摘要：钛金属具有硬度大、密度小、熔点高、常温下耐酸碱、耐腐蚀等优良的性能，被誉为“未来金属”。我国钒钛磁铁矿床分布广泛，储量丰富，由钒钛磁铁矿提取金属钛的主要工艺过程如下。
金属提纯制备类
【例5】（工业原料的制取）钛金属具有硬度大、密度小、熔点高、常温下耐酸碱、耐腐蚀等优良的性能，被誉为“未来金属”。我国钒钛磁铁矿床分布广泛，储量丰富，由钒钛磁铁矿提取金属钛的主要工艺过程如下。
回答下列问题：
(1)钛铁矿需要粉碎，其目的是_____。
(2)钛铁矿的主要成分为钛酸亚铁(FeTiO3)，其中钛元素的化合价为_____价。
(3)TiCl4在高温下与足量Mg反应生成金属钛，该反应的化学方程式为_____。
(4)金属矿物不能再生。下列能有效保护钛金属资源的措施是_____。
A．回收利用废旧钛金属制品B．任意开采钛金属矿石
C．钛金属抗腐蚀性能好，可随意堆放储存D．寻找、开发钛金属的代替品
【例6】（古法新探）中国古代典籍中记录了很多化学知识，展示了我国古代人民的智慧。《梦溪笔谈》中记载了用“苦泉水”制取铜的方法：“挹其水熬之，则成胆矾，烹胆矾则成铜。熬胆矾铁釜，久之亦化为铜”。主要流程如下图所示：
(1)“熬”的过程类似于下列粗盐提纯实验中的________操作（填序号）。
A．溶解B．过滤C．蒸发
(2)“烹”的过程中，胆矾（CuSO4·5H2O）首先转变成水和无水硫酸铜，该反应的基本反应类型是_______反应。
(3)写出“铁釜”中发生反应的化学方程式________。
(4)铁釜外侧容易生锈，是因为铁与空气中的________发生反应。
练习
1.回收含铜废料(主要成分为Cu)中的铜，部分实验流程如下：
注：灼烧后得到黑色固体和残留物，残留物不溶于水和稀硫酸。
回答下列问题：
(1)“灼烧”的主要目的是。
(2)“酸溶”发生反应的化学方程式为，反应类型为。
(3)“转化”生成气体X的成分为。
2.白铜是铜、镍（Ni）合金，某学习小组同学欲利用废弃的白铜回收铜、镍两种金属。
(1)先向盛有等量镍粉和锌粉的两支试管中分别加入溶质质量分数相同的稀硫酸，观察到都有气泡产生，且锌粉与稀硫酸反应更剧烈，镍粉与稀硫酸反应后的溶液为绿色，说明镍的金属活动性比锌（填“强”或“弱”）。查阅资料可知：镍与稀硫酸反应的化学方程式为H2SO4+Ni=NiSO4+H2↑
(2)接下来，同学们设计了如下实验流程回收铜和镍。
上图中，固体A是，②中反应的化学方程式是（只写一个），该反应属于的基本反应类型。
(3)要验证Ni、Zn、Cu的金属活动性顺序，用下列各组药品进行实验，不能达到目的的是（填字母）。
A．Ni、Zn、Cu、稀盐酸B．Ni、Cu、ZnSO4溶液
C．Zn、Cu、NiSO4溶液D．Ni、ZnSO4溶液、CuSO4溶液
3.金属材料对于促进生产发展、改善人类生活发挥了重大作用。
(1)用镁合金制作的汽车轮毂比铝制轮毂抗挤压能力强且质量仅为铝制品的70%。由此可以总结出镁合金具有的优良性能是_____(任写一点)。
(2)铝热剂是修筑铁路时常用的焊接材料，其反应原理是铝粉在一定的条件下与氧化铁发生置换反应，得到熔融的铁和另一种氧化物，该反应的化学方程式为_____。
(3)以闪锌矿(主要含ZnS，还含有SiO2和少量FeS、CdS、PbS等杂质)为原料制备金属锌的流程如图：
已知：Ⅰ．SiO2不溶于水且不与硫酸反应。
Ⅱ．在化学反应中，如果有元素的化合价降低，必然也有元素的化合价升高。
请回答下列问题。
①为了提高焙烧效率，通常在焙烧前将矿石_____；“焙烧”产生的尾气必须进行净化处理的原因是_____。
②“焙烧”过程中金属硫化物转化成金属氧化物，请写出“溶浸”时的主要化学方程式_____；“溶浸”产生的滤渣主要成分除了PbSO4外还有_____(填化学式)。
③“还原除杂”利用锌粉与CdSO4反应，其化学方程式为_____；已知Cd放入盐酸中有气体产生，则Cd、Zn、Cu的金属活动性由强到弱的顺序为_____。
④“电解”过程除了可以制得产品锌以外，同时还能获得H2SO4和_____(填化学式)。
金属提纯制备类
【例5】
【答案】
(1)增大接触面积，加快反应速率
(2)+4
(4)AD
【解析】（1）钛铁矿需粉碎，其目的是增大反应物接触面积，使反应更快、更充分。
（2）设其中钛元素的化合价为x，根据化合价代数和为0，x+2+(-2)×3=0，x=+4。
（3）TiCl4在高温下与足量Mg反应生成金属钛，化学方程式为：
（4）A、回收利用废旧金属制品能有效保护钛金属资源，正确；
B、任意开采钛金属矿石，不利于保护钛金属资源，会造成钛金属资源浪费，错误；
C、钛金属虽然抗腐蚀性能好，但也不能随意堆放储存，错误；
D、寻找、开发金属的代用品，能有效保护钛金属资源，正确。
故选AD。
【例6】
【答案】
(1)C
(2)分解
(3) Fe+CuSO4=FeSO4+Cu
(4)水、氧气
【解析】（1）“熬”的过程后得到了硫酸铜晶体，则类似蒸发操作，故选C；
（2）胆矾转变成水和无水硫酸铜，是一种物质分解产生多种物质的反应，属于分解反应；
（3）铁和硫酸铜溶液反应产生硫酸亚铁和铜，方程式是Fe+CuSO4=FeSO4+Cu；
（4）铁生锈是铁与空气中的水、氧气发生反应。
练习
1.
【答案】
(1)把铜转化为氧化铜
(2)H2SO4+CuO=CuSO4+H2O复分解反应
(3)氢气
【解析】（1）铜废料主要成分为Cu，铜不和稀硫酸反应，氧化铜和稀硫酸反应，“灼烧”的主要目的是把铜转化为氧化铜，便于下一步酸溶过程中和稀硫酸反应；
（2）“酸溶”发生反应为氧化铜和硫酸反应生成硫酸铜和水，化学方程式为H2SO4+CuO=CuSO4+H2O；该反应是两种化合物交换成分生成另外两种化合物的反应，属于复分解反应；
（3）“转化”过程中铁和过量的稀硫酸反应生成氢气，故生成气体X的成分为氢气。
2.
【答案】
(1)弱
(2)铜/CuNiSO4+Zn=ZnSO4+Ni（或H2SO4+Zn=ZnSO4+H2↑）置换反应
(3)B
【解析】（1）根据题意可知，镍粉和锌粉都能与稀硫酸反应，有气泡产生，但是锌粉与稀硫酸反应更剧烈，说明镍的金属活动性比锌弱；
（2）根据资料可知，镍能与稀硫酸反应，而铜在金属活动顺序表中排在氢后，不与稀硫酸反应，实验在废弃白铜粉末中加入过量的稀硫酸后，过滤得到的固体A是未反应的铜；
由于稀硫酸与镍反应生成硫酸镍和氢气，且加入的稀硫酸是过量的，则溶液B中含有硫酸镍和剩余的硫酸；
在溶液B中加入适量的锌后，发生的反应有：锌与稀硫酸反应生成硫酸锌和氢气，由于锌的金属活动性强于镍，锌能与硫酸镍溶液反应生成硫酸锌和镍，所以②中发生反应的化学方程式为NiSO4+Zn=ZnSO4+Ni（或H2SO4+Zn=ZnSO4+H2↑）；
②中锌发生的两个反应都是一种单质和一种化合物反应，生成另一种单质和另一种化合物的反应，属于置换反应；
（3）A、镍、锌都能和稀盐酸反应生成氢气，且镍和稀盐酸反应更剧烈，说明金属活动性锌＞镍＞H，铜与稀盐酸不反应，说明金属活动性铜＜H，则可证明金属活动性顺序为锌＞镍＞铜，所以该组药品进行实验，能达到目的，正确；
B、镍和铜均不能与硫酸锌溶液反应，说明金属活动性镍＜锌、铜＜锌，而镍和铜的金属活动性顺序不能确定，所以该组药品进行实验，不能达到目的，错误；
C、锌能和硫酸镍溶液反应生成硫酸锌和镍，说明金属活动性镍＜锌；铜和硫酸镍溶液不反应，说明金属活动性铜＜镍；则可证明金属活动性顺序为锌＞镍＞铜，该组药品进行实验，能达到目的，正确；
D、镍和硫酸锌溶液不反应，说明金属活动性镍＜锌；而镍和硫酸铜溶液反应生成硫酸镍和铜，说明金属活动性铜＜镍；则可证明金属活动性顺序为锌＞镍＞铜，该组药品进行实验，能达到目的，正确。
3.
【答案】
(1)抗挤压能力强/密度小
(3)粉碎尾气中含有空气污染物SO2ZnO+H2SO4=ZnSO4+H2OSiO2Zn+CdSO4=ZnSO4+CdZn＞Cd＞CuO2
【解析】（1）根据题干信息可知镁合金制作的汽车轮毂比铝制轮毂抗挤压能力强且质量仅为铝制品的70%，则镁合金抗挤压能力较强，且密度较小；
（2）铝粉在一定的条件下与氧化铁发生置换反应，得到熔融的铁和另一种氧化物，化学反应前后元素的种类不变，则该氧化物为氧化铝，故化学反应方程式为：
（3）①焙烧前将矿石粉碎可以增加反应物与氧气的接触面积，使反应充分的发生；根据流程图可知焙烧会产生SO2，SO2为空气污染物，则产生的尾气需要净化处理；
②“焙烧”过程中金属硫化物转化成金属氧化物，其中主要成分ZnS转化为ZnO，溶浸时ZnO与H2SO4反应生成ZnSO4与H2O，化学反应方程式为：ZnO+H2SO4=ZnSO4+H2O；
根据题干信息可知SiO2不溶于水且不与硫酸反应，则溶浸后也会转化成滤渣；
③根据流程图可知锌粉与CdSO4反应置换出Cd，则化学反应方程式为：Zn+CdSO4=ZnSO4+Cd；
锌粉与CdSO4反应置换出Cd，则说明金属活动性Zn＞Cd，Cd放入盐酸中有气体产生，说明金属活动性Cd＞H，Cu不能稀盐酸反应，说明金属活动性H＞Cu，综上得出金属活动性：Zn＞Cd＞Cu；
④根据流程图可知还原除杂后得到的滤液为ZnSO4溶液，电解ZnSO4溶液反应中，反应物为ZnSO4、H2O，反应后产生Zn、H2SO4，在化学反应中，如果有元素的化合价降低，必然也有元素的化合价升高，反应中Zn由+2降为0价，则还有一种元素化合价升高，反应前S为+6价，H为+1价，O为-2价，则只能为O升高为0价，故另一种产物为O2。
来源：傲珊教育