《2025年资源库高中化学人教版》

例271 下列金属冶炼的反应原理,错误的是（ ）
A. $ MgCl_2(熔融)\xlongequal{电解}Mg+Cl_2 \uparrow $
B. $ Al_2O_3 + 3H_2\xlongequal{\triangle}2Al + 3H_2O $
C. $ Fe_3O_4 + 4CO\xlongequal{高温}3Fe + 4CO_2 $
D. $ 2HgO\xlongequal{\triangle}2Hg + O_2 \uparrow $

答案： B
解析：A项，Mg是活泼金属，一般用电解法制取，正确；B项，由于Al的还原性强于$ H_2 $，故B中反应不能发生，错误；C项，Fe的活动性介于Al与Cu之间，一般用热还原法制取，正确；D项，Hg的活动性排在Cu后面，一般用热分解法制取，正确。

例272 “灌钢法”是我国古代劳动人民早期钢铁冶炼技术的重大成就,主要是将生铁和熟铁(含碳量约为0.02%)混合加热,操作为将生铁熔液灌入熟铁中,再锻打成钢。下列说法错误的是（ ）
A. 钢是铁的含碳合金
B. 钢的含碳量越高,硬度和脆性越大
C. 生铁由于含碳量高,熔点比熟铁高
D. 炼铁的原料——赤铁矿的主要成分为$ Fe_2O_3 $

答案： C
解析：钢是含碳量低的铁合金，故A正确；钢的硬度和脆性与含碳量有关，随着含碳量的增大而增强，故B正确；生铁熔液灌入熟铁中，再锻打成钢，说明生铁的熔点低于熟铁，故C错误；赤铁矿的主要成分是$ Fe_2O_3 $，可用于冶炼铁，故D正确。

例273 某钢厂利用软锰矿(主要含有$ MnO_2 $，还含有少量$ SiO_2 $、$ Al_2O_3 $、$ Fe_2O_3 $、$ PbCO_3 $)吸收烧结烟气(主要含$ N_2 $、$ SO_2 $，还含有少量$ SO_3 $、粉尘)脱硫，同时制备$ MnSO_4 \cdot H_2O $晶体，流程如图9-9所示。
已知：①相关金属离子生成氢氧化物沉淀的pH（开始沉淀的pH按离子浓度为$ 0.1\ mol \cdot L^{-1} $计算）如表。
|金属离子|$ Al^{3+} $|$ Fe^{3+} $|$ Fe^{2+} $|$ Mn^{2+} $|
|----|----|----|----|----|
|开始沉淀的pH|3.8|1.5|6.3|8.8|
|完全沉淀的pH|5.2|2.8|8.3|10.8|
②等质量的$ MnSO_4 \cdot H_2O $溶于1份冷水、0.6份沸水，不溶于乙醇。
回答下列问题：
（1）将软锰矿粉碎并研磨后与一定比例的水充分混合搅拌制得软锰矿浆的目的是_______。在填料吸收塔中$ SO_2 $被吸收的主要反应的化学方程式为_______。
（2）已知烧结烟气中主要污染物$ SO_2 $的吸收率与pH的关系如图9-10所示，矿浆槽中加入$ MnCO_3 $的目的是_______。
（3）滤渣1的成分是_______。
（4）加入二氧化锰后调节pH的范围是_______。
（5）$ MnSO_4 $在水中的溶解度与温度关系如图9-11。由$ MnSO_4 $溶液获得较纯净的$ MnSO_4 \cdot H_2O $晶体的方法是控制温度在_______之间蒸发结晶，_______，洗涤、干燥得到$ MnSO_4 \cdot H_2O $晶体，洗涤过程中最佳的洗涤试剂为_______。

答案： （1）增大接触面积，提高气体吸收效率；吸收$ SO_3 $生成$ H_2SO_4 $，溶解$ Al_2O_3 $、$ Fe_2O_3 $；$ SO_2 + MnO_2 \xlongequal{} MnSO_4 $
（2）调节pH，增大$ SO_2 $的吸收率
（3）$ SiO_2 $、$ PbSO_4 $
（4）$ 5.2 \leq pH ＜ 8.8 $
（5）$ 80\sim 90\ ^{\circ}C $；趁热过滤；乙醇
解析：（1）因气体和固体一般很难进行充分反应，所以将矿石粉碎研磨后与水配成矿浆，可以增大反应物接触面积，加快反应速率，提高$ SO_2 $吸收效率，同时可以吸收$ SO_3 $生成$ H_2SO_4 $，溶解$ Al_2O_3 $、$ Fe_2O_3 $；$ SO_2 $被$ MnO_2 $吸收的主要反应为$ SO_2 + MnO_2 \xlongequal{} MnSO_4 $。
（2）根据图9-10可知$ pH＜3 $时$ pH $越小，$ SO_2 $的吸收率越低，需要加入消耗酸的物质调节pH，$ MnCO_3 $既能消耗酸又不引入新杂质。
（3）水窑气的物质溶于水生成硫酸，$ Al_2O_3 $、$ Fe_2O_3 $溶于$ H_2SO_4 $，$ SiO_2 $不溶于$ H_2SO_4 $，$ PbCO_3 $与$ H_2SO_4 $反应转化为$ PbSO_4 $，所以滤渣1为$ SiO_2 $、$ PbSO_4 $。
（4）加入$ MnO_2 $将$ Fe^{2+} $氧化为$ Fe^{3+} $，调节溶液pH，将$ Fe^{3+} $和$ Al^{3+} $转化为$ Fe(OH)_3 $和$ Al(OH)_3 $沉淀，而$ Mn^{2+} $不能沉淀，故需控制溶液的pH范围为$ 5.2 \leq pH ＜ 8.8 $。
（5）根据图9-11可知，温度较高时，$ MnSO_4 \cdot H_2O $的溶解度较小，$ 90\ ^{\circ}C $后温度对$ MnSO_4 \cdot H_2O $的溶解度影响不大，故应选择$ 80\sim 90\ ^{\circ}C $蒸发浓缩，趁热过滤；根据$ MnSO_4 \cdot H_2O $溶于水，不溶于乙醇，应当选用乙醇洗涤。