第8章 2 聚焦突破9 浅析以金属矿物 海水资源开发利用为载体的化学工艺流程（Word教参）-【学霸笔记·同步精讲】2025-2026学年高中化学必修第二册（人教版）

本高中化学讲义聚焦工艺流程题，系统梳理其“主线主产品，分支副产品，回头为循环”的结构规律，详解研磨、水浸、酸浸等原料预处理方法，构建从基础结构到操作方法再到目标分析法的学习支架。 资料以海水提溴、铝土矿冶炼等真实情境为载体设计突破集训，通过具体题目解析培养学生证据推理与模型建构的科学思维，强化科学探究与实践能力。课中辅助教师教学，课后助力学生查漏补缺，提升解决实际问题的能力。

1．工艺流程题的结构 规律：“主线主产品，分支副产品，回头为循环”。 2．对原料预处理的常用方法 (1)研磨——减小固体颗粒的体积，增大固体与液体或气体间的接触面积，增大反应速率。 (2)水浸——与水接触反应或溶解。 (3)酸浸——与酸接触反应或溶解，使可溶性金属离子进入溶液，不溶物通过过滤除去。 (4)灼烧——除去可燃性杂质或使原料初步转化，如从海带中提取碘时灼烧就是为了除去可燃性杂质。 (5)煅烧——改变结构，使一些物质能溶解，并使一些杂质在高温下氧化、分解，如煅烧高岭土。 3．解答工艺流程题的方法——目标分析法 (1)制备类工艺流程题一般由多步连续的操作组成，每一步操作都有具体的目标、任务。 (2)要求用理论回答的问题应采用“四段论法” 【突破集训】 1．(2025·北京丰台区高一月考)下图为“吹出法”海水提溴技术的流程图。下列说法正确的是 (　　) A.“吹出塔”的作用是用空气中O2的氧化性将Br－转化为Br2从溶液中分离 B.“吸收塔”中利用SO2将空气中的O2还原 C.“吹出塔”和“蒸馏塔”中发生的主要化学反应可以用同一离子方程式表示 D.“蒸馏塔”中剩余溶液的溶质主要是H2SO4 解析：选C。“吹出塔”的作用将Br2吹出进入吸收塔中，A项错误；“吸收塔”中利用SO2将Br2还原为Br－，B项错误；“吹出塔”和“蒸馏塔”中发生的主要化学反应均为Br－被氯气氧化为Br2，可以用同一离子方程式表示，C项正确；“吸收塔”中是二氧化硫、水和Br2反应，生成HBr和H2SO4，从“吸收塔”进入“蒸馏塔”的只有HBr溶液，故“蒸馏塔”中不存在H2SO4，D项错误。 2．(2025·保定高一检测)海洋中有丰富的水生生物和化学资源。海水晒盐后，以其母液(卤水)和贝壳为原料，还可以生产一种具有特殊用途的材料——纳米氧化镁，其简要流程如下： 下列说法正确的是 (　　) A.步骤Ⅰ的煅烧可在表面皿中直接进行 B.纳米MgO溶于水后形成的分散系可产生丁达尔效应 C.步骤Ⅱ中发生反应的离子方程式为Ca(OH)2＋Mg2+===Mg(OH)2＋Ca2+ D.滤液中含有的微粒仅为Ca2+和Cl－ 解析：选C。固体灼烧应该在坩埚中进行，因此步骤Ⅰ的煅烧不能在表面皿中直接进行，A错误；纳米MgO的微粒直径超过100 nm，溶于水后形成的分散系不是胶体，不能产生丁达尔效应，B错误；步骤 Ⅱ 沉淀镁离子，其中发生反应的离子方程式为Ca(OH)2＋Mg2+===Mg(OH)2＋Ca2+，C正确；滤液中含有的微粒主要为Ca2+和Cl－，还含有少量Mg2+等，D错误。 3．(2025·张家口高一统考)海藻中含碘元素。从海藻中提取碘的实验过程如下图所示。下列关于该实验的说法正确的是 (　　) A.①灼烧海藻用到的仪器是酒精灯、蒸发皿、玻璃棒 B.取少量含碘离子的溶液加入淀粉，溶液变蓝 C.将Cl2换成硫酸和过氧化氢，更符合绿色化学理念 D.海藻灰中含有的硫酸盐、碳酸盐在实验②中实现与碘分离 解析：选C。①灼烧海藻应该在坩埚中进行，用到的仪器有三脚架、瓷坩埚、泥三角、酒精灯、坩埚钳等，故A错误；碘离子不能使淀粉溶液变蓝，单质碘能使淀粉溶液变蓝，故B错误；将Cl2换成硫酸和过氧化氢，过氧化氢无毒，还原产物是水，更符合绿色化学理念，故C正确；海藻灰中含有的硫酸盐、碳酸盐在实验③中实现与碘分离，故D错误。 4．铝是一种重要金属，从铝土矿(主要成分为Al2O3、Fe2O3、SiO2等)中冶炼Al的工业生产流程如下图(SiO2是酸性氧化物，不溶于盐酸)： (1)步骤Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ都要用到的分离方法是 ________，该操作要用到的玻璃仪器有烧杯、玻璃棒、________。 (2)写出向溶液C中通入少量CO2生成Al(OH)3沉淀的离子方程式：________________________________________________________________________。 (3)生产过程中，除CaO可以循环使用外，还可以循环使用的物质有CO2、____________(填化学式)。 (4)常用的金属冶炼方法有热分解法、高温还原法和电解法，铝的冶炼属于________法。采用电解熔融Al2O3制备铝而不用氯化铝的原因是________________________________________________________________________。 (5)经分析，a t铝土矿可以冶炼出b t的铝(假设各生产环节中无损耗)，则原铝土矿中Al2O3的纯度(质量分数)________(用含a、b的最简式表示)。 解析：由题图可知，铝土矿(主要成分为Al2O3、Fe2O3、SiO2等)与过量的盐酸反应后过滤得沉淀B和溶液A，则沉淀B为SiO2，溶液A中含有AlCl3、FeCl3、HCl等；向溶液A中加入过量的NaOH溶液后过滤，得到的沉淀D为氢氧化铁，溶液C中含有四羟基合铝酸钠、氯化钠、氢氧化钠等；向溶液C中通入少量二氧化碳后过滤，得到氢氧化铝沉淀，溶液E中含有碳酸钠、氯化钠等，向溶液E中加入氧化钙得到的沉淀G为碳酸钙，同时得到氢氧化钠溶液，氢氧化钠溶液可以循环利用，碳酸钙煅烧分解得到的氧化钙和二氧化碳也可以循环利用；灼烧Al(OH)3得到氧化铝，电解熔融的氧化铝可得到铝单质。 (1)由分析可知，步骤Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ都要用到的分离方法是过滤，该操作要用到的玻璃仪器有烧杯、玻璃棒、漏斗。 (2)溶液C中四羟基合铝酸钠和少量CO2反应生成Al(OH)3沉淀、Na2CO3和H2O，离子方程式为2[Al(OH)4]－＋CO2===2Al(OH)3↓＋CO＋H2O。 (3)由分析可知，生产过程中，除CaO可以循环使用外，还可以循环使用的物质有CO2、NaOH。 (4)铝是较活泼金属，工业上通过电解熔融氧化铝的方法冶炼铝；氯化铝是共价化合物，熔融氯化铝不能导电，因此采用电解熔融氧化铝制备铝。 (5)a t铝土矿可以冶炼出b t的铝(假设各生产环节中无损耗)，根据铝元素守恒可知，Al2O3～2Al，m(Al2O3)＝ t，原铝土矿中Al2O3的纯度为×100%＝×100%。 答案：(1)过滤　漏斗　(2)2[Al(OH)4]－＋CO2===2Al(OH)3↓＋CO＋H2O　(3)NaOH　(4)电解　氯化铝是共价化合物，熔融氯化铝不能导电　(5)×100% 5．镁及其合金是用途很广的金属材料。工业上冶炼镁的方法有两种，电解法和皮江法。电解法是电解熔融的MgCl2，皮江法是Si在高温下还原MgO。相关各物质的熔点见下表： 物质 MgO MgCl2 Mg Si 熔点/℃ 2 852 714 649 1 410 Ⅰ.电解法冶炼镁。 化工厂利用卤水(主要成分为NaCl和MgCl2)生产金属镁的一种工艺流程如下： (1)Y与Z反应后的产物溶于水可得X溶液，从而实现了Y的再利用，Z的化学式为___________。 (2)“沉淀”中除Mg(OH)2外，还可能含有的杂质为__________(填化学式)。 Ⅱ.皮江法冶炼镁，工艺流程如下： (3)气体a为__________(填化学式)。 (4)白云石煅烧前粉碎的目的是_______________________________ ____________________________________________________。 (5)还原炉需控制温度为1 200 ℃左右，并抽空气到近似真空。还原炉中发生的主要反应有___________________________________________、 SiO2＋CaOCaSiO3。 解析：Ⅰ.电解法冶炼镁中，牡蛎壳经高温煅烧，得到生石灰即氧化钙，氧化钙溶于水生成氢氧化钙，再与卤水中的镁离子反应生成氢氧化镁，过滤得到氢氧化镁沉淀，氢氧化镁和盐酸反应生成氯化镁，电解熔融氯化镁得到金属镁和氯气，氯气转化成HCl重复利用。(1)电解熔融氯化镁生成镁和氯气，故Y为Cl2，X为HCl，Cl2和H2反应生成HCl，HCl溶于水得到盐酸，从而实现了Cl2的再利用，故Z的化学式为H2。(2)生石灰与水反应生成氢氧化钙，氢氧化钙将Mg2+转化为氢氧化镁沉淀，氢氧化钙在水中的溶解度较小，故“沉淀”中可能含有的杂质为Ca(OH)2。 Ⅱ.皮江法冶炼镁中，白云石煅烧分解生成氧化钙、氧化镁和二氧化碳，硅与氧化镁反应生成镁单质，冷凝得到粗镁锭。(3)白云石煅烧分解生成氧化钙、氧化镁和二氧化碳，故气体a为CO2。(4)白云石煅烧前粉碎的目的是增大固体表面积，增大化学反应速率。(5)还原炉中发生的反应有硅还原氧化镁、生成的二氧化硅与氧化钙反应得到硅酸钙，反应的化学方程式分别为2MgO＋Si2Mg＋SiO2、SiO2＋CaOCaSiO3。 答案：Ⅰ.(1)H2 (2)Ca(OH)2 Ⅱ.(3)CO2 (4)增大固体表面积，增大化学反应速率 (5)2MgO＋Si2Mg＋SiO2 学科网（北京）股份有限公司 $