“V、Cr、Mn、Co”等過渡金屬及化合物的制備流程

情境突破練壓軸提速練

情境突破練

1.新考法【結(jié)合回收Cr2O3流程考查化學(xué)原理】(25-26高三上·內(nèi)蒙古·開學(xué)考試)三氧化二鉻(Cr2O3(可用作

著色顏料、陶瓷添加劑和有機(jī)合成催化劑。一種從鉻渣(主要含Cr2O3，及少量SiO2和Fe、Ca等元素)

中分離回收Cr2O3的流程如下：

已知：焦亞硫酸鈉(Na2S2O5(常用作食品抗氧化劑；Cr(OH(3的化學(xué)性質(zhì)與Al(OH(3類似。

回答下列問題：

(1)鉻渣首先需進(jìn)行粉碎研磨，其目的是。

(2)“焙燒”時(shí)鉻元素轉(zhuǎn)化為Na2CrO4，則Cr2O3發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為。

(3)“濾渣”的主要成分除CaSO4外，還有(寫化學(xué)式)。

(4)“還原”中Fe3+發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為。

2++

(5)“除鐵”反應(yīng)H2C2O4(aq(+Fe(aq(?FeC2O4(s(+2H的平衡常數(shù)K=(寫表達(dá)式)。

(6)“調(diào)pH”中，pH>8.0時(shí)鉻的沉淀率減小的原因是。

(7)100kg礦渣中得到80kg純度為95%的Cr2O3，若整個(gè)過程中Cr元素的損失率為20%，則礦渣中Cr

的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為。

2.新情境【結(jié)合釩電解液(VOSO4溶液)的制備考查釩及其化合物的制備流程圖】(2025·湖南·一模)釩是重要的

戰(zhàn)略金屬，廣泛應(yīng)用于儲(chǔ)能、合金等領(lǐng)域，現(xiàn)代工業(yè)利用釩渣(主要成分為FeO、V2O3，含少量SiO2、

Al2O3、Cr2O3等雜質(zhì))制備釩電解液(VOSO4溶液)的一種綠色工藝流程如下：

已知：①多釩酸銨(NH4(2V6O16在pH為2至6條件下溶解度極低，在強(qiáng)酸性條件下(pH<2)會(huì)溶解。

+

②在酸性介質(zhì)中，釩的穩(wěn)定陽離子以VO2形式存在，具有氧化性。

根據(jù)以上流程，回答下列問題：

(1)V屬于區(qū)元素，其基態(tài)原子的價(jià)電子排布式為。

(2)“焙燒”過程中，釩渣中的V2O3轉(zhuǎn)化為NaVO3的化學(xué)方程式為。

(3)“溶解”后，濾渣1的主要成分是(填化學(xué)式)。

2--13+

(4)常溫下，若水浸后濾液1中c(CrO4(=0.02mol.L，為回收濾液中的Cr，將其轉(zhuǎn)化為Cr，以

1

--1

Cr(OH)3形式沉淀完全(濃度≤1×105mol.L)，應(yīng)控制pH至少為。{已知：常溫下，

-

Ksp[Cr(OH)3[=6.4×1031，lg4=0.6)

2-2+

(5)釩的“酸溶”步驟中，SO2將V6O16還原為VO的離子方程式為；該反應(yīng)需在酸性條件下進(jìn)

行，原因是。

3.新角度【結(jié)合二次電池添加劑β-Co(OH)2的制備考查鈷及其化合物的制備流程圖】(2025·山西·三模)利用

水鈷礦(主要成分為Co2O3O、SiO2O、FeOO、Fe2O3O、MnO2)制備二次電池添加劑β-Co(OH)2的

流程如下：

已知：i．沉淀過快無法形成β-Co(OH)2，Co(OH)2在堿性溶液中易被O2氧化。

-

ii．25℃時(shí)，KspO[Co(OH)2[=6.0×1015。

2++5

iii．Co(aq)+6NH3(aq)?[Co(NH3(6[2(aq)的平衡常數(shù)K=1.0×10。

回答下列問題：

(1)“酸浸”中Co2O3與H2SO4O、H2O2發(fā)生反應(yīng)時(shí)，H2O2作(填“氧化劑”或“還原劑”)，反應(yīng)的

化學(xué)方程式為。

2+--

(2)“沉鐵”中Fe被Na2SO3與空氣混合產(chǎn)生的SO5.自由基氧化，SO5.中被還原為。

(3)“濾渣1”是(填化學(xué)式)，“濾渣2”是(填化學(xué)式)，“萃取”的目的是。

+

(4)CoSO4→[Co(NH3(6[2→β-Co(OH)2過程中：

+

①“沉鈷”中，[Co(NH3(6[2→β-Co(OH)2的離子方程式為，該反應(yīng)的平衡常數(shù)K=(保

留2位有效數(shù)字)。

②制備β-Co(OH)2，氨水和熱NaOH溶液的加入順序不能顛倒，理由是。

③“沉鈷”中使用熱NaOH溶液的目的是。

壓軸提速練

建議用時(shí)：75min

4.(24-25高三上·江西·期末)錳礦是一種非常重要的戰(zhàn)略礦產(chǎn)資源，富錳礦和優(yōu)質(zhì)錳礦資源已被我國列為

緊缺的礦種。以菱錳礦(主要成分為MnCO3和MnO2，還含有少量的CaO、Fe3O4、Al2O3)為原料制備

MnCO3的流程如圖。下列敘述錯(cuò)誤的是

2

A.“還原”中MnSO4既是氧化產(chǎn)物，又是還原產(chǎn)物

B.“氧化”中一次性加入雙氧水比分批次加入效果更好

C.“渣2”的主要成分是Fe(OH)3和Al(OH)3

2+-

D.“沉錳”時(shí)發(fā)生反應(yīng)Mn+2HCO3=MnCO3↓+CO2↑+H2O

5.(24-25高三上·陜西西安·月考)V2O5是制造釩鐵合金、金屬釩的原料，也是重要的催化劑。釩礦石中含

V2O5，雜質(zhì)為大量Al2O3和少量CaO等，可通過堿熔法從釩礦石中提取純度較高的V2O5，流程如下：

已知：V2O5是以酸性為主的兩性化合物，偏釩酸銨(NH4VO3)與偏釩酸鈣[Ca(VO3(2[均難溶于水，在弱

堿性環(huán)境下，偏釩酸鈣經(jīng)鹽浸生成碳酸鈣。下列說法錯(cuò)誤的是

A.鹽浸工序得到濾渣的成分為CaCO3

B.洗脫工序中洗脫液的主要成分為NaCl

C.氣體②的成分為CO2

D.延長沉釩時(shí)間、增大NH4Cl溶液的濃度有利于沉釩

6.(24-25高三上·遼寧·期末)用廢催化劑(V2O5-WO3/TiO2)制備NH4VO3的過程如圖所示。

已知：V2O5可與純堿反應(yīng)生成NaVO3。下列說法錯(cuò)誤的是

A.“焙燒”時(shí)有大量CO2產(chǎn)生

B.“酸浸”加料完成后，適當(dāng)升溫或延長浸泡時(shí)間，可提高釩元素的浸出率

C.“分離”時(shí)采用蒸餾法，蒸餾操作中需要使用球形冷凝管

D.“沉釩”時(shí)增大銨根濃度能降低NH4VO3的溶解度使其析出

7.(24-25高三上·湖南長沙·月考)以某冶金工業(yè)產(chǎn)生的廢渣(含Cr2O3、SiO2、Al2O3)為原料制備K2Cr2O7

的流程如下圖所示。

3

下列說法正確的是

A.“煅燒”時(shí)Al2O3與Na2CO3反應(yīng)的物質(zhì)的量之比為1:1

-2-

B.“除雜”時(shí)存在反應(yīng)：2AlO2+CO2+3H2O=2Al(OH(3↓+CO3

C.“除雜”后的濾液可通過加鹽酸酸化獲得重鉻酸鈉溶液

D.“反應(yīng)”時(shí)發(fā)生復(fù)分解反應(yīng)，可以用K2SO4代替KCl

8.(2025·四川遂寧·二模)工業(yè)上以軟錳礦(主要成分為MnO2)為原料通過固體堿熔氧化法生產(chǎn)高錳酸鉀，

主要流程如下。下列說法錯(cuò)誤的是

A.“熔融氧化”應(yīng)在鐵坩堝中進(jìn)行，陶瓷坩堝或Al2O3坩堝均不行

B.“錳酸鉀歧化”可以用H2SO4但不能用鹽酸代替CO2

C.“結(jié)晶”操作與從NaCl溶液得NaCl晶體操作相同

D.該流程中可循環(huán)使用的物質(zhì)是MnO2

9.(25-26高三上·河北秦皇島·開學(xué)考試)某工廠廢棄料渣中含有Zn、Co、Cu和Fe的單質(zhì)及Zn(OH)2，可

以利用過硫酸鈉(Na2S2O8)氧化水解法得到Co(OH)3，其工藝流程如下：

下列說法錯(cuò)誤的是

A.Na2S2O8中硫的化合價(jià)為+6

B.濾渣1的主要成分是Fe(OH)3

C.依據(jù)上述流程，Co2+的還原性小于Fe2+

2+-2-+

D.沉鈷時(shí)的離子方程式為2Co+Na2S2O8+6OH=2Co(OH)3↓+2SO4+2Na

10.(2025·山西晉城·模擬預(yù)測)利用鉻鐵礦(主要成分是Cr2O3，還含有FeS、SiO2等)制取Na2Cr2O7和單質(zhì)

硅的工藝生產(chǎn)流程如圖所示。

4

2-2-

已知：最高價(jià)鉻酸根在酸性介質(zhì)中以Cr2O7存在，在堿性介質(zhì)中以CrO4存在。下列說法正確的是

A.“焙燒”時(shí)FeS發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為

B.“焙燒”時(shí)SiO2不參與反應(yīng)

2-+2-

C.“酸浸”時(shí)發(fā)生反應(yīng)為2CrO4+2H?Cr2O7+H2O

D.工業(yè)上利用SiO2制備粗硅時(shí)，常用H2作還原劑

11.(25-26高三上·湖南·開學(xué)考試)工業(yè)上以菱錳礦(主要成分為MnCO3，還含少量FeO、Fe2O3、CaO、

SiO2等雜質(zhì))為主要原料生產(chǎn)尖晶石錳酸鋰(LiMn2O4(，工藝流程如圖。

下列說法正確的是

+2-

A.“酸浸”時(shí)，F(xiàn)e2O3發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為Fe2O3+6H+3SO4=Fe2(SO4(3+3H2O

B.濾渣1為SiO2，濾渣2為CaSO4，濾渣3為CaF2

C.“制備MnO2”的反應(yīng)中氧化劑與還原劑的物質(zhì)的量之比為2:1

D.“鋰化”過程中生成的氣體1為O2、CO2的混合氣體

12.(25-26高三上·山東德州·開學(xué)考試)鉻鹽產(chǎn)品廣泛應(yīng)用于化工、醫(yī)藥、印染等領(lǐng)域。通過閉環(huán)生產(chǎn)工藝將

鉻鐵礦轉(zhuǎn)化為重鉻酸鉀同時(shí)回收利用鉀資源，可實(shí)現(xiàn)綠色化學(xué)的目標(biāo)。過程如下：

已知：鉻鐵礦主要成分是Fe(CrO2)2、Mg(CrO2)2、Al2O3、SiO2。

煅燒的目的是將FeCr2O4、MgCr2O4轉(zhuǎn)化為K2CrO4并將Al、Si氧化物轉(zhuǎn)化為可溶性鉀鹽。

(1)煅燒時(shí)氣體與礦料逆流而行，目的是，煅燒工序中MgCr2O4反應(yīng)生成K2CrO4的方程式為

。

(2)濾渣I的主要成分除H2SiO3，MgO外，還含有。

5

(3)酸化工序需加壓的原因是，酸化的目的是(用化學(xué)方程式解釋)。

(4)濾液Ⅱ可返回工序(填工序名稱)。

(5)已知濾渣Ⅱ?yàn)镕e(OH(3和Cr(OH(3，F(xiàn)e(CO(5作用為。

13.(25-26高三上·安徽阜陽·期中)從釩鉻錳礦渣(主要成分為V2O5、Cr2O3、MnO)中提取鉻和錳的一種工

藝流程如圖所示：

已知：pH較大時(shí)，二價(jià)錳[Mn(Ⅱ)]在空氣中易被氧化。

回答下列問題：

(1)實(shí)驗(yàn)室制備Fe(OH(3膠體常使用的化學(xué)試劑為蒸餾水、；實(shí)驗(yàn)室中“沉釩”后分離時(shí)用到的玻

璃儀器有。

+

(2)V2O5與過量硫酸反應(yīng)能生成VO2，反應(yīng)的化學(xué)方程式為。

(3)“提純”過程中Na2OS2O3溶液(還原劑)的作用為。

(4)“轉(zhuǎn)化”過程中生成MnO2的離子方程式為。

(5)以金屬Al作為“熱還原”制取金屬鉻反應(yīng)的還原劑，該反應(yīng)的化學(xué)方程式是，該反應(yīng)為

(填“放熱”或“吸熱”)反應(yīng)。

14.(2025·江西·二模)鈷的化合物用途廣泛，如LiCoO2作鋰電池的正極材料。利用原鈷礦(Co2O3，含Cr2O3、

NiS等不溶于水的雜質(zhì))制備LiCoO2的工藝流程如下：

-2+-2-

已知：①在含一定量Cl的溶液中：Co+4Cl?CoCl4；

2-

②CoCl4溶于有機(jī)胺試劑，有機(jī)胺不溶于水；

③鹽酸溶液中，有機(jī)胺試劑對金屬離子的溶解率隨鹽酸濃度變化如圖所示。

6

回答下列問題：

(1)步驟i研磨的目的是。

(2)步驟ii中出現(xiàn)了淡黃色沉淀經(jīng)檢驗(yàn)為硫單質(zhì)，寫出該反應(yīng)的離子方程式：。

(3)從平衡移動(dòng)角度解釋步驟iii中加入NaCl固體的目的是。

(4)步驟vi用足量(NH4(2CO3作沉鈷劑，在一定條件下得到堿式碳酸鈷[Co2(OH(2CO3[。

①寫出該反應(yīng)的離子方程式：。

②實(shí)驗(yàn)測得在一段時(shí)間內(nèi)加入等量(NH4(2CO3所得沉淀質(zhì)量隨反應(yīng)溫度的變化如圖所示，160℃以后，

曲線下降的原因是(不考慮堿式碳酸鈷受熱分解)。

③Co2(OH(2CO3煅燒反應(yīng)中氧化劑和氧化產(chǎn)物的物質(zhì)的量之比為。

(5)CoSO4.7H2O受熱時(shí)，剩余固體的質(zhì)量隨溫度變化情況如圖所示，物質(zhì)B的化學(xué)式為。

15.(25-26高三上·福建廈門·開學(xué)考試)對廢棄的鋰電池正極材料LiCoO2進(jìn)行處理，制備Li2CO3和Co3O4，

工藝流程如圖所示：

7

2++

已知：①萃取原理為Co+2HR(有機(jī)層)?CoR2+2H。

---1

②LiCoO2、Co(OH(2均難溶于水；常溫下，Ksp(CoCO3(=1.4×1013；當(dāng)離子濃度≤105Omol.L時(shí)

可視為沉淀完全。

回答下列問題：

(1)“酸浸”前，需將LiCoO2粗品粉碎，其目的是；寫出“酸浸”時(shí)反應(yīng)的離子方程式：；“酸

浸”時(shí)可用鹽酸代替H2SO4和H2O2的混合液，但缺點(diǎn)是。

(2)為提高Li2CO3的析出量和純度，結(jié)合Li2CO3的溶解度曲線可知“操作”依次為蒸發(fā)濃縮、、洗

滌、干燥等。

(3)已知Co2+萃取率隨pH變化如圖所示，當(dāng)pH>6.0時(shí)，Co2+萃取率下降的原因可能是。

2--1

(4)“沉鈷”后的濾液中c(CO3(不低于mol.L；“煅燒”時(shí)發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為。

(5)“反萃取”后得到的有機(jī)相經(jīng)處理后可返回到工序中循環(huán)利用。

(6)完成下列問題

①向Ca(ClO(2溶液中通入少量CO2的化學(xué)方程式為；

②向NaClO溶液中通入少量CO2的化學(xué)方程式為。

8

“V、Cr、Mn、Co”等過渡金屬及化合物的制備流程

情境突破練壓軸提速練

情境突破練

1.新考法【結(jié)合回收Cr2O3流程考查化學(xué)原理】(25-26高三上·內(nèi)蒙古·開學(xué)考試)三氧化二鉻(Cr2O3(可用作

著色顏料、陶瓷添加劑和有機(jī)合成催化劑。一種從鉻渣(主要含Cr2O3，及少量SiO2和Fe、Ca等元素)

中分離回收Cr2O3的流程如下：

已知：焦亞硫酸鈉(Na2S2O5(常用作食品抗氧化劑；Cr(OH(3的化學(xué)性質(zhì)與Al(OH(3類似。

回答下列問題：

(1)鉻渣首先需進(jìn)行粉碎研磨，其目的是。

(2)“焙燒”時(shí)鉻元素轉(zhuǎn)化為Na2CrO4，則Cr2O3發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為。

(3)“濾渣”的主要成分除CaSO4外，還有(寫化學(xué)式)。

(4)“還原”中Fe3+發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為。

2++

(5)“除鐵”反應(yīng)H2C2O4(aq(+Fe(aq(?FeC2O4(s(+2H的平衡常數(shù)K=(寫表達(dá)式)。

(6)“調(diào)pH”中，pH>8.0時(shí)鉻的沉淀率減小的原因是。

(7)100kg礦渣中得到80kg純度為95%的Cr2O3，若整個(gè)過程中Cr元素的損失率為20%，則礦渣中Cr

的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為。

【答案】(1)增大反應(yīng)物的接觸面積，加快反應(yīng)速率，使焙燒更充分

焙==燒=

(2)2Cr2O3+4Na2CO3+3O24Na2CrO4+4CO2

(3)H2SiO3(或H4SiO4)

2-3+2+2-+

(4)S2O5+4Fe+3H2O=4Fe+2SO4+6H

(6)Cr(OH(3會(huì)溶解在過量的堿溶液中

(7)65%(或0.65)

【分析】向鉻渣(主要含Cr2O3，及少量SiO2和Fe、Ca等元素)中加入Na2CO3，通入O2進(jìn)行焙燒，發(fā)生主

要2Cr2O3+4Na2CO3+3O24Na2CrO4+4CO2和SiO2+Na2CO3Na2SiO3+CO2反應(yīng)，加入硫

酸進(jìn)行酸浸，Na2CrO4、Na2SiO3，還有鈣元素與硫酸反應(yīng)后過濾，得到濾渣，“濾渣”的主要成分除

2-3+

CaSO4外，還有H2SiO3(或H4SiO4)，濾液中加入焦亞硫酸鈉(Na2S2O5(，發(fā)生S2O5+4Fe+3H2O=

2+2-+3+2+2+

4Fe+2SO4+6H反應(yīng)，將Fe還原為Fe，加入草酸，將Fe除去，加入NaOH調(diào)節(jié)pH值，得到

Cr(OH(3沉淀，煅燒Cr(OH(3得到Cr2O3固體，據(jù)此回答。

【解析】(1)鉻渣粉碎研磨的目的是增大反應(yīng)物的接觸面積，加快反應(yīng)速率，使焙燒更充分，因?yàn)楣腆w反應(yīng)

1

物的接觸面積越大，反應(yīng)進(jìn)行得就越快、越徹底；

(2)根據(jù)氧化還原反應(yīng)規(guī)律，“焙燒”時(shí)Cr2O3與Na2CO3、O2反應(yīng)生成Na2CrO4和CO2，Cr元素從+3

價(jià)升高到+6價(jià)，O2中O元素從0價(jià)降低到-2價(jià)，通過配平得到該方程式為2Cr2O3+4Na2CO3+

焙燒

===

3O24Na2CrO4+4CO2；

(3)由分析知，“濾渣”的主要成分除CaSO4外，還有H2SiO3(或H4SiO4)；

3+2+

(4)焦亞硫酸鈉(Na2S2O5)常用作食品抗氧化劑，具有還原性，能將Fe還原為Fe，離子方程式為

2-3+2+2-+

S2O5+4Fe+3H2O=4Fe+2SO4+6H；

2++

(5)對于反應(yīng)H2C2O4(aq(+Fe(aq(?FeC2O4(s(+2H，平衡常數(shù)K的表達(dá)式為

因?yàn)楣腆w物質(zhì)的濃度視為1，不寫入平衡常數(shù)表達(dá)式，所以只需要考慮溶液中各物質(zhì)的濃度；

(6)已知Cr(OH(3的化學(xué)性質(zhì)與Al(OH(3類似，Al(OH(3是兩性氫氧化物，能與強(qiáng)堿反應(yīng)，當(dāng)pH>8.0

時(shí)，Cr(OH(3會(huì)與NaOH反應(yīng)生成可溶性的物質(zhì)(類似Al(OH(3與NaOH反應(yīng))，導(dǎo)致鉻的沉淀率減??；

(7)首先計(jì)算80kg純度為95%的Cr2O3中Cr元素的質(zhì)量：m(Cr)=80。kg×95%×Cr2O3的

相對分子質(zhì)量為152，Cr的相對原子質(zhì)量為52)，設(shè)礦渣中Cr的質(zhì)量為x，由于整個(gè)過程中Cr元素的損

失率為20%，則有x×(1-20%)=80。kg，解得xkg，計(jì)

算可得礦渣中Cr的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為

2.新情境【結(jié)合釩電解液(VOSO4溶液)的制備考查釩及其化合物的制備流程圖】(2025·湖南·一模)釩是重要的

戰(zhàn)略金屬，廣泛應(yīng)用于儲(chǔ)能、合金等領(lǐng)域，現(xiàn)代工業(yè)利用釩渣(主要成分為FeO、V2O3，含少量SiO2、

Al2O3、Cr2O3等雜質(zhì))制備釩電解液(VOSO4溶液)的一種綠色工藝流程如下：

已知：①多釩酸銨(NH4(2V6O16在pH為2至6條件下溶解度極低，在強(qiáng)酸性條件下(pH<2)會(huì)溶解。

+

②在酸性介質(zhì)中，釩的穩(wěn)定陽離子以VO2形式存在，具有氧化性。

根據(jù)以上流程，回答下列問題：

(1)V屬于區(qū)元素，其基態(tài)原子的價(jià)電子排布式為。

(2)“焙燒”過程中，釩渣中的V2O3轉(zhuǎn)化為NaVO3的化學(xué)方程式為。

(3)“溶解”后，濾渣1的主要成分是(填化學(xué)式)。

2--13+

(4)常溫下，若水浸后濾液1中c(CrO4(=0.02mol.L，為回收濾液中的Cr，將其轉(zhuǎn)化為Cr，以

-1

Cr(OH)3形式沉淀完全(濃度≤1×10-5mol.L)，應(yīng)控制pH至少為。{已知：常溫下，

-

Ksp[Cr(OH)3[=6.4×1031，lg4=0.6)

2-2+

(5)釩的“酸溶”步驟中，SO2將V6O16還原為VO的離子方程式為；該反應(yīng)需在酸性條件下進(jìn)

行，原因是。

2

【答案】(1)d3d34s2

(2)V2O3+2NaOH+O2=2NaVO3+H2O

(3)Fe2O3

(4)5.6

2-+2+2-2++

(5)V6O16+3SO2+8H=6VO+3SO4+4H2O保證釩元素以VO的形式存在，防止生成VO2

【分析】釩渣與氧氣以及NaOH、Na2CO3一起焙燒，F(xiàn)eO被氧氣氧化為Fe2O3，V2O3被氧氣氧化，生成

NaVO3，SiO2在通氧氣條件下，與NaOH、Na2CO3反應(yīng)生成Na2SiO3,Al2O3與堿反應(yīng)生成

Na[Al(OH)4[，Cr2O3被氧氣氧化，與堿反應(yīng)生成Na2CrO4；加水溶解后，F(xiàn)e2O3不溶于水，成為濾渣1，其

他物質(zhì)變?yōu)橄鄳?yīng)的離子；加入NH4Cl調(diào)節(jié)pH，NaVO3與NH4Cl反應(yīng)生成(NH4(2V6O16，并且因?yàn)閜H為

2至6條件下溶解度極低，導(dǎo)致(NH4(2V6O16析出，Na2SiO3變?yōu)镠2SiO3跟隨析出，其余物質(zhì)

2-2+

(Na[Al(OH)4[、Na2CrO4)留在濾液中；H2SiO3不溶于酸，成為濾渣3，SO2將V6O16還原為VO，生成

VOSO4，隨后進(jìn)行深度除雜、電解精制得到純凈的釩電解液。

【解析】(1)V位于第四周期第VB族，屬于d區(qū)元素；V為23號(hào)元素，其基態(tài)原子核外電子排布式為

[Ar[3d34s2，則價(jià)層電子排布式為3d34s2；

(2)焙燒時(shí)，V2O3與Na2CO3、O2發(fā)生氧化還原反應(yīng)，V從+3價(jià)被氧氣氧化為+5價(jià)(NaVO3中)，氧化劑

是O2，氧從0價(jià)變?yōu)?2價(jià)，其化學(xué)反應(yīng)方程式為：V2O3+2NaOH+O2=2NaVO3+H2O；

(3)焙燒時(shí)，F(xiàn)eO被氧氣氧化為Fe2O3，F(xiàn)e2O3不溶于水，故濾渣1是Fe2O3；

3+--13+

(4)要使Cr以Cr(OH)3形式沉淀完全(濃度≤1×105mol?L)，根據(jù)Ksp[Cr(OH)3[=c(Cr(?

3-3--13-3

c(OH(=6.4?10-31可得c(OH(≥6.4×10-31/10-5=6.4×10-26(mol?L(，c(OH(≥(6.4×10-26(

-

=4.0×10-9mol?L1，則cmol/L，pH≥5.6；

2-2+

(5)根據(jù)得失電子守恒，V6O16中的V為+5價(jià)，VO中的V為+4價(jià)，每個(gè)V原子得到1個(gè)電子，SO2

22-

中的S為+4價(jià)，需要升價(jià)，變?yōu)镾O4-(+6價(jià))，每個(gè)S原子失去2個(gè)電子，據(jù)此V6O16與SO2的計(jì)量數(shù)之

2-+2+2-

比為1:3，化學(xué)反應(yīng)方程式為：V6O16+3SO2+8H=6VO+3SO4+4H2O；

+

根據(jù)題目已知信息：在酸性介質(zhì)中，陽離子有VO2較穩(wěn)定，具有氧化性，而后續(xù)流程中需要V元素以在

VO2+的形式存在，故該反應(yīng)需在酸性條件下進(jìn)行，原因是酸性條件下有利于生成VO2+，保證釩元素以

2++

VO的形式存在，防止生成VO2。

3.新角度【結(jié)合二次電池添加劑β-Co(OH)2的制備考查鈷及其化合物的制備流程圖】(2025·山西·三模)利用

水鈷礦(主要成分為Co2O3。、SiO2。、FeO。、Fe2O3。、MnO2)制備二次電池添加劑β-Co(OH)2的

流程如下：

已知：i．沉淀過快無法形成β-Co(OH)2，Co(OH)2在堿性溶液中易被O2氧化。

-

ii．25℃時(shí)，Ksp。[Co(OH)2[=6.0×1015。

2++5

iii．Co(aq)+6NH3(aq)?[Co(NH3(6[2(aq)的平衡常數(shù)K=1.0×10。

回答下列問題：

3

(1)“酸浸”中Co2O3與H2SO4。、H2O2發(fā)生反應(yīng)時(shí)，H2O2作(填“氧化劑”或“還原劑”)，反應(yīng)的

化學(xué)方程式為。

2+--

(2)“沉鐵”中Fe被Na2SO3與空氣混合產(chǎn)生的SO5.自由基氧化，SO5.中被還原為。

(3)“濾渣1”是(填化學(xué)式)，“濾渣2”是(填化學(xué)式)，“萃取”的目的是。

+

(4)CoSO4→[Co(NH3(6[2→β-Co(OH)2過程中：

+

①“沉鈷”中，[Co(NH3(6[2→β-Co(OH)2的離子方程式為，該反應(yīng)的平衡常數(shù)K=(保

留2位有效數(shù)字)。

②制備β-Co(OH)2，氨水和熱NaOH溶液的加入順序不能顛倒，理由是。

③“沉鈷”中使用熱NaOH溶液的目的是。

【答案】(1)還原劑Co2O3+H2O2+2H2SO4=2CoSO4+O2↑+3H2O

2-

(2)SO4

2+

(3)SiO2。Fe(OH)3除去Mn

Δ

+=9

(4)[Co(NH3(6[2(aq)+2OH-(aq)β-Co(OH)2(s)+6NH3(aq)1.7×10加入氨水后形成的

+2+

[Co(NH3(6[2再加入熱NaOH溶液“沉鈷”時(shí)可緩釋Co，有利于形成β-Co(OH)2溫度高有利于

減少溶液中溶解的氧氣，同時(shí)形成NH3氣氛以隔絕空氣，防止產(chǎn)品被氧化

2+3+2+

【分析】水鈷礦加入H2SO4、H2O2進(jìn)行酸浸，得到Co、Fe、Mn還有SiO2，過濾后濾渣1為不反應(yīng)的

3+

SiO2；濾液中加入Na2SO3并通入空氣后，F(xiàn)e生成Fe(OH)3沉淀得到濾渣2，過濾后濾渣2為Fe(OH)

2+

3，濾液中加入萃取劑萃取后，Mn在有機(jī)相中，水相經(jīng)過一系列操作后得到CoSO4固體；CoSO4加入氨

+

水進(jìn)行堿溶得到[Co(NH3(6[2，再加入熱的氫氧化鈉溶液后進(jìn)行沉鈷，過濾后得到β-Co(OH)2；

2+

【解析】(1)“酸浸”中Co2O3與H2SO4。、H2O2發(fā)生氧化還原反應(yīng)生成Co和氧氣，鈷化合價(jià)降低，過氧

化氫中氧化合價(jià)升高，過氧化氫為還原劑，結(jié)合電子守恒，方程式為Co2O3+H2O2+2H2SO4=2CoSO4

+O2↑+3H2O；

2+--

(2)Fe被Na2SO3與空氣混合產(chǎn)生的SO5.自由基氧化為鐵離子，鐵化合價(jià)升高，則SO5.中硫化合價(jià)降

低，被還原為硫酸根離子；

(3)由分析，“濾渣1”是SiO2，“濾渣2”是。Fe(OH)3，“萃取”得到含鈷離子的水層和含錳離子的有機(jī)層，

其目的是除去Mn2+；

+

(4)①“沉鈷”中過程中[Co(NH3(6[2和加入的熱氫氧化鈉反應(yīng)生成β-Co(OH)2沉淀，離子方程式為

Δ

+-=

[Co(NH3(6[2(aq(+2OH(aq(β-Co(OH)2(s(+6NH3(aq(，該反應(yīng)的平衡常數(shù)K=

==×=1.7×109。

②沉淀過快無法形成β-Co(OH)2，制備β-Co(OH)2，氨水和熱NaOH溶液的加入順序不能顛倒，理由

是：首先加入氫氧化鈉直接形成氫氧化鈷沉淀，不利于形成β-Co(OH)2，在加入氨水后形成的

+2+

[Co(NH3(6[2再加入熱NaOH溶液“沉鈷”時(shí)可緩釋Co，有利于形成β-Co(OH)2。

③Co(OH)2在堿性溶液中易被O2氧化，“沉鈷”中使用熱NaOH溶液的目的是溫度高有利于減少溶液中

溶解的氧氣，同時(shí)形成NH3氣氛以隔絕空氣，防止產(chǎn)品被氧化。

壓軸提速練

4

建議用時(shí)：75min

4.(24-25高三上·江西·期末)錳礦是一種非常重要的戰(zhàn)略礦產(chǎn)資源，富錳礦和優(yōu)質(zhì)錳礦資源已被我國列為

緊缺的礦種。以菱錳礦(主要成分為MnCO3和MnO2，還含有少量的CaO、Fe3O4、Al2O3)為原料制備

MnCO3的流程如圖。下列敘述錯(cuò)誤的是

A.“還原”中MnSO4既是氧化產(chǎn)物，又是還原產(chǎn)物

B.“氧化”中一次性加入雙氧水比分批次加入效果更好

C.“渣2”的主要成分是Fe(OH)3和Al(OH)3

2+-

D.“沉錳”時(shí)發(fā)生反應(yīng)Mn+2HCO3=MnCO3↓+CO2↑+H2O

【答案】B

【分析】菱錳礦中通入SO2氣體將MnO2還原為MnSO4，三價(jià)鐵還原為二價(jià)鐵，加入硫酸酸浸得到濾渣1

2+2+3+2+2+

成分為CaSO4，CaSO4微溶于水，濾液中有Mn、Fe、Al和少量的Ca，加入H2O2將Fe氧化為

3++3+3+

Fe，加入CaCO3中和H離子，使Fe轉(zhuǎn)化為Fe(OH)3沉淀，Al生成Al(OH)3沉淀，加入NaF使

2+2+

Ca轉(zhuǎn)化為CaF2沉淀；加入NH4HCO3，Mn生成MnCO3沉淀。

【解析】A．“還原”發(fā)生的反應(yīng)為MnO2+SO2=MnSO4，MnSO4既是氧化產(chǎn)物又是還原產(chǎn)物，A正確；

3+

B．“氧化”中一次性加入雙氧水，雙氧水在Fe作用下會(huì)分解為O2，雙氧水的量過多，反應(yīng)劇烈，溫度升

高，也會(huì)導(dǎo)致雙氧水分解，消耗的雙氧水的量會(huì)增加，分批次加入雙氧水效果更好，B錯(cuò)誤；C．由分析

可知，“渣2”的主要成分是Fe(OH)3和Al(OH)3，C正確；D．“沉錳”時(shí)加入NH4HCO3，生成MnCO3沉

2+-

淀，發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為：Mn+2HCO3=MnCO3↓+CO2↑+H2O，D正確；答案選B。

5.(24-25高三上·陜西西安·月考)V2O5是制造釩鐵合金、金屬釩的原料，也是重要的催化劑。釩礦石中含

V2O5，雜質(zhì)為大量Al2O3和少量CaO等，可通過堿熔法從釩礦石中提取純度較高的V2O5，流程如下：

已知：V2O5是以酸性為主的兩性化合物，偏釩酸銨(NH4VO3)與偏釩酸鈣[Ca(VO3(2[均難溶于水，在弱

堿性環(huán)境下，偏釩酸鈣經(jīng)鹽浸生成碳酸鈣。下列說法錯(cuò)誤的是

A.鹽浸工序得到濾渣的成分為CaCO3

B.洗脫工序中洗脫液的主要成分為NaCl

C.氣體②的成分為CO2

D.延長沉釩時(shí)間、增大NH4Cl溶液的濃度有利于沉釩

5

【答案】C

【分析】釩礦石中含V2O5，雜質(zhì)為大量Al2O3和少量CaO等。釩礦石加氫氧化鈉“熱熔”生成NaVO3、

Ca(VO3(2、Ca(AlO2(2等；加碳酸鈉把Ca(VO3(2、Ca(AlO2(2轉(zhuǎn)化為碳酸鈣和NaVO3、Na[Al(OH)4]，

過濾出濾渣碳酸鈣，濾液通過離子交換膜RN(CH3)3Cl發(fā)生反應(yīng)RN(CH3)3Cl+NaVO3?RN(CH3)

3VO3+NaCl，加洗脫液NaCl洗脫，RN(CH3)3Cl+NaVO3?RN(CH3)3VO3+NaCl逆向進(jìn)行得到

NaVO3溶液，NaVO3溶液加NH4Cl生成NH4VO3沉淀，NH4VO3焙燒生成氨氣、水、V2O5。

【解析】A.用NaOH熱熔時(shí)，V2O5轉(zhuǎn)化為偏釩酸鈣[Ca(VO3)2]，Al2O3轉(zhuǎn)化為Ca(AlO2)2，然后加入純堿

鹽浸，Ca(VO3)2、Ca(AlO2)2反應(yīng)產(chǎn)生CaCO3沉淀，同時(shí)得到可溶性物質(zhì)NaVO3、Na[Al(OH)4]，故鹽浸

工序得到濾渣的成分主要為CaCO3，故A正確；B.濾液通過離子交換膜RN(CH3)3Cl發(fā)生反應(yīng)RN

(CH3)3Cl+NaVO3?RN(CH3)3VO3+NaCl，增大NaCl濃度，RN(CH3)3Cl+NaVO3?RN(CH3)

3VO3+NaCl逆向進(jìn)行得到NaVO3溶液，洗脫工序中洗脫液的主要成分為NaCl，故B正確；C.

NH4VO3焙燒生成氨氣、水、V2O5，氣體②的成分為NH3，故C錯(cuò)誤；D.沉釩過程是生成NH4VO3沉淀，

因此延長沉釩時(shí)間、增大NH4Cl溶液的濃度，有利于沉釩，D正確；選C。

6.(24-25高三上·遼寧·期末)用廢催化劑(V2O5-WO3/TiO2)制備NH4VO3的過程如圖所示。

已知：V2O5可與純堿反應(yīng)生成NaVO3。下列說法錯(cuò)誤的是

A.“焙燒”時(shí)有大量CO2產(chǎn)生

B.“酸浸”加料完成后，適當(dāng)升溫或延長浸泡時(shí)間，可提高釩元素的浸出率

C.“分離”時(shí)采用蒸餾法，蒸餾操作中需要使用球形冷凝管

D.“沉釩”時(shí)增大銨根濃度能降低NH4VO3的溶解度使其析出

【答案】C

【分析】回收V2O5-WO3/TiO2催化劑并制備NH4VO3的過程可為：廢催化劑主要成分為V2O5-

-

WO3/TiO2，加碳酸鈉焙燒后轉(zhuǎn)變?yōu)殁c鹽，同時(shí)釋放出CO2氣體，再加4%硫酸酸浸，過濾得濾液含VO3，

濾液中加入氯化銨析出NH4VO3沉淀。

【解析】A．“焙燒”時(shí)V2O5可與純堿反應(yīng)生成NaVO3，同時(shí)有大量CO2產(chǎn)生，A正確；B．適當(dāng)升溫或延

長浸泡時(shí)間，可提高釩元素的浸出率，B正確；C．蒸餾操作中不能使用球形冷凝管，應(yīng)該用直形冷凝

-

管，C錯(cuò)誤；D．在NH4VO3溶于水時(shí)存在：NH4VO3(s)?。NHaq)+VO3(aq(平衡，加入NH4Cl增

大了NH的濃度，有利于平衡向左移動(dòng)析出沉淀，D正確；答案選C。

7.(24-25高三上·湖南長沙·月考)以某冶金工業(yè)產(chǎn)生的廢渣(含Cr2O3、SiO2、Al2O3)為原料制備K2Cr2O7

的流程如下圖所示。

6

下列說法正確的是

A.“煅燒”時(shí)Al2O3與Na2CO3反應(yīng)的物質(zhì)的量之比為1:1

-2-

B.“除雜”時(shí)存在反應(yīng)：2AlO2+CO2+3H2O=2Al(OH(3↓+CO3

C.“除雜”后的濾液可通過加鹽酸酸化獲得重鉻酸鈉溶液

D.“反應(yīng)”時(shí)發(fā)生復(fù)分解反應(yīng)，可以用K2SO4代替KCl

【答案】A

【解析】A．煅燒時(shí)Al2O3與Na2CO3發(fā)生反應(yīng)，方程式為：Al2O3+Na2CONaAlO2+CO2↑,Al2O3

--

與Na2CO3的物質(zhì)的量之比為1:1，A正確；B．過量CO2對應(yīng)的產(chǎn)物應(yīng)為HCO3，方程式為：AlO2+

-

CO2+2H2O=Al(OH(3↓+HCO3，B錯(cuò)誤；C．重鉻酸根離子會(huì)氧化氯離子，不能用鹽酸酸化，錯(cuò)誤；

D．Na2Cr2O7向K2Cr2O7轉(zhuǎn)化所涉及的實(shí)驗(yàn)原理是不同物質(zhì)的溶解度隨溫度變化不同，由于NaCl的溶

解度基本不隨溫度變化，而K2Cr2O7的溶解度隨溫度升高而顯著增大，所以升高溫度時(shí)體系中的不溶物

多為NaCl，趁熱過濾除去NaCl后，再降溫析晶得K2Cr2O7橙色晶體，而K2SO4溶解度隨溫度升高而增

大，因此不能改用K2SO4，D錯(cuò)誤；答案選A。

8.(2025·四川遂寧·二模)工業(yè)上以軟錳礦(主要成分為MnO2)為原料通過固體堿熔氧化法生產(chǎn)高錳酸鉀，

主要流程如下。下列說法錯(cuò)誤的是

A.“熔融氧化”應(yīng)在鐵坩堝中進(jìn)行，陶瓷坩堝或Al2O3坩堝均不行

B.“錳酸鉀歧化”可以用H2SO4但不能用鹽酸代替CO2

C.“結(jié)晶”操作與從NaCl溶液得NaCl晶體操作相同

D.該流程中可循環(huán)使用的物質(zhì)是MnO2

【答案】C

【分析】軟錳礦(主要成分為MnO2)、KOH和KClO3混合熔融氧化生成錳酸鉀、氯化鉀和水，加蒸餾水浸

取得到錳酸鉀溶液，通入CO2，錳酸鉀發(fā)生歧化反應(yīng)，生成高錳酸鉀和MnO2，過濾得到高錳酸鉀溶液，再

蒸發(fā)結(jié)晶得到高錳酸鉀。

【解析】A．因?yàn)樵凇叭廴谘趸边^程中存在KOH，不能用瓷坩堝，可以用鐵堝，A正確；B．錳酸鉀歧化

過程需要加入酸性物質(zhì)使溶液顯酸性，可以用H2SO4代替CO2，B正確；C．“濾液蒸發(fā)結(jié)晶”過程溫度

不能太高，且應(yīng)該蒸發(fā)出現(xiàn)晶膜時(shí)停止加熱，再冷卻結(jié)晶，因?yàn)镵MnO4受熱易分解，C錯(cuò)誤；D．錳酸鉀

發(fā)生歧化反應(yīng)，生成高錳酸鉀和MnO2，MnO2可以循環(huán)使用，D正確；答案選C。

9.(25-26高三上·河北秦皇島·開學(xué)考試)某工廠廢棄料渣中含有Zn、Co、Cu和Fe的單質(zhì)及Zn(OH)2，可

以利用過硫酸鈉(Na2S2O8)氧化水解法得到Co(OH)3，其工藝流程如下：

7

下列說法錯(cuò)誤的是

A.Na2S2O8中硫的化合價(jià)為+6

B.濾渣1的主要成分是Fe(OH)3

C.依據(jù)上述流程，Co2+的還原性小于Fe2+

2+-2-+

D.沉鈷時(shí)的離子方程式為2Co+Na2S2O8+6OH=2Co(OH)3↓+2SO4+2Na

【答案】D

【分析】廢棄料渣中含有Zn、Co、Cu和Fe的單質(zhì)及Zn(OH)2。酸浸步驟中，Zn、Co、Fe、Zn(OH)2轉(zhuǎn)

2+2+2+2+3+3+

變?yōu)閆n、Co、Fe，進(jìn)入浸出液。除鐵步驟中，H2O2將Fe氧化為Fe，并加堿將Fe以Fe(OH)3

2+3+

沉淀的形式除去。沉鈷步驟中，過硫酸鈉(Na2S2O8)將Co氧化為Co，并加堿得到Co(OH)3沉淀。

經(jīng)過洗滌、干燥步驟，最終得到較純凈的Co(OH)3。

2-

【解析】A．S2O8的結(jié)構(gòu)可表示為,可以看到，硫元素為+6價(jià)，過氧鍵(-O

2+3+3+

-O-)的2個(gè)氧原子呈-1價(jià)，A正確；B．除鐵步驟中，H2O2將Fe氧化為Fe，并加堿將Fe以

Fe(OH)3沉淀的形式除去，所以濾渣1的主要成分是Fe(OH)3，B正確；C．除鐵步驟中，浸出液含有

2+2+2+2+2+

Co、Fe，而H2O2只氧化了Fe，說明Co的還原性小于Fe，C正確；D．Na2S2O8可溶，需拆開，

2+2--2-

所以沉鈷時(shí)的離子方程式為2Co+S2O8+6OH=2Co(OH)3↓+2SO4，D錯(cuò)誤；故選D。

10.(2025·山西晉城·模擬預(yù)測)利用鉻鐵礦(主要成分是Cr2O3，還含有FeS、SiO2等)制取Na2Cr2O7和單質(zhì)

硅的工藝生產(chǎn)流程如圖所示。

2-2-

已知：最高價(jià)鉻酸根在酸性介質(zhì)中以Cr2O7存在，在堿性介質(zhì)中以CrO4存在。下列說法正確的是

A.“焙燒”時(shí)FeS發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為4FeS+7OFe2O3+4SO2

B.“焙燒”時(shí)SiO2不參與反應(yīng)

2-+2-

C.“酸浸”時(shí)發(fā)生反應(yīng)為2CrO4+2H?Cr2O7+H2O

D.工業(yè)上利用SiO2制備粗硅時(shí)，常用H2作還原劑

【答案】C

【分析】利用鉻鐵礦(主要成分是Cr2O3，還含有FeS、SiO2等)制取Na2Cr2O7和單質(zhì)硅，根據(jù)流程可知，

8

鉻鐵礦與純堿在空氣中焙燒時(shí)，Cr2O3轉(zhuǎn)化為Na2CrO4，F(xiàn)eS轉(zhuǎn)化為Fe3O4和SO2，SiO2與純堿反應(yīng)生

成Na2SiO3；加水水浸分離Fe3O4；加硫酸酸化，Na2CrO4轉(zhuǎn)化為Na2Cr2O7，Na2SiO3轉(zhuǎn)化為H2SiO3，過

濾得濾渣H2SiO3，再對H2SiO3進(jìn)行處理獲得Si。

【解析】A．焙燒時(shí)FeS在空氣中反應(yīng)，生成的磁性固體應(yīng)為Fe3O4(有磁性)，而非Fe2O3(無磁性)，該方

程式產(chǎn)物錯(cuò)誤，A錯(cuò)誤；B．SiO2與純堿(Na2CO3)在高溫下反應(yīng)生成Na2SiO3和CO2，參與反應(yīng)，B錯(cuò)

2-2-

誤；C．焙燒時(shí)Cr2O3與純堿、O2反應(yīng)生成Na2CrO4(CrO4，堿性條件)，水浸后溶液含CrO4，酸浸加

+2-2-2-+2-

入H使溶液呈酸性，CrO4轉(zhuǎn)化為Cr2O7，反應(yīng)為2CrO4+2H?Cr2O7+H2O，C正確；D．工業(yè)

高—溫—

———

用SiO2制備粗硅時(shí)，常用C作還原劑(SiO2+2CSi+2CO↑)，而非H2，D錯(cuò)誤；故選C。

11.(25-26高三上·湖南·開學(xué)考試)工業(yè)上以菱錳礦(主要成分為MnCO3，還含少量FeO、Fe2O3、CaO、

SiO2等雜質(zhì))為主要原料生產(chǎn)尖晶石錳酸鋰(LiMn2O4(，工藝流程如圖。

下列說法正確的是

+2-

A.“酸浸”時(shí)，F(xiàn)e2O3發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為Fe2O3+6H+3SO4=Fe2(SO4(3+3H2O

B.濾渣1為SiO2，濾渣2為CaSO4，濾渣3為CaF2

C.“制備MnO2”的反應(yīng)中氧化劑與還原劑的物質(zhì)的量之比為2:1

D.“鋰化”過程中生成的氣體1為O2、CO2的混合氣體