物制备流程分析

热点强化7金属及其化合物制备流程分析

类型一常见金属及其化合物的制备

L热点精讲

常见金属及其化合物的制备涉及的内容有：

(1)金属冶炼类，如冶炼镁、铝、铁、铜等金属，主要考查产品冶炼条件控制以及混合物的分

离和提纯等。

(2)中学重要化工产品的制备类，如胆矶、绿矶、明帆、氧化铁、硝酸铜等物质的制备。

往往考查物质的性质、分离提纯、反应原理、实验操作等知识点。由于此类试题陌生度高，

对学生的能力要求也大，并且有的试题文字信息量大，所以这类题目容易出错。

■1热点专练

1.(2022•湖南，7)铝电解厂烟气净化的一种简单流程如下：

IifiNa2CO3NaIAI(OH),]

(黑)T⅛H⅛Hψh《黑)

滤液

下列说法错误的是()

A.不宜用陶瓷作吸收塔内衬材料

B.采用溶液喷淋法可提高吸收塔内烟气吸收效率

C.合成槽中产物主要有Na3AΠ⅞和CCh

D.滤液可回收进入吸收塔循环利用

答案C

解析烟气(含HF)通入吸收塔，加入过量的碳酸钠，发生反应：Na2CO3+HF=NaF+

NaHCO3,向合成槽中通入Na[Al(0H)4],发生反应：6NaF+Na[Al(OH)4]+4NaHCO3=

Na3AlF6I+4Na2CO3+4H2θ,过滤得到Na3AlR,和含有Na2CO3的滤液。陶瓷的成分中含有

SiO2,SiO2能与HF发生反应，因此不宜用陶瓷作吸收塔内衬材料，故A正确；采用溶液喷

淋法可增大反应物的接触面积，提高吸收塔内烟气吸收效率，故B正确；由上述分析知，合

成槽内产物主要有Na3AlF6∖Na2CO3^H2O,故C错误；滤液的主要成分为Na2CO3,可进入

吸收塔循环利用，故D正确。

2.(2023・济南模拟)水合腐(N2H4∙H2O)的性质类似氨水。利用水合肿处理铜氨{[Cu(NH3)4]2+}

废液回收铜粉的实验流程如图：

cι2CO(F)2铜氨溶液

湍kτ反工IA然第?-√⅞⅞¾H¾

下列说法错误的是()

A.上述三步反应过程均为氧化还原反应

B.反应1的目的是制备NaCIo

C.合成水合朋的反应中每消耗1molCO(NH2)2转移电子数为NA

D.反应3完成后要用到过滤操作

答案C

解析反应1是氯气和氢氧化钠反应生成氯化钠、次氯酸钠和水，氯元素化合价发生变化；

反应2是次氯酸钠将尿素氧化为水合肥∖氯元素、氮元素化合价发生变化；反应3是ICU(NH3)4F

+被水合肿还原为Cu,铜元素、氮元素化合价发生变化，则上述三步反应过程均为氧化还原

反应，故A正确；经分析知反应1的目的是制备NaCl0,用NaCIo将尿素氧化为水合睇，

故B正确；次氯酸钠将尿素氧化为水合助，氮元素化合价由一3价升高至一2价，每消耗1mol

CO(NH2)2转移电子数为2NA,故C错误；反应3完成后要把铜粉分离出来，用到过滤操作，

故D正确。

3.以高硫铝土矿(主要成分为ALCh、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：

空气、少量CaoNaOH溶液FeS2

rχ工一工一

矿粉T焙烧H^⅞⅞TT过滤H焙烧H磁选卜Fe1Ol

I1

滤液SO2

(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

__________________________________________________________________________________O

⑵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。

*矿粉

—矿粉+1%CaO

8(

6(

4(

20

0»”...

2004006008001000

焙烧温度/t

已知：多数金属硫酸盐的分解温度都高于600℃

焙烧后矿粉中硫元素总质量

硫去除率=(1一焙烧前矿粉中硫元素总质量)ι°%

①不添加CaO的矿粉在低于500°C焙烧时，去除的硫元素主要来源于。

②700℃焙烧时，添加1%CaC)的矿粉硫去除率比不添加Cae)的矿粉硫去除率低，其主要原

因是O

(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，下同)

转化为。

(4)“过滤”得到的滤渣中含大量的FezChoFezCh与FeSz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)=。

答案(I)SO2+OH=HSO3(2)①FeSz

②硫元素转化为CaSO4而留在矿粉中

⑶Na[Al(OH)4]Al(OH)3(4)1：16

解析(2)①根据题给已知信息，多数金属硫酸盐的分解温度高于600°C,不添加Cao的矿粉

低于500°C焙烧时，去除的硫元素主要来源于FeS2。(3)“碱浸”时ALCh、SiO2转化为溶于

水的Na[Al(OH)4],Na2SiO3,向“过滤”得到的滤液中通入过量C02,CCh与Na[AI(OH)4]

反应生成NaHCO3和Al(OH)3o(4)Fe2O3与FeS2混合后在缺氧条件下焙烧生成Fe3O4和SO2,

反应的化学方程式为FeS2+ɪ6Fe2O3=^=11Fe3O4+2SO2t»

4.[2019∙全国卷I,26(1)(2)(4)]硼酸(H3BO3)是一种重要的化工原料，广泛应用于玻璃、医药、

肥料等工业。一种以硼镁矿(含Mg2B2O5∙H2CkSiO2及少量Fe2O3、AI2O3)为原料生产硼酸及

轻质氧化镁的工艺流程如下：

(NH4)2SO4

溶液滤渣1

wHBQ,

调pH=6.5德

气体一叵回----------恒延卜Mg(OH)/MgCQbM

II化

NH.HCO；,溶液母液镁

回答下列问题：

(1)在95℃“溶浸”硼镁矿粉，产生的气体在“吸收”中反应的化学方程式为

(2)''滤渣1”的主要成分有0

为检验“过滤1”后的滤液中是否含有Fe3+离子，可选用的化学试剂是o

(4)在“沉镁”中生成Mg(OH)2∙MgCCh沉淀的离子方程式为,

母液经加热后可返回________工序循环使用。由碱式碳酸镁制备轻质氧化镁的方法是

答案(1)NH4HCO3+NH3=(NH4)2CO3

(2)SiO2、Fe2O3,Al2O3KSCN溶液

2

(4)2Mg-+3COΓ+2H2O=Mg(OH)2∙MgCO3I+2HC0?［或2Mg2++2COΓ+

H2O=Mg(OH)2MgCO3I+CO2t］溶浸高温焙烧

解析(1)由流程图加入物质可知，“溶浸”时产生的气体只能是NE,NH3与NH4HCO3反

应生成用于“沉镁”的物质只能是(NH4)2CO30(2)由流程图可知，在过滤获取H3BO3之前没

有除Fe3+、A13+的步骤，推知氧化铁、氧化铝在“溶浸”时没有溶解，而二氧化硅不溶于硫

酸镁溶液，因而滤渣1的主要成分是二氧化硅、氧化铁、氧化铝。检验Fe3+的试剂可选用

KSCN溶液。(4)“沉镁"中，结合反应物有Mg?+、CoC,生成物为Mg(OH)2∙MgCO3,依据

离子方程式书写要求，即可写出方程式。母液含硫酸铁，可以将母液返回“溶浸”工序循环

使用，体现绿色化学理念和环境保护思想。碱式碳酸镁转化成轻质氧化镁，联系碳酸镁、氢

氧化镁受热都能分解生成氧化镁。

类型二过渡金属及其化合物的制备

L热点精讲

过渡金属元素常具有多种可变化合价，形成化合物种类较多，近年高考题常以Ni、Cr、Mn.

V等元素化合物的制备流程为载体，考查不同价态物质转化规律、条件控制、物质的分离提

纯等关键能力。

F1热点专练

1.(2022・湖南长郡中学高三模拟)含铭废水会严重污染环境，一种烟气协同处理含铭废水(含

CrOF、Cnoy、泥沙等)的流程如图：

溶液A含SO?烟气氨水

沉渣滤渣母液

下列说法不正确的是()

A.“沉降”的主要目的是除去泥沙等不溶物

B.溶液A通常选用硫酸“调pH”，目的是将Cro3转化为CnOI

C.“还原”过程涉及的氧化还原反应，氧化剂与还原剂的物质的量之比为2：3

D.母液经处理可获得(NH4)2SO4

答案C

解析“沉降”可以除去不溶性物质，主要目的是除去泥沙等不溶物，A正确：Cr20Γ+

+

H2O2Cr0Γ+2H,加入稀硫酸，氢离子浓度变大，平衡逆向移动，CrOF转化为Cr2Of,

B正确；“还原”过程涉及的氧化还原反应，二氧化硫生成硫酸根离子，正六价铭■转化为正

三价铭■,根据得失电子守恒可知，3S02~Cr20Γ,氧化剂与还原剂的物质的量之比为1：3,

C错误；加入氨水得到Cr(OH)3沉淀和硫酸铁，过滤，母液经处理可获得(NH4)2SO4,D正确。

2.(2022•山东滨州高三模拟)工业上以碳酸镐矿(主要成分为MnCo3，另含FeO、Fe2O3^CaO

等杂质)为主要原料生产镒酸锂(LiMn2O4)，工艺流程如下：

碳酸

A.可采用搅拌的方法提高“酸浸”时碳酸锦矿的浸出速率

B.加入CaO的目的是调节pH,使Fe3+转化为Fe(OH)3除去

C.“合成Mno2”的化学方程式为MnSO4+K2S2O8+2H2O=MnO2I+K2SO4+2H2SO4

D.“气体1"中含两种气体，一种是CO2，另一种可能是Co

答案D

解析搅拌可使反应物之间更充分的接触，从而提高“酸浸”时碳酸镒矿的浸出速率，故A

正确：加入Cao生成氢氧化钙，能使铁离子转化成氢氧化铁沉淀除去，故B正确：“合成

MnO2”是硫酸镒作还原剂，K2S2O8作氧化剂，根据得失电子守恒可得反应：MnSO4+K2S2O8

+2H2O=MnO2I+K2SO4+2H2SO4,故C正确；二氧化镒与碳酸锂混合反应生成LiMn2O4,

LiMn2O4中Mn的化合价有+3价、+4价两种，可知发生了氧化还原反应，二氧化镒作氧化

剂，则化合价升高的只能是一2价氧元素，故产物中还有氧气，“气体1”中所含两种气体应

为二氧化碳和氧气，故D错误。

3.(2022•重庆八中高三模拟)黏土钮矿(主要成分为钮的+3、+4、+5价的化合物以及Sio2、

ALCh等)中轨的化合物溶于酸后多以VO'、V02∖VO=形式存在，采用如图所示工艺流程可

由黏土机矿制备V2O5。已知:V2O5在碱性条件下以VO■形式存在。下列说法不正确的是()

30%H2SO1CO2NH1HCO3

.矿粉T酸/氧花P叫滤；1警砺丽卜VqS

IpH>13'I

KClO3滤渣1滤渣2

A.“酸浸氧化”中欲使3molVO"被氧化成VOj,至少需要1molKClO3

B.滤液1中主要的阴离子有［A1(OH)4「、VO3、Cl∖OH∖SOΓ

C.“煨烧”时需要的仪器主要有蒸发皿、玻璃棒、三脚架、酒精灯

D.“煨烧”时，NHWCh受热分解：2NH4VChW=V2θ5+2NH3t+氏0

答案C

解析黏土饥矿中，锐以+3、+4、+5价的化合物存在，还包括Sio2、AbCh等，加入稀硫

酸，使AbCh生成AF+;加入KCIO3将VO,和VO?+氧化成V0：,滤渣1为SiCh,滤液含有

VH、K+、CΓ,Ap+、SOΓ;加入KOH溶液至pH>13,滤液1含有K+、［A1(OH)4「、VO］、

erʌOH，SOΓ,通入CO2生成氢氧化铝沉淀，滤液中加入NH4HCO3沉锐得到NH4VO3,

最后燃烧得到V2O5。VO+中V元素为+3价，VOl中V元素为+5价，3molVO+被氧化成

Vθ2,失去6mol电子，ImolKCl03变为KCI得到6mol电子，得失电子守恒，故A正确；

由上述分析可知，滤液1中主要的阴离子有[A1（OH）4「、VO]、C「、OH，SoF,故B正确；

“燃烧”时需要的仪器主要有培烟、玻璃棒、三脚架、酒精灯、泥三角等，故C错误；NH4VO3

燃烧生成V2O5,化学方程式为2NH4VO3=⅛卫V2O5+2NH3t+H2O,故D正确。

4.（2022•湖北高三模拟）草酸钻主要用作制氧化钻的原料，也可用于制取其他钻化合物。利用

废料铝钻膜（含有LiCoO2、AKFe）制备草酸钻的工艺如下：

NaOH溶液氢碘酸NaOH溶液（NHJ溶液

IIJ?1

铝钻膜T⅞KH⅛HSHS~-CocO

TT2l

滤液滤渣

下列有关说法错误的是（）

A.碱浸的目的是溶解除铝

B.氢碘酸在流程中体现酸性和还原性

C.滤渣的主要成分是氢氧化铁

D.沉钻时检验沉淀是否洗涤干净可用的试剂为盐酸

答案D

解析碱浸时AI溶于氢氧化钠溶液生成Na[Al（OH）4]和氢气，碱浸的目的是溶解除铝，故A

正确；氢碘酸溶解LiCoo2和Fe,发生反应的离子方程式为2LiCoC）2+2「+8H+=2Li++

2++2+

2CO+I2+4H2O,Fe+2H=Fe+H2t,在流程中氢碘酸体现酸性和还原性，故B正确；

净化过程，氧气把Fe?+氧化为Fe?+,用氢氧化钠溶液调节PH生成氢氧化铁沉淀，除去铁元

素，滤渣的主要成分是氢氧化铁，故C正确：沉淀表面有碘化铁，可向最后一次洗涤液中加

硝酸和硝酸银溶液，若没有淡黄色沉淀生成，说明不含碘离子，沉淀已经洗涤干净，故D错误。

5.错GoZr）是现代工业中重要的金属原料，具有良好的可塑性，其抗蚀性能强于钛。以错英

石（主要成分是ZrSiO4，还含有少量ALCh、Sio2、Fe2O3等杂质）为原料生产错及其化合物的

流程如图所示：