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题型: 单选题
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单选题

下列各种冶炼方法中,可制得相应的金属的是(  )

A电解熔融氯化铝制铝

B加热氧化银制银

C电解氯化钠溶液制钠

D氯化钠与铝粉高温共热制钠

正确答案

B

解析

解:A.AlCl3为共价键化合物,属于分子晶体,熔融AlCl3中没有离子只有分子,不能导电,只能电解Al2O3来获取金属铝,故A错误;

B.Hg、Ag等不活泼金属通常采用热分解法冶炼,银可以利用加热氧化银制备,故B正确;

C.电解氯化钠水溶液,生成的产物是氢氧化钠、氯气和氢气,得不到金属钠,通常采用电解熔融NaCl,阳极生成氯气,阴极析出钠用来制钠,故C错误;

D.钠的金属性比铝强,氯化钠与铝粉高温不反应,无法制得钠,故D错误;

故选B.

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题型:简答题
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简答题

海水资源的开发和利用是当前科学研究的一项重要任务.下、如图是实验室模拟镁开发的流程图:

根据上述流程图,回答下列问题:

(1)操作I的名称是______

(2)步骤中②反应的化学方程式为______

(3)步骤④中加热时通入HCl气流的作用是______

(4)步骤⑤的离子反应方程式为______

(5)有人提出步骤⑤的副产物可在流程中再利用以提高海水的综合利用率.若A为上述流程中的某组分,则A、B分别为______

正确答案

解:(1)分离不溶性固体和溶液的方法是过滤,则分离氢氧化镁沉淀和滤液可以采用过滤的方法,

故答案为:过滤;

(2)氧化钙和水反应生成氢氧化钙,氢氧化钙和溴化镁反应生成氢氧化镁程度和溴化钙,所以涉及的反应方程式为,CaO+H2O=Ca(OH)2、MgBr2+Ca(OH)2=Mg(OH)2↓+CaBr2

故答案为:CaO+H2O=Ca(OH)2、MgBr2+Ca(OH)2=Mg(OH)2↓+CaBr2

(3)氯化镁易水解生成氢氧化镁和氯化氢MgCl2+2H2O⇌Mg(OH)2+2HCl,为了抑制氯化镁水解,可以增大氯化氢浓度使平衡向逆反应方向移动,从而抑制氯化镁水解,

故答案为:增大HCl浓度抑制氯化镁水解;

(4)电解熔融氯化镁时,阳极上氯离子失电子发生氧化反应而生成氯气,阴极上镁离子得电子发生还原反应而生成镁,所以其电解离子方程式为:Mg2++2Cl-Cl2↑+Mg,

故答案为:Mg2++2Cl-Cl2↑+Mg;

(5)氯气具有强氧化性,能氧化还原性的Br-,根据流程图中,氯气和A反应生成溴,溴离子存在于滤液中,所以A是滤液,B是Br2,故答案为:滤液;Br2

解析

解:(1)分离不溶性固体和溶液的方法是过滤,则分离氢氧化镁沉淀和滤液可以采用过滤的方法,

故答案为:过滤;

(2)氧化钙和水反应生成氢氧化钙,氢氧化钙和溴化镁反应生成氢氧化镁程度和溴化钙,所以涉及的反应方程式为,CaO+H2O=Ca(OH)2、MgBr2+Ca(OH)2=Mg(OH)2↓+CaBr2

故答案为:CaO+H2O=Ca(OH)2、MgBr2+Ca(OH)2=Mg(OH)2↓+CaBr2

(3)氯化镁易水解生成氢氧化镁和氯化氢MgCl2+2H2O⇌Mg(OH)2+2HCl,为了抑制氯化镁水解,可以增大氯化氢浓度使平衡向逆反应方向移动,从而抑制氯化镁水解,

故答案为:增大HCl浓度抑制氯化镁水解;

(4)电解熔融氯化镁时,阳极上氯离子失电子发生氧化反应而生成氯气,阴极上镁离子得电子发生还原反应而生成镁,所以其电解离子方程式为:Mg2++2Cl-Cl2↑+Mg,

故答案为:Mg2++2Cl-Cl2↑+Mg;

(5)氯气具有强氧化性,能氧化还原性的Br-,根据流程图中,氯气和A反应生成溴,溴离子存在于滤液中,所以A是滤液,B是Br2,故答案为:滤液;Br2

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题型:简答题
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简答题

工业上生产金属钛的方法很多.以钛铁矿(主要成分FeTiO3,钛酸亚铁)为主要原料冶炼金属钛,生产的工艺流程图如图1,其中钛铁矿与浓硫酸发生反应的化学方程式为:FeTiO3+2H2SO4=TiOSO4+FeSO4+2H2O

回答下列问题:

(1)钛铁矿和浓硫酸反应属于______  (选填“氧化还原反应”或“非氧化还原反应”).

(2)上述生产流程中加入物质A的目的是防止Fe2+被氧化,物质A是______,上述制备TiO2的过程中,所得到的副产物和可回收利用的物质分别是____________

(3)反应TiCl4+2Mg=2MgCl2+Ti在Ar气氛中进行的理由是______

(4)由二氧化钛制取四氯化钛所涉及的反应有:TiO2(s)+2Cl2(g)+2C(s)=TiCl4(g)+2CO(g)△H1=-72kJ•mol-1TiO2(s)+2Cl2(g)=TiCl4(g)+O2(g)△H2=+38.8kJ•mol-1C(s)+CO2(g)=2CO(g)△△H3=+282.8kJ•mol-1

①反应C(s)+CO2(g)=2CO(g)在高温下能够自发进行的原因是______

②反应C(s)+O2(g)=CO2(g)的△H=______

(5)研究发现,可以用石墨作阳极、钛网作阴极、熔融CaF2-CaO作电解质,利用下图所示装置获得金属钙,并以钙为还原剂,还原二氧化钛制备金属钛.

(6)

①写出阳极所发生反应的电极反应式:______

②在制备金属钛前后,CaO的总量不变,其原因是(请结合化学用语解释)______

正确答案

解:(1)钛酸亚铁的化学式为FeTiO3,其中铁元素的化合价为+2价,氧元素的化合价为-2价,钛的化合价为+4价,钛铁矿和浓硫酸反应后,TiOSO4中钛的化合价为+4价,硫为+6价,氧元素的化合价为-2价,FeSO4中铁元素的化合价为+2价,氧元素的化合价为-2价,无化合价的变化,是非氧化还原反应,

故答案为:非氧化还原反应;

(2)亚铁离子易被氧化为铁离子,加入金属铁可以防护被氧化,所以A是金属铁,根据流程,所得到的副产物是绿矾,可回收利用的物质是硫酸,故答案为:Fe;绿矾;硫酸;

(3)Mg和Ti都有较强还原性,在高温下都易被空气中的O2氧化,镁和二氧化碳反应生成氧化镁和碳,镁和氮气反应生成氮化镁,所以反应TiCl4+2Mg=2MgCl2+Ti需在Ar气氛中进行,

故答案为:防止高温下Mg和Ti与空气中的氧气(或氮气、二氧化碳)作用;

(4)①根据反应能否自发进行的判据△H-T△S,△H>0,所以高温下才自发进行,说明该反应的△S>0(或熵增加),故答案为:△S>0(或熵增加);

②已知反应a、TiO2(s)+2Cl2(g)+2C(s)=TiCl4(g)+2CO(g)△H1=-72kJ•mol-1

b、TiO2(s)+2Cl2(g)=TiCl4(g)+O2(g)△H2=+38.8kJ•mol-1

c、C(s)+CO2(g)=2CO(g)△H3=+282.8kJ•mol-1

根据盖斯定律,反应C(s)+O2(g)=CO2(g)可以看成是a-b-c获得,所以该化学反应的焓变△H=-72kJ•mol-1-282.8kJ•mol-1-38.8kJ•mol-1=-393.6 kJ/mol,

故答案为:-393.6 kJ/mol;

(6)①用石墨作阳极、钛网作阴极、熔融CaF2-CaO作电解质,阳极发生氧化反应,阴极析出钙金属发生还原反应,阳极图示产物可可知,阳极生成二氧化碳气体,是电解质中的氧离子失电子生成氧气,氧气和阳极石墨反应生成的二氧化碳,所以电极反应为:2O2--4e-=O2↑,或C+2O2--4e-=CO2↑;

故答案为:2O2--4e-=O2↑,或C+2O2--4e-=CO2↑;

②制备TiO2时,在电解槽发生如下反应:2CaO═2Ca+O2↑,2Ca+TiO2Ti+2CaO,由此可见,CaO的量不变;

或:制备TiO2时,在电解槽发生如下反应:阴极:2Ca2++4e-═2Ca 阳极:2O2--4e-═O2↑;2Ca+TiO2Ti+2CaO,由此可见,CaO的量不变;

故答案为:制备TiO2时,在电解槽发生如下反应:2CaO═2Ca+O2↑,2Ca+TiO2Ti+2CaO,由此可见,CaO的量不变.

解析

解:(1)钛酸亚铁的化学式为FeTiO3,其中铁元素的化合价为+2价,氧元素的化合价为-2价,钛的化合价为+4价,钛铁矿和浓硫酸反应后,TiOSO4中钛的化合价为+4价,硫为+6价,氧元素的化合价为-2价,FeSO4中铁元素的化合价为+2价,氧元素的化合价为-2价,无化合价的变化,是非氧化还原反应,

故答案为:非氧化还原反应;

(2)亚铁离子易被氧化为铁离子,加入金属铁可以防护被氧化,所以A是金属铁,根据流程,所得到的副产物是绿矾,可回收利用的物质是硫酸,故答案为:Fe;绿矾;硫酸;

(3)Mg和Ti都有较强还原性,在高温下都易被空气中的O2氧化,镁和二氧化碳反应生成氧化镁和碳,镁和氮气反应生成氮化镁,所以反应TiCl4+2Mg=2MgCl2+Ti需在Ar气氛中进行,

故答案为:防止高温下Mg和Ti与空气中的氧气(或氮气、二氧化碳)作用;

(4)①根据反应能否自发进行的判据△H-T△S,△H>0,所以高温下才自发进行,说明该反应的△S>0(或熵增加),故答案为:△S>0(或熵增加);

②已知反应a、TiO2(s)+2Cl2(g)+2C(s)=TiCl4(g)+2CO(g)△H1=-72kJ•mol-1

b、TiO2(s)+2Cl2(g)=TiCl4(g)+O2(g)△H2=+38.8kJ•mol-1

c、C(s)+CO2(g)=2CO(g)△H3=+282.8kJ•mol-1

根据盖斯定律,反应C(s)+O2(g)=CO2(g)可以看成是a-b-c获得,所以该化学反应的焓变△H=-72kJ•mol-1-282.8kJ•mol-1-38.8kJ•mol-1=-393.6 kJ/mol,

故答案为:-393.6 kJ/mol;

(6)①用石墨作阳极、钛网作阴极、熔融CaF2-CaO作电解质,阳极发生氧化反应,阴极析出钙金属发生还原反应,阳极图示产物可可知,阳极生成二氧化碳气体,是电解质中的氧离子失电子生成氧气,氧气和阳极石墨反应生成的二氧化碳,所以电极反应为:2O2--4e-=O2↑,或C+2O2--4e-=CO2↑;

故答案为:2O2--4e-=O2↑,或C+2O2--4e-=CO2↑;

②制备TiO2时,在电解槽发生如下反应:2CaO═2Ca+O2↑,2Ca+TiO2Ti+2CaO,由此可见,CaO的量不变;

或:制备TiO2时,在电解槽发生如下反应:阴极:2Ca2++4e-═2Ca 阳极:2O2--4e-═O2↑;2Ca+TiO2Ti+2CaO,由此可见,CaO的量不变;

故答案为:制备TiO2时,在电解槽发生如下反应:2CaO═2Ca+O2↑,2Ca+TiO2Ti+2CaO,由此可见,CaO的量不变.

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题型: 多选题
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多选题

工业上用铝土矿(主要成分为Al2O3,含Fe2O3等杂质)为原料冶炼铝的工艺流程如下:

对上述流程中的判断正确的是(  )

A试剂X为稀硫酸

B反应II中生成Al(OH)3的反应为:CO2+AlO2-+2H2O→Al(OH)3↓+HCO3-

C结合质子(H+)的能力由强到弱的顺序是:OH->AlO2->CO32-

DAl2O3熔点很高,工业上还可采用电解熔融AlCl3冶炼Al

正确答案

B,C

解析

解:A、由于溶液乙通入过量的Y生成氢氧化铝沉淀、碳酸氢钠可知,溶液乙中含有偏铝酸根、气体Y为二氧化碳,故试剂X为氢氧化钠溶液,不可能为硫酸,故A错误;

B、过量的二氧化碳与偏铝酸钠反应生成氢氧化铝沉淀与碳酸氢钠,反应方程式为:NaAlO2+CO2+2H2O=Al(OH)3↓+NaHCO3,离子方程式为:CO2+AlO2-+2H2O=Al(OH)3↓+HCO3-,故B正确;

C、结合质子的能力就是指碱性,结合质子能力越强,相应的酸放出质子的能力就越弱,其对应的酸的酸性就越弱,显然酸性强弱HCO3->Al(OH)3>H2O,碱性:OH->AlO2->CO32-,所以结合质子能力:OH->AlO2->CO32-,故C正确;

D、氯化铝是分子晶体,熔融时不存在铝离子,电解熔融的氯化铝不能获得金属铝,故D错误;

故选BC.

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题型: 单选题
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单选题

(2013秋•金家庄区校级期中)下列金属冶炼的反应原理中正确的是(  )

A2AlCl3(熔融) 2Al+3Cl2

BMgO+H2 Mg+H2O

CZnO+CO Zn+CO2

D2CuO 2Cu+O2

正确答案

C

解析

解:A、Al为活泼金属,通常用电解熔融的氧化铝的方法冶炼,而氯化铝是分子晶体,其中不含铝离子,所以不能电解氯化铝,故A错误;

B、Mg为活泼金属,通常用电解熔融的氯化镁的方法冶炼,故B错误;

C、金属锌的冶炼采用还原法,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C正确;

D、金属铜的冶炼采用还原法,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D错误.

故选:C.

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