【通用版】2023届高考化学一轮复习元素及其化合物专练(10)金属及其化合物微流程

（10）金属及其化合物微流程
1.铬酸铅()4PbCrO 通常用作着色剂，一种以32CrCl 6H O ⋅和()32Pb NO 等为原料制备铬酸铅的流程如图。

已知3Cr(OH)不溶于水，与3Al(OH)类似，具有两性绿色溶液的主要成分为2NaCrO ；
()()222724Cr O H O
2H 2CrO -
+-++橙色黄色；碱性条件下2Pb +可形成2Pb(OH)沉淀。

下列说法错误的是( )
A.在实验室进行溶解、过滤操作时，均需要用到的玻璃仪器为烧杯、玻璃棒
B.第①步发生反应的离子方程式为322Cr
4OH CrO 2H O +
-
-++
C.第②步中溶液变为黄色后，仍须煮沸溶液一段时间，其目的为除去过量的22H O
D.第③步中加入醋酸溶液的目的是使溶液中的24CrO -转化为227Cr O -
2.某废催化剂含58.2%2SiO 、21.0%ZnO 、4.50% ZnS 和12.8% CuS 及少量的34Fe O 。

某同学用15.0
g 该废催化剂为原料，回收锌和铜。

设计实验流程如图：
下列说法正确的是( )
A.某同学在实验完成之后，得到1.50 g 42CuSO 5H O ⋅，则铜的回收率为30%
B.检验滤液1中是否含有2Fe +，可以选用KSCN 和新制的氯水
C.步骤②操作中，应先加6%22H O ，再在加热搅拌下缓慢加入1.0124mol L H SO -⋅
D.步骤①④都需要用到蒸发皿、酒精灯、漏斗、烧杯等玻璃仪器
3.工业氧化铍可用于制作铍合金及特殊陶瓷。

由绿柱石（主要成分是32618Be Al Si O 及铁等微量元素）和方解石（主要成分是3CaCO ）为原料生产氧化铍的工艺流程如图：
已知：铍化合物的性质与铝化合物的性质相似。

下列叙述不正确的是( ) A.绿柱石的组成改写成氧化物的形式为2323BeO Al O 6SiO ⋅⋅ B.“酸浸渣”受热后的主要成分是2SiO 和4CaSO C.“碱浸”时可以使用廉价的氨水，降低生产成本
D.“水解”时调节pH 发生反应的主要离子为22BeO -
4.铋（Bi ）与氮同主族，在中性及碱性环境下常以BOCl （s ）的形式存在，铋及其化合物广泛应用于电子、医药等领域。

以辉必矿（主要成分为23Bi S ，含少量杂质2PbO 等）为原料，采用湿法冶金制备精铋工艺流程如下，下列说法错误的是( )
A.“浸出”产生S 的主要离子反应为323236Fe Bi S 6Fe 2Bi 3S ++++++
B.“浸出”时盐酸可以还原杂质2PbO
C.“浸出、置换、再生、电解精炼”工序中不全是氧化还原反应
D.再生液可以加入“浸出”操作中循环利用
5.钒有多种价态，其中+5价最稳定。

钒在溶液中主要以2VO +和3VO -的形式存在，且存在平衡
223VO H O VO 2H +-
+++。

工业上利用冶炼铝生成的固体废料——赤泥（主要成分为
232325Fe O Al O V O 、、及少量稀土金属氧化物）提取金属钒，其工艺流程如图：
下列说法正确的是( )
A.工业生产中，碱浸步骤可选用较为廉价的氨水
B.可以推测2443VO Cl NH Cl NH VO 、、三者中溶解度较小的是43NH VO
C.焙烧非磁性产品所得的固体产物加酸溶解时，应加入过量盐酸使其溶解完全
D.将磁性产品加入稀硝酸溶解，取上层清液再加入KSCN 溶液后未见红色，则磁性产品中一定不含铁元素
6.氧化锌是一种常用的化学添加剂，以钢铁厂烟灰（主要成分为ZnO ，并含少量的223CuO MnO Fe O 、、等）为原料制备氧化锌的工艺流程如下：
已知：浸取工序中ZnO 、CuO 分别转化为()2+34Zn NH ⎡⎤⎣⎦和()2+
34Cu NH ⎡⎤⎣⎦。

下列说法错误的是( ) A.除杂时的离子方程式为()()223344Zn Cu NH Cu Zn NH +
+
⎡⎤⎡⎤++⎣⎦
⎣⎦
B.浸取和蒸氨沉锌的操作均应在较高温度下进行
C.蒸出物用氨水吸收后可返回浸取工序循环使用
D.滤渣①用24H SO 溶液处理后得到()243Fe SO 溶液和2MnO 固体
7.由于化石燃料的长期大量消耗，传统能源逐渐枯竭，而人类对能源的需求量越来越高，氢能源和化学电源的开发与利用成为全球发展的重要问题。

以含钴废渣（主要成分为CoO 和23Co O ，含少量23Al O 和ZnO ）为原料制备锂电池的电极材料3CoCO 的工艺流程如图，下列说法错误的是( )
A.通入2SO 发生反应的离子方程式：3222242Co SO 2H O
2Co SO 4H ++-
+++++
B.加入适量23Na CO 溶液调节pH 是利用几种氢氧化物sp K 的不同除铝
C.若萃取剂的总量一定，则分多次加入萃取比一次加入萃取效果更好
D.将含2Co +的溶液缓慢滴加到23Na CO 溶液中沉钴，以提高3CoCO 的产率
8.钒及其化合物在工业上有许多用途。

从废钒（主要成分2325232V O V O Fe O FeO SiO 、、、、）中提取五氧化二钒的一种工艺流程如下：
已知：①4VOSO 能溶于水，2VO +与Fe 不能反应。

②有机溶剂2H R 对2VO +及3Fe +萃取率高，但不能萃取2Fe +。

回答下列问题：
（1）“酸浸、氧化”过程中23V O 转化为2VO +，反应的离子方程式为________，废渣成分是________，若用浓盐酸代替硫酸，25V O 转化为2VO +，同时生成有毒的黄绿色气体，反应的化学方程式为________。

（2）萃取前用“铁粉”对浸出液进行处理，主要目的是________，为检验处理后的浸出液中是否含有3Fe +，可选用的化学试剂是________（填试剂名称）。

（3）“溶剂萃取与反萃取”可表示为22VO H R VOR 2H ++++溶液萃取反萃取。

为了提高2VO +的产率，
反萃取剂可选用______。

a.NaCl
b.NaOH
c.24H SO
（4）反萃取后的水层中加3KClO ，使2VO +变为3VO -，3ClO -
变为Cl -。

当反应3mol 2VO +时，至少
需要3KClO 的物质的量为______mol 。

（5）已知43NH VO 难溶于水，在水中的sp K 曲线如图所示，向10mL 130.2mol L NaVO -⋅的滤液中加
入等体积的4NH Cl 溶液（忽略混合过程中的体积变化），欲使3VO -沉淀完全，则4NH Cl 溶液的最
小浓度为______（当溶液中某离子浓度51110mol L --≤⨯⋅时，认为该离子沉淀完全）。

9.铟（In ）作为一种稀有贵金属在很多高新领域有广泛应用，随着铟的应用越来越广泛，人类对铟的需求量日益增加，有效富集回收铟的技术也越来越受到重视。

回收处理含铟废渣[In 的质量分数为9.8%，同时含有323FeCl SiO SnO Tl(OH)、、、杂质]是提高铟回收率的主要途径之一。

提示：①溶液中一些金属离子水解生成氢氧化物沉淀时的pH 如表：
3233（1）“操作Ⅲ”的名称为________。

（2）“浸出渣a ”的主要成分为________（填化学式）。

（3）加入铁粉净化的最佳工艺控制溶液中硫酸含量为68.61g L -⋅，则此时硫酸的物质的量________1mol L -⋅，“还原渣”的主要浓度为成分为Tl 和Sn ，写出反应生成Tl 的离子方程式：________。

（4）加入试剂X 调节pH 的范围为________至________，可选择的试剂X 为________（填字母）。

A.23Fe O
B.3FeCO
C.稀硫酸
D.稀硝酸 （5）“沉渣”中加入稀硫酸发生反应的化学方程式为________。

（6）通过加入铝置换出的海绵铟中铟的质量分数达到96.04%。

通过以上途径回收铟的总损耗率约为2%，回收效率非常高。

某企业每月可产生此种含铟废渣1600kg ，利用上述技术手段，理论上可获得海绵铟的质量为________kg 。

答案以及解析
1.答案：D
解析：过氧化氢作为一种常见的氧化剂，第②步中加入浓22H O 溶液是为了把+3价的铬离子氧化为+6价，溶液变为黄色时已经完全反应，再煮沸一段时间是为了让过量的22H O 分解，避免干扰后续反应，C 项正确；pH 过高时，2Pb +易形成()32Pb NO 沉淀，第③步中加入醋酸溶液的目的是防止加入()32Pb NO 溶液后产生氢氧化铅沉淀，D 项错误。

2.答案：A 3.答案：C 4.答案：C 5.答案：B
解析：氨水不能溶解氧化铝，故A 错误；反应向生成更难溶的物质方向进行，故B 正确；由溶液中存在平衡223VO H O
VO 2H +-
+++，盐酸过量平衡逆向移动，会抑制43NH VO 的生成，不能
加入过量的盐酸，故C 错误；若加入的硝酸不足，Fe 元素被硝酸氧化可能生成亚铁离子，亚铁离子遇KSCN 溶液无明显现象，D 错误。

6.答案：B 7.答案：D
解析：通入2SO 时3Co +被还原为2Co +，则反应的离子方程式：3222242Co SO 2H O
2Co SO 4H ++-
+++++，故A 正确；加入23Na CO 溶液调节pH 与3Al +发生反
应：3232322Al 3CO 3H O 2Al(OH)3CO +-
++↓+↑,可除去铝，故B 正确；萃取剂的总量一定，则
分多次加入萃取比一次加入萃取分离更彻底，效果更好，故C 正确；“沉钴”时为使2Co +沉淀完全，23Na CO 溶液需稍过量且缓慢滴加，则滴加顺序不合理，故D 错误。

8.答案：（1）223222V O O 8H 4VO 4H O +
++++；2SiO ；
25222V O 6HCl 2VOCl Cl 3H O ++↑+
（2）将3Fe +转化为2Fe +；硫氰化钾溶液 （3）c （4）0.5
（5）10.206mol L -⋅
解析：（1）“酸浸、氧化”过程中23V O 转化为2VO +，反应的离子方程式为223222V O O 8H 4VO 4H O +
++++，铁的氧化物与硫酸反应，二氧化硅不与硫酸反应，因此废渣
成分是2SiO ，若用浓盐酸代替硫酸，25V O 转化为2VO +，同时生成有毒的黄绿色气体，反应的化学方程式为25222V O 6HCl
2VOCl Cl 3H O ++↑+。

（2）根据有机溶剂2H R 对2VO +及3Fe +萃取率高，但不能萃取2Fe +，因此萃取前用“铁粉”对浸出液进行处理，主要目的是将3Fe +转化为2Fe +，为检验处理后的浸出液中是否含有3Fe +，可选用的化学试剂是硫氰化钾溶液。

（3）“溶剂萃取与反萃取”可表示为22VO H R
VOR 2H ++++溶液萃取反萃取
，为了提2VO +的产率，反
萃取剂主要提高氢离子浓度，使得向反萃取方向进行。

（4）反萃取后的水层中加3KClO ，使2VO +变为3VO -，3ClO -
变为Cl -，当反应3mol 2VO +时，
()()()233KClO 6VO 1KClO 63mol 1n n n +⨯=⨯⨯=⨯，，因此()3KClO 0.5mol n =。

（5）43NH VO 的448sp 3.010 1.010 3.010K ---=⨯⨯⨯=⨯，向10mL0.213mol L NaVO -⋅的滤液中加入等体积的4NH Cl 溶液（忽略混合过程中的体积变化），则沉淀3NaVO 消耗4NH Cl 的物质的量
()14NH Cl 0.2mol L 0.01L 0.002mol n -=⋅⨯=，欲使3VO -沉淀完全，则混合溶液中
()()
8sp
1314
53
3.010NH
mol L 3.010mol L 1.010
VO K c c
-+
-----⨯==⋅=⨯⋅⨯，因此4NH Cl 溶液的最小浓度为()31140.002mol 3.010mol L 0.02L
NH Cl 0.206mol L 0.01L
c ---+⨯⋅⨯==⋅。

9.答案：（1）过滤 （2）2SiO
（3）0.7；323Fe 2Tl 3Fe 2Tl ++++
（4）5.0；7.15；B （5）()32424232In(OH)3H SO In SO 6H O ++ （6）160
解析：由流程可知，加水溶解含铟废渣，“浸渣Ⅰ”的主要成分为
323SnO Tl(OH)SiO Fe(OH)、、、、3In(OH)；加稀硫酸酸浸，2SiO 不溶解，为浸出渣a 的主要成
分，浸出液中含有2333Sn Tl Fe In ++++、、、等阳离子，加入铁粉，一方面将3Fe +还原为2Fe +，另一方
面置换出Sn 和Tl 单质，加入3FeCO 调pH 使3In +沉淀而2Fe +不沉淀，过滤后得到的“沉渣”中主要含有3In(OH)，用稀硫酸溶解，得到3In +，最后加入Al 进行置换，得到海绵铟，由此分析解答。

（3）硫酸溶液中硫酸含量为68.61
g L -⋅，其物质的量浓度为
1168.6g 98g mol 0.7mol L 1L
--⋅=⋅；加入铁粉可与3Tl +反应置换出Tl ，离子方程式为323Fe 2Tl 3Fe 2Tl ++++。

（4）加入试剂X 的目的是调pH 使3In +沉淀而2Fe +不沉淀，根据表格中3In +和2Fe +沉淀的pH ，调节pH 的范围为5.0至7.15；如果选择23Fe O 调节，则会生成氢氧化铁杂质，考虑到不能带入杂质，应选择3FeCO 调节pH 。

（6）设可得海绵In 的质量为x ，根据元素守恒可得关系式： 1600kg 9.8%98%96.In~In
1151105
4%
x ⨯⨯⨯废渣中的海绵 115115
1600kg 9.8%98%96.04%
x =⨯⨯⨯，解得160kg x =。