- 金属的冶炼（电解法）
- 共309题
在冶金工业上，通常均不能用化学还原剂制得的金属组是（ ）
正确答案
解析
解：A、工业上Na、Ba、Mg、Al的冶炼采用电解熔融的金属化合物的方法，不能用化学还原剂制得，故A正确；
B、工业上Zn、Fe、Cu的冶炼采用热还原法，即用还原剂（C、CO、H2、活泼金属等）将金属从其化合物中还原出来，故B错误；
C、工业上Na、K的冶炼采用电解熔融的金属化合物的方法，Zn、Fe的冶炼采用热还原法，即用还原剂（C、CO、H2、活泼金属等）将金属从其化合物中还原出来，故C错误；
D、工业上Mg、Al的冶炼采用电解熔融的金属化合物的方法，Zn、Fe的冶炼采用热还原法，即用还原剂（C、CO、H2、活泼金属等）将金属从其化合物中还原出来，故D错误；
故选A．
钛是继铁、铝后的第三金属，常温下钛的化学活性很小，仅能与氟气、氢氟酸等几种物质起作用．但在较高温度下，钛可与多种单质和化合物发生反应．工业上冶炼钛主要以钛铁矿、金红石（含TiO2大于96%）等为原料生产．
（1）由金红石为原料采用亨特（Hunter）法生产钛的流程如下：
①沸腾氯化炉中反应：TiO2（s）+2Cl2 （g）=TiCl4（l）+O2（g），在常温下能否自发进行（已知该反应△H=184kJ/mol，△S=57.74J/K）______（选填：“能”或“不能”）．
②已知：Ti（s）+2Cl2（g）=TiCl4（l）△H=-804.2kJ/mol；2Na（s）+Cl2（g）=2NaCl（s）△H=-882.0kJ/mol；
Na（s）=Na（l）△H=2.6kJ/mol．
则TiCl4（l）+4Na（l）=Ti（s）+4NaCl（s）△H=______kJ/mol
③海绵钛破碎后用0.5%～1.5%的盐酸洗涤，再用蒸馏水洗涤至中性，用盐酸洗涤的目的______．
（2）科学家从电解冶炼铝的工艺得到启发，找出了冶炼钛的新工艺．试回答下列有关问题．
①TiO2直接电解法（剑桥法）生产钛是一种较先进的方法，电解质为熔融的氯化钙，原理如右图所示，
②SOM技术是一种绿色环保先进技术，阳极用金属陶瓷，并用固体氧离子隔膜将两极产物隔开，阳极通入某种还原性气体，可防止CO、CO2污染物产生，通入的气体是______．
（3）海棉钛通常需要经过真空电弧炉里熔炼提纯，也可通过碘提纯法，原理为：
（a） 该反应正反应为的△H＞0
（b） 在不同温度区域，TiI4的量保持不变
（c） 在提纯过程中，I2的量不断减少
（d） 在提纯过程中，I2的作用是将粗钛从低温区转移到高温区．
正确答案
解：（1）①△G=△H-T△S=184kJ/mol-298K×0.05774kJ/K=166.79kJ＞0，所以不能自发进行，故答案为：不能；
②（I） Ti（s）+2Cl2（g）=TiCl4（l）△H=-804.2 kJ/mol；
（II） 2Na（s）+Cl2（g）=2NaCl（s）△H=-882.0kJ/mol；
（III） Na（s）=Na（l）△H=2.6kJ/mol，
将方程式2（II）-（I）-（III）得TiCl4（l）+4Na（l）=Ti（s）+4NaCl（s），
△H=2×（-882.0kJ/mol）-（-804.2kJ/mol）-2.6kJ/mol=-970.2kJ/mol
故答案为：-970.2；
③海绵钛中含有钠、氯化钠和钛的低价氯化物，盐酸能和钠反应，且能溶解氯化钠及钛的低价氯化物，从而得到较纯的钛，故答案为：除去其中的过量的钠并溶解氯化钠及钛的低价氯化物；
（2）①电解时，阴极上得电子发生还原反应，所以二氧化钛得电子生成钛和氧离子，电极反应式为TiO2+4e-=Ti+2O2-，故答案为：TiO2+4e-=Ti+2O2-；
②阴极上加入的物质应该具有还原性且是气体，反应后的生成物没有污染，水没有污染，所以该气体是氢气，故答案为：H2；
（3）（a）大多数混合反应是放热反应，该反应的正反应也是放热反应，则该反应正反应的△H＜0，故错误；
（b） 高于400℃，钛和氯气反应生成四氯化钛，在1250℃四氯化钛分解，所以在不同温度区域，TiI4的量不同，故错误；
（c） 在提纯过程中，高于400℃，碘和钛反应生成四氯化钛，在1250℃四氯化钛分解生成碘和钛，所以I2的量不变，故错误；
（d） 在提纯过程中，高于400℃，碘和钛反应生成四氯化钛，在1250℃四氯化钛分解生成碘和钛，所以I2的作用是将粗钛从低温区转移到高温区，故正确；
故选d．
解析
解：（1）①△G=△H-T△S=184kJ/mol-298K×0.05774kJ/K=166.79kJ＞0，所以不能自发进行，故答案为：不能；
②（I） Ti（s）+2Cl2（g）=TiCl4（l）△H=-804.2 kJ/mol；
（II） 2Na（s）+Cl2（g）=2NaCl（s）△H=-882.0kJ/mol；
（III） Na（s）=Na（l）△H=2.6kJ/mol，
将方程式2（II）-（I）-（III）得TiCl4（l）+4Na（l）=Ti（s）+4NaCl（s），
△H=2×（-882.0kJ/mol）-（-804.2kJ/mol）-2.6kJ/mol=-970.2kJ/mol
故答案为：-970.2；
③海绵钛中含有钠、氯化钠和钛的低价氯化物，盐酸能和钠反应，且能溶解氯化钠及钛的低价氯化物，从而得到较纯的钛，故答案为：除去其中的过量的钠并溶解氯化钠及钛的低价氯化物；
（2）①电解时，阴极上得电子发生还原反应，所以二氧化钛得电子生成钛和氧离子，电极反应式为TiO2+4e-=Ti+2O2-，故答案为：TiO2+4e-=Ti+2O2-；
②阴极上加入的物质应该具有还原性且是气体，反应后的生成物没有污染，水没有污染，所以该气体是氢气，故答案为：H2；
（3）（a）大多数混合反应是放热反应，该反应的正反应也是放热反应，则该反应正反应的△H＜0，故错误；
（b） 高于400℃，钛和氯气反应生成四氯化钛，在1250℃四氯化钛分解，所以在不同温度区域，TiI4的量不同，故错误；
（c） 在提纯过程中，高于400℃，碘和钛反应生成四氯化钛，在1250℃四氯化钛分解生成碘和钛，所以I2的量不变，故错误；
（d） 在提纯过程中，高于400℃，碘和钛反应生成四氯化钛，在1250℃四氯化钛分解生成碘和钛，所以I2的作用是将粗钛从低温区转移到高温区，故正确；
故选d．
下列有关金属冶炼的说法中，不正确的是（ ）
正确答案
解析
解：A．活泼金属采用电解熔融盐或氧化物的方法冶炼，钠属于活泼金属，工业上采用电解熔融氯化钠的方法冶炼，故A正确；
B．铝属于活泼金属，为亲氧元素，采用电解熔融氧化铝的方法冶炼，采用氢气还原Al203冶炼无法得到金属铝，故B错误；
C．金属性弱于铝的金属较高的金属可用铝热反应进行冶炼，如V、Cr、Mn、W等高熔点金属可利用利用铝热反应产生的高温来冶炼，故C正确；
D．不活泼金属可以采用加热分解法冶炼，Hg属于不活泼金属，直接加热氧化汞得到金属汞，故D正确；
故选B．
如图中的三种常用金属的开发利用之所以有先后，主要取决于（ ）
正确答案
解析
解：金属的活动性越强，冶炼的程度越难，利用的越晚，所以金属被人类开发利用的大致年限，之所以有先后，主要取决于金属的活动性大小．
故选D．
下列关于金属的冶炼，叙述错误的是（ ）
正确答案
解析
解：A．金属钠活泼，用电解法冶炼，故A正确；
B．铜的化学性质不活泼，一般火法或湿法均可制备铜，故B正确；
C．金属镁活泼，用电解法冶炼，故C错误；
D．铁可用氧化铁与铝在高温下反应来冶炼，属于铝热反应，故D正确．
故选C．
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