高三化学金属矿物的开发利用复习

高三化学金属矿物的开发利用复习内容摘要：

7 g /m ol ＋ 1 10－ 3 m ol 18 g/ m ol＋ 2 10－ 3m ol 96 g/m ol ＋ m ( 水 ) ，解得 m ( 水 ) ＝ 0 g ，则结晶水的物质的量为 0g18 g/m ol＝ m ol ，即铵明矾的化学式为 NH 4 Al( S O 4 ) 2 12H 2 O。 迁移应用 2 金属镁和镁合金在航空、汽车制造和电子工业等领域具有广泛的用途，金属镁的冶炼有多种方法，其中之一为皮江法。 该方法是以白云石 ( C aC O3M gC O3) 为原料，经高温煅烧生成氧化物 ( C aO M gO ) ，氧化物在还原炉中经 1 200 ℃ 真空条件下用硅铁还原生成镁蒸气 ( 铁 在反应前后化合价不变 ) ，镁蒸气经冷凝器冷凝为粗镁，粗镁再经精炼、铸锭得到成品金属镁。 反应工艺流程如下图： 粗镁 ― → 精炼 ― → 铸锭 ― → 成品 白云石 煅烧 ① 还原炉 萤石粉 (CaF2) ② ( 1) 在冶炼过程中反应温度对生成金属镁的影响如下图，从图中分析，该反应的反应热 Δ H ______( 填 “ ＜ ” 、“ ＞ ” 或 “ ＝ ” )0 ，理由是 ________________ _________。 硅铁 ( 2) 还原炉中的物质需要在 1 200 ℃ 真空条件下反应，真空条件对制备金属镁来讲，可以达到的目的是：① __________________ ； ② ________________ ______。 ( 3) 工业上，另一种冶炼金属镁的原理是， M gC O3==== =高温M gO ＋ CO2↑ ， M gO ＋ C ＋ Cl2==== =高温M gC l2＋ CO ，电解氯化 镁。 工 业 上 不 直 接 电 解 氧 化 镁 的 原 因 是________________________________________ ________。 ( 4) 另外也可以海水为原料来冶炼金属镁，已知 298 K时， M g( OH)2的溶度积常数 Ksp＝ 10－ 12，如果在海水结晶的母液中，加入一定量的烧碱达到沉淀溶解平衡，测得 pH ＝ ，则此温度下残留在溶液中的 c ( M g2 ＋) ＝________m ol/ L。 解析 (1) 由图象可知温度越高，镁的产率越大，所以此反应应为吸热反应， ΔH ＞ 0。 (2) 1 200 ℃ 真空条件下，降低反应所需的温度，可节约能源，同时也防止镁在高温下与空气中的氧气反应。 (3) 电解法冶炼金属，其原料必须满足两个条件：第一个条件是必须是离子化合物；第二个条件是熔点较低，节能。 (4) 298 K下， c (OH－) ＝ m ol /L ， Ksp＝ c (M g2 ＋) c2(OH－) ，代入数据，解得 c (M g2 ＋) ＝ 10－ 10 m ol/ L。 答案 ( 1) ＞ 升高温度， Mg 的产率增大，平衡向正反应方向移动，说明正反应为吸热反应 ( 2) ① 降低反应所需的温度，节约能源 ② 防止 Mg 被空气氧化 ( 3) 氧化镁熔点高于氯化镁，电解氧化镁消耗电能多，生产 成本高 ( 4) 10－ 10 热点 3 铁、铜及其矿物的开发利用 例 3 四氧化三铁在生产和生活中有着广泛的用途，打印机、复印机所使用的墨粉其主要成分是 Fe3O4，下图是以工业绿矾为原料制取 Fe3O4的一种工艺流程： 已知： ① 工业绿矾中 F e S O4的含量为 % ，其中的杂质不参与反应； ② F e ( OH)2＋ 2F e ( OH)3== =F e3O4 4H2O 请回答下列问题： ( 1) F e3O4与稀硝酸反应的离子方程式是： ____ _____ __ ， 检验反应后的溶液中含 Fe3 ＋的方法是： ____ _______ __。 ( 2) 在工艺流程中，通入适量空气 “ 氧化 ” 时的化学方程式是 ________ __ _______ _______ _______。 ( 3) 流程图中所示的副产品是 ____________ ，提取该副产品还需要的操作依次是 ____________ __( 填写序号 )。 a ．过滤 b ．加热浓缩 c ．冷却 d ．结晶 e ．洗涤 ( 4) 在生产过程中，若工业绿矾的投料速率是 k g /h ，为使产品较纯，鼓入空气的速 率应为______m3/ h( 假设反应在标准状态下进行，空气中 O2占 20 % )。 答案 ( 1) 3F e3O4＋ 28 H＋＋ NO－3== =9F e3 ＋＋ NO ↑ ＋14H2O 取待测液少许于试管中，加入适量的 K S CN 溶液，若溶液显红色，则证明含 Fe3 ＋ ( 2) 4 F e ( OH)2＋ 2H2O ＋ O2== =4F e ( OH)3 ( 3) Na2SO4 10H2O( 或芒硝 ， 写 Na2SO4也可 ) b c d ae ( 4) 迁移应用 3 工业上以废铜为原料经一系列化学反应可生产氯化亚铜 ( C u C l) ， 其工艺流程如下图所示 ： 试根据上图转化回答下列问题： (1) 工业生产 Cl2时，尾气常用石灰乳吸收，而不用烧碱溶液吸收的原因是 ____ ___________________ _ _ ________。 (2) 还原过程中的产物为 Na [C u Cl2] ，试写出反应的化学方程式 ____ __________ __________________。 制备中当氯化完成后必须经还原过程再制得 CuCl ，为什么不用一步法制得CuCl。 ( 已知 Cu2 ＋＋ Cu ＋ 2Cl－== =2CuCl ↓ )_ _______ ____。 ( 3) 还原过程中加入少量盐酸的作用是 ________ ___ _ ， 加入Na Cl 且过量的原因是 _ _______ _______ _ ________。 ( 4) 合成结束后所得产品用酒精淋洗的目的是 __ __ _____。 ( 5) 实验室中在 CuCl 2 热溶液中通入 SO 2 气体也可制备白色的 CuCl 沉淀，试写出该反应的离子方程式 ________ ____。 解析 ( 1 ) 主要从原料经济性的角度来回答。 ( 2) 产物 Na [ C u C l2] 中 Cu 的化合价为＋ 1 ，因此还原过程发生的是归中反应。 ( 3 ) 主 要考查盐类水解和化学平衡知识。 ( 4) 产品用水和酒精洗的。