- 金属的冶炼（电解法）
- 共309题
金属钾的冶炼可采用如下方法：2KF+CaC2
正确答案
解析
解：A．反应中K元素的化合价降低，被还原，KF为氧化剂，C元素化合价升高，被氧化，CaC2为还原剂，故A错误；
B．制备原理是利用K的沸点较低，不能说明C的还原性大于K，K的还原性较大，故B错误；
C．由于金属K活泼，不能利用溶液来制备，故C正确；
D．CaC2中，阴、阳离子个数比均为1：1，故D错误．
故选C．
下列有关工业生产所需原料或反应原理叙述错误的是（ ）
正确答案
解析
解：A．铝是活泼金属，可以采用电解熔融氧化铝和冰晶石的混合物的方法冶炼，冰晶石的作用是降低氧化铝熔化的温度，故A正确；
B．乙烯和苯都能发生加成反应，在一定条件下，苯和乙烯发生加成反应生成乙苯，故B正确；
C．在工业上，可以用苯、乙醇、水三元共沸法将固体氢氧化钠溶于乙醇和纯苯溶液中（或环己烷和乙醇溶液中），加热回流，通过塔式反应器连续反应脱水，使总碱量和游离碱达到标准为止，塔顶蒸出苯、乙醇和水的三元共沸混合物，塔底得到乙醇钠的乙醇溶液，故C正确；
D．工业上高炉炼铁的原理是：一氧化碳还原氧化铁可以获得金属铁，即Fe2O3+3CO
故选D．
钛是一种重要的金属，工业上用钛铁矿（主要成分为FeTiO3，含FeO、Al2O3、SiO2 等杂质）为原料制钛白粉（TIO2），TiO2常通过两种方法可制得 Ti．
其中，2H2SO4+FeTiO3=TiOSO4+FeSO4+2H2O．回答下列问题．
（l）净化钛矿石时，需用浓氢氧化钠溶液来处理，该过程中发生反应的化学方程式有：
SiO2+2NaOH=Na2SiO3+H2O 和______
（2）滤液①中的溶质主要是 FeSO4，检验其中Fe2+的方法是：______．
（3）从 TiOSO4→H2TiO3需要加热，则加热的目的是：______．
（4）电解 TiO2来获得 Ti 是以 TiO2作阴极，石墨为阳极，熔融CaO为电解液，用碳块作电解槽池．其阴极反应的电极反应式为：______．
（5）从化学平衡的角度解释：往TiO2和Cl2反应体系中加入焦炭后，能使反应 TlO2（s）+2Cl2（g）═TlCl4（l）+O2（g）顺利进行的原因是：______．
正确答案
解：（1）钛铁矿含FeO、Al2O3、SiO2等杂质，能与碱反应物质除了SiO2还有Al2O3，故答案为：Al2O3+2NaOH=2NaAlO2+H2O；
（2）因滤液①中的溶质主要是FeSO4，所一先加几滴KSCN溶液，再加几滴氯水，观察溶液是否变为红色，故答案为：取少许滤液①于试管中，滴入几滴KSCN溶液，无明显现象，然后滴入几滴氯水，溶液变为红色，说明其中含有Fe2+；
（3）从 TiOSO4→H2TiO3是物质水解的过程，加热能够促进水解的进行，故答案为：促进TiOSO4的水解；
（4）因TiO2作阴极，得到电子，被还原，得到单质Ti，故答案为：TiO2 +4e-=Ti+2O2-；
（5）因减少生成物的浓度，平衡正向移动，故答案为：碳单质与氧气反应减小产物浓度使平衡向右移动，导致反应顺利进行．
解析
解：（1）钛铁矿含FeO、Al2O3、SiO2等杂质，能与碱反应物质除了SiO2还有Al2O3，故答案为：Al2O3+2NaOH=2NaAlO2+H2O；
（2）因滤液①中的溶质主要是FeSO4，所一先加几滴KSCN溶液，再加几滴氯水，观察溶液是否变为红色，故答案为：取少许滤液①于试管中，滴入几滴KSCN溶液，无明显现象，然后滴入几滴氯水，溶液变为红色，说明其中含有Fe2+；
（3）从 TiOSO4→H2TiO3是物质水解的过程，加热能够促进水解的进行，故答案为：促进TiOSO4的水解；
（4）因TiO2作阴极，得到电子，被还原，得到单质Ti，故答案为：TiO2 +4e-=Ti+2O2-；
（5）因减少生成物的浓度，平衡正向移动，故答案为：碳单质与氧气反应减小产物浓度使平衡向右移动，导致反应顺利进行．
金属钾与金属钠的金属性相近，且钾比钠略强．如调整温度到一定程度，则可用金属钠与氯化钾反应制取金属钾：KCl+Na=NaCl+K（g）．根据平衡移动原理分析：
（1）钠能制取钾的原因是______．
（2）该反应制取钾的温度是______
A．97.8℃～770℃B．770℃～774℃C．774℃～882.9℃D．1413℃～1500℃
（3）在制取钾的过程中，为了提高原料的转化率可以采取的措施是______．
正确答案
解：（1）用金属钠和氯化钾之间在适宜的温度下发生反应，让生成的钾是气体，可以保证反应的发生，故答案为：产物K为气体；
（2）制取的适宜温度应能使K蒸汽分离出，而钠为液体，选择的温度应在774℃～882.9℃之间，故答案为：C；
（3）在制取钾的过程中，减小产物的浓度，可以使平衡右移，提高原料的转化率，故答案为：及时移去K．
解析
解：（1）用金属钠和氯化钾之间在适宜的温度下发生反应，让生成的钾是气体，可以保证反应的发生，故答案为：产物K为气体；
（2）制取的适宜温度应能使K蒸汽分离出，而钠为液体，选择的温度应在774℃～882.9℃之间，故答案为：C；
（3）在制取钾的过程中，减小产物的浓度，可以使平衡右移，提高原料的转化率，故答案为：及时移去K．
以钛铁矿（主要成分FeTiO3，钛酸亚铁）为主要原料冶炼金属钛，生产的工艺流程图如下，其中钛铁矿与浓硫酸发生反应的化学方程式为：FeTiO3+2H2SO4=TiOSO4+FeSO4+2H2O
回答下列问题：
（1）钛铁矿和浓硫酸反应属于______（选填“氧化还原反应”或“非氧化还原反应”）．
（2）上述生产流程中加入物质A的目的是防止Fe2+被氧化，物质A是______，上述制备TiO2的过程中，所得到的副产物和可回收利用的物质分别是______．
（3）反应TiCl4+2Mg=2MgCl2+Ti在Ar气氛中进行的理由是______．
（4）由二氧化钛制取四氯化钛所涉及的反应有：
TiO2（s）+2Cl2（g）+2C（s）=TiCl4（g）+2CO（g）△H1=-72kJ•mol-1
TiO2（s）+2Cl2（g）=TiCl4（g）+O2（g）△H2=+38.8kJ•mol-1
C（s）+CO2（g）=2CO（g）△H3=+282.8kJ•mol-1
①反应C（s）+CO2（g）=2CO（g）在高温下能够自发进行的原因是______．
②反应C（s）+O2（g）=CO2（g）的△H=______．
正确答案
解：（1）钛酸亚铁的化学式为FeTiO3，其中铁元素的化合价为+2价，氧元素的化合价为-2价，钛的化合价为+4价，钛铁矿和浓硫酸反应后，TiOSO4中钛的化合价为+4价，硫为+6价，氧元素的化合价为-2价，FeSO4中铁元素的化合价为+2价，氧元素的化合价为-2价，无化合价的变化，是非氧化还原反应，
故答案为：非氧化还原反应；
（2）亚铁离子易被氧化为铁离子，加入金属铁可以防护被氧化，所以A是金属铁，根据流程，所得到的副产物是绿矾，可回收利用的物质是硫酸，故答案为：Fe；绿矾和硫酸；
（3）Mg和Ti都有较强还原性，在高温下都易被空气中的O2氧化，镁和二氧化碳反应生成氧化镁和碳，镁和氮气反应生成氮化镁，所以反应TiCl4+2Mg=2MgCl2+Ti需在Ar气氛中进行，
故答案为：防止高温下Mg和Ti与空气中的氧气（或氮气、二氧化碳）作用；
（4）①根据反应能否自发进行的判据△H-T△S，△H＞0，所以高温下才自发进行，说明该反应的△S＞0（或熵增加），故答案为：△S＞0（或熵增加）；
②已知反应a、TiO2（s）+2Cl2（g）+2C（s）=TiCl4（g）+2CO（g）△H1=-72kJ•mol-1
b、TiO2（s）+2Cl2（g）=TiCl4（g）+O2（g）△H2=+38.8kJ•mol-1
c、C（s）+CO2（g）=2CO（g）△H3=+282.8kJ•mol-1
根据盖斯定律，反应C（s）+O2（g）=CO2（g）可以看成是a-b-c获得，所以该化学反应的焓变△H=-72kJ•mol-1-282.8kJ•mol-1-38.8kJ•mol-1=-393.6 kJ/mol，
故答案为：-393.6 kJ/mol．
解析
解：（1）钛酸亚铁的化学式为FeTiO3，其中铁元素的化合价为+2价，氧元素的化合价为-2价，钛的化合价为+4价，钛铁矿和浓硫酸反应后，TiOSO4中钛的化合价为+4价，硫为+6价，氧元素的化合价为-2价，FeSO4中铁元素的化合价为+2价，氧元素的化合价为-2价，无化合价的变化，是非氧化还原反应，
故答案为：非氧化还原反应；
（2）亚铁离子易被氧化为铁离子，加入金属铁可以防护被氧化，所以A是金属铁，根据流程，所得到的副产物是绿矾，可回收利用的物质是硫酸，故答案为：Fe；绿矾和硫酸；
（3）Mg和Ti都有较强还原性，在高温下都易被空气中的O2氧化，镁和二氧化碳反应生成氧化镁和碳，镁和氮气反应生成氮化镁，所以反应TiCl4+2Mg=2MgCl2+Ti需在Ar气氛中进行，
故答案为：防止高温下Mg和Ti与空气中的氧气（或氮气、二氧化碳）作用；
（4）①根据反应能否自发进行的判据△H-T△S，△H＞0，所以高温下才自发进行，说明该反应的△S＞0（或熵增加），故答案为：△S＞0（或熵增加）；
②已知反应a、TiO2（s）+2Cl2（g）+2C（s）=TiCl4（g）+2CO（g）△H1=-72kJ•mol-1
b、TiO2（s）+2Cl2（g）=TiCl4（g）+O2（g）△H2=+38.8kJ•mol-1
c、C（s）+CO2（g）=2CO（g）△H3=+282.8kJ•mol-1
根据盖斯定律，反应C（s）+O2（g）=CO2（g）可以看成是a-b-c获得，所以该化学反应的焓变△H=-72kJ•mol-1-282.8kJ•mol-1-38.8kJ•mol-1=-393.6 kJ/mol，
故答案为：-393.6 kJ/mol．
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