高三化学一轮复习+专题练：金属矿物的开发利用

金属矿物的开发利用

一、单选题1．由软锰矿(主要成分，及少量、)制备的工艺流程如下：已知：“沉锰”所得在空气中“焙烧”时转化为、、的混合物，酸性条件下易发生歧化反应。下列说法正确的是()A.“浸取”时利用了的还原性，反应中氧化剂与还原剂物质的量之比为B.“除杂”后的溶液中主要存在的阳离子有、、、、C.“沉锰”时反应的离子方程式为D.“酸浸”时每反应转移电子为2．是重要的工业原料。以废旧锂离子电池的正极材料（主要含有及少量等）为原料生产的一种工艺流程如图所示：已知难溶于水，具有强氧化性。下列说法正确的是()A.滤液1中含有的阳离子主要是和B.“还原”时，参加反应C.滤渣主要是，滤液2中仅含有一种溶质D.“沉钴”离子方程式为3．六硝基合钴酸钾是一种黄色难溶物。检验或的反应原理如下：（未配平）。下列说法错误的是()A.将上述反应可设计成原电池B.配合物中配位原子是氧原子C.基态Co原子的价层电子中，成对电子数与未成对电子数之比为2∶1D.上述反应的离子方程式为4．某工厂残矿渣中主要含有、，另有FeO、等杂质，某同学设计以下流程实现钒和铬的分离。已知：①常温下，在水中的溶解度为0.48g/100g。②五价钒元素的存在形式与pH的关系如下表所示：pH<11~44.1~8.5>13主要形式下列说法不正确的是()A.“煅烧”、“溶浸”工序中钒元素和铬元素的主要存在形态并没有全部发生变化B.滤渣1主要为和，滤渣2主要为C.“除硅磷”工序中，必须调节适量，以免生成沉淀，降低的产量D.“还原”工序中，发生反应：，再调节pH使转化为沉淀5．高锰酸钾在工业中广泛用作氧化剂。以软锰矿（主要成分是，含有和等杂质）为原料制备高锰酸钾的工艺流程如图所示：已知：①“焙烧”中有生成。②20℃时各物质的溶解度如下表。物质溶解度/g6.3811111.1下列说法错误的是()A.“焙烧”时，主要反应的化学方程式为B.操作Ⅰ，若通入4mol时，理论上转移电子数为2C.“焙烧”时加入的KOH应适量，否则制得的中混有含Si元素的杂质D.操作Ⅱ为蒸发浓缩、冷却结晶、过滤，滤渣2的主要成分为6．工业上制备下列物质的生产流程合理的是()A.制溴：浓缩海水B.从海水中提取镁：海水C.由铝土矿冶炼铝：铝土矿D.由制漂白粉：饱和食盐水漂白粉7．碳热还原氧化锌反应可用于循环制氢。碳热还原氧化锌的主要反应如下：反应I：反应Ⅱ：在不同容器中分别发生反应I、反应Ⅱ，不同压强（或）下分别达平衡时，两个反应中随温度变化的关系如图所示。下列说法正确的是()A.压强大小：B.在如图所示条件下，反应I可表示为C.选择反应Ⅱ的小于反应I的条件，将C与ZnO置于同一密闭容器中，碳热还原氧化锌反应能顺利进行D.一定条件下将C与ZnO置于同一密闭容器中反应，当时，增大的值，可减少平衡时气体中的含量8．地球上的金属矿物资源是有限的，强力推进“富矿精开”显得尤为重要，下图是由某铝土矿(主要成分为)冶炼铝的流程示意图(部分设备和原料已省略)，下列说法正确的是()A.电解的方程式为B.该铝土矿中的质量分数为50%C.该流程电解铝过程中铝的损失率约为5.6%D.该流程能耗是回收铝质饮料罐得到铝能耗的约3%∼5%9．微型化学实验是在保证化学反应过程质量的前提下，以尽可能少的试剂，来获取所需化学信息的实验原理与技术，是增强化学学习兴趣的催化剂。下列化学实验正确的是()A.图甲用于除去碳酸钠中混有的碳酸氢钠B.图乙用于实验室模拟工业炼铁C.图丙用于碱式滴定管的检漏D.图丁（夹持及加热装置略）从b通入冷凝水用于除去碘中混有的10．钛及其化合物有着广泛用途。下图是四卤化钛的熔点示意图。下列说法不正确的是()A.钛位于元素周期表第四周期IVB族B.钛合金可作电极材料，是因其晶体中有自由电子C.的熔点较高，与其晶体类型有关D.、、的熔点依次升高，是因为钛卤键的键能依次增大11．天津大学某团队制备锌镍电池的负极材料的工艺流程如图。下列叙述正确的是()已知：铋和砷位于同主族。难溶于水，难溶于乙醇等。A.反应池1中硝酸体现酸性和氧化性B.“系列操作”是过滤、用乙醇洗涤C.用溶液可以确认反应池2中的气体产物是否含D.在制备的反应中，和的物质的量之比为12．钴是一种重要的过渡金属元素，实验室利用固体进行如下实验。下列说法错误的是()A.固体Y为，气体X为 B.上述所涉及的反应均为氧化还原反应C.酸性条件下还原性： D.溶解过程中理论可得13．已知铝土矿中含有、、。下列物质转化，在给定条件下能实现的是()A.B.铝土矿C.D.铜刻制印刷线路板、、14．含有未成对电子的物质具有顺磁性。下列物质一定具有顺磁性的是()A. B. C. D.15．由含硒废料（主要含S、Se、、CuO、ZnO、等）制取硒的流程如下：下列有关说法正确的是()A.“分离”的方法是蒸馏B.“滤液”中主要存在的阴离子有：、C.“酸化”时发生的离子反应方程式为D.晶胞如图所示。1个晶胞中有16个O原子二、填空题16．我国科学家研究和开发的锰氧化物分子筛（@MS）材料，可大大提升分子筛对含酚废水的处理能力。工业上可由二氧化锰粉末与硫化锰矿（含Fe，Al，Mg，Ni，Zn，Si等元素的硫化物或氧化物以及C和少量有机物）和4A级分子筛为原料制备该材料。.高纯制备注：滤渣1中无。附：①一些相关物质的物质MnSNiSZnS②相关金属离子形成氢氧化物沉淀的pH金属离子开始沉淀8.16.31.53.48.96.26.9沉淀完全10.18.32.84.710.98.28.9（1）将MnS矿与粉进行“联合焙烧”的目的有___________（答出1点即可）；为了提高焙烧效率可采取的措施有___________（答出2点即可），“尾气”中所含气体中除外还有___________。（2）“酸浸”时所得“滤渣1”的主要成分为___________；“除杂1”中“滤渣3”的主要成分为___________。（3）除杂2的目的是生成，从而除去。请通过计算解释选用可行的原因。___________（4）沉锰过程中选用X为氨水和碳酸氢钠的混合溶液，请写出该过程的离子方程式___________。.@MS材料的制备（5）将一定量的溶于蒸馏水中，加入预处理的分子筛和NaClO溶液，再加入和NaOH调节溶液pH为7.2，在室温下搅拌2h，反应结束后经过滤洗涤干燥得@MS材料。若发生反应的与NaClO物质的量之比为，则@MS中Mn的化合价为___________。.流程评价（6）有同学认为此流程不适宜大规模工业生产，请从物质利用角度谈谈你的看法。___________17．以废旧磷酸亚铁锂正极材料（主要成分为，含炭黑、铅等杂质）为原料可制备LiOH溶液和。回答下列问题：（1）“除铝”时反应的离子方程式为________。（2）“浸取”、过滤后，所得滤渣是________（填名称）。（3）“沉铁”时，铁、磷的沉淀率随溶液的pH的变化如图1所示。后磷元素沉淀率逐渐下降，原因是________。（4）“电解”制备LiOH的原理如图2所示，装置中使用阳离子交换膜将电解槽隔成阳极室和阴极室，其目的是________。（5）LiOH和、反应得到、，反应的化学方程式为________。（6）工业上常用LiCl、、、苯胺（）为原料制取磷酸亚铁锂。LiCl和均为金属氯化物，LiCl的熔点为605℃，的熔点为306℃，两者熔点差异明显的主要原因是________。18．钪是一种功能强大的稀土金属，广泛用于航天、激光、导弹等尖端科学领域。钛铁矿主要成分为钛酸亚铁，还含有少量等杂质，从钛铁矿中提取的流程如下图：回答下列问题：（1）“滤渣”的主要成分是_________。（2）“酸浸”后，钛主要以的形式存在于溶液中，在一定条件下可完全水解生成，写出水解的离子方程式：_________。（3）“萃取”是用酸性磷酸酯萃取剂、苯乙酮、磺化煤油配成的混合液作萃取剂，质量分数对萃取率的影响如表所示，料液温度对分离系数的影响如图所示，则萃取时最佳质量分数及料液温度分别为_________。（已知分离系数指分离后混合体系中某物质的物质的量分数，如的分离系数）/%分相情况钪萃取率/%铁萃取率/%1分相容易90.7414.892分相容易91.7419.883分相容易92.1413.305有第三相90.5928.478轻微乳化90.5934.85（4）常温下“调”时，若调前溶液中浓度为，先加氨水调节，则的去除率为_________（忽略调前后溶液的体积变化）；过滤除去，再向滤液中加入氨水调节，此时滤液中的浓度为_________。（已知）（5）“沉钪”时发生反应：，该反应的平衡常数_________（用数字列式表示，不用计算结果）（已知草酸的；）。（6）在空气中“焙烧”时生成，该反应的化学方程式为________。三、实验题19．四氯化钛（）是无色或淡黄色液体，实验室用钛铁矿（）为原料制备的实验装置如图所示。已知：①装置C中发生的反应为：，无水的熔点为306℃，沸点为316℃。②四氯化钛熔点为―30℃，沸点为136.4℃，极易水解，高温下能与反应③请回答下列问题：Ⅰ.（1）装置A中发生反应的化学方程式为______。（2）装置D名称为______。（3）该制备装置不足之处是______。（4）停止滴加浓盐酸并关闭止水夹a，将装置C中所得物质转移到装置E中进行相关操作。装置E的锥形瓶内得到的物质是______（写化学式）。（5）下列有关该实验操作过程中的说法正确的是______。A.装置B中盛放的试剂为饱和碳酸氢钠溶液B.通入的主要作用是排出装置内的空气C.装置E中冷凝管若改为球形冷凝管，冷凝效果更好D.蒸馏操作结束后，先停止加热，再停止通冷凝水Ⅱ.已知：，测定产品纯度的实验如下：①E装置相关操作结束后，待锥形瓶中的液体冷却至室温，准确称取14.00g产品，置于盛有60.00mL蒸馏水的水解瓶中，盖塞后摇动至完全水解，过滤后将水解液配成100mL溶液。②取10.00mL溶液于锥形瓶中，加入10.00mL2.900mol/L标准溶液。③加入少许硝基苯用力摇动，使沉淀表面被有机物覆盖。④以溶液为指示剂，用0.1000mol/LKSCN溶液滴定过量的溶液，达到滴定终点时共用去10.00mLKSCN溶液。（1）滴定过程中若省去步骤③，所测定产品的质量分数会______（填“偏大”、“偏小”或“无影响”）。（2）假设产品中杂质不参与反应，的质量分数为______%。

参考答案1．答案：A2．答案：B解析：A.滤液1中含有的阳离子主要是，以的形式存在，A项错误；B.“还原”时，具有氧化性，与反应和，反应离子方程式为，参加反应，B项正确；C.由分析可知，滤渣主要是，滤液2中含，C项错误；D.“沉钴”离子方程式为，D项错误；故选B。3．答案：B4．答案：D解析：“煅烧”、“溶浸”工序中铬元素仍以存在，只能在强酸性环境中存在，在碱性环境中会发生转化，因此，“煅烧”、“溶浸”工序中钒元素和铬元素的主要存在形态并没有全部发生变化，A正确；在、NaOH作用下高温焙烧，铝、硅等的化合物转化为四羟基合铝酸钠、，，加水浸取，过滤，滤渣1中主要有和，水浸液中含有四羟基合铝酸钠、，加入稀硫酸调溶液的pH时，四羟基合铝酸钠转化为沉淀，因此，滤渣2主要为，B正确；由常温下，在水中的溶解度为0.48g/100g，可知微溶于水，因此，“除硅磷”工序中，必须调节适量，以免生成沉淀，降低的产量，C正确；“分离钒”工序中，调节pH的范围是1-4，此时，已转化为，因此在“还原”工序中，发生反应：，D错误。【点睛】本题考查化学工艺流程等知识，难度不大，注意，加酸调pH的过程中，发生反应：。5．答案：B解析：A.“焙烧”中有生成，该步骤主要反应的化学方程式为，故A正确；B.通入后，在酸性条件下，锰酸钾发生歧化反应得到二氧化锰固体、锰酸钾和碳酸钾，根据得失电子守恒和原子守恒配平化学方程式为，若通入4mol时，理论上转移电子数为4，故B错误；C.若“焙烧”时加入的KOH过量，也能与NaOH反应生成，导致制得的中混有含Si元素的杂质，故C正确；D.根据表格中的溶解度，的溶解度远小于，故滤渣2的主要成分为，分离操作的方法是蒸发浓缩、冷却结晶、过滤，故D正确；本题选B。6．答案：A7．答案：D解析：A.反应II正反应气体体积增大，则增大压强，平衡逆向移动，则同温下，压强越大，越小，压强：，故A错误；B.压强相同的情况下，升高温度，减小，说明升高温度，反应I的平衡正向移动，则正反应是一个吸热反应，即在如图所示条件下，反应I可表示为，故B错误；C.由题干图示信息可知，选择反应I的小于反应|的条件，将C与ZnO置于同一密闭容器中，此时反应I的平衡常数为在0.1~10左右，平衡常数很小，即碳热还原氧化锌反应不能顺利进行，故C错误D.一定条件下将C与ZnO置于同一密闭容器中反应，当时，增大的值，即增大C的用量，促使进行反应II，故可减少平衡时气体中的含量，故D正确；故选：D。8．答案：C解析：A.电解氧化铝的方程式为，故A错误;B.4吨铝土矿一系列流程能够得到2吨氧化铝，流程中会有一定损失，则该铝土矿中的质量分数大于50%，故B错误;C.x=1.059kg，实际得到1kg蠢纯铝，则损失率约为，故C正确;D.该流程需要电解铝，其能耗比回收饮料罐得到铝的能耗高，故D错误;故选C。9．答案：D解析：碳酸氢钠受热分解生成碳酸钠、水和二氧化碳，有气体生成，故不能盖坩埚盖，A错误；工业上用焦炭还原冶炼铁，不能用铝热反应炼铁，B错误；图丙是碱式滴定管排气泡的操作，C错误；若从a口通入冷凝水，则冷凝水无法充满整个冷凝管，冷凝效果不好，需要用从b口通入，此时可以将冷凝水充满冷凝管。碘单质加热时升华，遇冷后又凝华最终使碘和分开，因此图丁可以用于除去碘中混有的，D正确。本题考查化学实验操作等知识，难度不大，但易错点较多，注意不能用铝热反应炼铁。10．答案：D解析：D.都是分子晶体，相对分子质量依次增大，分子间作用力增大，熔点逐渐升高，故D错误。11．答案：D解析：反应池1中发生反应:，是生成物，A错误；难溶于水，分离采用过滤、洗涤操作，由流程图中"(含水）"可知用水洗涤，不用乙醇洗涤，B错误；反应池2中的气体产物可能有和,硝酸银溶液遇时都会产生黄色沉淀，C错误；结合A选项可知，反应时、和的物质的量之比为1:1:1，D正确。12．答案：A13．答案：D14．答案：A解析：A.中的价电子排布式为：，含未成对电子，属于顺磁性物质，A正确；B.中价电子排布式为，整个结构中不含未成对电子，不属于顺磁性物质，B错误；C.中，价电子排布式为：，整个结构中不含未成对电子，不属于顺磁性物质，C错误；D.中价电子排布式为，含有4个未成对电子，但4个K原子可提供4个电子，整个结构中不含未成对电子，不属于顺磁性物质，D错误；答案选A。15．答案：D16．答案：（1）使金属转变为金属氧化物，使MnS与反应生成MnO，使有机物转化为气体而除；；将MnS矿粉碎，适当提高焙烧温度，增大通入量等；和CO（2）；NiS和ZnS（3）的平衡常数可完全转化为沉淀（4）（5）+6（6）①大规模生产，过程中会产生二氧化硫而污染环境同时生成NiS和ZnS难以分离，回收利用价值低；②除杂1也会造成部分MnS沉淀造成物质利用率低下；解析：（1）将MnS矿与粉进行“联合焙烧”的目的有，使金属转变为金属氧化物，使MnS与反应生成MnO，使有机物转化为气体而除去；为了提高焙烧效率可采取的措施有：将MnS矿粉碎，适当提高焙烧温度，增大通入量等；“尾气”中所含气体中除外，MnS产生的，有机物产生的和CO；（2）根据以上分析可知“滤渣1”含有；加入除去和，“滤渣3”的主要成分是NiS和ZnS；（3）根据方程式可知该反应的平衡常数，因此可完全转化为沉淀，所以除杂时选择。（4）“沉锰”时锰离子和碳酸氢根离子反应生成碳酸锰沉淀，同时还生成水、二氧化碳，离子方程式为。（5）当与NaClO物质的量之比为1：2时，氯元素化合价从+1价降低到-1价，反应前Mn是+2价，所以根据电子得失守恒可知反应后Mn的价态是+（2×2+2）=+6。（6）①大规模生产，过程中会产生二氧化硫而污染环境同时生成