高三高考化学一轮复习基础训练(16)金属矿物的开发利用

(16)金属矿物的开发利用

一、单选题1．我国硫矿资源丰富，居世界前列，下列说法错误的是()A.硫元素在自然界中的存在形式既有游离态又有化合态B.在纯氧中焙烧生成和C.自然界中的硫酸钙常以生石膏的形式存在，生石膏的化学式为D.重晶石的主要成分为，常用作消化系统X射线检查的内服药剂2．氮化钛(TiN)是新型耐热材料，其制备原理为，实验装置如图所示(夹持装置省略)。下列说法错误的是()A.试剂X可以是碱石灰或生石灰B.装置的连接顺序为Ⅰ→Ⅲ→Ⅱ→ⅣC.先打开恒压分液漏斗旋塞，再打开管式炉加热开关D.棉花的作用是防止固体进入导管，使导管堵塞3．铝土矿主要成分是，含有、等杂质，实验室以铝土矿为原料制取铝需要经历硫酸酸浸、调pH、过滤、灼烧等操作。下列实验操作正确的是()A.配制稀 B.测定NaOH溶液的pHC.过滤含悬浊液 D.灼烧固体4．下列物质的主要成分对应不正确的是()A.胆矾： B.漂白液： C.黄铁矿： D.小苏打：5．铼（Re）是一种极其稀少的贵金属。一种以辉钼矿（主要含有以及少量等）为原料制备铼的工艺流程如下：已知“氧化焙烧”后成分有：，其中与氨水反应分别生成。下列说法错误的是()A.“氧化焙烧”时，反应后的氧化产物为和B.若改用NaOH溶液代替氨水“浸出”，滤渣成分不变C.由生成1mol，转移14mol电子D.“电沉积”后，金属铼在阴极生成6．下列有关工业制硫酸的说法正确的是()A.一般以硫磺或黄铁矿（主要成分：）为原料B.鼓入足量的空气，原料可直接转化为C.用水吸收，可提高吸收效率D.含的废气经回收可用于制备硫酸7．锌是一种浅灰色的过渡金属。在现代工业中，是电池制造上不可替代且相当重要的金属，以菱锌矿（主要成分为、ZnO，含有少量和）制备锌单质的流程如图所示：下列说法错误的是()A.的空间构型为正四面体形B.滤渣的主要成分为和C.“沉淀”步骤中，消耗的物质的量与消耗的物质的量之比为D.“热还原”过程发生了置换反应8．下列有关金属的工业制法中，正确的是()A.制铜：火法炼铜，即将黄铜矿受热分解以获得铜单质B.制铁：以铁矿石、焦炭、石灰石为原料，CO还原得铁C.制镁：用海水为原料，经一系列过程制得氧化镁固体，还原得镁D.制铝：从铝土矿制得氯化铝固体，再电解熔融的氯化铝得到铝9．工业上用铝土矿(主要成分为，含有、等杂质)制取无水氯化铝的一种工艺流程如下：已知：①；②、、、的沸点分别为57.6℃、1023℃、300℃(升华)、180℃(升华)。下列说法不正确的是()A.步骤II发生的反应中包含B.步骤II中原料气为和C.步骤Ⅲ的尾气经足量NaOH溶液吸收，生成物中钠盐有2种D.步骤V中加入铝粉的目的是除去，提高纯度10．水热法制备的实验流程如图，下列叙述正确的是()A.本实验使用托盘天平称取固体B.调pH为2的目的是促进水解C.溶解步骤中，NaCl作反应的氧化剂D.用红外光谱仪可检验固体是否为晶体11．从废旧镍钴锰三元锂电池正极材料[主要含Li（Ⅰ）、Ni（Ⅲ）、Co（Ⅲ）、Mn（Ⅳ）等金属的氧化物]中回收钴的一种流程如下：已知：高锰渣中锰以的形式存在。下列说法正确的是()A.“溶浸”中被还原B.“脱铝”得到的滤渣成分是C.“脱锰”的离子方程式为：D.“系列操作”含蒸发结晶、洗涤、干燥12．某矿石主要成分为，含有、等杂质。以该矿石为原料制备的工艺流程如下图所示：下列说法正确的是()A.在实验室模拟进行“焙烧”可以选用石英坩埚B.滤渣1只含有C.物质Y可选用，也可选用氨水D.“沉铈”时消耗的与物质的量之比为2∶313．工业上以钛铁矿（，其中Ti为+4价）为主要原料制备金属钛的工艺流程如图所示。下列说法错误的是()A.Ti位于元素周期表中第4周期ⅣB族B.氯化时，被氧化的元素有碳和铁C.制备Ti时，Ar气做保护气，可用氮气代替D.氯化时，每生成0.1mol，转移电子0.7mol14．某研究小组利用软锰矿（主要成分为，另含少量铁、铝、铜、镍的化合物）作脱硫剂，通过如下简化流程，既脱除燃煤尾气中的，又制得电池材料。下列叙述错误的是()A.X可能是B.若滤渣2是CuS和NiS，则Y一定是C.还原酸浸时，参与的反应中，氧化剂与还原剂的物质的量之比为1∶1D.氧化时发生的离子方程式：15．锰用于生产多种重要的合金，工业上由碳酸锰矿(主要成分为，还含等)制备锰的工艺流程如图所示。下列说法错误的是()A.“浸渣”的主要成分可用于制造陶瓷和耐火材料B.“氧化”时消耗的过氧化氢与的物质的量之比为1：2C.“沉铁”时发生反应的离子方程式为D.“电解”过程中提高电解质溶液的酸度，电解效率降低16．是一种压电材料。实验室以纯净为原料，采用下列路线模拟工业制备，“焙烧”所得产物的物质的量之比为1：4。下列说法错误的是()A.“焙烧”步骤中固体R为炭粉，作还原剂B.“浸取”步骤应选用的酸是稀硫酸C.“浸取”过程中会产生有毒气体，需要在通风橱中进行D.“沉淀”产品的热分解方程式为二、多选题17．一种工业制备无水氯化镁的工艺流程如下：下列说法错误的是()A.“沉镁”时可能发生反应：B.在实验室中“煅烧”时使用的仪器为坩埚，同时需要用玻璃棒不断搅拌C.“氯化”过程中发生的反应为气体分子数增加的反应D.不可以通过直接灼烧晶体的方法得到无水固体18．一种利用含钴废料（主要成分为，还含有少量等杂质）制备的工艺流程如下.下列说法错误的是（）已知：常温下，部分金属离子沉淀的pH如下表.金属离子开始沉淀的pH8.52.23.47.8完全沉淀的pH10.03.04.59.4A.“酸浸”时可用代替B.“调pH”的范围为4.5~7.8，滤液中残留的C.气体X可在“调pH”操作单元回收利用D.“高温焙烧”时的化学方程式：19．利用镍铂靶材废料（主要成分为以及微量的单质）回收铂的一种工艺流程如图所示。下列说法错误的是()已知：①隔绝空气“煅烧”时有两种单质生成，其中一种是；②室温下：．A.“酸浸”时为加快化学反应速率，须在较高温度下进行B.“沉铂”时，若向的溶液中加入等体积的溶液，使沉淀完全，则溶液的最小浓度为（忽略溶液混合后体积的变化）C.“操作1”中包括过滤及沉淀的洗涤、干燥，洗涤沉淀时最好选用饱和溶液D.隔绝空气“煅烧”时每生成，理论上产生标准状况下20．以钢铁厂锌灰（主要成分为，含少量的等）为原料制备高纯氧化锌的工艺流程如下：下列说法正确的是()A.滤渣Ⅰ的主要成分是B.加入试剂a的目的是提取铜中的锌C.氢氧化铁的D.若取步骤Ⅲ后的固体煅烧，得到产品，则21．（钴酸锂）常用作锂离子电池的正极材料。以某海水（含浓度较大的LiCl、少量、、等）为原料制备钴酸锂的一种流程如下：已知：①的溶解度随温度升高而降低；②常温下，几种难溶物质的溶度积数据如下：物质下列说法错误的是()A.高温时“合成”反应的化学方程式为B.滤渣1主要成分有、C.“洗涤”时最好选用冷水D.“除杂2”调时，溶液中三、填空题22．科学家最近首次发现像大脑一样学习的材料——。某小组以接触法制硫酸的废催化剂(主要成分是，含少量等杂质)为原料制备的流程如下：已知：①难溶于水，易溶于水；②③几种金属离子氢氧化物沉淀的。金属氢氧化物开始沉淀的2.74.04.6完全沉淀的3.75.26.0请回答下列问题：（1）“碱浸”中提高反应速率的可行措施有___________(答出两条)。（2）有人建议：在“酸浸”和“调”之间加入适量双氧水，理由是___________。（3）理论上，为实现完全沉淀，应调节，在工业生产中，常调节，其目的是___________(用化学用语和必要的文字说明)。（4）“高温还原”中试剂X可能是，如果制备等量的(氧化产物都是)，则还原剂的物质的量之比为___________。（5）“煅烧2”需要在流动空气中煅烧的目的是___________。（6）将产品溶于强碱溶液，加热煮沸，淍节为8.5，把溶液稀释成溶液，取稀释后的溶液于锥形瓶中，加入酼酸酸化的KI溶液(过量)，溶液中的还原产物为，滴加指示剂，用溶液滴定，重复三次，溶液中测得数据如下表所示：序号起始读数终点读数①0.2021.55②0.0220.12③0.0319.93该产品的纯度为___________%(保留3位有效数字)。如果加入稀酼酸过多，会使测定结果偏高，其原因是___________(用离子方程式表示)。23．钒(V)广泛应用于冶金、化工、航天等领域。一种以钒渣(主要成分是、等)为原料制取金属钒的工艺流程如图所示：

已知：①具有强氧化性，主要存在于的溶液中，时转化成酸式多钒酸盐。②溶液中金属离子开始沉淀和完全沉淀的如下表所示：金属离子开始沉淀时的1.97.08.18.9沉淀完全时的3.29.010.110.9回答下列问题：(1)中为价，的化合价为___________；基态原子价层电子排布图为___________。(2)“焙烧Ⅰ”中将和空气分别加入炉中，焙烧将转化为和的化学方程式为___________。(3)“酸浸”所得浸出液中除含有外，还含有的金属阳离子有___________。(4)“沉钒”可得到沉淀，“焙烧Ⅱ”中发生反应的化学方程式为___________。(5)“沉钒”所得滤液中加入氨水调节溶液，过滤得到沉淀和溶液A，溶液A中浓度为，为尽可能多地回收，并避免中混入，应控制___________。24．一种以锌精矿（主要成分是，还含有铁、钴、铜等元素的氧化物）为原料制备纯锌并将其它金属元素回收利用的工艺流程如下：已知：①锌精矿在高温焙烧过程中部分转化为铁酸锌（），铁酸锌不溶于稀硫酸②黄钠铁矾是一种浅黄色晶体，过滤及沉淀性能较好，但溶液酸性较强时不易生成③；；回答下列问题：（1）常温下，“含尘烟气”中的用氨水吸收至溶液的时，的平衡常数________.（2）“调pH①”试剂X可选用________.（3）“一段沉积”和“二段沉积”刚开始加入锌粉时，反应速率较小，一段时间后反应速率显著增大，请解释此现象产生的原因________.（4）“沉铁”步骤中，pH不宜过大或过小，原因是________，“沉铁”时生成黄钠铁矾的离子方䅠式为________.（5）电解废液可返回到________.操作进行循环利用.（6）“沉钴”的离子方程式为________.四、实验题25．是生活中常用的消毒剂。已知在酸性介质中墨绿色的易发生歧化反应，生成和，回答下列问题：实验（一）制备。(1)“熔融”时分批加入粉末的目的是______，“熔融”时不需选用的仪器是______（填标号）。A.铁坩埚 B.玻璃棒 C.泥三角 D.坩埚钳(2)“抽滤”时选择乙装置，相对甲，乙的主要优点是______（任写一条）。(3)“歧化”时锰元素进入产品的百分率约为______%（保留三位有效数字），用盐酸代替的后果是______。(4)工业上，常用“电解”代替“歧化”，提高锰元素利用率，电解的总反应方程式为______。实验（二）测定产品纯度。取wg溶于水配成250mL溶液，取25.00mL于锥形瓶中，加入适量稀硫酸酸化，用标准溶液滴定至终点，消耗标准溶液VmL。(5)下列叙述正确的是______（填标号）。A.滴定终点时溶液由无色变为紫红色B.滴定时眼睛始终注视锥形瓶中溶液颜色变化C.若锥形瓶未干燥，测得结果会偏高D.本实验需要托盘天平、量筒、容量瓶、滴定管等(6)该产品的纯度为______。

参考答案1．答案：B解析：A.硫元素在自然界中的存在形式既有游离态又有化合态，游离态的硫主要存在于火山口附近，化合态的硫主要以硫化物、硫酸盐等形式存在，A正确；B.在纯氧中焙烧生成和，B错误；C.自然界中的硫酸钙常以生石膏的形式存在，生石膏的化学式为，C正确；D.重晶石的主要成分为，不溶于水也不溶于酸，常用作消化系统X射线检查的内服药剂，D正确；答案选B。2．答案：B解析：A.浓氨水中加入氧化钙、氢氧化钠或碱石灰可以产生氨气，因此试剂X可以是碱石灰或生石灰，A正确；B.氯化钙能吸收氨气，不能干燥氨气，所以装置的连接顺序为Ⅰ→Ⅳ→Ⅱ→Ⅲ，B错误；C.需要利用氨气排尽装置中的空气，所以先打开恒压分液漏斗旋塞，再打开管式炉加热开关，C正确；D.由于气体的气流也可能把固体小颗粒插入导管中，所以棉花的作用是防止固体进入导管，使导管堵塞，D正确；答案选B。3．答案：C解析：不能在容量瓶中直接稀释溶液，A项错误；测定溶液的pH时应用玻璃棒蘸取溶液点在试纸上与标准比色卡对比读数，B项错误；用装置丙过滤悬浊液，操作正确，C项正确；灼烧固体时应选用坩埚，且加热固体物质时试管口应该向下倾斜，D项错误。4．答案：A解析：5．答案：B6．答案：D解析：A.工业制硫酸过程中，一般将硫磺或黄铁矿(主要成分:)为原料在氧气中焙烧生成，A错误:B.硫磺或黄铁矿和氧气反应生成，不能直接得到，B错误;C.工业制硫酸过程中，用浓硫酸吸收，可提高吸收效率，避免产生酸雾，C错误;D.二氧化硫废气经回收后也可用于制备硫酸，避免污染且综合利用，D正确;故选D。7．答案：C解析：A.的空间构型为正四面体形，故A正确；B.滤渣的主要成分为和，故B正确；C.“沉淀”时会先与未反应完的反应，因此消耗的二氧化碳量比多，故C错误；D.是置换反应，故D正确。综上所述，答案为C。8．答案：B解析：A.黄铜矿（）中Fe的化合价为+2，工业上用黄铜矿冶炼铜的反应：，该反应不是分解反应，故A错误；B.工业上常用CO在高温下还原铁矿石炼铁：，故B正确；C.工业上以海水为原料，经过一系列过程获得无水氯化镁，工业制镁是电解熔融氯化镁：（熔融），故C错误；D.因为氯化铝是共价化合物，熔融状态下氯化铝不电离，也不导电，工业制铝是电解熔融的氧化铝：（熔融），故D错误；故选B。9．答案：C解析：铝土矿粉和焦炭在300℃焙烧,固体水分挥发、气孔数目增多,固体混合物和氯气、氧气在950℃加热,和先被焦炭还原为Al、Fe、Si,该过程生成CO,后Al、Fe、Si分别和反应生成对应的氧化物,，CO和反应生成,后冷却到100℃,尾气为、多余的和变成固体,得到氯化铝的粗品,加入氨化钠熔融,铝的金属活动性强于铁,加铝粉,可以将氯化铝的粗品中的氯化铁中的铁置换出来,生成铁和氯化铝,氧化铝在300℃升华,得到成品氯化铝。A.工业用焦炭还原二氧化硅冶炼粗硅,,故A正确:B.固体混合物和氯气、氧气在950℃加热,和先被焦炭还原为Al、Fe、Si，后Al、Fe、Si分别和反应生成对应的氧化物,步骤II中原料气为和,故B正确：C.步骤III冷却到100℃,尾气为、多余的,尾气经足量NaOH溶液吸收，生成物中有碳酸钠、氯化钠、次氯酸钠、硅酸钠，故C错误;D.铝粉,可以将氯化铝的粗品中的氯化铁中的铁置换出来,生成铁和氯化铝,步骤中加入铝粉的目的是除去,提高纯度,故D正确;选C。10．答案：B解析：A.托盘天平为粗量器，不能用于称量0.825g二水钨酸钠，故A错误；B.由分析可知，加入盐酸调节溶液pH为2的目的是促进钨酸钠水解，使钨酸钠转化为钨酸，故B正确；C.由分析可知，向二水钨酸钠中加入氯化钠后，加入去离子水溶解得到钨酸钠和氯化钠的混合溶液，则溶解步骤中没有新物质生成，属于物理变化，故C错误；D.检验晶体和非晶体最科学的方法是X射线衍射，则用X射线衍射实验可检验三氧化钨固体是否为晶体，故D错误；故选B。11．答案：C解析：“溶浸”中与Co(III)、Mn(IV)发生氧化还原反应，被氧化为硫酸钠，Co(III)、Mn(IV)都被还原为+2价,“脱铝”得到的滤渣成分是和硫酸钻，滤液中加入除去锰元素，经过处理得到硫酸钴溶液，一系列处理后得到硫酸钴晶体。A.“溶浸”中被氧化，A错误;B.“脱铝”得到的滤渣成分是和硫酸䥾，B错误；C.根据得失电子守恒以及电荷、原子守恒，“脱锰”的离子方程式为:,C正确;D.“系列操作”含蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤、干燥，D错误；故选C。12．答案：C解析：A.焙烧后的酸性气体为HF，能和二氧化硅反应，不可以使用石英容器，A错误；B.滤渣1的成分主要有不反应的二氧化硅、生成的磷酸铁、磷酸钙（硫酸钙），至少三种，B错误；C.物质Y和溶液中氢离子反应调节pH，使得溶液中铁离子转化为沉淀而除去，且不影响后续Ce的沉淀分离，故可选用，也可选用氨水，C正确；D.“沉铈”时与反应生成沉淀和二氧化碳、水，反应为，与物质的量之比为1:3，D错误；故选C。13．答案：C解析：14．答案：B解析：B.除铜镍步骤加入Y，除，若滤渣2是CuS和NiS，Y最好是MnS，除去杂质，且不引入新杂质，故B错误。15．答案：B解析：碳酸锰矿中仅有不溶于，故“浸渣”的主要成分为，可用于制造玻璃光导纤维、陶瓷和耐火材料等，A说法正确；过氧化氢还会被生成的催化分解，故“氧化”时消耗的过氧化氢与的物质的量之比应大于1：2，B说法错误；“沉铁”时发生反应的离子方程式为，C说法正确；若“电解”过程中过度提高电解质溶液的酸度，大量会在阴极上放电，导致电解效率降低，D说法正确。16．答案：B解析：17．答案：BC解析：A.“沉镁”是将Mg转化为，用CaO或者，可能发生反应：，故A正确；B.在实验室中“煅烧”时使用的仪器为坩埚，坩埚灼烧不能用玻璃棒不断搅拌，故B错误；C.“氯化”过程中在氯气氛围中高温煅烧氧化镁和碳混合物将镁转化为氯化镁，反应方程式为，反应为气体分子数不变的反应，故C错误；D.直接灼烧晶体不能得到无水氯化镁，只能得到氢氧化镁固体，如果要从晶体的方法得到无水固体需要在HCl氛围中灼烧，故D正确；故选BC。18．答案：AC解析：中钴元素化合价由+2、+3组成，含钴废料加入硫酸酸浸能与金属氧化物反应生成、，不反应过滤为滤渣，过氧化氢能将氧化为，加入氨水调pH得到沉淀，加入碳酸氢铵沉钴，气体X为，碳酸钴和碳酸锂在氧气作用下高温焙烧生成，和二氧化碳。A.根据分析，“酸浸时过氧化氢作用是将氧化为，而具有弱氧化性，因此不能代替，故A错误；B.由表中数据可知：pH=3.0时沉淀完全，pH=4.5时沉淀完全，“调pH的范围为4.5~7.8，滤渣的主要成分为，此时溶液中，故B正确；C.“沉钴步骤向溶液加入溶液，此反应有，生成，该反应的化学方程式为，不能进入“调pH"'操作单元回收利用，故C错误；D.“高温焙烧时碳酸钴被氧化为，氧化剂为氧气，反应的化学方程式：，故D正确；故选AC。19．答案：AB解析：20．答案：BC解析：21．答案：BC解析：B.根据流程图，“除杂1”是除去，“除杂2”是除去，滤渣1主要成分有，故B错误；C.的溶解度随温度升高而降低，“洗涤”时最好选用热水，故C错误。22．答案：（1）粉碎废料、适当加热或适当增大溶液浓度或搅拌等（2）煅烧1的烧渣溶于酸得到的溶液中含有（3），碱性条件促进平衡向左移动，生成更多的（4）1：2：2（5）及时带走，避免还原（6）①.77.2%②.解析：（1）粉碎废料、适当加热、适当增大氢氧化钠溶液浓度、搅拌等措施能提高碱浸的反应速率，故答案为：粉碎废料、适当加热或适当增大溶液浓度或搅拌等；（2）由分析可知，四氧化三铁溶于稀硫酸得到硫酸铁和硫酸亚铁的混合溶液，溶液pH为8时，亚铁离子不能转化为沉淀，所以在酸浸和调pH之间应加入适量双氧水，将溶液中亚铁离子氧化为铁离子，便于调节溶液pH时转化为氢氧化铁沉淀除去，故答案为：煅烧1的烧渣溶于酸得到的溶液中含有；（3）钒元素在溶液中存在如下平衡：，调节溶液pH为8使溶液呈碱性，减小溶液中的氢离子浓度，使平衡向逆反应方向移动，有利于生成更多的钒酸根离子，故答案为：，碱性条件促进平衡向左移动，生成更多的；（4）由分析可知，高温还原发生的反应为五氧化二钒与还原剂X高温下反应生成二氧化钒，设反应生成生成二氧化钒的物质的量为1mol，由得失电子数目守恒可知，反应消耗碳、一氧化碳、草酸的物质的量为mol、mol、mol，则三种还原剂的物质的量比为mol：mol：mol=1：2：2，故答案为：1：2：2；（5）由分析可知，煅烧2发生的反应为钒酸铵煅烧分解生成五氧化二钒和氨气，反应生成的氨气具有还原性，可能还原五氧化二钒，所以煅烧时应在流动空气中煅烧，利用空气带走氨气，防止五氧化二钒被还原，故答案为：及时带走，避免还原；（6）由题意和得失电子数目守恒可得如下转化关系：，由表格数据可知，三次实验消耗硫代硫酸钠溶液的体积分别为21.5mL、20.10mL、19.90mL，第一次实验误差较大，应舍去，则滴定消耗硫代硫酸钠溶液的平均体积20.00mL，则该产品的纯度为×100%≈77.2%，硫代硫酸钠溶液能与稀硫酸反应生成硫酸钠、硫、二氧化硫和水，反应的离子方程式为，如果加入稀酼酸过多，过量的硫酸会使消耗的硫代硫酸钠溶液的体积偏大，导致测定结果偏高，故答案为：77.2%；。23．答案：(1)+3；

(2)(3)(4)(5)9.4解析：（1）中为价，的化合价为+3；钒为23号元素原子，基态V原子的电子排布式为或[Ar]，故价层电子排布图为

；（2）“焙烧I”中和氧化镁、氧气反应，转化为和，化学方程式为；（3）钒渣在空气中焙烧后，+2价铁被氧化为+3价，“酸浸”过程中镁、铁也会和硫酸反应转化为相应的盐溶液，故所得浸出液中除含有、外，还含有的金属阳离子有Mg2+、Fe3+；（4）“沉钒”可得到沉淀，“焙烧Ⅱ”中分解得到，根据质量守恒可知，还会生成氨气和水，发生反应的化学方程式为；（5）由表格可知，镁离子为，pH=8.9开始沉淀，此时pOH=5.1，则氢氧化镁的；溶液A中浓度为，则氢氧根离子浓度为，pOH=4.6，则pH=9.4。24．答案：（1）（2）或或（3）锌粉置换出的铜覆盖在锌的表面，形成原电池，增大反应速率（4）pH过小时黄钠铁矾不易生成，pH过大时生成沉淀（5）浸出（6）解析：(1)该反应平衡常数；(2)“调pH①”时，时，试剂X最宜选用不引入新杂质且能和过量稀硫酸反应的物质，故可选或或；(3)锌粉置换出的铜覆盖在锌的表面，可以形成原电池装置，从而增大反