【能力版】微专题16 热点金属（Li、Sr、Pb、Zn、Ti、Mo）及化合物的制备和性质-备战2025年高考化学一轮复习考点微专题

第16讲 热点金属（Li、Sr、Pb、Zn、Ti、Mo）及化合物的制备和性质 01考情分析 02真题精研 03规律·方法·技巧 04经典变式练 05核心知识精炼 06基础测评 07能力提升 考情分析 化工流程题是近年高考中备受关注的一类题型，热点金属及其化合物工业制备是其主要出题方向。此类试题集综合性、真实性、开放性于一体，包含必要的操作名称、化工术语或文字说明，考查知识面广、综合性强、思维容量大。题干的呈现形式多为流程图、表格和图像；设问角度一般为操作措施、物质成分、化学反应、条件控制的原因和产率计算等，能力考查侧重于获取信息的能力、分析问题的能力、语言表达能力和计算能力；涉及到的化学知识有基本理论、元素化合物和实验基础知识等。今后仍是命题的方向。 真题精研 1．（2024·山东·高考真题）以铅精矿(含，等)为主要原料提取金属和的工艺流程如下： 回答下列问题： (1)“热浸”时，难溶的和转化为和及单质硫。溶解等物质的量的和时，消耗物质的量之比为 ；溶液中盐酸浓度不宜过大，除防止“热浸”时挥发外，另一目的是防止产生 (填化学式)。 (2)将“过滤Ⅱ”得到的沉淀反复用饱和食盐水热溶，电解所得溶液可制备金属“电解I”阳极产物用尾液吸收后在工艺中循环使用，利用该吸收液的操作单元为 。 (3)“还原”中加入铅精矿的目的是 。 (4)“置换”中可选用的试剂X为 (填标号)。 A．         B．        C．        D． “置换”反应的离子方程式为 。 (5)“电解II”中将富银铅泥制成电极板，用作 (填“阴极”或“阳极”)。 规律·方法·技巧 解答化工工艺流程题的三种方法 （1）首尾分析法：对比流程中第一种物质与产品，从对比中找出原料与产品之间的关系，理清流程中原料转化为产品的基本原理以及分离除杂的方式，结合题问逐一作答。 （2）截段分析法：对于较复杂的采用截段，再进行整合。 （3）“瞻前顾后”分析法：在流程中除了考虑将原料转化为产品，还要考虑副产品的循环使用，这类题常要瞻前又要顾后。 经典变式练 1．（2024·黑龙江·二模）某电化学锂富集装置如图，工作步骤如下：Ⅰ.向MnO2所在腔室通入海水，启动电源乙，使海水中进入MnO2结构形成；Ⅱ.关闭电源乙和海水通道，启动电源甲，同时向电极a上通入O2.下列说法错误的是 A．电极b与电源乙的正极相连 B．步骤Ⅰ时，腔室2中的进入MnO2所在腔室 C．步骤Ⅱ时，阳极的电极反应式为 D．在电极a上每消耗5.6 L O2(换算成标准状况)，腔室1质量增加7 g 2．（2024·黑龙江大庆·模拟预测）一种以钛铁矿(FeTiO3，含Fe2O3、CaO、SiO2等杂质)为主要原料制备钛白粉(TiO2)的工艺流程如图所示。 已知：“酸浸”后钛元素主要以形式存在，在80℃左右水解生成。 下列说法不正确的是 A．“酸溶”时不宜用硝酸替换硫酸 B．滤渣①的主要成分为和 C．常温下溶解度：小于 D．制备过程中硫酸可以循环使用 核心知识精炼 一、锂的工业制备工艺流程图： 1．矿石提取锂工艺 2．盐湖卤水提取锂工艺 二、锶的工业制备工艺流程图： 三、铅的工业制备工艺流程图： 四、钛的工业制备工艺流程图： 1．海绵钛冶炼工艺 用镁还原四氯化钛（TiCl4）制取金属钛的过程，是金属钛生产的主要方法之一。还原作业在高温、惰性气体保护气氛中进行，还原产物主要采用真空蒸馏法分离出剩余的金属镁和MgCl2，获得海绵状金属钛。其工艺特征是在镁热还原TiCl4结束后，便将热态还原产物在高温下直接转入真空蒸馏分离金属镁和MgCl2，这是镁热还原法工业化以来的重大技术进步。工艺流程如下： 2．钠（Na）还原法 又称亨特（ Hunter ）法 ，是最早研究用来制取金属钛的方法，其流程图如下所示： 钠还原法的四氯化钛（TiCl4）生产过程与镁热还原法完全相同。在惰性气氛保护下，用Na还原TiCl4生产海绵钛，它的主要反应为：   TiCl4 ＋ 2Na ＝ TiCl2 ＋ 2NaCl    （1）    TiCl2 ＋ 2Na ＝ Ti ＋ 2NaCl         （2）   TiCl4 ＋ 4Na ＝ Ti ＋ 4NaCl         （3） 将制得的还原产物，用水洗除盐操作，最后进行产品后处理即得产品海绵钛。 按照还原过程进行的方式，钠法工艺可分为一段法和两段法。反应过程如果按照式（3）一次完成还原反应制取海绵钛的工艺称为一段法。反应过程如果第一步按式（1）制取TiCl2，然后第二步按式（2）继续将TiCl2还原为海绵钛的工艺称为二段式。目前，两种方法在工业生产中均得到应用。 五、锌的工业制备工艺流程图： 六、钼的工业制备工艺流程图： 基础测评 1．（2024·辽宁朝阳·二模）钛铁矿( FeTiO3)制取金属钛的流程如图所示(已知TiCl4为无色液体，极易水解；Ti3+的还原性强于Fe2+) 下列说法正确的是 A．钛铁矿( FeTiO3)中Ti的化合价是+3 B．氯化过程中反应2FeTiO3+6C+7Cl22FeCl3+6CO+ 2TiCl4 C．镁与TiCl4置换时可以用氮气做保护气 D．制取金属钛时可以用Na与TiCl4溶液反应 2．（2024高三下·全国·专题练习）废旧铅蓄电池的铅膏中主要含有PbSO4、PbO2、PbO和Pb．还有少量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 PbSO4 PbCO3 BaSO4 BaCO3 Ksp 2.5×10-8 7.4×10-14 1.1×10-10 2.6×10-9 一定条件下，一些金属氢氧化物沉淀时的如下表： 金属氢氧化物 Fe(OH)3 Fe(OH)2 Al(OH)3 Pb(OH)2 开始沉淀的pH 2.3 6.8 3.5 7.2 完全沉淀的pH 3.2 8.3 4.6 9.1 (1)在“脱硫”中PbSO4转化反应的离子方程式为 ，用沉淀溶解平衡原理解释选择Na2CO3的原因 。 (2)在“脱硫”中，加入Na2CO3不能使铅膏中BaSO4完全转化，原因是 。 3．（23-24高三下·陕西西安·阶段练习）SrCO3可用于生产纳米材料，常温下，以天青石矿(主要成分为SrSO4，含少量CaCO3、MgCO3、ZnCO3、Al2O3、Fe2O3及FeO等杂质)为原料制备SrCO3的流程如下： 已知：①、。 ②该工艺条件下，有关金属离子开始沉淀和完全沉淀以及部分离子的氢氧化物开始溶解的pH见下表： 金属离子 Fe3+ Al3+ Zn2+ Mg2+ 开始沉淀的pH(c=1×10-2mol·L-1) 2.1 4.2 6.0 10.4 完全沉淀的pH(c=1×10-5mol·L-1) 4.1 5.2 8.0 12.4 氢氧化物沉淀开始溶解的pH - 7.8 10.05 - (1)“盐浸”时，为了提高锶的浸取率可以采取的措施是 (写一条即可)，采用适当浓度Na2CO3溶液盐浸的目的是 (用离子方程式表示)。 (2)“酸浸”时加入H2O2的目的是 (用离子方程式表示)。 (3)“第一次调pH”时，需要调pH的范围是 ，当Al3+刚好完全沉淀时，溶液中Fe3+的浓度为 mol·L-1。 (4)“第三次调pH至12.5”后，需对反应液在95℃水浴中加热，并趁热过滤出“滤渣3”，趁热过滤的目的是 。 (5)“沉锶”时，主要反应的离子方程式为 。 (6)“系列操作”包括 (填操作名称)。 4．（2024·全国·模拟预测）某工厂从主要成分为、、、的烟灰中分别回收铜、锌、铅元素的部分流程如图所示： 已知：常温下，，。 回答下列问题： (1)“酸浸”阶段发生反应的离子方程式为 。 (2)“置换”阶段，反应结束后应迅速过滤，否则会导致铜的析出率降低，原因是 。 (3)“氧化”阶段，的实际用量必须大于理论用量的原因是 。 (4)可以有多种选择，若是，则“调”时反应生成红褐色物质的离子方程式为 ；“系列操作”是指 、过滤、洗涤、烘干。 (5)一定条件下，利用食盐水可从“料渣”中提取铅，已知在不同浓度的溶液中，温度对铅浸出率的影响如图所示： ①已知：反应的平衡常数为，则溶于过量溶液发生转化反应：，其平衡常数 （用含的代数式表示）。 ②从“料渣”中浸取铅的最合适的条件是 。 5．（2024·北京西城·二模）处理废旧铅酸电池中的含铅浆液（主要含、）的一种流程示意图如下。 已知：i.，， ii.和均为可溶于水的强电解质。 (1)向含铅浆液中加入过量的实现转化脱硫。 ①结合离子方程式说明溶液显碱性的原因： 。 ②转化脱硫反应的离子方程式是 。 ③检验，证明固体a已洗涤干净，操作和现象是 。 (2)受热时，分解产生，最终生成PbO。 将样品置于氩气中加热，316℃时，剩余固体的质量为713mg，此时固体中 。［、］ (3)“还原”时加入溶液，反应的化学方程式是 。 (4)“浸出”反应的离子方程式是 。 (5)以惰性电极电解溶液制得Pb，溶液b中可循环利用的物质是 。 6．（2024·山西·模拟预测）是生产含钼催化剂的重要原料，能溶于氨水和强碱。以钼精矿(主要成分是，还含有、、、等杂质)为原料制备的工艺流程如图所示： 已知：①“焙烧”时和发生反应；元素转化为、、； ②“氨浸”时，元素以的形式进入滤液1中，而元素进入滤渣1中； ③。 回答下列问题： (1)尾气的成分有和 (填化学式)。 (2)“滤渣1”的主要成分是和 (填化学式)。 (3)写出“除杂”时反应的离子方程式 。除杂后测得溶液中，列式计算并判断是否沉淀完全 。 (4)“酸沉”时加入的作用是 。 (5)写出四钼酸铵[]发生“焙解”的化学方程式 。 (6)的结构和相似，如图，易升华，则晶体类型为 。晶体有多种晶胞，正交相具有独特的层状结构，层与层之间的作用力为范德华力，根据结构和作用力预测正交相晶体在日常生活中可用作 。 (7)工业上还可以在碱性环境下用溶液和反应制备钼酸盐，同时生成副产品硫酸盐，写出该反应的离子方程式 。 能力提升 1．（23-24高三上·吉林白城·阶段练习）锂被誉为“高能金属”，以废旧锂离子电池的正极材料(主要含有及少量、等)为原料制备的一种工艺流程如图1所示。 回答下列问题： (1)“除铝”时所得溶液中含铝微粒为 (填化学式，下同)。 (2)“酸溶”时，若用浓盐酸代替和的混合液，则有一种黄绿色气体生成，该反应的还原剂为 。 (3)该流程中涉及过滤，实验室过滤时玻璃棒的作用为 。 (4)写出“除钴”过程中发生反应的离子方程式： 。 (5)电池是近年来发明的一种低成本高效电池，该电池首先通过与反应产生，然后通过还原反应再生，电池结构如图2所示。 ①正极反应式为 。 ②每转移电子，理论上消耗 。 (6)锂—空气二次电池的反应原理为，其放电时的工作原理如图3所示。 ①充电时阳极电极反应式为 。 ②放电时，若B极增重，则通过外电路电子的物质的量为 。 2．（23-24高三下·辽宁锦州·阶段练习）可用于金属冶炼和锶盐制备等。以天青石(成分为、、、)为原料制备的工艺流程如图。 已知：常温下，、、。 回答下列问题： (1)天青石磨成粉的目的是 ，为达到同样的目的还可以采取的措施为 (填1条即可)。 (2)天青石粉中的与氨水、溶液反应的离子方程式为 ；溶液中 (填“>”“<”或“=”)；将滤液1蒸发浓缩、冷却结晶可得副产物 (填化学式)。 (3)滤渣的主要成分为 (填化学式)。 (4)打浆酸溶后的滤液加热至95~100℃，加溶液调的目的是 。 (5)碱析后获得的操作为 。 (6)实验室可通过 鉴别和。 3．（23-24高三下·江苏南通·开学考试）电解锰渣主要含、、、。利用电解锰回收铅的工艺如图所示[已知：]： (1)关于电解锰渣回收铅的工艺 ①“还原酸浸”时，氧化生成的离子方程式为 。 ②“浸出液”含有的盐类主要有和 (填化学式)。 ③从平衡移动的角度分析“浸铅”反应发生的原因： 。 (2)利用可制备。以、和为原料，通过混合后进行沉淀转化可制得。已知：的产率随的变化如图1所示。 ①制备时，控制约为8的原因是 。 ②设计如图装置(均为惰性电极)电解溶液制取。图中右侧电极产生的气体为 。 (3)利用可制得。受热分解为的和价的混合氧化物，价的能氧化浓盐酸生成。现将加热分解得到，向“剩余固体”中加入足量的浓盐酸得到。生成的和的物质的量相等。计算“剩余固体”中原子个数比。(写出计算过程) 。 4．（2024·上海·模拟预测）研究从含锌资源中获取Zn的途径具有重要意义。 Ⅰ.工业上酸浸提锌 氧化锌矿中含有ZnO、、FeO、PbO、、CaO、等。 已知： ⅰ.几种难溶电解质的 难溶电解质 ⅱ.浸出液中主要金属正离子浓度 粒子 和Fe Al 浓度(mol/L) 0.3 0.1 0.1 (1)浸出渣的主要成分有、和。PbO和反应的离子方程式是 。 (2)加入试剂a的目的是 。 (3)电解前，含溶液中铁和铝的离子浓度均需小于，应调节pH的范围是(忽略①和②导致的体积变化)___________。 A．3.0~4.0 B．4.0~5.0 C．5.0~6.0 D．6.0~7.0 Ⅱ.实验室中氨浸提锌 已知： ⅲ. ⅳ.M的结构简式如图所示，R为，两个羟基中、酚羟基酸性较强。 (4)NH3和浸取ZnO发生反应的离子方程式是 。 (5)M能与形成稳定的配合物X，相关反应为。 ①补全图中X的结构并用“…”标出氢键 。 ②X中形成氢键有利于的萃取，原因可能是 。 (6)从平衡移动的角度解释能提高有机溶液中X含量的原因： 。 5．（2024·安徽六安·模拟预测）钛被称为“二十一世纪的金属”，绿矾是重要的化工原料，用钛铁矿[主要成分是钛酸亚铁(FeTiO3)，含少量Fc2O3、MgO，SiO2等杂质]作原料生产金属钛和绿矾(FeSO4⋅7H2O)等产品的一种工艺流程如下： 已知：Ti有两种价态，在水溶液中主要以TiO2+(无色)、Ti3+(紫色)形式存在。 请回答下列问题： (1)硫酸与FeTiO3反应生成TioSO4的化学方程式是 。向滤液1中加入适量铁粉，至刚好出现紫色为止，此时溶液仍呈强酸性。已知：氧化性：，则加入适量铁粉的原因是 。 (2)系列操作具体为 ，经系列操作后，再对所得到的绿矾晶体用75%的乙醇溶液洗涤，用乙醇溶液洗涤绿矾的优点为 。 (3)滤液2中加入适量的试剂A，A可选用 (填标号)。 a．稀硫酸    b．碳酸镁    c．二氧化碳    d．鼓入空气 (4)用石墨作阳极、钛网作阴极、熔融CaF2-CaO作电解质，利用如图所示装置获得金属钙，并以钙为还原剂还原二氧化钛制备金属钛。 写出阴极区反应的电极总反应式： 。 6．（2024·辽宁丹东·二模）金属钼在工业和国防建设中有重要的作用，其化合物钼酸钠晶体可制造金属缓释剂。由钼精矿（主要成分为，含有少量不反应的杂质）制备钼及钼酸钠晶体的工艺流程如图所示，回答下列问题： (1)操作1的名称为 。 (2)焙烧过程中采用“多层逆流（空气从炉底进入，钼精矿经粉碎后从炉顶进入）焙烧”，下图为焙烧时各炉层固体物料的物质的量百分数。 ①图中x= ；“多层逆流焙烧”的优点是 ； ②某些生产工艺在焙烧时加入碳酸钙会更环保，其原因是 （用化学方程式表示）； (3)碱浸时发生反应的离子方程式为 ； (4)已知钼酸钠的溶解度曲线如图所示，要获得钼酸钠晶体的操作2为 、 、过滤、洗涤、干燥； (5)在实际生产中会有少量生成，用固体除去．在除前测定碱浸液中，当开始沉淀时，的去除率为 %（保留整数）[已知，溶液体积变化忽略不计]。 2 学科网（北京）股份有限公司 $$ 第16讲 热点金属（Li、Sr、Pb、Zn、Ti、Mo）及化合物的制备和性质 01考情分析 02真题精研 03规律·方法·技巧 04经典变式练 05核心知识精炼 06基础测评 07能力提升 考情分析 化工流程题是近年高考中备受关注的一类题型，热点金属及其化合物工业制备是其主要出题方向。此类试题集综合性、真实性、开放性于一体，包含必要的操作名称、化工术语或文字说明，考查知识面广、综合性强、思维容量大。题干的呈现形式多为流程图、表格和图像；设问角度一般为操作措施、物质成分、化学反应、条件控制的原因和产率计算等，能力考查侧重于获取信息的能力、分析问题的能力、语言表达能力和计算能力；涉及到的化学知识有基本理论、元素化合物和实验基础知识等。今后仍是命题的方向。 真题精研 1．（2024·山东·高考真题）以铅精矿(含，等)为主要原料提取金属和的工艺流程如下： 回答下列问题： (1)“热浸”时，难溶的和转化为和及单质硫。溶解等物质的量的和时，消耗物质的量之比为 ；溶液中盐酸浓度不宜过大，除防止“热浸”时挥发外，另一目的是防止产生 (填化学式)。 (2)将“过滤Ⅱ”得到的沉淀反复用饱和食盐水热溶，电解所得溶液可制备金属“电解I”阳极产物用尾液吸收后在工艺中循环使用，利用该吸收液的操作单元为 。 (3)“还原”中加入铅精矿的目的是 。 (4)“置换”中可选用的试剂X为 (填标号)。 A．         B．        C．        D． “置换”反应的离子方程式为 。 (5)“电解II”中将富银铅泥制成电极板，用作 (填“阴极”或“阳极”)。 【答案】(1) 1:1 H2S (2)热浸 (3)将过量的Fe3+还原为Fe2+ (4) C (5)阳极 【分析】本题以铅精矿(含，等)为主要原料提取金属和， “热浸”时，难溶的和转化为和及单质硫，被还原为Fe2+，过滤I除掉单质硫滤渣，滤液中在稀释降温的过程中转化为PbCl2沉淀，然后用饱和食盐水热溶，增大氯离子浓度，使PbCl2又转化为，电解得到Pb；过滤II后的滤液成分主要为、FeCl2、FeCl3，故加入铅精矿主要将FeCl3还原为FeCl2，试剂X将置换为Ag，得到富银铅泥，试剂X为铅，尾液为FeCl2。 【解析】（1）“热浸”时，将和中-2价的硫氧化为单质硫，被还原为Fe2+，在这个过程中Pb和Ag的化合价保持不变，所以等物质的量的和时，S2-物质的量相等，所以消耗的物质的量相等，比值为1:1；溶液中盐酸浓度过大，这里主要考虑氢离子浓度会过大，会生成H2S 气体。 （2）“过滤Ⅱ”得到的沉淀反复用饱和食盐水热溶，会溶解为，电解溶液制备金属，在阴极产生，阳极Cl-放电产生Cl2， 尾液成分为FeCl2，FeCl2吸收Cl2后转化为FeCl3，可以在热浸中循环使用。 （3）过滤Ⅱ所得的滤液中有过量的未反应的Fe3+，根据还原之后可以得到含硫滤渣，“还原”中加入铅精矿的目的是是将将过量的Fe3+还原为Fe2+。 （4）“置换”中加入试剂X可以可以得到富银铅泥，为了防止引入其他杂质，则试剂X应为Pb，发生的反应为：。 （5）“电解II”中将富银铅泥制成电极板，电解Ⅱ得到金属银和金属铅，将银和铅分离出来，所以不可能作为阴极，应作为阳极板，阳极放电视，银变成阳极泥而沉降下来，铅失电子为Pb2+，阴极得电子得到Pb，所以电极板应作阳极。 规律·方法·技巧 解答化工工艺流程题的三种方法 （1）首尾分析法：对比流程中第一种物质与产品，从对比中找出原料与产品之间的关系，理清流程中原料转化为产品的基本原理以及分离除杂的方式，结合题问逐一作答。 （2）截段分析法：对于较复杂的采用截段，再进行整合。 （3）“瞻前顾后”分析法：在流程中除了考虑将原料转化为产品，还要考虑副产品的循环使用，这类题常要瞻前又要顾后。 经典变式练 1．（2024·黑龙江·二模）某电化学锂富集装置如图，工作步骤如下：Ⅰ.向MnO2所在腔室通入海水，启动电源乙，使海水中进入MnO2结构形成；Ⅱ.关闭电源乙和海水通道，启动电源甲，同时向电极a上通入O2.下列说法错误的是 A．电极b与电源乙的正极相连 B．步骤Ⅰ时，腔室2中的进入MnO2所在腔室 C．步骤Ⅱ时，阳极的电极反应式为 D．在电极a上每消耗5.6 L O2(换算成标准状况)，腔室1质量增加7 g 【答案】D 【分析】启动电源乙，使海水中Li+进入MnO2结构形成LixMn2O4，MnO2中锰元素的化合价降低，作阴极，与电源乙的负极相连，电极反应式为：2MnO2+xLi++xe-=LixMn2O4；电极b作阳极，连接电源乙正极，电极反应式为：2H2O-4e-=O2↑+4H+，关闭电源乙和海水通道，启动电源甲，向电极a上通入空气，使LixMn2O4中的Li+脱出进入腔室1，则电极a为阴极，电极反应式为：2H2O+O2+4e-=4OH-，阳极的电极反应式为：LixMn2O4-xe-=xLi++2MnO2。 【解析】A．由分析得，电极b作阳极，连接电源乙正极，故A正确； B．步骤Ⅰ时，MnO2中锰元素的化合价降低，作阴极，腔室2中的向阴极移动，进入MnO2所在腔室，故B正确； C．由分析得，步骤Ⅱ时，阳极的LixMn2O4失去电子，变为Li+和MnO2，电极反应式为，故C正确； D．电极a为阴极，电极反应式为：2H2O+O2+4e-=4OH-，每消耗5.6 L O2(换算成标准状况)，即0.25molO2，转移电子数为1mol，即有1molLi+进入腔室1，腔室1增重：0.25mol×32g/mol+1mol×7g/mol=15g，故D错误； 故选D。 2．（2024·黑龙江大庆·模拟预测）一种以钛铁矿(FeTiO3，含Fe2O3、CaO、SiO2等杂质)为主要原料制备钛白粉(TiO2)的工艺流程如图所示。 已知：“酸浸”后钛元素主要以形式存在，在80℃左右水解生成。 下列说法不正确的是 A．“酸溶”时不宜用硝酸替换硫酸 B．滤渣①的主要成分为和 C．常温下溶解度：小于 D．制备过程中硫酸可以循环使用 【答案】C 【分析】钛铁矿的主要成分是FeTiO3，还含Fe2O3、CaO、SiO2等杂质，钛铁矿中加入稀硫酸酸浸，FeTiO3、Fe2O3、CaO分别和稀硫酸反应生成FeSO4、钛的硫酸盐、Fe2（SO4）3、CaSO4，SiO2不溶于稀硫酸，然后加入铁粉，Fe3+被还原为Fe2+，过滤得到的滤渣①中含有CaSO4、SiO2和过量Fe粉；滤液①中含有FeSO4、钛的硫酸盐，将滤液①冷却结晶得到滤渣②为硫酸亚铁晶体，过滤后滤液②中加热水解得到H2TiO3，滤液③中含有未水解的钛的硫酸盐和生成的硫酸，H2TiO3灼烧得到TiO2，据此分析解题。 【解析】A．由分析可知，酸溶后需将CaO转化为CaSO4除去，故“酸溶”时不宜用硝酸替换硫酸，A正确； B．由分析可知，滤渣①的主要成分为和，B正确； C．由分析可知，将滤液①冷却结晶得到滤渣②为硫酸亚铁晶体，则常温下溶解度：TiOSO4大于FeSO4•7H2O，C错误； D．由分析可知，滤液③中含有未水解的钛的硫酸盐和生成的硫酸，硫酸在制备过程中可以循环使用，D正确； 故答案为：C。 核心知识精炼 一、锂的工业制备工艺流程图： 1．矿石提取锂工艺 2．盐湖卤水提取锂工艺 二、锶的工业制备工艺流程图： 三、铅的工业制备工艺流程图： 四、钛的工业制备工艺流程图： 1．海绵钛冶炼工艺 用镁还原四氯化钛（TiCl4）制取金属钛的过程，是金属钛生产的主要方法之一。还原作业在高温、惰性气体保护气氛中进行，还原产物主要采用真空蒸馏法分离出剩余的金属镁和MgCl2，获得海绵状金属钛。其工艺特征是在镁热还原TiCl4结束后，便将热态还原产物在高温下直接转入真空蒸馏分离金属镁和MgCl2，这是镁热还原法工业化以来的重大技术进步。工艺流程如下： 2．钠（Na）还原法 又称亨特（ Hunter ）法 ，是最早研究用来制取金属钛的方法，其流程图如下所示： 钠还原法的四氯化钛（TiCl4）生产过程与镁热还原法完全相同。在惰性气氛保护下，用Na还原TiCl4生产海绵钛，它的主要反应为：   TiCl4 ＋ 2Na ＝ TiCl2 ＋ 2NaCl    （1）    TiCl2 ＋ 2Na ＝ Ti ＋ 2NaCl         （2）   TiCl4 ＋ 4Na ＝ Ti ＋ 4NaCl         （3） 将制得的还原产物，用水洗除盐操作，最后进行产品后处理即得产品海绵钛。 按照还原过程进行的方式，钠法工艺可分为一段法和两段法。反应过程如果按照式（3）一次完成还原反应制取海绵钛的工艺称为一段法。反应过程如果第一步按式（1）制取TiCl2，然后第二步按式（2）继续将TiCl2还原为海绵钛的工艺称为二段式。目前，两种方法在工业生产中均得到应用。 五、锌的工业制备工艺流程图： 六、钼的工业制备工艺流程图： 基础测评 1．（2024·辽宁朝阳·二模）钛铁矿( FeTiO3)制取金属钛的流程如图所示(已知TiCl4为无色液体，极易水解；Ti3+的还原性强于Fe2+) 下列说法正确的是 A．钛铁矿( FeTiO3)中Ti的化合价是+3 B．氯化过程中反应2FeTiO3+6C+7Cl22FeCl3+6CO+ 2TiCl4 C．镁与TiCl4置换时可以用氮气做保护气 D．制取金属钛时可以用Na与TiCl4溶液反应 【答案】B 【分析】FeTiO3中加入焦炭，再通入Cl2，焦炭被氧化为CO，FeTiO3转化为FeCl3、TiCl4；再加入Mg粉，在Ar存在的环境中加热至800℃，可制得Ti。 【解析】A．Ti3+的还原性强于Fe2+，则Fe3+能将Ti3+氧化为Ti4+，所以钛铁矿( FeTiO3)中Ti的化合价是+4价，A不正确； B．氯化过程中，Cl2将C氧化为CO，Fe2+氧化为Fe3+，则发生反应2FeTiO3+6C+7Cl22FeCl3+6CO+ 2TiCl4，B正确； C．镁是活泼的金属元素，能与氮气反应生成氮化镁，则镁与TiCl4置换时不能用氮气做保护气，C不正确； D．Na能与水反应，则制取金属钛时可以用Na与TiCl4的熔融液反应，不能使用TiCl4的水溶液，D不正确； 故选B。 2．（2024高三下·全国·专题练习）废旧铅蓄电池的铅膏中主要含有PbSO4、PbO2、PbO和Pb．还有少量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 PbSO4 PbCO3 BaSO4 BaCO3 Ksp 2.5×10-8 7.4×10-14 1.1×10-10 2.6×10-9 一定条件下，一些金属氢氧化物沉淀时的如下表： 金属氢氧化物 Fe(OH)3 Fe(OH)2 Al(OH)3 Pb(OH)2 开始沉淀的pH 2.3 6.8 3.5 7.2 完全沉淀的pH 3.2 8.3 4.6 9.1 (1)在“脱硫”中PbSO4转化反应的离子方程式为 ，用沉淀溶解平衡原理解释选择Na2CO3的原因 。 (2)在“脱硫”中，加入Na2CO3不能使铅膏中BaSO4完全转化，原因是 。 【答案】(1) PbSO4(s)+CO(aq)= PbCO3(s)+SO(aq) 反应PbSO4(s)+CO32- (aq)= PbCO3(s)+SO42- (aq)的平衡常数K==3.4×105>105，PbSO4可以比较彻底的转化为PbCO3 (2)反应BaSO4(s)+CO32- (aq)= BaCO3(s)+SO42- (aq)的平衡常数K==0.04<<105，反应正向进行的程度有限 【解析】(1)“脱硫”中，碳酸钠溶液与硫酸铅反应生成碳酸铅和硫酸钠，反应的离子方程式为：PbSO4(s)+CO32- (aq)= PbCO3(s)+SO42- (aq)，由一些难溶电解质的溶度积常数的数据可知，Ksp(PbCO3)=7.4×10-14，Ksp(PbSO4)=2.5×10-8，反应PbSO4(s)+CO32- (aq)= PbCO3(s)+SO42- (aq)的平衡常数K====≈3.4×105>105，说明可以转化的比较彻底，且转化后生成的碳酸铅可由酸浸进入溶液中，减少铅的损失； (2)反应BaSO4(s)+CO32- (aq)= BaCO3(s)+SO42- (aq)的平衡常数K====≈0.04<<105，说明该反应正向进行的程度有限，因此加入碳酸钠不能使铅膏中的BaSO4完全转化。 3．（23-24高三下·陕西西安·阶段练习）SrCO3可用于生产纳米材料，常温下，以天青石矿(主要成分为SrSO4，含少量CaCO3、MgCO3、ZnCO3、Al2O3、Fe2O3及FeO等杂质)为原料制备SrCO3的流程如下： 已知：①、。 ②该工艺条件下，有关金属离子开始沉淀和完全沉淀以及部分离子的氢氧化物开始溶解的pH见下表： 金属离子 Fe3+ Al3+ Zn2+ Mg2+ 开始沉淀的pH(c=1×10-2mol·L-1) 2.1 4.2 6.0 10.4 完全沉淀的pH(c=1×10-5mol·L-1) 4.1 5.2 8.0 12.4 氢氧化物沉淀开始溶解的pH - 7.8 10.05 - (1)“盐浸”时，为了提高锶的浸取率可以采取的措施是 (写一条即可)，采用适当浓度Na2CO3溶液盐浸的目的是 (用离子方程式表示)。 (2)“酸浸”时加入H2O2的目的是 (用离子方程式表示)。 (3)“第一次调pH”时，需要调pH的范围是 ，当Al3+刚好完全沉淀时，溶液中Fe3+的浓度为 mol·L-1。 (4)“第三次调pH至12.5”后，需对反应液在95℃水浴中加热，并趁热过滤出“滤渣3”，趁热过滤的目的是 。 (5)“沉锶”时，主要反应的离子方程式为 。 (6)“系列操作”包括 (填操作名称)。 【答案】(1) 粉碎天青石矿、适当增大Na2CO3溶液的浓度、适当升高温度、搅拌 (2)2Fe2++H2O2+2H+=2Fe3++2H2O (3) 5.2≤pH<6.0 1×10−8.3 (4)Ca(OH)2的溶解度随温度的升高而降低，可减少Ca2+在溶液中的残留 (5) (6)过滤、洗涤、干燥 【分析】天青石矿(主要成分为SrSO4，含少量CaCO3、MgCO3、ZnCO3、Al2O3、Fe2O3及FeO等杂质)加入适当浓度碳酸钠溶液进行盐浸，由已知信息①，盐浸可将SrSO4转化为SrCO3，将固体用盐酸酸浸溶解，酸浸同时加入氧化剂H2O2，将Fe2+氧化为Fe3+，便于后续沉淀，加入氢氧化钠溶液三次调pH，第一次沉淀Fe3+和Al3+，第二次调pH至9.5沉淀Zn2+，第三次调pH=12.5同时水浴加热至95℃沉淀Mg2+和Ca2+，趁热过滤后，滤液中加入氨水和碳酸氢铵的混合液沉锶，最终经过系列操作得高纯碳酸锶。 【解析】（1）粉碎天青石矿或适当增大溶液的浓度、适当升高温度、搅拌等均能提高浸取率。由已知信息①可知，可转化为，而最终目的也是制备，所以加溶液的目的是将转化为，反应的离子方程式为； （2）“酸浸”时，加入使转化为，以便后续步骤中除去杂质铁，反应的离子方程式为； （3）“第一次调pH”目的是除去和，根据表格数据知，时会沉淀，时会溶解，所以调节pH范围为：； 刚好完全沉淀时溶液中mol⋅L，刚好完全沉淀时溶液中mol⋅L，则，所以刚好完全沉淀时，溶液中mol⋅Lmol⋅L； （4）的溶解度随温度的升高而降低，水浴加热可使沉淀更充分，且趁热过滤可减少在溶液中的残留； （5）根据题干信息可知，“沉锶”时，主要反应的离子方程式为； （6）“沉锶”步骤中已经得到产品碳酸锶且为固体，所以后续“系列操作”为过滤、洗涤、干燥。 4．（2024·全国·模拟预测）某工厂从主要成分为、、、的烟灰中分别回收铜、锌、铅元素的部分流程如图所示： 已知：常温下，，。 回答下列问题： (1)“酸浸”阶段发生反应的离子方程式为 。 (2)“置换”阶段，反应结束后应迅速过滤，否则会导致铜的析出率降低，原因是 。 (3)“氧化”阶段，的实际用量必须大于理论用量的原因是 。 (4)可以有多种选择，若是，则“调”时反应生成红褐色物质的离子方程式为 ；“系列操作”是指 、过滤、洗涤、烘干。 (5)一定条件下，利用食盐水可从“料渣”中提取铅，已知在不同浓度的溶液中，温度对铅浸出率的影响如图所示： ①已知：反应的平衡常数为，则溶于过量溶液发生转化反应：，其平衡常数 （用含的代数式表示）。 ②从“料渣”中浸取铅的最合适的条件是 。 【答案】(1) (2)溶液中被空气氧化为，然后将氧化为 (3)能催化分解 (4) 蒸发浓缩、冷却结晶 (5) 用的食盐水、在时浸泡“料渣” 【分析】本题为工业流程题，从烟灰中分别回收铜、锌、铅元素，根据题中的要求依次作答，需注意在不同酸碱性条件下不同氧化物的反应和沉淀条件。 【解析】（1）（1）“酸浸”阶段被氧化为，离子方程式为，答案：； （2）（2）酸性条件下易被空气中的氧气氧化为，然后将氧化为，从而降低了铜的析出率，答案：溶液中被空气氧化为，然后将氧化为； （3）（3）自身会发生分解且能催化的分解，导致一部分无法用于氧化，故实际用量多于理论用量，答案：能催化分解； （4）（4）消耗水解产生的，促进的水解过程，相应的离子方程式为；滤液的溶质是，从溶液中析出晶体的方法是蒸发浓缩，冷却结晶，答案：、蒸发浓缩，冷却结晶； （5）（5）①根据已知信息，溶于溶液时发生的转化反应中，；②由图可知，当，温度为时铅的浸出率最高，故控制的浸取条件为用的食盐水、在时浸泡“料渣”；答案：、用的食盐水、在时浸泡“料渣”。 5．（2024·北京西城·二模）处理废旧铅酸电池中的含铅浆液（主要含、）的一种流程示意图如下。 已知：i.，， ii.和均为可溶于水的强电解质。 (1)向含铅浆液中加入过量的实现转化脱硫。 ①结合离子方程式说明溶液显碱性的原因： 。 ②转化脱硫反应的离子方程式是 。 ③检验，证明固体a已洗涤干净，操作和现象是 。 (2)受热时，分解产生，最终生成PbO。 将样品置于氩气中加热，316℃时，剩余固体的质量为713mg，此时固体中 。［、］ (3)“还原”时加入溶液，反应的化学方程式是 。 (4)“浸出”反应的离子方程式是 。 (5)以惰性电极电解溶液制得Pb，溶液b中可循环利用的物质是 。 【答案】(1) 溶液中存在：、，的水解程度大于的水解程度，溶液显碱性 取少量最后一次洗涤液于试管中，先加入稀盐酸，再加入溶液，无白色沉淀 (2)3:1 (3) (4) (5) 【分析】含铅浆液主要含、，加过量的碳酸铵把转化为PbCO3，固体a中含有、PbCO3，加热分解得到、PbO的混合物，用双氧水把还原为PbO，再用HBF4溶液“浸出”，得到Pb(BF4)2溶液，电解Pb(BF4)2溶液得HBF4溶液和Pb。 【解析】（1）①溶液中存在：、，的水解程度大于的水解程度，所以溶液显碱性。 ②转化脱硫反应是和反应，转化为PbCO3沉淀，反应的离子方程式是。 ③洗涤液中若不含，证明固体a已洗涤干净，操作和现象是取少量最后一次洗涤液于试管中，先加入稀盐酸，再加入溶液，无白色沉淀。 （2）将样品置于氩气中加热，316℃时，剩余固体的质量为713mg，反应生成二氧化碳的质量为88mg，二氧化碳的物质的量为，则反应生成PbO的物质的量为，此时固体中的质量为0.713g-×223g/mol=0.267g，n()=,3:1。 （3）“还原”时加入溶液把PbO2还原为PbO，反应的化学方程式是； （4）和均为可溶于水的强电解质，“浸出”时PbO和HBF4反应生成Pb(BF4)2和水，反应的离子方程式是； （5）以惰性电极电解溶液，阴极生成Pb，阳极生成氧气和HBF4，溶液b中可循环利用的物质是HBF4。 6．（2024·山西·模拟预测）是生产含钼催化剂的重要原料，能溶于氨水和强碱。以钼精矿(主要成分是，还含有、、、等杂质)为原料制备的工艺流程如图所示： 已知：①“焙烧”时和发生反应；元素转化为、、； ②“氨浸”时，元素以的形式进入滤液1中，而元素进入滤渣1中； ③。 回答下列问题： (1)尾气的成分有和 (填化学式)。 (2)“滤渣1”的主要成分是和 (填化学式)。 (3)写出“除杂”时反应的离子方程式 。除杂后测得溶液中，列式计算并判断是否沉淀完全 。 (4)“酸沉”时加入的作用是 。 (5)写出四钼酸铵[]发生“焙解”的化学方程式 。 (6)的结构和相似，如图，易升华，则晶体类型为 。晶体有多种晶胞，正交相具有独特的层状结构，层与层之间的作用力为范德华力，根据结构和作用力预测正交相晶体在日常生活中可用作 。 (7)工业上还可以在碱性环境下用溶液和反应制备钼酸盐，同时生成副产品硫酸盐，写出该反应的离子方程式 。 【答案】(1)、 (2)、 (3) ，沉淀完全 (4)降低溶液的，使钼酸铵转化为四钼酸铵晶体 (5) (6) 分子晶体 润滑剂 (7) 【分析】钼精矿在空气中焙烧，焙烧后含钼产物有MoO3、Fe2(MoO4)3、CuMoO4，之后氨浸得到滤液1和滤渣1，“滤液1”中主要的阳离子 [Cu(NH3)4]2+和，滤渣1主要是SiO2、、Fe(OH)3，再加入硫化铵溶液得到杂质金属元素的硫化物沉淀CuS，分离沉淀；之后向滤液中加入HNO3调节pH得到四钼酸铵沉淀[(NH4)2Mo4O13]，四钼酸铵焙解可得三氧化钼； 【解析】（1）“焙烧”时和发生反应生成CaSiO3和CO2，与氧气反应生成SO2，尾气的成分有和、； （2）“氨浸”时元素形成进入滤渣1中，和反应生成难溶于水，则“滤渣1”的主要成分是和、； （3）“除杂”时加入(NH4)2S目的是利用沉淀法将杂质Cu2+转化为金属硫化物CuS沉淀将除去，反应的离子方程式，除杂后测得溶液中，已知，此时溶液中，沉淀完全； （4）“酸沉”时加入的作用是降低溶液的，使钼酸铵转化为四钼酸铵晶体； （5）四钼酸铵[]发生“焙解”生成、氨气和水，反应的化学方程式； （6）的结构和相似，只存在共价键，易升华，则晶体类型为分子晶体，正交相具有独特的层状结构，层与层之间的作用力为范德华力，类似石墨的结构，在日常生活中可用作润滑剂； （7）次氯酸钠具有强氧化性，能够把MoS2在碱性条件下氧化为和，根据电子转移守恒和质量守恒写出发生反应的离子方程式为：。 能力提升 1．（23-24高三上·吉林白城·阶段练习）锂被誉为“高能金属”，以废旧锂离子电池的正极材料(主要含有及少量、等)为原料制备的一种工艺流程如图1所示。 回答下列问题： (1)“除铝”时所得溶液中含铝微粒为 (填化学式，下同)。 (2)“酸溶”时，若用浓盐酸代替和的混合液，则有一种黄绿色气体生成，该反应的还原剂为 。 (3)该流程中涉及过滤，实验室过滤时玻璃棒的作用为 。 (4)写出“除钴”过程中发生反应的离子方程式： 。 (5)电池是近年来发明的一种低成本高效电池，该电池首先通过与反应产生，然后通过还原反应再生，电池结构如图2所示。 ①正极反应式为 。 ②每转移电子，理论上消耗 。 (6)锂—空气二次电池的反应原理为，其放电时的工作原理如图3所示。 ①充电时阳极电极反应式为 。 ②放电时，若B极增重，则通过外电路电子的物质的量为 。 【答案】(1)或 (2) (3)引流 (4) (5) 7 (6) 0.1 【分析】 废旧锂离子电池的正极材料主要含有及少量、。正极材料加氢氧化钠溶解铝，滤渣用硫酸、双氧水“酸溶”，得到氯化铁、氯化锂、氯化钴溶液，调节溶液pH生成氢氧化铁沉淀除铁，滤液加碳酸氢铵生成碳酸钴沉淀除钴，过滤出碳酸钴，滤液加碳酸钠生成碳酸锂沉淀。 【解析】（1）“除铝”时，铝和氢氧化钠反应生成四羟基合铝酸钠，所得溶液中含铝微粒为。 （2）“酸溶”时，若用浓盐酸代替和的混合液，则有一种黄绿色气体生成，说明氯离子发生氧化反应生成氯气，该反应的还原剂为HCl。 （3）过滤装置图为，实验室过滤时玻璃棒的作用为引流； （4）“除钴”过程中氯化钴和碳酸氢铵发生反应生成碳酸钴沉淀，反应的离子方程式； （5）①正极Cu2O得电子生成单质铜，正极反应式为。 ②负极发生反应Li-e-=Li+，每转移电子，理论上消耗1molLi，消耗锂的质量为7g。 （6）①充电时，阳极Li2O2发生氧化反应生成氧气和锂离子，阳极电极反应式为。 ②放电时，若B极增重，说明正极生成2.3g Li2O2，则通过外电路电子的物质的量为。 2．（23-24高三下·辽宁锦州·阶段练习）可用于金属冶炼和锶盐制备等。以天青石(成分为、、、)为原料制备的工艺流程如图。 已知：常温下，、、。 回答下列问题： (1)天青石磨成粉的目的是 ，为达到同样的目的还可以采取的措施为 (填1条即可)。 (2)天青石粉中的与氨水、溶液反应的离子方程式为 ；溶液中 (填“>”“<”或“=”)；将滤液1蒸发浓缩、冷却结晶可得副产物 (填化学式)。 (3)滤渣的主要成分为 (填化学式)。 (4)打浆酸溶后的滤液加热至95~100℃，加溶液调的目的是 。 (5)碱析后获得的操作为 。 (6)实验室可通过 鉴别和。 【答案】(1) 增大接触面积，加快反应速率 搅拌 (2) = (3)、 (4)促使沉淀，便于除杂 (5)过滤 (6)焰色试验 【分析】在天青石(成分为SrSO4、BaSO4、CaSO4、SiO2)中加入氨水和碳酸氢铵，得到滤液1主要溶质为硫酸铵，硫酸锶转化为碳酸锶，再向固体中加入盐酸，滤渣中主要成分为二氧化硅和硫酸钡，打浆酸溶后的滤液加热至95~100℃，加NaOH溶液调pH = 14将钙离子转化为氢氧化钙，加入氢氧化钠碱析得到氢氧化锶，加纯水溶解后通入二氧化碳生成碳酸锶，据此回答。 【解析】（1）①天青石磨成粉的目的是增大接触面积，加快反应速率； ②为达到同样的目的还可以采取的措施为搅拌等； （2）①天青石粉中的SrSO4与氨水、NH4HCO3溶液反应生成碳酸锶、硫酸铵和水，离子方程式为：； ②根据质子守恒，得失氢离子相等，，则； ③滤液1主要溶质为硫酸铵，通过蒸发浓缩、冷却结晶可得副产物为( NH4)2SO4； （3）通过分析可知，滤渣的主要成分为BaSO4、SiO2； （4）打浆酸溶后的滤液加热至95~100℃，加NaOH溶液调pH=14的目的是：促使Ca2+沉淀，便于除杂； （5）通过分析可知，碱析后获得Sr(OH)2的操作为过滤； （6）实验室可通过焰色试验鉴别NaOH和Sr(OH)2，Sr(OH)2焰色试验为洋红色。 3．（23-24高三下·江苏南通·开学考试）电解锰渣主要含、、、。利用电解锰回收铅的工艺如图所示[已知：]： (1)关于电解锰渣回收铅的工艺 ①“还原酸浸”时，氧化生成的离子方程式为 。 ②“浸出液”含有的盐类主要有和 (填化学式)。 ③从平衡移动的角度分析“浸铅”反应发生的原因： 。 (2)利用可制备。以、和为原料，通过混合后进行沉淀转化可制得。已知：的产率随的变化如图1所示。 ①制备时，控制约为8的原因是 。 ②设计如图装置(均为惰性电极)电解溶液制取。图中右侧电极产生的气体为 。 (3)利用可制得。受热分解为的和价的混合氧化物，价的能氧化浓盐酸生成。现将加热分解得到，向“剩余固体”中加入足量的浓盐酸得到。生成的和的物质的量相等。计算“剩余固体”中原子个数比。(写出计算过程) 。 【答案】(1) 结合形成难电离物质，使平衡正向移动 (2) 小于8时，不利于转化为大于8时生成沉淀 (3) 【分析】电解锰渣主要含MnO2、PbSO4、SiO2、Fe2(SO4)3，电解锰渣中加入稀硫酸、PbS，在还原酸浸时，氧化产物是S，“ 浸出液”含有的盐主要有MnSO4和少量的FeSO4，则MnSO4 (电解锰渣中的)、PbSO4、SiO2不反应，MnO2、Fe2(SO4)3与PbS发生氧化还原反应，使得浸出液中含有MnSO4和FeSO4，固体中的硫酸铅在浸铅时与醋酸铵反应生成醋酸铅，醋酸铅在沉铅时与碳酸氢铵反应生成碳酸铅。 【解析】（1）①由已知条件，Fe2(SO4)3氧化PbS为S及流程框图中加入H2SO4溶液可得，PbS中S由-2价升高为0价，化合价升2；Fe3+中Fe元素由+3价降为+2价，化合价降1，最小公倍数为2；根据氧化还原反应原理及质量守恒配平得反应； ②MnO2与PbS也发生上述反应，MnO2被还原为Mn2+，故答案为MnSO4； ③“浸铅”反应PbSO4+2CH3COO-=Pb(CH3COO)2+，该溶液中加入CH3COONH4时，c(CH3COO-)增大，平衡正向移动，使PbSO4转化为Pb(CH3COO)2，故从平衡移动的角度分析“浸铅”反应发生的原因：结合形成难电离物质，使平衡正向移动； （2）①小于8时，不利于转化为大于8时生成沉淀,故制备时，控制约为8； ②据离子转化，在电解池右侧，若使转化为，则需使上述离子反应向右移动，右侧电解为，右侧消耗H+，故答案为H2； （3）PbO2受热分解固体混合物，再与HCl反应，+4价Pb还原为+2价，Cl-氧化为Cl2，为PbCl2溶液，1molPbO2转化为PbCl2，电子转移：1mol(4-2)=2mol，设产生O2 xmol，则Cl2 xmol，根据电子守恒：4x+2x=2mol，x=，所以1molPbO2分解产生O2：mol，则固体混合物中n(O)=2mol-mol2=mol，而n(Pb)不变，为1mol，n(Pb):n(O)=1:=3:4；答案为3：4。 4．（2024·上海·模拟预测）研究从含锌资源中获取Zn的途径具有重要意义。 Ⅰ.工业上酸浸提锌 氧化锌矿中含有ZnO、、FeO、PbO、、CaO、等。 已知： ⅰ.几种难溶电解质的 难溶电解质 ⅱ.浸出液中主要金属正离子浓度 粒子 和Fe Al 浓度(mol/L) 0.3 0.1 0.1 (1)浸出渣的主要成分有、和。PbO和反应的离子方程式是 。 (2)加入试剂a的目的是 。 (3)电解前，含溶液中铁和铝的离子浓度均需小于，应调节pH的范围是(忽略①和②导致的体积变化)___________。 A．3.0~4.0 B．4.0~5.0 C．5.0~6.0 D．6.0~7.0 Ⅱ.实验室中氨浸提锌 已知： ⅲ. ⅳ.M的结构简式如图所示，R为，两个羟基中、酚羟基酸性较强。 (4)NH3和浸取ZnO发生反应的离子方程式是 。 (5)M能与形成稳定的配合物X，相关反应为。 ①补全图中X的结构并用“…”标出氢键 。 ②X中形成氢键有利于的萃取，原因可能是 。 (6)从平衡移动的角度解释能提高有机溶液中X含量的原因： 。 【答案】(1) (2)将氧化成，利于通过调pH将其除去 (3)C (4) (5) 提高X结构的稳定性；提高X在有机溶剂中的溶解性；降低X在水中的溶解性 (6)与反应，降低，促进向正向移动，导致增大，促进向正向移动 【分析】氧化锌矿中含有ZnO、Fe2O3、FeO、PbO、Al2O3、CaO、SiO2等，向其中加稀硫酸并加热，其中的ZnO、Fe2O3、FeO、PbO、Al2O3、CaO均能与稀硫酸反应，依次转化为ZnSO4、Fe2(SO4)3、FeSO4、PbSO4、Al2(SO4)3、CaSO4，过滤时PbSO4和CaSO4以及不反应的SiO2成为浸出渣，浸出液中主要含有ZnSO4、Fe2(SO4)3、FeSO4、Al2(SO4)3，因为氢氧化亚铁和氢氧化锌属于同类型的难溶物，且两者的溶度积常数大小相当，为了使Fe2+和Zn2+尽可能分离，需要将亚铁离子氧化成铁离子，所以可向浸出液中加氧化性试剂，然后调节溶液的pH，使Al3+和Fe3+完全沉淀，获得含锌离子的溶液后，通过电解得Zn。 【解析】（1）PbO和H2SO4反应生成硫酸铅，其离子方程式是； （2）因为氢氧化亚铁和氢氧化锌属于同类型的难溶物，且两者的溶度积常数大小相当，为了使Fe2+和Zn2+尽可能分离，需要将亚铁离子氧化成铁离子，所以可向浸出液中加氧化性试剂，即加入试剂a的目的是将Fe2+氧化成Fe3+，利于后续通过调pH将其除去； （3）氢氧化铝和氢氧化铁属于同类型的难溶物，由表中所给两者溶度积常数可知，当Al3+完全沉淀时，Fe3+也已完全沉淀，调pH时应使Zn2+不沉淀、而使Al3+和Fe3+浓度小于10-6mol/L，要使Zn2+不沉淀，c(OH-)，pH<6.0，要使c(Al3+)<10-6mol/L，则c(OH-)，即pH>5.0，所以应调节pH的范围是5.0～6.0； （4）NH3和的混合溶液浸取ZnO时，ZnO溶解生成，反应的离子方程式是； （5） ①M中氮原子上有1对孤电子对、氧原子上有2对孤电子对，Zn2+有空轨道，所以氮原子和氧原子能够与Zn2+形成配位键，已知两个羟基中酚羟基酸性较强，即酚羟基更活泼，所以应是酚羟基的氧原子和Zn2+形成配位键，又由于氧元素的电负性很强，所以氮原子所连的羟基氢原子与配合物X中的原酚羟基O原子之间形成氢键，补全图中X的结构并用“…”标出氢键如下 ； ②氢键的形成能提高X结构的稳定性、提高X在有机溶剂中的溶解性或降低X在水中的溶解性，所以X中形成氢键有利于Zn2+的萃取； （6）CO2是酸性氧化物，能与NH3反应，即能消耗NH3，使c(NH3)降低，据勒夏特列原理，将向正反应方向移动，导致c(Zn2+)增大，最终促进向正向移动，所以CO2能提高有机溶液中X含量。 5．（2024·安徽六安·模拟预测）钛被称为“二十一世纪的金属”，绿矾是重要的化工原料，用钛铁矿[主要成分是钛酸亚铁(FeTiO3)，含少量Fc2O3、MgO，SiO2等杂质]作原料生产金属钛和绿矾(FeSO4⋅7H2O)等产品的一种工艺流程如下： 已知：Ti有两种价态，在水溶液中主要以TiO2+(无色)、Ti3+(紫色)形式存在。 请回答下列问题： (1)硫酸与FeTiO3反应生成TioSO4的化学方程式是 。向滤液1中加入适量铁粉，至刚好出现紫色为止，此时溶液仍呈强酸性。已知：氧化性：，则加入适量铁粉的原因是 。 (2)系列操作具体为 ，经系列操作后，再对所得到的绿矾晶体用75%的乙醇溶液洗涤，用乙醇溶液洗涤绿矾的优点为 。 (3)滤液2中加入适量的试剂A，A可选用 (填标号)。 a．稀硫酸    b．碳酸镁    c．二氧化碳    d．鼓入空气 (4)用石墨作阳极、钛网作阴极、熔融CaF2-CaO作电解质，利用如图所示装置获得金属钙，并以钙为还原剂还原二氧化钛制备金属钛。 写出阴极区反应的电极总反应式： 。 【答案】(1) 使Fe3+完全还原为Fe2+；同时避免过量的铁将TiO2+还原成Ti3+，影响产品的纯度 (2) 蒸发浓缩(或加热浓缩)、降温结晶(或冷却结晶)、过滤 减少绿矾溶解损耗、快速得到干燥的固体 (3)b (4) 【分析】钛铁矿用硫酸溶液溶解，过滤得强酸性溶液中含有TiOSO4、FeSO4及未反应的硫酸等，加入铁粉将Fe3+转化为Fe2+，防止Fe3+与TiO2+同时生成沉淀，沉降分离得到溶液中主要含有Fe2+、TiO2+及硫酸根，再浓缩蒸发得到绿矾与溶液2，溶液2中含有TiOSO4，加入碳酸镁，调节pH，TiO(OH)2沉淀完全，煅烧得到二氧化钛，电解得到Ti，高温下和氯气、焦炭反应生成四氯化钛，据此解答。 【解析】（1）钛铁矿的主要成分FeTiO3与硫酸反应的主要产物是TiOSO4和FeSO4，结合原子守恒配平化学方程式为；向滤液1中加入适量铁粉，至刚好出现紫色为止，此时溶液仍呈强酸性。已知：氧化性：，则加入适量铁粉的原因是：使Fe3+完全还原为Fe2+；同时避免过量的铁将TiO2+还原成Ti3+，影响产品的纯度。 （2）为避免结晶水失去，适合用降温结晶获得绿矾，系列操作具体为蒸发浓缩(或加热浓缩)、降温结晶(或冷却结晶)、过滤。用乙醇溶液洗涤绿矾的优点为减少绿矾溶解损耗、快速得到干燥的固体。 （3）试剂A用来中和氢离子，调节pH，选项中只有碳酸镁符合，向富含TiO2+溶液中加入MgCO3粉末，使其与H+反应，降低溶液中c(H+)，使平衡向生成的方向移动，便于得到粗产品，故选b。 （4）电解时，阴极发生反应Ca2++2e-=Ca，钙还原二氧化钛：2Ca+TiO2+=Ti+2Ca2++2O2-，所以阴极区反应的电极总反应式为。 6．（2024·辽宁丹东·二模）金属钼在工业和国防建设中有重要的作用，其化合物钼酸钠晶体可制造金属缓释剂。由钼精矿（主要成分为，含有少量不反应的杂质）制备钼及钼酸钠晶体的工艺流程如图所示，回答下列问题： (1)操作1的名称为 。 (2)焙烧过程中采用“多层逆流（空气从炉底进入，钼精矿经粉碎后从炉顶进入）焙烧”，下图为焙烧时各炉层固体物料的物质的量百分数。 ①图中x= ；“多层逆流焙烧”的优点是 ； ②某些生产工艺在焙烧时加入碳酸钙会更环保，其原因是 （用化学方程式表示）； (3)碱浸时发生反应的离子方程式为 ； (4)已知钼酸钠的溶解度曲线如图所示，要获得钼酸钠晶体的操作2为 、 、过滤、洗涤、干燥； (5)在实际生产中会有少量生成，用固体除去．在除前测定碱浸液中，当开始沉淀时，的去除率为 %（保留整数）[已知，溶液体积变化忽略不计]。 【答案】(1)过滤 (2) 64 增加固体和气体的接触面积，加快反应速率，提高原料的利用率 (3) (4) 蒸发浓缩 冷却至以下结晶 (5)89 【分析】由题给流程可知，钼精矿在空气中焙烧生成三氧化钼和二氧化硫，向焙烧渣中加入碳酸钠溶液碱浸，将三氧化钼转化为钼酸钠，过滤得到滤渣和滤液；向滤液中加入足量盐酸，将钼酸钠转化为钼酸沉淀，过滤得到钼酸，钼酸高温条件下反应得到三氧化钼，三氧化钼与氢气高温条件下反应生成钼；钼酸钠溶液经蒸发浓缩、冷却至以下结晶、过滤、洗涤、干燥得到钼酸钠晶体。 【解析】（1）由分析可知，操作1为固液分离的过滤操作，故答案为：过滤； （2）①由图可知，在炉层序号为6时，钼元素的存在形式为二氧化钼、二硫化钼和三氧化钼，其中二硫化钼和三氧化钼的物质的量百分数均为18％，由钼原子守恒可得：x％=100％-18％×2=64％，则x=64；焙烧过程中采用“多层逆流焙烧”可以增加固体和气体的接触面积，有利于加快反应速率，提高原料的利用率，答案为：64；增加固体和气体的接触面积，加快反应速率，提高原料的利用率； ②在焙烧时加入碳酸钙会更环保的原因是碳酸钙高温下反应生成氧化钙和二氧化碳，氧化钙与二氧化硫反应生成亚硫酸钙，亚硫酸钙与氧气反应生成性质稳定的硫酸钙，从而减少二氧化硫的排放，达到防治酸雨的目的，总反应的化学方程式为，故答案为：； （3）由分析可知，加入碳酸钠溶液碱浸的目的是将三氧化钼转化为钼酸钠，反应的离子方程式为，故答案为：； （4）由图可知，温度高于10℃时，结晶析出的固体为二水钼酸钠，则从钼酸钠溶液中获得十水钼酸钠晶体的操作为蒸发浓缩、冷却至10℃以下结晶、过滤、洗涤、烘干，故答案为：蒸发浓缩；冷却至10℃以下结晶； （5）溶液中钼酸根离子浓度为0.80mol/L，由溶度积可知，钼酸钡开始沉淀时，溶液中钡离子浓度为=5.0×10—8 mol/L，则由溶度积可知，溶液中硫酸根离子的浓度为=2.2×10—3mol/L，硫酸根离子的去除率为×100%=89%，故答案为：89。 2 学科网（北京）股份有限公司 $$