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-1-热点专题强化练3金属矿物化工流程的突破1．某厂的酸性工业废水中含有一定量的Fe3＋、Cu2＋、Au3＋等离子。有人设计了如图所示的工艺流程，利用常用的酸、碱和工业生产中的废铁屑，从废水中回收金，并生产一定量的铁红和氧化铜。请回答下列问题：(1)图中标号处需加入的相应物质分别是①____________、②____________、③____________、④____________、⑤____________。(2)写出①处发生反应的离子方程式：________________________________________________________________________；写出③处发生反应的化学方程式：________________________________________________________________________。(3)铁红的化学式为________；分别写出铁红和氧化铜在工业上的一种主要用途：铁红______________________________________________；氧化铜_______________________。2．铝是重要的金属材料，铝土矿(主要成分是Al2O3和少量的SiO2、Fe2O3杂质)是工业上制取铝的原料。实验室模拟工业上以铝土矿为原料制取Al2(SO4)3和铵明矾晶体[NH4Al(SO4)2·12H2O]的工艺流程如图所示：请回答下列问题：(1)固体a的化学式为________，Ⅲ中通入足量CO2气体发生反应的离子方程式为________________________________________________________________________。(2)由Ⅴ制取铵明矾溶液的化学方程式为___________________________________，从铵明矾溶液中获得铵明矾晶体的实验操作依次为____________(填操作名称)、冷却结晶、过滤洗涤。(3)以1000kg含氧化铝36%的铝土矿为原料制取Al2(SO4)3，需消耗质量分数为98%的硫酸(密度1.84g·cm－3)________L(保留一位小数)。(4)若同时制取铵明矾和硫酸铝，通过控制硫酸的用量调节两种产品的产量。欲使制得的铵明矾和硫酸铝的物质的量之比为1∶1，则投料时铝土矿中的Al2O3和H2SO4的物质的量之-2-比为____________。3．工业上由黄铜矿(主要成分为CuFeS2)冶炼铜的主要流程如下：(1)步骤Ⅰ是在反射炉中进行的。把黄铜矿和石英砂混合加热到1000℃左右，黄铜矿与空气反应生成Cu和Fe的低价硫化物，且部分Fe的硫化物转变为低价氧化物。该过程中两个主要反应的化学方程式分别是、____________________________________________。(2)步骤Ⅱ是在转炉中发生的。冰铜含Cu量为20%～50%。转炉中，将冰铜加熔剂(石英砂)，在1200℃左右吹入空气进行吹炼。冰铜中的Cu2S被氧化为Cu2O。生成的Cu2O与Cu2S反应，生成含Cu量约为98.5%的泡铜，该过程发生反应的化学方程式分别是____________________、__________________________。气体A中的大气污染物可选用下列试剂中的________(填字母)吸收。a．浓硫酸b．稀硝酸c．NaOH溶液d．氨水(3)步骤Ⅲ是由泡铜冶炼粗铜的反应，其反应方程式为________________________________________________________________________。(4)用稀硝酸浸泡熔渣B，取少量所得溶液，滴加KSCN溶液后呈血红色，说明溶液中存在________(填离子符号)，检验溶液中还存在Fe2＋的方法是__________________________(注明试剂、现象)。4．(2015·潍坊模拟)铝灰的回收利用方法很多，现用含有Al2O3、SiO2和少量FeO·xFe2O3的铝灰制备Al2(SO4)3·18H2O，工艺流程如下：请回答下列问题：(1)写出加入过量稀硫酸溶解Al2O3的离子方程式：________________________________________________________________________。(2)流程中加入的KMnO4也可用H2O2代替，若用H2O2则发生反应的化学方程式为________________________________________________________________________。(3)已知：浓度均为0.1mol·L－1的金属阳离子，生成氢氧化物沉淀的pH如表所示：Al(OH)3Fe(OH)2Fe(OH)3开始沉淀时的pH3.46.31.5-3-完全沉淀时的pH4.78.32.8步骤③的目的是___________________________________________________；若在该浓度下除去铁的化合物，调节pH的最大范围是______________。(4)操作④发生反应的离子方程式为_____________________________________；为了验证该操作所得固体中确实含有MnO2，可选用的试剂是________或________。(5)进行操作⑤“一系列操作”时，下列仪器中不需用的是________(填序号)。A．蒸发皿B．坩埚C．玻璃棒D．酒精灯E．漏斗参考答案与详解1.解析：(1)本实验的目的是用废铁屑、常用的酸和碱从废水中回收金，并生产一定量的铁红和氧化铜。而废水中含有Fe3＋、Cu2＋、Au3＋，因此首先加入废铁屑将Cu和Au都置换出来。Cu和Au的分离可以利用Cu与稀硝酸能反应而Au不能反应，从而将其分离，Cu2＋和Fe2＋分别加入碱使其转化为沉淀，灼烧分别生成它们的氧化物。(2)由于废水显酸性，又含有Cu2＋、Fe3＋、Au3＋，因此加入铁屑发生反应的离子方程式为Fe＋2H＋===H2↑＋Fe2＋、Fe＋Cu2＋===Cu＋Fe2＋、3Fe＋2Au3＋===2Au＋3Fe2＋、2Fe3＋＋Fe===3Fe2＋。(3)铁红的化学式为Fe2O3，铁红常用作红色颜料，氧化铜常用作制铜盐的原料。答案：(1)①铁屑②稀硫酸③稀硝酸④氢氧化钠⑤氢氧化钠(2)Fe＋2H＋===Fe2＋＋H2↑，2Fe3＋＋Fe===3Fe2＋，Cu2＋＋Fe===Cu＋Fe2＋，2Au3＋＋3Fe===2Au＋3Fe2＋3Cu＋8HNO3(稀)===3Cu(NO3)2＋2NO↑＋4H2O(3)Fe2O3用作红色颜料用作制造铜盐的原料2.解析：(1)铝土矿中Al2O3和Fe2O3能溶于盐酸，SiO2不溶于盐酸，所以固体a的化学式为SiO2。Al2O3溶于过量烧碱生成NaAlO2溶液，在其中通入CO2生成Al(OH)3沉淀。(2)Al(OH)3分解生成Al2O3，Al2O3与稀硫酸、氨气反应生成铵明矾溶液。(3)m(Al2O3)＝1000kg×36%＝360kg，m(H2SO4)＝98×3×360102kg≈1037.6kg，需消耗质量分数98%的硫酸(密度1.84g·cm－3)为1037.6×103g1.84g·mL－1×98%≈575.4×103mL＝575.4L。(4)设制得的Al2(SO4)3和NH4Al(SO4)2·12H2O的物质的量都是1mol，则Al3＋共3mol，SO2－4共5mol，根据铝元素和SO2－4守恒原理可得，加入Al2O3和H2SO4的物质的量之比为32∶5＝3∶10。答案：(1)SiO2AlO－2＋CO2＋2H2O===HCO－3＋Al(OH)3↓(2)Al2O3＋4H2SO4＋2NH3===2NH4Al(SO4)2＋3H2O蒸发浓缩(3)575.4(4)3∶10-4-3.解析：(1)根据题目信息中的反应物和生成物以及氧化还原反应的规律可写出两个化学方程式。(2)气体A中含有SO2，SO2是酸性氧化物，选用碱性溶液吸收。(3)由泡铜制取粗铜，是Cu2O和Al发生氧化还原反应，根据氧化还原反应的配平方法进行配平可得化学反应方程式为3Cu2O＋2Al=====高温Al2O3＋6Cu。(4)向溶液中滴加KSCN溶液，溶液呈血红色，可推知溶液中一定含有Fe3＋；要检验溶液中还含有Fe2＋，可利用其还原性。答案：(1)2CuFeS2＋O2=====高温Cu2S＋2FeS＋SO22FeS＋3O2=====高温2FeO＋2SO2(2)2Cu2S＋3O2=====高温2Cu2O＋2SO22Cu2O＋Cu2S=====高温6Cu＋SO2↑c、d(3)3Cu2O＋2Al=====高温Al2O3＋6Cu(4)Fe3＋可取适量酸性KMnO4溶液置于试管中，滴入几滴该溶液，若酸性KMnO4溶液褪色或颜色变浅，说明该溶液中含有Fe2＋4.解析：(2)铝灰与稀硫酸反应后生成Al3＋、Fe3＋、Fe2＋，加入KMnO4或H2O2等氧化剂是把Fe2＋氧化为Fe3＋。(3)操作③调pH的目的是使Fe3＋生成Fe(OH)3沉淀而除去。(4)操作④加入MnSO4，依据溶液紫红色消失及操作④后的产物，可知MnSO4与KMnO4发生反应生成MnO2沉淀而除去MnO－4，溶液呈酸性配平电荷时用H＋配平；MnO2与浓盐酸加热生成黄绿色气体氯气，MnO2作催化剂使H2O2分解生成O2。(5)因为Al2(SO4)3·18H2O受热分解，所以不能用直接蒸干的方法，而用冷却结晶的方法，先蒸发浓缩使Al2(SO4)3稀溶液变为热的浓溶液(需要蒸发皿、玻璃棒、酒精灯)，然后冷却结晶(需要烧杯)，过滤洗涤(需要漏斗、玻璃棒)。答案：(1)6H＋＋Al2O3===2Al3＋＋3H2O(2)H2O2＋2FeSO4＋H2SO4===Fe2(SO4)3＋2H2O(3)将Fe2＋氧化为Fe3＋，并使Fe3＋转化为Fe(OH)3沉淀而除去2.8≤pH＜3.4(4)3Mn2＋＋2MnO－4＋2H2O===5MnO2↓＋4H＋浓盐酸双氧水(5)B