2027届高三化学（鲁科版）一轮复习课件热点专攻6 金属及其化合物的制备“微流程”

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1.常见金属及其化合物的制备“微流程”(1)金属冶炼类:如冶炼镁、铝、铁、铜等常见金属,侧重考查金属冶炼条件的控制、混合物的分离与提纯、氧化还原反应、离子反应等。(2)物质制备类:如制备胆矾(CuSO4·5H2O)、绿矾(FeSO4·7H2O)、氯化铁、硝酸铜等,侧重考查反应原理、实验操作、物质的分离与提纯等。
例1(2025·山东卷)钢渣中富含CaO、SiO2、FeO、Fe2O3等氧化物,实验室利用酸碱协同法分离钢渣中的Ca、Si、Fe元素,流程如下。
已知:Fe2(C2O4)3能溶于水;Ksp(CaC2O4)=2.3×10-9(ml·L-1)2, Ksp(FeC2O4)=3.2×10-7(ml·L-1)2。
下列说法错误的是(　　)A.试剂X可选用Fe粉B.试剂Y可选用盐酸C.“分离”后Fe元素主要存在于滤液Ⅱ中D.“酸浸”后滤液Ⅰ的pH过小会导致滤渣Ⅱ质量减少
2.过渡金属及其化合物的制备“微流程”过渡金属元素常具有多种可变化合价,形成化合物种类繁多,近些年高考试题常以Cr、Mn、V、Ni、Cd等元素及其化合物的制备流程为载体,考查不同价态物质的转化规律、反应条件的控制、物质的分离及提纯、氧化还原反应等。
例2(2026·山东烟台二中检测)富钴结壳浸出液分离MnSO4制备Mn3O4的工艺流程如下:
下列有关说法错误的是(　　)A.过程②中,O2和MnCO3的作用分别是氧化剂和沉淀剂B.固体Y中主要物质的化学式为CS、NiS、CuSC.过程④中的操作是蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤、干燥D.流程中可循环使用的物质有SO2
解析:浸出液中通入O2、加入MnCO3,浸出液中Fe2+被氧化为Fe3+后转化为氧化铁(固体X);溶液1中加入MnS将Ni2+、C2+、Cu2+转化为沉淀得到固体Y,溶液2蒸发浓缩、较高温度结晶得到MnSO4固体,固体和无烟煤焙烧得到Mn3O4。过程②中,O2能把二价铁转化为三价铁,MnCO3能调节溶液的pH将铁离子转化为沉淀,故其作用分别是氧化剂和沉淀剂,A正确;由分析可知,固体Y中主要物质的化学式为CS、NiS、CuS,B正确;温度高于20 ℃时,MnSO4在水中的溶解度随温度升高迅速降低,故不能冷却结晶,C错误;流程中SO2既是反应物又是生成物,故流程中可循环使用的物质有SO2,D正确。
题组1　常见金属及其化合物的制备“微流程”1.(2024·黑吉辽卷)某工厂利用铜屑脱除锌浸出液中的Cl-并制备Zn,流程如下。“脱氯”步骤仅Cu元素化合价发生改变。下列说法正确的是(　　)
A.“浸铜”时应加入足量H2O2,确保铜屑溶解完全B.“浸铜”反应:2Cu+4H++H2O2══2Cu2++H2↑+2H2OC.“脱氯”反应:Cu+Cu2++2Cl-══2CuClD.脱氯液净化后电解,可在阳极得到Zn
解析:“脱氯”步骤仅Cu元素化合价发生改变。“浸铜”时,酸性条件下H2O2氧化Cu:Cu+2H++H2O2══Cu2++2H2O,应使铜单质过量,过量的Cu用于“脱氯”过程生成CuCl:Cu+Cu2++2Cl-══2CuCl,A、B项错误,C项正确;电解冶炼Zn时,Zn在阴极析出,D项错误。
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:根据元素守恒可知,BaS溶液与盐酸反应生成的气体为H2S,“酸化”后的溶液中含有BaCl2、HCl等,加入过量NaOH并通过系列操作析出Ba(OH)2·8H2O后,所得“溶液1”中的溶质不可能主要为Na2S,A错误;经过蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤、干燥,可从溶液中得到Ba(OH)2·8H2O,B正确;根据化合物中元素正、负化合价代数和为0可知,Ti(OC4H9)4中Ti的化合价为+4价,则“合成反应”中生成BaTiO3的反应各元素的化合价未发生变化,该反应是非氧化还原反应,C错误;残留的碱为Ba(OH)2,H2SO4与Ba(OH)2反应会产生BaSO4沉淀,降低BaTiO3的纯度,D错误。
题组2　过渡金属及其化合物的制备“微流程”3.(2025·黑吉辽蒙卷)某工厂利用生物质(稻草)从高锰钴矿(含MnO2、C3O4和少量Fe2O3)中提取金属元素,流程如图。已知“沉钴”温度下Ksp(CS)=10-20.4(ml·L-1)2。下列说法错误的是(　　)
A.硫酸用作催化剂和浸取剂B.使用生物质的优点是其来源广泛且可再生C.“浸出”时,3种金属元素均被还原D.“沉钴”后上层清液中c(C2+)·c(S2-)=10-20.4(ml·L-1)2
解析:矿石(含MnO2、C3O4和少量Fe2O3)经过硫酸和稻草浸出并过滤得到滤液,滤液含有Fe3+、Mn2+、C2+,加入Na2CO3沉铁得到FeOOH,过滤,向滤液中再加入Na2S沉钴得到CS,过滤最后得到硫酸锰溶液。加入硫酸和稻草浸出,硫酸作催化剂和浸取剂,A正确;生物质(稻草)是可再生的,且来源广泛,B正确;根据图示可知,“浸出”时,铁元素的化合价没有变化,铁元素没有被还原,C错误;“沉钴”后的上层清液存在CS的沉淀溶解平衡,满足Q=Ksp=c(C2+)·c(S2-)=10-20.4(ml·L-1)2,D正确。
4.(2025·湖南卷)工业废料的综合处理有利于减少环境污染并实现资源循环利用。从某工业废料中回收镉、锰的部分工艺流程如下:
已知:①富集液中两种金属离子浓度相当。②常温下,金属化合物的Ksp: