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专练 15 金属及其化合物的制备流程
1．[2022·全国甲卷]硫酸锌(ZnSO)是制备各种含锌材料的原料，在防腐、电镀、医学
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上有诸多应用。硫酸锌可由菱锌矿制备，菱锌矿的主要成分为 ZnCO ，杂质为SiO 以及
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Ca、Mg、Fe、Cu等的化合物。其制备流程如下：
本题中所涉及离子的氢氧化物溶度积常数如下表：
离子 Fe3＋ Zn2＋ Cu2＋ Fe2＋ Mg2＋
K 4.0×10－38 6.7×10－17 2.2×10－20 8.0×10－16 1.8×10－11
sp
回答下列问题：
(1)菱锌矿焙烧生成氧化锌的化学方程式为____________________________________。
(2) 为 了 提 高 锌 的 浸 取 效 果 ， 可 采 取 的 措 施 有 __________________ 、
__________________。
(3)加入物质X调溶液pH＝5，最适宜使用的X是________(填标号)。
A．NH ·H O B．Ca(OH) C．NaOH
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滤渣①的主要成分是________、________、
________。
(4)向80～90℃的滤液①中分批加入适量 KMnO 溶液充分反应后过滤，滤渣②中有
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MnO ， 该 步 反 应 的 离 子 方 程 式 为
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____________________________________________________
________________________________________________________________________。
(5)滤液②中加入锌粉的目的是___________________________________________
________________________________________________________________________。
(6)滤渣④与浓 HSO 反应可以释放 HF 并循环利用，同时得到的副产物是
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____________、______________。
2．[2021·湖南卷]Ce (CO) 可用于催化剂载体及功能材料的制备。天然独居石中，铈
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(Ce)主要以CePO 形式存在，还含有SiO、Al O、Fe O、CaF 等物质。以独居石为原料制
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备Ce ·nHO的工艺流程如下：
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3回答下列问题：
(1)铈的某种核素含有58个质子和80个中子，该核素的符号为________；
(2)为提高“水浸”效率，可采取的措施有________________________(至少写两条)；
(3)滤渣Ⅲ的主要成分是________(填化学式)；
(4) 加 入 絮 凝 剂 的 目 的 是
_______________________________________________________
______________________________________________________________________________；
(5)“沉铈”过程中，生成Ce ·nHO的离子方程式为________________________，常
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3
温下加入的NH HCO 溶液呈________(填“酸性”“碱性”或“中性”)(已知：NH ·H O的
4 3 3 2
K ＝1.75×10－5，HCO 的K ＝4.4×10－7，K ＝4.7×10－11)；
b 2 3 a1 a2
(6)滤渣Ⅱ的主要成分为FePO ，在高温条件下，LiCO 、葡萄糖和FePO 可制备电极
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材 料 LiFePO ， 同 时 生 成 CO 和 HO ， 该 反 应 的 化 学 方 程 式 为
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________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
3．[2021·全国乙卷]磁选后的炼铁高钛炉渣，主要成分有TiO 、SiO 、Al O 、MgO、
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CaO以及少量的Fe O，为节约和充分利用资源，通过如下工艺流程回收钛、铝、镁等。
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该工艺条件下，有关金属离子开始沉淀和沉淀完全的pH见下表：
金属离子 Fe3＋ Al3＋ Mg2＋ Ca2＋
开始沉淀的pH 2.2 3.5 9.5 12.4
沉淀完全(c＝1.0×
3.2 4.7 11.1 13.8
10－5 mol·L－1)的pH
回答下列问题：
(1)“焙烧”中，TiO 、SiO 几乎不发生反应，Al O 、MgO、CaO、Fe O 转化为相应
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的 硫 酸 盐 。 写 出 Al O 转 化 为 NH Al(SO ) 的 化 学 方 程 式
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________________________________________________________________________。
(2)“水浸”后“滤液”的pH约为 2.0，在“分步沉淀”时用氨水逐步调节 pH至
11.6 ， 依 次 析 出 的 金 属 离 子 是
________________________________________________________________________。
(3)“母液①”中Mg2＋浓度为________ mol·L－1。
(4)“水浸渣”在160 ℃“酸溶”，最适合的酸是________。“酸溶渣”的成分是
________、________。(5)“酸溶”后，将溶液适当稀释并加热，TiO2＋水解析出TiO·xHO沉淀，该反应的离
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子 方 程 式 是
________________________________________________________________________。
(6)将“母液①”和“母液②”混合，吸收尾气，经处理得________，循环利用。
4．[2021·福建卷]四钼酸铵是钼深加工的重要中间产品，具有广泛的用途。一种以钼精
矿(含MoS ，还有Cu、Fe的化合物及SiO 等)为原料制备四钼酸铵的工艺流程如下图所示。
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回答下列问题：
(1)“焙烧”产生的气体用________吸收后可制取氮肥。
(2)“浸出”时，MoO 转化为 MoO。提高单位时间内钼浸出率的措施有
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________________________(任写两种)。温度对90 min内钼浸出率的影响如图所示。当浸
出温度超过80 ℃后，钼的浸出率反而降低，主要原因是温度升高使水大量蒸发，导致
____________。
(3)“净化”时，浸出液中残留的Cu2＋、Fe2＋转化为沉淀除去。研究表明，该溶液中
c(S2－)和pH的关系为：lg c(S2－)＝pH－15.1。为了使溶液中的杂质离子浓度小于1.0×10－6
mol·L－1，应控制溶液的pH不小于________。(已知：pK ＝－lg K ；CuS和FeS的pK 分
sp sp sp
别为35.2和17.2)
(4)“净化”后，溶液中若有低价钼(以 MoO 表示)，可加入适量 HO 将其氧化为
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MoO，反应的离子方程式为_________________________________________________。
(5)“沉淀”时，加入NH NO 的目的是________________________________。
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(6) 高 温 下 用 H 还 原 (NH )MoO 可 制 得 金 属 钼 ， 反 应 的 化 学 方 程 式 为
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________________。[已知：(NH )MoO 受热分解生成MoO ]
4 2 4 13 3
5．[2021·江苏卷]以锌灰(含ZnO及少量PbO、CuO、Fe O、SiO)和Fe (SO ) 为原料制
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备的ZnFe O 脱硫剂，可用于脱除煤气中的HS。脱硫剂的制备、硫化、再生过程可表示为：
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(1)“除杂”包括加足量锌粉、过滤、加HO 氧化等步骤。除Pb2＋和Cu2＋外，与锌粉
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反应的离子还有________(填化学式)。
(2)“调配比”前，需测定ZnSO 溶液的浓度。准确量取2.50 mL除去Fe3＋的ZnSO 溶
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液于100 mL容量瓶中，加水稀释至刻度；准确量取20.00 mL稀释后的溶液于锥形瓶中，滴加氨水调节溶液pH＝10，用0.015 0 mol·L－1 EDTA(Na HY)溶液滴定至终点(滴定反应为
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Zn2＋＋Y4－===ZnY2－)，平行滴定3次，平均消耗EDTA溶液25.00 mL。计算ZnSO 溶液的
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物质的量浓度________(写出计算过程)。
(3)400 ℃时，将一定比例 H 、CO、CO 和 HS 的混合气体以一定流速通过装有
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ZnFe O 脱硫剂的硫化反应器。
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①硫化过程中，ZnFe O 与 H 、HS 反应生成 ZnS 和 FeS，其化学方程式为
2 4 2 2
________________________________。
②硫化一段时间后，出口处检测到COS。研究表明ZnS参与了HS与CO 生成COS的
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反应，反应前后ZnS的质量不变，该反应过程可描述为________________。
(4)将硫化后的固体在N∶O＝95∶5(体积比)的混合气体中加热再生，固体质量随温度
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变化的曲线如图所示。在280～400 ℃范围内，固体质量增加的主要原因是
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
