- 金属的冶炼（电解法）
- 共309题
钢铁工业是国家工业的基础．请回答钢铁冶炼、腐蚀、防护过程中的有关问题．
（1）工业用热还原法炼铁，写出由CO还原赤铁矿（主要成分为Fe2O3）的化学方程式：______．
（2）铁是一种重要的催化剂，请写出铁在有机反应中做催化剂的化学方程式：______．
（3）生产中可用盐酸来除铁锈．现将一生锈的铁片放入盐酸中，当铁锈被除尽后，溶液中发生的化合反应的化学方程式______．
（4）下列哪个装置可防止铁棒被腐蚀______．
（5）在实际生产中，可在铁件的表面镀铜防止铁被腐蚀．装置示意图如下：
请回答：
①A电极对应的金属是______（写元素名称），B电极的电极反应式是______．
②若电镀前铁．铜两片金属质量相同，电镀完成后将它们取出洗净．烘干．称量，二者质量差为5.12g，则电镀时电路中通过的电子为______mol．
③镀层破损后，镀铜铁比镀锌铁更容易被腐蚀，请简要说明原因______．
正确答案
Fe2O3+3CO
C6H6+Br2
2FeCl3+Fe═3FeCl2
BD
铜
Cu2++2e-═Cu
0.08
铁比铜活泼，镀层破坏后，在潮湿环境中形成原电池，铁为负极，加速铁的腐蚀
解析
解：（1）高温条件下，氧化铁和一氧化碳发生氧化还原反应生成铁和二氧化碳，反应方程式为：Fe2O3+3CO
故答案为：Fe2O3+3CO
（2）苯和液溴在铁作催化剂条件下发生取代反应生成溴苯，反应方程式为：C6H6+Br2
故答案为：C6H6+Br2
（3）铁锈的成分是Fe2O3•xH2O，能和盐酸反应生成氯化铁和水，氯化铁具有氧化性，能和铁发生氧化还原反应生成氯化亚铁，
反应方程式为2FeCl3+Fe═3FeCl2，
故答案为：2FeCl3+Fe═3FeCl2；
（4）作原电池正极或作电解池阴极的铁被保护，
A．该装置能构成原电池，但铁作负极，加速被腐蚀，故A错误；
B．该装置能构成原电池，铁作正极而被保护，故B正确；
C．铁和水接触不能被保护，故C错误；
D．该装置是电解池，铁作阴极而被保护，故D正确；
故选：B D；
（5）①在铁上镀铜时，铜作阳极连接原电池正极，铁作阴极连接原电池负极，所以A为铜，B为铁，铁电极上铜离子得电子生成铜单质，
电极反应式为 Cu2++2e-═Cu，
故答案为：铜；Cu2++2e-═Cu；
②电镀时，阳极上金属失电子导致金属质量减少，阴极上析出金属，导致质量增加，电镀后两极质量差的一半为阴极上析出的铜质量，
所以阴极上析出铜的质量=5.12g×
故答案为：0.08；
③铜、铁和电解质溶液构成的原电池中，铁作负极而加速被腐蚀，铁、锌和电解质溶液构成的原电池中，铁作正极被保护，所以镀层破损后，镀铜铁比镀锌铁更容易被腐蚀，
故答案为：铁比铜活泼，镀层破坏后，在潮湿环境中形成原电池，铁为负极，加速铁的腐蚀．
现代炼锌的方法可分为火法和湿法两大类，镉是生产硫酸锌的副产品，属于高毒性金属，试回答下列相关问题．
（1）火法炼锌是将闪锌矿（主要含ZnS）通过浮选．焙烧使它转化为氧化锌，再把氧化锌和焦炭混合，在鼓风炉中加热至1373-1573K，使锌蒸馏出来．主要反应为：
2ZnS+3O2
从火法炼锌蒸馏后的残渣中含多种金属单质及In2O3，可用硫酸提取铟，某研究机构对此研究数据如下．实验中涉及的酸度（每升溶液中含硫酸的质量）与铟的浸出率如图1；硫酸溶液的体积与固体的体积比如图2
①当酸度为196时，其物质的量浓度为______．
②从节约原料和浸出率考虑，适宜的酸度和液固比分别为：______，______．
（2）湿法炼锌的主要工艺流程为：
①从保护环境和充分利用原料角度，如何处理或利用烟气______．
②除去酸浸出液中的铁，可用H2O2氧化，再调节pH使之形成Fe（OH）3沉淀，写出H2O2氧化Fe2+的离子方程式______．
③酸浸出液还含有Cd2+，为了防止镉污染并回收镉，根据它们性质的差异，可用氢氧化钠溶液分离，已知Zn（OH）2和氢氧化铝一样也具有两性，试写出分离的离子方程式______．
正确答案
解：（1）①酸度为196时，说明1L溶液中硫酸的质量为196g，硫酸的物质的量为
②由图象可以看出，当酸度为180或液固比为6：1时，浸出率变化不大，从节约原料和浸出率考虑，适宜的酸度和液固比分别为：180； 6：1，故答案为：180； 6：1；
（2）①闪锌矿主要含ZnS，在焙烧时生成二氧化硫气体，如随意排放会污染环境，可用于生产硫酸，故答案为：将烟道气净化，用于生产硫酸等；
②H2O2具有氧化性，在酸性条件下将具有还原性的Fe2+离子氧化成Fe3+离子，故答案为：2Fe2++H2O2+2H+=2Fe3++2H2O；
③根据Zn（OH）2和氢氧化铝一样也具有两性，既可与酸反应生成盐和水，又能和碱反应生成盐和水，酸浸出液还含有Cd2+，为了防止镉污染并回收镉，可加过量的碱溶液，反应分别为：Cd2++2OH-=Cd（OH）2↓；Zn2++4OH-=ZnO22-+2H2O[或Zn2++4OH-=Zn（OH）42-]．
故答案为：Cd2++2OH-=Cd（OH）2↓；Zn2++4OH-=ZnO22-+2H2O[或Zn2++4OH-=Zn（OH）42-]
解析
解：（1）①酸度为196时，说明1L溶液中硫酸的质量为196g，硫酸的物质的量为
②由图象可以看出，当酸度为180或液固比为6：1时，浸出率变化不大，从节约原料和浸出率考虑，适宜的酸度和液固比分别为：180； 6：1，故答案为：180； 6：1；
（2）①闪锌矿主要含ZnS，在焙烧时生成二氧化硫气体，如随意排放会污染环境，可用于生产硫酸，故答案为：将烟道气净化，用于生产硫酸等；
②H2O2具有氧化性，在酸性条件下将具有还原性的Fe2+离子氧化成Fe3+离子，故答案为：2Fe2++H2O2+2H+=2Fe3++2H2O；
③根据Zn（OH）2和氢氧化铝一样也具有两性，既可与酸反应生成盐和水，又能和碱反应生成盐和水，酸浸出液还含有Cd2+，为了防止镉污染并回收镉，可加过量的碱溶液，反应分别为：Cd2++2OH-=Cd（OH）2↓；Zn2++4OH-=ZnO22-+2H2O[或Zn2++4OH-=Zn（OH）42-]．
故答案为：Cd2++2OH-=Cd（OH）2↓；Zn2++4OH-=ZnO22-+2H2O[或Zn2++4OH-=Zn（OH）42-]
冶炼Na、Al等活泼金属通常采用的方法是（ ）
正确答案
解析
解：根据金属的活动性强弱选择合适的冶炼方法，一般来说，活泼金属用电解法，较活泼金属用热还原法，不活泼金属如Hg、Ag等用热分解法冶炼，K、Ca、Na、Al等金属都是活泼金属，所以应采用电解其熔融盐或氧化物的方法冶炼，故选A．
（1）由下列物质冶炼相应金属时采用电解法的是______
a．Fe2O3 b．NaCl c．Cu2S d．Al2O3
（2）辉铜矿（Cu2S）可发生反应2Cu2S+2H2SO4+5O2=4CuSO4+2H2O，该反应的还原剂是______，当1mol O2发生反应时，还原剂所失电子的物质的量为______mol．向CuSO4溶液中加入镁条时有气体生成，该气体是______
（3）右图为电解精炼银的示意图，______（填a或b）极为含有杂质的粗银，若b极有少量红棕色气体生成，则生成该气体的电极反应式为______
（4）为处理银器表面的黑斑（Ag2S），将银器置于铝制容器里的食盐水中并与铝接触，Ag2S转化为Ag，食盐水的作用为______．
正确答案
解：（1）活泼金属采用电解法冶炼，钠、铝都是活泼金属，采用电解熔融态NaCl、Al2O3的方法冶炼，故选bd；
（2）在该反应中，Cu元素化合价由+1升高到+2，S元素由-2升高到+6，所以Cu2S做还原剂；
氧化还原反应中得失电子数相等，所以当有1molO2参与反应时失去4mol电子，则还原剂所失电子的物质的量为4mol；
硫酸铜是强酸弱碱盐，其溶液呈酸性，镁和酸反应生成氢气，
故答案为：Cu2S；4；氢气；
（3）电解精炼时，粗银做阳极，所以粗银是a极；
b电极是阴极，发生还原反应，生成了红棕色气体是NO2，电极反应：NO3-+e-+2H+=NO2↑+H2O，
故答案为：a；NO3-+e-+2H+=NO2↑+H2O；
（4）该装置构成原电池，氯化钠溶液作电解质溶液，促进溶液的导电能力，故答案为：作电解质溶液，形成原电池．
解析
解：（1）活泼金属采用电解法冶炼，钠、铝都是活泼金属，采用电解熔融态NaCl、Al2O3的方法冶炼，故选bd；
（2）在该反应中，Cu元素化合价由+1升高到+2，S元素由-2升高到+6，所以Cu2S做还原剂；
氧化还原反应中得失电子数相等，所以当有1molO2参与反应时失去4mol电子，则还原剂所失电子的物质的量为4mol；
硫酸铜是强酸弱碱盐，其溶液呈酸性，镁和酸反应生成氢气，
故答案为：Cu2S；4；氢气；
（3）电解精炼时，粗银做阳极，所以粗银是a极；
b电极是阴极，发生还原反应，生成了红棕色气体是NO2，电极反应：NO3-+e-+2H+=NO2↑+H2O，
故答案为：a；NO3-+e-+2H+=NO2↑+H2O；
（4）该装置构成原电池，氯化钠溶液作电解质溶液，促进溶液的导电能力，故答案为：作电解质溶液，形成原电池．
（2015秋•寿县校级月考）通过火法冶金炼出的铜是粗铜，含有Zn、Fe、Ag、Au等杂质．在实验室条件下用CuSO4溶液作电解液进行电解精炼，并对电解废液进行综合处理．
（1）电解精炼铜时粗铜板作______极，阴极电极反应式为______．电解过程中，电解液中c（Cu2+）______（填变大、变小、不变）．对电解废液进行如下处理
已知：①某些金属离子形成氢氧化物沉淀的pH如表
②Zn（OH）2+2NaOH=Na2ZnO2+2H2O
（2）滤液l中加入H2O2发生反应的离子方程式是______．
（3）加NaOH溶液调节溶液pH的范围是______．
（4）滤渣1跟稀HNO3反应的化学方程式是______．
正确答案
解：（1）在电解精炼铜时，阳极反应是金属锌、铁、镍等先失电子，阴极上是铜离子得电子产生铜，电解反应为：Cu2++2e-═Cu，精铜做阴极，粗铜作阳极；硫酸铜的浓度会变小，原因是锌、铁与硫酸铜发生置换反应，故答案为：阳；Cu2++2e-═Cu；变小；
（2）滴加H2O2能将亚铁离子氧化为三价铁离子便于除去，过氧化氢为氧化剂，二价铁为还原剂，所以反应为2Fe2++H2O2+2H+=2Fe3++2H2O，
故答案为：2Fe2++H2O2+2H+=2Fe3++2H2O；
（3）除去铁离子得到纯净的硫酸铜溶液，根据沉淀PH范围可知，应调节PH，使三价铁完全沉淀，铜离子不沉淀，所以加NaOH溶液调节溶液pH的范围是3.2≤pH＜4.7，故答案为：3.2≤pH＜4.7；
（4）金属银可以和稀硝酸反应生成硝酸银、一氧化氮和水，金不反应，所以滤渣1与硝酸反应的化学方程式为：3Ag+4HNO3═3AgNO3+NO↑+2H2O；故答案为：3Ag+4HNO3═3AgNO3+NO↑+2H2O．
解析
解：（1）在电解精炼铜时，阳极反应是金属锌、铁、镍等先失电子，阴极上是铜离子得电子产生铜，电解反应为：Cu2++2e-═Cu，精铜做阴极，粗铜作阳极；硫酸铜的浓度会变小，原因是锌、铁与硫酸铜发生置换反应，故答案为：阳；Cu2++2e-═Cu；变小；
（2）滴加H2O2能将亚铁离子氧化为三价铁离子便于除去，过氧化氢为氧化剂，二价铁为还原剂，所以反应为2Fe2++H2O2+2H+=2Fe3++2H2O，
故答案为：2Fe2++H2O2+2H+=2Fe3++2H2O；
（3）除去铁离子得到纯净的硫酸铜溶液，根据沉淀PH范围可知，应调节PH，使三价铁完全沉淀，铜离子不沉淀，所以加NaOH溶液调节溶液pH的范围是3.2≤pH＜4.7，故答案为：3.2≤pH＜4.7；
（4）金属银可以和稀硝酸反应生成硝酸银、一氧化氮和水，金不反应，所以滤渣1与硝酸反应的化学方程式为：3Ag+4HNO3═3AgNO3+NO↑+2H2O；故答案为：3Ag+4HNO3═3AgNO3+NO↑+2H2O．
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