2025年大學《應用化學》專業(yè)題庫——應用化學在冶金工藝中的應用實踐分析考試時間：______分鐘總分：______分姓名：______一、選擇題（請將正確選項的字母填入括號內，每題2分，共20分）1.在高爐煉鐵過程中，下列哪種礦石的還原順序最符合實際？（）A.Fe?O?→FeO→FeB.Fe?O?→Fe→FeOC.FeO→Fe?O?→FeD.FeO→Fe→Fe?O?2.下列哪種物質通常用作濕法冶金中的溶劑？（）A.氧化鈣B.硫酸C.氯化鈉D.氫氧化鈉3.在電解冶金中，為了提高電解效率，通常會加入某種添加劑以降低電解質的粘度，這種添加劑屬于？（）A.還原劑B.助熔劑C.活化劑D.絡合劑4.礦石中與有用礦物共生的脈石礦物，在冶金過程中往往需要被去除，這主要利用了它們與有用礦物在哪些性質上的差異？（）A.密度B.磁性C.熔點D.化學穩(wěn)定性5.下列哪種冶金過程主要利用氧化還原反應將金屬從其氧化物中還原出來？（）A.熔煉B.浸出C.電解D.沉淀6.火法冶金過程中產生煙氣的主要污染物通常是？（）A.硫化物B.氮氧化物C.揮發(fā)性有機物D.以上都是7.為了減少冶金過程中的環(huán)境污染，發(fā)展“綠色冶金”是重要方向，以下哪項措施不屬于綠色冶金的主要目標？（）A.降低能耗B.減少廢物排放C.提高金屬回收率D.使用昂貴的貴金屬催化劑8.在濕法冶金中，利用金屬離子在溶液中形成溶解度極低的化合物而將其分離的過程稱為？（）A.浸出B.沉淀C.電解D.絡合9.物料平衡是冶金過程計算的基礎，其核心思想是？（）A.系統(tǒng)內各元素的總質量在過程前后保持不變B.系統(tǒng)內各化合物的總量在過程前后保持不變C.系統(tǒng)內金屬的質量在過程前后保持不變D.系統(tǒng)內非金屬的質量在過程前后保持不變10.下列哪種技術利用了化學吸附的原理，在冶金過程中用作催化劑或吸附劑？（）A.膜分離技術B.催化氧化技術C.超臨界萃取技術D.催化還原技術二、填空題（請將答案填入橫線上，每空1分，共15分）1.冶金過程的核心是使金屬從其______狀態(tài)轉變?yōu)開_____狀態(tài)。2.礦石在冶煉前通常需要進行______處理，以增大其與熔劑或還原劑的接觸面積。3.濕法冶金中，為了提高某些金屬的浸出率，常使用______來絡合金屬離子。4.高爐煉鐵中的基本反應是氧化鐵與______之間的還原反應。5.電解冶金中，電解槽的陰極發(fā)生______反應。6.冶金過程中的煙氣脫硫常用______法或______法。7.測定礦石或金屬樣品中化學成分的方法統(tǒng)稱為______分析。8.添加到熔融金屬中，以降低其熔點的物質稱為______。9.冶金過程中產生的廢渣通常含有較高的______，需要進行妥善處理。10.應用化學在冶金過程中的一個重要體現是開發(fā)高效、選擇性、環(huán)境友好的______。三、名詞解釋（請解釋下列名詞的含義，每題3分，共12分）1.還原劑2.浸出3.物料平衡4.綠色冶金四、簡答題（請簡明扼要地回答下列問題，每題5分，共20分）1.簡述濕法冶金相較于火法冶金的優(yōu)點。2.解釋助熔劑在火法冶金過程中的作用機理。3.簡述冶金過程中產生廢水的主要原因及處理難點。4.為什么說物料平衡和化學平衡是分析冶金工藝的重要工具？五、分析題（請根據要求進行分析，共33分）1.（15分）簡述從氧化鐵礦石（主要成分為Fe?O?）出發(fā)，通過高爐煉鐵得到生鐵的主要化學過程。請至少寫出三個關鍵的化學還原反應方程式，并簡要說明影響這些反應平衡移動的因素（至少列舉兩個）。2.（18分）以從硫化銅礦石（主要成分為CuFeS?）制備精銅為例，簡述濕法冶金的基本流程。請說明浸出過程中主要發(fā)生的化學反應，并解釋使用黃鐵礦（FeS?）作為助浸劑（或焙燒產物）的化學原理及其對環(huán)境可能造成的影響。---試卷答案一、選擇題1.A2.B3.B4.C5.A6.D7.D8.B9.A10.D二、填空題1.化合物，單質2.磨細3.絡合劑4.碳（或CO）5.還原6.石灰石-石膏法，濕法煙氣脫硫7.化學8.助熔劑9.有毒有害物質（或重金屬）10.綠色冶金技術（或冶煉工藝/材料）三、名詞解釋1.還原劑：在化學反應中能夠奪取氧化劑中的氧原子或使氧化態(tài)降低的物質，在冶金中通常指提供電子使金屬氧化物中的金屬還原成單質的物質，如碳、一氧化碳、氫氣等。2.浸出：將礦石或精礦與溶劑（通常是液體）接觸，使目標金屬或其他有價組分溶解進入溶液的過程，是濕法冶金的關鍵步驟。3.物料平衡：在冶金過程中，對進入系統(tǒng)的物料和離開系統(tǒng)的物料（包括產品、副產品、損失等）進行定量核算，確保系統(tǒng)內各元素或特定物質的質量守恒。4.綠色冶金：以環(huán)境友好為核心，通過優(yōu)化工藝、采用新技術的冶金活動，旨在最大限度地提高資源利用率，減少能源消耗和污染物排放，實現可持續(xù)發(fā)展。四、簡答題1.答：濕法冶金通常在較低溫度下進行，能耗較低；設備相對簡單，投資成本可能較低；易于實現連續(xù)化和自動化生產；對于某些復雜共伴生礦或低品位礦石，濕法冶金具有更高的選礦效率和金屬回收率；可以更好地實現資源綜合利用和污染物集中處理。2.答：助熔劑的作用是降低熔渣（通常是氧化物熔體）的熔點，從而降低爐料的熔化溫度，使冶煉過程在較低溫度下進行，節(jié)省能源。其作用機理通常是通過與爐料中的主要氧化物（如SiO?）形成低熔點的化合物（如硅酸鹽），根據相圖原理，降低了整個熔體的熔點。同時，助熔劑有時還能改善熔渣的性質，如提高其流動性、降低其粘度，有利于傳熱傳質和雜質去除。3.答：冶金過程產生廢水的主要原因是：工藝用水（如冷卻水、洗滌水、浸出液輸送等）的泄漏或排放；物料洗滌過程中的沖洗水；設備清洗水；事故性排放（如跑冒滴漏）。處理難點在于：廢水中往往含有高濃度的酸或堿、多種重金屬離子、懸浮物、有機溶劑或氰化物等有毒有害物質；部分廢水處理工藝復雜，成本較高；處理后的廢水是否達標排放，以及污泥的處理處置也是難點。4.答：物料平衡為冶金過程的優(yōu)化設計和生產控制提供了定量依據，能夠幫助工程師核算金屬回收率、確定物料消耗定額、發(fā)現系統(tǒng)中的物料損失點?；瘜W平衡則解釋了冶金過程中各種化學反應發(fā)生的可能性、限度以及影響反應方向和速率的因素，是確定最佳操作條件（如溫度、壓力、氣氛、濃度等）的理論基礎。兩者結合，可以全面分析冶金過程的效率、限制因素和潛在改進方向。五、分析題1.答：從氧化鐵礦石（主要成分為Fe?O?）出發(fā)，通過高爐煉鐵得到生鐵的主要化學過程是利用CO作為還原劑，在高溫下將Fe?O?還原成鐵。主要化學過程和反應方程式如下：(1)燒結或球團過程中：2Fe?O?+3C→2Fe+3CO?（高溫下，C作還原劑）或2Fe?O?+3CO→2Fe+3CO?（若CO充足）(2)理論上CO還原Fe?O?的主要反應：Fe?O?+3CO→2Fe+3CO?(3)CO還原Fe?O?的主要反應：Fe?O?+4CO→3Fe+4CO?影響這些反應平衡移動的因素：(a)溫度：CO還原Fe?O?是放熱反應（ΔH<0），根據勒夏特列原理，升高溫度平衡向左移動，不利于鐵的還原；降低溫度則有利于還原。實際高爐操作溫度很高（約1000-1200°C）是為了保證反應速率和爐料熔化。(b)壓力：該反應的氣體分子數從4（3CO?）變?yōu)?（4CO?），總氣體分子數不變，改變總壓對平衡影響不大，但改變CO和CO?的分壓會影響反應速率和方向。通常高爐內保持微正壓，防止空氣漏入。(c)CO濃度：提高CO濃度或降低CO?濃度，平衡根據勒夏特列原理向右移動，有利于鐵的還原。2.答：以從硫化銅礦石（主要成分為CuFeS?）制備精銅為例，濕法冶金的基本流程通常包括：礦石破碎磨細->浸出->濃縮->電解精煉（或化學沉淀精煉）。浸出過程中主要發(fā)生的化學反應：(1)硫化礦焙燒（如果采用氧化法浸出）：2CuFeS?+3O?→2FeO+2CuO+2SO?↑(2)用稀硫酸浸出焙燒產物（或直接用酸浸硫化礦）：FeO+H?SO?→FeSO?+H?OCuO+H?SO?→CuSO?+H?OCuFeS?+2H?SO?→FeSO?+CuSO?+2H?O+SO?↑（直接酸浸反應）得到浸出液（主要含FeSO?、CuSO?等）。使用黃鐵礦（FeS?）作為助浸劑（或焙燒產物）的化學原理：在焙燒過程中，黃鐵礦轉化為二氧化硫（SO?）。SO?在酸性溶液中具有還原性，可以將浸出過程中可能生成的Cu2?還原為金屬銅單質，或抑制某些雜質離子（如Fe3?