高中化學(xué)：微專題-變價金屬

微專題一變價金屬

1.(2020?全國卷1)銳具有廣泛用途。黏土機礦中，帆以+3、+4、+5價的化合物存在，還包

括鉀、鎂的鋁硅酸鹽，以及SiO?、Fe3O4o采用以下工藝流程可由黏土鈕礦制備NH4VO3。

NaOHNaOHHC1NH,CI

lpHrf.O-3.1IpH>!3|pH=8.5

銳

礦酸浸中和②沉淀③調(diào)沉

?-NH,VO“

粉氧化沉淀轉(zhuǎn)溶pH銳

濾渣濾液濾渣濾渣濾液

①②③④

該工藝條件下，溶液中金屬離子開始沉淀和完全沉淀的pH如下表所示:

金屬離子Fe23,Fe2+Al3+Mi?一

開始沉淀pH1.97.03.08.1

完全沉淀pH3.29.04.710.1

回答下列問題：

(1)“酸浸氧化”需要加熱，其原因是。

(2)“酸浸氧化”中，VO*和VO?+被氧化成V0],同時還有離子被氧化。寫出VO卡轉(zhuǎn)

化為VO2+反應(yīng)的離子方程式__________________________________

⑶“中和沉淀”中，帆水解并沉淀為V2OSXH2O,隨濾液②可除去金屬離子K+、Mg?*、Na\

,以及部分的o

(4)“沉淀轉(zhuǎn)溶”中，V2O5-XH2O轉(zhuǎn)化為鈕酸鹽溶解。濾渣③的主要成分是。

(5)“調(diào)pH”中有沉淀生成，生成沉淀反應(yīng)的化學(xué)方程式是

(6)“沉機"中析出NH4VCh晶體時，需要加入過量NH4CI,其原因是

2.(2022?河北省模擬)硫化銀礦的主要成分是NiS,還含有MgS、FeS、一些不溶性物質(zhì)等，工

業(yè)上用硫化銀礦制備金屬鎂的工藝流程如圖所示：

①HQ

稀鹽酸，加熱溶/②NiO酸

一

酸H

硫化氧化、電

浸除

銀礦除鐵鎂解

查

濾液

腰

時

(1)硫化銀礦粉磨的目的是.

硫化銀與稀鹽酸反應(yīng)的化學(xué)方程式為o

(2)“氧化、除鐵”過程中加入H2O2溶液時，發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為

入氧化鍥的目的是除去鐵元素，用化學(xué)平衡移動原理解釋除去鐵元素的原因是

-

(3)已知Ksp[Ni(OH)2]=2.0X10-i5,^sp[Mg(OH)2]=2.0X10",若“除鎂”后的濾液中Ni?+的濃

度不大于105mol-L-1,則濾液中c(Mg2+)Wo

(4)電解硫酸銀溶液時，在_______極得到銀單質(zhì)，電解產(chǎn)物(填化學(xué)式)可以循環(huán)使用。

3.以軟鎰礦(主要成分是MnCh，含有Si。?、FezCh等少量雜質(zhì))為主要原料合成新型的環(huán)保催化

劑(OMS-2)的工藝流程如圖：

(1)“浸鐳”反應(yīng)中往往有副產(chǎn)物MnS2O6生成，溫度對“浸缽”反應(yīng)的影響如圖所示。為減少

MnS2O6的生成，“浸鍋”的適宜溫度是;調(diào)pH后再過濾主要除去_____元素。

副^100

9/8

會V

8n

a.7n?代表溫度對鎰浸出率的影響6OMS-2//

6n

5//MnO

V/v

4

vz40

3

J\代表浸鋪溫度與

2rMnSzOc

V/

1生成率的關(guān)系

7^

0

313323333343353363373383393

153045607590105120135溫度/(

溫度/K

(2)MnnOi9中氧元素化合價均為一2價，鐳元素的化合價有兩種，則Mn(IH)、Mn(IV)物質(zhì)的量

之比為。生產(chǎn)過程中KMnO4>MnSO4?H2O按物質(zhì)的量比1：5與K2s2。8反應(yīng)，產(chǎn)物中

硫元素全部以SO『的形式存在，該反應(yīng)的離子方程式為。

(3)濾液X可進一步分離出多種化合物，其一為鹽類，該鹽在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中可用作。

(4)OMS-2是一種納米級的分子篩。分別用OMS-2和MnO,對甲醛進行催化氧化，在相同時間

內(nèi)甲醛轉(zhuǎn)化率和溫度的關(guān)系如圖：由圖可知，OMS-2與Mn。,相比，催化效率較高的是,

原因是。

(5)甲醛(HCHO)在OMS-2催化氧化作用下生成CCh和H2O,現(xiàn)利用OMS-2對某密閉空間的甲

醛進行催化氧化實驗。實驗開始時，該空間內(nèi)甲醛含量為1.22mg-LICO2含量為0.59mg-

「'，一段時間后測得CO2含量升高至L47mg.Lr,該實驗中甲醛的轉(zhuǎn)化率為(保留三位

有效數(shù)字)。

4.某種電鍍污泥主要含有硅化亞銅(CsTe)、三氧化二倍(CrzCh)以及少量的金(Au),可用于制取

NazCnO溶液、金屬銅和粗碎等，以實現(xiàn)有害廢料的資源化利用，工藝流程如下：

純堿、空氣

電

鍍

粗

燃

硫

污水

燒

泥浸渣

C02Na2CrO4

溶液

酸化一NazCrzO,容液

己知：煨燒時，CuzTe發(fā)生的反應(yīng)為Cu2Te+2O2=2CuO+TeO2。

(l)Te元素在元素周期表中的位置為,該元素最高化合價為0

(2)燃燒時，Cr2O3發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為o

(3)浸出液中除了含有TeOSCM在電解過程中不反應(yīng))外，還含有(填化學(xué)式)。電解沉積

過程中析出單質(zhì)銅的電極為極。

(4)工業(yè)上用重倍酸鈉(NazCnCh)母液生產(chǎn)重倍酸鉀(KzCnCh)的工藝流程如圖所示：

氧化還

KZCQOLC產(chǎn)

原反應(yīng)

通過冷卻結(jié)晶能析出大量K2Cr2O7的原因是。

(5)測定產(chǎn)品中K2Cr2O7含量的方法如下：稱取試樣2.50g配成250mL溶液，取25.00mL置于

錐形瓶中，加入足量稀硫酸和幾滴指示劑，用0.1000010卜「例出圻幡04)2標準液進行滴定。

滴定過程中發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為o若三次

實驗消耗(NH4”Fe(SO4)2標準液的體積平均為25.00mL,則所得產(chǎn)品中LCnCh的純度為

(保留三位有效數(shù)字)。

5.鉆酸鋰電池的正極材料含有鉆酸鋰(LiCoCh)、導(dǎo)電劑乙快黑、鋁箔及少量鐵，通過如圖工藝

流程可回收鋁、鉆、鋰。

Na2CO.(

NaOHH2SO4>

溶液H2O2

廢

舊

鋰

電

池

溫度/七

(l)鉆酸鋰電池放電時負極反應(yīng)式為Li￡6—xe-=C6+尤Li+,拆解廢舊電池前進行放電處理，既

可保證安全又有利于回收鋰。有利于回收鋰的原因是。

(2)“酸浸"時Co、Li元素的浸出率隨溫度的變化如圖所示：“酸浸”的適宜溫度是,該過

程有多個反應(yīng)，鉆酸鋰發(fā)生的主要反應(yīng)的離子方程式為。

(3)“調(diào)pH除雜”的目的是使Fe3+沉淀完全[c(Fe3+)Wlxi()-5moi，Li],則常溫下應(yīng)控制

8

pH>[已知I：Fe(OH)3的%,為lxl0^]?

(4)沉鋰過程要對所得濾渣進行洗滌，檢驗沉淀是否洗凈的操作為。

(5)沉鉆的化學(xué)方程式為o將

100mL0.50mol-L?CoSCU溶液沉鉆所得晶體配成溶液，經(jīng)過一系列處理后通過滴定實驗測得

-1

消耗0.50mol-L碘標準溶液48.50mL,則沉鉆過程中CoC2O4-2H2O的產(chǎn)率為(己知：

在“一系列處理”過程中二價鉆被碘氧化成三價鉆)。

6.三氯化釘是一種重要的貴金屬化合物，廣泛應(yīng)用于氯堿工業(yè)中金屬陽極釘涂層及加氫催化劑。

I,三氯化釘?shù)闹苽?/p>

將金屬釘粉與氯化鈉混合后，加入微量還原性淀粉，將溫度升高到800?1000℃,再往熔

融的熔體中通入氯氣，大部分釘粉轉(zhuǎn)化為氯釘酸鈉(NazRuCk)，再經(jīng)過一系列化學(xué)工藝制備出三

氯化釘。

(1)生成氯釘酸鈉的化學(xué)方程式為_____________________________________

(2)升溫階段加入還原性淀粉的作用是

II.三氯化釘?shù)幕厥?/p>

從廢棄催化劑回收三氯化釘?shù)囊环N工藝流程如下圖所示:

KOH/KNOtNaClO/H.SO,

廠殘余液

郴鹽酸.

減壓.B-RuCh

RuCl

紅棕色I氣體LRU。畿吸收"麗晶體

回答下列問題:

(3)“氧化”時加H2SO4的目的________________________________________

(4)”吸收，，過程中加入乙醇的作用是_________________________________

(5)可用氫還原重量法測定產(chǎn)品的純度，其原理為2RuCb+3H2=2Ru+6HCl。某同學(xué)對產(chǎn)

品純度進行測定，所得數(shù)據(jù)記錄如下:

實驗序號產(chǎn)品質(zhì)量/g固體Ru質(zhì)量/g

?1.25000.4900

②1.25000.5100

③1.25000.5000

則產(chǎn)品的純度為(用百分數(shù)表示，保留兩位有效數(shù)字)。

(6)釘及其化合物在合成工業(yè)上有廣泛用途，下圖是用釘(Ru)基催化劑催化合成甲酸的過程。

每生成92g液態(tài)HCOOH放出62.4kJ的熱量。

①根據(jù)圖示寫出該反應(yīng)的熱化學(xué)方程式

②下列說法正確的是o

a.圖示中物質(zhì)1為該反應(yīng)的催化劑

b.圖示中參與循環(huán)的物質(zhì)只有CO2和H2

c.反應(yīng)的活化能為62.4kJ-mol1

2.(2020.湖北黃岡高三測試)氧化銘綠(CnO3)的性質(zhì)獨特，在冶金、顏料等領(lǐng)域

有著不可替代的地位。一種利用淀粉水熱還原格酸鈉制備氧化銘綠的工藝流程如下:

?------1后處理|

\

銘酸鈉

碳化母液濾液濾液

工工工1,

|寧還原I過濾HT洗滌H一燒H洗滌'烘_j干__、篩_分I

淀粉蒸播水產(chǎn)品

已知：①向含少量Na2co3的格酸鈉堿性溶液中通入CO2可制得不同碳化率的

鋁酸鈉碳化母液；

②“還原”反應(yīng)劇烈放熱，可制得Cr(OH)3漿料。

(1)該工藝中“還原”反應(yīng)最初使用的是蔗糖或甲醛，后來改用價格低廉的淀粉。

請寫出甲醛(HCHO)與倍酸鈉(Na2CrO4)溶液反應(yīng)的離子方程式

(2)將混合均勻的料液加入反應(yīng)釜，密閉攪拌，恒溫發(fā)生“還原”反應(yīng)，下列有

關(guān)說法錯誤的是(填字母)o

A.該反應(yīng)無需加熱即可進行

B.必要時可使用冷卻水進行溫度控制

C.銘酸鈉可適當過量，使淀粉充分反應(yīng)

D.應(yīng)建造廢水回收池，回收含格廢水

(3)測得反應(yīng)完成后在不同恒溫溫度、不同碳化率下Cr(VI)還原率如下圖。實際

生產(chǎn)過程中Cr(VI)還原率可高達99.5%以上，“還原”階段采用的最佳反應(yīng)條件為

15017019()210230250

恒溫溫度

(4)濾液中所含溶質(zhì)為____________________________________________

該水熱法制備氧化格綠工藝的優(yōu)點有

_______________________(請寫出兩條)。

(5)由水熱法制備的氫氧化格為無定型氫氧化銘[Cr(OH"〃H2O]。將洗滌并干燥

后的氫氧化格濾餅充分燃燒，質(zhì)量損失與固體殘留質(zhì)量比為9：19,經(jīng)計算得出n

-o

(6)重銘酸鈉(Na2Cr2O7-H2O)與硫酸鏤熱分解法也是一種生產(chǎn)氧化銘綠的方法，生產(chǎn)

過程中產(chǎn)生的氣體對環(huán)境無害，其反應(yīng)的化學(xué)方程式為

—3.(2020.河北保定市高三二模)金屬金在自然界中的量極少，用途非常廣泛,通

常以輝鈿礦為原料提取金屬鈿，工藝流程如圖所示：

無Cl2、。，放

[濾渣]陽.-出,電解液

輝1

可循環(huán)使用

錫

EHCI|氧酸化浸.一除雜I瞥—油廠,I心解

礦

|,?,上|劑.過濾,__L,陰極

I慮液U"：',|陰

|濾一|產(chǎn)物鉛

已知：①輝鈾礦主要成分是Bi2s3,還含少量N2O3、SiO2、鐵的氧化物和硫化

物等。

②由2。3能溶于酸，NaBiCh不溶于水。

③常溫下，Ksp[Fe(OH)3]=4X1038,/Csp[Bi(OH)3]=4XIO_30；Ksp[Fe(OH)2]=

8.0X10-16；

回答下列問題：

(1)寫出酸浸氧化時Bi2s3被氧化成硫單質(zhì)的化學(xué)方程式

(2)濾渣1的成分為

(3)除雜劑的作用a.調(diào)節(jié)溶液pH,b,寫出一種能提高產(chǎn)物產(chǎn)量的除雜

劑o

(4)濾液2還可用來制備NaBiCh,可向濾液2中加入NaOH和NaClO溶液制取

NaBiOs,寫出該反應(yīng)的離子方程式

4.(2021-1月重慶市學(xué)業(yè)水平選擇考適應(yīng)性測試，15)碳酸鋸(SrCO3)是一種重要的工

業(yè)原料，廣泛用于生產(chǎn)錮鐵氧體磁性材料。一種以菱銀礦(含80?90%SrCO3,少量

MgCO3、CaCO3、BaCCh等)制備高純碳酸鍋的工藝流程如下：

菱熱水稀疏酸水、NHiHCO：,高

盥,____,廠國JL,______,氫氧純

礦T粉碎卜言源”浸取［除-H結(jié)晶卜化-T沉鋸4碳

焦笄J斤"1廠晶體酸

藍CO濾渣1濾渣2母液鋸

SKOH)?在水中的溶解度

溫度/℃10203040608090100

溶解度/(g/100g)1.251.772.643.958.4220.244.591.2

(1)元素Sr位于元素周期表第周期第族。

(2)菱鋸礦、焦炭混合粉碎的目的是。

⑶“立窯燃燒”中SrCO3與焦炭反應(yīng)的化學(xué)方程式為

進行燃燒反應(yīng)的立窯襯里應(yīng)選擇(填“石英砂磚”或“堿性耐火病”)。

(4)“浸取”中用熱水浸取而不用冷水的原因是

____________________________________________________________;

濾渣1含有焦炭、Ca(OH)2和o

(5)“沉錮”中反應(yīng)的化