【精准解析】2021新高考化学鲁科版：第3章专项提能特训4热点金属及其化合物的制备大题

3.0 envi 2024-11-20 4 4 209.59KB 5 页 3知币

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专项提能特训 4　热点金属及其化合物的制备大题

1．随着材料科学的发展，金属钒及其化合物得到了越来越广泛的应用，并被誉为 “合金维

生素”。已知钒的原子序数为 23，回答下列问题：

(1)钒被认为是一种稀土元素，广泛分散于各种矿物中，钾钒铀矿中的钒原子最外层已达到 8

电子稳定结构，其化学式为 K2H6U2V2O15(其中钒元素的化合价为＋5价)，若用氧化物的形式

表示，该化合物的化学式为：___________________________________________________

________________________________________________________________________。

(2)五氧化二钒是工业制造中的常用催化剂，如工业制硫酸中就利用五氧化二钒作催化剂。

从含钒废催化剂中回收钒，传统的技术是“氧化焙烧法”，其具体流程为：

→→→→→→

其中焙烧是将食盐和钒铅矿在空气中焙烧，这时矿石中所含的 V2O5就转化为 NaVO3，然后

用水从烧结块中浸出 NaVO3，再用稀硫酸酸化就得到 V2O5的水合物，经过煅烧就可得到

V2O5。

① 配料在焙烧前磨碎的目的是___________________________________________________。

② 写出焙烧过程中 V2O5发生反应的化学方程式：________________________________

________________________________________________________________________。

(3)测定钒含量的方法是先把钒转化成 V2O5，V2O5在酸性溶液里转变成 VO，再用盐酸、硫

酸亚铁、草酸等测定钒。反应的化学方程式为：VO＋H2C2O4===VO＋＋2CO2↑＋H2O。若反

应消耗 0.9 g 草酸，参加反应的钒元素质量是________g。

答案　(1)K2O·V2O5·2UO3·3H2O

(2)① 增大接触面积，使反应充分进行　② 2V2O5＋4NaCl＋O2=====4NaVO3＋2Cl2

(3)0.51

解析　(3)0.9 g 草酸的物质的量是＝0.01 mol，则根据反应的化学方程式 VO＋H2C2O4===VO

＋＋2CO2↑＋H2O可知参加反应的钒元素的质量是 0.01 mol×51 g·mol－1＝0.51 g。

2．铬是一种具有战略意义的金属，它具有多种价态，单质铬熔点为 1 857 ℃。

(1)工业上以铬铁矿[主要成分是 Fe(CrO2)2]为原料冶炼铬的流程如图所示：

①Fe(CrO2)2中各元素化合价均为整数，则铬为____________价。

② 高温氧化时反应的化学方程式为_____________________________________________

________________________________________________________________________。

③操作a由两种均发生了化学反应的过程构成，其内容分别是________、铝热反应。

(2)Cr(OH)3是两性氢氧化物，请写出其分别与 NaOH、稀硫酸反应时生成的两种盐的化学式_

_______________________________________________________________________、

________________________________________________________________________。

(3)水中的铬元素对水质及环境均有严重的损害作用，必须进行无害化处理。转化为重要产

品磁性铁铬氧体(CrxFeyOz)：先向含 CrO 的污水中加入适量的硫酸及硫酸亚铁，待充分反应

后再通入适量空气(氧化部分 Fe2＋)并加入 NaOH，就可以使铬、铁元素全部转化为磁性铁铬

氧体。

①写出CrO 在酸性条件下被 Fe2＋还原为 Cr3＋的离子方程式：____________________。

② 若处理含 1 mol CrO(不考虑其他含铬微粒)的污水时恰好消耗 10 mol FeSO4，则当铁铬氧

体中 n(Fe2＋)∶n(Fe3＋)＝3∶2时，铁铬氧体的化学式为__________________________。

答案　(1)①＋3　② 4Fe(CrO2)2＋7O2＋8Na2CO3=====2Fe2O3＋8Na2CrO4＋8CO2

③灼烧使 Cr(OH)3分解

(2)NaCrO2　Cr2(SO4)3

(3)①3Fe2＋＋CrO＋8H＋===3Fe3＋＋Cr3＋＋4H2O

②Cr2Fe20O27

解析　(1)①根据化合物中各元素的正负化合价代数和为 0分析。②根据流程确定反应物和

生成物，用化合价升降法配平书写化学方程式。(2)模仿 Al(OH)3与NaOH、稀硫酸的反应确

定生成物。(3)①酸性条件下 CrO 被Fe2＋还原为 Cr3＋，Fe2＋被氧化成 Fe3＋，反应可写成 Fe2＋

＋CrO＋H＋―→Fe3＋＋Cr3＋＋H2O，根据得失电子守恒、原子守恒和电荷守恒，配平方程式。

②根据 Fe 守恒，铁铬氧体中 n(Fe2＋)＝10 mol×＝6 mol，n(Fe3＋)＝10 mol×＝4 mol，根据

Cr 守恒，铁铬氧体中 n(Cr3＋)＝n(CrO)＝1 mol，根据电荷守恒，铁铬氧体中 n(O2－)＝＝13.5

mol，铁铬氧体中 n(Cr)∶n(Fe)∶n(O)＝1 mol∶10 mol∶13.5 mol＝2∶20∶27，铁铬氧体的

化学式为 Cr2Fe20O27。

3．一种用软锰矿(主要成分 MnO2)和黄铁矿(主要成分 FeS2) 制取MnSO4·H2O并回收单质硫

的工艺流程如下：

已知：本实验条件下，高锰酸钾溶液与硫酸锰溶液混合产生二氧化锰。

回答下列问题：

(1)步骤①混合研磨成细粉的主要目的是________________________；步骤②浸取时若生成

S、MnSO4及Fe2(SO4)3的化学方程式为________________________________。

(2)步骤③所得酸性滤液可能含有 Fe2＋，为了除去 Fe2＋可先加入________________________；

步骤④需将溶液加热至沸然后在不断搅拌下加入碱调节 pH 为4～5，再继续煮沸一段时间，

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