熱點(diǎn)強(qiáng)化8　金屬及其化合物制備流程分析類型一　常見(jiàn)金屬及其化合物的制備常見(jiàn)金屬及其化合物的制備涉及的內(nèi)容有：(1)金屬冶煉類，如冶煉鎂、鋁、鐵、銅等金屬，主要考查產(chǎn)品冶煉條件控制以及混合物的分離和提純等。(2)中學(xué)重要化工產(chǎn)品的制備類，如膽礬、綠礬、明礬、氧化鐵、硝酸銅等物質(zhì)的制備。往往考查物質(zhì)的性質(zhì)、分離提純、反應(yīng)原理、實(shí)驗(yàn)操作等知識(shí)點(diǎn)。由于此類試題陌生度高，對(duì)學(xué)生的能力要求也大，并且有的試題文字信息量大，所以這類題目容易出錯(cuò)。1．(2022·湖南，7)鋁電解廠煙氣凈化的一種簡(jiǎn)單流程如下：下列說(shuō)法錯(cuò)誤的是(　　)A．不宜用陶瓷作吸收塔內(nèi)襯材料B．采用溶液噴淋法可提高吸收塔內(nèi)煙氣吸收效率C．合成槽中產(chǎn)物主要有Na3AlF6和CO2D．濾液可回收進(jìn)入吸收塔循環(huán)利用答案　C解析　煙氣(含HF)通入吸收塔，加入過(guò)量的碳酸鈉，發(fā)生反應(yīng)：Na2CO3＋HF===NaF＋NaHCO3，向合成槽中通入NaAlO2，發(fā)生反應(yīng)：6NaF＋NaAlO2＋4NaHCO3===Na3AlF6↓＋4Na2CO3＋2H2O，過(guò)濾得到Na3AlF6和含有Na2CO3的濾液。陶瓷的成分中含有SiO2，SiO2能與HF發(fā)生反應(yīng)，因此不宜用陶瓷作吸收塔內(nèi)襯材料，故A正確；采用溶液噴淋法可增大反應(yīng)物的接觸面積，提高吸收塔內(nèi)煙氣吸收效率，故B正確；由上述分析知，合成槽內(nèi)產(chǎn)物主要有Na3AlF6、Na2CO3、H2O，故C錯(cuò)誤；濾液的主要成分為Na2CO3，可進(jìn)入吸收塔循環(huán)利用，故D正確。2．(2022·河北唐山二模)水合肼(N2H4·H2O)的性質(zhì)類似氨水。利用水合肼處理銅氨{[Cu(NH3)4]2＋}廢液回收銅粉的實(shí)驗(yàn)流程如圖：下列說(shuō)法錯(cuò)誤的是(　　)A．上述三步反應(yīng)過(guò)程均為氧化還原反應(yīng)B．反應(yīng)1的目的是制備NaClOC．合成水合肼的反應(yīng)中每消耗1 mol CO(NH2)2轉(zhuǎn)移電子數(shù)為NAD．反應(yīng)3完成后要用到過(guò)濾操作答案　C解析　反應(yīng)1是氯氣和氫氧化鈉反應(yīng)生成氯化鈉、次氯酸鈉和水，氯元素化合價(jià)發(fā)生變化；反應(yīng)2是次氯酸鈉將尿素氧化為水合肼，氯元素、氮元素化合價(jià)發(fā)生變化；反應(yīng)3是[Cu(NH3)4]2＋被水合肼還原為Cu，銅元素、氮元素化合價(jià)發(fā)生變化，則上述三步反應(yīng)過(guò)程均為氧化還原反應(yīng)，故A正確；經(jīng)分析知反應(yīng)1的目的是制備NaClO，用NaClO將尿素氧化為水合肼，故B正確；次氯酸鈉將尿素氧化為水合肼，氮元素化合價(jià)由－3價(jià)升高至－2價(jià)，每消耗1 mol CO(NH2)2轉(zhuǎn)移電子數(shù)為2NA，故C錯(cuò)誤；反應(yīng)3完成后要把銅粉分離出來(lái)，用到過(guò)濾操作，故D正確。3．以高硫鋁土礦(主要成分為Al2O3、Fe2O3、SiO2，少量FeS2和金屬硫酸鹽)為原料，生產(chǎn)氧化鋁并獲得Fe3O4的部分工藝流程如下：(1)焙燒過(guò)程均會(huì)產(chǎn)生SO2，用NaOH溶液吸收過(guò)量SO2的離子方程式為__________。(2)添加1%CaO和不添加CaO的礦粉焙燒，其硫去除率隨溫度變化曲線如圖所示。已知：多數(shù)金屬硫酸鹽的分解溫度都高于600 ℃硫去除率＝(1－)×100%①不添加CaO的礦粉在低于500 ℃焙燒時(shí)，去除的硫元素主要來(lái)源于________。②700 ℃焙燒時(shí)，添加1%CaO的礦粉硫去除率比不添加CaO的礦粉硫去除率低，其主要原因是________________________________________________________________________________________________________________________________________________。(3)向“過(guò)濾”得到的濾液中通入過(guò)量CO2，鋁元素存在的形式由________(填化學(xué)式，下同)轉(zhuǎn)化為________。(4)“過(guò)濾”得到的濾渣中含大量的Fe2O3。Fe2O3與FeS2混合后在缺氧條件下焙燒生成Fe3O4和SO2，理論上完全反應(yīng)消耗的n(FeS2)∶n(Fe2O3)＝________。答案　(1)SO2＋OH－===HSO　(2)①FeS2②硫元素轉(zhuǎn)化為CaSO4而留在礦粉中(3)NaAlO2　Al(OH)3　(4)1∶16解析　(2)①根據(jù)題給已知信息，多數(shù)金屬硫酸鹽的分解溫度高于600 ℃，不添加CaO的礦粉低于500 ℃焙燒時(shí)，去除的硫元素主要來(lái)源于FeS2。(3)“堿浸”時(shí)Al2O3、SiO2轉(zhuǎn)化為溶于水的NaAlO2、Na2SiO3，向“過(guò)濾”得到的濾液中通入過(guò)量CO2，CO2與NaAlO2反應(yīng)生成NaHCO3和Al(OH)3。(4)Fe2O3與FeS2混合后在缺氧條件下焙燒生成Fe3O4和SO2，反應(yīng)的化學(xué)方程式為FeS2＋16Fe2O311Fe3O4＋2SO2↑。4．[2019·全國(guó)卷Ⅰ，26(1)(2)(4)]硼酸(H3BO3)是一種重要的化工原料，廣泛應(yīng)用于玻璃、醫(yī)藥、肥料等工業(yè)。一種以硼鎂礦(含Mg2B2O5·H2O、SiO2及少量Fe2O3、Al2O3)為原料生產(chǎn)硼酸及輕質(zhì)氧化鎂的工藝流程如下：回答下列問(wèn)題：(1)在95 ℃“溶浸”硼鎂礦粉，產(chǎn)生的氣體在“吸收”中反應(yīng)的化學(xué)方程式為________________________________________________________________________。(2)“濾渣1”的主要成分有________________________________________________。為檢驗(yàn)“過(guò)濾1”后的濾液中是否含有Fe3＋離子，可選用的化學(xué)試劑是________。(4)在“沉鎂”中生成Mg(OH)2·MgCO3沉淀的離子方程式為___________________，母液經(jīng)加熱后可返回________工序循環(huán)使用。由堿式碳酸鎂制備輕質(zhì)氧化鎂的方法是________。答案　(1)NH4HCO3＋NH3===(NH4)2CO3(2)SiO2、Fe2O3、Al2O3　KSCN溶液(4)2Mg2＋＋3CO＋2H2O===Mg(OH)2·MgCO3↓＋2HCO[或2Mg2＋＋2CO＋H2O===Mg(OH)2·MgCO3↓＋CO2↑]　溶浸　高溫焙燒解析　(1)由流程圖加入物質(zhì)可知，“溶浸”時(shí)產(chǎn)生的氣體只能是NH3，NH3與NH4HCO3反應(yīng)生成用于“沉鎂”的物質(zhì)只能是(NH4)2CO3。(2)由流程圖可知，在過(guò)濾獲取H3BO3之前沒(méi)有除Fe3＋、Al3＋的步驟，推知氧化鐵、氧化鋁在“溶浸”時(shí)沒(méi)有溶解，而二氧化硅不溶于硫酸銨溶液，因而濾渣1的主要成分是二氧化硅、氧化鐵、氧化鋁。檢驗(yàn)Fe3＋的試劑可選用KSCN溶液。(4)“沉鎂”中，結(jié)合反應(yīng)物有Mg2＋、CO，生成物為Mg(OH)2·MgCO3，依據(jù)離子方程式書寫要求，即可寫出方程式。母液含硫酸銨，可以將母液返回“溶浸”工序循環(huán)使用，體現(xiàn)綠色化學(xué)理念和環(huán)境保護(hù)思想。堿式碳酸鎂轉(zhuǎn)化成輕質(zhì)氧化鎂，聯(lián)系碳酸鎂、氫氧化鎂受熱都能分解生成氧化鎂。類型二　過(guò)渡金屬及其化合物的制備過(guò)渡金屬元素常具有多種可變化合價(jià)，形成化合物種類較多，近年高考題常以Ni、Cr、Mn、V等元素化合物的制備流程為載體，考查不同價(jià)態(tài)物質(zhì)轉(zhuǎn)化規(guī)律、條件控制、物質(zhì)的分離提純等關(guān)鍵能力。1．(2022·湖南長(zhǎng)郡中學(xué)高三模擬)含鉻廢水會(huì)嚴(yán)重污染環(huán)境，一種煙氣協(xié)同處理含鉻廢水(含CrO、Cr2O、泥沙等)的流程如圖：下列說(shuō)法不正確的是(　　)A．“沉降”的主要目的是除去泥沙等不溶物B．溶液A通常選用硫酸“調(diào)pH”，目的是將CrO轉(zhuǎn)化為Cr2OC．“還原”過(guò)程涉及的氧化還原反應(yīng)，氧化劑與還原劑的物質(zhì)的量之比為2∶3D．母液經(jīng)處理可獲得2SO4答案　C解析　“沉降”可以除去不溶性物質(zhì)，主要目的是除去泥沙等不溶物，A正確；Cr2O＋H2O2CrO＋2H＋，加入稀硫酸，氫離子濃度變大，平衡逆向移動(dòng)，CrO轉(zhuǎn)化為Cr2O，B正確；“還原”過(guò)程涉及的氧化還原反應(yīng)，二氧化硫生成硫酸根離子，正六價(jià)鉻轉(zhuǎn)化為正三價(jià)鉻，根據(jù)得失電子守恒可知，3SO2～Cr2O，氧化劑與還原劑的物質(zhì)的量之比為1∶3，C錯(cuò)誤；加入氨水得到Cr(OH)3沉淀和硫酸銨，過(guò)濾，母液經(jīng)處理可獲得2SO4，D正確。2．(2022·山東濱州高三模擬)工業(yè)上以碳酸錳礦(主要成分為MnCO3，另含FeO、Fe2O3、CaO等雜質(zhì))為主要原料生產(chǎn)錳酸鋰(LiMn2O4)，工藝流程如下：下列說(shuō)法錯(cuò)誤的是(　　)A．可采用攪拌的方法提高“酸浸”時(shí)碳酸錳礦的浸出速率B．加入CaO的目的是調(diào)節(jié)pH，使Fe3＋轉(zhuǎn)化為Fe(OH)3除去C．“合成MnO2”的化學(xué)方程式為MnSO4＋K2S2O8＋2H2O===MnO2↓＋K2SO4＋2H2SO4D．“氣體1”中含兩種氣體，一種是CO2，另一種可能是CO答案　D解析　攪拌可使反應(yīng)物之間更充分的接觸，從而提高“酸浸”時(shí)碳酸錳礦的浸出速率，故A正確；加入CaO生成氫氧化鈣，能使鐵離子轉(zhuǎn)化成氫氧化鐵沉淀除去，故B正確；“合成MnO2”是硫酸錳作還原劑，K2S2O8作氧化劑，根據(jù)得失電子守恒可得反應(yīng)：MnSO4＋K2S2O8＋2H2O===MnO2↓＋K2SO4＋2H2SO4，故C正確；二氧化錳與碳酸鋰混合反應(yīng)生成LiMn2O4，LiMn2O4中Mn的化合價(jià)有＋3價(jià)、＋4價(jià)兩種，可知發(fā)生了氧化還原反應(yīng)，二氧化錳作氧化劑，則化合價(jià)升高的只能是－2價(jià)氧元素，故產(chǎn)物中還有氧氣，“氣體1”中所含兩種氣體應(yīng)為二氧化碳和氧氣，故D錯(cuò)誤。3．(2022·重慶八中高三模擬)黏土釩礦(主要成分為釩的＋3、＋4、＋5價(jià)的化合物以及SiO2、Al2O3等)中釩的化合物溶于酸后多以VO＋、VO2＋、VO形式存在，采用如圖所示工藝流程可由黏土釩礦制備V2O5。已知：V2O5在堿性條件下以VO形式存在。下列說(shuō)法不正確的是(　　)A．“酸浸氧化”中欲使3 mol VO＋被氧化成VO，至少需要1 mol KClO3B．濾液1中主要的陰離子有AlO、VO、Cl－、OH－、SOC．“煅燒”時(shí)需要的儀器主要有蒸發(fā)皿、玻璃棒、三腳架、酒精燈D．“煅燒”時(shí)，NH4VO3受熱分解：2NH4VO3V2O5＋2NH3↑＋H2O答案　C解析　黏土釩礦中，釩以＋3、＋4、＋5價(jià)的化合物存在，還包括SiO2、Al2O3等，加入稀硫酸，使Al2O3生成Al3＋；加入KClO3將VO＋和VO2＋氧化成VO，濾渣1為SiO2，濾液含有VO、K＋、Cl－、Al3＋、SO；加入KOH溶液至pH>13，濾液1含有K＋、AlO、VO、Cl－、OH－、SO，通入CO2生成氫氧化鋁沉淀，濾液中加入NH4HCO3沉釩得到NH4VO3，最后煅燒得到V2O5。VO＋中V元素為＋3價(jià)，VO中V元素為＋5價(jià)，3 mol VO＋被氧化成VO，失去6 mol電子，1 mol KClO3變?yōu)?/span>KCl得到6 mol電子，得失電子守恒，故A正確；由上述分析可知，濾液1中主要的陰離子有AlO、VO、Cl－、OH－、SO，故B正確；“煅燒”時(shí)需要的儀器主要有坩堝、玻璃棒、三腳架、酒精燈、泥三角等，故C錯(cuò)誤；NH4VO3煅燒生成V2O5，化學(xué)方程式為2NH4VO3V2O5＋2NH3↑＋H2O，故D正確。4．(2022·湖北高三模擬)草酸鈷主要用作制氧化鈷的原料，也可用于制取其他鈷化合物。利用廢料鋁鈷膜(含有LiCoO2、Al、Fe)制備草酸鈷的工藝如下：下列有關(guān)說(shuō)法錯(cuò)誤的是(　　)A．堿浸的目的是溶解除鋁B．氫碘酸在流程中體現(xiàn)酸性和還原性C．濾渣的主要成分是氫氧化鐵D．沉鈷時(shí)檢驗(yàn)沉淀是否洗滌干凈可用的試劑為鹽酸答案　D解析　堿浸時(shí)Al溶于氫氧化鈉溶液生成偏鋁酸鈉和氫氣，堿浸的目的是溶解除鋁，故A正確；氫碘酸溶解LiCoO2和Fe，發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為2LiCoO2＋2I－＋8H＋===2Li＋＋2Co2＋＋I2＋4H2O、Fe＋2H＋===Fe2＋＋H2↑，在流程中氫碘酸體現(xiàn)酸性和還原性，故B正確；凈化過(guò)程，氧氣把Fe2＋氧化為Fe3＋，用氫氧化鈉溶液調(diào)節(jié)pH生成氫氧化鐵沉淀，除去鐵元素，濾渣的主要成分是氫氧化鐵，故C正確；沉淀表面有碘化銨，可向最后一次洗滌液中加硝酸和硝酸銀溶液，若沒(méi)有淡黃色沉淀生成，說(shuō)明不含碘離子，沉淀已經(jīng)洗滌干凈，故D錯(cuò)誤。5．(2023·昆明模擬)鋯(40Zr)是現(xiàn)代工業(yè)中重要的金屬原料，具有良好的可塑性，其抗蝕性能強(qiáng)于鈦。以鋯英石(主要成分是ZrSiO4，還含有少量Al2O3、SiO2、Fe2O3等雜質(zhì))為原料生產(chǎn)鋯及其化合物的流程如圖所示：(1)分餾屬于______________________________________________________________(填“物理變化”或“化學(xué)變化”)。(2)鋯英石________(填“能”或“不能”)直接用稀鹽酸浸取后再分餾，理由是________________________________________________________________________________________________________________________________________________。(3)“高溫氣化”中ZrSiO4發(fā)生反應(yīng)得到ZrCl4的反應(yīng)的化學(xué)方程式為________________________________________________________________________________________________________________________________________________。(4)流程中ZrCl4與水反應(yīng)后經(jīng)過(guò)濾、洗滌、干燥等操作可獲得ZrOCl2·8H2O，檢驗(yàn)該物質(zhì)是否洗滌干凈的實(shí)驗(yàn)操作為_________________________________________________________________________________________________________________________。答案　(1)物理變化　(2)不能　ZrSiO4難溶于鹽酸，后續(xù)依然需要用氯氣和石油焦與鋯英石反應(yīng)，浪費(fèi)藥品　(3)ZrSiO4＋4Cl2＋4CZrCl4＋SiCl4＋4CO　(4)取少許最后一次的洗滌液于試管中，加入適量硝酸酸化的AgNO3溶液，若無(wú)沉淀產(chǎn)生，則已洗滌干凈解析　(1)分餾是利用互溶液體中各組分沸點(diǎn)的不同將各組分分離的過(guò)程，沒(méi)有新物質(zhì)的生成，故屬于物理變化。(3)由題干流程圖可知，“高溫氣化”中ZrSiO4與C、Cl2發(fā)生反應(yīng)得到ZrCl4和SiCl4，根據(jù)元素守恒可知另一種產(chǎn)物是CO，故該反應(yīng)的化學(xué)方程式為ZrSiO4＋4Cl2＋4CZrCl4＋SiCl4＋4CO。

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