2022年高考化工流程专题复习金属(V、Cr、Co、Ni、Mo)及其化合物的制备流程.docx

2022年高考化工流程专题复习金属(V、Cr、Co、Ni、Mo)及其化合物的制备流程1. (2021四川绵阳南山中学高三模拟)工业上用含三价钒(V2O3)为主的某石煤为原料(含有Al2O3、CaO等杂质)，钙化法焙烧制备V2O5，其流程如下：资料：＋5价钒在溶液中的主要存在形式与溶液pH的关系：pH4～66～88～1010～12主要离子VOVOV2OVO(1)焙烧：向石煤中加生石灰焙烧，将V2O3转化为Ca(VO3)2的化学方程式是___________2)酸浸：①Ca(VO3)2难溶于水，可溶于盐酸若焙砂酸浸时溶液的pH＝4，Ca(VO3)2溶于盐酸的离子方程式是_________________________________________________________②酸度对钒和铝的溶解量的影响如图所示：酸浸时溶液的酸度控制在大约3.2%，根据下图推测，酸浸时不选择更高酸度的原因是________________________________________3)转沉：将浸出液中的钒转化为NH4VO3固体，其流程如下：①浸出液中加入石灰乳的作用是__________________。

②已知常温下CaCO3的溶度积常数为Ksp1，Ca3(VO4)2溶度积常数为Ksp2过滤后的(NH4)3VO4溶液中VO的浓度为c molL－1，该溶液中CO的浓度为____________molL－1③向(NH4)3VO4溶液中加入NH4Cl溶液，控制溶液的pH＝7.5当pH＞8时，NH4VO3的产量明显降低，原因是______________________4)测定产品中V2O5的纯度：称取a g产品，先用硫酸溶解，得到(VO2)2SO4溶液再加入b1 mL c1 molL－1(NH4)2Fe(SO4)2溶液(VO＋2H＋＋Fe2＋＝VO2＋＋Fe3＋＋H2O)，最后用c2 molL－1 KMnO4溶液滴定过量的(NH4)2Fe(SO4)2至终点，消耗KMnO4溶液的体积为b2 mL已知MnO被还原为Mn2＋，假设杂质不参与反应则产品中V2O5的质量分数是____________________V2O5的摩尔质量：182 gmol－1)1．【答案】(1)CaO＋O2＋V2O3Ca(VO3)2　(2)①Ca(VO3)2＋4H＋＝2VO＋Ca2＋＋2H2O　②酸度大于3.2%时，钒的溶解量增大不明显，而铝的溶解量增大明显　(3)①调节溶液的pH，并提供Ca2＋，形成Ca3(VO4)2沉淀　②Ksp1　③当pH＞8时，钒的主要存在形式不是VO　(4)100%解析　(3)焙烧过程将V2O3转化为Ca(VO3)2，用盐酸酸浸，浸出液中含有VO、Al3＋、Ca2＋、Cl－、H＋，加入石灰乳调节pH得到Ca3(VO4)2沉淀，由表中数据可知，应控制pH范围为10～12，由Ca(VO3)2→ Ca3(VO4)2，可知氢氧化钙还提供Ca2＋。

过滤分离，Ca3(VO4)2与碳酸铵反应转化为更难溶的CaCO3沉淀，c(Ca2＋)降低，使钒从沉淀中转移到溶液中形成(NH4)3VO4溶液，溶液中加入NH4Cl，调节溶液pH，同时溶液中NH增大，有利于析出NH4VO3；①浸出液中加入石灰乳的作用是调节溶液的pH，并提供Ca2＋，形成Ca3(VO4)2沉淀②根据Ksp的表达式计算得：c(CO)＝＝＝Ksp1③当pH＞8时，钒的主要存在形式不是VO，NH4VO3的产量明显降低4)加入高锰酸钾发生反应：5Fe2＋＋MnO＋8H＋＝Mn2＋＋5Fe3＋＋4H2O，反应消耗KMnO4为b210－3 Lc2 molL－1＝b2c210－3 mol，剩余的Fe2＋物质的量为5b2c210－3 mol，与VO反应Fe2＋物质的量为b110－3 Lc1 molL－1－5b2c210－3 mol＝(b1c1－5b2c2)10－3 mol，由关系式：V2O5～2NH4VO3～2VO～2Fe2＋，可知n(V2O5)＝(b1c1－5b2c2)10－3 mol，故产品中V2O5的质量分数为100%＝100%2. (2020绵阳高三质检)元素铬(Cr)在自然界主要以＋3价和＋6价存在。

回答下列问题：Ⅰ.＋6价的Cr能引起细胞的突变而对人体不利，可以用亚硫酸钠将其还原为＋3价的Cr完成并配平下列离子方程式：Cr2O＋SO＋________＝Cr3＋＋SO＋H2OⅡ.(1)工业上利用铬铁矿(FeOCr2O3)冶炼铬的工艺流程如图所示：a．操作①中为加快焙烧速率和提高原料的利用率，可采取的措施是________________(答一条即可)b．浸出液的主要成分为Na2CrO4，向滤液中加入盐酸酸化的氯化钡溶液有白色沉淀生成，则操作③发生反应的离子方程式为_________________________________________________c．由Cr2O3冶炼Cr可用铝还原，写出该反应的化学方程式：________________________2)Cr(OH)3和Al(OH)3类似，也是两性氢氧化物，写出Cr(OH)3溶于浓氢氧化钠溶液的离子方程式：________________________________________________________________________________________________________________________________________________。

3)以铬酸钠(Na2CrO4)为原料，用电化学法可制备重铬酸钠(Na2Cr2O7)，实验装置如图所示(已知：2CrO＋2H＋Cr2O＋H2O)①阴极的电极反应式为________________________________________________________②电解一段时间后，测得阳极区溶液中Na＋物质的量由a mol变为b mol，则此时铬酸钠的转化率为________2．【答案】Ⅰ.1　3　8　H＋　2　3　4Ⅱ.(1)a.将铬铁矿粉碎(或其他合理措施)b．8CrO＋3S2－＋20H2O＝8Cr(OH)3↓＋3SO＋16OH－c．Cr2O3＋2Al2Cr＋Al2O3(2)Cr(OH)3＋OH－＝CrO＋2H2O(3)①2H2O＋2e－＝2OH－＋H2↑②100%解析　Ⅰ.根据电子得失守恒的原则进行配平Ⅱ.(1)a.影响化学反应速率的因素：固体物质的比表面积大小，比表面积越大，反应速率越快加快焙烧速率和提高原料的利用率，可采取的措施是将铬铁矿粉碎等；b.浸出液的主要成分为Na2CrO4，具有强氧化性，能将S2－氧化为SO，则向滤液中加入盐酸酸化的氯化钡溶液，会发生复分解反应产生白色沉淀硫酸钡。

2)Cr(OH)3为两性氢氧化物，溶于浓NaOH溶液发生非氧化还原反应：Cr(OH)3＋OH－＝CrO＋2H2O3)②根据2CrO＋2H＋Cr2O＋H2O，阳极区Na＋减少的量，即是上述反应消耗H＋的量，迁移的Na＋为(a－b) mol，则转化的铬酸钠也为(a－b) mol，铬酸钠的转化率为100%＝100%3. (2021济南联考)碱式碳酸钴用作催化剂及制钴盐原料，陶瓷工业着色剂，电子、磁性材料的添加剂利用以下装置测定碱式碳酸钴[Cox(OH)y(CO3)zH2O]的化学组成已知：碱式碳酸钴中钴为＋2价，受热时可分解生成三种氧化物请回答下列问题：(1)选用以上装置测定碱式碳酸钴[Cox(OH)y(CO3)zH2O]的化学组成，其正确的连接顺序为a→b→______________(按气流方向，用小写字母表示)2)样品分解完，打开止水夹K，缓缓通入氮气数分钟，通入氮气的目的是_____________3)取碱式碳酸钴样品34.9 g，通过实验测得分解生成的水和二氧化碳的质量分别为3.6 g、8.8 g，则该碱式碳酸钴的化学式为________________4)某兴趣小组以含钴废料(含少量Fe、Al等杂质)制取CoCl26H2O的一种实验设计流程如下：已知：25 ℃时沉淀物Fe(OH)3Fe(OH)2Co(OH)2Al(OH)3开始沉淀pH1.97.07.63.4完全沉淀pH3.29.09.24.7①操作Ⅰ用到的玻璃仪器主要有______________________________________________；②加盐酸调pH为2～3的目的是______________________________________________；③操作Ⅱ的过程为______________________________________________、洗涤、干燥。

3．【答案】(1)j→k→c→d(或d→c)→e　(2)将装置中生成的H2O(g)和CO2全部排入戊、乙装置中　(3)Co3(OH)2(CO3)2H2O(4)①烧杯、漏斗、玻璃棒　②抑制CoCl2的水解　③蒸发浓缩、冷却结晶、过滤解析　(1)甲装置为分解装置，用戊装置吸收生成的水，用乙装置吸收生成的二氧化碳，用丙装置防止空气中的水蒸气和二氧化碳进入实验装置影响实验结果2)为了保证数据的准确性，通入氮气使产生的气体全部被吸收3)生成的水的质量为3.6 g，物质的量为 mol＝0.2 mol，生成的CO2的质量为8.8 g，物质的量为 mol＝0.2 mol，碱式碳酸钴的质量为34.9 g，氧化亚钴的质量为34.9 g－3.6 g－8.8 g＝22.5 g，其物质的量为 mol＝0.3 mol，N(Co)∶N(H)∶N(C)＝0.3∶(0.22)∶0.2＝3∶4∶2，化学式为Co3(OH)2(CO3)2H2O4)①操作Ⅰ为过滤，用到的玻璃仪器主要有烧杯、漏斗、玻璃棒②加盐酸调pH为2～3的目的是抑制CoCl2的水解③从溶液中得到CoCl26H2O晶体需要蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤、干燥。

4. (2020全国卷Ⅲ，27)某油脂厂废弃的油脂加氢镍催化剂主要含金属Ni、Al、Fe及其氧化物，还有少量其他不溶性物质采用如下工艺流程回收其中的镍制备硫酸镍晶体(NiSO47H2O)：溶液中金属离子开始沉淀和完全沉淀的pH如下表所示：金属离子Ni2＋Al3＋Fe3＋Fe2＋开始沉淀时(c＝0.01 molL－1)的pH7.23.72.27.5沉淀完全时(c＝1.010－5 molL－1)的pH8.74.73.29.0回答下列问题：(1)“碱浸”中NaOH的两个作用分别是_______________________________________________________为回收金属，用稀硫酸将“滤液①”调为中性，生成沉淀写出该反应的离子方程式________________________________________________________________2)“滤液②”中含有的金属离子是________________3)“转化”中可替代H2O2的物质是_______________若工艺流程改为先“调pH”后“转化”，即，“滤液③”中可能含有的杂质离子为_____________。

4)利用上述表格数据，计算Ni(OH)2的Ksp＝_____________________________________________________。