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1、高三化学每天练习20分钟V、Cr、Mn、Co、Ni单质及其化合物的制备工业流程（有答案和详细解析）1(2019大庆质检)某钒铅锌矿主要含有PbO、ZnO、CaO、V2O5等物质，工业上常用碱性熔炼法回收铅、锌、钒等金属，工艺流程如图1所示：已知：钒酸铵(NH4VO3)加热至700 K可制得纯度较高的V2O5。(1)流程中操作的名称是_，实验室进行此项操作用到的玻璃仪器主要有_。(2)生成金属铅的化学方程式为_。(3)熔炼过程中，若纯碱过量，将使更多的锌元素以Na2ZnO2的形式进入到碱熔渣中，此过程的化学方程式为_。(4)焦炭用量对还原熔炼效果的影响如图2所示。分析图像可知，焦炭用量应取矿石质
2、量的_较为合适。(5)钒浸出过程中，液固比(液体质量固体质量)对钒浸出率的影响如图3所示。分析图像可知，浸出过程的液固比取21为宜，理由是_。(6)为制取纯度更高的V2O5，往含钒浸出液(主要为NaVO3)中加NH4Cl溶液，可获得_晶体。(7)实验室称取50 g碱熔渣(钒的质量分数为7.5%)，水浸，获得V mL V2O5浓度达60 gL1的浸出液，则矾的浸出率为_(列计算式)。2(2020绵阳高三质检)元素铬(Cr)在自然界主要以3价和6价存在。回答下列问题：.6价的Cr能引起细胞的突变而对人体不利，可以用亚硫酸钠将其还原为3价的Cr。完成并配平下列离子方程式：Cr2OSO_=Cr3SOH
3、2O.(1)工业上利用铬铁矿(FeOCr2O3)冶炼铬的工艺流程如图所示：a操作中为加快焙烧速率和提高原料的利用率，可采取的措施是_(答一条即可)。b浸出液的主要成分为Na2CrO4，向滤液中加入盐酸酸化的氯化钡溶液有白色沉淀生成，则操作发生反应的离子方程式为_。c由Cr2O3冶炼Cr可用铝还原，写出该反应的化学方程式：_。(2)Cr(OH)3和Al(OH)3类似，也是两性氢氧化物，写出Cr(OH)3溶于浓氢氧化钠溶液的离子方程式：_。(3)以铬酸钠(Na2CrO4)为原料，用电化学法可制备重铬酸钠(Na2Cr2O7)，实验装置如图所示(已知：2CrO2HCr2OH2O)。阴极的电极反应式为_
4、。电解一段时间后，测得阳极区溶液中Na物质的量由a mol变为b mol，则此时铬酸钠的转化率为_。3(2019长春质检)干电池是日常生活中常用的电池，原料为Zn和MnO2。某工厂用软锰矿(含MnO2约70%及杂质Al2O3)和闪锌矿(含ZnS约80%及少量FeS杂质)共同生产。流程如下：已知：A是ZnSO4、MnSO4、Fe2(SO4)3、Al2(SO4)3的混合液。中反应的方程式为MnSO4ZnSO42H2OMnO2Zn2H2SO4。(1)混合物A中，属于还原产物的是_(填化学式)。(2)加入X的作用是_。离子开始沉淀pH完全沉淀pHFe32.33.2Al34.25.4Zn27.28.0M
5、n28.39.8已知溶液中各离子开始沉淀的pH如上表所示，则加入X后，溶液pH应调整到_(填字母)。A4.5 B6.0 C7.5 D9.0步骤加热的原因是_。适宜作为X加入步骤的物质为_(填字母)。AMnCO3 BZn2(OH)2CO3CNaOH DKOH(3)生产过程中除矿石外，还有哪些原料需要购买？_(填化学式)。(4)若要从步骤的过滤中得到芒硝晶体(Na2SO410H2O)，则需要进行的实验操作有_、_、过滤、洗涤、干燥等。(5)从生产角度看，生成Zn和MnO2的物质的量相等时，经济效益最高，此时原料软锰矿和闪锌矿的投料质量的比值大约是_(结果保留两位小数)。4(2020济南联考)碱式碳
6、酸钴用作催化剂及制钴盐原料，陶瓷工业着色剂，电子、磁性材料的添加剂。利用以下装置测定碱式碳酸钴Cox(OH)y(CO3)zH2O的化学组成。已知：碱式碳酸钴中钴为2价，受热时可分解生成三种氧化物。请回答下列问题：(1)选用以上装置测定碱式碳酸钴Cox(OH)y(CO3)zH2O的化学组成，其正确的连接顺序为ab_(按气流方向，用小写字母表示)。(2)样品分解完，打开止水夹K，缓缓通入氮气数分钟，通入氮气的目的是_。_(3)取碱式碳酸钴样品34.9 g，通过实验测得分解生成的水和二氧化碳的质量分别为3.6 g、8.8 g，则该碱式碳酸钴的化学式为_。(4)某兴趣小组以含钴废料(含少量Fe、Al等
7、杂质)制取CoCl26H2O的一种实验设计流程如下：已知：25 时沉淀物Fe(OH)3Fe(OH)2Co(OH)2Al(OH)3开始沉淀pH1.97.07.63.4完全沉淀pH3.29.09.24.7操作用到的玻璃仪器主要有_；加盐酸调pH为23的目的是_；操作的过程为_、洗涤、干燥。5(2020呼和浩特调研)某含镍(Ni)废催化剂中主要含有Ni，还含有Al、Al2O3、Fe及其他不溶于酸、碱的杂质。部分金属氢氧化物Ksp近似值如下表所示：化学式Fe(OH)2Fe(OH)3Al(OH)3Ni(OH)2Ksp近似值1017103910341015已知溶液中金属离子浓度不大于105 molL1时，
8、视为沉淀完全。现用含镍废催化剂制备NiSO47H2O晶体，其流程图如下：回答下列问题：(1)“碱浸”时发生反应的离子方程式为Al2O32OH=2AlOH2O，_。(2)“酸浸”所使用的酸为_。(3)“净化除杂”需加入H2O2溶液，其作用是_。然后调节pH使溶液中铁元素恰好完全沉淀，列式计算此时的pH：_。(4)“操作A”为_、过滤、洗涤、干燥，即得产品。(5)NiSO4在强碱性溶液中可被NaClO氧化为NiOOH，该反应的离子方程式为_。(6)NiOOH可作为镍氢电池的电极材料，该电池的工作原理如下图所示，其放电时，正极的电极反应式为_。答案精析1(1)过滤漏斗、烧杯、玻璃棒(2)PbOCOP
9、bCO2(3)Na2CO3ZnONa2ZnO2CO2(4)10%(5)液固比为21时，钒浸出率在97.0%以上，再进一步增大液固比，钒浸出率提高不明显，而且还会导致浸出用水量、废水排放量的增大等(6)NH4VO3(7)100%解析(6)由已知条件“钒酸铵(NH4VO3)加热至700 K可制得纯度较高的V2O5”，可知获得的是NH4VO3晶体。(7)获得的浸出液中含矾60V103 g，碱熔渣中含钒507.5% g，则钒的浸出率为100%。2.138H234.(1)a.将铬铁矿粉碎(或其他合理措施)b8CrO3S220H2O=8Cr(OH)33SO16OHcCr2O32Al2CrAl2O3(2)C
10、r(OH)3OH=CrO2H2O(3)2H2O2e=2OHH2100%解析(3)根据2CrO2HCr2OH2O，阳极区Na减少的量，即是上述反应消耗H的量，迁移的Na为(ab) mol，则转化的铬酸钠也为(ab) mol，铬酸钠的转化率为100%100%。3(1)MnSO4(2)增大溶液的pH，使Fe3和Al3均生成沉淀B促进Fe3和Al3水解AB(3)Na2CO3和H2SO4(4)蒸发浓缩冷却结晶(5)1.03解析(5)MnO2、Zn的物质的量之比为11时，设软锰矿、闪锌矿的质量分别为x g、y g，根据原子守恒有11，解得1.03。4(1)jkcd(或dc)e(2)将装置中生成的H2O(g
11、)和CO2全部排入戊、乙装置中(3)Co3(OH)2(CO3)2H2O(4)烧杯、漏斗、玻璃棒抑制CoCl2的水解蒸发浓缩、冷却结晶、过滤解析(3)生成的水的质量为3.6 g，物质的量为 mol0.2 mol，生成的CO2的质量为8.8 g，物质的量为 mol0.2 mol，碱式碳酸钴的质量为34.9 g，氧化亚钴的质量为34.9 g3.6 g8.8 g22.5 g，其物质的量为 mol0.3 mol，N(Co)N(H)N(C)0.3(0.22)0.2342，化学式为Co3(OH)2(CO3)2H2O。(4)操作为过滤，用到的玻璃仪器主要有烧杯、漏斗、玻璃棒。加盐酸调pH为23的目的是抑制CoCl2的水解。从溶液中得到CoCl26H2O晶体需要蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤、干燥。5(1)2Al2OH2H2O=2AlO3H2(2)稀硫酸(或硫酸、H2SO4)(3)将Fe2氧化为Fe3c3(OH)1034，c(OH)1011.3 molL1，则c(H)102.7 molL1，pH2.7(4)冷却结晶(5)2Ni2ClO4OH=2NiOOHClH2O(6)NiOOHH2Oe=Ni(OH)2OH