- 金属的冶炼(电解法)
- 共309题
下列金属冶炼的反应原理,错误的是( )
正确答案
解析
解:A.Na属于活泼金属,应该采用电解其熔融盐的方法冶炼,故A正确;
B.Mg属于活泼金属,应该采用电解其熔融盐的方法冶炼,故B错误;
C.Fe属于较活泼金属,应该采用热还原法冶炼,故C正确;
D.Hg属于不活泼金属,应该采用热分解法冶炼,故D正确;
故选B.
如图为细菌冶铜和火法冶铜的主要流程.
(1)①写出用惰性电极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若电解一定时间后,外加0.1mol的氢氧化铜可使电解液恢复到电解前的浓度,电路中转移电子物质的量______.
(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.下面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有的离子是______(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100mL 0.5mol•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
2CuSO4+2H2O2Cu+O2↑+2H2SO4
0.4mol
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;或适宜处理炉渣
不正确
阴极还会产生氢气
Cu2+、Cu+、Cl-
氯化亚铜
浓盐酸
氯化铜
0.01
解析
解:(1)①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+2H2O2Cu↓+O2↑+2H2SO4,
故答案为:2CuSO4+2H2O2Cu↓+O2↑+2H2SO4;
②用惰性电极电解一定浓度的硫酸铜溶液,通电一段时间后,向所得溶液中加入0.1molCu(OH)2后恰好恢复到电解前的浓度,说明原来电解是开始电解硫酸铜溶液2CuSO4+2H2O2Cu↓+O2↑+2H2SO4,随后电解水2H2O
2H2↑+O2↑,根据加入0.1molCu(OH)2后恢复到电解前的浓度,Cu(OH)2+H2SO4=CuSO4+2H2O根据原子守恒,将Cu(OH)2化学式改变为CuO•H2O,所以加入0.1molCu(OH)2就相当于加入0.1molCuO和0.1mol水,溶液中增加0.1mol氧化铜、0.1mol水,说明电解的硫酸铜为0.1mol,电解的水0.1mol,所以电解过程中转移电子为:反应Cu2++2e-=Cu,转移0.2mol电子,电解0.1mol水,2H2O
2H2↑+O2↑,转移电子物质的量为0.2mol,所以共转移电子0.4mol,
故答案为:0.4mol;
(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:2H2O2H2↑+O2↑;电解硫酸铜溶液时第一阶段:2CuSO4+2H2O
2Cu↓+O2↑+2H2SO4,第二阶段:2H2O
2H2↑+O2↑,
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;阴极还会产生氢气;
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;
化学学科的发展对人类文明进步起到了极为重要的作用.下列认识正确的是( )
正确答案
解析
解:A.人类对金、银、铜、铁、铝的认识与金属的活动性有关,金属越活泼,人类开发利用该金属的时间就越晚,与其在自然界分布关系无关,故A错误;
B.用空气、Cu、稀硫酸在加热条件下来制备CuSO4,反应为2Cu+2H2SO4+O2=2CuSO4+2H2O相对其它方法需要的硫酸少,该反应无污染性气体产生,故B正确;
C.MgCl2是离子化合物,在熔融状态下导电,能用电解熔融的MgCl2来制取金属镁,AlCl3是共价化合物,在熔融状态下不导电,故不能用电解熔融的AlCl3来制取金属铝,常采用电解氧化铝制铝,故C错误;
D.石油是一种重要化石燃料能源,但资源是有限的,且难以再生,人类正面临着石油短缺的难题,人类解决吃、穿、住、行最有效的方法就是寻找新能源,特别是提高太阳能的利用率,开发新能源核能和生产新产品,故D错误;
故选B.
下列有关金属或非金属的工业制法中,正确的是( )
正确答案
解析
解:A.Na属于活泼金属,采用电解熔融NaCl方法制备Na,如果电解饱和食盐水时,阴极上氢离子放电而不是钠离子放电,所以阴极上得不到Na,故A错误;
B.Al属于活泼金属,氯化铝属于共价化合物,在熔融状态下不导电,工业上采用电解熔融氧化铝的方法冶炼Al,故B错误;
C.高温下,2C+SiO22CO+Si,用焦炭在高温下还原二氧化硅来制备硅,故C正确;
D.冶炼铜的反应为:8CuFeSO2+2IO28Cu+4FeO+2Fe2O3+16SO2,所以是采用热氧化还原法冶炼Cu,故D错误;
故选C.
从海水中提取镁的工艺流程主体是( )
正确答案
解析
解:海水中含有镁离子,要想从海水中提取镁,首先要将镁离子转化为难溶性的氢氧化镁,所以向海水中加入碱,且加入的碱要廉价,所以可以选取熟石灰制取氢氧化镁;镁是活泼金属,所以工业上用电解熔融氯化镁或氧化镁的方法冶炼,但氧化镁熔点较高,电解时浪费热能,所以一般采用电解熔融氯化镁的方法冶炼,加入熟石灰后生成的氢氧化镁和盐酸反应生成氯化镁,氯化镁溶液在氯化氢氛围中制取无水氯化镁,然后采用电解熔融氯化镁的方法冶炼镁,故选B.
扫码查看完整答案与解析