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专练 15 金属及其化合物的制备流程
1.[2022·全国乙卷]废旧铅蓄电池的铅膏中主要含有 PbSO 、PbO 、PbO和Pb，还有少
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量Ba、Fe、Al的盐或氧化物等。为了保护环境、充分利用铅资源，通过下图流程实现铅的
回收。
一些难溶电解质的溶度积常数如下表：
难溶电解质 PbSO PbCO BaSO BaCO
4 3 4 3
K 2.5×10－8 7.4×10－14 1.1×10－10 2.6×10－9
sp
一定条件下，一些金属氢氧化物沉淀时的pH如下表：
金属氢
Fe（OH） Fe（OH） Al（OH） Pb（OH）
氧化物 3 2 3 2
开始沉
2.3 6.8 3.5 7.2
淀的pH
完全沉
3.2 8.3 4.6 9.1
淀的pH
回答下列问题：
（1）在“脱硫”中PbSO 转化反应的离子方程式为 ，
4
用沉淀溶解平衡原理解释选择NaCO 的原因 。
2 3
（2）在“脱硫”中，加入 NaCO 不能使铅膏中 BaSO 完全转化，原因是
2 3 4
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
（3）在“酸浸”中，除加入醋酸（HAc），还要加入HO。
2 2
（ⅰ）能被HO 氧化的离子是 ；
2 2
（ⅱ）HO 促进了金属 Pb 在醋酸中转化为 Pb（Ac） ，其化学方程式为
2 2 2
；
（ ⅲ ） HO 也 能 使 PbO 转 化 为 Pb （ Ac ） ， HO 的 作 用 是
2 2 2 2 2 2
________________________________________________________________________。
（4）“酸浸”后溶液的pH约为4.9，滤渣的主要成分是 。
（5）“沉铅”的滤液中，金属离子有 。
2.[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、
2 2 2 3
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。
2 3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
2 2 2 3 2 3
应 的 硫 酸 盐 。 写 出 Al O 转 化 为 NH Al （ SO ） 的 化 学 方 程 式
2 3 4 4 2
________________________________________________________________________。
（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
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的离子方程式是
________________________________________________________________________。
（6）将“母液①”和“母液②”混合，吸收尾气，经处理得 ，循环利用。
3.某研究性学习小组将一定浓度的NaCO 溶液滴入CuSO 溶液中得到蓝色沉淀。
2 3 4
甲同学认为沉淀可能是CuCO；
3
乙同学认为沉淀可能是Cu（OH）；
2
丙同学认为沉淀可能是CuCO 和Cu（OH） 的混合物。[查阅资料知：CuCO 和Cu
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（OH） 均不带结晶水，受热均易分解，各生成对应的两种氧化物]
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Ⅰ. （ 1 ） 乙 同 学 的 观 点 ， 你 认 为 其 原 理 是 （ 用 离 子 方 程 式 表 示 ） ：
________________________________________________________________________。
（2）在探究沉淀成分前，须将沉淀从溶液中过滤、洗涤、低温干燥，检验沉淀是否洗
涤干净的方法是
________________________________________________________________________。
Ⅱ.请用下图所示装置，选择必要的试剂，定性探究生成物的成分。
（3）B装置中试剂的化学式是 ，C装置中试剂的名称是 。
（4）能证明乙同学观点正确的预期实验现象是________________________________________________________________________。
Ⅲ.若丙同学的观点正确，可利用下列装置通过实验测定其组成。
（5）实验装置的连接顺序为
________________________________________________________________________。
（6）装置C中碱石灰的作用是 ，实验开始和结束时都要通过量的空
气，请说明结束时通入过量空气的作用是
________________________________________________________________________。
（7）若沉淀样品的质量为m g，装置B质量增加了n g，则沉淀中CuCO 的质量分数
3
为 。
4.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
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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
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________________________________________________________________________。
（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·2HO，则参加反应的n（KMnO ）＝ 。
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（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
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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）。
