高三工艺流程题专题周练-04矿物提纯制备流程

2022届高三大一轮复习工艺流程题专题周练_04矿物提纯制备流程一、单选题（本大题共15小题，共45分）工业上用含Fe2O3杂质的铝土矿为原料冶炼铝的工艺流程如下：

下列叙述正确的是(A.图中所示转化反应中包含2个氧化还原反应

B.试剂Y是HCl，它与Na[Al(OH)4]反应生成氢氧化铝

C.反应①中试剂X是氢氧化钠溶液

D.将X与铝土矿的主要成分是Al2O3，还有少量SiO2A.沉淀Ⅰ是SiO2和Fe2O3

B.溶液Ⅱ中含有的阴离子只有AlO2-

工业上用铝土矿(主要成分为Al2O3，含F下列分析判断正确的是(    )A.试剂X为稀硫酸

B.反应Ⅱ中生成Al(OH)3的反应为CO2+AlO2-+2H某化学小组以铝土矿(含Al2O3、Fe2O3和SiO2)为原料进行炼铝探究A.步骤①②过程中均需过滤操作

B.a、b中铝元素的化合价相同

C.反应③的化学方程式为：2 NaAlO2+3硼及其化合物在工业上有许多用途。以铁硼矿(主要成分为Mg2B2O5·H2O和Fe3O4，还有少量

下列说法错误的是

(

)A.减小铁硼矿粉粒径可提高浸出速率

B.“酸浸”前，可用磁铁把Fe3O4分离出

C.滤渣中只有一种成分

D.钼酸铵[(NH4)2MoO4]是一种重要的化工催化剂，有多种生产工艺，其中全湿法生产工艺的金属回收率最高，可达90％以上，由镍钼共生矿下列说法错误的是A.钼酸铵中Mo的化合价为+6价

B.“浸出”时，生成钼酸钠的离子方程式为MoS2+9ClO-+6OH-=MoO铝是应用广泛的金属。以铝土矿(主要成分为Al2O3，含SiO2和Fe2注：SiO2在“碱溶下列有关说法不正确的是A.“碱溶”时生成偏铝酸钠的离子方程式为Al2O3+2OH-=2AlO2-+H2O

B.向“过滤Ⅰ”所得滤液中加入NaHCO3溶液，溶液的pH增大

C.“电解工业上用铝土矿(主要成分为Al2O3，含F下列说法不正确的是：A.试剂X是NaOH溶液

B.为了提高经济效益，滤渣还可以用来制作油漆、涂料

C.反应②的离子方程式：AlO2-铝是应用广泛的金属，以铝土矿(主要成分为Al2O3，含SiO2和FA.滤渣中X为Fe2O3

B.“反应”步骤中加入NaHCO3溶液后，溶液的pH增大

C.滤液中溶质的主要成分为铝是应用广泛的金属，以铝土矿(主要成分为Al2O3，含SiO2和A.滤渣中X为Fe2O3

B.“反应”步骤中加入NaHCO3溶液后，溶液的pH增大

C.滤液中溶质的主要成分为钼酸铵[(NH4)2MoO4]是一种重要的化工催化剂，有多种生产工艺，其中全湿法生产工艺的金属回收率最高，可达90%以上，由镍钼共生矿(主要成分为MoS2下列说法错误的是A.钼酸铵中Mo的化合价为+6价

B.“浸出”时，生成钼酸钠的离子方程式为MoS2+9ClO-+6OH-=工业炼铝是用铝土矿(主要成分是Al2O3，含有少量的FeA.原料A可以是盐酸也可以是NaOH溶液

B.如果省去步骤①，即溶解铝土矿从直接加入原料B开始，对氧化铝的纯度没有影响

C.步骤③反应的离子方程式为2AlO2-+3H铋(Bi)与氮同主族，在中性及碱性环境下常以BiOCl(s)的形式存在，铋及其化合物广泛应用于电子、医药等领域。以辉铋矿(主要成分为Bi2S3，含少量杂质PbO2等)A.“浸出”产生S反应的主要离子方程式为6Fe3++Bi2S3=6Fe2++2Bi3++3S

B.“浸出”硼酸(H3BO3)是一种重要的化工原料。工业上采用以硼镁矿(含Mg下列叙述错误的是(    )A.“溶浸”中产生的气体是氨气

B.“滤渣1”是SiO2

C.“过滤2”前，将溶液pH调节至3.5，目的是转化为硼酸沉淀

D.“沉镁”中得到的母液经加热后可返回“溶浸自然界中铝元素主要存在于铝土矿(主要成分为Al2O3、FeO、Fe下列说法错误的是(

)A.在实验室实施操作Ⅰ需要的玻璃仪器是漏斗、烧杯、玻璃棒

B.为使铝元素全部转化为Al(OH)3，每一步操作的试剂均需过量

C.其它不变，仅将试剂X与操作Ⅱ的试剂过量盐酸互换，也可制得Al(OH)3

D.固体A二、流程题（本大题共5小题，共55分）硫酸锌可用于制造锌钡白、印染媒染剂等。用锌白矿(主要成分为ZnO，还含有Fe2O3、CuO、SiO2等杂质)制备ZnSO4⋅7H2O的流程如图。金属离子开始沉淀的pH沉淀完全的pHF1.13.2F5.88.8Z6.48.0(1)“滤渣1”的主要成分为______(填化学式)。“酸浸”过程中，提高锌元素浸出率的措施有：适当提高酸的浓度、______(填一种)。

(2)“置换”过程中，加入适量的锌粉，除与溶液中的Fe3+，H+反应外，另一主要反应的化学方程式为______。

(3)“氧化”一步中，发生氧化还原反应的离子方程式为______。溶液pH控制在[3.2,6.4)之间的目的是______。

(4)“母液”中含有的盐类物质有______(填化学式)。

(5)ZnSO4⋅7H2O可用于配制铁件上镀锌电镀池的电解液，下列说法不正确的是______

A.配制一定物质的量浓度ZnSO4溶液时必需的玻璃仪器为容量瓶、烧杯、玻璃棒

B.CoCl2可用于电镀，是一种性能优越的电池前驱材料，由含钴矿(Co元素主要以Co2O3、CoO存在，还含有Fe、Si、Cu、Zn、Mn、Ni、Mg、Ca元素)制取氯化钴晶体的一种工艺流程如下：

已知：①焦亚硫酸钠Na2S2O5，常做食品抗氧化剂。CaF2、MgF2难溶于水。

②CoCl2·6H2O熔点86℃，易溶于水、乙醚等；常温下稳定无毒，加热至110∼120℃时，失去结晶水变成有毒的无水氯化钴。

③部分金属离子形成氢氧化物的pH见下表：

回答下列问题：

(1)浸取中加入Na2S2O5的作用是___________________________。

(2)滤液1中加入NaClO3的离子方程式为_____________。

(3)加入Na2CO3溶液生成滤渣2的主要离子方程式为___________________________。

(4)滤渣1.二氧化铈(CeO2)是一种重要的稀土化合物。以氟碳铈矿(主要含CeFCO3)为原料制备已知：①Ce4+能与F-结合成[CeFx②在硫酸体系中Ce4+能被萃取剂[(HA)回答下列问题：(1)“氧化焙烧”前需将矿石粉碎成细颗粒，其目的是____________。(2)“萃取”时存在反应：Ce实验室中萃取时用到的主要玻璃仪器名称为____________；下图中D是分配比，表示Ce(Ⅳ)分别在有机层中与水层中存在形式的物质的量浓度之比(D=c[Ce⋅(H2n-4A2n)]c(CeSO42+)(3)“反萃取”中，在稀硫酸和H2O2的作用下CeO2转化为Ce3+。H2O2在该反应中作____________(填“催化剂”“氧化剂”(4)“氧化”步骤的化学方程式为____________________________________。(5)取上述流程中得到的CeO2产品0.4500 g，加硫酸溶解后，用0.1000 mol/L FeSO4标准溶液滴定至终点时(铈被还原为Ce3+，其他杂质均不反应)，消耗25.00 mL研究人员利用盐酸和钡矿粉(主要成分为BaCO3，含有Ca2+、Fe2+、Fe3+、Mg(1)酸浸时为提高酸浸的速率，可以采取的措施有：________、________

。(2)氧化过程主要反应的离子方程式为________

。(3)沉淀B的主要成分是Ca(OH)2和(写化学式)。由图可知，为了更好的使Ca2+沉淀，还应采取的措施为________。

(4)由酸化后的溶液得到BaCl以高硫铝土矿(主要成分为Al2O3、Fe2O3、SiO2，少量FeS2和金属硫酸盐)为原料，生产氧化铝并获得已知：多数金属硫酸盐的分解温度都高于600℃硫去除率=(1)不添加CaO的矿粉在低于500℃焙烧时，去除的硫元素主要来源于________。(2)700℃焙烧时，添加的矿粉硫去除率比不添加CaO的矿粉硫去除率低，其主要原因是________。

答案和解析1.【答案】C

【解析】【分析】

本题以铁、铝化合物的性质为载体综合考查工业冶炼铝等知识，侧重于考查学生分析和解决问题的能力，综合性强，为高考常见题型，注意把握制备原理和反应的流程，难度中等。

【解答】

综合分析工艺流程图可知，试剂X是氢氧化钠溶液，Al2O3溶于氢氧化钠溶液得到NaAlO2溶液，Fe2O3与氢氧化钠溶液不反应，所以反应①过滤后所得溶液乙为NaAlO2溶液，沉淀为Fe2O3；Y为CO2，向NaAlO2溶液中通入过量CO2生成氢氧化铝，以此解答该题。

A.只有电解Al2O3属于氧化还原反应即包含1个氧化还原反应，故A错误；

B.如试剂Y是HCl，过量HCl与[Al(OH2.【答案】C

【解析】【分析】

本题考查混合物分离提纯，为高频考点，把握流程中发生的反应、混合物分离方法为解答的关键，侧重分析与实验能力的考查，注意元素化合物知识与实验的结合，题目难度不大。

【解答】

A.加入盐酸，二氧化硅与盐酸不反应，则沉淀Ⅰ是SiO2，故A错误；

B.氢氧化钠过量，则溶液Ⅱ中含有的阴离子有OH-、AlO2-，故B错误；

C.流程设计铝的冶炼，应电解氧化铝生成铝，为氧化还原反应，故C正确；

D.通入过量二氧化碳，生成沉淀Ⅲ的离子方程式为AlO3.【答案】B

【解析】【分析】

本题考查工业上用铝土矿为原料冶炼铝的工艺流程，难度中等，解题关键是分析流程中相关环节的试剂、操作等。

【解答】A.试剂X为NaOH溶液，故A错误；B.溶液乙中含有AlO2-，AlO2-与过量CO2、C.AlCl3是共价化合物，熔融状态下不导电，不能通过电解熔融AlCl3获得金属D.铝的价格远高于铁，工业上利用铝热反应冶炼金属铁不符合实际，故D错误。4.【答案】C

【解析】【分析】

本题考查含铝物质的转化、物质的分离、提纯的方法及综合应用，为高频考点，把握流程中的反应及混合物分离方法为解答的关键，侧重分析与实验能力的考查，题目难度不大。

【解答】

铝土矿主要成分为Al2O3、Fe2O3和SiO2，铝土矿加盐酸溶解后，Al2O3

、Fe2O3和盐酸反应溶解，而SiO2和盐酸不反应，不能溶解，过滤除去SiO2后溶液中含有的阳离子有Al3+、Fe3+、H+，加入过量NaOH溶液，氢离子和氢氧化钠反应生成水，铁离子和铝离子都和氢氧化钠反应生成氢氧化物沉淀，氢氧化铝易溶于氢氧化钠溶液中生成偏铝酸根离子，过滤除去不溶物Fe(OH)3，溶液含有AlO2-、Cl-、OH-，通入过量CO2得到Al(OH)3沉淀，加热分解Al(OH)3生成Al2O3，电解Al2O35.【答案】C

【解析】【分析】

本题以制备硼酸(H3BO3)为载体考查无机工艺流程，较为综合。理解流程为解答关键，注意杂质的除去方法。

【解答】

A.减小铁硼矿粉粒径，可增大接触面积，提高浸出速率，故A正确；

B.Fe3O4有磁性，可用磁铁把Fe3O4分离出，故B正确；

C.根据流程图可知，加硫酸酸浸后，SiO2不溶，同时产生微溶物CaSO4，净化除杂时，需要除去的阳离子有Fe2+、6.【答案】C

【解析】【分析】

本题以钼酸铵的制备为载体，考查氧化还原反应，实验操作和铵盐的性质，难度一般，解题的关键是对流程图的解读和对基础知识的灵活运用。

【解答】

A.由钼酸铵的化学式(NH4)2MoO4可知Mo的化合价为+6价，故A正确；

B.“浸出”时，生成钼酸钠的离子方程式为MoS2+9ClO-+6OH-=MoO42-+9Cl-+2SO7.【答案】B

【解析】【分析】

本题考查混合物分离提纯，为高频考点，把握流程中发生的反应、混合物分离提纯方法、实验技能为解答的关键，侧重分析能力和实验能力的考查，注意水解、电解原理及元素化合物知识的应用，题目难度中等。

【解答】

结合流程及题中信息可知，铝土矿在碱溶时，其中的氧化铝和二氧化硅可溶于强碱溶液，过滤后，滤液中偏铝酸钠与碳酸氢钠反应生成氢氧化铝沉淀和碳酸钠，氢氧化铝经灼烧后分解为氧化铝，最后电解熔融的氧化铝得到铝。碳酸钠溶液经电解后可以再生成碳酸氢钠和氢氧化钠进行循环利用。

A.碱溶过程主要发生的离子反应为Al2O3+2OH-=2AlO2-+H2O，故A正确；

B.向“过滤Ⅰ”所得滤液中加入NaHCO3溶液，偏铝酸钠与碳酸氢钠反应生成氢氧化铝沉淀和碳酸钠，溶液的pH减小，故B错误；

C.“电解Ⅰ”是电解熔融Al2O38.【答案】D

【解析】【分析】

本题是一道综合考查铁、铝化合物的性质以工业冶炼铝等知识题目，侧重于考查学生分析和解决问题的能力，综合性强，为高考常见题型，注意把握制备原理和反应的流程，难度适中。通过分析工艺流程图可知，试剂X是氢氧化钠溶液，Al2O3溶于氢氧化钠溶液得到NaAlO2溶液，Fe2O3与氢氧化钠溶液不反应，所以反应①过滤后所得溶液乙为NaAlO2溶液，沉淀为Fe2O3；Fe2O3俗称铁红，可以用来制作油漆、涂料；Y为CO2，向NaAlO2溶液中通入过量CO2的离子方程式为AlO2- + CO2 + 2H2O = Al(OH)39.【答案】B

【解析】【分析】

本题考查无机物的制备流程、水解的应用等，题目难度不大，熟练掌握含铝、硅化合物的性质是解题的关键。

【解答】

A.铝土矿的主要成分为Al2O3，含SiO2和Fe2O3等杂质，Al2O3、SiO2与NaOH溶液反应生成硅铝酸钠沉淀、偏铝酸钠，Fe2O3不与NaOH溶液反应，因此滤渣中X为Fe2O3，故A正确；

B.“反应”步骤中加入NaHCO3溶液发生反应：NaAlO2+NaHCO3+H10.【答案】B

【解析】【分析】

本题考查无机物的制备流程、水解的应用等，题目难度不大，熟练掌握含铝、硅化合物的性质是解题的关键。

【解答】

A.铝土矿的主要成分为Al2O3，含SiO2和Fe2O3等杂质，Al2O3、SiO2与NaOH溶液反应生成硅铝酸钠沉淀、偏铝酸钠，Fe2O3不与NaOH溶液反应，因此滤渣中X为Fe2O3，故A正确；

B.“反应”步骤中加入NaHCO3溶液发生反应：NaAlO2+NaHCO3+H11.【答案】C

【解析】【分析】

本题以钼酸铵的制备为载体，考查氧化还原反应、实验操作和铵盐的性质，难度一般。

【解答】

A.由钼酸铵的化学式(NH4)2MoO4可知，钼酸铵中Mo的化合价为+6价，故A正确；

B.“浸出”时，生成钼酸钠的离子方程式为，故B正确；

C.钼酸铵[(NH4)2MoO4]为铵盐，不稳定，受热易分解，所以“操作Ⅰ”为蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤、干燥，故12.【答案】D

【解析】【分析】

本题以氧化铝提取工艺流程为载体考查混合物分离实验方案的设计，为高频考点，涉及无机物推断、元素化合物性质及相互转化、除杂的方法、离子方程式等，侧重分析与实验能力的考查，题目难度中等。

【解答】

由流程可知，步骤①加盐酸，只有SiO2不反应，氧化铝、氧化铁均与盐酸反应，过滤残渣为SiO2；滤液1中加过量NaOH溶液，铝离子转化为偏铝酸钠，铁离子转化沉淀，过滤后，滤液2与过量二氧化碳反应生成氢氧化铝沉淀和碳酸氢钠，最后氢氧化铝分解生成氧化铝，步骤⑤氧化铝熔融电解得到铝和氧气，以此来解答。

A.由上面分析可知，原料A是盐酸，不是NaOH溶液，故A错误；

B.如果省去步骤①，即溶解铝土矿从直接加入原料B过量NaOH溶液开始，二氧化硅与氢氧化钠反应生成硅酸钠，硅酸钠溶液与过量二氧化碳反应生成硅酸沉淀，制取的氢氧化铝沉淀中混有硅酸，氧化铝中混有二氧化硅，对氧化铝的纯度有影响，故B错误；

C.步骤③中是过量的二氧化碳，产物应该是氢氧化铝沉淀与碳酸氢根离子，故C错误；

D.以上各步中步骤⑤13.【答案】C

【解析】【分析】

本题考查湿法冶金制备精铋工艺流程，掌握物质的性质是解答该题的关键，试题难度一般。

【解答】

A.在“浸出”过程中FeCl3作氧化剂将Bi2S3中的-2价S氧化为硫单质，FeCl3被还原为FeCl2，由此可知离子方程式为：

6Fe3+

+ Bi2S3

= 6Fe2+ + 2Bi3+

+ 3S，故A正确；

B.PbO2有较强的氧化性，浓盐酸有一定的还原性，所以“浸出”时盐酸可以还原杂质PbO2，故B正确；

C.浸出发生了

6Fe3+

+ B14.【答案】B

【解析】【试题解析】

【分析】

本题考查以硼镁矿(含Mg2B2O5⋅H2O、SiO2及少量Fe2O3、Al2O3)为原料生产硼酸和轻质氧化镁的工艺流程分析，涉及物质的性质、盐类水解的应用等，考查学生分析、归纳、整合信息的能力，难度中等。

【解答】

A.用(NH4)2SO4溶浸硼镁矿粉，利用了NH4+水解溶液显酸性，溶浸过程中促进NH4+水解，所以“溶浸”中产生的气体是氨气，故A正确；

B.用(NH4)2SO4溶浸硼镁矿粉，但是Fe2O315.【答案】C

【解析】【分析】

本题考查用铝土矿制备氢氧化铝的工艺流程，涉及物质的分离和提纯，方案的评价和分析，铝的化合物的性质，意在考查学生的分析能力，掌握含铝化合物、二氧化硅、铁的氧化物的性质是解题的关键。

【解答】

A.操作Ⅰ是过滤，则在实验室实施操作Ⅰ需要的玻璃仪器是漏斗、烧杯、玻璃棒，故A正确；

B.铝土矿中加入过量氢氧化钠溶液，氧化铝和二氧化硅溶解，固体A是FeO、Fe2O3沉淀，过滤除去，再加入过量盐酸，硅酸根离子转化为硅酸沉淀除去，AlO2-转化为Al3+，再加入过量氨水生成氢氧化铝沉淀，所以为使铝元素全部转化为Al(OH)3，每一步操作的试剂均需过量，故B正确；

C.将试剂X(氢氧化钠溶液)与操作Ⅱ的试剂过量盐酸互换，试剂Y需由氨水转变为过量二氧化碳，才可制得Al(OH)3，故C错误；

D.铝土矿中加入过量氢氧化钠溶液，氧化铝和二氧化硅溶解，固体FeO、Fe216.【答案】(1)SiO2；粉碎锌白矿(或充分搅拌浆料、适当加热等)

(2)Zn+CuSO4=Cu+ZnSO4

(3)3Fe2++MnO4-+7ZnO+9H+=3Fe(OH【解析】【分析】

本题考查物质的分离、提纯的综合应用，为高考常见题型，侧重考查学生的分析能力和实验能力，题目难度中等，本题考查较为综合，答题时注意把握题给信息，结合元素化合物知识解答

【解答】

锌白矿(主要成分为ZnO，还含有Fe2O3、CuO、SiO2等杂质)

加稀硫酸溶解，SiO2不溶，过滤，滤渣1为SiO2，滤液中含有硫酸锌、硫酸铜、硫酸铁，加入适量锌粉发生反应：Zn+CuSO4=Cu+ZnSO4、Zn+Fe2(SO4)3=2FeSO4+ZnSO4，滤渣2为铜，滤液中再加高锰酸钾溶液、纯ZnO与亚铁离子反应生成MnO2和氢氧化铁沉淀，过滤，滤液为硫酸锌，蒸发浓缩、冷却结晶、过滤得到ZnSO4⋅7H2O晶体，以此解答该题。

(1)锌白矿加稀硫酸溶解，SiO2不溶，过滤，滤渣1为SiO2；“酸浸”过程中，提高锌元素浸出率的措施有：适当提高酸的浓度、粉碎锌白矿(或充分搅拌浆料、适当加热等)，

故答案为：SiO2；粉碎锌白矿(或充分搅拌浆料、适当加热等)；

(2)“置换”过程中，加入适量的锌粉，除与溶液中的Fe3+，H+反应外，另一主要反应的化学方程式为Zn+CuSO4=Cu+ZnSO4，

故答案为：Zn+CuSO4=Cu+ZnSO4；

(3)“氧化”一步中，高锰酸钾溶液、纯ZnO与亚铁离子反应生成MnO2和氢氧化铁沉淀，发生反应的离子方程式为3Fe2++MnO4-+7ZnO+9H+=3Fe(OH)3↓+MnO2↓+7Zn2+；由表知溶液pH17.【答案】(1)将+3价钴还原为+2价钴

(2)6F(3)2Fe3+(5)分离出溶液中的Mn2+、Cu(6)降低烘干温度，防止产品分解产生有毒的无水氯化钴【解析】【分析】

本题考查了物质的分离提纯方法和流程分析判断、物质性质和实验基本操作等，掌握基础是解题关键，题目难度中等。

【解答】

含钴矿粉加入稀硫酸和焦亚硫酸钠Na2S2O5，稀硫酸与活泼金属及金属氧化物反应转化为金属离子，同时焦亚硫酸钠将正三价的钴还原为二价钴，过滤得到滤渣1和滤液1，滤液1中加入NaClO3将亚铁离子氧化为三价铁离子，便于分离，加入碳酸钠溶液调节溶液pH=3.0∼3.5沉淀铁离子，过滤得到滤渣2和滤液2，滤液2中加入NaF调节溶液pH=4.