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专项提能特训 3 热点金属及其化合物的制备大题
1．铬是一种具有战略意义的金属，它具有多种价态，单质铬熔点为1 857 ℃。
(1)工业上以铬铁矿[主要成分是Fe(CrO )]为原料冶炼铬的流程如图所示：
2 2
①Fe(CrO ) 中各元素化合价均为整数，则铬为________价。
2 2
②高温氧化时反应的化学方程式为____________________________________________。
③操作a由两种均发生了化学反应的过程构成，其内容分别是________、铝热反应。
(2)Cr(OH) 是两性氢氧化物，请写出其分别与NaOH、稀硫酸反应时生成的两种盐的化学式：
3
______________、______________。
(3)水中的铬元素对水质及环境均有严重的损害作用，必须进行无害化处理。转化为重要产
品磁性铁铬氧体(CrFeO)：先向含CrO的污水中加入适量的硫酸及硫酸亚铁，待充分反应
x y z
后再通入适量空气(氧化部分Fe2＋)并加入NaOH，就可以使铬、铁元素全部转化为磁性铁铬
氧体。
①写出CrO在酸性条件下被Fe2＋还原为Cr3＋的离子方程式：________________________。
②若处理含1 mol CrO(不考虑其他含铬微粒)的污水时恰好消耗10 mol FeSO ，则当铁铬氧体
4
中n(Fe2＋)∶n(Fe3＋)＝3∶2时，铁铬氧体的化学式为____________________________。
答案 (1)①＋3 ②4Fe(CrO ) ＋7O ＋8NaCO=====2Fe O ＋8NaCrO ＋8CO ③灼烧使
2 2 2 2 3 2 3 2 4 2
Cr(OH) 分解
3
(2)NaCrO Cr (SO )
2 2 4 3
(3)①3Fe2＋＋CrO＋8H＋===3Fe3＋＋Cr3＋＋4HO
2
②Cr Fe O
2 20 27
解析 (1)①根据化合物中各元素的正负化合价代数和为0分析。②根据流程确定反应物和
生成物，用化合价升降法配平书写化学方程式。(2)模仿Al(OH) 与NaOH、稀硫酸的反应确
3
定生成物。(3)①酸性条件下CrO被Fe2＋还原为Cr3＋，Fe2＋被氧化成Fe3＋，反应可写成Fe2＋
＋CrO＋H＋―→Fe3＋＋Cr3＋＋HO，根据得失电子守恒、原子守恒和电荷守恒，配平方程式。
2
②根据Fe守恒，铁铬氧体中n(Fe2＋)＝10 mol×＝6 mol，n(Fe3＋)＝10 mol×＝4 mol，根据
Cr守恒，铁铬氧体中n(Cr3＋)＝n(CrO)＝1 mol，根据电荷守恒，铁铬氧体中n(O2－)＝＝13.5
mol，铁铬氧体中n(Cr)∶n(Fe)∶n(O)＝1 mol∶10 mol∶ 13.5 mol＝2∶20∶27，铁铬氧体的
化学式为Cr Fe O 。
2 20 27
2．一种用软锰矿(主要成分MnO )和黄铁矿(主要成分FeS) 制取MnSO ·H O并回收单质硫
2 2 4 2
的工艺流程如下：已知：本实验条件下，高锰酸钾溶液与硫酸锰溶液混合产生二氧化锰。
回答下列问题：
(1)步骤①混合研磨成细粉的主要目的是________________________；步骤②浸取时若生成
S 、 MnSO 及 Fe (SO ) ， 则 其 反 应 的 化 学 方 程 式 为
4 2 4 3
______________________________________。
(2)步骤③所得酸性滤液可能含有Fe2＋，为了除去Fe2＋可先加入________________________；
步骤④需将溶液加热至沸，然后在不断搅拌下加入碱调节 pH为4～5，再继续煮沸一段时间，
“继续煮沸”的目的是________________________________________。步骤⑤所得滤渣为
________________________(填化学式)。
(3)步骤⑦需在90～100 ℃下进行，该反应的化学方程式为___________________________。
(4)测定产品MnSO ·H O的方法之一是：准确称取a g产品于锥形瓶中，加入适量ZnO及
4 2
HO煮沸，然后用c mol·L－1KMnO 标准溶液滴定至浅红色且半分钟不褪色，消耗标准溶液
2 4
V mL，产品中Mn2＋的质量分数为w(Mn2＋)＝________________________________。
答案 (1) 增大接触面积，提高硫酸浸取时的浸取速率和浸取率 3MnO ＋2FeS ＋
2 2
6HSO ===3MnSO ＋Fe (SO )＋4S＋6HO
2 4 4 2 4 3 2
(2)软锰矿粉或HO 溶液 破坏Fe(OH) 胶体并使沉淀颗粒长大，便于过滤分离 Fe(OH)
2 2 3 3
(3)(NH )S =====2NH ↑＋HS↑＋xS↓
4 2 x＋1 3 2
(4)%
解析 (2)由于Fe2＋具有较强的还原性，在酸性条件下可用软锰矿粉(MnO )或HO 将其氧化
2 2 2
为Fe3＋，既不引入杂质，又能达到除去的目的；用碱液处理时，需将溶液加热至沸，然后
在不断搅拌下调节pH为4～5，再继续煮沸一段时间，以破坏Fe(OH) 胶体并使沉淀颗粒增
3
大，便于过滤分离，得到的滤渣为Fe(OH) 。
3
(4)已知本实验条件下，高锰酸钾溶液与硫酸锰溶液混合产生二氧化锰。根据得失电子守恒
可得二者反应的化学方程式为 2KMnO ＋3MnSO ·H O===5MnO ＋KSO ＋2HSO ＋HO，
4 4 2 2 2 4 2 4 2
已知 n(KMnO)＝c mol·L－1×V×10－3L＝cV×10－3mol，则 n(MnSO ·H O)＝1.5cV×10－
4 4 2
3mol，产品中Mn2＋的质量分数为w(Mn2＋)＝×100%＝%。
3．(2020·日照模拟)铋(83号元素)主要用于制造合金，铋合金具有凝固时不收缩的特性，用
于铸造印刷铅字和高精度铸型。湿法提铋新工艺以氧化铋渣(主要成分为BiO ，含有PbO、
2 3
Ag O、CuO杂质)为原料提Bi的工艺流程如下：
2已知：Ⅰ.BiOCl不溶于水，加热至700 ℃就分解生成BiCl ，BiCl 的沸点为447 ℃；
3 3
Ⅱ.25 ℃时，K [Cu(OH) ]＝1.2×10－20；K (PbCl )＝1.17×10－5。
sp 2 sp 2
回答下列问题：
(1)“滤渣Ⅰ”的成分为_____________________________________________(填化学式)。
(2)“脱氯”的化学方程式为___________________________________________。
(3)“沉铜”时，向“滤液Ⅱ”中加入NaOH溶液调节pH，促进Cu2＋水解生成Cu (OCl) ，
3 2
则此过程中Cu2＋水解的离子方程式为________________________。若“滤液Ⅱ”中c(Cu2＋)
为0.01 mol·L－1，当加入等体积的NaOH溶液时，pH恰好为6，出现沉淀Cu(OH) ，此时
2
Cu2＋的去除率为________(忽略溶液体积变化)。
(4)“滤液Ⅲ”经加热浓缩后可返回________________工序循环使用。
答案 (1)AgCl、PbCl (2)2BiOCl＋2NaOH=====BiO＋2NaCl＋HO
2 2 3 2
(3)3Cu2＋＋2HO＋2Cl－===Cu (OCl)↓＋4H＋ 97.6% (4)浸出
2 3 2
解析 (1)根据工艺流程图分析可知，铋渣中加入盐酸和饱和 NaCl溶液，滤渣Ⅰ的成分是
AgCl和PbCl 。(2)“脱氯”时，BiOCl与热的NaOH反应得到BiO 和NaCl，反应的化学方
2 2 3
程式为2BiOCl＋2NaOH=====BiO ＋2NaCl＋HO。(3)“沉铜”时，向滤液Ⅱ中加入NaOH
2 3 2
溶液调节pH，促进Cu2＋水解生成Cu (OCl) ，反应的离子方程式为 3Cu2＋＋2HO＋2Cl－
3 2 2
===Cu (OCl)↓＋4H＋，加入等体积的NaOH溶液时，pH＝6，溶液中c(H＋)＝10－6mol·L－
3 2
1，则c(OH－)＝10－8mol·L－1，由于K [Cu(OH) ]＝c(Cu2＋)·c2(OH－)，则c(Cu2＋)＝0.000 12
sp 2
mol·
L－1，n(Cu2＋)＝0.000 12 mol·L－1×2V L＝0.000 24V mol，则去除的Cu2＋的物质的量为0.01V
mol－0.000 24V mol＝0.009 76V mol，Cu2＋的去除率为×100%＝97.6%。
(4)滤液Ⅲ为NaCl溶液，经加热浓缩后可返回浸出工序循环使用。
4．(2020·山东新高考 5 月模拟)利用钒钛磁铁矿冶炼后产生的钒渣(主要含 FeO·V O 、
2 3
Al O、SiO 及少量可溶性磷酸盐)生产VO 的工艺流程如下，回答下列问题：
2 3 2 2 5已知：①VO 、Al O 、SiO 可与NaCO 、NaCl组成的混合钠盐在高温下反应，并转化为
2 5 2 3 2 2 3
NaVO 、NaAlO 、NaSiO 等可溶性钠盐。
3 2 2 3
②AlO＋4H＋===Al3＋＋2HO。
2
(1)焙烧Ⅰ包括氧化和钠化成盐两个过程，氧化的目的是获得 VO ，写出氧化过程中
2 5
FeO·V O 发 生 反 应 的 化 学 方 程 式 ：
2 3
________________________________________________________；
废渣Ⅰ的主要成分是____________________________________________________________；
精制Ⅰ中加盐酸调pH的主要作用是________________________________，加入NH ·H O后
3 2
发生反应的离子方程式为________________________________________________________。
(2)精制Ⅱ中加入 CaCl 溶液除去磷酸盐，pH 过小时影响除磷效果的原因是
2
_______________________________________________________________________________；
pH过大时，沉淀量增大的原因是________________________________。
(3)沉钒所得NH VO 沉淀需进行洗涤，洗涤时除去的阴离子主要是____________。NH VO
4 3 4 3
在500 ℃时焙烧脱氨制得产品VO ，反应的化学方程式为2NH VO =====VO ＋HO↑＋
2 5 4 3 2 5 2
2NH ↑。但脱氨过程中，部分VO 会转化成VO ，反应中氧化剂与还原剂物质的量之比为
3 2 5 2 4
3∶2，该反应的化学方程式为_____________________________________________________。
答案 (1)4FeO·V O ＋ 5O=====2Fe O ＋ 4VO Fe O 除Si并将AlO转化为Al3＋ Al3
2 3 2 2 3 2 5 2 3
＋ ＋3NH ·H O===Al(OH) ↓＋3NH、H＋＋NH ·H O===HO＋NH
3 2 3 3 2 2
(2)形成溶解度较大的酸式盐(或形成溶解度较大的磷酸氢钙或磷酸二氢钙) 产生了Ca(OH)
2
沉淀
(3)Cl－ 3VO＋2NH =====3VO＋N＋3HO
2 5 3 2 4 2 2
解析 (1)氧化过程 FeO·V O 生成对应的金属氧化物 Fe O 和 VO ，化学方程式为
2 3 2 3 2 5
4FeO·V O ＋5O=====2Fe O ＋4VO ；经过氧化和钠化后，VO 、Al O 、SiO 均转化为可
2 3 2 2 3 2 5 2 5 2 3 2
溶性盐，Fe O 成为滤渣；精制Ⅰ中加盐酸调pH是为了和SiO反应生成硅酸沉淀，并将AlO
2 3
转化为Al3＋；加入NH ·H O后与Al3＋发生反应生成Al(OH) 沉淀，还可以中和酸，反应的
3 2 3
化学方程式为Al3＋＋3NH ·H O===Al(OH) ↓＋3NH、H＋＋NH ·H O===HO＋NH。
3 2 3 3 2 2
(2)精制Ⅱ中加入CaCl 溶液生成磷酸钙沉淀，除去磷酸盐，pH过小时易形成溶解度较大的
2
酸式盐；pH过大时易形成Ca(OH) 沉淀。
2
(3)沉钒时加入试剂NH Cl，因此所得NH VO 沉淀含有的阴离子主要为Cl－；脱氨过程中，
4 4 3
部分VO 会转化成VO ，且反应中氧化剂与还原剂物质的量之比为3∶2，则VO 为氧化
2 5 2 4 2 5
剂，NH 为还原剂，还原产物为 VO ，氧化产物为N ，则氧化还原方程式为 3VO ＋
3 2 4 2 2 5
2NH =====3VO＋N＋3HO。
3 2 4 2 2
