微專題16熱點(diǎn)金屬及其化合物制備流程（Li、Sr、Pb、Zn、Ti、Mo）微專題16熱點(diǎn)金屬及其化合物制備流程（Li、Sr、Pb、Zn、Ti、Mo）1．（2023·全國·統(tǒng)考高考真題）LiMn2O4作為一種新型鋰電池正極材料受到廣泛關(guān)注。由菱錳礦（MnCO3，含有少量Si、Fe、Ni、Al等元素）制備LiMn2O4的流程如下：已知：Ksp[Fe(OH)3]=2.8×10-39，Ksp[Al(OH)3]=1.3×10-33，Ksp[Ni(OH)2]=5.5×10-16?；卮鹣铝袉栴}：(1)硫酸溶礦主要反應(yīng)的化學(xué)方程式為。為提高溶礦速率，可采取的措施(舉1例)。(2)加入少量MnO2的作用是。不宜使用H2O2替代MnO2，原因是。(3)溶礦反應(yīng)完成后，反應(yīng)器中溶液pH=4，此時c(Fe3+)=mol·L-1；用石灰乳調(diào)節(jié)至pH≈7，除去的金屬離子是。(4)加入少量BaS溶液除去Ni2+，生成的沉淀有。(5)在電解槽中，發(fā)生電解反應(yīng)的離子方程式為。隨著電解反應(yīng)進(jìn)行，為保持電解液成分穩(wěn)定，應(yīng)不斷。電解廢液可在反應(yīng)器中循環(huán)利用。(6)煅燒窯中，生成LiMn2O4反應(yīng)的化學(xué)方程式是。一、鋰的工業(yè)制備工藝流程圖：1．礦石提取鋰工藝2．鹽湖鹵水提取鋰工藝二、鍶的工業(yè)制備工藝流程圖：三、鉛的工業(yè)制備工藝流程圖：四、鈦的工業(yè)制備工藝流程圖：1．海綿鈦冶煉工藝用鎂還原四氯化鈦（TiCl4）制取金屬鈦的過程，是金屬鈦生產(chǎn)的主要方法之一。還原作業(yè)在高溫、惰性氣體保護(hù)氣氛中進(jìn)行，還原產(chǎn)物主要采用真空蒸餾法分離出剩余的金屬鎂和MgCl2，獲得海綿狀金屬鈦。其工藝特征是在鎂熱還原TiCl4結(jié)束后，便將熱態(tài)還原產(chǎn)物在高溫下直接轉(zhuǎn)入真空蒸餾分離金屬鎂和MgCl2，這是鎂熱還原法工業(yè)化以來的重大技術(shù)進(jìn)步。工藝流程如下：2．鈉（Na）還原法又稱亨特（Hunter）法，是最早研究用來制取金屬鈦的方法，其流程圖如下所示：鈉還原法的四氯化鈦（TiCl4）生產(chǎn)過程與鎂熱還原法完全相同。在惰性氣氛保護(hù)下，用Na還原TiCl4生產(chǎn)海綿鈦，它的主要反應(yīng)為：

TiCl4

＋

2Na

＝

TiCl2

＋

2NaCl

（1）

TiCl2

＋

2Na

＝

Ti

＋

2NaCl

（2）

TiCl4

＋

4Na

＝

Ti

＋

4NaCl

（3）將制得的還原產(chǎn)物，用水洗除鹽操作，最后進(jìn)行產(chǎn)品后處理即得產(chǎn)品海綿鈦。按照還原過程進(jìn)行的方式，鈉法工藝可分為一段法和兩段法。反應(yīng)過程如果按照式（3）一次完成還原反應(yīng)制取海綿鈦的工藝稱為一段法。反應(yīng)過程如果第一步按式（1）制取TiCl2，然后第二步按式（2）繼續(xù)將TiCl2還原為海綿鈦的工藝稱為二段式。目前，兩種方法在工業(yè)生產(chǎn)中均得到應(yīng)用。五、鋅的工業(yè)制備工藝流程圖：六、鉬的工業(yè)制備工藝流程圖：1．（2023·全國·統(tǒng)考高考真題）是一種壓電材料。以為原料，采用下列路線可制備粉狀。

回答下列問題：(1)“焙燒”步驟中碳粉的主要作用是。(2)“焙燒”后固體產(chǎn)物有、易溶于水的和微溶于水的?！敖　睍r主要反應(yīng)的離子方程式為。(3)“酸化”步驟應(yīng)選用的酸是(填標(biāo)號)。a．稀硫酸

b．濃硫酸

c．鹽酸

d．磷酸(4)如果焙燒后的產(chǎn)物直接用酸浸取，是否可行？，其原因是。(5)“沉淀”步驟中生成的化學(xué)方程式為。(6)“熱分解”生成粉狀鈦酸鋇，產(chǎn)生的。1．（2023·山東濟(jì)寧·統(tǒng)考三模）利用鍶渣(主要成分，含少量、、、雜質(zhì))，工業(yè)上制備超細(xì)碳酸鍶的工藝如圖所示：

已知：“高溫煅燒”得到的主要產(chǎn)物為鍶的硫化物和一種可燃性氣體。下列說法錯誤的是A．“高溫煅燒”過程中，產(chǎn)生可燃性氣體與參加反應(yīng)的物質(zhì)的量之比大于4∶1B．氣體2通入溶液產(chǎn)生黑色沉淀C．“除鎂鈣”時控制溫度95℃~100℃是為了降低氫氧化鈣的溶解度，保證除鈣效果D．“沉鍶”的離子反應(yīng)方程式為2．（2023·山東聊城·統(tǒng)考三模）從廢鉬催化劑(主要成分為，含少量、、)中回收鉬酸銨晶體的工藝流程如圖所示：

注：酸浸后鉬元素以形式存在，溶液中某離子濃度時，認(rèn)為沉淀完全；常溫下，。下列說法錯誤的是A．焙燒過程中被氧化的元素有Mo、S、FeB．濾渣1的主要成分是C．“調(diào)pH”過程中調(diào)節(jié)溶液的pH略大于2.83，可除去目標(biāo)雜質(zhì)離子D．反萃取發(fā)生的離子方程式為3．（2023·山東·統(tǒng)考高考真題）鹽湖鹵水(主要含、和硼酸根等)是鋰鹽的重要來源。一種以高鎂鹵水為原料經(jīng)兩段除鎂制備的工藝流程如下：已知：常溫下，。相關(guān)化合物的溶解度與溫度的關(guān)系如圖所示?；卮鹣铝袉栴}：(1)含硼固體中的在水中存在平衡：(常溫下，)；與溶液反應(yīng)可制備硼砂。常溫下，在硼砂溶液中，水解生成等物質(zhì)的量濃度的和，該水解反應(yīng)的離子方程式為，該溶液。(2)濾渣Ⅰ的主要成分是(填化學(xué)式)；精制Ⅰ后溶液中的濃度為，則常溫下精制Ⅱ過程中濃度應(yīng)控制在以下。若脫硼后直接進(jìn)行精制Ⅰ，除無法回收外，還將增加的用量(填化學(xué)式)。(3)精制Ⅱ的目的是；進(jìn)行操作時應(yīng)選擇的試劑是，若不進(jìn)行該操作而直接濃縮，將導(dǎo)致。4．（2023·浙江·高考真題）某研究小組制備納米，再與金屬有機(jī)框架)材料復(fù)合制備熒光材料，流程如下：已知：①含鋅組分間的轉(zhuǎn)化關(guān)系：②是的一種晶型，以下穩(wěn)定。請回答：(1)步驟Ⅰ，初始滴入溶液時，體系中主要含鋅組分的化學(xué)式是。(2)下列有關(guān)說法不正確的是___________。A．步驟Ⅰ，攪拌的作用是避免反應(yīng)物濃度局部過高，使反應(yīng)充分B．步驟Ⅰ，若將過量溶液滴入溶液制備，可提高的利用率C．步驟Ⅱ，為了更好地除去雜質(zhì)，可用的熱水洗滌D．步驟Ⅲ，控溫煅燒的目的是為了控制的顆粒大小(3)步驟Ⅲ，盛放樣品的容器名稱是。(4)用和過量反應(yīng)，得到的沉淀可直接控溫煅燒得納米，沉淀無需洗滌的原因是。(5)為測定納米產(chǎn)品的純度，可用已知濃度的標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定。從下列選項中選擇合理的儀器和操作，補(bǔ)全如下步驟[“___________”上填寫一件最關(guān)鍵儀器，“(___________)”內(nèi)填寫一種操作，均用字母表示]。用___________(稱量樣品)→用燒杯(___________)→用___________(___________)→用移液管(___________)→用滴定管(盛裝標(biāo)準(zhǔn)溶液，滴定)儀器：a、燒杯；b、托盤天平；c、容量瓶；d、分析天平；e、試劑瓶操作：f、配制一定體積的Zn2+溶液；g、酸溶樣品；h、量取一定體積的溶液；i、裝瓶貼標(biāo)簽(6)制備的熒光材料可測濃度。已知的熒光強(qiáng)度比值與在一定濃度范圍內(nèi)的關(guān)系如圖。某研究小組取人血漿銅藍(lán)蛋白(相對分子質(zhì)量)，經(jīng)預(yù)處理，將其中元素全部轉(zhuǎn)化為并定容至。取樣測得熒光強(qiáng)度比值為10.2，則1個血漿銅藍(lán)蛋白分子中含個銅原子。5．（2023·江蘇連云港·連云港高中?？寄M預(yù)測）以含鉛廢料(Pb、PbO、、及炭黑等)制備高純PbO。其流程如下：(1)酸浸時，在催化下Pb和反應(yīng)生成的離子方程式是。(2)催化過程可表示為：ⅰ：

ⅱ：……寫出ⅱ的離子方程式：。(3)PbO溶解在NaOH溶液中，存在平衡：，其溶解度曲線如圖所示。①轉(zhuǎn)化過程中，選用10%NaOH溶液的原因是。②濾液2中含有的陰離子有、。(4)結(jié)合上述溶解度曲線，設(shè)計利用粗PbO制備高純PbO的方案：。(實(shí)驗(yàn)中可選用的試劑：；10%NaOH溶液、35%NaOH溶液、蒸餾水)(5)六方氧化鉛晶體的結(jié)構(gòu)如圖所示。用碳原子代替氧原子和鉛原子，即為六方金剛石。請在該圖內(nèi)用粗線框出六方金剛石的一個晶胞，要求框線必須包含圖中已有的一段粗線，且框出的晶胞體積最小。6．（2023·北京順義·北京市順義區(qū)第一中學(xué)校考模擬預(yù)測）鈦白粉學(xué)名二氧化鈦(TiO2)是性能最佳、應(yīng)用最廣、用量最大的白色顏料。鈦鐵礦(FeTiO3)中往往含有Fe2O3、MgO、CaO、Al2O3、SiO2等雜質(zhì)。一種硫酸法鈦白粉生產(chǎn)工藝如圖：

已知：①酸解后，鈦主要以形式存在。強(qiáng)電解質(zhì)在溶液中僅能電離出和一種陽離子。②不溶于水和稀酸。(1)寫出基態(tài)Ti原子的價層電子排布式。(2)磨礦的目的是。(3)濾渣①的主要成分是。(4)酸解過程中，寫出發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式。(5)還原過程中，加入鐵粉的目的是還原體系中的。為探究最佳反應(yīng)條件，某實(shí)驗(yàn)室做如下嘗試：①在其它條件不變的情況下。體系中Fe(Ⅲ)含量隨pH變化如圖，試分析在pH介于4～6之間時，F(xiàn)e(Ⅲ)含量基本保持不變的原因：。

②保持其它條件不變的情況下，體系中Fe(Ⅲ)含量隨溫度變化如圖，55℃后，F(xiàn)e(Ⅲ)含量增大的原因是因?yàn)闇囟壬?，易被體系中的氧化，寫出反應(yīng)的離子方程式。

(6)水解過程是硫酸法制鈦白工藝中的重要一步：①水解過程中得到沉淀③的離子方程式為。②一定量的存在有利于水解工藝的進(jìn)行，因此在水解之前，先要測定鈦液中的含量。實(shí)驗(yàn)室常用酸性高錳酸鉀溶液進(jìn)行滴定，用離子方程式表示其原理。1．（2023·山東·統(tǒng)考高考真題）鹽湖鹵水(主要含、和硼酸根等)是鋰鹽的重要來源。一種以高鎂鹵水為原料經(jīng)兩段除鎂制備的工藝流程如下：已知：常溫下，。相關(guān)化合物的溶解度與溫度的關(guān)系如圖所示?；卮鹣铝袉栴}：(1)含硼固體中的在水中存在平衡：(常溫下，)；與溶液反應(yīng)可制備硼砂。常溫下，在硼砂溶液中，水解生成等物質(zhì)的量濃度的和，該水解反應(yīng)的離子方程式為，該溶液。(2)濾渣Ⅰ的主要成分是(填化學(xué)式)；精制Ⅰ后溶液中的濃度為，則常溫下精制Ⅱ過程中濃度應(yīng)控制在以下。若脫硼后直接進(jìn)行精制Ⅰ，除無法回收外，還將增加的用量(填化學(xué)式)。(3)精制Ⅱ的目的是；進(jìn)行操作時應(yīng)選擇的試劑是，若不進(jìn)行該操作而直接濃縮，將導(dǎo)致。2．（2023·江西·統(tǒng)考二模）近日，西湖大學(xué)理學(xué)院何睿華課題組發(fā)現(xiàn)了世界首例具有本征相于性的光陰極量子材料——鈦酸鍶。某小組以鈦鐵礦為原料制備鈦酸鍶的流程圖如下：

已知幾種物質(zhì)的主要成分如表所示。物質(zhì)成分鈦鐵礦主要成分是FeTiO3，含少量SiO2、Fe3O4等浸液1Fe3+、Fe2+、TiO2+、H+、濾液2Fe2+、TiO2+、H+、濾液3Fe2+、TiO2+、H+、回答下列問題：(1)“氣體”分子的電子式為。(2)為了提高“焙燒”速率，宜采取的措施有答一條合理措施即可)。從“濾渣2”中提純鐵粉的物理方法是。(3)“濾液2”和“濾液3”中濃度有明顯變化的離子為(填離子符號)。設(shè)計簡單實(shí)驗(yàn)檢驗(yàn)濾液4含有Fe2+：。(4)“熱解”中主要反應(yīng)的離子方程式為。用“熱水”而不用常溫水，其目的是。(5)在“灼燒”中盛裝H2TiO3的儀器是(填名稱)。(6)某鈦鐵礦中含鈦元素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為ω，100kg該鈦鐵礦經(jīng)上述流程最終制得mg鈦酸鍶，則鈦的收率為%(提示：鈦的收率等于實(shí)際鈦產(chǎn)量與理論鈦產(chǎn)量之比)。3．（2023·全國·高三專題練習(xí)）資源高效利用是化學(xué)生產(chǎn)中一直追求的目標(biāo)，如圖是綜合利用電解精煉銅的陽極泥提取金和制備、的工藝，其中陽極泥含銅、銀、金、鉛等單質(zhì)。(1)“酸浸”過程中應(yīng)加入的酸的名稱為，寫出“酸浸”時銅元素參與反應(yīng)的離子方程式：。(2)“濾渣Ⅰ”的成分除了、、外，還有(填化學(xué)式)。在這些濾渣中加入王水可將轉(zhuǎn)化成，實(shí)驗(yàn)室將王水換成鹽酸和氯酸鈉的混合溶液也可將金單質(zhì)轉(zhuǎn)化成相同的物質(zhì)，請寫出該混合溶液溶金的化學(xué)方程式：。(3)向“溶銀液”中加入硫酸，經(jīng)過濾、洗滌、干燥即可得到，檢驗(yàn)是否洗滌干凈的操作方法為。(4)硫酸鉛可用于制造蓄電池，如圖是研究小組應(yīng)用鉛蓄電池模擬工業(yè)生產(chǎn)的電化學(xué)裝置，a、b、c、d四電極均為惰性電極，甲裝置電解質(zhì)溶液為溶液，丙裝置電解質(zhì)溶液為溶液，忽略氣體溶解，當(dāng)電路中通過電子時，丙裝置陽極室溶液質(zhì)量減少g，向甲所得溶液中加入能使溶液復(fù)原，則b電極的電極反應(yīng)式為。4．（2023·河南·校聯(lián)考模擬預(yù)測）某科研小組以鋼鐵廠煙灰(主要成分為ZnO，含少量CuO、MnO2、FeO等)為原料制備活性氧化鋅的生產(chǎn)流程如圖所示，請回答下列問題。(1)“浸取”工序后得到的濾液1中主要的陽離子為[Zn(NH3)4]2+、[Cu(NH3)4]2+配離子和等，則濾渣1的主要成分是(填化學(xué)式)。(2)濾渣2主要是鋅和銅，“除雜”中所發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為。(3)將堿式碳酸鋅煅燒分解，可得到具有催化性能的納米級活性氧化鋅，分解溫度一般控制在600°C以下，當(dāng)分解溫度大于600°C時，所制得的氧化鋅催化活性反而下降，其原因是。(4)已知：i．pH>11時，Zn(OH)2能溶于NaOH溶液；ii．下表是常溫下幾種離子生成氫氧化物沉淀的pH：Zn2+Fe2+Fe3+Cu2+開始沉淀的pH5.47.02.34.7完全沉淀的pH8.09.03.16.7若以鋼鐵廠煙灰為原料制備活性ZnO的實(shí)驗(yàn)方案設(shè)計如下：①向?yàn)V液1中加入適量雙氧水的作用是(用離子方程式表示)，調(diào)pH加入的固體可以是。(填化學(xué)式)。②向?yàn)V液2中加入足量鋅粉的目的是；向?yàn)V液3中加入1.0mol·L－1NaOH溶液調(diào)節(jié)的pH范圍為。5．（2023·江蘇·統(tǒng)考二模）鈦酸鋇()是制備電子陶瓷材料的基礎(chǔ)原料。(1)實(shí)驗(yàn)室模擬制備鈦酸鋇的過程如下：

已知：能水解生成，能進(jìn)一步水解生成；能與濃硫酸反應(yīng)生成。草酸氧鈦鋇晶體的化學(xué)式為。①Ti(IV)的存在形式(相對含量分?jǐn)?shù))與溶液pH的關(guān)系如圖所示?！俺菱仭睍r，需加入氨水調(diào)節(jié)溶液的pH在2～3之間，理由是。②由草酸氧鈦鋇晶體(相對分子質(zhì)量為449)煅燒制得鈦酸鋇分為三個階段?，F(xiàn)稱取44.9g草酸氧鈦鋇晶體進(jìn)行熱重分析，測得殘留固體質(zhì)量與溫度的變化關(guān)系如圖所示。C點(diǎn)殘留固體中含有碳酸鋇和鈦氧化物，則階段II發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為。③鈦酸鋇晶胞的結(jié)構(gòu)示意圖如圖所示，其中與緊鄰的構(gòu)成的幾何構(gòu)型是。(2)利用將淺紫色氧化為無色Ti(IV)的反應(yīng)可用于測定鈦酸鋇的純度。①請補(bǔ)充完整實(shí)驗(yàn)方案：稱量2.33g鈦酸鋇樣品完全溶于濃硫酸后，加入過量鋁粉，充分振蕩，使其完全反應(yīng)(Al將轉(zhuǎn)化為)；；將待測鈦液轉(zhuǎn)移到100mL容量瓶中后定容，取20.00mL待測鈦液于錐