金属的冶炼与工艺流程-2021-2022学年高一化学期末复习（人教版）（试卷解析）

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2021-2022学年高一化学期末复习重点专题突破

专题15金属的冶炼与工艺流程

由司方法探究

一、金属的冶炼方法

金属活动性顺序与金属冶炼方法的关系

金属的活动性顺序K、Ca、Na、Mg、AlZn、Fe、Sn、Pb(H)、CuHg、AgPt、Au

金属原子失电子能力强一弱

金属离子得电子能力弱T强

主要冶炼方法电解法热还原法热分解法物理方法

(1)热分解法：适用于金属活动性顺序表中Hg及其以后的金属。

△

2HgO2Hg+O2T

△

2Ag2O4Ag+O2T

(2)热还原法：适用于金属活动性顺序表中Zn、Cu之间的金属。

高温

Fe2O3+3CO2Fe+3CO2

高温

WO3+3H2W+3H2。

高温

Cr2O3+2AlAl2O3+2Cr

⑶电解法：适用于金属活动性顺序表中A1及其以前的金属。

电解

2Al2。3(熔融)=^=4A1+302T

冰晶石

电解

2NaQ(熔融)^=2Na+Cl2T

隔圉魅给

(1)工业上冶炼A1时用ALO3而不用AlCb，因为AlCb为共价化合物，熔化后不导电。但冶炼

A1时需加入冰晶石(Na3AlF6),以降低熔化温度。

(2)工业上冶炼Mg时用MgCl2而不用MgO,因为MgO的熔点很高，耗能大。

(3)Au、Pt一般用物理法提取。

(4)利用铝热反应不能冶炼还原性比A1强的金属，如Mg、Na等。

①铝热反应是指金属铝与某些金属氧化物的混合物在高温条件下发生置换反应，生成氧化铝和

金属单质的过程。

实质是用较活泼的还原剂铝，把活泼性相对较弱的金属从其氧化物中还原出来。

②铝热反应实验中，镁和KCICh的作用是为铝热反应提供引发反应所需的高温，但该反应属放

热反应且放出大量的热，能使生成的金属熔化为液态。

铝热反应可应用于冶炼一些高熔点金属，如铁、镐、帆等。

二'工艺流程题的解决方略

1.解答化工工艺流程题的一般思路

⑴读题干，找信息和目的。

找出题干中的“制备”或"提纯”等关键词，明确化工生产的原料、产品和杂质。

(2)看问题，根据具体的问题，找出流程中需重点分析的步骤或环节，重点抓住物质流向(进入与

流出)、操作方法等。

(3)局部隔离分析，分析加入什么物质，得到什么物质，发生什么反应(或起到什么作用)。

(4)特别提醒：每题中基本上都有与流程无关的问题，可直接作答。

工艺流程图：

2.常考化工术语

常考化工术语

释义

关键词

将块状或颗粒状的物质磨成粉末或将液体雾化，增大反应物接触面积，以

研磨、雾化

加快反应(溶解)速率或使反应更充分，增大原料的转化率(或浸取率)

使固体在高温下分解或改变结构、使杂质高温氧化、分解等。如煨烧石灰

灼烧（煨烧）

石、高岭土、硫铁矿

向固体中加入适当溶剂或溶液，使其中可溶性的物质溶解，包括水溶、酸

浸取

溶、碱溶、醇溶等

酸浸在酸性溶液中使可溶性金属离子进入溶液，不溶物通过过滤除去

过滤固体与液体的分离

滴定定量测定，可用于某种未知浓度物质的物质的量浓度的测定

蒸发溶剂，使溶液由不饱和变为饱和，继续蒸发，过剩的溶质就会呈晶体

蒸发结晶

析出

蒸发浓缩蒸发除去部分溶剂，提高溶液的浓度

水洗用水洗去可溶性杂质，类似的还有酸洗、醇洗等

酸作用溶解、除去氧化物（膜卜抑制某些金属离子的水解、除去杂质离子等

碱作用除去油污，除去铝片氧化膜，溶解铝，调节pH、促进水解（形成沉淀等）

3.常考条件控制

⑴控制溶液的pH

①调节溶液的酸碱性，使某些金属离子形成氢氧化物沉淀析出（或抑制水解）。

②加入酸或调节溶液至酸性还可除去氧化物（膜）。

③加入碱或调节溶液至碱性还可除去油污，除去铝片氧化膜，溶解铝等。

④特定的氧化还原反应需要的酸性条件（或碱性条件）。

（2）控制温度：主要从物质性质（热稳定性、水解、氧化性或还原性、溶解度、熔沸点、挥发性、

胶体聚沉等）和反应原理（反应速率、平衡移动、催化剂活性、副反应）两个角度思考。

（3）控制压强：改变速率，影响平衡。

（4）使用合适的催化剂：加快反应速率，缩短达到平衡所需要的时间。

（5）趁热过滤：防止某物质降温时析出。

（6）洗涤：常见的洗涤方式有“水洗”和“乙醇洗”。“水洗”的目的是除去沉淀或晶体表面残留的杂

质，当沉淀物的溶解度随温度升高而增大时一般可用冰水洗；"乙醇洗''既可以除去沉淀或晶体

表面残留的杂质，又可以降低晶体的溶解度，减少损失，还可以利用乙醇易挥发的性质，加快

除去沉淀或晶体表面的水分。

(7)氧化：氧化剂的选择要依据试题设置的情境，常见的氧化剂有氯气、过氧化氢、氧气和次氯

酸钠等，为了避免引入新的杂质，通常选择的氧化剂有过氧化氢和氧气。

卷典例剖析

例1下列有关金属冶炼的说法中，不正确的是

A.在加热情况下利用氢气还原三氧化二铝得到金属铝

B.用电解熔融氯化镁的方法冶炼金属镁

C.用铝热法炼得熔点较高的金属格

D.直接加热氧化汞得到金属汞

【答案】A

【详解】A.铝属于活泼金属，利用电解熔融三氧化二铝，可以得到金属铝，故A错误；

B.金属镁的活泼性较强，因此用电解熔融氯化镁的方法冶炼金属镁，而不用电解熔融的氧化

镁，因为氧化镁熔点高，耗费能源较大，故B正确；

C.金属铝的熔点高，用铝热法制取熔点高的金属，故C正确；

D.汞是不活泼金属，因此直接加热氧化汞得到金属汞，故D正确。

综上所述，答案为A。

例2由重晶石矿(主要成分是BaSO,，含SiO?等杂质)可制得氯化钢晶体，在实验室中某兴趣

小组按下列流程制取氯化钢晶体:

焦炭盐酸

重晶石矿BaClrHQ

下列说法正确的是

A.“高温焙烧”前将原料研磨处理，能加快“高温焙烧”的反应速率

B.“高温焙烧'’时Si。?可能被还原为Si

C.“浸取过滤”发生的主要反应是氧化还原反应

D.“高温焙烧”和“结晶”两处操作均需用到蒸发皿

【答案】AB

【解析】由流程可知，焙烧时发生BaS0」+4C空4C0+BaS,加盐酸时BaS与盐酸反应生成氯

化钢和硫化氢，过滤分离出滤渣为SiO2,滤液蒸发浓缩、冷却结晶、过滤分离出BaC12・2H?O,

以此来解答。

A.为提高原料的利用率，“高温焙烧”前原料需经研磨处理，可增大接触面积，加快反应速率，

且可充分反应，故A正确；

B.“高温焙烧”时可能发生反应SiCh+2C竺2co+Si,Si。？可能被还原为Si,故B正确；

C.加盐酸时BaS与盐酸反应生成氯化钢和硫化氢，无元素化合价变化，“浸取过滤”发生的主

要反应是非氧化还原反应，故C错误；

D.“高温焙烧”需要甜期,“结晶”需要蒸发皿，故D错误；

故选：AB。

例3无水FeCb常作为有机反应的催化剂。某研究小组设计了如图流程，以废铁屑(含有少量

碳和SiCh杂质)为原料制备无水FeCb(s)。

0

己知：氯化亚飒(II)熔点沸点76℃,易与水反应生成一种强酸和一种酸性氧

ci—s—CI

化物。

(1)操作①是过滤，用到的玻璃仪器有烧杯、玻璃棒和一。

(2)操作①得到的固体为一«

(3)为避免引入新的杂质，试剂B可以选用—(填编号)。

A.KMnCU溶液B.CL水C.稀HNCh溶液D.此。2溶液

(4)取少量D晶体，溶于浓盐酸配成溶液，并滴加KSCN溶液，现象是____o

(5)反应D-E的化学方程式为___o

(6)由D转化成E的过程中可能产生少量亚铁盐，则还原剂可能是一，并设计实验验证是该还

原剂将Fe3+还原_。

【答案】⑴漏斗

(2)C和SiO2

(3)BD

(4)溶液变为红色

A入入

(5)FeCl,-6H2O+6SOC1,=FeCl3+6SO,T+12HC1T

(6)SO2先加盐酸酸化，再加BaCb溶液，若产生白色沉淀，则是SO?将Fe3+还原

【解析】(1)过滤用到的玻璃仪器有烧杯、玻璃棒和漏斗；

(2)C和SiO2不与盐酸反应，操作①得到的固体为C和SiO2；

(3)A(氯化亚铁)加入氧化剂B生成C(氯化铁)，B为氧化剂。A.用KMnO」溶液会引入钾离子和

还原产物镒离子，A不符题意；B.氯气与氯化亚铁反应生成氯化铁，不引入新的杂质，B符合

题意；C.用稀硝酸发生3FeCb+4HNO3(稀)=2FeCb+2H2O+NOf+Fe(NO3)3,会引入硝酸根离子，

C不符题意；D.过氧化氢对应还原产物为水，不引入新的杂质，D符合题意；故选BD；

(4)D即氯化铁晶体，其溶液含铁离子，滴加KSCN溶液后，溶液变为红色；

O

(5)根据己知信息氯化亚碉(II)熔点」01℃,沸点76℃,易与水反应生成一种强酸和

ci—s—C1

一种酸性氧化物，推测强酸为HC1,酸性氧化物为SO2,可得好CL6HQ与SOC12生成FeC13的

A不小

化学方程式为Fe。；《Hq+GSOCLnFeCh+GSOzT+12HC1T；

(6)可能反应中生成的二氧化硫将氯化铁还原为氯化亚铁，即还原剂可能为SO2；若二氧化硫作

还原剂，则氧化产物为硫酸根离子，只需检验反应后是否含硫酸根离子即可，设计实验为：先

加盐酸酸化，再加BaCb溶液，若产生白色沉淀，则是SO2将Fe3+还原。

曾精选习题

1.氧化还原反应广泛应用于金属的冶炼。下列说法不正确的是

A.电解熔融Na。制取金属钠的反应中，钠离子被还原，氯离子被氧化

B.湿法炼铜与火法炼铜的反应中，铜元素都发生还原反应

C.用磁铁矿炼铁的反应中，1molFe3O4被CO还原成Fe,转移9mole「

D.铝热.法还.原铁的反应中，放出的热量能使铁熔化

【答案】C

【解析】Fe3O4中3个Fe原子共显+8价,故1molFeQa被CO还原成Fe,转移8mole\C项

错误。

2.下列金属冶炼的反应原理，苗课的是

△_通电

A.MgO+H2=Mg+H2OB.2NaCl（熔融）丁-2Na+Clj

高温A

C.Fe3O4+4CO—3Fe+4CO^D.2HgO=—=2Hg+O2f

【答案】A

【详解】A.镁的还原性强于氢，镁是活泼金属，常用电解法制取，故A错误；

_通电

B.钠是活泼金属，常用电解法制取，2NaCl（熔融）2Na+Cl2T,故B正确;

C.铁是较活泼金属，常用热还原法制取，Fe3O4+4CO^^3Fe+4CO2,故C正确:

A

D.汞是不活泼金属，常用热分解法制取，2HgO^=2Hg+O2T,故D正确；

故选Ao

3.下列说法中不正确的是

A.金属的冶炼原理，就是运用氧化还原反应原理，在一定条件下将金属从其化合物中还原出

来

B.冶炼金属时，必须加入一种物质作还原剂

C.金属由化合态变为游离态，一定是被还原

D.金属单质被发现和应用得越早，其活动性越弱

【答案】B

【解析】A、金属的冶炼是将金属化合物转化为金属单质，A项正确：

B、有的金属化合物在发生氧化还原反应冶炼金属的时候，自身既作氧化剂又作还原剂，不需

要另加还原剂，如HgO,B项错误：

C、金属元素在化合物中一定显正价，当变成金属单质后，化合价就变为0,所以是被还原，C

项正确；

D、金属被发现和应用得早，说明该金属容易被还原，从而也说明这些金属的活动性一般是较

弱的，D项正确。

答案选B。

4.野外焊接钢轨常用如图所示装置，镁条引燃混合物后，反应非常剧烈，火星四射，有熔融铁

A.该反应属于置换反应

B.有“熔融铁珠”生成说明该反应为放热反应

C.该反应的化学能全部转化为热能

D.该反应中断键吸收的能量小于成键释放的能量

【答案】C

【详解】A.有单质A1参加反应，生成物中有单质Fe,属于置换反应，故A正确；

B.有熔融铁珠生成能够说明该反应是放热反应，反应放出的热量使铁呈熔融状态，故B正确;

C.该反应的化学能不能全部转化为热能，也有一部分转化为光能等，故C错误；

D.该反应为放热反应，反应物断键吸收的能量低于生成物成键释放的能量，故D正确；

故答案为C。

5.下列关于物质制备原理错误的是

电解

A.工业制备金属钠：2NaCl-2Na+CbT

高温

B.工业生产铁：Fe2O3+3CO—Fe+3CO2

C.湿法炼铜：Fe+CuSO4=Cu+FeSO4

D.以S为原料，工业生产硫酸在沸腾炉中的反应：2S+3O2^^^2SO3

【答案】D

【解析】A项、工业制备金属钠的原理为：2NaC17=2Na+CLT，A正确：B项、工业生产铁

的原理为:Fe2O3+3CO=^=Fe+3CO2,B正确;C项、湿法炼铜的原理为:Fe+CuSO4=Cu+FeSO4,

C正确；D项、以S为原料，工业生产硫酸在沸腾炉中的反应为：S+O2=^SO2,S不能直接

转化为S03，D错误；故本题选D。

6.由粗SiO?（含少量FeQ,、ALO,杂质）制备纯Si。2的流程如图所示，下列说法错误的是

|粗SiOz|足量Na?H溶液>因_过量%即彳》国----_>[sio^

A.X中的主要成分的水溶液俗称水玻璃

B.若在实验室中完成步骤III,对固体加热一般在堪烟中进行

c.步骤n中的稀硫酸可用co?代替

D.步骤11中的主要反应是Na2SiO,+H2SO4=H,SiO,1+Na;SO4

【答案】c

【解析】粗SiO2含少量FjO,、AI2O3等杂质，用氢氧化钠溶解，FeQa不溶于氢氧化钠溶液，过

滤得偏铝酸钠、硅酸钠的混合溶液，加硫酸生成硅酸沉淀和硫酸铝溶液，过滤出硅酸，硅酸加

热分解为SiO?和水。

A.X中含有偏铝酸钠、硅酸钠，主要成分是硅酸钠，硅酸钠水溶液俗称水玻璃，故A正确；

B.实验室在用蜗中灼烧固体，若在实验室中灼烧硅酸，一般在用烟中进行，故B正确；

C.偏铝酸钠、硅酸钠的混合溶液中通入二氧化碳，生成氢氧化铝沉淀和硅酸两种沉淀，所以

步骤11中的稀硫酸不能用CO2代替，故C错误；

D.步骤II中的主要反应是硅酸钠和硫酸反应生成硅酸沉淀和硫酸钠，反应方程式为

Na2SiO,+H2SO4=H,SiO,I+Na2SO4，故D正确；

选C。

7.氧化铝是工业上电解制铝的原料，工业上用铝土矿(主要成分AI2O3,还含有FezOs,SiCh等)

为原料制取氧化铝的流程如图所示，下列说法错误的是

A.滤渣可用于炼铁

B.滤液1中所含阴离子为OH、SiOr，[Al(0H)4]-

C.步骤①、②、③中均不涉及氧化还原反应

D.步骤③中发生反应的离子方程式为：2[A1(OH)4『+CO2=2A1(OH)31+COj+H2O

【答案】D

【解析】铝土矿(主要成分AbCh还含有FezCh、SiCh等)中的AI2O3、SiCh与足量NaOH溶液发

生反应生成NaAlO,溶液和NazSiCh溶液,Fe2O3和NaOH溶液不反应,故过滤所得滤渣为FezCh；

滤液I中含Na[Al(OH)/、NazSiCh以及过量的NaOH；向滤液1中加入CaO发生反应②，生成

CaSiCh沉淀，说明加入的CaO在溶液中和NazSiCh反应生成了CaSiCh沉淀和NaOH,而

Na[Al(OH)/未反应，故所得滤液2中含Na[Al(OH)6和NaOH；向此滤液中通入足量的CO,发

生反应③，则CO2会先和NaOH反应生成NaHCCh,后和Na[Al(OHM溶液反应生成Al(OH)3

沉淀和NaHCCh,过滤，即滤液3中为NaHCCh,AI(OH)3沉淀经灼烧得到AI2O3,据此分析。

A.滤渣的主要成分是Fe2O3,是含有铁元素的化合物，因此可以用于炼铁，A正确；

B.根据上述分析可知：滤液1中含Na[Al(OH)/、NazSiCh以及过量的NaOH,则其中的阴离子

为OH、SiO：、[A1(OH)4『，B正确；

C.①中的反应为：A12O3+2NaOH+3H2O=2Na[A1(OH)4]；SiO2+2NaOH=Na2SiO3+H2O；②中的

反应为：CaO+H2O+Na2SiO3=CaSiO4+2NaOH；③中的反应为：CO2+

Na[Al(OH)4]=Al(OH)3；+NaIICO3.这些反应均为非轴化还原反应，C正确；

D.由于通入CO2气体足量，反应产生NaHCCh，则步骤③中发生反应的离子方程式为：

C()2+[A1(OH)“=A1(OH)31+HCO；,D错误;

故合理选项是D。

8.某新型纳米材料氧缺位铁酸盐ZnF%O、（3<x<4）,能在常温下将工业废气中的SO?、NO?等

转化为单质而除去，由锌灰（含ZnO及少量PbO、CuO、FqC）3等）和Fe2（SO）为原料制备氧缺

位铁酸盐及其转化废气流程如图：

稀硫酸

,-------,-----------H-----------

锌灰------*|浸取|-----除杂卜---»ZnFwCU300-500°C»2n2pe

S5、NO2等

常温

下列说法正确的是

A.浸取时，为了提高酸浸效率，可以延长浸取时间或将稀硫酸换成浓硫酸

B.“除杂”过程中有加入足量锌粉等操作，与锌粉反应的离子只有Pb"和Cd-

C.除去SO?时，ZnFezO、在反应中表现了还原性

D.ZnFe2O4与H,反应制得1molZnFe2OA时转移电子（8-2x）mol

【答案】CD

【解析】A.浸取时，若将稀硫酸换成浓硫酸将与Zn反应放出有毒有害的气体SO2,故为了提

高酸浸效率，可以延长浸取时间，但不能将稀硫酸换成浓硫酸，A项错误；

B.已知Fe"的氧化性强于Ct?'故"除杂”过程中有加入足量锌粉等操作，与锌粉反应的离子

不只有Pb”和CM+,还有Fe，+,B项错误；

C.除去SO?时，SO?与ZnFeQ反应生成S单质，故SO?被还原，即SO?表现出氧化性，则ZnFe2O

在反应中表现了还原性，C项正确；

D.已知ZnFe2O4中Zn为+2价,Fe为+3价，ZnFe2Ox>|iZn为+2价,Fe为+（x-l）价，故ZnFeQ4

与H?反应制得1molZriFe?反时转移电子为2x[3-（x-l）]=（8-2x）mol,D项正确。

答案选CD。

9.地球上的金属矿物资源是有限的，应合理开发利用。

(1)金属冶炼的实质是金属离子被(填“氧化”或"还原”)生成金属单质。

(2)铜在自然界存在于多种矿石中，如：

矿石名称黄铜矿辉铜矿孔雀石

主要成分CuFeS?Cu2sCU2(OH)2CO3

请回答下列问题：

①上表所列铜化合物中，推断铜的质量百分含量最高的是

高温

②CuFeS2其中Cu为+1价、Fe为+3价，高温焙烧时发生的反应是CuFeS2+Ch=SO2+FeS

+Cu,焙烧过程中被还原的元素有.

高温

③工业上以黄铜矿为原料，采用火法熔炼工艺生产铜，火法炼铜的反应为：Cu2S+O2^

2CU+SO2,该反应中氧化剂是.

④CU2(OH)2C03与稀硫酸反应的离子方程式为。

【答案】(1)还原

+2+

(2)CU2SO、Cu、FeCu2s和O2Cu2(OH)2CO3+4H=2Cu+CO2t+3H2O

【解析】(1)金属冶炼的实质是金属阳离子转变为单质，根据氧化还原反应规律判断:

铜的相对原子质量x原子个数

(2)①铜化合物中，铜的质量百分含量=据此计算:

相对分子质量

②根据化合物化合价之和为0,判断S元素的化合价，再根据氧化还原规律分析判断；

_高温

③反应CU2S+O2=2CU+SO2中Cu元素化合价降低，S元素化合价升高，结合元素化合价变

化判断；

@CU2(OH)2CO3与稀硫酸反应生成硫酸铜、二氧化碳和水。

(1)金属冶炼的实质是金属阳离子转变为单质，金属元素的化合价降低，得电子，被还原，则金

属离子被还原生成金属单质；

铜的相对原子质量x原子个数

(2)①铜化合物中，铜的质量百分含量=黄铜矿中铜的含量

相对分子质量

6464x2

=--------------xlOO%=35%；辉铜矿中铜的含量=----------xl00%=80%；孔雀石中铜的含

64+56+32x264x2+32

64x2

量=7---------------------xl()0%=58%,所以铜的质量百分含量最高的是CuS

64x2+12+16x5+1x22;

②CuFeSz其中Cu为+1价、Fe为+3价，根据化合物化合价之和为0,可得S元素的化合价为

-2价，则反应CuFeS2+O2上=SO2+FeS+Cu中，S元素由-2价变为+4价，被氧化；O元素的

化合价由0价变为-2价，被还原；Cu元素的化合价由+1价变为0价，被还原，Fe兀素的化合

价由+3价变为+2价，被还原，则焙烧过程中被还原的元素有0、Cu、Fe；

高温

③反应Cu2S+O2^=2Cu+SO2中，Cu元素化合价由+1价降低到0价，S元素化合价由-2价升

高到+4价，O元素的化合价由()价降低到-2价，反应中Cu2s和O2为氧化剂，Cu2s为还原剂;

④Cu?(OH)2c03与稀硫酸反应生成硫酸铜、二氧化碳和水，离子方程式为：

t2+

Cu2(OH)2CO3+4H=2Cu+CO2T+3H2O=

10.除金、伯等极少数金属外，绝大多数金属元素以化合物形式存在于自然界中，将金属元素

从其化合物中还原出来的工业工程称为金属的冶炼。下列材料描述了部分常见金属的冶炼方法。

①工业上冶炼镁的方法有两种，电解法和皮江法。电解法是电解熔融的氯化镁；皮江法是硅在

高温下还原氧化镁。

②霍尔-埃鲁铝电解法是以氧化铝为原料、冰晶石(Na3AlF6)为熔剂组成的电解质，在950~970℃

的条件下通过电解的方法使电解质熔体中的氧化铝分解为铝和氧气。

③冶炼铳一般用铝热法，即在高温下用铝还原二氧化钵。

④相关各物质熔点见下表：

物质A12O3AlChMgOMgCLAlMnMg

熔点/℃230319028007126601244649

I.根据上述信息回答下列问题:

⑴冶炼镁时电解熔融MgCb而不电解熔融MgO,冶炼铝时电解熔融AK)3而不电解熔融AlCh

的原因是。

(2)写出铝热法冶炼锦的化学方程式,一般使用铝热法冶炼的金属具有

哪些性质。

(3)将铝和镁作电极分别插入稀硫酸、氢氧化钠溶液中，镁、铝分别作极、极；写

出介质是稀硫酸溶液时的正极电极反应式：，

11.下面是皮江法冶炼镁的工业流程示意图:

白云石'[CaMg(CO3)2]硅铁(含S1约90%)

炉渣(主要含CaSiOJ粗镁锭

(1)气体a是

⑵还原炉需控制温度为1200℃左右，并抽空气到近似真空。还原炉中发生的主要反应有

(3)还原炉中抽空气到近似真空的原因是«

【答案】I.(l)MgO的熔点比MgCh.更高，电解时需要更多的能量，故选用MgCb：AlCh属

于共价化合物，熔融状态卜不导电，故不能电解AlCb

⑵4Al+3MnO2=^=2A12O3+3Mn熔点高且比铝不活泼的金属

⑶正负2H++2e=H2

n.(i)co2

高温高温

(2)2MgO+Si=^=2Mgt+SiO2SiO2+CaO=^=CaSiO3

(3)防止已还原的Mg在高温条件下再次被氧化

【解析】I.(1)氧化镁熔点比氯化镁熔点高，熔融离子晶体要消耗能源，从而增加成本，为减

少成本，所以用熔融氯化镁冶炼镁，氯化铝是共价化合物，熔融状态下不导电，以分子存在，

所以冶炼铝用熔融氧化铝；(2)铝热法冶炼钵的化学方程式：4Al+a=2A12O3+3Mn,一般使用

铝热法冶炼的金属具有的性侦为：熔点高且比铝不活泼的金属；(3)将铝和镁作电极分别插入稀

硫酸、氢氧化钠溶液中，由于铝能与氢氧化钠溶液反应，所以铝作负极、镁作正极：介质是稀

硫酸溶液时由于镁的金属性强于铝，所以镁是负极，铝是正极，正极电极反应式为

2H++2e-=H2f。

II.(1)白云石煨烧分解生成氧化钙、氧化镁和二氧化碳，气体为二氧化碳：(2)还原炉需控制温

度为1200℃左右，并抽空气到近似真空，还原炉中发生的主要反应有硅还原氧化镁生成镁和二

氧化硅，二氧化硅和氧化钙形成炉渣硅酸钙,反应的化学方程式为：2MgO+Si^=2Mgf+SiO2、

SiO2+CaC»q=CaSiO3：(3)还原炉中抽空气到近似真空的原因是防止已还原的Mg在高温条件

下再次被氧化。

11.含粘催化剂废料(含Fe3O4、CO2O3、AI2O3、CaO及SiO2为原料制取CO3O4的一种工艺流程

如图:

稀硫酸

r

含钻催

化废料①②

⑤

回答下列问题:

(I)步骤①中将废料磨碎的目的是一O

(2)步骤②经溶解后过滤，滤渣1的主要成分为一(填化学式)，滤液中含有一种阳离子。

(3)步骤③氧化将Fe2+全部转化为Fe3+,反应的离子方程式为一。

(4)步骤⑤灼烧过程中用到的主要仪器为____，滤渣2中含有Na2Fe6(SC)4)4(OH)x,则x=____。

【答案】(1)加快溶解速率，增大浸出率

⑵SiO?、CaSO46

>4u

(3)CIO；+6Fe+6H=CP+6Fe+3H2O

(4)均烟、酒精灯、泥三角12

【解析】含钻催化剂废料含FejCh、CO2O3、AI2O3、CaO及SiCh,用硫酸溶解，SiCh不溶于硫

酸，CaSO4微溶，过滤得硫酸钻、硫酸亚铁、硫酸铁、硫酸铝溶液，滤液加NaCICh将Fe2+全部

转化为Fe3+,加Na2cCh调节pH除铁；滤液中经一系列操作得2CoCO3-3Co(OH)2H2O,川盐

酸溶解2coeO'-3CO(OH)2.H20得CoCh溶液，加(NHSGOa生成COC2O4沉淀，灼烧COC2O4

得C03O40

(1)将废料磨碎，可以增大废料与硫酸的接触面积，加快溶解速率，提高浸出率；

(2)SiCh不溶于硫酸，氧化钙和硫酸反应生成硫酸钙，CaS04微溶，步骤②经溶解后过滤，滤渣

I的主要成分为SiO?、CaSO4!FesOd和硫酸反应生成硫酸铁、硫酸亚铁，CO2O3和硫酸反应生

成硫酸钻，AbCh和硫酸反应生成硫酸铝，滤液中含有Fe?+、Fe3\CotAl3+,FT及少量Ca?+,

共6种阳离子。

(3)步骤③NaCICh将Fe"全部氧化为Fe3+,自身被还原为NaCl,反应的离子方程式为

3

CIO；+6Fe?*+6H+=CP+6Fe++3H2O:

(4)步骤⑤灼烧过程中的装置为,主要仪器为用烟、酒精灯、泥三角；滤渣2中含有

Na2Fe6(SO4)4(OH)x,铁元素化合价为+3、钠的化合价为+1、硫酸根离子化合价为-2、氢氧根离

子化合价为-1,根据化合价代数和等于()，则x=12。

12.以黄铁矿(主要成分FeS?)为原料生产硫酸，应将产出的炉渣和尾气进行资源化综合利用，

减轻对环境的污染。其中一种流程如下图所示。

「一Fe2O3(炉渣)-舄*还原铁粉测定纯度

月］加1

黄铁矿邀蜕

」SC>2

回答下列问题：

(1)由炉渣制备还原铁粉的化学方程式为.

(2)欲得到更纯的NaHSO,,反应①应通入(填“过量”或"不足量”)的SO?气体。

(3)因为Na2s具有性，导致商品Na2s2O5中不可避免地存在Na2so4。检验其中

含有SOj的方法是。

(4)一般用Kfr?。,滴定分析法测定还原铁粉纯度。实验步骤：称取一定量样品，用过量稀硫酸

溶解，用标准KzCr?。,溶液滴定其中的Fe"。

2++3+

反应式：Cr2O=-+6Fe+14H=2Cr+6Fe"+7H2O

某次实验称取0.2800g样品，滴定时消耗浓度为0.03000mol-LT的匕。^。,溶液25.10mL,则样

品中铁含量为%o

高温

=

【答案】(1)3C0+Fe20,33CO2+2Fe

⑵过量

(3)还原取样于试管中，加入盐酸、BaCh,若有白色沉淀生成，则含有SO；,反之无

(4)90.36

【解析】黄铁矿(主要成分FeS?)煨烧生成氧化铁和二氧化硫，氧化铁用CO还原得到还原铁

粉，用KzCnCh滴定分析法测定还原铁粉纯度；二氧化硫经过一系列步骤生成硫酸，尾气中含

有二氧化硫，用氢氧化钠溶液吸收生成NaHSCh,加热后生成Na2s2O5,据此解答。

高温

(DCO还原氧化铁生成CO2和Fe,方程式为3CO+Fe2O：1—3CO2+2Fe；

(2)Na2sO3溶液能够与SO2反应生成NaHSCh,欲得到更纯的NaHSCh,反应①应通入过量的SO2

气体；

(3)Na2s2O5转化为NafCh过程中S元素的化合价升高，被氧化，体现了Na2s2O5的还原性；检

验其中含有SO：的方法是首先用盐酸酸化，除去S2。；，再加入氯化钢溶液，看有无白色沉淀

生成，若生成白色沉淀，证明含有SO：,否则没有SO：；

(4)称取一定量样品，用过量稀硫酸溶解，用标准KzCnCh溶液滴定其中的Fe2+,存在关系式：

2+

6Fe-6Fe~K2Cr2O7,滴定过程中消耗的LCnCh物质的量为0.03000mol-L'xO.OZSIO

L=0.000753mol,则样品中含有的铁的物质的量为0.000753molx6=0.004518mol,样品中铁含量

0.004518"i〃x56g///

为------西而-------、1。。％=9。36%。

13.废旧锌铺干电池内部的黑色物质A主要含有MnO?、MnOOH、碳粉、NHqCl、ZnCl2,用

A制备高纯MnCO,的流程图如下:

(1)锌镭干电池的负极材料是(填化学式)。

(2)第I步操作得滤渣的成分是；第II步在空气中灼烧的目的除了将MnOOH转化为

MnO?外，另一作用是o

⑶步骤IH中由MnO2制得MnSO.溶液，Mn元素被(填“氧化”或‘还原”)。

已知：MnCO,难溶于水和乙醇，潮湿时易被空气氧化，100℃时开始分解；Mn?+在pH大于7.7

时，开始转化为Mn(OH)2沉淀。

第IV步多步操作可按以下步骤进行：

(4)操作①加入NH,HCO3溶液调节溶液pH<7.7,充分反应直到不再有CO?产生，反应的离子

方程式为。

(5)若溶液pH>7.7,会导致产品中混有(填化学式)。

(6)操作③中，检测MnCO,是否洗净的方法，是检验最后一次洗涤液中是否含有SO；,请写出

操作方法。

【答案】⑴Zn

(2)MnO?、MnOOH、碳粉除去混合物中的碳粉

⑶还原

(4)Mi?++2HCO；=MnCO,J+CO2T+H,O

(5)Mn(0H)2

(6)取最后•次洗涤液，加入足量盐酸酸化，再加入BaCl2溶液，若无白色沉淀产生则已洗涤干

净

【解析】废I日碱性锌镐干电池内部的黑色物质A主要含有有MnO?、MnOOH、碳粉、NH4c1、

ZnCl2,加水溶解、过滤、洗涤，滤液中含有NHCl、ZnCl2,滤渣为MnCh、MnOOH和碳粉,

在空气中灼烧，碳转化为二氧化碳气体，MnOOH氧化为MnCh,再向MnO?中加稀硫酸和草酸

溶液，过滤，得到硫酸锯溶液，然后再经过多步操作得到碳酸钵，以此解答该题。

(1)负极失去电子，发生氧化反应，则锌锦干电池的负极材料是Zn；

(2)根据上述分析，第I步操作得滤渣的成分是难溶于水的MnOz、MnOOH、碳粉；第H步在空

气中灼烧的目的除了将MnOOH转化为Mn。2外，另一作用是除去混合物中的碳粉；故答案为：

除去混合物中的碳粉；

⑶步骤111中由MnOz制得MnS(\溶液，Mn元素化合价降低，发生还原反应，被还原；

(4)操作①加入NH,HCO3溶液调节溶液pH<7.7,Mn2\HCO：发生水解反应，相互促进，生成

二氧化碳气体和碳酸钵沉淀，反应的离子方程式为Mr^+2HCO；=MnCO,J+CO2T+H2O;

(5)根据题给信息知，若溶液pH>7.7,维离子与OH-结合生成沉淀，会导致产品中混有Mn(OH)2；

(6)操作③中，检测MnCOs是否洗净的方法，是检验最后一次洗涤液中是否含有SO二,操作方

法为取最后一次洗涤液，加入足量盐酸酸化，再加入BaC%溶液，若无白色沉淀产生则已洗涤

干净。

◎链接高考

1.(2020.江苏卷)下列选项所示的物质间转化均能实现的是

A.NaCl(aq).。2(切入漂白粉⑸

-TD加热

1:(g)s

NaCl(aq)—>NaHCO,(s)_>Na,CO3()

NaBr(aq)―、⑻>Br,(aq)―Nal(at,)>1,(aq)

Mg(OH)2⑸MgCl2(aq)雪Mg(s)

【答案】C

【解析】石灰水中Ca(OH)2浓度太小，一般用氯气和石灰乳反应制取漂臼粉，故A错误；碳酸

的酸性弱于盐酸，所以二氧化碳与氯化钠溶液不反应，故B错误；氧化性Cb>Br2>L,所以

氯气可以氧化NaBr得到溟单质，漠单质可以氧化碘化钠得到碘单质，故C正确；电解氯化镁

溶液无法得到镁单质，阳极氯离子放电生成氯气，阴极水电离出的氢离子放电产生氢气，同时

产生大量氢氧根，与镁离子产生沉淀，故D错误。综上所述，答案为C。

2.(2021・山东)工业上以S02和纯碱为原料制备无水NaHSCh的主要流程如图，下列说法错误

的是

SO2—电时fI结晶|一湿料—"I气流干燥|一NaHS°3

圜一母液

I

纯碱、水

A.吸收过程中有气体生成B.结晶后母液中含有NaHCCh

C.气流干燥湿料时温度不宜过高D.中和后溶液中含Na2sCh和NaHCCh

【答案】B

【解析】根据工艺流程逆向分析可知，以二氧化硫和纯碱为原料，得到结晶成分为NaHSO3,

则母液为饱和NaHSCh和过量的二氧化硫形成的亚硫酸，溶液呈酸性，所以加入纯碱进行中和，

涉及的反应为：HfO3+2Na2c03=Na2SO3+2NaHCO3,NaHS0s+Na2cCh=NazSCh+NaHCCh,

所以调节pH为8进行中和后得到Na2sCh和NaHCCh，通入二氧化硫气体进行混合吸收，此时

吸收过程中发生反应为：Na2SO3+SO2+H2O=2NaHSO3；,SO2+NaHCO3=C02+NaHSO3b此时

会析出大量NaHSCh晶体，经过离心分离，将得到的湿料再进行气流干燥，最终得到NaHSCh

产品，据此分析解答。

A.根据上述分析可知，吸收过程中有二氧化碳生成，A正确：

B.结晶后母液中含饱和Na