金属及其化合物制备流程（一）

1．(2019·江西名校高三第一次联考)锂被誉为“金属味精”，以LiCoO2为正极材料的锂离子电池已被广泛用作便携式电源。工业上常以β-锂辉矿(主要成分为LiAlSi2O6，还含有FeO、MgO、CaO等杂质)为原料来制取金属锂。其中一种工艺流程如下：

已知：

①部分金属氢氧化物开始沉淀和完全沉淀时的pH：

氢氧化物 开始沉淀时的pH 完全沉淀时的pH

②Li2CO3在不同温度下的溶解度如下表：

温度/℃ Li2CO3的溶解度/g

请回答下列问题： (1)

用

氧

化

物

形

式

表

示

LiAlSi2O6

的

组

成

0 10 20 50 75 100 Fe(OH)3 1.9 3.2 Al(OH)3 3.4 4.7 Mg(OH)2 9.1 11.1 1.539 1.406 1.329 1.181 0.866 0.728 ______________________________________________。

(2)反应Ⅱ加入碳酸钙的作用是_____________________________________________________ _______________________________________________________________________________。 (3)写出反应Ⅲ中生成沉淀A的离子方程式：__________________________________________ _______________________________________________________________________________。 (4)洗涤所得Li2CO3沉淀要使用________(填“热水”或“冷水”)，理由是_________________

_______________________________________________________________________________。 (5)流程中两次使用了Na2CO3溶液，第一次浓度小，第二次浓度大的原因是________________ _______________________________________________________________________________。 (6)该工艺中，电解熔融氯化锂生产锂时，阳极产生的氯气中会混有少量氧气，原因是________ _______________________________________________________________________________。 2．高纯六水氯化锶晶体(SrCl2·6H2O)具有很高的经济价值，工业上用碳酸锶(SrCO3)粉为原

料(含少量钡和铁的化合物等)制备高纯六水氯化锶晶体的过程如下：

已知：①M(SrCl2·6H2O)＝267g·mol ②Ksp(SrSO4)＝3.3×10、Ksp(BaSO4)＝1.1×10

2＋

－

－7

－10

－1

2＋

2＋

3＋

③经盐酸浸取后，溶液中除含有Sr和Cl外，还含有少量Ba、Fe、Fe杂质 ④SrCl2·6H2O晶体在61℃时开始失去结晶水，100℃时失去全部结晶水 请回答下列问题：

(1)已知Sr为第五周期ⅡA族元素，则不符合Sr>Ca的是________(填序号)。 ①原子半径 ②最外层电子数 ③金属性 ④最高价氧化物对应的水化物的碱性

(2)写出碳酸锶与盐酸反应的离子方程式：____________________________________________ _______________________________________________________________________________。 (3)工业上用热风吹干六水氯化锶，适宜的温度是______(填字母)。 A．50～60℃ C．80～100℃

B．70～80℃ D．100℃以上

(4)步骤④的操作是______________、__________、过滤。 (5)加入硫酸的目的是________________。

(6)若滤液中Ba的浓度为1×10mol·L，依据题给信息计算滤液中Sr的物质的量浓度为________mol·L。

3．(2018·大连二十四中模拟)用废铅蓄电池的铅泥(含PbSO4、PbO和Pb等)制备精细化工产品PbSO4·3PbO·H2O(三盐)的主要流程如下：

－12＋

－5

－1

2＋

已知：常温下，Ksp(PbSO4)≈2.0×10，Ksp(PbCO3)≈1.0×10

－8

－13

。回答下列问题：

2PbSO4＋2H2O。铅蓄

(1)铅蓄电池在生活中有广泛应用，其工作原理是Pb＋PbO2＋2H2SO4

电池在充电时，阳极的电极反应式为______________________________________________。

若铅蓄电池放电前，正、负极电极质量相等，如果放电时转移了1mol电子，则理论上两电极质量之差为________。

(2)将滤液1、滤液3合并，经蒸发浓缩、降温结晶、过滤等操作，得到一种结晶水合物(Mr＝322)，其化学式为________________________________。

(3)步骤③酸溶时铅与硝酸反应生成Pb(NO3)2及NO的离子方程式为______________；滤液2中溶质的主要成分为________________(写化学式)。

(4)步骤⑥合成三盐的化学方程式为_________________________________________________ _______________________________________________________________________________。 (5)步骤⑦洗涤过程中，检验沉淀是否洗涤干净的方法是________________________________ ________________________________________________________________________________ _______________________________________________________________________________。

c(6)在步骤①的转化中，若硫酸铅和碳酸铅在浊液中共存，则

c2－42－3

＝________。

4．(2019·甘肃张掖高三第一次诊断)锌焙砂主要含ZnO、ZnFe2O4，还含有少量CaO、FeO、CuO、NiO等氧化物。如图是工业上利用锌焙砂制取金属锌的流程图。

(1)酸浸时ZnFe2O4会生成两种盐，该反应的化学方程式为______________________________。 (2)净化Ⅰ操作分为两步：第一步是将溶液中少量的Fe氧化；第二步是控制溶液pH，使Fe

＋

2＋

3

转化为Fe(OH)3沉淀。

2＋

①写出酸性条件下H2O2与Fe反应的离子方程式：____________________________________ _______________________________________________________________________________。 ②25℃时，pH＝3的溶液中c(Fe)＝___mol·L。(已知25℃时，Ksp[Fe(OH)3]＝4.0×10

3＋

－1

－38

)

③净化Ⅰ生成的沉淀中还含有溶液中的悬浮杂质，溶液中的悬浮杂质被共同沉淀的原因是________________________________________________________________________________ _______________________________________________________________________________。 (3)本流程中可以循环利用的物质除硫酸锌外还有_____________________________________ _____________________________________________________________________(写化学式)。 (4)若没有净化Ⅱ操作，则对锌的制备带来的影响是____________________________________ _______________________________________________________________________________。 5．(2019·河北冀州中学高三仿真模拟)工业由钛铁矿(主要成分为FeTiO3，还含有少量Fe2O3、Al2O3、FeO、SiO2等杂质)制备TiCl4的工艺流程如下：

已知：

①酸浸 FeTiO3(s)＋2H2SO4(aq)===FeSO4(aq)＋TiOSO4(aq)＋2H2O(l) 90℃

②水解 TiOSO4(aq)＋2H2O(l)=====H2TiO3(s)＋H2SO4(aq) 煅烧

③煅烧 H2TiO3(s)=====TiO2(s)＋H2O(g)

(1)FeTiO3中钛元素的化合价为__________，试剂A为____________________。

(2)碱浸过程发生反应的离子方程式为_______________________________________________ ________________________________________________________________________________ _______________________________________________________________________________。 (3)酸浸后需将溶液温度冷却至70℃左右，若温度过高会导致最终产品吸收率过低，原因是________________________________________________________________________________ _______________________________________________________________________________。 (4)上述流程中氯化过程的化学方程式为_____________________________________________ _______________________________________________________________________________。 已知TiO2(s)＋2Cl2

4

(l)＋O2(g) ΔH＝＋151kJ·mol。该反应极难进行，当向

－1

反应体系中加入碳后，则反应在高温条件下能顺利发生。从化学平衡的角度解释原因是________________________________________________________________________________ _______________________________________________________________________________。 (5)TiCl4极易水解，利用此性质可制备纳米级TiO2·xH2O，该反应的化学方程式是________________________________________________________________________________ _______________________________________________________________________________。 6．(2018·云南师范大学附属中学高三月考)钼是一种重要的过渡金属元素，通常用作合金及不锈钢的添加剂，可增强合金的强度、硬度、可焊性等。钼酸钠晶体(Na2MoO4·2H2O)可作为无公害型冷却水系统的金属腐蚀抑制剂，如图所示是化工生产中以辉钼矿[主要成分为硫化钼(MoS2)]为原料来制备金属钼和钼酸钠晶体的主要流程。