初中化学中考复习 专题02 矿产资源的利用-备战2020年中考化学工艺流程题型特训（解析版）

专题2  矿产资源的利用

1．金属钛广泛用于航空航天工业、化工、医疗等领域。用钛铁矿（主要成分为 FeTiO3）制取钛并获得副产品A的主要工艺流程如图1所示：

请回答下列问题：

（1）构成金属钛的微粒是　    　（填“分子”“原子”或“离子”），H2TiO3中钛元素的化合价为　   　。

（2）反应②需持续通入氩气，氩气的作用是　                　。

（3）反应③的产物除红色固体A外，还有两种组成元素相同且相对分子质量相差16的气体，则该反应的化学方程式为　                         　。

（4）反应①②③中属于分解反应的是　          　（填“①”“②”“③”）。

（5）对反应③进行改进，可直接生产锂离子电池的电极材料 LiFePO4，工艺流程如图2所示。写出“高温煅烧”由FePO4制备 LiFePO4的化学方程式　                         　。

【答案】（1）原子  +4价

（2）隔绝空气或者保护气

（3）2FeSO4Fe2O3+SO2↑+SO3↑

（4）①③

（5）2FePO4+Li2CO3+H2C2O42LiFePO4+H2O+3CO2↑

【解析】（1）金属是原子直接构成的，所以构成金属钛的微粒是原子。H2TiO3中氢元素为+1价，而氧元素为﹣2价，根据化合物中正负化合价的代数和为零可得钛元素的化合价为+4价。

（2）反应②需持续通入氩气，由于氩气性质稳定，所以氩气的作用是 隔绝空气或者保护气。

（3）反应③的产物除红色固体A外，还有两种组成元素相同且相对分子质量相差16的气体根据元素守恒可知为含硫的氧化物，为二氧化硫和三氧化硫，对应的化学方程式为 2FeSO4Fe2O3+SO2↑+SO3↑。

（4）反应①是H2TiO3分解为二氧化钛和水，为分解反应；反应②为二氧化钛和氯气以及碳反应生成氯化钛好和一氧化碳，不属于基本反应类型；③2FeSO4Fe2O3+SO2↑+SO3↑，为分解反应。所以属于分解反应的是①③。

（5）“高温煅烧”由FePO4制备LiFePO4是FePO4和Li2CO3以及H2C2O4在高温下生成LiFePO4和H2O以及CO2．制备LiFePO4化学方程式 2FePO4+Li2CO3+H2C2O42LiFePO4+H2O+3CO2↑。

2．工业上可以用食盐和石灰石为原料制取纯碱（Na2CO3），生产的关键是在沉淀池中让NaCl、NH3、CO2和H2O尽可能多地转化成 NaHCO3（固体沉淀物）和NH4C1（溶液）主要生产流程如图所示：

（已知2NH4Cl+Ca（OH）2CaCl2+2NH3↑+2H2O）

（1）纯碱属于　   　（选填“酸”“碱”“盐”或“氧化物”）。

（2）若在实验室里分离“设备（I）”中的混合物用到的操作名称是　        　，母液为NaHCO3的　         　（填“饱和”或“不饱和”）溶液。

（3）在“设备（Ⅱ）”中固体A与水反应的化学方程式是　                      　。该反应属于　           　（填写基本反应类型）反应。

（4）对“设备（Ⅱ）”中的母液进行处理后，除水以外可在本流程中再利用的物质有　                 　（填写化学式）。

【答案】（1）盐  （2）过滤  饱和

（3）H2O+CaO＝Ca（OH）2  化合

（4）NaCl、NH3

【解析】（1）纯碱是碳酸钠的俗称，是由钠离子与碳酸根离子构成的化合物，属于盐。

（2）过滤是把不溶于液体的固体和液体分开的一种分离混合物的方法，“设备（I）”中的液体混合物中分离出析出的晶体，故可用过滤的方法；母液是碳酸氢钠结晶析出后的溶液，即该温度下，碳酸氢钠的饱和溶液。

（3）氧化钙与水反应生成氢氧化钙，化学方程式为：H2O+CaO＝Ca（OH）2；该反应符合“多变一”的特征，属于化合反应。

（4）进入“设备（Ⅱ）”的物质有氧化钙、氯化钠、氯化铵及水，发生的反应有H2O+CaO＝Ca（OH）2、Ca（OH）2+2NH4Cl＝2NH3↑+2H2O+CaCl2，最终产物有氯化钠、氯化钙、氨气，其中水、氯化钠、氨气可再利用。

3．无水氯化钙的用途广泛。以石灰石矿粉（含有MgSO4、Fe2O3、SiO2等杂质）为原料，生产无水氯化钙的流程如图：

（1）写出过滤操作中用到的任意一种玻璃仪器的名称　                　；

（2）写出滤液1中含有的所有金属阳离子的符号　              　；

（3）滤渣3中的固体除有Ca（OH）2外，还有　                  　（写化学式）；

（4）对滤液3调节pH值时发生反应的化学方程式为　                         　。

【答案】（1）烧杯、漏斗、玻璃棒  （2）Mg2+、Fe3+、Ca2+

（3）Mg（OH）2、Fe（OH）3   （4）Ca（OH）2+2HCl＝CaCl2+2H2O

【解析】（1）根据过滤操作中用到玻璃仪器有：烧杯、漏斗、玻璃棒。

（2）碳酸钙和盐酸反应生成氯化钙、水和二氧化碳，氧化铁和盐酸反应生成氯化铁和水，所以滤液1中含有的所有金属阳离子的符号是：Mg2+、Fe3+、Ca2+。

（3）铁离子和氢氧根离子反应会生成氢氧化铁沉淀，和镁离子反应会生成氢氧化镁沉淀，所以滤渣3中的固体除有Ca（OH）2外，还有Mg（OH）2、Fe（OH）3。

（4）氢氧化钙和盐酸反应生成氯化钙和水，化学方程式为：Ca（OH）2+2HCl＝CaCl2+2H2O。

4．过氧化钙（CaO2）是用途广泛的优良供氧剂。以电石渣[主要成分为Ca（OH）2，含少量CaCO3为原料制备CaO2的一种工艺流程如图1：

【查阅资料】

Ⅰ．Ca（OH）2+2NH4Cl＝CaCl2+2NH3•H2O

Ⅱ．CaCl2+2NH3•H2O+H2O2+6H2O＝CaO2•8H2O↓+2NH4Cl

Ⅲ．CaO2•8H2O在水中不太稳定，会缓慢分解。

（1）“提取Ca（OH）2”时反应的基本类型是　       　；Ca（OH）2的俗名为　   　；“过滤1”所得滤渣的主要成分是　          　。

（2）在实验室进行过滤操作时，要遵循“一贴、二低、三靠”原则。其中“二低”指的是：滤纸边缘略低于漏斗口、　            　。生产过程中为了精确测定溶液的pH，常使用　          　（填仪器名称）。

（3）在其他条件不变的情况下，制备CaO2•8H2O的反应时间（t）对其产率（w）的影响如图2所示。

①平均反应速率最快的时间段为：　   　（填字母）。

a.0～10min   b.10～20min   c.20～30min    d.30～40min

②30min后，w开始下降的主要原因是　                            　。

（4）为了测定加入的NH4Cl溶液中溶质的质量分数，取30.00g NH4Cl溶液于烧杯中，加入稍过量的AgNO3溶液，完全反应后过滤、洗涤、干燥、称量，得到14.35g 白色固体。通过计算确定该溶液中NH4Cl的质量分数（精确到0.1%）　       　。

【答案】（1）复分解反应；熟石灰；CaCO3

（2）液面低于滤纸边缘；pH计

（3）①a   ②CaO2•8H2O在水中不太稳定会缓慢分解

（4）17.8%。

【解析】（1）“提取Ca（OH）2”时氢氧化钙与氯化铵反应生成氯化钙、氨气和水，反应的基本类型是复分解反应；Ca（OH）2的俗名为熟石灰；“过滤1”所得滤渣的主要成分是CaCO3。

（2）在实验室进行过滤操作时，“二低”指的是：滤纸边缘略低于漏斗口、液面低于滤纸边缘。生产过程中为了精确测定溶液的pH，常使用pH计，故填：液面低于滤纸边缘；pH计。

（3）①据图可以看出，平均反应速率最快的时间段为0～10min，故填：a。

②30min后，w开始下降是因为CaO2•8H2O在水中不太稳定会缓慢分解，故填：CaO2•8H2O在水中不太稳定会缓慢分解。

（4）设氯化铵的质量为x

NH4Cl+AgNO3＝AgCl↓+NH4NO3

53.5                  143.5

x                        14.35g

x＝5.35g

故该溶液中NH4Cl的质量分数为：

故填：17.8%。

5．（2019·四川眉山）某矿石主要成分是MgO，含少量的Fe2O3、CuO和SiO2杂质。用该矿石制备Mg(OH)2的工艺流程简图如下：

回答下列问题：

（1）步骤①和步骤②均用到的操作是                         。

（2）溶液A中所含的阳离子有Fe3+、Cu2+、Mg2+和        （填离子符号）。

（3）已知部分金属阳离子以氢氧化物形成沉淀时溶液的pH见下表：

步骤②加入熟石灰，调节溶液的pH范围为               ，固体C中所含成分的化学式为            。

（4）步骤③反应的化学方程式为                           。

【答案】（1）过滤  （2）H+  （3）6.7-9.1  Fe(OH)3、Cu(OH)2

（4）MgCl2+Ca(OH)2= Mg(OH)2↓+CaCl2。

【解析】（1）分离混合物得到固体和液体的方法是过滤。（2）酸是过量的，溶液中有H+。（3）步骤③得到纯净的氢氧化镁[Mg(OH)2]，说明步骤②把Fe3+、Cu2+都完全沉淀（得到的是Fe(OH)3和Cu(OH)2两种沉淀）且不能把Mg2+沉淀，则溶液的pH要大于或等于Cu2+完全沉淀的pH(6.7)，但要小于镁离子开始沉淀的pH(9.1)。（4）步骤①中MgO和盐酸生成MgCl2，步骤③中，MgCl2与Ca(OH)2反应生成Mg(OH)2沉淀和CaCl2。

6．（2019·山东青岛）氯化钡是一种可溶性重金属盐，广泛应用于化工领域，其水溶液呈中性。工业上用毒重石（主要成分是 BaCO3）制备氯化钡晶体。某实验小组模拟工业上制备氯化钡晶体的流程，设计了实验室中制备氯化钡晶体的方案，实验流程如下图所示。（该毒重石样品所含杂质难溶于水，不与酸反应。）

请回答下列问题。

（1）步骤①中发生反应的化学方程式为 ________________。

（2）滤液Ⅱ是 30℃时氯化钡的________________溶液（选填“饱和”或“不饱和”）。

（3）          关于上述实验方案的相关内容，下列说法不正确的是________（选填字母序号）。

A．氯化钡是一种有毒的物质，使用时应注意安全

B．该实验流程中得到的副产品二氧化碳是重要的化工原料

C．可用重晶石（主要成分是硫酸钡）代替该实验流程中的毒重石，制备氯化钡晶体

D．步骤②将滤渣进行水洗，既能提高氯化钡晶体的产率，又能减少 Ba2+对环境的污染

（4）某同学提出，步骤③将滤液Ⅰ浓缩时会产生气体污染物，其化学式为______________。为防止污染，需要对滤液Ⅰ处理后再浓缩。简述处理滤液Ⅰ的方法：__________________________________________。

【答案】（1）BaCO3+2HCl==BaCl2+H2O+CO2↑ 

（2）饱和  （3）C  （4）HCl  加适量碳酸钡

【解析】（1）碳酸钡和盐酸反应的化学方程式为：BaCO3+2HCl==BaCl2+H2O+CO2↑。（2）滤液Ⅱ是30℃时过滤出氯化钡晶体后的滤液，所以是氯化钡的饱和溶液。（3）氯化钡是重金属盐，能使蛋白质发生变性，使用时应注意安全，A正确；二氧化碳在工业上可用来制尿素、制纯碱等，是一种重要的化工原料，B正确；硫酸钡不能和盐酸发生化学反应，不能替代毒重石，C错误；滤渣表面是氯化钡溶液，将滤渣进行水洗， 既能提高氯化钡晶体的产率， 又能减少污染，D正确。（4）步骤①中加入的是过量的盐酸，所以滤液I浓缩时会产生氯化氢气体，污染环境；可向滤液中加入适量的碳酸钡，然盐酸转化为氯化钡除去。

核心素养解读：该题通过实验和文字信息，考查学生利用信息解决问题的核心素养。该类问题一般是以文字、图片、实验或流程图的形式提供信息,所提供的信息一般涉及生产、生活、社会或科技领域的某个热点话题,解题时要仔细读题,找出有用信息,排除无用信息,将信息知识迁移应用就能找到答案。

7．（2019•江苏泰州）钼是一种重要的金属，用它制成的合金有良好的机械性能，在工农业生产和国防上都有广泛的用途.下图是利用钼矿石(主要成分为MoS2)制备金属钼的流程图:

信息：MoO3+3H2MO+3H2O

请回答下列问题:

(1)反应①常将钼矿石粉碎，目的是____________; MoO3中铝元素的化合价为__________________.

(2)操作I的名称是_________________;常用NaOH溶液吸收反应①的尾气，化学方程式为_______________.

(3)制得19.2吨金属钼，理论上至少需含MoO3 80%的粗产品多少吨?请写出计算过程.

注:粗产品杂质中不含钼元素

【答案】（1）使钼矿石和空气充分接触，加快反应速率   +6

（2）过滤   2NaOH+SO2=Na2SO3+H2O.

（3）设需要含MoO3 80%的粗产品的质量为x

MoO3+3H2Mo+3H2O

           144            96

           80%x         19.2t

=

x=36t

答：需要含MoO3 80%的粗产品36t.

【解析】(1)化学反应中接触面积越大越易反应，可知粉碎的目的是使钼矿石和空气充分接触，加快反应速率；根据化合物中元素化合价的代数和为零，设钼的化合价为x，则：x+(-2)x3=0，x=+6。

(2)操作Ⅰ得到固体和液体，可知操作的名称是过滤，从题目中知道尾气是二氧化硫，可写出方程式：2NaOH+SO2=Na2SO3+H2O。