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专练 15 金属及其化合物的制备流程
授课提示：对应学生用书29页
一、选择题
1.[2023·辽宁卷]某工厂采用如下工艺制备Cr（OH） ，已知焙烧后Cr元素以＋6价形
3
式存在，下列说法错误的是（ ）
A．“焙烧”中产生CO
2
B．滤渣的主要成分为Fe（OH）
2
C．滤液①中Cr元素的主要存在形式为CrO
D．淀粉水解液中的葡萄糖起还原作用
答案：B
解析：焙烧过程中铁、铬元素均被氧化，同时转化为对应的钠盐，水浸时铁酸钠遇水
水解生成氢氧化铁沉淀，滤液中存在铬酸钠，与淀粉的水解产物葡萄糖发生氧化还原反应
得到氢氧化铬沉淀。铁、铬氧化物与碳酸钠和氧气反应时生成对应的钠盐和二氧化碳，A
正确；焙烧过程铁元素被氧化，滤渣的主要成分为氢氧化铁，B错误；滤液①中Cr元素的
化合价是＋6价，铁酸钠遇水水解生成氢氧化铁沉淀溶液显碱性，所以 Cr 元素主要存在形
式为CrO，C正确；由分析知淀粉水解液中的葡萄糖起还原作用，D正确；故选B。
2.[2024·福州市质量检测]废旧铅酸蓄电池的铅膏主要含有 PbSO 、PbO 和Pb，从铅膏
4 2
中回收PbO的流程如图。
已知：Pb（OH） 性质类似Al（OH）。
2 3
下列说法错误的是（ ）
A．“脱硫”是把PbSO 转化为NaSO 将硫除去
4 2 4
B．“酸浸”发生的反应有PbCO ＋2HAc===Pb（Ac）＋CO↑＋HO
3 2 2 2
C．“酸浸”中HO 会分解，应适当过量
2 2
D．“沉铅”时为保证铅完全沉淀，应该加入过量氢氧化钠
答案：D
解析：“脱硫”中发生反应PbSO
4
（s）＋CO（aq）⇌PbCO
3
（s）＋SO（aq），PbSO
4
中S元素转化为可溶性NaSO ，而除去，A项正确； 酸浸时PbCO 与HAc反应生成Pb
2 4 3
（Ac）、CO 和HO[PbCO ＋2HAc===Pb（Ac）＋HO＋CO↑]，B项正确；HO 易分解，
2 2 2 3 2 2 2 2 2
为使 Pb、PbO 酸浸完全，应加入过量的 HO ，C 项正确；由题给已知条件可知，Pb
2 2 2
（OH） 会与NaOH反应生成可溶性物质，故加入的NaOH不能过量，D项错误。
2
3.电池的回收处理不仅可以提取有价值的金属元素，还可以减少环境污染。从废旧铅
蓄电池（主要成分为PbO 和PbSO ）中回收铅的一种方法如图所示。
2 4下列说法错误的是（ ）
A．步骤①中通入的二氧化硫起还原作用
B．步骤②中发生反应的离子方程式为 PbSO
4
（s）＋CO（aq） ⇌PbCO
3
（s）＋SO
（aq）
C．副产品M的主要成分为可循环利用的（NH ）CO
4 2 3
D．BF的空间结构为正四面体形，且存在一个配位键
答案：D
解析：
二、非选择题
4.[2024·安徽卷]精炼铜产生的铜阳极泥富含Cu、Ag、Au等多种元素。研究人员设计
了一种从铜阳极泥中分离提取金和银的流程，如图所示。
回答下列问题：
（1）Cu位于元素周期表第 周期第 族。
（2）“浸出液1”中含有的金属离子主要是 。
（3）“浸取2”步骤中，单质金转化为HAuCl 的化学方程式为
4
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。（4）“浸取3”步骤中，“浸渣2”中的 （填化学式）转化为[Ag（SO ） ]3
2 3 2
－。
（ 5 ） “ 电 沉 积 ” 步 骤 中 阴 极 的 电 极 反 应 式 为
______________________________________
________________________________________________________________________。
“电沉积”步骤完成后，阴极区溶液中可循环利用的物质为 （填化学
式）。
（6）“还原”步骤中，被氧化的NH 与产物Au的物质的量之比为 。
2 4
（7）NaSO 可被I 氧化为NaSO 。从物质结构的角度分析SO的结构为（a）而不
2 2 3 2 2 4 6 4
是（b）的原因： _________________________________________________________
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
答案：（1）四 ⅠB
（2）Cu2＋
（3）2Au＋8HCl＋3HO===2HAuCl ＋6HO
2 2 4 2
（4）AgCl
（5）[Ag（SO）]3－＋e－===Ag↓＋2SO NaSO
2 3 2 2 2 2 3
（6）3∶4
（7）氧氧键中氧的半径比较小，所以负电荷的密度比较高，对相应成键电子对的斥力
大，氧氧键的键能小，更易断裂，（b）不稳定（或其他合理答案）
解析：（1）铜元素是29号元素，根据构造原理可写出基态铜原子的核外电子排布式
为[Ar]3d104s1，Cu在元素周期表中位于第四周期第ⅠB族。（2）结合图示流程转化可知，
Cu在酸性条件下被HO 氧化为Cu2＋，故“浸出液1”中含有的金属离子主要是Cu2＋。
2 2
（3）“浸取2”步骤中Au在盐酸作用下被HO 氧化为HAuCl ，根据Au、O元素的化合
2 2 4
价变化和得失电子守恒等可写出其化学方程式为2Au＋3HO ＋8HCl===2HAuCl ＋6HO。
2 2 4 2
（4）“浸取 2”步骤中 Ag 在盐酸作用下被 HO 氧化为 AgCl，“浸取 3”中 AgCl 与
2 2
NaSO 作用生成[Ag（SO）]3－。（5）结合“浸取液3”的主要成分及“电沉积”步骤中
2 2 3 2 3 2
得到Ag，可知该步骤中阴极反应式为[Ag（SO ） ]3－＋e－===Ag↓＋2SO，“电沉积”后
2 3 2 2
溶液中含大量的Na＋和SO，形成的NaSO 可循环利用。（6）结合图示流程及氧化还原
2 2 2 3
反应规律可写出“还原”步骤的化学方程式为4HAuCl ＋3NH===4Au＋3N↑＋16HCl，
4 2 4 2
则反应中被氧化的NH 与产物Au的物质的量之比为3∶4。（7）氧的半径比硫小，负电
2 4
荷的密度更高，对相应成键电子对的斥力大，所以（b）中氧氧键键能比（a）中硫硫键小，
更易断裂，（b）不稳定，故NaSO 不能被I 氧化成（b）结构。
2 2 3 25.[2022·辽宁卷]某工厂采用辉铋矿（主要成分为BiS ，含有FeS 、SiO 杂质）与软锰
2 3 2 2
矿（主要成分为MnO ）联合焙烧法制备BiOCl和MnSO ，工艺流程如下：
2 4
已知：①焙烧时过量的MnO 分解为MnO，FeS 转变为Fe O；
2 2 3 2 2 3
②金属活动性：Fe>（H）>Bi>Cu；
③相关金属离子形成氢氧化物的pH范围如下：
开始沉淀pH 完全沉淀pH
Fe2＋ 6.5 8.3
Fe3＋ 1.6 2.8
Mn2＋ 8.1 10.1
回答下列问题：
（1）为提高焙烧效率，可采取的措施为 。
a.进一步粉碎矿石
b.鼓入适当过量的空气
c.降低焙烧温度
（2）BiS 在空气中单独焙烧生成BiO，反应的化学方程式为
2 3 2 3
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
（3）“酸浸”中加入浓盐酸的作用为：①充分浸出Bi3＋和Mn2＋；
②________________________________________________________________________
。
（4）滤渣的主要成分为 （填化学式）。
（5）生成气体A的离子方程式为____________________________________________
________________________________________________________________________。
（6）加入金属Bi的目的是
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
（7）将100 kg辉铋矿进行联合焙烧，转化时消耗1.1 kg金属Bi，假设其余各步损失
不计，干燥后称量BiOCl产品质量为32 kg，滴定测得产品中Bi的质量分数为78.5%。辉
铋矿中Bi元素的质量分数为 。
答案：（1）ab
（2）2BiS＋9O=====2BiO＋6SO
2 3 2 2 3 2
（3）抑制金属离子水解 （4）SiO
2
（5）MnO＋6H＋＋2Cl－===2Mn2＋＋Cl↑＋3HO
2 3 2 2
（6）将Fe3＋转化为Fe2＋
（7）24.02%
解析：（1）a项，联合焙烧时，进一步粉碎矿石，可以增大矿石与空气的接触面积，
能够提高焙烧效率；b项，鼓入适当过量的空气有利于矿石充分反应；c项，降低焙烧温度，反应速率减慢，不利于提高焙烧效率；
（2）BiS 在空气中单独焙烧生成BiO ，根据原子守恒可知还应生成SO ，结合得失
2 3 2 3 2
电子守恒，反应的化学方程式为2BiS ＋9O=====2BiO ＋6SO ；（3）加入浓盐酸后，溶
2 3 2 2 3 2
液中含有的离子主要为Bi3＋、Fe3＋、Mn2＋、H＋、Cl－，而酸浸后取滤液进行转化，故要防
止金属离子水解生成沉淀，进入滤渣，造成制得的BiOCl产率偏低；（4）滤渣主要为不溶
于浓盐酸的SiO ；（5）因MnO 有氧化性，会与浓盐酸发生氧化还原反应：MnO ＋6H＋
2 2 3 2 3
＋2Cl－===2Mn2＋＋Cl↑＋3HO；（6）由已知信息③知，调pH＝2.6时，Fe3＋会水解生成
2 2
Fe（OH） 沉淀，但Fe2＋还没开始沉淀，故要将Fe3＋转化为Fe2＋，在调pH后获得含FeCl
3 2
的滤液，为了不引入新的杂质，加入Bi作还原剂。
（7）根据题目信息可知，32 kg BiOCl产品中Bi元素的质量为32 kg×78.5%＝25.12
kg，转化时消耗1.1 kg金属Bi，根据Bi元素守恒可知，100 kg辉铋矿中Bi的质量分数为
×100%＝24.02%。
6.草酸亚铁晶体（FeC O·2H O）是一种浅黄色固体，难溶于水，受热易分解，是生产
2 4 2
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[（NH ）Fe（SO ）]溶液时，需加少量硫酸，目的是
4 2 4 2
________________________________________________________________________。
（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 KMnO 溶液，振荡，溶液变为棕
4
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1 mol FeC O·2H O，则参加反应的n（KMnO ）＝ 。
2 4 2 4
（4）称取3.80 g草酸亚铁晶体（FeC O·2H O相对分子质量是180）用热重法对其进
2 4 2
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）。
答案：（1）抑制Fe2＋水解
（2）（NH ）Fe（SO ）＋HC O＋2HO===FeC O·2H O↓＋HSO ＋（NH ）SO
4 2 4 2 2 2 4 2 2 4 2 2 4 4 2 4
（3）碳和铁 0.6（4）①FeC O·2H O=====FeC O＋2HO ②Fe O
2 4 2 2 4 2 2 3
解析：（1）配制（NH ）Fe（SO ） 溶液时，溶液中亚铁离子水解显酸性，加少量硫
4 2 4 2
酸的目的是抑制其水解。
（2）硫酸亚铁铵溶液中加入草酸生成草酸亚铁沉淀、硫酸和硫酸铵，反应的化学方程
式为：（NH ）Fe（SO ）＋HC O＋2HO===FeC O·2H O↓＋HSO ＋（NH ）SO 。
4 2 4 2 2 2 4 2 2 4 2 2 4 4 2 4
（3）向盛有草酸亚铁晶体的试管中滴入几滴硫酸酸化的 KMnO 溶液，振荡，发现溶
4
液颜色逐渐变为棕黄色，并检测到CO 生成，说明草酸亚铁被氧化为铁离子、二氧化碳气
2
体，说明铁元素和碳元素被氧化，根据离子方程式 5FeC O ＋3MnO＋24H＋===5Fe3＋＋
2 4
3Mn2＋＋10CO↑＋12HO可知，消耗 1 mol FeC O·2H O，则参加反应的 KMnO 为0.6
2 2 2 4 2 4
mol；
（4）①通过剩余固体的质量可知，过程Ⅰ发生的反应是：草酸亚铁晶体受热失去结晶
水，反应的化学方程式为：
FeC O·2H O=====FeC O＋2HO；
2 4 2 2 4 2
②3.6 g草酸亚铁晶体中的铁元素质量为：3.6 g×＝1.12 g，草酸亚铁晶体中的铁元素
完全转化到氧化物中，氧化物中氧元素的质量为：1.60 g－1.12 g＝0.48 g，铁元素和氧元素
的物质的量之比为：2∶3，铁的氧化物的化学式为Fe O。
2 3
