2014-2015学年冶金原理复习题整理版

1、有哪里写的不对欢迎指正！祝大家门门4.0！第一章 精矿的湿法分解1.如何判断浸出剂浸出矿物原料的目的？ 浸出的实质在于利用适当的溶剂使矿石、精矿和半成品中的一种或几种有价成分优先溶出，使之与脉石分离。（指借助于溶剂从固体物料中提取可溶组分。）2. 用气态H2S沉淀溶液中的金属离子时，为了保证H2S有足够的溶解度以提高沉淀效果，常采用什么方法？ CuS沉淀反应是放热反应，其余金属硫化物沉淀反应是吸热反应。但温度升高不利于H2S在水溶液中的溶解，因为这是一个放热过程，为了保证H2S有足够的溶解度，就必须加压。3. 当浸出过程受化学反应控制时，提高浸出速率的最有效手段是什么？（1）提高温度（2）提高

2、浸出剂浓度CO（3）降低精矿颗粒的原始半径4. 用形成氢氧化物沉淀的方法使浸出液中的几种金属离子分离时，首先析出的是哪种金属子？ 当氢氧化物从含有几种阳离子价相同的多元盐溶液中沉淀时，首先开始析出的是其形成pH最小，从而其溶解度最小的氢氧化物。 在金属相同但其离子价不同的体系中，高价阳离子总是比低价阳离子在pH更小的溶液中形成氢氧化物，这也是由于高价金属氢氧化物比低价氢氧化物的溶解度更小的缘故。5. 浸出剂的选择原则是什么？ 1、所选浸出剂能有效分解矿物 2、在处理多金属复杂矿时，应能有效地综合回收多种金属。 3、根据产品的数量、质量、生产规模及下一步工艺的衔接来选择最合适的浸出剂。 4、要求

3、流程简短，设备简单，金属收率高、产品成本低。 5、符合劳动保护和工业卫生、环境保护等要求。 其它还有矿石的性质、浸出剂的价格及其消耗量、浸出剂的的腐蚀性及其所需的设备材料、浸出液进一步处理的难易以及浸出剂再生而循环使用的可能性。6. 浸出剂浸出矿物时，浸出过程可认为经历哪几个步骤？ 精矿湿法分解（对于固液反应）可以认为由下面七个步骤组成： 1.浸出剂通过边界层向矿粒表面扩散（外扩散）； 2.浸出剂被吸附在矿粒表面上（吸附）； 3.吸附的浸出剂进一步扩散通过固体膜（内扩散）； 4.浸出剂与矿粒发生化学反应； 5.生成的不溶产物使固体膜增厚，而生成的可溶性产物扩散通过固体膜； 6.生成的可溶性化合

4、物在固体表面（或矿粒表面）解吸； 7.生成的可溶性化合物扩散到溶液中（外扩散）。 其中最慢的一个步骤决定整个反应速度，此最慢步骤则称为控制步骤（扩散控制、化学反应控制、混合控制）。研究精矿湿法分解动力学的任务是找出其控制步骤，从而针对控制步骤，采取适当的强化措施。7.金属离子呈氢氧化物沉淀时的pH值如何计算？ 第二章 溶剂萃取8.在一定温度下，用一定的萃取剂萃取某金属离子时，分配比、萃取率、萃取比及萃取饱和容量是否保持不变？为什么？ 分配比、萃取率、萃取比发生变化，萃取饱和容量保持不变。 萃取过程中，分配比D是随着水相中被萃取物浓度变化而发生变化的，D不是常数。 一定浓度的萃取剂所能结合的金属

5、离子的量是一定的，即有机相有一定的饱和容量。9.在萃取工艺中，洗涤阶段的目的是什么？ 使有机相中夹带的或某些同时被萃入有机相的杂质洗回到水相中。10.萃取时有机相加入稀释剂的目的是什么？ 稀释剂是一种惰性有机溶剂，用于改善有机相比重、粘度。 书上(P206)：改变萃取剂的浓度，以便调节与控制萃取剂的萃取能力，使之有利于元素的分离；改变萃取剂的萃取性能；改变萃合物在有机相的溶解度。11.如要求萃取分离后产品的纯度高，采用的萃取剂应具有什么性质？ 纯度要求高，必须选取选择性好的萃取剂。为满足这种萃取剂的萃取条件，必要时对萃取料液的酸度与组成进行调整，甚至改变前面矿石的处理方法。 例如，萃取分离Ni

6、、Co，可选择N235作萃取剂，但萃取时要求料液中有一定的Cl浓度，并要求在HCl系统中进行，这就要求前一道工序能满足这一要求。12.酸性络合萃取体系中，萃取选择性较好的萃取剂是哪一类？ 鳌合萃取剂,此类萃取剂的选择性较好，因为只有当金属离子的大小合适时，才能形成鳌环。13. 伯、仲、叔胺和季铵盐萃取时，对介质的酸碱性有什么要求？ 伯、仲、叔胺只能在酸性溶液中进行萃取 季铵盐可在酸性、中性、碱性溶液中萃取。 因为伯、仲、叔胺必须与强酸作用生成铵盐阳离子后才能萃取金属络阴离子，故它们必须在酸性溶液中进行萃取。季铵盐是强碱性的，本身含有阳离子R4N+，故它与溶液pH无关，可在酸性、中性、碱性溶液中

7、萃取。14. 一般情况下，萃取速率较慢的萃取剂是哪一类萃取剂？ 大多数溶剂萃取过程都进行得较快，如胺类、中性磷类，亚砜和含氧萃取剂的萃取速率是很快的，当水相和有机相激烈振摇时，一分钟左右即建立分配平衡，但也有一些萃取体系，如鏊合萃取剂对某些金属离子的萃取，速率较慢，有时甚至需数小时或数天才能达到平衡。15. 什么是萃取等温线？它有什么用途？如何测定萃取等温线？ 用含不同浓度金属离子的水相与含有一定浓度萃取剂的有机相接触，被萃物在两相的分配达平衡时，测出被萃物在有机相浓度和水相浓度，以该物质在有机相的浓度为纵坐标，水相浓度为横坐标，作出它们的关系曲线，此线称为萃取等温线，或称萃取平衡线。 萃取等

8、温线有下列用途： 计算不同浓度时的分配比 确定萃取饱和容量（用外切线法） 计算萃取所需级数16. 什么是溶剂萃取中的分离系数？其数值大小表明什么意义？ 分离系数，又称分离因素，它表示了物之间可分离的难易程度，等于在同一萃取体系内，同样萃取条件下，两种物质分配比的比值。1，A难萃，B易萃，A、B能分离=1， A、B萃取的难易程度相当1，A易萃，B难萃，A、B能分离越大，二元素分离效果越好17. 中性磷型萃取剂的萃取机理是什么？萃取机理：通过键上的氧原子与金属盐中的金属离子生成配价键而形成萃合物。中性磷型萃取剂的萃取能力顺序：18. 在确定萃取工艺条件时，为何要进行单级最优化条件试验？ 通过单级试

9、验，确定萃取基本参数，通过单级萃取，可达到下列目的： 在选择的某种条件下，通过单级萃取来进行探索性试验，考察所选萃取体系的分相性能、萃取效果，从而决定是否采用这种体系。 在一定的萃取条件下（萃取剂浓度、料液浓度、相比、混合时间、温度等），测定基本数据：分配比D、分离系数、萃取饱和容量、萃取比E和萃取率q。 测定萃取剂浓度，料液酸度和浓度、相比、二相接触时间、温度等对分配比、分离系数、萃取率等的影响规律，从而选择最佳工艺条件。进行此项实验时，可采用正交设计来安排实验。19. 有关单级和多级逆流萃取的计算（多级逆流萃取所涉及参数之间的关系）。第三章 离子交换分离法20、用离子交换方法吸附溶液中的金

10、属离子时，若交换速率是颗粒扩散控制时，提高交换过程速率的措施有哪些？ 1、树脂颗粒的大小：颗粒大小决定了离子从树脂表面扩散到树脂内部的路程，颗粒越大，路程越长，交换速率越慢，因此希望树脂颗粒要小一些。 2、树脂的性质： 溶胀性大的树脂，即交联度小的树脂，交换速率较快。 交换速率还与树脂的功能团性质有关，一般强酸、强碱性树脂交换速率快，弱酸、若碱性树脂交换速率慢。 3、温度：温度高，扩散系数大，交换速率也就大，温度每提高1，颗粒扩散速度约加快48%。 4、交换离子的性质： 交换离子的价数愈高，扩散系数愈小。 交换离子水合离子半径大小：水合离子半径大的离子在树脂内扩散越慢。 20.简单离子交换法进

11、行离子交换时，影响交换区大小的因素有哪些？如何影响？除去与树脂性质、交换离子性能有关外，还与下列因素有关： 1、溶液流速 溶液流速对交换区高度有较大影响。对于强酸性阳离子单价交换时，有人由实验得出如下关系： 交换区高度h=37.4W0.5 在一般情况下，h=KW0.50.8 式中：W溶液通过树脂层的线速度 线速度单位时间内通过交换柱单位截面积流出液的体积（mL/cm2/min或cm/min） 体速度单位时间内流出液体积（mL/min） 2、溶液浓度 对于稀溶液，溶液浓度影响不大，但当溶液浓度C0增大时，对交换区高度就有影响。有人通过实验，测得柱利用率与溶液浓度的关系，如图所示： 横坐标：单位长

12、度柱内树脂所吸附的B离子量（Q）与溶液浓度（C0）的比值（Q/C0）的对数。纵坐标：柱利用率。 曲线1：RA对B+的交换曲线2：RA对B2+的交换。 由图可看出，当C0减小时，增大，但溶液浓度也不是愈小愈好，当C0减小到一定值时，的变化就较小。 3、树脂颗粒大小 树脂颗粒增大，使颗粒扩散速度减小，交换难以达到平衡，因此使流出曲线变斜，交换区高度增加。 4、温度 因温度影响反应速度及选择系数，一般温度增高是有利的。 22.在离子交换色层分离中，采用络合剂为淋洗剂可起到什么效果？由于色层法所需分离的离子，都是对树脂的亲合力差异较小的离子，若单靠树脂对它们亲合力的差异是不可能分开的，它们的淋洗曲线常

13、常有很大的重叠.若选择一种适当的络合剂作淋洗剂，利用A、B与该络合剂形成络合物的稳定性的不同，就有可能改变KB/KA之比，使络与1的差值增大，使二离子更易得到分离，色层分离就是利用此原理。 23.在离子交换色层分离中，为了提高分离效率，分离柱中树脂所含可交换离子应该满足什么条件？ 在色层分离中，我们就利用特定离子型的树脂，这种离子对待分离离子可以起到阻留作 用，增加待分离离子在柱内吸附-解吸的次数，提高分离效率，这种离子称为阻留离子（或延缓离子）。 它需符合二个条件： 对树脂的亲合力必须小于待分离离子； 对淋洗剂的络合能力（即形成络合物的稳定性）必须大于待分离离子。24.强酸性阳离子交换树脂和

14、弱酸性阳离子交换树脂与金属离子交换时，对介质pH值的要求有何不同？ 强酸强碱性树脂，类似于强酸强碱，离解能力很强，对溶液酸碱性没有要求； 弱酸、弱碱性树脂，类似于弱酸、弱碱，它们只能进行中和反应和复分解反应，由于溶液的pH对它们的电离程度有很大影响，故发生离子交换反应需在一定的pH值下进行。 一般：弱酸性树脂需在碱性溶液中进行交换反应：pH6 弱碱性树脂需在酸性溶液中进行交换反应：pH425. 什么是树脂的溶胀性？溶胀程度和什么因素有关？溶胀性：树脂浸入水中后，会产生膨胀，称为溶胀，它能结合一定量的水，此时树脂体积增大。 影响溶胀程度的因素： a、交联度：交联度越小，孔眼越大，吸水就越多，溶胀

15、性就越强。 b、活性基团的性质和数量 活性基团亲水性越强，溶胀性也越强。故磺酸型比羧酸型溶胀性大。 c、活性基团上的反离子（可交换离子）性质 水合能力越强，即水合离子半径越大，溶胀性也越大。 对强酸性阳离子交换树脂有如下顺序： H+Li+Na+NH4+K+Cs+Ag+第四章 金属的湿法电解26.和简单金属离子的电解相比，金属络合离子电解时，阴极还原有什么特征？ 1、电化学极化高 络阴离子在阴极上放电过程一般比较复杂，故极化高，其原因是：溶液中络离子比较稳定，配位体与金属离子间相互作用较强，要使络离子变形或转化为活化络合物所需要的能量较大，所以电解稳定常数较高的络离子时，需要较高的活化能而使阴极

16、极化较高； 2、极限电流密度低 这是由于络阴离子与简单金属离子相比，络阴离子的迁移是逆向的，而且络阴离子的体积庞大，扩散系数小，因此其阴极还原时，极限电流密度比简单金属离子电解时小得多。 3、与卤素离子形成的金属络合物阴极还原往往反而容易 例如： 这可能是由于卤素配位体能形成有利于电子传递的“电子桥”而使电极反应的活化能反而显著下降。27. 电解时，电解液中沉积金属离子浓度增大，会对电化学极化和浓差极化以及沉积物结晶形态有什么影响？ 沉积金属离子浓度的增大，则将使金属离子还原过程中的电化学极化和浓差极化均降低，因此，将使生成新结晶中心的几率下降，从而导致形成粗大的沉积物结晶。根据这一原理，在电

17、解生产金属粉末时，为了获得细粉，一般使用金属离子浓度相对低的电解液。28. 铜电解精炼时，为消除As、Sb、Bi对电解铜质量的影响，一般采取哪些措施？其中最有效的措施是什么？ 第一，在火法精炼时，造碱性渣（加Na2CO3），使其形成砷酸钠、锑酸钠、铋酸钠除去，这是最根本的解决方法； 第二，提高电解液的温度，以便于胶体的凝聚。 第三，电流密度不能太高，以免它们与Cu共沉积。 第四，加入适量Cl，使其与As3+、Sb3+形成络合物。 第五，加强电解液的净化。29. 阳极金属电化学溶解时，若阳极金属有多种稳定的价态时，在不考虑极化和去极化的情况下，主要生成什么离子？ 不少金属如Fe、Cu、Ti、In

18、、Cr等阳极氧化时，可形成多种稳定的离子价态，因此，在阳极溶解过程中，也将以一定的比例按高低价离子形式转入电解液，而且主要氧化成标准电位低的离子。以Cu的阳极溶解为例：在接近可逆电解的条件下（不考虑极化和去极化），两种氧化反应同时进行的条件是其平衡电位相等。即： 在常温25下、可计算得： 说明阳极溶解时主要生成Cu2+（以 较小的为主）。30. 在金属的电解精炼和提取中，为什么H2的阴极析出是不希望的？ 1、消耗电能，使阴极电流效率，单位产品的直流电耗W 2、氢的析出，往往影响阴极沉积物的结构，甚至造成氢脆 3、降低电解液中的酸度，为此要消耗大量的酸31. 水溶液电解冶金中，主要的阴极过程有哪

19、几类？ 一、析出固态金属这里的M包括主金属 在阴极沉积是我们所希望的 杂质金属 在阴极沉积是我们所不希望的 因为杂质金属有以下害处： 第一，它将降低阴极产品的纯度 第二，它将恶化阴极沉积物的结构 第三，使阴极电流效率下降 这种下降有两层意思：1、它本身放电要消耗电能 2、有可能降低氢析出的超电压而导致H+大量放电，耗电（尤其是Zn、Cd等负电性金属） 二、析出氢气 在酸性溶液中： 在碱性溶液中： 显然，阴极析出氢气，1、使阴极电流效率下降 2、使电解液酸度发生变化 3、使阴极产品疏松多孔，发生氢脆 三、不形成新相的氧化还原反应 即：电解质溶液中的高价金属离子还原成低价金属离子，如：这类反应的特点是不出现任何新相，氧化态与还