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2023——2024 年解密高考化学大一轮复习精讲案
第三章 金属及其化合物
微专题四 金属及其化合物制备流程分析
类型一 常见金属及其化合物的制备
常见金属及其化合物的制备涉及的内容有：
(1)金属冶炼类，如冶炼镁、铝、铁、铜等金属，主要考查产品冶炼条件控制以及混合物的分离和提纯等。
(2)中学重要化工产品的制备类，如胆矾、绿矾、明矾、氧化铁、硝酸铜等物质的制备。
往往考查物质的性质、分离提纯、反应原理、实验操作等知识点。由于此类试题陌生度高，对学生的能力
要求也大，并且有的试题文字信息量大，所以这类题目容易出错。
[典例剖析]
1、(2022·湖南，7)铝电解厂烟气净化的一种简单流程如下：
下列说法错误的是( )
A．不宜用陶瓷作吸收塔内衬材料
B．采用溶液喷淋法可提高吸收塔内烟气吸收效率
C．合成槽中产物主要有Na3AlF6和CO2
D．滤液可回收进入吸收塔循环利用
类型二 过渡金属及其化合物的制备
过渡金属元素常具有多种可变化合价，形成化合物种类较多，近年高考题常以Ni、Cr、Mn、V 等元素化
合物的制备流程为载体，考查不同价态物质转化规律、条件控制、物质的分离提纯等关键能力。
[典例剖析]
1、(2022·重庆八中高三模拟)黏土钒矿(主要成分为钒的＋3、＋4、＋5 价的化合物以及SiO2、Al2O3等)中钒
的化合物溶于酸后多以VO＋、VO2＋、VO 形式存在，采用如图所示工艺流程可由黏土钒矿制备V2O5。已
知：V2O5在碱性条件下以VO 形式存在。下列说法不正确的是( )
1
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A．“酸浸氧化”中欲使3 mol VO＋被氧化成VO，至少需要1 mol KClO3
B．滤液1 中主要的阴离子有AlO、VO、Cl－、OH－、SO
C．“煅烧”时需要的仪器主要有蒸发皿、玻璃棒、三脚架、酒精灯
D．“煅烧”时，NH4VO3受热分解：2NH4VO3=====V2O5＋2NH3↑＋H2O
1、以高硫铝土矿(主要成分为
、
、
、少量
为原料，生产
的部分工艺流程
如下：
下列说法不正确的是( )
A.从高硫铝土矿中可制得
的化合物
B.
与
混合后在无氧条件下焙烧的目的是生成
和
C.用
溶液吸收焙烧过程产生的
有利于保护环境和资源再利用
D.向“过滤”得到的滤液中通入过量
，铝元素存在的形式由
转化为
2、某工厂采用如下工艺制备
，已知焙烧后
元素以
价形式存在，下列说法错误的是( )
A.“焙烧”中产生
B.滤渣的主要成分为
C.滤液①中
元素的主要存在形式为
D.淀粉水解液中的葡萄糖其还原作用
2
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3、六氟磷酸锂
是锂离子电池的一种关键材料。一种
的制备方案如下图所示。已知：①
、
性质不稳定易分解；②
沸点为
，极易发生水
解。下列说法正确的是( )
A.
环境中，
与
反应直接生成
气体
B.发烟硫酸
的主要作用是吸收铅皿中的水分
C.整个流程中，两次用到的HF 作用相同
D.
可以不经过冷却直接通入
的无水
溶液中
4、
具有强氧化性，酸性条件下，其氧化性强于
，其制备的流程如下：
已知：
能溶于水，微溶于浓KOH 溶液，“转化1”时有
生成。
下列有关说法正确的是( )
A.
中铁元素的化合价是+3
B.“转化1”发生反应的离子方程式为：
C.“转化2”能进行的原因是该条件下
的溶解度比
小
D.所得滤液含有大量的
3
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5、一种以镍电极废料（含
以及少量
、
和不溶性杂质）为原料制备
的过程可表示
为：
“酸浸”后溶液中的金属离子除
外还有少量的
和
等，下列说法错误的是( )
A.氧化性：
B.提高酸浸率可采用升高温度或将废料粉碎
C.除杂过程包括：调节pH，将
和
转化为沉淀，再过滤除去不溶性杂质
D.检验
是否洗涤干净可取洗涤液加入盐酸酸化的
溶液
6、无水
常用作芳烃氯代反应的催化剂。以废铁屑（主要成分Fe，还有少量
、C 和
）制
取无水
的流程如下，下列说法正确的是( )
A.“过滤”所得滤液中大量存在的离子有：
、
、
、
B.“氧化”时可使用新制氯水作氧化剂
C.将“氧化”后的溶液蒸干可获得
D.“脱水”时加入
能抑制
的水解，原因是
与水反应生成
和HCl
7、工业废水的随意排放会污染地下水和土壤。某工业废水中主要含
，还含少量
4
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等，以该废水为主要原料制备ZnO 的工艺流程如图所示。下列说法正确的是( )
已知反应：
2
2
4
Zn(OH)
2OH
Zn(OH)
A.滤渣可用作冶炼金属材料
B.滤液中的溶质主要是
2
4
2
3
Na SO
Na CO
、
C.沉锌时也可滴加过量稀硫酸
D.洗涤后得到ZnO 的操作中需要使用蒸发皿、酒精灯等仪器
8、
3
CoCO
可用作选矿剂、催化剂及家装涂料的颜料。以含钴废渣（主要成分为CoO、
，还含有
、ZnO 等杂质)为原料制备
的一种工艺流程如图所示：
已知萃取时发生的反应为
下列说法错误的是( )
A.控制适当反应温度并不断搅拌，有利于提高钴、铝、锌的浸取率
B.“酸浸”时发生氧化还原反应的离子方程式为
C.沉渣的主要成分为
D.“反萃取”加入的试剂可选用硫酸
9、从光盘金属层中提取Ag（其他金属忽略不计）的一种工艺流程如图，下列说法不正确的是( )
5
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已知：
的氧化产物为
。
A.氧化过程中，将溶液调制成碱性，能有效提高NaClO 的利用率
B.实验室中，操作Ⅰ使用的玻璃仪器有烧杯、玻璃棒、分液漏斗
C.加10%氨水后生成可溶的
D.“还原”过程中每消耗
最多可获得43.2gAg
10、从砷化镓废料（主要成分为
和
）中回收镓和砷的工艺流程如图所示：
下列说法错误的是( )
A.滤渣Ⅰ中含有
3
Fe(OH)
B.“碱浸”的温度需要控制在70℃左右不能太高的主要原因是防止
2
2
H O
分解
C. 砷化镓（GaAs ）在“ 碱浸” 时会生成
，其反应的化学方程式为
D.若电解
溶液可制得Ga 单质，则在阴极得到Ga 单质
11、钛铁矿的主要成分为
，含少量
等氧化物，某实验室利用钛铁矿制取
的流程
6
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如图所示。
已知：①“酸浸”时
3
FeTiO 转化为
2
TiO ；
2
2
2
TiO H O
为橘黄色的稳定离子，易溶于水。
②室温下，溶液中离子沉淀完全的pH 如表所示。
离子
3
Fe
沉淀完全的pH
3.2
9.0
1.05
回答下列问题：
（1）为提高酸浸速率，除粉碎钛铁矿外，还可以采取的措施是___________（写1 条措施即可）；水解生
成
沉淀的离子方程式为___________。
（2）“萃取”操作之前，需要检漏的玻璃仪器是___________。
（3）“洗钛”时
的作用是_________、__________。
（4）“酸溶”所得溶液中含有
等。若此溶液中
的浓度为
，“氨水调pH”时
应控制的pH 范围是_________{已知
}。
（5）“沉钪”形成的复盐沉淀化学式为
，在“脱水除铵”过程中取7.47 g 该复盐
进行热分解，剩余固体质量与温度的关系如图所示，其中在380~400 ℃过程中会有白烟冒出，保温至无烟
气产生，即得到
。由图中数据得
__________。
（6）传统制备
的方法是先得到
沉淀，再高温脱水得
，通常会含有ScOF 杂质，原因
7
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是__________（用化学方程式表示）；与传统方法制备
相比，上述流程制得
纯度却很高，原因
是___________。
12、以软锰矿（主要成分为
2
MnO
，还含少量Fe、Si、Al、Ca、Mg 的氧化物）和硫铁矿（主要成分为
2
FeS
）为原料，制取电池级
3
4
Mn O
的流程如图：
（1）“浸取”时反应机理如图所示。
2
MnO
氧化
2
Fe
的离子方程式为____________。随硫铁矿量增加，
锰浸取速率减慢，此时加入一定量
2
2
H O
溶液，浸取速率又会加快，原因是___________。
（2）浸取液中的
可以利用有机试剂萃取分离，
的萃取率与溶液pH 之间的关系如图所示。
pH>1.7 时，
3
Fe
的萃取率急剧下降的原因为_________。
（3）已知
。加入
溶液除钙、镁时，当
恰好沉淀
完全（浓度等于
）时，
2
Mg
c
______
1
mol L
。
（4）加入氨水生成的沉淀是
2
Mn(OH)
和
2
2
4
Mn (OH) SO
，该过程中
2
Mn
的沉降率与溶液pH 之间的关
8
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系如表所示：
pH
氨水体积/mL
残余率/%
沉降率/%
8.5
2.7
71.1
28.9
9.0
4.5
45.2
54.8
9.5
7.6
20.5
79.5
10.0
10.5
16.3
83.7
10.5
16.1
18.4
81.6
根据表格数据分析，应调节最佳pH 为__________；氨水过量时，
2
Mn
沉降率降低的可能原因是
___________。
（5）将“沉淀”步骤所得含少量
2
2
4
Mn (OH) SO
的
2
Mn(OH)
固体滤出，洗净，加水打成浆，浆液边加
热边持续通空气，制得
3
4
Mn O
。实验测得浆液pH 随时间变化如图所示。
浆液pH 先基本不变，表明_________[填“
2
2
4
Mn (OH) SO
”或“
2
Mn(OH)
”]先被氧化，7 h 后pH 迅速
下降的原因是__________。
13、镍酸锂（
2
LiNiO
）具有比容量高、污染小，且与电解液匹配性好等优点，被认为是一种具有较好发
展前景的锂离子电池材料。一种以铁镍铜合金废料为原料生产
2
LiNiO
的工艺流程如图。
已知：①
15
sp
2
Ni(OH)
2 10
K
，
38
sp
3
Fe(OH)
4 10
K
，
20
sp
2
Cu(OH)
5 10
K
，
9
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36
sp(CuS)
1.0 10
K
，
21
sp(NiS)
1.0 10
K
，
18
sp(FeS)
6.3 10
K
；lg 2
0.3
。
②常温下，有关金属阳离子开始沉淀和沉淀完全的pH 如表。
金属阳离子
2
Cu
2
Ni
开始沉淀的pH
2.2
5.8
4.2
6.7
沉淀完全
5
1
1.0 10
mol L
c
的pH
x
8.8
7.7
9.3
回答下列问题：
（1）“酸溶”后，废料中的铁、镍和铜完全溶于混酸中，所得溶液中的溶质为
2
4
4
3
Fe
SO
FeSO
、
、
4
4
NiSO
CuSO
、
及过量的
2
4
H SO
，则尾气的主要成分为_____。
（2）“氧化”是将“酸溶”后溶液中的少量
2
Fe
氧化，适当升高温度会加快“氧化”速率，但温度高于
60 ℃时，“氧化”速率会降低，其原因为_________。
（3）“除铁”后滤渣的主要成分为_________（写化学式），表格中的x _________。
（4）“沉铜”时，加入的试剂X 可能为_______（填字母）。
a.NaOH 溶液
b.
2
H S
气体
c.
2
Na S
溶液
d.FeS
（5）“沉镍”析出
3
NiCO
沉淀，则滤液中的溶质主要为_______（填化学式）；在空气中“煅烧”的化
学方程式为_______。
（6）若1.0 t 铁镍铜合金废料（含镍质量分数为59.0%）经过上述流程制得
2
0.88 t LiNiO
，则
2
LiNiO
的
产率为________%（结果保留3 位有效数字）。
14、工业上从铬铁矿废渣（主要含
）中回收氧化铬的工艺流程如图：
已知：常温下，溶液中部分离子的物质的量浓度的对数
与pH 的关系如图所示。
10
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（1）为提高“焙烧”时铬铁矿废渣的利用率，常采取的措施为__________（任写一条）。实验室进行
“培烧”时使用铁坩埚而不用陶瓷坩埚的原因是________。
（2）“焙烧”可将
转化为可溶性钠盐，写出
转化为
的化学方程式
_____________。
（3）若“调pH”后溶液的pH 为5，则滤渣2 的主要成分是__________。
（4）“沉铬”加入
的目的是__________。
（5）图像中
__________（
）。计算的理论依据是______________。
15、钒的用途十分广泛，有金属“维生素”之称。以含钒石煤（主要成分是
，含有的杂质有
及Mg、Al、Mn 等的化合物）制备单质钒的工艺流程如图所示。
已知：
①该工艺条件下，溶液中金属离子开始沉淀时和完全沉淀时的pH 如下表所示：
金属离子
开始沉淀时的
pH
1.9
7.0
3.0
8.1
完全沉淀时的
pH
3.2
9.0
4.7
10.1
②
，
远大于
。
回答下列问题：
（1）为了提高“焙烧”效率，可采取的措施有___________、___________。
11
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（2）“焙烧”时，
都转化为
，写出
转化为
的化学方程式：
____________。
（3）“水浸”加入
调节溶液的pH 为8.5，可完全除去的金属离子有_________，部分除去的金属
离子有___________ 。“ 水浸” 加入过量
不能使
完全转化为
，原因是
________________。
（4）“离子交换”与“洗脱”可表示为
（
为强碱
性阴离子交换树脂，
为
在水溶液中的实际存在形式），则“洗脱”过程中“淋洗液”最好选
用_________。
（5）“沉钒”过程析出
晶体，需要加入过量
，目的是___________。
（6）下列金属冶炼方法中，与本工艺流程中冶炼钒的方法相似的是________（填字母）。
A.高炉炼铁
B.电解熔融氯化钠制钠
C.铝热反应制锰
D.氧化汞分解制汞
12
