高考二轮复习知识点：金属冶炼的一般原理

（1） 铜可采用如下方法制备：

火法炼铜：Cu₂S+O₂ 2Cu+SO₂

湿法炼铜：CuSO₄+Fe═FeSO₄+Cu

上述两种方法中，铜元素均被（填“氧化”或“还原”）成铜单质．

（2） 印刷电路板上使用的铜需要回收利用．

方法一：用FeCl₃溶液浸泡印刷电路板制备CuCl₂•2H₂O，实验室模拟回收过程如下：

①证明步骤Ⅰ所加FeCl₃溶液过量的方法是．

②步骤2中所加的氧化剂最适宜的是．

A．HNO₃B．H₂O₂C．KMnO₄

③步骤3的目的是使溶液的pH升高到4.2，此时Fe³⁺完全沉淀，可选用的“试剂1”是．（写出一种即可）

④蒸发农缩CuCl₂溶液时，要滴加浓盐酸，目的是（用化学方程式并结合简要的文字说明），再经冷却、结晶、过滤，得到CuCl₂•2H₂O．

方法二：用H₂O₂和稀硫酸共同浸泡印刷电路板制备硫酸铜时，其热化学方程式是：

Cu（s）+H₂O₂（l）+H₂SO₄（nq）═CuSO₄（aq）+2H₂O（l）△H₁=﹣320kJ/mol

又知：2H₂O（l）═2H₂O（l）+O₂（g）△H₂=﹣196kJ/mol

H₂（g）+ O₂（g）═H₂O（l）△H₃=﹣286kJ/mol

则反应Cu（s）+H₂SO₄（aq）═CuSO₄（aq）+H₂（g）的△H=．

（3） 欲实现反应Cu+H₂SO₂═CuSO₄+H₂ ， 在你认为能实现该转化的装置中的括号内，标出电极材料（填“Cu”或“C”）

（1）

将碱式碳酸镁[4MgCO₃·Mg(OH)₂·5H₂O]和焦炭按一定比例混合，放入真空管式炉中先升温至500℃保持一段时间，然后升温至1450℃反应制得镁。

①用碳还原法制备金属镁需要在真空中而不在空气中进行，其原因是。

②焦炭与碱式碳酸镁的物质的量的比值不同对镁的还原率有较大影响，结果如图。当比值大于15∶1时，还原率下降的原因可能是。

③碱式碳酸镁分解如图所示，写出在1450℃反应制得镁的化学反应方程式。

（2） 工业上可以采用MgCl₂溶液和Na₂CO₃溶液混合制备碱式碳酸镁，写出反应离子方程式。反应采用68℃，温度不宜高于68℃的原因是。

（3）

工业采用电解MgCl₂溶液产生Mg(OH)₂ ， 如图。然后用Mg(OH)₂悬浊液吸收烟气中的二氧化碳，减少二氧化碳的排放同时产生碱式碳酸镁。该电池的阴极电极反应式为。电解时还得到副产物为。

（1） 请结合平衡移动理论分析，为什么能用该反应制备金属钾．．

（2） 在常压下金属钾转为气态从反应混合物中分离的最低温度约为℃，而反应的最高温度应低于℃．

（3） 在制取金属钾的过程中，为了提高原料的转化率可采取的措施有．（任写两点）

（4） 相比于电解熔融氯化钾，此方法的优点有

（5） 常压下，当反应温度升高到900℃时，该反应的平衡常数可表示为k=

（1） “浸取”实验中，反应体系的温度、反应时间对锰脱除效果的影响如下表，则适合的温度和反应时间分别是、。

  表1  温度对锰脱除效果的影响

温度/℃	ρ（Mn2+）/mg·L-1	除锰率/%
10	0.325	87.9
30	0.341	89.5
50	0.424	84.3
70	0.646	76.1

表2  反应时间对锰脱除效果的影响

时间/h	ρ（Mn2+）/mg·L-1	除锰率/%
1.0	0.995	63.1
1.5	0.794	70.6
2.0	0.328	87.9
2.5	0.325	87.9

（2） “滤渣1”的主要成分是。

（3） H₂O₂溶液的作用是，已知“滤渣2”的主要成分是Fe(OH)₃ ， 则氧化锌的作用是。“置换”实验中发生的反应的离子方程式有Zn+Pb²⁺=Ph+Zn²⁺、。

（4） 由锌灰制取金属锌可采用碱溶解，然后电解浸取液，已知：ZnO溶于NaOH溶液中生成[Zn(OH)₄]^2- ， 则阴极的电极反应为。

（5） ZnCl₂晶体溶解于饱和Na₂CO₃溶液中，得到6.46g的碱式碳酸锌[Zn_x(CO₃)_y(OH)_z ， 为了测定其组成，充分加热分解，产生的气体依次通入浓硫酸和碱石灰，质量分别增重了0.72g和0.88g，则该碱式碳酸锌的化学式为。

（1） 冶金工业上常用金属铝作还原剂冶炼钒、铬、锰等金属，写出铝与CrO₃在高温下反应的化学方程式 。

（2） 操作I得到滤渣的主要成分有 。

（3） 将0.1 mol/L AlCl₃溶液和10% NH₄F溶液等体积混合，充分反应后滴加氨水，无沉淀析出。则AlCl₃与NH₄F反应的化学方程式为 ；该实验所用试管及盛装NH₄F溶液的试剂瓶均为塑料材质，原因是 。

（4） 饮用水中的NO₃^-对人类健康会产生危害。为了降低饮用水中的NO₃^-的浓度，有研究人员建议在碱性条件下用铝粉将NO₃^-还原为N₂ ， 该反应的离子方程式为 ，此方法的缺点是处理后的水中生成了AlO₂^- ， 仍然可能对人类健康产生危害，还需对该饮用水进行一系列后续处理。已知：25℃时，Ksp[Al(OH)₃]=1.3×10^-33 ， Al(OH)₃ AlO₂^-+H⁺+H₂O K=1.0×10^-13。25℃时，若欲使上述处理的水中AlO₂^-浓度降低到1.0×10^-6 mol/L，则应调节至pH=，此时水中 =。

（5） 工业上常用碳棒作电极电解熔融氧化铝的方法冶炼铝（如图所示）。

①阴极电极反应式为 。

②工业生产中，阳极材料要定期补充，其原因是：。

（6） 下列有关推理不合理的是 。

a．工业上可以用热还原法来制取Ga

b.酸性：Al(OH)₃＞Ga(OH)₃

c.由最外层电子数相同可知，镓与铝的化学性质相似

d.可用GaCl₃溶液、氨水和盐酸设计实验证明Ga(OH)₃的两性

（1） 氢气是一种新型的绿色能源，又是一种重要的化工原料。

①氢气燃烧热值高。实验测得，在常温常压下，1molH₂完全燃烧生成液态水，放出285.8kJ热量。则表示H₂燃烧热的热化学方程式是（填字母代号）。

A．H₂(g)+ O₂(g）=H₂O（g) △H=+285.8kJ·mol^-1

B．H₂(g）+ O₂(g）=H₂O（1） △H=-285.8kJ·mol^-1

C．H₂(g)+ O₂(g）=H₂O（1） △H=+285.8kJ·mol^-1

D．H₂+ O₂=H₂O △H=-285.8kJ·mol^-1

②氢氧燃料电池能量转化率高，具有广阔的发展前景。氢氧燃料电池中，发生还原反应的物质是（填“氢气”或“氧气”。

③氢气是合成氨的重要原料，合成氨反应的热化学方程式如下：

N₂(g）+3H₂(g) 2NH₃(g) △H=-92.4kJ·mol^-1

反应达到平衡后，升高温度则反应速率（填“增大”或“减小”)；平衡将向  （填“正反应方向”或“逆反应方向”）移动。

（2） 锌银电池能量大、电压平衡，广泛用于电子手表、照相机、计算器和其他微型电子仪器。电解质溶液是KOH溶液，电池总反应为Zn+Ag₂O=ZnO+2Ag。请回答下列问题：

①该电池的负极材料是；电池工作时，阳离子向 （填“正极”或“负极”）移动。

②电极材料锌可由闪锌矿在空气中般烧成氧化锌，然后用碳还原氧化锌来制取，该反应的化学方程式为ZnO+C Zn+CO↑，此法属 （填字母代号）。

A．电解法B．热还原法C．热分解法

（3） 常温下，如果取0.1mol·L^-1HA溶液与0.1mol·L^-1NaOH溶液等体积混合（忽略混合后溶液体积的变化），测得混合溶液的pH=8，试回答以下问题：

①混合溶液的pH=8的原因：（用离子方程式表示）。

②混合溶液中由水电离出的c（H⁺）（填“>“<”或“=’)0.1mol·L_-1NaOH溶液中由水电离出的c（H⁺）。

③现有NaA与HA混合溶液，若pH=7，则溶液中c(Na⁺）c（A^-）（填“>”“<”或“=”）。

（1） 高炉炼铁应用的冶炼方法是_______（填标号）

（2） 钒渣中的V₂O₃在焙烧时转化为Ca(VO₃)₂ ， 写出该反应的化学方程式。

（3） Ca(VO₃)₂难溶于水但能溶于稀硫酸，试用平衡移动原理分析其原因，浸出液中含钒物质的化学式为。

（4） 沉钒过程有气体生成，其反应的离子方程式为。

（5） 过滤后用乙醇代替水来洗涤沉淀的原因是。

（6） 煅烧NH₄VO₃时，固体质量随温度变化的曲线如图所示。加热到200℃时，得到的固体物质化学式为，300～350℃放出的气态物质化学式为。

（1） “熔炼”的温度为1600℃，其中约20%的Al₂O₃反应生成烟气(主要成分为AlF₃)，该反应的化学方程式为。

（2） 浸渣的主要成分为CaSO₄、。

（3） 加入氨水中和酸浸液，若将pH调至8~9，“沉铍”时产生的沉淀物主要有：、、。

（4） “沉铍”后将滤渣加入足量氢氧化钠溶液提高pH进行“除铁”，铍元素参与反应的离子方程式为，然后加适量水稀释进行“水解”，目的是。

（5） 若为高氟铍矿，需在“沉铍”前进行“除氟”。工业上“除氟”是加入10%的氨水，并控制一定的条件，使氟与铝铁形成共沉淀物而除去。根据如图实验数据，选择的实验条件为pH=，水浴加热温度T=℃。

（6） 氧化铍粗产品含有一定量的硫酸盐会影响铍的后续冶炼，可用碳酸盐脱除，发生反应：CaSO₄(s)+Na₂CO₃(aq)=CaCO₃(s)+Na₂SO₄(aq)。通过计算反应的K值说明用碳酸钠脱硫酸根反应的程度大小：。

（1） Stumm和Morgan提出黄铁矿在空气中氧化的四步反应如图-1所示：

① a反应中每生成1molFeSO₄转移电子的物质的量为mol。

② d反应的离子方程式为。

（2） 用细菌冶铜时，当黄铜矿中伴有黄铁矿可明显提高浸取速率，其原理如图-2

①冶炼过程中，正极周围溶液的pH（选填：“增大”、“减小”或“不变”）

②负极产生单质硫的电极反应式为。

（3） 煤炭中的硫主要以黄铁矿形式存在，用氢气脱除黄铁矿中硫的相关反应（见下表），其相关反应的平衡常数的对数值与温度的关系如图－3。

相关反应	反应热	平衡常数K
FeS2(s) + H2(g) FeS(s) + H2S(g)	ΔH1	K1
1/2 FeS2(s) + H2(g) 1/2Fe(s)+H2S(g)	ΔH2	K2
FeS(s) + H2(g) Fe(s)+H2S(g)	ΔH3	K3

①上述反应中，ΔH₁0（选填：“＞”或“＜”）。

②提高硫的脱除率可采取的措施有（举1例）。

③1000K时，平衡常数的对数lgK₁、lgK₂和lgK₃之间的关系为。