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20.除金、铂等极少数金属外,绝大多数金属元素以化合物形式存在于自然界中,将金属元素从其化合物中还原出来的工业工程称为金属的冶炼.下列材料描述了一些常见金属的冶炼方法.
①工业上冶炼镁的方法有两种,电解法和皮江法.电解法是电解熔融的氯化镁;皮江法是硅在高温下还原氧化镁.
②霍尔-埃鲁铝电解法是以氧化铝为原料、冰晶石(Na3AlF6)为熔剂组成的电解质,在950-970℃的条件下通过电解的方法使电解质熔体中的氧化铝分解为铝和氧气.
③湿法炼铜是工业上常用的一种炼铜的方法.使用铁和硫酸铜溶液反应.
④工业上冶炼银的方法是加热条件下让氧化银分解.
⑤冶炼锰一般用铝热法,即在高温下用铝还原二氧化锰.
⑥相关各物质熔点见如表
物质Al2O3AlCl3MgOMgCl2AlMnMg
熔点/℃230319028007126601244649
Ⅰ根据上述信息回答下列问题:
(1)影响金属冶炼方法的首要因素是金属的活泼性.
(2)冶炼镁时电解熔融MgCl2而不电解熔融MgO,冶炼铝时电解熔融Al2O3而不电解熔融AlCl3的原因是MgO的熔点比MgCl2的熔点高,MgO熔融时耗费更多能源,增加成本;AlCl3属于共价化合物,熔融状态下不导电,故不能电解AlCl3
(3)写出铝热法冶炼锰的化学方程式4Al+3MnO2$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$2Al2O3+3Mn,一般使用铝热法冶炼的金属具有哪些性质熔点高且比铝不活泼的金属.
Ⅱ如面是皮江法冶炼镁的工业流程示意图

(1)气体a是CO2
(2)白云石煅烧前粉碎的目的是增大固体表面积,提高反应速率.
(3)还原炉需控制温度为1200℃左右,并抽空气到近似真空,还原炉中发生的主要反应有2MgO+Si$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$2Mg↑+SiO2、SiO2+CaO$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$CaSiO3
(4)还原炉中抽空气到近似真空的原因是防止已还原的Mg在高温条件下再次被氧化.

分析 Ⅰ.(1)金属冶炼是工业上将金属从含有金属元素的矿石中还原出来的生产过程.金属的活动性不同,可以采用不同的冶炼方法.
金属冶炼的方法主要有:
热分解法:对于不活泼金属,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(Hg及后边金属);
热还原法:在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(Zn~Cu);
合电解法: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的方法冶炼活泼金属(K~Al);
(2)氧化镁熔点比氯化镁熔点高,熔融离子晶体要消耗能源;氯化铝是共价化合物,熔融状态下不导电;
(3)铝热法冶炼锰是铝和二氧化锰高温反应生成锰和氧化铝;使用铝热法冶炼的金属需要满足金属熔点高于铝,金属活泼性小于铝;
Ⅱ.白云石回转炉中粉碎后煅烧得到气体a为二氧化碳,固体为钙、镁的氧化物,粉碎加入硅铁粉磨,压制成球,进入还原炉发生反应,硅还原氧化镁生成的二氧化硅和氧化钙反应生成硅酸钙炉渣,冷凝得到粗镁锭,
(1)分析可知气体a为二氧化碳;
(2)白云石煅烧前粉碎的目的是,加快反应速率;
(3)还原炉中发生的主要反应有硅还原氧化镁生成镁和二氧化硅,二氧化硅和氧化钙形成炉渣硅酸钙;
(4)还原炉中抽空气到近似真空是防止生成的金属镁被空气中氧气氧化;

解答 解:Ⅰ.(1)金属冶炼是工业增大接触面积,加快反应上将金属从含有金属元素的矿石中还原出来的生产过程.金属的活动性不同,可以采用不同的冶炼方法,影响金属冶炼方法的首要因素是金属的活泼性,故答案为:金属的活泼性;
(2)氧化镁熔点比氯化镁熔点高,熔融离子晶体要消耗能源,从而增加成本,为减少成本,所以用熔融氯化镁冶炼镁,氯化铝是共价化合物,熔融状态下不导电,以分子存在,所以冶炼铝用熔融氧化铝,
故答案为:MgO的熔点比MgCl2的熔点高,MgO熔融时耗费更多能源,增加成本;AlCl3属于共价化合物,熔融状态下不导电,故不能电解AlCl3;(3)铝热法冶炼锰的化学方程式:4Al+3MnO2$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$2Al2O3+3Mn,一般使用铝热法冶炼的金属具有的性质为:熔点高且比铝不活泼的金属,
故答案为:4Al+3MnO2$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$2Al2O3+3Mn;熔点高且比铝不活泼的金属;
Ⅱ.(1)白云石煅烧分解生成氧化钙、氧化镁和二氧化碳,气体为二氧化碳,
故答案为:CO2
(2)白云石煅烧前粉碎的目的是增大固体表面积,提高反应速率,
故答案为:增大固体表面积,提高反应速率;
(3)还原炉需控制温度为1200℃左右,并抽空气到近似真空,还原炉中发生的主要反应有硅还原氧化镁生成镁和二氧化硅,二氧化硅和氧化钙形成炉渣硅酸钙,反应的化学方程式为:2MgO+Si$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$2Mg↑+SiO2;SiO2+CaO$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$CaSiO3
故答案为:2MgO+Si$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$2Mg↑+SiO2;SiO2+CaO$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$CaSiO3
(4)还原炉中抽空气到近似真空的原因是防止已还原的Mg在高温条件下再次被氧化,
故答案为:防止已还原的Mg在高温条件下再次被氧化.

点评 本题考查了金属冶炼的方法、原理和注意问题,主要是铝热反应、热还原方法制备金属,化学方程式书写,掌握基础是解题关键,题目难度中等.

练习册系列答案
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科目:高中化学 来源: 题型:选择题

10.乙醇和二甲醚互为同分异构体,下列说法不正确的是(  )
A.乙醇和二甲醚的分子式相同,结构不同
B.乙醇和二甲醚的物理性质不同,化学性质相同
C.二者完全燃烧后的产物相同
D.1mol二甲醚分子中含有8NA共价键

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科目:高中化学 来源: 题型:填空题

11.乙醇与乙酸是生活中常见的两种有机物,试回答下列问题:
(1)乙醇中官能团的名称是羟基,乙酸中官能团的结构简式为-COOH
(2)写出下列反应的化学方程式:
①乙醇燃烧CH3CH2OH+3O2$\frac{\underline{\;点燃\;}}{\;}$2CO2+3H2O
②乙醇与Na2CH3CH2OH+2Na-→2CH3CH2ONa+H2
③乙酸与NaHCO3CH3COOH+NaHCO3→CH3COONa+H2O+CO2
④乙酸与CH3OHCH3COOH+CH3OH$\stackrel{浓硫酸}{?}$CH3COOCH3+H2O.

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科目:高中化学 来源: 题型:推断题

8.有机化工原料1,4-二苯基-1,3-丁二烯及某抗结肠炎药物有效成分的合成路线如图(部分反应略去试剂和条件):
已知:

(1)抗结肠炎药物有效成分分子中的含氧官能团名称是羧基、羟基.
(2)D 的结构简式是
(3)写出F 与NaOH 反应的化学方程式
(4)下列说法正确的是BD(填选项字母).
A.④的反应条件X 和⑤的反应条件Y 完全相同
B.①②④⑤反应类型相同
C.G 不可以发生缩聚反应
D.设计D→E 和F→G 两步反应的目的是防止酚羟基被氧化
(5)③的化学方程式是
(6)E 有多种同分异构体,符合下列条件的同分异构体有9种
①结构中有苯环 ②与E 有相同的官能团 ③不能发生银镜反应
(7)1,4-二苯基-1,3-丁二烯有多种同分异构体,写出符合下列条件的同分异构体的结构简式:
a.结构中有两个苯环,无其它环状结构
b.苯环上的一硝基取代产物有两种
c.其核磁共振氢谱有3 种峰,峰面积之比为3:2:2.

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科目:高中化学 来源: 题型:实验题

15.为了探究化学反应速率和化学反应限度的有关问题,某研究小组进行了以下实验:
Ⅰ.以H2O2的分解反应为研究对象,实验方案与数据记录如表,t表示收集a mL O2所需的时间:
序号反应
温度/℃
c(H2O2)/
mol•L-1
V(H2O2
/mL
m(MnO2
/g
t/min
1202100t1
2202100.1t2
3204100.1t3
4402100.1t4
(1)设计实验2和实验3的目的是研究H2O2的浓度对化学反应速率的影响;
(2)为研究温度对化学反应速率的影响,可以将实验2和实验4作对比(填序号);
(3)将实验1和实验2作对比,t1>t2(填“>”、“<”或“=”).
Ⅱ.以KI和FeCl3反应为例(2Fe3++2I-?2Fe2++I2)设计实验,探究此反应存在一定的限度.可选试剂:
①0.1mol•L-1KI溶液②0.1mol•L-1 FeCl3溶液③0.1mol•L-1 FeCl2溶液
④0.1mol•L-1盐酸⑤0.1mol•L-1KSCN溶液⑥CCl4
实验步骤:
(1)取5mL 0.1mol•L-1 KI溶液,再滴加几滴0.1mol•L-1 FeCl3溶液;
(2)充分反应后,将溶液分成三份;
(3)取其中一份,加试剂⑥,振荡,CCl4层显紫色,说明反应生成碘;
(4)另取一份,加试剂⑤(填序号),溶液出现血红色现象,说明此反应存在一定的限度.
Ⅲ.N2O4可分解为NO2.在100mL密闭容器中投入0.01mol N2O4,利用现代化学实验技术跟踪测量c(NO2).c(NO2)随时间变化的数据记录如图所示:

(1)反应容器中最后剩余的物质有NO2、N2O4,其中N2O4的物质的量为0.004molmol;
(2)c(NO2)随时间变化的曲线表明,实验测得的化学反应速率在逐渐减小,最后不变.(选填“变大”,“变小”或“不变”)

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科目:高中化学 来源: 题型:实验题

5.海水是巨大的资源宝库,从海水中提取食盐和溴的过程如下:

(1)除去粗盐中杂质(Mg2+、SO42-、Ca2+),加入的药品顺序正确的是BC.
A.NaOH溶液→Na2CO3溶液→BaCl2溶液→过滤后加盐酸
B.BaCl2溶液→NaOH溶液→Na2CO3溶液→过滤后加盐酸
C.NaOH溶液→BaCl2溶液→Na2CO3溶液→过滤后加盐酸
D.Na2CO3溶液→NaOH溶液→BaCl2溶液→过滤后加盐酸
(2)制备钠单质的方法之一是将熔融NaCl进行电解,写出电解化学方程式:2NaCl $\frac{\underline{\;通电\;}}{\;}$2Na+Cl2↑.
(3)步骤Ⅰ中已获得Br2,步骤Ⅱ中又将Br2还原为Br-,其目的是富集溴元素.写出步骤Ⅱ中发生反应的化学方程式:Br2+SO2+2H2O═H2SO4+2HBr.
(4)某化学小组的同学为了了解从工业溴中提纯溴的方法,查阅了有关资料,Br2的沸点为59℃.微溶于水,有毒性和强腐蚀性.他们参观生产过程后,设计了如下实验装置:

①图中仪器B的名称是冷凝管,冷却水的出口为甲(填“甲”或“乙”).
②C中液体的颜色为深棕红色或红棕色.
③D装置的作用是吸收尾气.
(5)已知某溶液中Cl-、Br-、I-的物质的量之比为2:3:4,现欲使溶液中的Cl-、Br-、I-的物质的量之比变成4:3:2,那么要通入Cl2的物质的量是原溶液中I-的物质的量的C.(填选项)
A.$\frac{1}{2}$  B.$\frac{1}{3}$
C.$\frac{1}{4}$  D.$\frac{1}{6}$.

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科目:高中化学 来源: 题型:填空题

12.在25℃时,将c mol•L-1的醋酸溶液与0.02mol•L-1NaOH溶液等体积混合后溶液刚好呈中性,用含c的代数式表示CH3COOH的电离常数Ka=$\frac{2×1{0}^{-9}}{c-0.02}$,.

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科目:高中化学 来源: 题型:填空题

9.用实验确定某酸HB的弱电解质.两同学的方案是:
甲:①称取一定质量的HB配制0.1mol/L的溶液100mL;
②用pH试纸测出该溶液的pH值,即可证明HB是弱电解质.
乙:①用已知物质的量浓度的HB溶液、盐酸,分别配制pH=1的两种酸溶液各100mL;
②分别取这两种溶液各10mL,加水稀释为100mL;
③各取相同体积的两种稀释液装入两个试管,同时加入纯度相同的锌粒,观察现象,即可证明HB是弱电解质.
(1)甲方案中,说明HB是弱电解质的理由是测得溶液的pH>1(选填>、<、=)
(2)请你评价乙方案中难以实现之处和不妥之处:配制pH=1的HA溶液难以实现,不妥之处在于加入的锌粒表面积难以做到相同.

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科目:高中化学 来源: 题型:选择题

10.NA代表阿伏伽德罗常数,下列关于电子转移的说法正确的是(  )
A.5.6g  Fe参与反应转移的电子数一定为0.2NA
B.2.3g Na参与反应转移的电子数一定为0.1NA
C.标况下,2.24L Cl2参与反应转移的电子数一定为0.2NA
D.标况下,2.24L O2参与反应转移的电子数一定为0.4NA

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