2022年高考化学专题训练V、Cr、Mn、Co、Ni单质及其化合物的制备工业流程.pdf

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1、高三化学每天练习20分钟V、Cr、Mn、Co、Ni单质及其化合物的制备工业流程（有答案和详细解析）l.(2019大庆质检）某帆铅锌矿主要含有PbO、ZnO、CaO、V205等物质，工业上常用碱性熔炼法回收铅、锌、帆等金属，工艺流程如图1所示：图l已知：机酸较(NH4V03)加热至700K可制得纯度较高的V20扣(l)流程中操作I的名称是，实验室进行此项操作用到的玻璃仪器主要有(2)生成金属铅的化学方程式为(3)熔炼过程中，若纯碱过量，将使更多的锌元素以Na2Zn02的形式进入到碱熔渣中，此过程的化学方程式为(4)焦炭用悬对还原熔炼效果的影响如图2所示。分析图像可知，焦炭用揽应取矿石质显的较为合

2、适。100 述90-于iIi-仁0505050 989797969695g 述并开泌手1:1 2:1 3:1 4:1 液固比图3(5)钮浸出过程中，液固比（液体质量：固体质量）对钮浸出率的影响如图3所示。分析图像可知，浸出过程的液固比取2:1为宜，理由是(6)为制取纯度更高的V20s，往含钮浸出液（主要为NaV03)中加NH瓦l溶液，可获得晶体。(7)实验室称取50 g碱熔渣（钮的质址分数为7.5%），水浸，获得V1nLV20s浓度达60gL勹的浸出液，则矶的浸出率为（列计算式）。2.(2020绵阳高三质检）元素铭(Cr)在自然界主要以十3价和十6价存在。回答下列问题：I.+6价的Cr能引起细

3、胞的突变而对人体不利，可以用亚硫酸钠将其还原为3价的Cr。完成并配平下列离子方程式：Cr201-+=1sor+D仁c产二SOa-比011.(1)工业上利用铭铁矿(FeO-Cr203)冶炼铭的工艺流程如图所示：a.操作O中为加快焙烧速率和提高原料的利用率，可采取的措施是（答一条即可）。b.浸出液的主要成分为Na2C1D4,向滤液中加入盐酸酸化的氯化钡溶液有白色沉淀生成，则操作发生反应的离子方程式为c由Cr203冶炼Cr可用铝还原，写出该反应的化学方程式：(2)Cr(OH)3和Al(OH)3类似，也是两性氢氧化物，写出Cr(OH)订容千浓氢氧化钠溶液的离子方程式：(3)以恪酸钠(Na2C1D4)为

4、原料，用电化学法可制备重铭酸钠(Na2Cr20分，实验装置如图所示（已知：2Cror+2H+Cr20,-+H心）。稀NaOH溶液、Na2Cr04溶液阳岛午交换膜O阴极的电极反应式为电解一段时间后，测得阳极区溶液中N矿物质的量由amol变为bmol,则此时铭酸钠的转化率为3.(2019长春质梒）干电池是日常生活中常用的电池，原料为Zn和Mn02。某工厂用软猛矿（含Mn02约70及杂质Al心）和闪锌矿（含ZnS约80及少量FeS杂质）共同生产。流程如下：稀硫酸、闪锌矿粉、软猛矿粉X 1烧、回收Fe心、Al,O,已知：(DA是ZnS04、MnS04、Fe2(SO羞Ah(SO心的混合液。lV中反应的方

5、程式为MnSO卢ZnSO叶2H心卫旦MnO叶Zn+2比S040(I)混合物A中，属千还原产物的是（填化学式）。(2)加入X的作用是离子开始沉淀pH完全沉淀pHFe狂2.3 3.2 Al3+4.2 5.4 Zn2+7.2 8.0 Mn沪8.3 9.8 已知溶液中各离子开始沉淀的pH如上表所示，则加入X后，溶液pH应调整到（填字母）。A.4.5 B.6.0 C.7.5 D.9.0 步骤II加热的原因是适宜作为X加入步骤ll的物质为（填字母）。A.MnC03 C.NaOH B.Zn2(0H)2C03 D.KOH(3)生产过程中除矿石外，还有哪些原料需要购买？（填化学式）。(4)若要从步骤IV的过滤中

6、得到芒硝晶体(Na2S04lOH心），则需要进行的实验操作有、过滤、洗涤、干燥等。(5)从生产角度看，生成Zn和Mn02的物质的量相等时，经济效益最高，此时原料软猛矿和闪锌矿的投料质世的比值大约是（结果保留两位小数）。4.(2020济南联考）碱式碳酸钻用作催化剂及制钻盐原料，陶瓷工业着色剂，电子、磁性材料的添加剂。利用以下装置测定碱式碳酸钻Cox(OH)y(CO叶z，比0的化学组成。石灰飞U;e3国已知：缄式碳酸钻中钻为2价，受热时可分解生成三种氧化物。请回答下列问题：(I)选用以上装置测定碱式碳酸钻Cox(OH)y(CO申比0的化学组成，其正确的连接顺序为a一b-+（按气流方向，用小写字母表

7、示）。(2)样品分解完，打开止水夹K,缓缓通入氮气数分钟，通入氮气的目的是(3)取碱式碳酸钻样品34.9g,通过实验测得分解生成的水和二氧化碳的质茫分别为3.6g、8.8 g,则该碱式碳酸钻的化学式为(4)某兴趣小组以含钻废料（含少僵Fe、Al等杂质）制取CoCh-6H心的一种实验设计流程如下：盐酸探作II一CoCl26比0已知：25 C时沉淀物Fe(OH)3 Fe(OH)z Co(OHh Al(OH)3 开始沉淀pH1.9 7.0 7.6 3.4 完全沉淀pH3.2 9.0 9.2 4.7 CD操作I用到的玻璃仪器主要有加盐酸调pH为23的目的是操作II的过程为、洗涤、干燥。5.(2020吁

8、和浩特调研）某含铢(Ni)废催化剂中主要含有Ni,还含有Al、Alz03、Fe及其他不溶千酸、碱的杂质。部分金属氢氧化物K,p近似值如下表所示：化学式Ksp近似值Fe(OH)2 10勹7Fe(OH)J 10 一了Al(OHh _ lO 34 已知溶液中金属离子浓度不大千10-5molL一）时，视为沉淀完全。现用含锦废催化剂制备沁SO汀比0品体，其流程图如下：巨滤液滤济句玉正NiSO体矶0回答下列间题：Ni(OHh 10-1 5(1)碱浸”时发生反应的离子方程式为Alz03+20H一一2Al02+H20,_VY(2)“酸浸”所使用的酸为(3)“净化除杂需加入H心2溶液，其作用是调节pH使溶液中铁

9、元素恰好完全沉淀，列式计算此时的pH:(4)“操作A为、过滤、洗涤、干燥，即得产品。(5)NiS04在强碱性溶液中可被NaCIO氧化为NiOOH，该反应的离子方程式为。然后(6)NiOOH可作为镌氢电池的电极材料，该电池的工作原理如下图所示，其放电时，正极的电极反应式为答案精析1.(1)过滤漏斗、烧杯、玻璃棒(2)PbO+coPb+C02(3)Na2CO叶ZnONa2ZnO计CO2I(4)10%(5)液固比为2:1时，饥浸出率在97.0%以上，再进一步增大液固比，钮浸出率提高不明显，而且还会导致浸出用水量、废水排放量VX I0-3X60X皿的增大等(6)N比V03(7)182 50X7.5%X

10、l00%解析(6)由已知条件”饥酸铁(NH4V03)加热至700K可制得纯度较高的V20s,可知获得的是NH4V03晶体。(7)荻得的浸出液中含矶60XVX 10-3X抖；g,碱熔渣中含饥50X7.5%VX l0-3X60X g,则饥的浸出率为置50X7.5%XlOO%。2.l.1 3 8 H+2 3 4 II.(l)a将铭铁矿粉碎（或其他合理措施）b.8Cror+3S2-+20H20=8Cr(OH)3!+3sor+J60H-c.Cr20叶2Al二2Cr+Ah03(2)Cr(OH)3+OH-Cr02+2比0(3)CD2比0+2e-=20H-+H2t 2(a-b)X l00%a 解析(3)根据2

11、Cr-or+2H+Cr20,-+H心，阳 极区Na十戒少的量，即是上述反应消耗a-b H十的量，迁移的Na十为(a-b)mol,则转化的恪酸钠也为(a-b)mo!,令各酸钠的转化率为-号2(a-b)X 100%=-L X 100%。a 3.(l)MnS0 4(2)增大溶液的pH,使F产和A尸均生成沉淀B 促进Fe“和Al“水解AB(3)Na2C03和H2S04(4)蒸发浓缩冷却结晶(5)1.03 解析(5)Mn02、Zn的物质的量之比为l:1时，设软钻矿、闪锌矿的质量分别为xg、yg,根据原子守恒有.xX 70%.yX 80%.hn,X=!:I,解得=1.03。87.97 y 4.()-k-c

12、-d（或d-c)-e(2)将装置中生成的H心(g)和CO2全部排入戊、乙装置中(3)Co3(0Hh(CO山比0(4)CD烧杯、漏斗、玻璃棒抑制CoCh的水解蒸发浓缩、冷却结晶、过滤3.6 解析(3)生成的水的质量为3.6g,物质的量为一mol=0.2mol,生成的CO2的质量为8.818 8.8 g,物质的量为一mol=0.2 mol,碱式碳酸钻的质量为34.9g,氧化亚钻的质量为34.9g-44 军3.6 g-8.8 g=22.5 g,其物质的量为mol=0.3 mol,N(Co):N(H):N(C)=75 0.3:(0.2X2):0.2=3:4:2,化学式为Co3(0H)2(C03)2比0

13、。(4)(D橾作l为过滤，用到的玻璃仪器主要有烧杯、涡十、玻璃棒。加盐酸调pH力23的目的是抑制CoCh的水解。从溶液中得到CoCl26比0晶体需要蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、；先涤、干燥。5.(1)2Al+20H-+2H20=2Al02+3H2 t(2)稀硫酸（或硫酸、比SO4)-39(3)将Fe2十氧化为Fe3+c3(0H-)=_ KspFe(OH)3 lO=c(Fe3+)-10飞Kw c(H勹=10-27 mol-L飞pH=2.7c(OH-)(4)冷却结晶(5)2Ni2+cio-+40H-=2NiOOH!+cc+H心(6)NiOOH+H20+e-=Ni(OH)2+0H-10-34,c(OH-)=10-1-3mol-L飞则