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第4 讲 金属材料与金属矿物的开发利用
1．（2024·湖南·二模）将含氧化铜的矿石与焦炭混合，在高温条件下可以冶炼金属铜，该冶炼方法属于(
)
A．电解冶炼法
B．热还原法
C．热分解法
D．物理分离法
2．（2024·浙江·三模）下列物质不能用作金属冶炼还原剂的是( )
A．C
B．CO
C．
D．S
3．（2024·河北张家口·三模）《天工开物》中记载了提炼金银的过程：“欲去银存金，则将其金打成薄
片，剪碎，每块以土泥裹涂，入坩埚中硼砂熔化，其银即吸入土内，让金流出，以成足色。”下列说法
错误的是( )
A．金的密度比银大
B．薄片的成分为金银合金
C．金银的延展性较好
D．硼砂的作用是使银被氧化
4．（2024·安徽滁州·一模）“中国制造”、“一带一路”的基础设施建设都需要用到大量钢铁。下列有
关钢铁的说法正确的是( )
A．钢是纯净物，生铁是合金
B．钢铁在潮湿的空气中容易生锈
C．生铁的熔点比纯铁高
D．生锈的钢铁制品没有回收价值
5．（2024·安徽池州·二模）今年是我国传统文化中的龙年。龙的图腾最早可追溯到距今约6400 年的仰韶
文化，仰韶文化中的龙是由贝壳拼成的蚌壳龙；距今约5000 年的红山文化中，有龙形玉器；现发行的龙
年纪念硬币有金、银、合金等多种规格。以下说法正确的是( )
A．蚌壳的主要成分是硫酸钙，可用来烧石灰
B．玉是含水的钙镁硅酸盐，硬度大，不怕摔
C．合金属于金属材料，熔点一般低于各组分
D．“真金不怕火来炼”，是指金的熔点很高
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6．（2024·湖南岳阳·一模）化学在科技强国中发挥着重要作用。下列有关叙述正确的是( )
A．铝合金中硬铝密度小，强度高，常用于制造飞机外壳
B．二氧化硅广泛用于航天器太阳能电池板
C．液氧甲烷运载火箭中的甲烷是烃的衍生物
D．医用无纺布防护服中常用聚乙烯作原料，聚乙烯属于天然纤维
7．（2024·浙江绍兴·三模）回收铝制饮料罐得到铝与从铝土矿制铝相比，前者能耗仅为后者的3%-5%，
下列说法不正确的是( )
A．铝制饮料罐的回收再利用可以节约大量能源，缓解能源紧张的问题
B．铝表面容易生成一层致密的氧化铝保护膜
C．硬铝的硬度大但强度较小，不适合制造飞机的外壳
D．电解熔融Al2O3时加入冰晶石，目的是降低Al2O3的熔化温度
8．（2024·新疆乌鲁木齐·一模）中国三星堆出土了大量文物，如青铜面具、青铜大立人等。下列有关说
法正确的是( )
A．铜在空气中主要发生析氢腐蚀
B．三星堆出土的青铜器上有大量铜锈，其主要成分为Cu2(OH)2CO3
C．用硝酸清洗铜器可以除去铜锈，保护铜器
D．青铜是铜中加入铅、锡制得的合金，其成分会加快铜的腐蚀
9．（23-24 高三上·河南·阶段考试）实验室进行浓硫酸和铜反应的相关实验时，下列装置或操作错误的是
( )
A
B
C
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铜和浓硫酸反应
收集
并吸收尾气
蒸发
溶液
制备
固体
测定剩余硫酸的浓度
10．（2024·安徽滁州·一模）课外实验可以帮助我们更好地学习化学知识。金属活动性强弱的探究过程如
下，其中不正确的是(已知：白醋的水溶液显酸性，与稀盐酸的化学性质相似)( )
A．实验一证明铁的金属活动性比铜强
B．实验二的现象是铜丝不断减少，表面有银白色固体析出，无色溶液变为黄色
C．实验一烧杯②中发生的是置换反应
D．实验过程中存在不规范操作
11．（23-24 高三上·江苏·开学考试）铜及其重要化合物在生产中有着重要的应用。辉铜矿(主要成分
Cu2S)可以用于制铜，反应为Cu2S +O2
2Cu+SO2，制得的粗铜通过电解法进行精炼。Cu2S 与浓硝酸反
应可得Cu(NO3)2。Cu 在O2存在下能与氨水反应生成[Cu(NH3)4]2+。Cu2O 加入到稀硫酸中，溶液变蓝色并
有紫红色固体产生，下列说法正确的是( )
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A．电解精炼铜时阴极反应：Cu-2e-=Cu2+
B．Cu2S 与浓硝酸反应Cu2S+6HNO3(浓)
2Cu(NO3)2+2NO2↑+H2S↑+H2O
C．Cu2O 溶于稀硫酸：Cu2O+2H+=Cu+Cu2++H2O
D．Cu 在O2 存在下与氨水反应：2Cu+8NH3+O2+4H+=2[Cu(NH3)4]2++2H2O
12．（2024·广东汕头·二模）为解决铜与稀硝酸反应过程中装置内氧气对实验现象的干扰，以及实验后装
置内氮氧化物的绿色化处理问题。某实验小组对装置进行微型化改造，设计如图所示的装置（试管底部
有孔隙）。下列说法错误的是( )
A．装置内发生的化学反应方程式为：
B．实验开始前需除去试管内的氧气，可拉动注射器B
C．该装置可通过控制止水夹和注射器来控制反应的开始与停止
D．实验终止时，需将铜丝提拉上来后再拉动注射器A
13．铜、银、金是人类最早认识的三种金属，因为很早就被人们用作钱币，因而有“货币金属”之
称。由于铁的金属性比铜、银、金的强，相对而言，人类认识铁稍晚。某研究性学习小组为了证明
铁的金属活动性比铜的强，他们设计了如下方案：
(1)铁片置于硫酸铜溶液中有铜析出
(2)铁、铜与氯气反应分别生成FeCl3和CuCl2
(3)足量的铁粉和铜粉与浓硫酸反应生成FeSO4和CuSO4
(4)铜片置于FeCl3溶液中铜片逐渐溶解
(5)把铁片和铜片置于盛有稀硫酸的烧杯中，并用导线连接，铁片上无气泡产生，而铜片上有气泡产
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生
(6)把铁片和铜片置于盛有浓硝酸的烧杯中，并用导线连接，铁片上有气泡产生，而铜片上无气泡产
生
以上设计方案中合理的有( )
A．两种 B．三种 C．四种 D．五种
14．某化学小组为测定一定质量的某铜铝混合物中铜的质量分数，设计了如下实验方案。下列有关判
断中不正确的是( )
方案Ⅰ：铜铝混合物 ⃗
足量A
充分反应测定生成气体的体积
方案Ⅱ：铜铝混合物⃗
足量B
充分反应测定剩余固体的质量
A．溶液A 和B 均可以是盐酸或NaOH 溶液
B．若溶液B 选用浓硝酸，则测得铜的质量分数偏小
C．溶液A 和B 均可选用稀硝酸
D．实验室中方案Ⅱ更便于实施
15．向27.2 g Cu 和Cu2O 的混合物中加入某浓度的稀硝酸0.5 L，固体物质完全反应，生成NO 和
Cu(NO3)2，在所得溶液中加入1.0 mol·L－1 的NaOH 溶液1.0 L，此时溶液呈中性，金属离子已完全沉
淀，沉淀质量为39.2 g，下列有关说法不正确的是( )
A．Cu 与Cu2O 的物质的量之比为2：1 B．硝酸的物质的量浓度为2.4 mol·L－1
C．产生的NO 在标准状况下的体积为6.72 L D．Cu、Cu2O 与硝酸反应后剩余HNO3为0.2
mol
16．向18.4 g 铁和铜组成的合金中加入过量的硝酸溶液，合金完全溶解，同时生成NO2、NO 混合气体，
再向所得溶液中加入足量的NaOH 溶液，生成30.3 g 沉淀。另取等质量的合金，使其与一定量的氯气
恰好完全反应，则氯气的体积在标准状况下为( )
A．4.48 L B．6.72 L C．7.84 L D．无法计算
17．（2024·湖南·模拟预测）某课外小组为探究金属铜的还原性，进行如下实验：①将金属铜投入用
酸化的
的
溶液中，现象不明显②将金属铜投入用盐酸酸化的
的
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溶液中，铜粉溶解，溶液变为蓝绿色③将金属铜投入用
酸化的
的
溶液中，铜粉溶解，溶液变为深棕色[经检验含
]，无气泡生成。下列分析正
确的是( )
A．①说明
的
溶液不与铜粉反应
B．②证明氧化性
还原性
C．③中
的生成速率一定小于
被还原的速率
D．在①中加入少量绿矾，铜粉可溶解，溶液变为深棕色
18．（2024·广西贵港·模拟预测）镁及其合金是用途很广的金属材料。从海水中获取镁的主要步骤如图所
示：
下列说法错误的是( )
A．试剂①可以选用
(或
)，试剂②可以选用
B．操作Ⅱ是蒸发浓缩至有大量晶体析出、趁热过滤、洗涤、干燥
C．实验室熔融无水
(熔点：
)时需酒精喷灯、三脚架、泥三角、坩埚和坩埚钳等仪器
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D．无水
电解生成镁的化学方程式为
19．（2024·辽宁朝阳·二模）钛铁矿( FeTiO3)制取金属钛的流程如图所示(已知TiCl4为无色液体，极易水
解；Ti3+的还原性强于Fe2+)
下列说法正确的是( )
A．钛铁矿( FeTiO3)中Ti 的化合价是+3
B．氯化过程中反应2FeTiO3+6C+7Cl2
2FeCl3+6CO+ 2TiCl4
C．镁与TiCl4置换时可以用氮气做保护气
D．制取金属钛时可以用Na 与TiCl4溶液反应
20．（2024·广西河池·二模）铝电解厂烟气净化的一种简单流程如图所示。下列有关说法正确的是( )
A．不宜用陶瓷等硅酸盐产品作吸收塔内衬材料
B．吸收塔中发生的反应为
C．合成槽中发生的反应为
D．冰晶石可作为工业上电解熔融氯化铝制取金属铝时的助熔剂
21．（2024·山东聊城·三模）锰是生产各种合金的重要元素。工业上以含锰矿石(主要成分为
，还
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含有铁钴、铜等的碳酸盐杂质)为原料生产金属锰的工艺流程如下：
25℃时，部分物质的溶度积常数如下表所示。
物质
MnS
CoS
回答下列问题：
（1）用硫酸浸取含锰矿石时，提高浸取速率的方法有
(写两种)。
（2）“氧化”步骤发生反应的离子方程式为
。
（3）滤渣1 的主要成分是 ，实验室中为了加快固液混合物的分离，常采用的操作是
。
（4）当溶液中可溶组分浓度
时，可认为已除尽。“除杂2”步骤需要控制溶液的pH 至
少为
(已知
)。
（5）“除杂3”步骤所得溶液中
，则其
的范围是
。
（6）电解废液中还含有少量
，向其中加入饱和
溶液，有沉淀和气体生成，该反应的离子
方程式为
。
22．（2024·黑龙江大庆·模拟预测）湿法炼锌具有能耗低，生成产品纯度高等特点，其主要原料为锌精矿
(主要成分为硫化锌，还含有铁、钴、铜、镉、铅等元素的杂质)，获得较纯锌锭的工艺流程如图：
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已知：焙烧后的氧化物主要有ZnO、PbO、CuO、Fe2O3、Co2O3、CdO
（1）铜原子的价层电子排布图为
。
（2）“酸浸”中滤渣主要成分为
。
（3）“一段沉积”和“二段沉积”刚开始加入锌粉时，反应速率较小，然后反应速率显著增大，请解释
产生此现象的原因：
。
（4）“β—萘酚净化除钴”先是NaNO2把Co2+氧化成Co3+，并生成NO，Co3+与有机物发生化学反应生成
红褐色稳定鳌合物沉淀。写出Co2+被氧化的离子方程式：
。
（5）纯净的硫化锌是半导体锂离子电池负极材料。在充电过程中，发生合金化反应生成LiZn(合金相)，
同时负极材料晶胞的组成变化如图所示。
①充电过程中ZnS 到LixZnyS 的电极方程式为
(x 和y 用具体数字表示)。
②若Li2S 的晶胞参数为ann，则EF 间的距离为
nm。
23．（2024·黑龙江哈尔滨·二模）钽（Ta）和铌（Nb）为高新技术产业的关键元素，其单质的性质相似。
一种以花岗伟晶岩型铌钽矿（主要成分为
、
、
和少量的FeO、CaO、MgO 等）为原料
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制取钽和铌的流程如图一：
“浸取”后的浸出液中含有
、
两种二元强酸。
已知：①MIBK 为甲基异丁基酮：
②
，
，
。
（1）加快“浸取”速率可采取的措施是
。
（2）“浸取”时得到的“浸渣”主要成分为
（填化学式），“浸取”时还会产生
“废气”，“废气”中除了挥发出的HF 还可能有
（填化学式）。
与氢氟
酸反应的离子方程式为
。
（3）“萃取”时，若萃取剂MIBK 的量一定，
（填“一次萃取”或“少量多次萃
取”）的萃取效率更高。
（4）用金属钠还原
制取金属铌的化学方程式为
。
（5）钽形成的晶体TaAs 在室温下拥有超高的空穴迁移率和较低的电子迁移率。TaAs 的晶胞结构如图二
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所示。诗写出As 的配位数：
。晶体的密度为
（列出计算式，阿
伏伽德罗常数的值为
）。
24．（23-24 高三上·黑龙江·期末）HDS 废催化剂是石油精炼加氢脱硫工序中产生的危险固体废弃物，但
又富含钼、镍等有价金属，是一种重要的二次资源。以下是工业从HDS 中回收钼的工艺流程：
已知：①HDS 废催化剂氧化焙烧转化成
②浸出渣的成分为
和
，
③
（1）该流程中使用的能提高碱浸出率的措施为
，操作1 为
，此操作在化学实验室中用到的玻璃仪器有：玻璃棒、
、
。
（2）结合下图，碱浸时选择的最佳质量浓度
为
，最佳浸出温度为
。
（3）
碱浸时有
生成，该反应的离子方程式为
。
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（4）采用碳酸根型
萃取钼的反应为：
。参考有关
文献资料可知：一些阴离子被
萃取的顺序为
，则加入
反萃取发生的
化学方程式为：
。
反萃取后有机相为
型，加入氢氧化钠处理可实现萃取剂再生。
（5）该流程中可循环利用的物质为
（6）
经
还原可得钼粉，涉及的金属冶炼方法为
。
A．热分解法 B．热还原法 C．电解法
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答案及解析
1.【答案】B
【解析】冶炼金属铜的反应为氧化铜与焦炭在高温条件反应生成铜和一氧化碳，该冶炼方法属于热还原
法，故选B。
2.【答案】D
【解析】S 与金属反应生成硫化物，不能作金属冶炼的还原剂，能用作金属冶炼还原剂的是还原剂C、
H2、CO。故本题选D。
3.【答案】D
【解析】A．金单质的密度比银单质的密度大，A 正确；B．欲去银存金，则将其金打成薄片，说明薄片
中含有金银，为金银合金，B 正确；C．“打成薄片”反映了金属良好的延展性，C 正确；D．硼砂的作
用是帮助熔化，不和银发生化学反应，D 错误；故选D。
4.【答案】B
【解析】A．钢和生铁都是铁的合金，都属于混合物，A 不符合题意；B．铁生锈的条件是铁与氧气和水
接触，故钢铁在潮湿的空气中容易生锈，B 符合题意；C．生铁是铁的合金，合金比组成它的纯金属的熔
点低，故生铁的熔点比纯铁低，C 不符合题意；D．生锈的钢铁，可以回收利用，D 不符合题意；故选
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B。
5.【答案】C
【解析】A．蚌壳的主要成分是碳酸钙，故A 错误；B．玉是含水的钙镁硅酸盐，硬度大，但脆易碎，怕
摔，故B 错误；C．合金是两种或两种以上的金属或金属与非金属熔合而成的金属材料，熔点低于组分熔
点，故C 正确；D．“真金不怕火来炼”是指金的性质稳定，不与其他物质反应，不易变色，并非指熔点
高，故D 错误；故选：C。
6.【答案】A
【解析】A．硬铝密度小、强度高，适用于制造飞机外壳，A 正确；B．单质硅广泛用于航天器太阳能电
池板，B 错误；C．液氧甲烷运载火箭中的甲烷属于烃，C 错误；D．医用无纺布防护服中常用聚乙烯作
原料，聚乙烯属于合成纤维，D 错误；故选A。
7.【答案】C
【解析】A．从题干信息可知，从铝土矿制铝能耗大，回收铝制饮料罐得到铝耗能小，A 正确；B．铝易
与氧气反应，表面容易生成一层致密的氧化铝保护膜，B 正确；C．硬铝的硬度大、强度大、密度小，适
合制造飞机的外壳，C 错误；D．电解熔融Al2O3时加入冰晶石，目的是降低Al2O3的熔化温度，D 正确；
答案选C。
8.【答案】B
【解析】A．铜在空气中主要发生吸氧腐蚀，故A 错误；B．铜锈的主要成分为
，故B 正
确；C．铜可以和硝酸反应，用硝酸清洗铜器可以除去铜绿，但也会破坏铜器，故C 错误；D．铅、锡比
铜活泼，腐蚀反应中铜做正极，会减缓铜的腐蚀，故D 错误；故答案选B。
9.【答案】D
【解析】A．铜与浓硫酸反应需加热，A 正确；B．二氧化硫的密度比空气的密度大，应该长管进短管
出，且二氧化硫不溶于四氯化碳，但溶于氢气化钠溶液，故该装置能收集二氧化硫并吸收尾气，且有防
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倒吸作用，B 正确；C．该操作应在蒸发皿中进行，C 正确；D．氢氧化钠溶液应放在碱式滴定管中，图
中为酸式滴定管，D 错误；故答案选D。
10.【答案】B
【解析】A．实验一根据放铜片的烧杯内无现象，而放铁片的烧杯内有气体冒出且溶液变为浅绿色，说明
铜不能与醋中的醋酸反应，而铁与醋酸反应，则铁的金属活动性比铜强，故A 正确；B．实验二铜与硝酸
银能反应生成硝酸铜和银，故现象是铜丝表面有银白色固体析出，无色溶液变为蓝色，故B 错误；C．实
验一烧杯②中铁与醋酸反应后会生成亚铁盐和氢气，属于置换反应，故C 正确；D．实验一向放铜片的烧
杯中加入白醋时，胶头滴管应正立于烧杯口的正上方，不能伸到烧杯内与内壁接触，操作不规范，故D
正确；故选B。
11.【答案】C
【解析】A．电解精炼铜时阴极上Cu2+得到电子被还原为Cu 单质，电极反应：Cu2+ +2e-=Cu，A 错误；
B．浓硝酸具有强氧化性，与Cu2S 反应不能产生具有还原性的H2S 气体，Cu2S 与浓硝酸反应会产生
Cu(NO3)2、NO2、H2SO4、H2O，反应的化学方程式为：Cu2S+14HNO3(浓)
2Cu(NO3)2+10NO2↑+H2SO4+6H2O，B 错误；C．Cu2O 溶于稀硫酸，在酸性条件下发生歧化反应产生Cu、
CuSO4、H2O，反应的离子方程式为Cu2O+2H+=Cu+Cu2++H2O，C 正确；D．氨水显碱性，不能大量存在
H+，反应的离子方程式为2Cu+8NH3+O2+2H2O =2[Cu(NH3)4]2++4OH-，D 错误；故合理选项是C。
12.【答案】B
【解析】A．装置内铜与稀硝酸反应，即
，故A 正确；B．实
验开始时先拉注射器A 活塞，其目的是除去反应前试管内的空气，故B 错误；C．该实验装置可通过控制
止水夹和注射器来控制反应的开始与停止，故C 正确；D．反应停止后，提拉粗铜丝，使粗铜丝下端靠近
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软胶塞A，再打开止水夹，缓慢拉注射器A 活塞，可观察到试管内的无色气体被吸入注射器A 内，试管
内稀硝酸液面逐渐上升，注射器B 活塞缓慢向内移动，如不提拉铜丝会继续反应，故D 正确；故答案选
B。
13．A。解析：(1)铁能置换铜，活动性Fe＞Cu；(5)铁、铜、稀H2SO4构成原电池，铁为负极，铜为正
极，则活动性Fe＞Cu；(1)、(5)合理。
14．C。解析：盐酸和Al 反应，剩余Cu，利用产生的H2的体积，即可求出Al 的质量分数，从而得出
Cu 的质量分数；若用NaOH 和Al 反应，根据产生的H2的体积，也可求出Cu 的质量分数，A 正确；如
果B 选用浓硝酸，浓硝酸可以和Cu 反应，铝钝化使剩余铝的固体质量偏大，从而使测得Cu 的质量分
数偏小，B 正确；如果选用稀硝酸，稀硝酸与Cu、Al 均反应，就会造成方案Ⅱ中没有固体剩余，C 错
误；无论选用NaOH 溶液还是盐酸，最后剩余的固体都是Cu，利用方案Ⅱ直接测固体的质量比较方
便，而方案Ⅰ测气体的体积比较麻烦，所以方案Ⅱ更便于实施，D 正确。
15．C。解析：在所得溶液中加入NaOH 溶液后，此时溶液呈中性，金属离子已完全沉淀，溶液中溶质为
NaNO3，n(NaNO3)＝n(NaOH)＝1.0 mol/L×1.0 L＝1 mol，沉淀为Cu(OH)2，质量为39.2 g，物质的量为＝
0.4 mol ，根据铜元素守恒有n(Cu) ＋2n(Cu2O) ＝n[Cu(OH)2] ，所以反应后的溶液中n[Cu(NO3)2] ＝
n[Cu(OH)2]＝0.4 mol。
设Cu 和Cu2O 的物质的量分别为x mol、y mol，根据二者质量有64x＋144y＝27.2，根据铜元素守恒
有x＋2y＝0.4，联立方程解得x＝0.2，y＝0.1，由上述分析可知，n(Cu):n(Cu2O)＝0.2 mol:0.1 mol＝2:1，
故A 正确；根据N 元素守恒可知n(HNO3)＝n(NO)＋n(NaNO3)＝0.2 mol＋1.0 mol/L×1.0 L＝1.2 mol，所以
原硝酸溶液的浓度为：＝2.4 mol/L，B 正确；根据电子转移守恒可知：3n(NO)＝2n(Cu)＋2n(Cu2O)，所以
3n(NO)＝2×0.2 mol＋2×0.1 mol，解得n(NO)＝0.2 mol，所以标准状况下NO 的体积为0.2 mol×22.4 L/mol
＝4.48 L，C 错误；反应后的溶液中加入氢氧化钠溶液，氢氧化钠与硝酸铜和剩余的硝酸反应，最后为硝
酸钠溶液，根据氮元素守恒可知反应后溶液中剩余的n(HNO3)＋2n[Cu(NO3)2]＝n(NaNO3)，所以剩余的
n(HNO3)＝n(NaNO3)－2n[Cu(NO3)2]＝1 mol－2×0.4 mol＝0.2 mol，故D 正确。
16．C。解析：向18.4 g 铁和铜组成的合金中加入过量的硝酸溶液，合金完全溶解，再向所得溶液中加入
足量的NaOH 溶液，生成30.3 g 沉淀，则消耗OH－的质量为30.3 g－18.4 g＝11.9 g，其物质的量为＝0.7
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mol，稀硝酸与铁和铜反应转移电子的物质的量与消耗OH－的物质的量相等，即为0.7 mol。氯气与等质
量合金反应生成FeCl3、CuCl2，转移的电子数也为0.7 mol,1 mol Cl2～2e－，则反应消耗氯气的物质的量为
＝0.35 mol，标准状况下的体积为0.35 mol×22.4 L/mol＝7.84 L，故选C 项。
17．【答案】D
【分析】铜与浓硝酸、稀硝酸均可以发生反应，生成硝酸铜，而在酸性条件下，硝酸根具有强氧化性，
据此作答。
【解析】A．实验①可能因为
的
溶液与铜粉反应慢，现象不明显，A 错误；B．②中发生反
应
，根据氧化剂的氧化性强于氧化产物的氧化性，还原剂的还原性强于还原产物
的还原性，氧化性
，还原性
，B 错误；C．③中发生反应a．
，反应b．
、反应c．
，由题干知③中无气泡产生，则说明反应b 的反应速率小于或等于反应c，即
的生成速率大于或等于
被还原的速率，C 错误；D．在①中加入少量绿矾，根据C 项，先
发生反应b 产生
，
再与铜反应，故铜粉可溶解，溶液变为深棕色，D 正确；故答案选D。
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18.【答案】B
【分析】海水中加入试剂①氢氧化钙沉淀镁离子生成氢氧化镁沉淀，操作Ⅰ为过滤操作，过滤后在氢氧
化镁沉淀中加入试剂②盐酸溶解，得到氯化镁溶液，通过操作Ⅱ浓缩蒸发，冷却结晶得到氯化镁晶体，
在氯化氢气流中加热失水得到无水氯化镁，电解熔融氯化镁得到金属镁，据此分析解。
【解析】A．分析可知试剂①可以选用的试剂为氢氧化钙溶液或者NaOH，用来沉淀镁离子，试剂②可以
选用稀盐酸或SOCl2，SOCl 水解后生成HCl 与SO2，A 正确；B．操作Ⅱ是蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、
洗涤、干燥得到MgCl2·6H2O，B 错误；C．实验室熔融无水MgCl2(熔点：712°C)时需酒精喷灯、三脚
架、泥三角、坩埚和坩埚钳等仪器，C 正确；D．无水MgCl2电解生成镁的化学方程式为：
，D 正确；故选B。
19.【答案】B
【分析】FeTiO3中加入焦炭，再通入Cl2，焦炭被氧化为CO，FeTiO3转化为FeCl3、TiCl4；再加入Mg
粉，在Ar 存在的环境中加热至800℃，可制得Ti。
【解析】A．Ti3+的还原性强于Fe2+，则Fe3+能将Ti3+氧化为Ti4+，所以钛铁矿( FeTiO3)中Ti 的化合价是+4
价，A 不正确；B．氯化过程中，Cl2将C 氧化为CO，Fe2+氧化为Fe3+，则发生反应2FeTiO3+6C+7Cl2
2FeCl3+6CO+ 2TiCl4，B 正确；C．镁是活泼的金属元素，能与氮气反应生成氮化镁，则镁与TiCl4置换时
不能用氮气做保护气，C 不正确；D．Na 能与水反应，则制取金属钛时可以用Na 与TiCl4的熔融液反
应，不能使用TiCl4的水溶液，D 不正确；故选B。
20.【答案】A
【分析】烟气中的HF 吸收塔中发生的反应为
，合成槽中发生的反应为
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，过滤后得到产物冰晶石。
【解析】A．硅酸盐产品能与烟气中的HF 发生反应，故不宜用陶瓷等硅酸盐产品作吸收塔内衬材料，A
正确；B．
溶液过量，故吸收塔中发生的反应为
，B 错误；C．合
成槽中发生的反应为
，C 错误；D．冰晶
石可作为工业上电解熔融氧化铝制取金属铝时的助熔剂，不是电解熔融氯化铝，D 错误；故答案选A。
21.【答案】（1）将矿石粉碎、适当提高硫酸浓度，适当提高温度等
（2）MnO2+4H++2Fe2+=2Fe3++Mn2++2H2O
（3）Fe(OH)3、MnO2 抽滤
（4）6.65
（5）10<pS≤15.4
（6）Mn2++2
=MnCO3↓+CO2↑+H2O
【分析】含锰矿石中加入足量硫酸浸取，MnCO3转化为Mn2+，铁、钴、铜的碳酸盐转化为铁离子、亚铁
离子、钴离子和铜离子，加入过量MnO2，MnO2将亚铁离子氧化为铁离子，自身被还原为Mn2+，加入氨
水调节pH=4，此时c(OH-)=10-10mol/L，根据物质的溶度积常数可知，此时生成的沉淀为氢氧化铁，还有
过量的二氧化锰，再加入氨水调节pH，使Cu2+转化为氢氧化铜沉淀，同时Mn2+不能沉淀，此时滤渣2 为
氢氧化铜，再加入硫化铵，生成CoS 沉淀，最后电解得到Mn。
【解析】（1）用硫酸浸取含锰矿石时，可采用将矿石粉碎、适当提高硫酸浓度，适当提高温度等方式提
高浸取速率。
（2）氧化过程中，MnO2将Fe2+氧化为Fe3+，自身被还原为Mn2+，离子方程式为MnO2+4H++2Fe2+=2Fe3+
+Mn2++2H2O。
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（3）根据分析可知，滤渣1 的主要成分为Fe(OH)3、MnO2，实验室为了加快固液混合物的分离，常用的
操作为抽滤。
（4）除杂2 步骤中，要使铜离子转化为氢氧化铜沉淀，锰离子不能发生沉淀，则c(Cu2+)≤10-5mol/L 时，
c(OH-)≥2
×10-8mol/L，c(H+)≤
×10-7mol/L，pH≥6.65，pH 至少为6.65。
（5）除杂3 中锰离子浓度为2.5mol/L，锰离子不能发生沉淀，则c(S2-)<10-10mol/L，同时Co2+要沉淀完
全，则c(Co2+)≤10-5mol/L，c(S2-)≥4×10-16mol/L，则10<pS≤15.4。
（6）电解废液中含有少量Mn2+，加入饱和NH4HCO3，有沉淀和气体生成，沉淀为碳酸锰，气体为二氧
化碳，离子方程式为Mn2++2
=MnCO3↓+CO2↑+H2O
22.【答案】（1）
（2）PbSO4
（3）锌粉置换出的铜或镉覆盖在锌的表面，形成原电池，增大反应速率
（4）Co2++
+2H+=Co3++NO↑+H2O
（5）4ZnS+6Li++6e-=3Zn+4Li1.5Zn0.25S
【分析】利用锌精矿(主要成分为硫化锌，还含有铁、钴、铜、镉、铅等元素的杂质)获得较纯锌锭时，先
将锌精矿焙烧，尾气含SO2等气体；焙烧后的氧化物主要有ZnO、PbO、CuO、Fe2O3、Co2O3、CdO，加
入稀硫酸进行酸浸，只有PbO 溶解并转化为PbSO4沉淀，其它氧化物都转化为硫酸盐进入浸出液；将浸
出液加入较粗锌粉进行一段沉积，得到铜渣；再将滤液加入较细锌渣进行二段沉积，得到镉渣；通入氧
气进行赤铁矿除铁，得到赤铁矿渣；滤液中加入β-萘酚、NaNO2溶液进行β-萘酚净化除钴、控制
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pH2.8~3，得到Co(C10H6ONO)3；再将滤液进行电解，得到废电解液和锌，将锌进行熔铸，从而得到锌
锭。
【解析】（1）铜为29 号元素，其基态原子的价电子排布式为3d104s1，价层电子排布图为
。
（2）焙烧后的氧化铅溶于稀硫酸，生成难溶的PbSO4，则“酸浸”中滤渣主要成分为PbSO4。
（3）从流程信息中可以看出金属性Zn＞Cd＞Cu，锌粉先置换出铜，后置换出镉，铜和镉都能覆盖在锌
的表面，形成原电池。则产生此现象的原因：锌粉置换出的铜或镉覆盖在锌的表面，形成原电池，增大
反应速率。
（4）NaNO2把Co2+氧化成Co3+，并生成NO，则Co2+被氧化的离子方程式：Co2++
+2H+=Co3+
+NO↑+H2O。
（5）①采用均摊法，可求出LixZnyS 晶胞中，含S2-个数为
=4，含Zn2+和Li+的个数为7，由化
合价的代数和为0 可知，LixZnyS 的化学式为Li1.5Zn0.25S。根据题干信息，在“充电过程中，发生合金化反
应生成LiZn(合金相)”，故ZnS 负极充电时得电子有Zn 生成，故充电过程中ZnS 到LixZnyS 的电极方程式
为4ZnS+6Li++6e-=3Zn+4Li1.5Zn0.25S。
②若Li2S 的晶胞参数为ann，设F 点的坐标为(1，1，1)，E 点的坐标为(
，
，
)，则EF 间的距离为
nm=
nm。
23.【答案】（1）将铌钽矿粉碎、搅拌、升高温度等
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（2）CaF2、MgF2 SiF4
（3）少量多次萃取
（4）
（5）6
【分析】花岗伟晶岩型铌钽矿（主要成分为
、
、
和少量的FeO、CaO、MgO 等）加入
HF、硫酸浸取，得到浸渣，主要成分为CaF2、MgF2，
可与HF 反应生成SiF4气体，得到浸出液加入
MIBK 萃取，分为水相和有机相，有机相加入纯水进行反萃取，在水相中加入氨气沉钽，得到氢氧化钽，
加热分解得
，电解制得Ta，水相加HF、KF 沉铌，得到K2NbF7，与Na 反应得到铌粉。
【解析】（1）加快“浸取”速率可采取的措施是：将铌钽矿粉碎、搅拌、升高温度等；
（2）由CaF2和MgF2的Ksp可知，“浸取”时得到的“浸渣”主要成分为：CaF2、MgF2；“浸取”时还
会产生“废气”，“废气”中除了挥发出的HF 还可能有
可与HF 反应生成的SiF4；
与氢氟酸
反应生成
，离子方程式为：
；
（3）“萃取”时，若萃取剂MIBK 的量一定，少量多次萃取接触更加充分，萃取效率更高；
（4）用金属钠还原
制取金属铌，根据氧化还原得失电子守恒的原子，可得到其化学方程式为：
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；
（5）由图可知，As 的配位数为6；由均摊法可知，一个晶胞中含有4 个TaAs，晶胞质量为：
，体积为
，密度为
。
24.【答案】（1）研磨 过滤 烧杯（或漏斗） 漏斗（或烧杯）
（2）20 170℃
（3）
（4）
（5）萃取剂
（6）B
【分析】由流程和信息可知，HDS 废催化剂氧化焙烧转化成
，经研磨碱浸后，
Ni 元素转化为NiO，和Al2O3一起成为浸出渣，MoO3和
一起转化为
进入浸出液，浸出液
中加入N263 有机试剂，
和有机溶剂发生
反
应，再加入反萃取剂
转化为
，进而经过一系列变化，生成钼，以此来解答。
【解析】（1）根据流程图可知，该流程中使用的能提高碱浸出率的措施为研磨；由操作1 得到浸出渣和
浸出液可知，操作1 为过滤，此操作在化学实验室中用到的玻璃仪器有：玻璃棒、烧杯、漏斗；
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（2）由图1 分析可知，Mo 浸出率在Na2CO3添加量
20 时已达90%以上，再提高
，Mo 浸出率
变化不大，因此
的最佳选择为20；同理，由图2 分析可知，Mo 浸出率在170℃时已达95%以上，再
升温变化不大，因此温度的最佳选择为170℃；
（3）
碱浸时有
生成，且浸出渣有NiO，则该反应的离子方程式为
；
（4）由题意可知，加入
反萃取发生的化学方程式为
；
（5）由流程图和（4）可知，可循环利用的物质为萃取剂；
（6）由
经
还原可得钼粉可知，通过热还原法得到金属钼，答案选B。
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