- 金属的冶炼（电解法）
- 共309题
现代炼锌的方法可分为火法（蒸馏法）和湿法（电解法）两大类．
Ⅰ．火法炼锌工艺如下：
焙烧和蒸馏过程中发生的主要反应有：
2ZnS（s）+3O2（g）═2ZnO（s）+2SO2（g）△H1=a kJ•mol-1 ①
2C（s）+O2（g）═2CO（g）△H2=b kJ•mol-1 ②
ZnO（s）+CO（g）═Zn（g）+CO2（g）△H3=c kJ•mol-1 ③
（1）以上三个反应中，一定是放热反应的是______（填序号）．
（2）反应：ZnS（s）+C（s）+2O2（g）═Zn（g）+SO2（g）+CO2（g）△H=______kJ•mol-1．
Ⅱ．湿法炼锌工艺如下：
（3）写出“浸出”主要反应的离子方程式：______．
（4）“电解”获得锌的电极反应为______．
（5）该工艺中可循环利用的物质是______（填化学式）．
正确答案
①②
ZnO+2OH-═ZnO22-+H2O
ZnO22-+2H2O+2e-═Zn+4OH-
NaOH
解析
解：（1）2ZnS（s）+3O2（g）═2ZnO（s）+2SO2（g）△H1=a kJ•mol-1 ①
2C（s）+O2（g）═2CO（g）△H2=b kJ•mol-1 ②
ZnO（s）+CO（g）═Zn（g）+CO2（g）△H3=c kJ•mol-1 ③
①属于金属化合物的燃烧反应，所以是放热反应；②是非金属碳的燃烧反应，所以是放热反应；③是金属和一氧化碳的氧化还原反应，是吸热反应．
故答案为：①②；
（2）2ZnS（s）+3O2（g）═2ZnO（s）+2SO2（g）△H1=a kJ•mol-1 ①
2C（s）+O2（g）═2CO（g）△H2=b kJ•mol-1 ②
ZnO（s）+CO（g）═Zn（g）+CO2（g）△H3=c kJ•mol-1 ③
方程式
所以△H=
故答案为：
（3）氧化锌与氧化铝相似，是两性氧化物，既能与酸反应又能与强碱反应，氧化锌和氢氧化钠反应生成偏锌酸盐和水离子方程式为ZnO+2OH-═ZnO22-+H2O，
故答案为：ZnO+2OH-═ZnO22-+H2O；
（4）电解偏锌酸钠溶液时，偏锌酸根离子失电子和水反应生成锌和氢氧根离子，即ZnO22-+2H2O+2e-═Zn+4OH-，
故答案为：ZnO22-+2H2O+2e-═Zn+4OH-；
（5）电解偏锌酸钠溶液时，生成氢氧化钠，由氧化锌制取偏锌酸钠溶液需要氢氧化钠溶液，所以氢氧化钠能循环利用，
故答案为：NaOH．
下列有关物质性质的应用正确的是（ ）
正确答案
解析
解：A．氯化铝的构成微粒是分子，属于分子晶体，为共价化合物，工业上采用电解氧化铝的方法冶炼铝，故A错误；
B．石英的主要成分是二氧化硅，二氧化硅可与氢氟酸反应生成四氟化硅气体，故B错误；
C．CaO遇水生成氢氧化钙，而氢氧化钙会和氯气反应，故C错误；
D．液氨汽化时要吸收大量的热，可用作制冷剂，故D正确；
故选D．
下列叙述正确的是（ ）
正确答案
解析
解：A、氯气中氯元素的化合价是0价，处于中间价态，所以氯气既有氧化性又有还原性，故A错误．
B、活泼金属的冶炼采用电解其熔融化合物的方法，铝是活泼金属，所以金属铝的生产是以Al2O3为原料，在熔融状态下进行电解，故B正确．
C、硅处于金属和非金属元素之间，所以是半导体材料，但光导纤维的主要原料是二氧化硅，故C错误．
D、碳酸钠和碳酸氢钠都能和氢氧化钙反应生成碳酸钙沉淀，所以不能用澄清石灰水澄清碳酸钠溶，应该向溶液中通入过量的二氧化碳，使碳酸钠转化为碳酸氢钠，故D错误．
故选B．
如图1为细菌冶铜和火法冶锎的主要流程．
（1）硫酸铜溶液一般呈______（填“酸”、“碱”或“中”）性，原因是______
（用离子方程式表示）．写出电解硫酸铜溶液的化学方程式：______（电解过程中，始终无氢气产生）．
（2）细菌冶金又称微生物浸矿，是近代湿法冶金工业上的一种新工艺．细菌冶铜与火法冶铜相比，优点为______（写出一点即可）．
（3）用惰性电极分别电解浓的氯化铜溶液和硫酸铜溶液．电解浓的氯化铜溶液时发现 阴极有金属铜生成，同时阴极附近会出现棕褐色溶液．而电解硫酸铜溶液时，没有棕褐色溶液生成．如图2是关于棕褐色溶液成分的探究：
①有同学认为，阴极附近出现的棕褐色溶液是氯气反应的结果，你认为他的猜测是 否正确？______（填“正确”或“不正确“），原因是______
资料1：一般具有混合价态（指化合物中同一元素存在两种不同的化合价，如Fe3O4中的 Fe元索）的物质的颜色比单一价态的物质的颜色要深．
资料2：CuCl微溶于水，能溶于浓盐酸．
②猜想：棕褐色溶液中可能含冇的离子是______（填3种主要离子符号）．
③验证猜想：完成实验方案（配制棕褐色溶液）．
取少量______固体于试管中，加入______使其溶解，再加入______溶液，观察现象．
④已知电解前，U形管中加入了 100 mLO.5mol．L-1 CuCl2溶液，电解结朿时电路中一共转移了0.03mol电子，且阴极生成0.64g铜，则形成的低价阳离子的物质的量为______mol．
正确答案
酸
Cu2++2H2O⇌Cu（OH）2+2H+
2CuSO4+2H2O
节约能源、环保、设备简单、操作方便；工艺条件易控制、投资少、成本低；适宜处理炉渣
不正确
阴极不会产生氯气
Cu2+、Cu+、Cl-
氯化亚铜
浓盐酸
氯化铜
0.01
解析
解：（1）硫酸铜为强酸弱碱盐，水解Cu2++2H2O⇌Cu（OH）2+2H+呈酸性，用惰性电极电解硫酸铜溶液，电解过程中，始终无氢气产生，则阴极发生Cu2++2e-═Cu，阳极氢氧根离子放电，4OH--4e-═H2O+O2↑，总反应为：2CuSO4+2H2O
故答案为：酸；Cu2++2H2O⇌Cu（OH）2+2H+；2CuSO4+2H2O
（2）湿法炼铜需在溶液中进行，相比湿法炼铜，细菌冶铜，在常温下用生物冶铜，节约能源、环保、设备简单、操作方便；工艺条件易控制、投资少、成本低，适宜处理炉渣，
故答案为：节约能源、环保、设备简单、操作方便；工艺条件易控制、投资少、成本低；适宜处理炉渣；
（3）用惰性电极电解氯化铜溶液，第一阶段：阳极发生氧化反应：2Cl--2e-=Cl2↑，阴极发生还原反应：Cu2++2e-=Cu，第二阶段：2H2O
①用惰性电极电解氯化铜溶液，电解过程中阳离子向阴极移动，所以阴极：第一阶段：Cu2++2e-=Cu，第二阶段：2H++2e-=H2↑，阴极不可能生成氯气，所以阴极附近会出现棕褐色溶液，并不是氯气反应的结果，
故答案为：不正确；阴极不会产生氯气；
②根据题干信息，混合价态的物质的颜色比单一价态的物质的颜色深，铜有Cu2+、Cu+的离子，所以棕褐色溶液中可能含有的离子是Cu2+、Cu+，溶液中还可能存在阴离子Cl-，
故答案为：Cu2+、Cu+、Cl-；
③为了验证溶液中是否存在Cu2+、Cu+，可通过对照试验进行验证，取少量氯化亚铜，固体于试管中，加入浓盐酸使其溶解，再加入氯化铜溶液，观察现象，
故答案为：氯化亚铜；浓盐酸；氯化铜；
④100mL 0.5mol•L-1 CuCl2溶液中含0.05molCuCl2，Cu2++2e-=Cu，生成0.64g铜转移0.02mol电子，电解结朿时电路中一共转移了0.03mol电子，根据题干信息，混合价态的物质的颜色比单一价态的物质的颜色深，所以还有0.01mol电子为+2价铜离子得电子生成+1价的铜离子，Cu2++e-=Cu+，则形成的低价阳离子的物质的量为0.01mol，
故答案为：0.01；
研究发现铜具有独特的杀菌功能，能较好地抑制病菌的生长．在工业上铜的冶炼大致可分为：
①富集：将硫化物矿石进行浮选；
②焙烧，主要反应为：2CuFeS2+4O2=Cu2S+3SO2+2FeO（炉渣）；
③制粗铜，在1200℃发生的主要反应为：2Cu2S+3O2=2Cu2O+2SO2；2Cu2O+Cu2S=6Cu+SO2↑；
④电解精炼．
下列说法不正确的是（ ）
正确答案
解析
解：A、生产的尾气可以通入氨水中生成亚硫酸铵，进而生成硫酸铵，故A正确；
B、每生产6molCu需要3molCuFeS2，根据题中方程式可知共需要氧气的物质的量为：12mol+3mol=15mol，故B错误；
C、反应中Cu2O为氧化剂，Cu2S既是氧化剂又是还原剂，故C正确；
D、精炼铜时，粗铜与电源正极相连，做电解池的阳极，故D正确．
故选B．
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