- 电冶金
- 共383题
现代炼锌的方法可分为火法（蒸馏法）和湿法（电解法）两大类．
Ⅰ．火法炼锌工艺如下：
焙烧和蒸馏过程中发生的主要反应有：
2ZnS（s）+3O2（g）═2ZnO（s）+2SO2（g）△H1=a kJ•mol-1 ①
2C（s）+O2（g）═2CO（g）△H2=b kJ•mol-1 ②
ZnO（s）+CO（g）═Zn（g）+CO2（g）△H3=c kJ•mol-1 ③
（1）以上三个反应中，一定是放热反应的是______（填序号）．
（2）反应：ZnS（s）+C（s）+2O2（g）═Zn（g）+SO2（g）+CO2（g）△H=______kJ•mol-1．
Ⅱ．湿法炼锌工艺如下：
（3）写出“浸出”主要反应的离子方程式：______．
（4）“电解”获得锌的电极反应为______．
（5）该工艺中可循环利用的物质是______（填化学式）．
正确答案
①②
ZnO+2OH-═ZnO22-+H2O
ZnO22-+2H2O+2e-═Zn+4OH-
NaOH
解析
解：（1）2ZnS（s）+3O2（g）═2ZnO（s）+2SO2（g）△H1=a kJ•mol-1 ①
2C（s）+O2（g）═2CO（g）△H2=b kJ•mol-1 ②
ZnO（s）+CO（g）═Zn（g）+CO2（g）△H3=c kJ•mol-1 ③
①属于金属化合物的燃烧反应，所以是放热反应；②是非金属碳的燃烧反应，所以是放热反应；③是金属和一氧化碳的氧化还原反应，是吸热反应．
故答案为：①②；
（2）2ZnS（s）+3O2（g）═2ZnO（s）+2SO2（g）△H1=a kJ•mol-1 ①
2C（s）+O2（g）═2CO（g）△H2=b kJ•mol-1 ②
ZnO（s）+CO（g）═Zn（g）+CO2（g）△H3=c kJ•mol-1 ③
方程式
所以△H=
故答案为：
（3）氧化锌与氧化铝相似，是两性氧化物，既能与酸反应又能与强碱反应，氧化锌和氢氧化钠反应生成偏锌酸盐和水离子方程式为ZnO+2OH-═ZnO22-+H2O，
故答案为：ZnO+2OH-═ZnO22-+H2O；
（4）电解偏锌酸钠溶液时，偏锌酸根离子失电子和水反应生成锌和氢氧根离子，即ZnO22-+2H2O+2e-═Zn+4OH-，
故答案为：ZnO22-+2H2O+2e-═Zn+4OH-；
（5）电解偏锌酸钠溶液时，生成氢氧化钠，由氧化锌制取偏锌酸钠溶液需要氢氧化钠溶液，所以氢氧化钠能循环利用，
故答案为：NaOH．
下列有关物质性质的应用正确的是（ ）
正确答案
解析
解：A．氯化铝的构成微粒是分子，属于分子晶体，为共价化合物，工业上采用电解氧化铝的方法冶炼铝，故A错误；
B．石英的主要成分是二氧化硅，二氧化硅可与氢氟酸反应生成四氟化硅气体，故B错误；
C．CaO遇水生成氢氧化钙，而氢氧化钙会和氯气反应，故C错误；
D．液氨汽化时要吸收大量的热，可用作制冷剂，故D正确；
故选D．
已知真空炼铷的原理如下：2RbCl+Mg
正确答案
解析
解：A．镁可置换出铷，但不是因为活泼金属可置换不活泼金属，因镁的金属活动性不如铷强，故A错误；
B．真空炼铷：生成物Rb为气态，把铷蒸气抽出，则减少了生成物的浓度，减少生成物的浓度，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的离子键比RbCl强，MgCl2的热稳定性比RbCl强，且两者稳定性与真空炼铷的原理无关，故C错误；
D．Rb为活泼金属，其稳定性不及RbCl稳定，且两者稳定性与真空炼铷的原理无关，故D错误；
故选B．
研究发现铜具有独特的杀菌功能，能较好地抑制病菌的生长．在工业上铜的冶炼大致可分为：
①富集：将硫化物矿石进行浮选；
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．
下列说法不正确的是（ ）
正确答案
解析
解：A、生产的尾气可以通入氨水中生成亚硫酸铵，进而生成硫酸铵，故A正确；
B、每生产6molCu需要3molCuFeS2，根据题中方程式可知共需要氧气的物质的量为：12mol+3mol=15mol，故B错误；
C、反应中Cu2O为氧化剂，Cu2S既是氧化剂又是还原剂，故C正确；
D、精炼铜时，粗铜与电源正极相连，做电解池的阳极，故D正确．
故选B．
TiO2在工业生产和日常生活中有重要用途．
I．工业上用钛矿石（FeTiO3，含FeO、Al2O3、SiO2等杂质）经过下述反应制得：
其中，步骤②发生的反应为：2H2SO4+FeTiO3=TiOSO4+FeSO4+2H2O．
（1）净化钛矿石时，是否需要除去杂质FeO？答：______（填“需要”或“不需要”）．
（2）净化钛矿石时，需用浓氢氧化钠溶液来处理，写出该过程中发生反应的化学方程式．
______；______．
II．TiO2可通过下述两种方法制备金属钛：
“方法一”是电解TiO2来获得Ti：将处理过的TiO2作阴极，石墨为阳极，熔融CaO为电解液，用碳块作电解槽池．
（3）阴极反应的电极反应式为______．
“方法二”是先将TiO2与Cl2、C反应得到TiCl4，再用镁还原得到Ti．因下述反应难于发生：
TiO2（s）+2Cl2（g）⇌TiCl4（l）+O2（g）△H=+151kJ•mol-1所以不能直接由TiO2和Cl2反应（即氯化反应）来制取TiCl4．当往氯化反应体系中加入碳后，碳与上述反应发生耦合，使得反应在高温条件下能顺利进行．
（4）已知：C（s）+O2（g）=CO2（g）；△H=-394kJ•mol-1．
请写出TiO2与Cl2、C反应制各TiCl4的热化学方程式：______．
（5）从化学平衡的角度解释：往氯化反应体系中加入碳时，氯化反应能顺利进行的原因．
正确答案
解：（1）氧化亚铁和硫酸反应生成硫酸亚铁，所以净化钛矿石时，不需要除去杂质FeO，故答案为：不需要；
（2）氧化铝是两性氧化物，既能和强酸反应又能和强碱反应生成盐和水Al2O3+2NaOH=2NaAlO2+H2O，
二氧化硅是酸性氧化物，能和强碱反应生成硅酸钠和水SiO2+2NaOH=Na2SiO3+H2O，
故答案为：Al2O3+2NaOH=2NaAlO2+H2O；SiO2+2NaOH=Na2SiO3+H2O；
（3）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-；
（4）将方程式TiO2（s）+2Cl2（g）⇌TiCl4（l）+O2（g）△H=+151kJ•mol-1和C（s）+O2（g）=CO2（g）；△H=-394kJ•mol-1相加，
得方程式：TiO2（s）+2Cl2（g）+C（s）=TiCl4（l）+CO2（g）△H=+151kJ•mol-1-394kJ•mol-1=-243KJ•mol-1，
故答案为：TiO2（s）+2Cl2（g）+C（s）=TiCl4（l）+CO2（g）△H=-243KJ•mol-1；
（5）TiO2（s）+2Cl2（g）⇌TiCl4（l）+O2（g），该反应是可逆反应，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，
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）氧化亚铁和硫酸反应生成硫酸亚铁，所以净化钛矿石时，不需要除去杂质FeO，故答案为：不需要；
（2）氧化铝是两性氧化物，既能和强酸反应又能和强碱反应生成盐和水Al2O3+2NaOH=2NaAlO2+H2O，
二氧化硅是酸性氧化物，能和强碱反应生成硅酸钠和水SiO2+2NaOH=Na2SiO3+H2O，
故答案为：Al2O3+2NaOH=2NaAlO2+H2O；SiO2+2NaOH=Na2SiO3+H2O；
（3）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-；
（4）将方程式TiO2（s）+2Cl2（g）⇌TiCl4（l）+O2（g）△H=+151kJ•mol-1和C（s）+O2（g）=CO2（g）；△H=-394kJ•mol-1相加，
得方程式：TiO2（s）+2Cl2（g）+C（s）=TiCl4（l）+CO2（g）△H=+151kJ•mol-1-394kJ•mol-1=-243KJ•mol-1，
故答案为：TiO2（s）+2Cl2（g）+C（s）=TiCl4（l）+CO2（g）△H=-243KJ•mol-1；
（5）TiO2（s）+2Cl2（g）⇌TiCl4（l）+O2（g），该反应是可逆反应，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，
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．
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