- 金属的冶炼(干法)
- 共526题
A-L为中学化学常见物质,其主要转化关系如下图所示(其中产物水已略去)。已知A为金属单质,C、D通常状况下为气体单质。B、F均为重要的化工产品,F为具有刺激性气味的气体,将一定量F通入B的稀溶液中可以得到两种盐K和L。G和I分别由相同的两种元素组成,通常状况下均为无色液体。
(1)工业上冶炼金属A的方法称为___________________
(2)向E的溶液中加入氢氧化钠溶液的实验现象为__________,反应的化学方程式为__________。
(3)写出E的酸性溶液与G反应转化为H的离子方程式____________________。
(4)相同条件下物质的量浓度相同的K、L溶液的pH大小关系为K______L(用“>”、“<”或“=”表示),其主要原因是(用化学用语说明)__________________________。
正确答案
(1)热还原法
(2)白色沉淀变灰绿,最后变红褐色;FeSO4+2NaOH==Fe(OH)2+Na2SO4、4Fe(OH)2+O2+2H2O==
4Fe(OH)3
(3)2Fe2++H2O2+2H+===2Fe3++2H2O
(4)>;NH4++H2ONH3·H2O+H+、HSO4-==H++SO42-
镁、铜等金属离子是人体内多种酶的辅因子。工业上从海水中提取镁时, 先制备无水氯化镁,然后将其熔融电解,得到金属镁。
(1)以MgCl2为原料用熔融盐电解法制备镁时,常加入NaCl、KC1或CaCl2等金属氯化物,其主要作用除了降低熔点之外还有____。
(2)已知MgO的晶体结构属于NaCl型。某同学画出的MgO晶胞结构示意图如下图所示,请改正图中错误:____
(3)用镁粉、碱金属盐及碱土金属盐等可以做成焰火。燃放时,焰火发出五颜六色的光,请用原子结构的知识解释发光的原因:____。
(4)Mg是第三周期元素,该周期部分元素氟化物的熔点见下表:
解释表中氟化物熔点差异的原因:________。
(5)人工模拟酶是当前研究的热点。有研究表明,化合物X可用于研究模拟酶,当结合或Cu(I)(I表示化合价为+1)时,分别形成a和b:
①a中连接相邻含N杂环的碳碳键可以旋转,说明该碳碳键具有____ 键的特性。晶胞;晶体的熔沸点;
②微粒间的相互作用包括化学键和分子间相互作用,比较a和b中微粒间相互作用力的差异____。
正确答案
(1)增强熔融盐的导电性
(2)空心球应为O2-,实心球应为Mg2+;8号空心球改为实心球
(3)电子从能量较高的轨道跃迁到能量较低的轨道时,以光(子)的形式释放能量
(4)离子晶体微粒间的作用力随阳离子半径的减小、电荷的增大而增大,故MgF2的熔点高于NaF;SiF4是分子晶体,晶体微粒间的作用力为范德华力,因而熔点较低。
(5)①σ ;②a中存在分子间氢键和范德华力,b中存在配位键
镁、铜等金属离子是人体内多种酶的辅因子。工业上从海水中提取镁时,先制备无水氯化镁,然后将其熔融电解,得到金属镁。
(1)以MgCl2为原料用熔融盐电解法制备镁时,常加入NaCl、KCl或CaCl2等金属氯化物,其主要作用除了降低熔点之外还有____________________。
(2)已知MgO的晶体结构属于NaCl型。某同学画出的MgO晶胞结构示意图如下图所示,请改正图中错误:_____________________。
(3)用镁粉、碱金属盐及碱土金属盐等可以做成焰火。燃放时,焰火发出五颜六色的光,请用原子结构的知识解释发光的原因:_____________________________。
(4) Mg是第三周期元素,该周期部分元素氟化物的熔点见下表。氟化物的熔点
解释表中氟化物熔点差异的原因:________________________。
(5)人工模拟酶是当前研究的热点。有研究表明,化合物X可用于研究模拟酶,当其结合或Cu(I) (I表示化合价为+1)时,分别形成a和b:
①a中连接相邻含N杂环的碳碳键可以旋转,说明该碳碳键具有_________键的特性。
②粒子间作用力包括化学键和分子问作用力,比较a和b中粒子间作用力的差异______________。
正确答案
(1)增大离子浓度,从而增大熔融盐的导电性
(2)⑧应为黑色,且黑球代表Mg2+,白球代表O2- (3)原子核外电子按一定轨道顺序排列,轨道离核越远,能量越高。燃烧时,电子获得能量,从内侧轨道跃迁到外侧的另一条轨道。跃迁到新轨道的电子处在一种不稳定的状态,它随即就会跳回原来轨道,并向外界释放能量(光能)
(4) NaF和MgF2为离子晶体,SiF4为分子晶体,所以NaF 和MgF2远比SiF4的熔点要高。又因为Mg2+的半径小于Na+的半径,所以MgF2的离子键强度大于NaF的离子键强度,故MgF2的熔点高于NaF
(5)①σ;②a中粒子间作用力为氢键,b中粒子间作用力为配位键
铝和氢氧化钾都是重要的工业产品。请回答
(1)工业冶炼铝的化学方程式是__________________________________。
(2)铝与氢氧化钾溶液反应的离子方程式是__________________________________。
(3)工业品氢氧化钾的溶液中含有某些含氧酸根杂质,可用离子交换膜法电解提纯。电解槽内装有阳离子交换膜(只允许阳离子通过),其工作原理如图所示。
①该电解槽的阳极反应式是__________________________________。
②通电开始后,阴极附近溶液pH会增大,请简述原因________________________________。
③除去杂质后得氢氧化钾溶液从液体出口____________(填写A或B)导出。
正确答案
(1)2Al2O34Al+3O2↑
(2)2Al+2H2O+2OH-==2AlO2-+3H2↑
(3)①4OH--4e-==O2↑+2H2O;②H+放电,促进水的电离,OH-浓度增大;③B
铝可以从铝土矿中获取,铝土矿是不纯净的铝的氧化物(杂质为Fe2O3和SiO2),它是非再生资源。假如我们对铝的消费保持现有速度,我们能获得生产足够的铝所需的铝土矿仅能维持30年左右。由此看来,保护现有自然资源和对非再生资源的再利用,是值得我们考虑的。但是在废物回收过程中,仍有相当大的难度,其关键的因素主要涉及旧金属的收集与其他废物的分离、回收和提炼金属的费用、金属本身的价值等(已知1 mol电子电量荷约为105 C)。
(1)试说明回收铝的过程中存在的困难。_____________________
(2)为什么金的回收率比铝的回收率要大得多?_________________
(3)常温下,SiO2同强碱或强酸是很难反应的,现利用盐酸、氢氧化钠溶液、氮气、二氧化碳和水,从铝土矿中提取纯净的Al2O3。试设计一个适用于工业生产上提纯Al2O3的实验方案,用化学方程式表示提纯的过程。_____________________
(4)制取1 mol Al理论上需要多少库仑的电荷量?___________________
(5)假定用6 V的直流电源进行电解,制2.7吨铝需要多少千焦的电能?(请列式并计算)
(6)在1.01×105 Pa,27 ℃时,每生产1 mol Al,理论上在阳极生成O2的体积为多少升?(请列式并计算)
(7)如果每度电的费用为0.60元,试计算生产厂家每生产1吨铝需付出的电费为多少元。(1度电=3 600 kJ)(请列式计算)
正确答案
(1)回收铝的过程中存在的困难是:①人们的环境意识薄弱;②回收和提炼金属的费用较高;③铝同其他废物的分离较困难;④铝本身价值并不高;⑤旧金属的收集缺乏专门的机构
(2)金比铝价值要高,另一方面,金活动性弱,容易回收
(3)Fe2O3和SiO2与强碱都不反应,因此可把铝土矿溶于强碱溶液中,过滤除去杂质,即得到偏铝酸钠溶液,往滤液中加酸即可得氢氧化铝沉淀,由于氢氧化铝沉淀可和强酸反应,所以要得到较多的沉淀,最好加弱酸,方程式表示为:
①Al2O3+2NaOH====2NaAlO2+H2O
②NaAlO2+CO2+2H2O====Al(OH)3↓+NaHCO3
③2Al(OH)3====Al2O3+3H2O
(4)这是一个涉及氧化还原反应的问题。氧化铝要被还原成单质铝,化合价必须从+3降低到0,即要得到1 mol Al必须转移3 mol的电子,所需电荷量为3×105C。
(5)直接代入物理中有关电能的计算公式,可得:2.7×106/27×3×105×6×10-3kJ=1.8×108kJ
(6)根据电解方程:2Al2O3====4Al+3O2↑,每产生1 mol Al的同时生成0.75 mol O2,由于此状态是非标准状态,要求氧气的体积还要进行体积的转化。300×0.75×22.4/273=18.5L
(7)1×106/27×3×105×6×10-3/3600×0.6=1.1×104
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