微專(zhuān)題（三）金屬及其化合物制備的“微流程設(shè)計(jì)”1．了解?？歼^(guò)渡金屬及其化合物的性質(zhì)與轉(zhuǎn)化(1)鋅及其化合物①Zn(OH)2＋2OH－=[Zn(OH)4]2-；②Zn(OH)2＋2H＋=Zn2+＋2H2O；③ZnO＋2H＋=Zn2+＋H2O；④ZnO＋2OH－＋H2O=[Zn(OH)4]2-。(2)釩的化合物①V2O5：兩性氧化物，但以酸性為主，與堿發(fā)生反應(yīng)，如V2O5＋6NaOH=2Na3VO4＋3H2O；有較強(qiáng)的氧化性，如能發(fā)生反應(yīng)V2O5＋6HCl（濃）=2VOCl2＋Cl2↑＋3H2O。②NH4VO3：加熱條件下不穩(wěn)定，發(fā)生反應(yīng)2NH4VO3eq\o(=,\s\up7(△))V2O5＋2NH3↑＋H2O。(3)鉻的化合物①Cr2O3：兩性氧化物，Cr2O3＋6H＋=2Cr3+＋3H2O，Cr2O3＋2OH－=2CrOeq\o\al(－,2)＋H2O。②Cr(OH)3：兩性氫氧化物，Cr(OH)3＋3H＋=Cr3+＋3H2O，Cr(OH)3＋OH－=CrOeq\o\al(－,2)＋2H2O。③CrOeq\o\al(2-,4)與Cr2Oeq\o\al(2-,7)a．可相互轉(zhuǎn)化，2CrOeq\o\al(2-,4)（黃色）＋2H＋?Cr2Oeq\o\al(2-,7)（橙色）＋H2O。b．強(qiáng)氧化性，如5H＋＋Cr2Oeq\o\al(2-,7)＋3HSOeq\o\al(－,3)=2Cr3+＋3SOeq\o\al(2-,4)＋4H2O，2CrOeq\o\al(2-,4)＋16H＋＋6Cl－=2Cr3+＋3Cl2↑＋8H2O。(4)鈦的化合物①TiO2：能與濃堿溶液緩慢反應(yīng)，TiO2＋2NaOH（濃）=Na2TiO3＋H2O。常用金紅石制備鈦：TiO2＋2Cl2＋2Ceq\o(=,\s\up7(△))TiCl4＋2CO、2Mg＋TiCl4eq\o(=,\s\up7(△))2MgCl2＋Ti。②TiCl4：暴露在潮濕空氣中會(huì)冒出白煙，TiCl4＋3H2O=H2TiO3↓＋4HCl或TiCl4＋2H2O=TiO2↓＋4HCl。(5)鈷的配合物①Co(Ⅱ)與H2O、Cl－配合的平衡轉(zhuǎn)化：[Co(H2O)6]2+粉紅色eq\o(?,\s\up7(Cl－),\s\do5(H2O))[CoCl4]2-藍(lán)色②Co(Ⅱ)的配合物具有較強(qiáng)的還原性：Co2+＋6NH3→[Co(NH3)6]2+eq\o(→,\s\up7(O2))[Co(NH3)6]3+(6)錳的化合物①M(fèi)nO2：黑色粉末，錳元素為＋4價(jià)，酸性條件下具有強(qiáng)氧化性。②KMnO4：紫黑色晶體，錳元素為＋7價(jià)，具有強(qiáng)氧化性，不同介質(zhì)中還原產(chǎn)物不同，MnOeq\o\al(－,4)（酸性）→Mn2+；MnOeq\o\al(－,4)（中性）→MnO2；MnOeq\o\al(－,4)（堿性）→MnOeq\o\al(2-,4)。2．掌握“微流程”的分析方法(1)“四線(xiàn)”分析法(2)“四線(xiàn)”解讀①試劑線(xiàn)：分清各步加入試劑的作用，一般是為了除去雜質(zhì)或進(jìn)行目標(biāo)元素及其化合物間的轉(zhuǎn)化等。②操作線(xiàn)：分離雜質(zhì)和產(chǎn)品需要進(jìn)行的分離提純操作等。③雜質(zhì)線(xiàn)：分清各步去除雜質(zhì)的種類(lèi)，雜質(zhì)的去除順序、方法及條件等。④產(chǎn)品線(xiàn)：工藝流程主線(xiàn)，關(guān)注目標(biāo)元素及其化合物在各步發(fā)生的反應(yīng)或進(jìn)行分離、提純的操作方法，實(shí)質(zhì)是目標(biāo)元素及其化合物的轉(zhuǎn)化。題型一從礦物中提取物質(zhì)【例1】（2024·貴州卷）貴州重晶石礦（主要成分BaSO4）儲(chǔ)量占全國(guó)eq\f(1,3)以上。某研究小組對(duì)重晶石礦進(jìn)行“富礦精開(kāi)”研究，開(kāi)發(fā)了制備高純納米鈦酸鋇(BaTiO3)工藝。部分流程如下：下列說(shuō)法正確的是(B)A．“氣體”主要成分是H2S，“溶液1”的主要溶質(zhì)是Na2SB．“系列操作”可為蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶、過(guò)濾、洗滌、干燥C．“合成反應(yīng)”中生成BaTiO3的反應(yīng)是氧化還原反應(yīng)D．“洗滌”時(shí)可用稀硫酸去除殘留的堿，以提高純度解析：重晶石礦（主要成分為BaSO4）通過(guò)一系列反應(yīng)，轉(zhuǎn)化為BaS溶液；加鹽酸酸化，生成BaCl2和H2S氣體；在BaCl2溶液中加入過(guò)量的NaOH，通過(guò)蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶、過(guò)濾、洗滌、干燥，得到Ba(OH)2·8H2O；過(guò)濾得到的溶液1的溶質(zhì)主要含NaCl及過(guò)量的NaOH；Ba(OH)2·8H2O加水溶解后，加入Ti(OC4H9)4，進(jìn)行合成反應(yīng)，得到BaTiO3粗品，最后洗滌得到最終產(chǎn)品。由分析可知，A錯(cuò)誤，B正確；“合成反應(yīng)”是Ba(OH)2·8H2O和Ti(OC4H9)4反應(yīng)生成BaTiO3，該反應(yīng)中元素化合價(jià)未發(fā)生變化，不是氧化還原反應(yīng)，C錯(cuò)誤；“洗滌”時(shí)，若使用稀硫酸，BaTiO3會(huì)部分轉(zhuǎn)化為難溶的BaSO4，故不能使用稀硫酸，D錯(cuò)誤?！炯磿r(shí)訓(xùn)練1】（2024·河北邢臺(tái)高三期末質(zhì)檢）利用鈦鐵礦（主要成分為FeTiO3，還有SiO2、FeO、Fe2O3等雜質(zhì)）為原料，通過(guò)硫酸法制備鈦白粉（主要成分為T(mén)iO2）的工藝流程如圖所示，下列有關(guān)說(shuō)法錯(cuò)誤的是(C)已知：“酸浸”后鈦主要以TiO2+形式存在。A．“酸浸”時(shí)主要反應(yīng)的離子方程式為FeTiO3＋4H＋=TiO2+＋Fe2+＋2H2OB．檢驗(yàn)還原反應(yīng)是否完全可以選擇KSCN溶液C．結(jié)晶操作為蒸發(fā)結(jié)晶D．在實(shí)驗(yàn)室灼燒TiO2·xH2O需要在坩堝中完成解析：“酸浸”后鈦主要以TiO2+形式存在，可知“酸浸”時(shí)，F(xiàn)eTiO3和硫酸反應(yīng)生成硫酸亞鐵、TiOSO4和H2O，反應(yīng)的離子方程式為FeTiO3＋4H＋=TiO2+＋Fe2+＋2H2O，A正確；鐵粉作用主要是將Fe3+還原為Fe2+，完全反應(yīng)后溶液中不含F(xiàn)e3+，因此加硫氰化鉀溶液，若溶液不變紅，說(shuō)明已經(jīng)完全反應(yīng)，B正確；結(jié)晶操作應(yīng)為降溫結(jié)晶，C錯(cuò)誤；實(shí)驗(yàn)室在坩堝中灼燒固體，D正確。題型二從工業(yè)廢料中提取物質(zhì)【例2】（2023·福建卷）從煉鋼粉塵（主要含F(xiàn)e3O4、Fe2O3和ZnO）中提取鋅的流程如下：“鹽浸”過(guò)程ZnO轉(zhuǎn)化為[Zn(NH3)4]2+，并有少量Fe2+和Fe3+浸出。下列說(shuō)法錯(cuò)誤的是(B)A．“鹽浸”過(guò)程若浸液pH下降，需補(bǔ)充N(xiāo)H3B．“濾渣”的主要成分為Fe(OH)3C．“沉鋅”過(guò)程發(fā)生反應(yīng)[Zn(NH3)4]2+＋4H2O＋S2-=ZnS↓＋4NH3·H2OD．應(yīng)合理控制(NH4)2S用量，以便濾液循環(huán)使用解析：“鹽浸”過(guò)程ZnO轉(zhuǎn)化為[Zn(NH3)4]2+，消耗氨氣，浸液pH下降，需補(bǔ)充N(xiāo)H3，A正確；根據(jù)題中信息可知，F(xiàn)e2O3、Fe3O4只有少量溶解，通入空氣氧化后，F(xiàn)e2+和Fe3+轉(zhuǎn)化為Fe(OH)3，所以濾渣的主要成分為Fe3O4、Fe2O3和少量的Fe(OH)3，B錯(cuò)誤；“沉鋅”過(guò)程發(fā)生的反應(yīng)為[Zn(NH3)4]2+＋4H2O＋S2-=ZnS↓＋4NH3·H2O，C正確；應(yīng)合理控制(NH4)2S用量，以便濾液循環(huán)使用，D正確。【即時(shí)訓(xùn)練2】（2024·江西重點(diǎn)中學(xué)聯(lián)盟3月聯(lián)考）Co3O4在磁性材料、電化學(xué)領(lǐng)域應(yīng)用廣泛，利用鈷渣主要含[Co2O3、FeO]制備Co3O4的流程如圖所示，下列說(shuō)法正確的是(B)已知Fe(OH)3的Ksp為4.0×10-38，當(dāng)離子濃度≤1×10-5mol·L-1時(shí)認(rèn)為該離子沉淀完全。A．“浸取”時(shí)為提高Co的浸取率，應(yīng)采取高溫B．H2O2在“浸取”中既做氧化劑又做還原劑C．除鐵時(shí)pH調(diào)節(jié)至堿性，確保將鐵完全除去D．煅燒時(shí)每生成1molCo3O4反應(yīng)轉(zhuǎn)移2mol電子解析：“浸取”時(shí)若采取高溫會(huì)使過(guò)氧化氫分解，降低浸取率，A錯(cuò)誤；Co2O3、FeO在酸性條件下分別被過(guò)氧化氫還原為Co2+和氧化為Fe3+，H2O2既做氧化劑又做還原劑，B正確；Fe3+完全沉淀時(shí)，pH約為3，故除鐵時(shí)pH調(diào)節(jié)至弱酸性，確保將鐵完全除去，C錯(cuò)誤；煅燒時(shí)每生成1molCo3O4，則有3molCoC2O4被消耗，轉(zhuǎn)移電子總數(shù)為8mol，D錯(cuò)誤。1．（2024·江西贛州高三期中聯(lián)考）從硝酸銅和硝酸銀的混合溶液中回收銅和銀的流程如下。下列說(shuō)法錯(cuò)誤的是(B)A.試劑Ⅰ可以是鹽酸或稀硫酸B．流程中涉及的反應(yīng)均是氧化還原反應(yīng)C．生成銀氨溶液的離子方程式為AgCl＋2NH3·H2O=[Ag(NH3)2]＋＋Cl－＋2H2OD．若試劑Ⅱ是甲醛，1mol甲醛參加反應(yīng)最多生成4molAg解析：濾渣Ⅰ是鐵和銅的固體混合物，要得到銅單質(zhì)，需要除去鐵，因此試劑Ⅰ可以是鹽酸或稀硫酸，A正確；NaCl和AgNO3反應(yīng)生成濾渣Ⅱ（即AgCl），AgCl和氨水生成銀氨溶液的反應(yīng)均不是氧化還原反應(yīng)，B錯(cuò)誤；生成銀氨溶液的離子方程式為AgCl＋2NH3·H2O=[Ag(NH3)2]＋＋Cl－＋2H2O，C正確；1mol甲醛參加反應(yīng)最多生成4molAg，D正確。2．（2025·安徽池州高三期末）以煉鐵廠(chǎng)鋅灰（主要成分為ZnO，含少量的CuO、MnO2、Fe2O3）為原料制備ZnO的工藝流程如下，已知浸取工序中ZnO、CuO分別轉(zhuǎn)化為[Zn(NH3)4]2+和[Cu(NH3)4]2+。下列說(shuō)法錯(cuò)誤的是(C)A．“浸取”需控制溫度，較高溫度不利于提高浸取率B．濾渣①用稀鹽酸處理后得到MnO2固體C．“煅燒”時(shí)加入焦炭可提高ZnO的產(chǎn)率D．“除雜”工序的反應(yīng)主要是Zn＋[Cu(NH3)4]2+=Cu＋[Zn(NH3)4]2+解析：“浸取”時(shí)溫度過(guò)高會(huì)導(dǎo)致碳酸氫銨和氨水分解，A正確；鋅灰（主要成分為ZnO，含少量的CuO、MnO2、Fe2O3）浸取時(shí)，ZnO、CuO轉(zhuǎn)化為[Zn(NH3)4]2+、[Cu(NH3)4]2+，MnO2、Fe2O3不反應(yīng)，濾渣①的主要成分為Fe2O3和MnO2，用稀鹽酸溶浸時(shí)，F(xiàn)e2O3溶解，得到MnO2，B正確；濾液①中含有[Zn(NH3)4]2+、[Cu(NH3)4]2+等，加入鋅粉時(shí)，發(fā)生反應(yīng)：Zn＋[Cu(NH3)4]2+=Cu＋[Zn(NH3)4]2+，從而除去雜質(zhì)[Cu(NH3)4]2+，D正確；濾液②經(jīng)過(guò)蒸氨沉鋅操作獲得沉淀ZnCO3·Zn(OH)2，最后煅燒獲得ZnO，“煅燒”時(shí)加入焦炭，ZnO會(huì)變?yōu)閱钨|(zhì)Zn，會(huì)降低ZnO的產(chǎn)率，C錯(cuò)誤。3．（2025·江蘇淮安高中校協(xié)作體高三期中聯(lián)考）一種從某釩礦石（主要成分為V2O5、Al2O3、Fe2O3和SiO2）中提釩的工藝流程如圖所示。已知：酸浸的溫度應(yīng)控制在80℃，(VO2)2SO4易水解。下列說(shuō)法錯(cuò)誤的是(B)A．“氯化焙燒”時(shí)氣體與礦料逆流而行的目的是使反應(yīng)物充分接觸，加快反應(yīng)速率B．“氯化焙燒”“酸浸”和“還原”的操作過(guò)程中均有氧化還原反應(yīng)發(fā)生C．“酸浸”的溫度不宜過(guò)高的目的是防止VOeq\o\al(＋,2)過(guò)度水解D．“操作X”使用的主要玻璃儀器有梨形分液漏斗、燒杯解析：“氯化焙燒”時(shí)氣體與礦料逆流而行的目的是使反應(yīng)物充分接觸，加快反應(yīng)速率，A正確；“氯化焙燒”和“還原”的操作過(guò)程中均有氧化還原反應(yīng)發(fā)生，“酸浸”的過(guò)程中各物質(zhì)的化合價(jià)沒(méi)有發(fā)生變化，不屬于氧化還原反應(yīng)，B錯(cuò)誤；VOeq\o\al(＋,2)易水解，升高溫度促進(jìn)水解，所以“酸浸”的溫度不宜過(guò)高的目的是防止VOeq\o\al(＋,2)過(guò)度水解，C正確；“操作X”為反萃取、分液，需要燒杯、梨形分液漏斗，D正確。4．（2024·湖北武漢高三期中聯(lián)考）鈀是航天、航空高科技領(lǐng)域的重要材料。工業(yè)用粗鈀制備高純度鈀的流程如圖：下列說(shuō)法錯(cuò)誤的是(D)A．酸浸時(shí)反應(yīng)的化學(xué)方程式是Pd＋6HCl＋4HNO3=H2PdCl6＋4NO2↑＋4H2OB．“熱還原”中每生成1molPd的同時(shí)生成的氣體的物質(zhì)的量為8molC．化學(xué)實(shí)驗(yàn)中可利用氯鈀酸根離子檢驗(yàn)溶液中是否含有NHeq\o\al(＋,4)D．在“酸浸”過(guò)程中為加快反應(yīng)速率可用濃硫酸代替濃鹽酸解析：據(jù)題圖可知，酸浸時(shí)反應(yīng)物有Pd、濃硝酸和濃鹽酸，產(chǎn)物有NO2，中和過(guò)程為非氧化還原過(guò)程，說(shuō)明酸浸后Pd的化合價(jià)應(yīng)為＋4，存在形式為PdCleq\o\al(2-,6)，結(jié)合得失電子守恒和元素守恒可知化學(xué)方程式為Pd＋6HCl＋4HNO3=H2PdCl6＋4NO2↑＋4H2O，A正確；根據(jù)元素守恒生成的氣體應(yīng)為HCl和NH3，生成1molPd，則消耗1mol氯鈀酸銨，根據(jù)元素守恒可知可生成2molNH3和6molHCl，共8mol氣體，B正確；氯鈀酸銨為紅色沉淀，所以若某溶液中含有銨根，滴入含有氯鈀酸根離子的溶液可以生成紅色沉淀，有明顯現(xiàn)象，可以檢驗(yàn)銨根，C正確；溶解過(guò)程中鹽酸電離出的Cl－與Pd4+生成絡(luò)合物，促使Pd轉(zhuǎn)化為Pd4+的反應(yīng)正向移動(dòng)，從而使Pd溶解，若換成濃硫酸，無(wú)法生成絡(luò)合物，會(huì)使溶解的效率降低，D錯(cuò)誤。5．（2024·安徽滁州一模）以鈷渣（主要成分是CoO、Co2O3，含少量Ni、Al2O3等雜質(zhì)）為原料制取CoCO3，工藝流程如下。下列說(shuō)法錯(cuò)誤的是(B)已知：①堿性條件下，Co2+會(huì)轉(zhuǎn)化成Co(OH)2；②Ni2+被萃取原理：Ni2+（水層）＋2HA（有機(jī)層）?NiA2（有機(jī)層）＋2H＋（水層）。A．試劑X為稀硫酸B．“酸浸”中Co2O3反應(yīng)的離子方程式為Co2O3＋6H＋=2Co3+＋3H2OC．為保證工藝所得產(chǎn)品的純度，萃取過(guò)程中，添加萃取劑應(yīng)采用少量