高考化学精品【一轮复习】PPT第四章 素养微专题（三）金属及其化合物制备的“微流程设计”

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1．了解常考过渡金属及其化合物的性质与转化(1)锌及其化合物①Zn(OH)2＋2OH－===[Zn(OH)4]2-；②Zn(OH)2＋2H＋===Zn2+＋2H2O；③ZnO＋2H＋===Zn2+＋H2O；④ZnO＋2OH－＋H2O===[Zn(OH)4]2-。
(2)钒的化合物①V2O5：两性氧化物，但以酸性为主，与碱发生反应，如V2O5＋6NaOH===2Na3VO4＋3H2O；有较强的氧化性，如能发生反应V2O5＋6HCl（浓）===2VOCl2＋Cl2↑＋3H2O。
(6)锰的化合物①MnO2：黑色粉末，锰元素为＋4价，酸性条件下具有强氧化性。
2．掌握“微流程”的分析方法(1)“四线”分析法
(2)“四线”解读①试剂线：分清各步加入试剂的作用，一般是为了除去杂质或进行目标元素及其化合物间的转化等。②操作线：分离杂质和产品需要进行的分离提纯操作等。③杂质线：分清各步去除杂质的种类，杂质的去除顺序、方法及条件等。④产品线：工艺流程主线，关注目标元素及其化合物在各步发生的反应或进行分离、提纯的操作方法，实质是目标元素及其化合物的转化。
题型一 从矿物中提取物质
下列说法正确的是(　　)A．“气体”主要成分是H2S，“溶液1”的主要溶质是Na2SB．“系列操作”可为蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤、干燥C．“合成反应”中生成BaTiO3的反应是氧化还原反应D．“洗涤”时可用稀硫酸去除残留的碱，以提高纯度
解析：重晶石矿（主要成分为BaSO4）通过一系列反应，转化为BaS溶液；加盐酸酸化，生成BaCl2和H2S气体；在BaCl2溶液中加入过量的NaOH，通过蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤、干燥，得到Ba(OH)2·8H2O；过滤得到的溶液1的溶质主要含NaCl及过量的NaOH；Ba(OH)2·8H2O加水溶解后，加入Ti(OC4H9)4，进行合成反应，得到BaTiO3粗品，最后洗涤得到最终产品。由分析可知，A错误，B正确；“合成反应”是Ba(OH)2·8H2O和Ti(OC4H9)4反应生成BaTiO3，该反应中元素化合价未发生变化，不是氧化还原反应，C错误；“洗涤”时，若使用稀硫酸，BaTiO3会部分转化为难溶的BaSO4，故不能使用稀硫酸，D错误。
【即时训练1】　（2024·河北邢台高三期末质检）利用钛铁矿（主要成分为FeTiO3，还有SiO2、FeO、Fe2O3等杂质）为原料，通过硫酸法制备钛白粉（主要成分为TiO2）的工艺流程如图所示，下列有关说法错误的是(　　)
已知：“酸浸”后钛主要以TiO2+形式存在。A．“酸浸”时主要反应的离子方程式为FeTiO3＋4H＋===TiO2+＋Fe2+＋2H2OB．检验还原反应是否完全可以选择KSCN溶液C．结晶操作为蒸发结晶D．在实验室灼烧TiO2·xH2O需要在坩埚中完成
解析：“酸浸”后钛主要以TiO2+形式存在，可知“酸浸”时，FeTiO3和硫酸反应生成硫酸亚铁、TiOSO4和H2O，反应的离子方程式为FeTiO3＋4H＋===TiO2+＋Fe2+＋2H2O，A正确；铁粉作用主要是将Fe3+还原为Fe2+，完全反应后溶液中不含Fe3+，因此加硫氰化钾溶液，若溶液不变红，说明已经完全反应，B正确；结晶操作应为降温结晶，C错误；实验室在坩埚中灼烧固体，D正确。
【例2】　（2023·福建卷）从炼钢粉尘（主要含Fe3O4、Fe2O3和ZnO）中提取锌的流程如下：“盐浸”过程ZnO转化为[Zn(NH3)4]2+，并有少量Fe2+和Fe3+浸出。下列说法错误的是(　　)A．“盐浸”过程若浸液pH下降，需补充NH3B．“滤渣”的主要成分为Fe(OH)3C．“沉锌”过程发生反应[Zn(NH3)4]2+＋4H2O＋S2-===ZnS↓＋4NH3·H2OD．应合理控制(NH4)2S用量，以便滤液循环使用
题型二 从工业废料中提取物质
解析：“盐浸”过程ZnO转化为[Zn(NH3)4]2+，消耗氨气，浸液pH下降，需补充NH3，A正确；根据题中信息可知，Fe2O3、Fe3O4只有少量溶解，通入空气氧化后，Fe2+和Fe3+转化为Fe(OH)3，所以滤渣的主要成分为Fe3O4、Fe2O3和少量的Fe(OH)3，B错误；“沉锌”过程发生的反应为[Zn(NH3)4]2+＋4H2O＋S2-===ZnS↓＋4NH3·H2O，C正确；应合理控制(NH4)2S用量，以便滤液循环使用，D正确。
【即时训练2】　（2024·江西重点中学联盟3月联考）C3O4在磁性材料、电化学领域应用广泛，利用钴渣主要含[C2O3、FeO]制备C3O4的流程如图所示，下列说法正确的是(　　)已知Fe(OH)3的Ksp为4.0×10-38，当离子浓度≤1×10-5 ml·L-1时认为该离子沉淀完全。
A．“浸取”时为提高C的浸取率，应采取高温B．H2O2在“浸取”中既做氧化剂又做还原剂C．除铁时pH调节至碱性，确保将铁完全除去D．煅烧时每生成1 ml C3O4反应转移2 ml电子解析：“浸取”时若采取高温会使过氧化氢分解，降低浸取率，A错误；C2O3、FeO在酸性条件下分别被过氧化氢还原为C2+和氧化为Fe3+，H2O2既做氧化剂又做还原剂，B正确；Fe3+完全沉淀时，pH约为3，故除铁时pH调节至弱酸性，确保将铁完全除去，C错误；煅烧时每生成1 ml C3O4，则有3 ml CC2O4被消耗，转移电子总数为8 ml，D错误。
1．（2024·江西赣州高三期中联考）从硝酸铜和硝酸银的混合溶液中回收铜和银的流程如下。下列说法错误的是(　　)A．试剂Ⅰ可以是盐酸或稀硫酸B．流程中涉及的反应均是氧化还原反应
C．生成银氨溶液的离子方程式为AgCl＋2NH3·H2O===[Ag(NH3)2]＋＋Cl－＋2H2OD．若试剂Ⅱ是甲醛，1 ml甲醛参加反应最多生成4 ml Ag解析：滤渣Ⅰ是铁和铜的固体混合物，要得到铜单质，需要除去铁，因此试剂Ⅰ可以是盐酸或稀硫酸，A正确；NaCl和AgNO3反应生成滤渣Ⅱ（即AgCl），AgCl和氨水生成银氨溶液的反应均不是氧化还原反应，B错误；生成银氨溶液的离子方程式为AgCl＋2NH3·H2O===[Ag(NH3)2]＋＋Cl－＋2H2O，C正确；1 ml甲醛参加反应最多生成4 ml Ag，D正确。
2．（2025·安徽池州高三期末）以炼铁厂锌灰（主要成分为ZnO，含少量的CuO、MnO2、Fe2O3）为原料制备ZnO的工艺流程如下，已知浸取工序中ZnO、CuO分别转化为[Zn(NH3)4]2+和[Cu(NH3)4]2+。下列说法错误的是(　　)
A．“浸取”需控制温度，较高温度不利于提高浸取率B．滤渣①用稀盐酸处理后得到MnO2固体C．“煅烧”时加入焦炭可提高ZnO的产率D．“除杂”工序的反应主要是Zn＋[Cu(NH3)4]2+===Cu＋[Zn(NH3)4]2+
解析：“浸取”时温度过高会导致碳酸氢铵和氨水分解，A正确；锌灰（主要成分为ZnO，含少量的CuO、MnO2、Fe2O3）浸取时，ZnO、CuO转化为[Zn(NH3)4]2+、[Cu(NH3)4]2+，MnO2、Fe2O3不反应，滤渣①的主要成分为Fe2O3和MnO2，用稀盐酸溶浸时，Fe2O3溶解，得到MnO2，B正确；滤液①中含有[Zn(NH3)4]2+、[Cu(NH3)4]2+等，加入锌粉时，发生反应：Zn＋[Cu(NH3)4]2+===Cu＋[Zn(NH3)4]2+，从而除去杂质[Cu(NH3)4]2+，D正确；滤液②经过蒸氨沉锌操作获得沉淀ZnCO3·Zn(OH)2，最后煅烧获得ZnO，“煅烧”时加入焦炭，ZnO会变为单质Zn，会降低ZnO的产率，C错误。
3．（2025·江苏淮安高中校协作体高三期中联考）一种从某钒矿石（主要成分为V2O5、Al2O3、Fe2O3和SiO2）中提钒的工艺流程如图所示。
已知：酸浸的温度应控制在80 ℃，(VO2)2SO4易水解。下列说法错误的是(　　)A．“氯化焙烧”时气体与矿料逆流而行的目的是使反应物充分接触，加快反应速率B．“氯化焙烧”“酸浸”和“还原”的操作过程中均有氧化还原反应发生
4．（2024·湖北武汉高三期中联考）钯是航天、航空高科技领域的重要材料。工业用粗钯制备高纯度钯的流程如图：
下列说法错误的是(　　)A．酸浸时反应的化学方程式是Pd＋6HCl＋4HNO3===H2PdCl6＋4NO2↑＋4H2OB．“热还原”中每生成1 ml Pd的同时生成的气体的物质的量为8 mlC．化学实验中可利用氯钯酸根离子检验溶液中是否含有NHD．在“酸浸”过程中为加快反应速率可用浓硫酸代替浓盐酸
4HNO3===H2PdCl6＋4NO2↑＋4H2O，A正确；根据元素守恒生成的气体应为HCl和NH3，生成1 ml Pd，则消耗1 ml氯钯酸铵，根据元素守恒可知可生成2 ml NH3和6 ml HCl，共8 ml气体，B正确；氯钯酸铵为红色沉淀，所以若某溶液中含有铵根，滴入含有氯钯酸根离子的溶液可以生成红色沉淀，有明显现象，可以检验铵根，C正确；溶解过程中盐酸电离出的Cl－与Pd4+生成络合物，促使Pd转化为Pd4+的反应正向移动，从而使Pd溶解，若换成浓硫酸，无法生成络合物，会使溶解的效率降低，D错误。
5．（2024·安徽滁州一模）以钴渣（主要成分是CO、C2O3，含少量Ni、Al2O3等杂质）为原料制取CCO3，工艺流程如下。下列说法错误的是(　　)已知：①碱性条件下，C2+会转化成C(OH)2；
②Ni2+被萃取原理：Ni2+（水层）＋2HA（有机层）⥫⥬NiA2（有机层）＋2H＋（水层）。A．试剂X为稀硫酸B．“酸浸”中C2O3反应的离子方程式为C2O3＋6H＋===2C3+＋3H2OC．为保证工艺所得产品的纯度，萃取过程中，添加萃取剂应采用少量多次的方法进行D．“沉钴”时，应向上一步所得含C2+的溶液中逐滴滴加Na2CO3溶液，以提高CCO3产率