1、微专题17 热点金属及其化合物制备流程（V、Cr、Mn、Co、Ni）1（2023全国统考高考真题）LiMn2O4作为一种新型锂电池正极材料受到广泛关注。由菱锰矿（MnCO3，含有少量Si、Fe、Ni、Al等元素）制备LiMn2O4的流程如下：已知：KspFe(OH)3=2.810-39，KspAl(OH)3=1.310-33，KspNi(OH)2=5.510-16。回答下列问题：(1)硫酸溶矿主要反应的化学方程式为 。为提高溶矿速率，可采取的措施 (举1例)。(2)加入少量MnO2的作用是 。不宜使用H2O2替代MnO2，原因是 。(3)溶矿反应完成后，反应器中溶液pH=4，此时c(Fe3+)
2、= molL-1；用石灰乳调节至pH7，除去的金属离子是 。(4)加入少量BaS溶液除去Ni2+，生成的沉淀有 。(5)在电解槽中，发生电解反应的离子方程式为 。随着电解反应进行，为保持电解液成分稳定，应不断 。电解废液可在反应器中循环利用。(6)煅烧窑中，生成LiMn2O4反应的化学方程式是 。一、五氧化二钒提取工艺传统工艺（1）国内目前的提钒工艺多为食盐钠化焙烧工艺流程。（2）无盐焙烧-酸浸-溶剂萃取工艺：无盐焙烧-酸浸-溶剂萃取工艺一般包括焙烧、酸浸、沉钒、制偏钒酸铵和煅烧几个步骤 。二、铬的工业制备工艺流程：电解法生产一般用碳素铬铁作原料，采用铬铵矾法电解流程如图2。三、锰的工业制备工
3、艺流程四、钴的工业制备工艺流程五、镍的工业制备工艺流程火法冶炼火法冶炼的冶炼工艺可分为还原熔炼镍铁工艺和还原硫化熔炼镍锍工艺两种。火法冶炼适合处理硅镁镍类型矿(即矿床下部硅、镁的含量比较高、铁含量较低、钴含量也较低的矿石)。其中用的最多的是还原熔炼镍铁工艺。1（2023全国统考高考真题）铬和钒具有广泛用途。铬钒渣中铬和钒以低价态含氧酸盐形式存在，主要杂质为铁、铝、硅、磷等的化合物，从铬钒渣中分离提取铬和钒的一种流程如下图所示：已知：最高价铬酸根在酸性介质中以Cr2O存在，在碱性介质中以CrO存在。回答下列问题：(1)煅烧过程中，钒和铬被氧化为相应的最高价含氧酸盐，其中含铬化合物主要为 (填化学
4、式)。(2)水浸渣中主要有SiO2和 。(3)“沉淀”步骤调pH到弱碱性，主要除去的杂质是 。(4)“除硅磷”步骤中，使硅、磷分别以MgSiO3和MgNH4PO4的形式沉淀，该步需要控制溶液的pH9以达到最好的除杂效果，若pH9时，会导致 。(5)“分离钒”步骤中，将溶液pH调到1.8左右得到V2O5沉淀，V2O5在pH”或“”“”或“=”)。(3)“氨浸”时，由转化为的离子方程式为 。(4)会使滤泥中的一种胶状物质转化为疏松分布的棒状颗粒物。滤渣的X射线衍射图谱中，出现了的明锐衍射峰。属于 (填“晶体”或“非晶体”)。提高了的浸取速率，其原因是 。(5)“析晶”过程中通入的酸性气体A为 。由
5、可制备晶体，其立方晶胞如图。与O最小间距大于与O最小间距，x、y为整数，则在晶胞中的位置为 ；晶体中一个周围与其最近的O的个数为 。(6)“结晶纯化”过程中，没有引入新物质。晶体A含6个结晶水，则所得溶液中与的比值，理论上最高为 。“热解”对于从矿石提取工艺的意义，在于可重复利用和 (填化学式)。2（2023重庆校联考三模）黏土钒矿主要成分为钒的+3、+4、+5价的化合物以及、等，采用如图所示工艺流程可由黏土钒矿制备。已知：钒的化合物溶于酸后多以形式存在。钒元素的存在形态较多，部分四价钒和五价钒物种的分布分数与的关系如图所示。(1)基态V原子的价电子排布图为： ，的空间构型为： 。(2)写出“
6、酸浸氧化”时转化为发生反应的离子方程式 。(3)加入控制溶液的，其目的是 。(4)“滤液1”中主要的阴离子有以及 。写出形成“滤渣2”主要成分发生反应的离子方程式 。(5)“沉钒”时控制溶液约为7，生成偏钒酸铵固体。沉钒率随温度变化如图，温度高于，沉钒率下降的原因是 。(6)在“煅烧”的过程中，残留固体的质量随温度变化的曲线如图所示，则A点剩余固体的成分为 (填化学式)。3（2023江西新余统考二模）铬广泛应用于冶金、化工、航天等领域。工业上以铬铁矿(主要成分为，含有少量)为原料制备金属铬的工艺流程如图所示：回答下列问题：(1)为提高焙烧效率，可以采取的措施为 。(2)亚铬酸亚铁()中的化合价
7、为 ，“焙烧”中反应的化学方程式为 。(3)“酸化”中反应的离子方程式为 ，已知：酸化”后溶液中，210-8。则该温度下该反应的平衡常数等于 。(4)“沉铝”需控制的原因为 。(5)以铬酸钾(K2CrO4)为原料，用电化学法制备重铬酸钾的实验装置如图。测定阳极液中K和Cr的含量，若K与Cr的物质的量之比(nK/nCr)为a，则此时铬酸钾的转化率为 。4（2023河南安阳统考三模）Mn3O4可用作电子计算机中存储信息的磁芯、磁盘等。常温下，以软锰矿(主要成分是MnO2，还含有少量的Fe2O3、Al2O3)为原料制备Mn3O4 的工艺流程如图所示。该工艺条件下，溶液中金属离子开始沉淀和完全沉淀的p
8、H如下表所示：金属离子Fe3+Fe2+Al3+Mn2+开始沉淀的pH2.17.03.58.2完全沉淀的pH3.48.34.610.2回答下列问题：(1)“酸浸”后的浸取液中，锰、铁以Mn2+、Fe2+的形式存在， MnO2参加反应的离子方程式为 。(2)“调pH”的范围为 。该过程中，加入H2O2发生反应的离子方程式为 ；X试剂最适宜的是 (填字母)。a.氨水b. CaO固体c. MnCO3 d. MnO2若用Mn+表示浸取液中的金属离子，结合化学用语用平衡移动原理解释形成滤渣1的原因： 。(3)“沉锰”时，为了加快沉锰的反应速率，可升高反应温度，当温度达到50 C后，随着温度升高，Mn2+的
9、沉淀率会降低，其可能原因是 。(4)“沉锰”后的滤液2中存在的主要阳离子是 。(填离子符号)。5（2023全国高三专题练习）NiSO46H2O是一种绿色易溶于水的晶体，广泛应用于化学镀镍、生产电池、医药工业、催化行业以及印染工业等行业中。由一种废料(主要成分是铁镍合金，还含有铜、镁、硅的氧化物)为原料制取NiSO46H2O的步骤如图：已知：镍能溶于稀酸但溶解不完全，通常表现为+2价。(1)“溶解”时加入H2O2溶液的目的是 。(2)“除铁”时生成黄钠铁矾Na2Fe6(SO4)4(OH)12沉淀，写出其离子方程式： 。(3)NiSO4在强碱溶液中用NaClO氧化，可制得碱性镍镉电池电极材料NiOOH。该反应的化学方程式为 。
