第14讲 金属资源的开发
一、 选择题(每小题只有一个选项符合题意)
1 不同的金属在冶炼方法上也有所不同，下列说法正确的是( )
A. 钒、铬、锰、铁等难熔金属通常采用铝热法炼制
B. 铝及其合金是电气、工业、家庭广泛使用的材料，是因为铝的冶炼方法比较简单
C. 由于钠、镁、铝等金属化学性质太活泼，人们通常采用电解熔融状态下的氯化物的方式来获取它们的单质
D. 炼铁时加入的焦炭除了提供热量外，还用来制造还原剂一氧化碳
2 [2025南通崇川期初调研]从炼钢粉尘(主要含Fe3O4、Fe2O3和ZnO)中提取锌的流程如图所示。“盐浸”过程中ZnO转化为[Zn(NH3)4]2+，并有少量Fe2+和Fe3+浸出。下列说法不正确的是( )
A. 1 mol [Zn(NH3)4]2+含16 mol σ键
B. “盐浸”过程中需补充NH3，防止浸液pH下降
C. “滤渣”的主要成分为Fe(OH)3
D. “沉锌”过程中得到的“滤液”可循环利用
3 [2025连云港中学月考]以废弃锌锰干电池(主要成分是Zn和MnO2，还含有少量炭黑)为原料制取ZnSO4、MnSO4溶液，进而得到复合微肥的流程如图所示。下列说法正确的是( )
浸取时，MnO2与FeS(不溶于水)反应的离子方程式：8MnO2＋2FeS＋
16H＋===8Mn2+＋2SO＋2Fe2+＋8H2O
B. 浸取液中主要存在离子有：H＋、Fe3+、Zn2+、S2-、Mn2+、SO
C. 过滤Ⅱ所得的滤渣为ZnCO3
D. 过滤所得ZnSO4、MnSO4溶液中：c(Zn2+)＋c(Mn2+)4 CuSO4是一种重要的化工原料，其有关制备途径如图所示。下列说法正确的是( )
A. 途径①所用混酸中H2SO4与HNO3物质的量之比最好为2∶3
B. 利用途径③制备16 g硫酸铜，消耗硫酸的物质的量为0.1 mol
C. 生成等量的硫酸铜，三个途径中参加反应的硫酸的物质的量：①＝②＝③
D. 与途径①③相比，途径②更好地体现了“绿色化学”思想
5 [2025南通海安期初]Co3O4在磁性材料、电化学领域应用广泛，利用钴渣主要含(Co2O3、FeO)制备Co3O4的流程如图所示。下列说法正确的是( )
A. “浸取”后的滤液中主要阳离子有：H＋、Fe3+、Co3+
B. (NH4)2C2O4溶液中：c(NH)＋c(H＋)＝c(C2O)＋c(HC2O)＋c(OH－)
C. “沉钴”时将(NH4)2C2O4换成Na2C2O4，则制得的Co3O4纯度降低
D. “煅烧”时每生成1 mol Co3O4反应转移2 mol电子
6 一种以菱苦土(MgO)为原料制备金属Mg的新工艺流程如图所示。
下列说法正确的是( )
A. 电解得到12 g Mg，同时得到11.2 L Cl2
B. 用铂丝蘸取滤渣在酒精灯火焰上灼烧，可观察到焰色为紫色
C. 为加快菱苦土的溶解，在高温下用玻璃棒不断搅拌
D. 降温结晶发生的反应为Mg(NO3)2＋2KCl===2KNO3↓＋MgCl2
7 以混有SiO2的MgCO3为原料制备氧化镁的实验流程如图所示。
下列说法错误的是( )
A. 酸浸的离子方程式为CO＋2H＋===H2O＋CO2↑
B. 浸出渣的成分是SiO2
C. 母液的主要溶质是NH4Cl
D. 固体X是Mg(OH)2
8 下图是部分矿物资源铝土矿(主要成分为氧化铝、氧化铁)和黄铜矿(主要成分为CuFeS2)的利用及产品生产流程，下列有关说法不正确的是( )
A. 除杂过程中铝元素的存在如下变化：Al2O3―→[Al(OH)4]－―→Al(OH)3
―→Al2O3
B. Al和Cu(精)均在电解槽的阴极获得
C. 粗铜炼制过程中反应为2CuFeS2＋O2Cu2S＋2FeS＋SO2，每转移1.2 mol电子，则有0.2 mol硫被氧化
D. 若通过电解法分别制铝和铜的过程中转移电子数相等，理论上获得的铝和铜的物质的量之比为3∶2
9 CuCl为白色固体，难溶于水和乙醇，潮湿时易被氧化，常用作媒染剂。以废铜渣(主要成分为Cu，含少量Ni、Al2O3等)为原料制备CuCl的工艺流程如图所示。
下列说法正确的是( )
A. 1 mol配合物Ni(CO)4中σ键的数目为4 mol
B. “碱溶”时发生反应的离子方程式为2Al＋2OH－＋6H2O===2[Al(OH)4]－＋3H2↑
C. “还原”后所得溶液中大量存在的离子有：Cu2+、 H＋、 Cl－、 SO
D. “洗涤”时使用乙醇能防止CuCl被氧化
二、 非选择题
10 [2025镇江期初]一种从某铜镍矿(主要成分为CuFeS2、FeS2、NiO、MgO、SiO2等)中回收Cu、Ni的流程如图所示。
(1) 基态Cu2+的外围电子排布为________。
(2) “氧压浸出”过程中，加压的目的是_______________________________。
(3) “萃铜”时发生的反应为Cu2+(水相)＋2HR(有机相) CuR2(有机相)＋2H＋(水相)，适当增大溶液pH有利于铜的萃取，其原因是_____________________
____________________。
(4) “沉铁”过程生成黄钠铁矾沉淀的离子方程式为_____________________
______________________________________________________________________。
(5) 单质镍与碳、镁形成某晶体的晶胞结构如图所示，该晶体中Mg和Ni的原子个数之比为________。
(6)“沉镍”时，为确保Ni2+沉淀完全，理论上应调节溶液pH≥________(已知：25 ℃时，Ksp[Ni(OH)2]＝4×10-15，lg2＝0.3；当溶液中c(Ni2+)≤1×10-5 mol/L时，可认为该Ni2+沉淀完全)。
(7) 测定NiSO4·7H2O粗品的纯度。取3.000 g NiSO4·7H2O粗品溶于水(滴加几滴稀硫酸)配成100.0 mL溶液，取25.00 mL溶液于锥形瓶中，滴入几滴指示剂，用0.050 00 mol/L的Na2H2Y标准溶液滴定，平均消耗标准溶液50.00 mL。计算确定粗品中NiSO4·7H2O的纯度________(已知：Ni2+＋H2Y2-===NiY2-＋2H＋，写出计算过程)。
第14讲 金属资源的开发
1 D
2 C 1 mol [Zn(NH3)4]2+中含有4 mol Zn—N配位键和12 mol N—H共价键，该离子中的配位键和共价键均属于σ键，共含16 mol σ键，A正确；“盐浸”过程中，发生的主要反应为ZnO＋2NH＋2NH3===[Zn(NH3)4]2+＋H2O，NH3被消耗，可导致浸液pH下降，故需补充NH3，B正确：“盐浸”过程中，只有少量Fe2+和Fe3+浸出，故“滤渣”的主要成分为Fe3O4、Fe2O3，C错误；“沉锌”过程中，发生的主要反应为[Zn(NH3)4]2+＋S2-===ZnS↓＋4NH3，得到的“滤液”中含有NH3/NH4Cl，可在“盐浸”过程中循环利用，D正确。
3 D 浸取时，MnO2是氧化剂，FeS是还原剂，产物是Mn2+、SO、Fe3+和H2O，A错误；H＋、S2-不能大量共存，B错误；加ZnCO3调节溶液pH沉铁，故过滤Ⅱ所得的滤渣中应该含有Fe(OH)3，C错误；电荷守恒式为c(H＋)＋2c(Zn2+)＋2c(Mn2+)＝2c(SO)＋c(OH－)，滤液的pH＝4.0，则c(H＋)>c(OH－)，则c(Zn2+)＋c(Mn2+)4 D
5 C “沉钴”时得到的是CoC2O4，Co元素显＋2价，故 “浸取”后的滤液中不含Co3+，A错误；电荷守恒式中，c(C2O)的系数应为2，B错误； “沉钴”时将(NH4)2C2O4换成Na2C2O4，夹杂在沉淀中的Na＋在空气中煅烧不能被除去，则制得的Co3O4纯度降低，C正确；“煅烧”时的反应为3CoC2O4＋2O2Co3O4＋6CO2，Co、C元素的化合价均升高，每生成1 mol Co3O4反应转移8 mol电子，D错误。
6 D 7 A 8 D 9 D
10 (1) 3d9 (2) 增大O2的浓度，加快化学反应速率 (3) 适当增大溶液pH，c(H＋)减小，促使萃取平衡正向移动，提高铜的萃取率 (4) Na＋＋3Fe3+＋2SO＋3H2O＋3MgO===NaFe3(SO4)2(OH)6↓＋3Mg2+ (5) 1∶3 (6) 9.3
(7) 93.67%(计算过程见解析)
解析：(4) “沉铁”过程中，MgO的作用是调节溶液pH，书写离子方程式时，MgO应出现在反应物中，具体离子方程式见答案。(5) 由均摊法知，晶胞中，Mg个数＝8×＝1，Ni个数＝6×＝3，该晶体中Mg和Ni的原子个数之比为1∶3。(6) “沉镍”时，为确保Ni2+沉淀完全，理论上溶液中的c(OH－)≥ ＝ mol/L＝2×10-5 mol/L，pOH≤5－lg2＝5－0.3＝4.7，pH＝14－pOH≥14－4.7＝9.3。(7) 根据滴定方程式：Ni2+＋H2Y2-===NiY2-＋2H＋可知，恰好滴定到终点时，n(Ni2+)＝n(H2Y2-)＝0.050 00 mol/L×0.050 00 L＝2.500×10-3 mol，滴定取了25 mL粗品溶液，则100 mL该溶液中含有的n(Ni2+)＝4×2.500×10-3 mol＝1.000×10-2 mol，即NiSO4·7H2O的物质的量为1.000×10-2 mol，则m(NiSO4·7H2O)＝n(NiSO4·7H2O)×M(NiSO4·7H2O)＝1.000×10-2 mol×281 g/mol＝2.81 g，则粗品中NiSO4·7H2O的纯度＝×100%≈93.67%。(共21张PPT)
模块二
无机物的转化与应用
主题4 金属及其化合物
第14讲 金属资源的开发
配套练习
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一、 选择题(每小题只有一个选项符合题意)
1 不同的金属在冶炼方法上也有所不同，下列说法正确的是( )
A. 钒、铬、锰、铁等难熔金属通常采用铝热法炼制
B. 铝及其合金是电气、工业、家庭广泛使用的材料，是因为铝的冶炼方法比较简单
C. 由于钠、镁、铝等金属化学性质太活泼，人们通常采用电解熔融状态下的氯化物的方式来获取它们的单质
D. 炼铁时加入的焦炭除了提供热量外，还用来制造还原剂一氧化碳
答案：D
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2 [2025南通崇川期初调研]从炼钢粉尘(主要含Fe3O4、Fe2O3和ZnO)中提取锌的流程如图所示。“盐浸”过程中ZnO转化为[Zn(NH3)4]2＋，并有少量Fe2＋和Fe3＋浸出。下列说法不正确的是( )
A. 1 mol [Zn(NH3)4]2＋含16 mol σ键
B. “盐浸”过程中需补充NH3，防止浸液pH下降
C. “滤渣”的主要成分为Fe(OH)3
D. “沉锌”过程中得到的“滤液”可循环利用
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答案：C
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3 [2025连云港中学月考]以废弃锌锰干电池(主要成分是Zn和MnO2，还含有少量炭黑)为原料制取ZnSO4、MnSO4溶液，进而得到复合微肥的流程如图所示。下列说法正确的是( )
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4 CuSO4是一种重要的化工原料，其有关制备途径如图所示。下列说法正确的是( )
A. 途径①所用混酸中H2SO4与HNO3物质的量之比最好为2∶3
B. 利用途径③制备16 g硫酸铜，消耗硫酸的物质的量为0.1 mol
C. 生成等量的硫酸铜，三个途径中参加反应的硫酸的物质的量：①＝②＝③
D. 与途径①③相比，途径②更好地体现了“绿色化学”思想
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答案： D
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5 [2025南通海安期初]Co3O4在磁性材料、电化学领域应用广泛，利用钴渣主要含(Co2O3、FeO)制备Co3O4的流程如图所示。下列说法正确的是( )
A. “浸取”后的滤液中主要阳离子有：H＋、Fe3＋、Co3＋
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C. “沉钴”时将(NH4)2C2O4换成Na2C2O4，则制得的Co3O4纯度降低
D. “煅烧”时每生成1 mol Co3O4反应转移2 mol电子
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6 一种以菱苦土(MgO)为原料制备金属Mg的新工艺流程如图所示。
下列说法正确的是( )
A. 电解得到12 g Mg，同时得到11.2 L Cl2
B. 用铂丝蘸取滤渣在酒精灯火焰上灼烧，可观察到焰色为紫色
C. 为加快菱苦土的溶解，在高温下用玻璃棒不断搅拌
D. 降温结晶发生的反应为Mg(NO3)2＋2KCl===2KNO3↓＋MgCl2
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答案：D
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7 以混有SiO2的MgCO3为原料制备氧化镁的实验流程如图所示。
下列说法错误的是( )
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B. 浸出渣的成分是SiO2
C. 母液的主要溶质是NH4Cl
D. 固体X是Mg(OH)2
答案：A
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8 下图是部分矿物资源铝土矿(主要成分为氧化铝、氧化铁)和黄铜矿(主要成分为CuFeS2)的利用及产品生产流程，下列有关说法不正确的是
( )
A. 除杂过程中铝元素的存在如下变化：
Al2O3―→[Al(OH)4]－―→Al(OH)3―→Al2O3
B. Al和Cu(精)均在电解槽的阴极获得
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D. 若通过电解法分别制铝和铜的过程中转移电子数相等，理论上获得的铝和铜的物质的量之比为3∶2
答案：D
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9 CuCl为白色固体，难溶于水和乙醇，潮湿时易被氧化，常用作媒染剂。以废铜渣(主要成分为Cu，含少量Ni、Al2O3等)为原料制备CuCl的工艺流程如图所示。
下列说法正确的是( )
A. 1 mol配合物Ni(CO)4中σ键的数目为4 mol
B. “碱溶”时发生反应的离子方程式为2Al＋
2OH－＋6H2O===2[Al(OH)4]－＋3H2↑
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答案： D
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二、 非选择题
10 [2025镇江期初]一种从某铜镍矿(主要成分为CuFeS2、FeS2、NiO、MgO、SiO2等)中回收Cu、Ni的流程如图所示。
(1) 基态Cu2＋的外围电子排布为________。
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(2) “氧压浸出”过程中，加压的目的是________________________
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(3) “萃铜”时发生的反应为Cu2＋(水相)＋2HR(有机相)??CuR2(有机相)＋2H＋(水相)，适当增大溶液pH有利于铜的萃取，其原因是______
____________________。
(4) “沉铁”过程生成黄钠铁矾沉淀的离子方程式为______________
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(5) 单质镍与碳、镁形成某晶体的晶胞结构如图所示，该晶体中Mg和Ni的原子个数之比为________。
(6) “沉镍”时，为确保Ni2＋沉淀完全，理论上应调节溶液pH≥
________(已知：25 ℃时，Ksp[Ni(OH)2]＝4×10－15，lg2＝0.3；当溶液中c(Ni2＋)≤1×10－5 mol/L时，可认为该Ni2＋沉淀完全)。
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(7) 测定NiSO4·7H2O粗品的纯度。取3.000 g NiSO4·7H2O粗品溶于水(滴加几滴稀硫酸)配成100.0 mL溶液，取25.00 mL溶液于锥形瓶中，滴入几滴指示剂，用0.050 00 mol/L的Na2H2Y标准溶液滴定，平均消耗标准溶液50.00 mL。计算确定粗品中NiSO4·7H2O的纯度________(已知：Ni2＋＋H2Y2－===NiY2－＋2H＋，写出计算过程)。
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Thank you for watching
