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专练15金属及其化合物的制备流程授课提示：对应学生用书29页一、选择题1.[2023·辽宁卷]某工厂采用如下工艺制备Cr（OH）3，已知焙烧后Cr元素以＋6价形式存在，下列说法错误的是（）A．“焙烧”中产生CO2B．滤渣的主要成分为Fe（OH）2C．滤液①中Cr

元素的主要存在形式为CrO2－4D．淀粉水解液中的葡萄糖起还原作用答案：B解析：焙烧过程中铁、铬元素均被氧化，同时转化为对应的钠盐，水浸时铁酸钠遇水水解生成氢氧化铁沉淀，滤液中存在铬酸钠，与淀粉的水解产物葡萄糖发生氧化还原反应得到氢氧化铬沉淀。铁、铬氧化物与碳酸钠和氧气反应时生

成对应的钠盐和二氧化碳，A正确；焙烧过程铁元素被氧化，滤渣的主要成分为氢氧化铁，B错误；滤液①中Cr元素的化合价是＋6价，铁酸钠遇水水解生成氢氧化铁沉淀溶液显碱性，所以Cr元素主要存在形式为CrO2－4，C正确；由分析知淀粉水解液中的葡萄糖起还原

作用，D正确；故选B。2.[2024·福州市质量检测]废旧铅酸蓄电池的铅膏主要含有PbSO4、PbO2和Pb，从铅膏中回收PbO的流程如图。已知：Pb（OH）2性质类似Al（OH）3。下列说法错误的是（）A

．“脱硫”是把PbSO4转化为Na2SO4将硫除去B．“酸浸”发生的反应有PbCO3＋2HAc===Pb（Ac）2＋CO2↑＋H2OC．“酸浸”中H2O2会分解，应适当过量D．“沉铅”时为保证铅完全沉淀，应该加入过量氢氧化钠答案：D解析：“脱

硫”中发生反应PbSO4（s）＋CO2－3（aq）⇌PbCO3（s）＋SO2－4（aq），PbSO4中S元素转化为可溶性Na2SO4，而除去，A项正确；酸浸时PbCO3与HAc反应生成Pb（Ac）2、CO2和H2O[PbCO3＋2HAc===Pb（Ac）2＋H2O＋CO2↑]，B项正

确；H2O2易分解，为使Pb、PbO2酸浸完全，应加入过量的H2O2，C项正确；由题给已知条件可知，Pb（OH）2会与NaOH反应生成可溶性物质，故加入的NaOH不能过量，D项错误。3.电池的回收处理不仅可以提取有价值的金属元素，还可以减少环境污染。从废旧铅蓄电池（主要成

分为PbO2和PbSO4）中回收铅的一种方法如图所示。下列说法错误的是（）A．步骤①中通入的二氧化硫起还原作用B．步骤②中发生反应的离子方程式为PbSO4（s）＋CO2－3（aq）⇌PbCO3（s）＋SO2－4（aq

）C．副产品M的主要成分为可循环利用的（NH4）2CO3D．BF－4的空间结构为正四面体形，且存在一个配位键答案：D解析：二、非选择题4.[2024·安徽卷]精炼铜产生的铜阳极泥富含Cu、Ag、Au等多种元素。研究人员设计了一种从铜阳极泥中分离提取金和银的流

程，如图所示。回答下列问题：（1）Cu位于元素周期表第周期第族。（2）“浸出液1”中含有的金属离子主要是。（3）“浸取2”步骤中，单质金转化为HAuCl4的化学方程式为__________________________________

______________________________________________________________________________________________________________。（4）“浸取3”步骤中，“浸渣2”中的（填化学式）转化为[A

g（S2O3）2]3－。（5）“电沉积”步骤中阴极的电极反应式为_________________________________________________________________________________________________________

_____。“电沉积”步骤完成后，阴极区溶液中可循环利用的物质为（填化学式）。（6）“还原”步骤中，被氧化的N2H4与产物Au的物质的量之比为。（7）Na2S2O3可被I2氧化为Na2S4O6。从物质结构的角度分析S4O2－6的结构为（a）而不是（b）

的原因：___________________________________________________________________________________________________________________

______________________________________________________________________________________。答案：（1）四ⅠB（2）Cu2＋（3）2Au＋8HCl＋3H2O2===2HAuCl4＋6H2O（4）A

gCl（5）[Ag（S2O3）2]3－＋e－===Ag↓＋2S2O2－3Na2S2O3（6）3∶4（7）氧氧键中氧的半径比较小，所以负电荷的密度比较高，对相应成键电子对的斥力大，氧氧键的键能小，更易断裂，（b）不稳定（或其他合理答案）解析：（1）铜元素是29号元素，根据构造原理可写出

基态铜原子的核外电子排布式为[Ar]3d104s1，Cu在元素周期表中位于第四周期第ⅠB族。（2）结合图示流程转化可知，Cu在酸性条件下被H2O2氧化为Cu2＋，故“浸出液1”中含有的金属离子主要是Cu2＋。（3）“浸

取2”步骤中Au在盐酸作用下被H2O2氧化为HAuCl4，根据Au、O元素的化合价变化和得失电子守恒等可写出其化学方程式为2Au＋3H2O2＋8HCl===2HAuCl4＋6H2O。（4）“浸取2”步骤中Ag在盐酸作用下被H2O2氧化为AgCl，“浸取3”中AgCl与N

a2S2O3作用生成[Ag（S2O3）2]3－。（5）结合“浸取液3”的主要成分及“电沉积”步骤中得到Ag，可知该步骤中阴极反应式为[Ag（S2O3）2]3－＋e－===Ag↓＋2S2O2－3，“电沉积”后溶液中含大量的Na＋和S2O2

－3，形成的Na2S2O3可循环利用。（6）结合图示流程及氧化还原反应规律可写出“还原”步骤的化学方程式为4HAuCl4＋3N2H4===4Au＋3N2↑＋16HCl，则反应中被氧化的N2H4与产物Au的物质的量之比为3∶4。（7）氧的半径比硫小，负电荷的密度更高，对相应

成键电子对的斥力大，所以（b）中氧氧键键能比（a）中硫硫键小，更易断裂，（b）不稳定，故Na2S2O3不能被I2氧化成（b）结构。5.[2022·辽宁卷]某工厂采用辉铋矿（主要成分为Bi2S3，含有FeS2、SiO2杂质）与软锰矿（主要成分为MnO2）联合焙烧法制备BiOCl和Mn

SO4，工艺流程如下：已知：①焙烧时过量的MnO2分解为Mn2O3，FeS2转变为Fe2O3；②金属活动性：Fe>（H）>Bi>Cu；③相关金属离子形成氢氧化物的pH范围如下：开始沉淀pH完全沉淀pHFe2＋6.58.3Fe3＋1.62.8Mn2＋8.110.1回答下列问题：（1）

为提高焙烧效率，可采取的措施为。a.进一步粉碎矿石b.鼓入适当过量的空气c.降低焙烧温度（2）Bi2S3在空气中单独焙烧生成Bi2O3，反应的化学方程式为_______________________________________________________

_________________________________________________________________________________________。（3）“酸浸”中加入浓盐酸的作用为：①充分浸出Bi3＋和Mn2＋；②____________________

____________________________________________________。（4）滤渣的主要成分为（填化学式）。（5）生成气体A的离子方程式为______________________________________

______________________________________________________________________________。（6）加入金属Bi的目的是_________________________________

_______________________________________________________________________________________________________________。（7）

将100kg辉铋矿进行联合焙烧，转化时消耗1.1kg金属Bi，假设其余各步损失不计，干燥后称量BiOCl产品质量为32kg，滴定测得产品中Bi的质量分数为78.5%。辉铋矿中Bi元素的质量分数为。答案：（1）ab（2）

2Bi2S3＋9O2=====高温2Bi2O3＋6SO2（3）抑制金属离子水解（4）SiO2（5）Mn2O3＋6H＋＋2Cl－===2Mn2＋＋Cl2↑＋3H2O（6）将Fe3＋转化为Fe2＋（7）24.02%解

析：（1）a项，联合焙烧时，进一步粉碎矿石，可以增大矿石与空气的接触面积，能够提高焙烧效率；b项，鼓入适当过量的空气有利于矿石充分反应；c项，降低焙烧温度，反应速率减慢，不利于提高焙烧效率；（2）Bi2S3在空气中单独焙烧生成Bi2O3，根据原子守恒可知还应生成SO2，结合得失电子守

恒，反应的化学方程式为2Bi2S3＋9O2=====高温2Bi2O3＋6SO2；（3）加入浓盐酸后，溶液中含有的离子主要为Bi3＋、Fe3＋、Mn2＋、H＋、Cl－，而酸浸后取滤液进行转化，故要防止金属离子水

解生成沉淀，进入滤渣，造成制得的BiOCl产率偏低；（4）滤渣主要为不溶于浓盐酸的SiO2；（5）因Mn2O3有氧化性，会与浓盐酸发生氧化还原反应：Mn2O3＋6H＋＋2Cl－===2Mn2＋＋Cl2↑＋3H2O；（6）由已知信息③知，调p

H＝2.6时，Fe3＋会水解生成Fe（OH）3沉淀，但Fe2＋还没开始沉淀，故要将Fe3＋转化为Fe2＋，在调pH后获得含FeCl2的滤液，为了不引入新的杂质，加入Bi作还原剂。（7）根据题目信息可知，32kgBiOCl产品中Bi元素的质量为3

2kg×78.5%＝25.12kg，转化时消耗1.1kg金属Bi，根据Bi元素守恒可知，100kg辉铋矿中Bi的质量分数为25.12－1.1100×100%＝24.02%。6.草酸亚铁晶体（FeC2O4·2H

2O）是一种浅黄色固体，难溶于水，受热易分解，是生产锂电池的原材料，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[（NH4）2Fe（SO4）2]溶液时，需加少量硫酸，目的是___________________________________________________

_____________________。（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KMnO4溶液，振荡，溶液变为棕黄色，同时有气体生成。已知反应中MnO－4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1molFeC2O4·2H2O，则参加反应的n（KMnO4）＝。（4）称取3.80g草酸亚铁晶体（FeC2O4·2H2O相对分子质量是180）用热重法对其进行热分解，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）。答案：（1）抑制Fe2＋水解（2）（NH4）2Fe（SO4）2＋H2C2O4＋2H2O===FeC2O4·2H2O↓＋

H2SO4＋（NH4）2SO4（3）碳和铁0.6（4）①FeC2O4·2H2O=====△FeC2O4＋2H2O②Fe2O3解析：（1）配制（NH4）2Fe（SO4）2溶液时，溶液中亚铁离子水解显酸性，加少量硫酸的目的是抑制其水解。（2）硫酸亚铁铵溶液中加入草酸生成草酸亚

铁沉淀、硫酸和硫酸铵，反应的化学方程式为：（NH4）2Fe（SO4）2＋H2C2O4＋2H2O===FeC2O4·2H2O↓＋H2SO4＋（NH4）2SO4。（3）向盛有草酸亚铁晶体的试管中滴入几滴硫酸酸化的KMnO4溶液，振荡，发现溶液颜色逐渐变

为棕黄色，并检测到CO2生成，说明草酸亚铁被氧化为铁离子、二氧化碳气体，说明铁元素和碳元素被氧化，根据离子方程式5FeC2O4＋3MnO－4＋24H＋===5Fe3＋＋3Mn2＋＋10CO2↑＋12H2O可知，消耗1molFeC2O4·2H2O，则参加反

应的KMnO4为0.6mol；（4）①通过剩余固体的质量可知，过程Ⅰ发生的反应是：草酸亚铁晶体受热失去结晶水，反应的化学方程式为：FeC2O4·2H2O=====△FeC2O4＋2H2O；②3.6g草酸亚铁晶体中的铁元素质量为：3.6g×56180＝1.12g，草酸亚

铁晶体中的铁元素完全转化到氧化物中，氧化物中氧元素的质量为：1.60g－1.12g＝0.48g，铁元素和氧元素的物质的量之比为：2∶3，铁的氧化物的化学式为Fe2O3。