2.课时跟踪检测练 37.第八章 微专题突破(八) 以金属矿物、海水资源开发利用为背景的工艺流程题-【满分思维】2025-2026学年高中化学必修第二册（人教版）

本讲义聚焦金属矿物与海水资源开发利用的工艺流程这一核心知识点，系统梳理物质分离提纯、氧化还原反应、电解等原理，通过海水提镁、海带提碘、侯氏制碱等实例构建从资源到产品的转化脉络，形成知识学习支架。 该资料以真实工业流程为情境，题组分层设计（基础、综合、创新）培养科学思维（如反应原理分析）和科学探究与实践能力（如流程优化），课中辅助教师突破重难点，课后帮助学生查漏补缺，强化资源利用与环保的科学态度。

微专题突破(八)　以金属矿物、海水资源开发利用为背景的工艺流程题 (45分钟　80分) 题组过关·夯基础 1.(2分)海水中蕴含着丰富的矿物质。从海水中提取镁的主要过程如下: 下列说法中,不正确的是 (　　) A.过程Ⅰ发生的是物理变化 B.过程Ⅲ中主要发生复分解反应 C.过程Ⅰ~Ⅲ的目的是富集、提纯MgCl2 D.可以通过电解MgCl2溶液得到镁 【解析】选D。过程Ⅰ是蒸发浓缩,属于物理变化,A正确;过程Ⅲ是氢氧化镁和盐酸反应生成氯化镁和水,属于复分解反应,B正确;海水中氯化镁浓度低,过程Ⅰ~Ⅲ的目的是富集、提纯MgCl2,C正确;工业上通过电解熔融MgCl2冶炼金属镁,D错误。 2.(2分)由制铝工业废渣(主要含Fe、Ca、Si、Al等的氧化物)制取聚合硫酸铁铝净水剂的流程如下。下列有关说法不正确的是 (　　) A.控制适当反应温度并不断搅拌,有利于提高铁、铝浸取率 B.Al2O3与稀硫酸反应的离子方程式:Al2O3+6H+===2Al3++3H2O C.滤渣成分为SiO2 D.浸取过程中加入H2O2的目的是将Fe2+氧化为Fe3+ 【解析】选C。由流程可知,加稀硫酸发生的反应为Al2O3+6H+===2Al3++3H2O、CaO+2H++S===CaSO4↓+H2O、Fe2O3+6H+===2Fe3++3H2O或FeO+2H+=== Fe2++H2O或Fe3O4+8H+===Fe2++2Fe3++4H2O,加过氧化氢可氧化亚铁离子,过滤分离出滤渣为硅的氧化物SiO2和CaSO4,滤液含H+、Fe3+、Ca2+、Al3+,对滤液加热聚合,进一步得到聚合硫酸铁铝,以此来解答。控制适当反应温度并不断搅拌,可以加快反应速率,充分反应,有利于提高铁、铝浸取率,A正确;Al2O3与稀硫酸反应生成硫酸铝和水,离子方程式为Al2O3+6H+===2Al3++3H2O,B正确;由分析可知,滤渣成分为SiO2和CaSO4,C错误;过氧化氢可氧化亚铁离子,D正确。 3.(4分)某同学设计以下实验方案,从海带中提取I2。下列说法不正确的是 (　　) A.操作①是过滤 B.②中双氧水作还原剂 C.③的离子方程式是5I-+I+6H+===3I2+3H2O D.含I2的溶液经3步转化为I2的悬浊液,其目的是富集 【解析】选B。由流程可知,海带灰用热水溶解后,过滤,滤液中含碘离子,加过氧化氢氧化碘离子生成碘单质,加入试剂a萃取,a为苯或四氯化碳,分液得到含碘的有机溶液,再加NaOH溶液与碘反应生成I-和I,分液后向含I-和I的溶液中加稀硫酸发生的反应为5I-+I+6H+===3I2+3H2O,过滤提取得到粗碘。操作①是分离溶液与不溶性杂质,为过滤,A正确;向滤液中加入双氧水是将I-氧化为I2,体现双氧水的氧化性,B错误;I-和I在酸性条件下反应生成I2的离子方程式是5I-+I+6H+===3I2+3H2O,C正确;图中,含I2的溶液经3步转化为I2的悬浊液,其目的是富集碘元素,D正确。 4.(4分)侯氏制碱法工艺流程可用图表示。下列有关说法不正确的是 (　　) A.侯氏制碱法中CO2可来自煅烧石灰石 B.母液Ⅰ“吸氨”可使NaHCO3转化为Na2CO3,提高析出氯化铵的纯度 C.侯氏制碱法的工艺流程中应用了物质溶解度的差异 D.可以先通CO2,再通入NH3 【解析】选D。合成氨工业提供氨气和二氧化碳,先吸氨,再碳酸化,过滤得到母液Ⅰ,吸收氨气降温冷却得到氯化铵晶体,滤液中加入氯化钠盐析得到的母液Ⅱ为饱和食盐水,再循环使用,过滤得到的碳酸氢钠晶体煅烧得到碳酸钠为纯碱,生成的二氧化碳重新回到碳酸化步骤循环使用,据此分析可知。石灰石即碳酸钙,在高温下分解生成二氧化碳,原料廉价,CO2可来自煅烧石灰石,故A正确;通入氨气使溶液碱性增强,使碳酸氢钠转化为溶解度较大的碳酸钠,可以提高氯化铵的纯度,故B正确;侯氏制碱法是将NH3、CO2先后通入饱和NaCl溶液中,发生以下反应:NH3+CO2+H2O===NH4HCO3、NH4HCO3+NaCl===NH4Cl+NaHCO3↓,其中NaHCO3溶解度最小,故有NaHCO3的晶体析出,应用了物质溶解度的差异,故C正确;CO2在水中溶解度小,应先通入NH3,再通CO2,故D错误。 5.(4分)高铁酸钾(K2FeO4)具有杀菌消毒及净水作用,某实验小组在碱性条件下制备K2FeO4的流程如图所示: 下列说法错误的是 (　　) A.1 mol K2FeO4消毒能力相当于1.5 mol HClO B.氧化反应:3NaClO+2Fe(NO3)3+10NaOH===2Na2FeO4+3NaCl+6NaNO3+5H2O C.同温度时高铁酸钠溶解度大于高铁酸钾 D.提纯时,应用到的玻璃仪器有蒸发皿、玻璃棒、烧杯、酒精灯 【解析】选D。A.1 mol次氯酸得2 mol电子生成氯离子,1 mol K2FeO4得3 mol电子转化为铁离子,故1 mol K2FeO4消毒能力相当于1.5 mol HClO,故A正确;B.碱性条件下,NaClO和Fe(NO3)3反应生成Na2FeO4、NaCl、NaNO3和H2O,其反应的化学方程式为3NaClO+2Fe(NO3)3+10NaOH===2Na2FeO4+3NaCl+6NaNO3+ 5H2O,故B正确;C.流程图中高铁酸钠加入饱和氢氧化钾溶液转化为高铁酸钾,利用同温度时高铁酸钠溶解度大于高铁酸钾可生成高铁酸钾,故C正确;D.重结晶提纯时需要过滤,蒸发皿不是玻璃仪器,应用到的玻璃仪器有漏斗、玻璃棒、烧杯,故D错误。 综合应用·拓思维 6.(4分)CuSO4是一种重要的化工原料,其有关制备途径及性质如图所示。下列说法不正确的是(　　) A.相对于途径①,途径②更好地体现了绿色化学思想 B.Y可以是葡萄糖溶液 C.利用途径②制备16 g硫酸铜,被还原的硫酸的物质的量为0.1 mol D.途径①所用混酸中H2SO4与HNO3物质的量之比最好为3∶2 【解析】选C。途径①发生的反应会产生大气污染物NO,而第二种方案的反应为2Cu+O22CuO,CuO+H2SO4===CuSO4+H2O,不会产生污染环境的物质,因此途径②更好地体现了绿色化学思想,A正确;葡萄糖可与新制Cu(OH)2反应生成Cu2O沉淀,因此Y可以是葡萄糖溶液,B正确;n(CuSO4)==0.1 mol,根据物质在反应时的关系可知n(H2SO4)=0.1 mol,但是未发生氧化还原反应,C错误;途径①反应的离子方程式为3Cu+8H++2N===3Cu2++2NO↑+4H2O,N由稀硝酸提供,H+由稀硝酸和稀硫酸提供,所以HNO3为2 mol时,H2SO4为3 mol,故混酸中H2SO4与HNO3物质的量之比最好为3∶2,D正确。 7.(4分)利用海水提取溴和镁的过程如下,下列说法不正确的是 (　　) A.若提取1 mol Br2,至少需要标准状况下44.8 L的Cl2 B.工业上常利用电解熔融MgCl2冶炼金属镁 C.富集溴元素过程中,空气吹出法利用了溴易挥发的性质 D.工业溴中含少量Cl2,可用NaOH溶液除去 【解析】选D。因需要两次氧化溴离子,若提取1 mol Br2,至少需要标准状况下44.8 L的Cl2,A正确;金属镁在工业上利用电解熔融MgCl2冶炼,B正确;富集溴元素过程中,利用了溴易挥发的性质使用空气吹出法,C正确;卤素单质都能与NaOH溶液反应,故除去氯气的同时溴也反应了,D错误。 8.(4分)(双选)由含硒废料(主要含S、Se、Fe2O3、CuO、ZnO、SiO2等)在实验室中制取硒的流程如图所示: 下列说法错误的是 (　　) A.“分离”时得到含硫煤油的方法是分液 B.“酸溶”操作的目的是除去废料中的金属氧化物 C.“浸取”后的分离操作所用玻璃仪器为烧杯、漏斗 D.“酸化”时发生反应的离子方程式:SeS+2H+===Se↓+SO2↑+H2O 【解析】选A、C。由流程可知,煤油溶解S后,过滤分离出含硫的煤油,分离出Se、Fe2O3、CuO、ZnO、SiO2后,加硫酸溶解、过滤,滤液含硫酸铜、硫酸锌、硫酸铁,滤渣含Se、SiO2,再加亚硫酸钠浸取Se生成Na2SeSO3,最后酸化生成粗硒。A.“分离”的方法是过滤,故A错误;B.加稀硫酸溶解(酸溶)、过滤,滤液含硫酸铜、硫酸锌、硫酸铁,滤渣含Se、SiO2,操作的目的是除去废料中的金属氧化物,故B正确;C.“浸取”后的分离操作是过滤,用到的主要玻璃仪器是烧杯、漏斗和玻璃棒,故C错误;D.Na2SeSO3酸化生成粗硒,可知“酸化”时发生的离子反应方程式:SeS+2H+===Se↓+SO2↑+H2O,故D正确。 9.(4分)工业上用活性炭吸附海带提碘后废水中的I-制取I2,其流程如图所示: 下列说法不正确的是 (　　) A.氧化步骤发生反应的离子方程式为2N+4H++2I-===2NO↑+I2+2H2O B.活性炭吸附是为了净化水溶液 C.经洗脱后的溶液中,只含有大量的I-和I D.热空气能吹出I2,是因为I2在水中溶解度小、易升华 【解析】选B。NaNO2氧化I-时的离子方程式为2N+4H++2I-===2NO↑+I2+ 2H2O,A正确;活性炭吸附是为了吸收碘单质,B不正确;I2与NaOH(浓、热)反应的化学方程式为3I2+6NaOH(浓)===5NaI+NaIO3+3H2O,经洗脱后的溶液中,含有大量的I-和I,为碘与NaOH溶液反应生成,C正确;I2在水中溶解度小、易升华,因此热空气能吹出I2,D正确。 10.(4分)高铁铝土矿主要成分为Al2O3、Fe2O3、Fe3O4等,一种通过高铁铝土矿制备金属铁和Al2O3的工艺流程如图所示。下列说法错误的是(　　) A.“悬浮焙烧”时,铁矿磁化得到的主要为Fe3O4 B.“还原”时,1 mol C发生反应一定转移4 mol电子 C.矿渣经处理后可加入“碱溶”操作中 D.“沉淀”时,主要反应的离子方程式为CO2+[Al(OH)4]-===Al(OH)3↓+HC 【解析】选B。高铁铝土矿悬浮焙烧,铁矿磁化,铝矿活化后经磁选得到高铝铁精矿和高活化铝精矿,高铝铁精矿用碳还原得到铁;高活化铝精矿用氢氧化钠溶液碱溶后,得到四羟基合铝酸钠溶液,向四羟基合铝酸钠溶液中通入过量的二氧化碳得到氢氧化铝沉淀,煅烧得到氧化铝,据此解答。四氧化三铁具有磁性,则“悬浮焙烧”时,铁矿磁化得到的主要为Fe3O4,A正确;“还原”时涉及反应有C与Fe3O4反应生成CO2和Fe,也有可能有C+CO22CO的反应发生,则1 mol C反应转移电子不一定是4 mol,B错误;矿渣中含有氧化铝,经处理后可加入“碱溶”操作中,C正确;“沉淀”时,四羟基合铝酸钠溶液与过量的二氧化碳反应生成氢氧化铝和碳酸氢钠,则主要反应的离子方程式为CO2+[Al(OH)4]-===Al(OH)3↓+HC,D正确。 11.(4分)工业上用赤铁矿(主要含Fe2O3、FeO,还含有少量的Al2O3、CuO等杂质)制备绿矾(FeSO4·7H2O)的流程如下: 下列说法错误的是 (　　) A.NaOH溶液加入赤铁矿中发生反应的离子方程式为Al2O3+2OH-+3H2O=== 2[Al(OH)4]- B.“溶液Ⅰ”中氧化性最强的阳离子为Cu2+ C.试剂b为Fe D.操作③需要隔绝空气的主要原因是防止FeSO4被氧化 【解析】选B。赤铁矿加入NaOH溶液,Al2O3和NaOH溶液反应,Fe2O3、FeO、CuO不反应,过滤后取滤渣Ⅰ,加入试剂a,结合最后制取的是绿矾可知,试剂a是硫酸,反应后生成Fe2(SO4)3、FeSO4、CuSO4,加入试剂b将铜除去,则b是铁,铁和Fe3+反应生成Fe2+,铁和Cu2+反应生成Fe2+和铜,滤液Ⅱ中的溶质为FeSO4,隔绝空气蒸发浓缩、冷却结晶、过滤得到绿矾。根据以上分析可知,NaOH溶液加入赤铁矿中,Al2O3和NaOH溶液反应生成Na[Al(OH)4],反应的离子方程式为Al2O3+2OH-+ 3H2O===2[Al(OH)4]-,故A正确;“溶液Ⅰ”中除了含Fe2(SO4)3、FeSO4、CuSO4外还有过量的硫酸,氧化性最强的阳离子为Fe3+,故B错误;试剂b为Fe,故C正确;Fe2+具有较强的还原性,容易被空气中的氧气氧化,所以需要隔绝空气操作,故D正确。 12.(4分)钛是航空、军工、电力等领域的重要原材料。地壳中的含钛矿石之一是金红石(TiO2),其是冶炼钛的重要原料。生产钛的工艺流程如图所示: 已知:①常温下,钛既不与常见非金属单质反应,也不与强酸反应; ②加热时,钛可以和常见的非金属单质反应。 下列说法错误的是 (　　) A.CO属于不成盐氧化物 B.反应Ⅰ中每转移0.2 mol电子,同时生成标准状况下CO的体积为1.12 L C.反应Ⅱ的基本反应类型为置换反应 D.在反应Ⅱ中,氩气的作用为防止生成的钛被空气中的氧气氧化 【解析】选B。CO与碱不反应,不属于酸性氧化物,属于不成盐氧化物,A正确;反应Ⅰ的化学方程式为2C+TiO2+2Cl2TiCl4+2CO,生成1 mol CO,转移2 mol电子,因此每转移0.2 mol电子,标准状况下生成CO的体积为0.1 mol×22.4 L·mol-1=2.24 L,B错误;反应Ⅱ为置换反应,C正确;钛易被氧化,所以氩气的作用为防止生成的钛被空气中的氧气氧化,D项正确。 13.(4分)海水资源开发利用的部分过程如图所示。下列说法正确的是 (　　) A.向盐卤中通入的氧化剂可以是SO2 B.工业生产中常选用NaOH作为沉淀剂 C.粗盐可采用沉淀、过滤和结晶等过程提纯 D.常用电解熔融氧化镁的方法制备金属Mg 【解析】选C。由流程可知,海水晒盐分离出粗盐和盐卤,向盐卤中通入氧化剂如Cl2置换出溴单质,发生Cl2+2Br-===2Cl-+Br2,溶液中含镁离子,与沉淀剂生石灰或石灰乳反应生成氢氧化镁。向盐卤中通入的氧化剂可以是Cl2,目的是将溴离子氧化成溴单质,二氧化硫与溴离子不反应,A错误;从生产成本的角度,工业生产中常选用生石灰或石灰乳作为沉淀剂,便宜易得,B错误;粗盐溶于水,加沉淀剂除去杂质后过滤,蒸发结晶得到NaCl,C正确;常用电解熔融无水氯化镁的方法制备金属Mg,D错误。 14.(4分)由重晶石矿(主要成分是BaSO4,含SiO2等杂质)可制得氯化钡晶体,在实验室中某兴趣小组按下列流程制取氯化钡晶体: 下列说法不正确的是 (　　) A.“高温焙烧”前将原料研磨处理,能增大“高温焙烧”的反应速率 B.“高温焙烧”时SiO2可能被还原为Si C.“浸取过滤”发生的主要反应是非氧化还原反应 D.“高温焙烧”和“结晶”两处操作均需用到蒸发皿 【解析】选D。由流程可知,“高温焙烧”时发生反应BaSO4+4C4CO↑+BaS,加盐酸时BaS与HCl反应生成氯化钡和H2S,过滤分离出滤渣,滤液经蒸发浓缩、冷却结晶、过滤分离出BaCl2·2H2O。为提高原料的利用率,“高温焙烧”前原料需要经研磨处理,可增大接触面积,增大反应速率,且可充分反应,故A正确;“高温焙烧”时可能发生反应SiO2+2C2CO↑+Si,SiO2可能被还原为Si,故B正确;加盐酸时BaS与HCl反应生成氯化钡和硫化氢,无元素化合价变化,是非氧化还原反应,故C正确;“高温焙烧”需要坩埚,“结晶”需要蒸发皿,故D错误。 15.(14分)溴及其化合物在医药、农药、染料、阻燃剂等领域有广泛的用途。利用空气吹出法从海水(弱碱性)中提取溴的流程如图所示。 已知:溴单质的沸点为58.8 ℃。 (1)海水提溴用到SO2,则硫元素在元素周期表中的位置是__________。(1分)  (2)“吹出塔”中利用了溴的__________性。(2分)  (3)“吸收塔”中发生反应的离子方程式为_________________________。(3分)  (4)“蒸馏塔”中温度应控制在__________(填字母)。(2分)  A.40~50 ℃　　B.70~80 ℃　　C.100 ℃以上 (5)物质A是__________________(填化学式),可以循环利用,降低成本。(2分)  (6)探究“氧化”的适宜条件,测得不同条件下溶液中Br2的含量如图所示。 注:表示加入氯元素与海水中溴元素的物质的量之比。 ①“氧化”的适宜条件为__________________。(2分)  ②用离子方程式说明pH=7.5时溶液中Br2的含量较低的原因: _______________ ________________________。(2分)  【解析】浓缩海水通入氯气生成溴单质,空气吹入吹出塔将溴单质吹出,通入含有二氧化硫和水的吸收塔,生成HBr,通入蒸馏塔中,再次通入氯气,得到溴单质和HCl,用水蒸气将溴吹出并冷凝得到液溴,氯化氢可以在氧化过程中使用。(1)硫元素是16号元素,位于元素周期表第三周期ⅥA族;(2)可利用空气将溴单质吹出,是因为溴单质易挥发;(3)吸收塔中溴单质与二氧化硫、水发生反应生成HBr和H2SO4,离子方程式为Br2+SO2+2H2O===4H++2Br-+S;(4)溴单质的沸点是58.8℃,水的沸点是100℃,故温度应高于溴单质的沸点,低于水的沸点,答案选B;(5)物质A是HBr和Cl2反应的产物,化学方程式为2HBr+Cl2===2HCl+Br2,因而物质A是HCl;(6)①“氧化”条件应该选择溶液中溴单质的含量最高的,因而pH=1,=1.1时,溶液中的溴单质的含量最高,条件最适宜;②pH=7.5时,溶液呈碱性,而溴单质的水溶液呈现酸性,单质溴会与氢氧根离子发生反应,离子方程式为Br2+2OH-===Br-+BrO-+H2O。 答案:(1)第三周期ⅥA族　(2)挥发 (3)Br2+SO2+2H2O===4H++2Br-+S　(4)B　(5)HCl (6)①pH=1、=1.1　②Br2+2OH-===Br-+BrO-+H2O 迁移创新·提素能 16.(14分)海带,又名纶布、昆布、江白菜,是多年生大型食用藻类。海带成本低廉,营养丰富,是一种重要的海生资源。海带是一种营养丰富的食用褐藻,含有60多种营养成分。 海带中含有丰富的碘元素,从海带中提取碘,可经过以下实验步骤完成。 回答下列问题: (1)灼烧的目的是________________________。(2分)  (2)操作2和操作3用到的玻璃仪器有________________________。 (2分) (3)若有机层1在下层,则有机层2主要成分可能为______________。(2分)  (4)加入H2O2,发生反应的离子方程式为________________________。(3分)  (5)用铂丝蘸取少量水层2中溶液在酒精灯上灼烧,可观察到______________色。(2分)  (6)已知水层2中含I-、I,则反萃取过程发生反应的离子方程式为___________ _______________________。(3分)  【解析】(1)灼烧的目的是除去海带中的有机物;(2)操作2和操作3为萃取分液的操作,用到的玻璃仪器有分液漏斗、烧杯;(3)若有机层1在下层,则使用的萃取剂为四氯化碳,在反萃取后分离出有机层2,其主要成分可能为CCl4;(4)过氧化氢具有强氧化性,加入H2O2,酸性条件下,将碘离子氧化为碘单质,发生反应的离子方程式为2I-+H2O2+2H+===I2+2H2O;(5)钠的焰色为黄色,水层2中溶液中含有氢氧化钠引入的钠离子,其在酒精灯上灼烧,可观察到黄色;(6)反萃取过程中碘单质和浓氢氧化钠发生歧化反应生成碘化钠和碘酸钠,发生反应的离子方程式为3I2+6OH-===5I-+I+3H2O。 答案:(1)除去海带中的有机物　(2)分液漏斗、烧杯　(3)CCl4 (4)2I-+H2O2+2H+===I2+2H2O　(5)黄　(6)3I2+6OH-===5I-+I+3H2O - 15 - 学科网（北京）股份有限公司 $