- 开发利用金属矿物和海水资源
- 共2554题
下列有关金属的工业制法中,正确的是( )
正确答案
解析
解:A.工业制钠是电解熔融NaCl:2NaCl2Na+Cl2↑,而电解纯净的NaCl溶液:2NaCl+2H2O
2NaOH+H2↑+Cl2↑,得不到钠,故A错误;
B.工业制铁是CO还原铁矿石:3CO+Fe2O32Fe+3CO2,故B正确;
C.氧化镁熔点高,工业制镁是电解熔融氯化镁:MgCl2Mg+Cl2↑,故C错误;
D.钠能与水反应,工业制钛:在氩气的气氛中,用过量的镁在加热条件下与TiCl4反应制得金属钛,TiCl4+2Mg Ti+2MgCl2,故D错误;
故选B.
下列相关工业制法的描述不正确的是( )
正确答案
解析
解:A、工业上是电解熔融氯化钠制取金属钠,故A正确;
B、工业上是电解熔融氧化铝制取金属铝,氢氧化铝受热易分解为氧化铝,故B错误;
C、工业上是以石英、纯碱、石灰石为原料制玻璃,故C正确;
D、粗硅的制备原理:焦炭在电炉中还原二氧化硅,故D正确.
故选B.
(2015秋•沈阳校级月考)已知工业上真空炼铷的原理如下:2RbCl+Mg⇌MgCl2+2Rb(g),对于此反应的进行能给予正确解释的是( )
正确答案
解析
解:A、铷的金属活动性比镁强,故A错误;
B、已知真空炼铷的原理如下:2RbCl+Mg═MgCl2+2Rb(气),该条件下,生成物Rb为气态,把铷蒸气抽出,则减少了生成物的浓度,平衡向正方向移动,所以反应可以不断向生成Rb(气)方向进行,故B正确;
C、MgCl2属于离子晶体、Rb属于金属晶体,Rb熔点较低,所以氯化镁熔点高于Rb,故C错误;
D、铷的单质化学性质活泼,单质状态不如化合态稳定.故D错误.
故选B.
铜的冶炼大致可分为:
(1)富集,将硫化物矿进行浮选;
(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.
下列说法正确的是( )
正确答案
解析
解:A、SO2有毒,不能直接排放到空气中,故A错误;
B、反应的总反应方程式为6CuFeS2+15O2=6Cu+12SO2+6FeO,由6molCuFeS2生成6molCu,共消耗15molO2,故B正确;
C、在反应2Cu2O+Cu2S=6Cu+SO2↑中,Cu的化合价由+1价升高为+2价,S的化合价由-2价升高为+4价,反应物中Cu2O只做氧化剂,Cu2S既是氧化剂又是还原剂,故C错误;
D、精炼铜时,粗铜做阳极,与电源的正极相连,故D错误.
故选B.
工业上常用电解法冶炼的金属是( )
正确答案
解析
解:A、Na、Mg、Al等活泼或较活泼金属的化合物与C、CO或H2等不反应,故采用电解法冶炼制备,故A正确;
B、金属铜的冶炼采用热还原法,故B错误;
C、金属银的冶炼采用热分解法,故C错误;
D、金属铁的冶炼采用热还原法,故D错误.
故选A.
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沸腾氯化炉中反应的化学方程式为:______
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
请写出用液态钠与四氯化钛置换出钛的热化学方程式______
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,用盐酸洗涤的目的是______.
(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,原理如图所示,在阴极,被还原的Ca进一步还原TiO2获得钛,则在阴极所发生的反应为:______.
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,只允许氧离子通过,在电解过程中阳极通入某种还原性气体,可防止CO、CO2污染物产生,通入的气体若是H2,则阳极电解反应式为______.
正确答案
解:(1)①沸腾炉中的反应物有TiO2、2Cl2、2C反应会生成TiCl4和2CO,即发生化学反应:TiO2+2Cl2+2C=TiCl4+2CO,故答案为:TiO2+2Cl2+2C=TiCl4+2CO;
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:4Na(l)+TiCl4(l)=4NaCl(s)+Ti(s)△H=-970.2kJ/mol;
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2Ca2++4e-+TiO2=2CaO+Ti,故答案为:2Ca2++4e-+TiO2=2CaO+Ti;
②电解过程中阳极通入还原性气体氢气,发生失电子的还原反应,即:H2+O2--2e-=H2O,故答案为:H2+O2--2e-=H2O.
解析
解:(1)①沸腾炉中的反应物有TiO2、2Cl2、2C反应会生成TiCl4和2CO,即发生化学反应:TiO2+2Cl2+2C=TiCl4+2CO,故答案为:TiO2+2Cl2+2C=TiCl4+2CO;
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:4Na(l)+TiCl4(l)=4NaCl(s)+Ti(s)△H=-970.2kJ/mol;
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2Ca2++4e-+TiO2=2CaO+Ti,故答案为:2Ca2++4e-+TiO2=2CaO+Ti;
②电解过程中阳极通入还原性气体氢气,发生失电子的还原反应,即:H2+O2--2e-=H2O,故答案为:H2+O2--2e-=H2O.
下列常见金属的冶炼原理中不合理的是( )
正确答案
解析
解:A、Fe处于金属活动性顺序表中处于中间位置的金属,通常是用还原剂(C、CO、H2、活泼金属等)将金属从其化合物中还原出来,故A正确;
B、Hg为不活泼金属,可以直接用加热分解的方法将金属从其化合物中还原出来,故B正确;
C、Mg为活泼金属,通常用电解熔融的氯化镁的方法冶炼,而MgO熔点很高,熔融时耗费大量的能量而增加生产成本,故C错误;
D、Na为活泼金属,较难用还原剂还原,通常采用电解熔融的金属化合物氯化钠的方法冶炼,故D正确.
故选:C.
(2014秋•遂川县校级月考)下列金属冶炼的反应原理,错误的是( )
正确答案
解析
解:A.金属镁是活泼金属,能和热水反应,不能用采用热还原法冶炼,通常采用电解法来冶炼MgCl2Mg+Cl2↑,故A错误;
B.Fe处于金属活动性顺序表中处于中间位置的金属,通常是用还原剂(C、CO、H2、活泼金属等)将金属从其化合物中还原出来,Fe3O4+4CO3Fe+4CO2,故B正确;
C.金属钠是活泼金属,采用电解法来冶炼,2NaCl(熔融)2Na+Cl2↑,故C正确;
D.Hg为不活泼金属,可以直接用加热分解的方法将金属从其化合物中还原出来,2HgO2Hg+O2↑,故D正确;
故选A.
下列金属中,通常采用热还原法冶炼的是( )
正确答案
解析
解:金属的冶炼一般有电解法、热还原法、热分解法、物理分离法,金属活动顺序表中的金属冶炼:活泼金属K、Ca、Na、Mg、AI一般用电解熔融的氯化物(AI是电解熔融的三氧化二铝)制得;较不活泼的金属Zn、Fe、Sn、Pb、Cu等用热还原法制得,常用还原剂有(C、CO、H2等);Hg、Ag用加热分解氧化物的方法制得,Pt、Au用物理分离的方法制得,所以Fe通常采用热还原法冶炼,
故选C.
钛(Ti )被称为继铁、铝之后的第三金属.如下图所示,将钛厂、氯碱厂和甲醇厂组成产业链可以大大提高资源利用率,减少环境污染.请填写下列空白:
(l)电解饱和食盐水时,总反应的离子方程式是______.
(2)写出钛铁矿经氯化法得到四氯化钛的化学方程式(不用写条件)______.
(3)已知:①Mg(s)+Cl2(g)=MgCl2(s)△H=-641kJ•mol-1
②Ti(s)+2Cl2(g)=TiCl4(s)△H=-770kJ•mol-1
则2Mg(s)+TiCl4(s)=2MgCl2(s)+Ti(s)△H=______.
反应2Mg(s)+TiCl4(s)2MgCl2(s)+Ti,在Ar气氛中进行的理由是:______.
(4)在上述产业链中,合成96t 甲醇理论上需额外补充H2______ t (不考虑生产过程中物质的任何损失).
(5)以甲醇、空气、氢氧化钾溶液为原料,石墨为电极可构成燃料电池.已知该燃料电池的总反应式为:2CH3OH+3O2+4OH-=2CO32-+6H2O,正极发生的电极方程式为:3O2+6H2O+12e-=12OH-.该电池中负极上的电极反应式是______.
正确答案
2Cl-+2H2O2OH-+H2↑+Cl2↑
2FeTiO3+6C+7Cl2=2FeCl3+2TiCl4+6CO
-512kJ/mol
Mg和Ti都有强还原性,在Ar气氛中可以防止被氧化.
5
2CH3OH-12e-+16OH-=2CO32-+12H2O
解析
解:(1)因电解饱和食盐水时,Cl-在阳极放电,H+在阴极放电,所以反应的离子方程式是:2Cl-+2H2O 2OH-+H2↑+Cl2↑,故答案为:2Cl-+2H2O
2OH-+H2↑+Cl2↑
(2)按流程图找出反应物和生成物,方程式为:2FeTiO3+6C+7Cl2=2FeCl3+2TiCl4+6CO
(3)反应2Mg(s)+TiCl4(s)=2MgCl2(s)+Ti(s)可看做反应①×2-②得到,根据盖斯定律得△H-641kJ/mol×2-(-770 kJ/mol)=-512kJ•mol-1
反应2Mg(s)+TiCl4(s)2MgCl2(s)+Ti(s)在Ar气氛中进行的理由是Mg和Ti都有较强还原性,在高温下都易被空气中的O2氧化.
故答案为:-512 kJ/mol;Mg和Ti都有强还原性,在Ar气氛中可以防止被氧化.
(4)解:CO+2H2→CH3OH
28 4 32
X Y 96吨
解得:X=84吨 Y=12吨
2FeTiO3+6C+7Cl2=2FeCl3+2TiCl4+6CO
497 168
Z 84吨
解得:Z=248.5吨
2Cl-+2H2O 2OH-+H2↑+Cl2↑
2 71
P 248.5吨
解得:P=7吨
所以需额外补充H25t,
故答案为:5
(5)以甲醇、空气、氢氧化钾溶液为原料,石墨为电极可构成燃料电池,正极反应为:3O2+12H2O+12e-=12OH-,总反应式为:2CH3OH+3O2+4OH-=2CO32-+6H2O,两式相减,负极反应为:2CH3OH-12e-+16OH-=2CO32-+12H2O,
故答案为:2CH3OH-12e-+16OH-=2CO32-+12H2O.
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