- 电冶金
- 共383题
锂在原子能工业中具有十分独特的地位，被誉为“高能金属”，它推动着能源工业，尤其是电池技术的发展．盐湖卤水中锂的含量较高，资源丰富，提炼锂的价格低廉，成为国内外开发生产锂的主攻方向．把盐湖卤水自然日晒和冷冻，从卤水中析出食盐、泻利盐、钾盐镁矾和光卤石等一系列盐类，得到富含MgC12的浓缩母液，其中LiC1的浓度达10%以上．把浓缩母液经高温炉分解除去MgC12等一系列过程，最终得到金属锂．其主要生产工艺流程如下：
已知：Li2CO3在不同温度的溶解度如下表：
（1）写出浓缩母液在高温炉中分解的化学方程式______．
（2）写出盐酸与Li2CO3反应的离子方程式______．
（3）洗涤所得Li2CO3沉淀要用热水而非冷水，原因是______．
（4）熔融LiCl电解的环境是______a．氢气中 b．氮气中 c．空气中 d．真空中 e．He气．
正确答案
解：（1）氯化镁是强酸弱碱盐水解生成氢氧化镁和盐酸，加热易使盐酸挥发，从而促进氯化镁水解，所以其反应方程式为：MgCl2+2H2O=Mg（OH）2+2HCl，
故答案为：MgCl2+2H2O=Mg（OH）2+2HCl；
（2）盐酸和碳酸锂反应生成氯化锂、二氧化碳和水，离子反应方程式为：Li2CO3+2H+=2Li++CO2↑+H2O，
故答案为：Li2CO3+2H+=2Li++CO2↑+H2O；
（3）根据表格知，温度越高碳酸锂的溶解度越小，为减少碳酸锂溶解，则选取较高温度下洗涤，故答案为：Li2CO3在较高温度下溶解度小，用热水洗涤可减少Li2CO3的损耗；
（4）电解熔融氯化锂生成氯气和锂，锂性质较活泼，能在氮气、氧气中燃烧，氯气性质较活泼，氢气能在氯气中燃烧，所以为防止锂、氯气和其它物质发生反应，熔融LiCl电解的环境是真空中或氦气中，故选de．
解析
解：（1）氯化镁是强酸弱碱盐水解生成氢氧化镁和盐酸，加热易使盐酸挥发，从而促进氯化镁水解，所以其反应方程式为：MgCl2+2H2O=Mg（OH）2+2HCl，
故答案为：MgCl2+2H2O=Mg（OH）2+2HCl；
（2）盐酸和碳酸锂反应生成氯化锂、二氧化碳和水，离子反应方程式为：Li2CO3+2H+=2Li++CO2↑+H2O，
故答案为：Li2CO3+2H+=2Li++CO2↑+H2O；
（3）根据表格知，温度越高碳酸锂的溶解度越小，为减少碳酸锂溶解，则选取较高温度下洗涤，故答案为：Li2CO3在较高温度下溶解度小，用热水洗涤可减少Li2CO3的损耗；
（4）电解熔融氯化锂生成氯气和锂，锂性质较活泼，能在氮气、氧气中燃烧，氯气性质较活泼，氢气能在氯气中燃烧，所以为防止锂、氯气和其它物质发生反应，熔融LiCl电解的环境是真空中或氦气中，故选de．
下列金属的冶炼方法与钠相同的是（ ）
正确答案
解析
解：A．采用热分解法冶炼银，故A错误；
B．铝与钠一样采用电解的方法冶炼，故B正确；
C．采用热还原法冶炼铁，故C错误；
D．采用热还原法冶炼铜，故D错误；
故选B．
铝在自然界中主要以铝矾土（Al2O3．xH2O）氧化物的形式存在．镓（Ga）常以极少量分散于铝矿中．铝和镓的性质相似，如氢氧化物都是难溶的两性氢氧化物．工业上提取铝是以铝矾土为原料，用NaOH溶液处理铝矿，生成NaAlO2和NaGaO2；然后通入CO2，得Al（OH）3沉淀，而NaGaO2留在溶液中（循环多次后成为提取镓的原料）；过滤，将沉淀干燥、灼烧得到Al2O3；最后将Al2O3在一定条件下高温电解，在阴极上得到熔融的金属铝，纯度可达99%左右，放出后铸成铝锭．
（1）写出各步反应的化学方程式：
①______
②______
③______
④______
（2）在NaAlO2和NaGaO2的混合液中通入CO2，只有Al（OH）3沉淀，而没有Ga（OH）3沉淀的原因可能是
______．
正确答案
解：（1）①氧化铝和氧化镓都可以和氢氧化钠之间发生反应，其反应原理为：Al2O3+2NaOH=2NaAlO2+H2O 和Ga2O3+2NaOH═2NaGaO2+H2O，
故答案为：Al2O3+2NaOH=2NaAlO2+H2O 和Ga2O3+2NaOH═2NaGaO2+H2O；
②向偏铝酸钠中通入二氧化碳会发生反应生成氢氧化铝和碳酸钠，即2NaAlO2+CO2+2H2O═2Al（OH）3↓+Na2CO3，
故答案为：2NaAlO2+CO2+2H2O═2Al（OH）3↓+Na2CO3；
③氢氧化铝受热易分解：2Al（OH）3
④电解熔融的氧化铝可以获得金属铝合氧气，即2Al2O3
（2）化学反应遵循强酸制弱酸的原理，在NaAlO2和NaGaO2的混合液中通入CO2，只有Al（OH）3沉淀，而没有Ga（OH）3沉淀，可能是镓酸酸性强于碳酸，故答案为：镓酸酸性强于碳酸．
解析
解：（1）①氧化铝和氧化镓都可以和氢氧化钠之间发生反应，其反应原理为：Al2O3+2NaOH=2NaAlO2+H2O 和Ga2O3+2NaOH═2NaGaO2+H2O，
故答案为：Al2O3+2NaOH=2NaAlO2+H2O 和Ga2O3+2NaOH═2NaGaO2+H2O；
②向偏铝酸钠中通入二氧化碳会发生反应生成氢氧化铝和碳酸钠，即2NaAlO2+CO2+2H2O═2Al（OH）3↓+Na2CO3，
故答案为：2NaAlO2+CO2+2H2O═2Al（OH）3↓+Na2CO3；
③氢氧化铝受热易分解：2Al（OH）3
④电解熔融的氧化铝可以获得金属铝合氧气，即2Al2O3
（2）化学反应遵循强酸制弱酸的原理，在NaAlO2和NaGaO2的混合液中通入CO2，只有Al（OH）3沉淀，而没有Ga（OH）3沉淀，可能是镓酸酸性强于碳酸，故答案为：镓酸酸性强于碳酸．
（2015秋•张家口月考）下列金属中，既可用热分解方法又可用电解法制备的是（ ）
正确答案
解析
解：A．Fe属于较活泼的金属，通常用热还原法制得，也可用电解法电解粗铁制得，不可用热分解方法制得，故A错误；
B．Cu属于较活泼的金属，通常用热还原法制得，也可用电解粗铜的方法冶炼，不可用热分解方法制得，故B错误；
C．Al属于活泼的金属，一般用电解熔融的三氧化二铝制得，不可用热分解方法制得，故C错误；
，故A错误；
D．Ag属于不活泼的金属，加热分解氧化银的方法制得，也可用电解粗银的方法冶炼，粗银作阳极，纯银作阴极，故D正确；
故选D．
（1）传统火法炼锌是将精闪锌矿（主要成分为ZnS）焙烧脱硫后，焙砂送电炉用一氧化碳还原挥发，挥发物经冷凝获得粗锌，粗锌精馏得到精锌．（锌熔点419.7℃、沸点907℃）
①写出闪锌矿焙烧脱硫的化学方程式______．
②这种方法冶炼锌主要缺点是______、______．
③现代工业生产多采用联合生产的方法，可将闪锌矿中的硫用于生产硫酸现有100t精闪锌矿，其中ZnS的含量为48.5%（假设其它成分不含硫），则理论上可以生产出98.0%的硫酸______t．
④精馏是一种利用回流使液体混合物得到高纯度分离的蒸馏方法．实验室进行蒸馏实验时需要的玻璃仪器有：酒精灯、蒸馏烧瓶、______、______、牛角管、锥形瓶．
（2）湿法炼锌是当今最主要的炼锌方法，其产量占世界锌总产量的85%以上，其中“硫化锌精矿氧压硫酸浸出法”的工艺流程图如下：
①在压力釜中，“硫化锌精矿氧压硫酸浸出”的反应需要在精矿粒度小于44μm、温度140℃～150℃、氧压为700kPa等条件下进行，其中精矿粒度要求小于44μm的原因是：______．
②140℃～150℃时，溶液中三价铁的存在对浸出反应起加速作用，在使硫化锌氧化时，本身被还原成二价铁，接着又被氧化成三价铁．其中Fe3+作用是：______．
A．催化剂 B．氧化剂 C．还原剂
③在浸出液中加入黄钾铁矾矿颗粒[不溶于水，主要成分是KFe3（SO4）2（OH）6]中和过量的硫酸．请写出黄钾铁矾矿与H+反应的离子方程式：______．
正确答案
解：（1）①闪锌矿焙烧脱硫产物是氧化锌和二氧化硫，即：2ZnS+3O2=2ZnO+2SO2，故答案为：2ZnS+3O2=2ZnO+2SO2；
②二氧化硫是一种有毒物质，传统火法炼锌主要缺点是：污染环境、资源利用率低即能耗低，故答案为：污染环境、能耗低（资源利用率低）；
③100t精闪锌矿中ZnS的含量为48.5%（假设其它成分不含硫），则含硫元素的物质的量是
④根据蒸馏实验需要仪器：酒精灯、蒸馏烧瓶、温度计、冷凝管、牛角管、锥形瓶等，故答案为：温度计、冷凝管；
（2）①精矿粒度越小速率越快，精矿粒度要求小于44μm可以加快硫化锌的浸出速率、提高浸出率，故答案为：加快硫化锌的浸出速率、提高浸出率；
②根据题意：溶液中三价铁的存在对浸出反应起加速作用，在使硫化锌氧化时，本身被还原成二价铁，即三价铁为氧化剂，所以Fe3+作用是催化剂和氧化剂，故答案为：AB；
③黄钾铁矾矿与H+反应生成对应的盐和水，化学方程式为：KFe3（SO4）2（OH）6+6H+=K++3Fe3++2SO42-+6H2O，
故答案为：KFe3（SO4）2（OH）6+6H+=K++3Fe3++2SO42-+6H2O．
解析
解：（1）①闪锌矿焙烧脱硫产物是氧化锌和二氧化硫，即：2ZnS+3O2=2ZnO+2SO2，故答案为：2ZnS+3O2=2ZnO+2SO2；
②二氧化硫是一种有毒物质，传统火法炼锌主要缺点是：污染环境、资源利用率低即能耗低，故答案为：污染环境、能耗低（资源利用率低）；
③100t精闪锌矿中ZnS的含量为48.5%（假设其它成分不含硫），则含硫元素的物质的量是
④根据蒸馏实验需要仪器：酒精灯、蒸馏烧瓶、温度计、冷凝管、牛角管、锥形瓶等，故答案为：温度计、冷凝管；
（2）①精矿粒度越小速率越快，精矿粒度要求小于44μm可以加快硫化锌的浸出速率、提高浸出率，故答案为：加快硫化锌的浸出速率、提高浸出率；
②根据题意：溶液中三价铁的存在对浸出反应起加速作用，在使硫化锌氧化时，本身被还原成二价铁，即三价铁为氧化剂，所以Fe3+作用是催化剂和氧化剂，故答案为：AB；
③黄钾铁矾矿与H+反应生成对应的盐和水，化学方程式为：KFe3（SO4）2（OH）6+6H+=K++3Fe3++2SO42-+6H2O，
故答案为：KFe3（SO4）2（OH）6+6H+=K++3Fe3++2SO42-+6H2O．
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