金屬的冶煉原理是將金屬的化合物通過(guò)還原的方法使金屬.doc

.金屬的冶煉原理是將金屬的化合物通過(guò)還原的方法使金屬離子還原成金屬單質(zhì).由于金屬的化學(xué)活動(dòng)性不同，金屬離子得到電子，還原成金屬原子的能力也不同，所以采用不同的冶煉方法.2.知識(shí)網(wǎng)絡(luò)3.方法導(dǎo)引(1)熟練掌握金屬活動(dòng)性順序表，注重該表在學(xué)習(xí)中的指導(dǎo)作用.如判斷金屬元素在自然界的存在形式，金屬的還原性以及根據(jù)金屬的還原性所采取的冶煉方法.(2)鍛煉自學(xué)能力，在教師的指導(dǎo)下自學(xué)教材內(nèi)容，歸納金屬冶煉的方法并應(yīng)用到其它金屬的冶煉.【重點(diǎn)難點(diǎn)解析】重點(diǎn)：工業(yè)上冶煉金屬的一般方法：熱分解法、熱還原法、電解法.難點(diǎn)：不同金屬冶煉方法不同.如何選擇合適的冶煉方法.金屬冶煉的本質(zhì)是金屬的離子從化合物中被還原成金屬單質(zhì)的過(guò)程.從金屬活動(dòng)順序表可知，越活潑的金屬，其陽(yáng)離子的氧化性越弱；反之，越不活潑的金屬，其陽(yáng)離子的氧化性越強(qiáng)，因此不同的金屬冶煉方法也不同.金屬的位置越靠后，越容易被還原，用一般的還原方法就能使金屬還原；金屬的位置越靠前，越難被還原，最活潑的金屬只能用最強(qiáng)的還原手段(電解)來(lái)還原.【難題巧解點(diǎn)撥】例1：某冶煉鋁廠以碳棒為電極，電解熔融的三氧化二鋁，當(dāng)生成27kg鋁時(shí)，陽(yáng)極消耗12kg碳，則在陽(yáng)極生成的CO2和CO二種氣體的分子個(gè)數(shù)比為.分析電解法煉鋁的反應(yīng)式為：2Al2O34Al+3O2(陰極)(陽(yáng)極)在高溫下，陽(yáng)極產(chǎn)生的O2，易把石墨電極氧化為CO2和CO.由題意：陰極產(chǎn)生的鋁：=1103mol陽(yáng)極消耗的碳：=1103mol而由方程式可算出陽(yáng)極產(chǎn)生的O2為：1103=0.75103mol.陽(yáng)極消耗的碳與產(chǎn)生的O2即反應(yīng)生成CO和CO2.設(shè)生成的CO2為xmol，CO為ymol.則解得故生成CO2和CO的分子個(gè)數(shù)比為11【命題趨勢(shì)分析】?？贾R(shí)點(diǎn)：1.金屬冶煉的基本原理2.金屬冶煉方法的選擇3.金屬冶煉的計(jì)算4.金屬冶煉過(guò)程的實(shí)驗(yàn)?zāi)M.【典型熱點(diǎn)考題】1.冶煉金屬一般有下列四種方法：焦炭法；水煤氣(或H2，CO)法；活潑金屬置換法；電解法.四種方法在工業(yè)上均有應(yīng)用.古代有：()火燒孔雀石煉銅；()濕法煉銅.現(xiàn)代有：()鋁熱法煉鉻；()從光鹵石中煉鎂.對(duì)它們的冶煉方法的分析中不正確的是()A.()B.()C.()D.()本題參考答案：B2.閱讀下面材料，并回答問(wèn)題.鋁可以從鋁土礦中獲取.鋁土礦是不純凈的鋁的氧化物(雜質(zhì)為Fe2O3和SiO2)，它是非再生資源.假如我們對(duì)鋁的消費(fèi)保持現(xiàn)有的速度，我們獲得生產(chǎn)足夠的鋁所需的鋁土礦僅能維持30年左右.由此看來(lái)，保護(hù)現(xiàn)有自然資源和對(duì)非再生資源的再利用，是值得我們考慮的.但廢物回收仍有相當(dāng)大的難度，其關(guān)鍵的因素主要涉及舊金屬的收集、與其它廢物的分離，回收和提煉金屬的費(fèi)用、金屬本身的價(jià)值等.(已知1mol電子電量約為105C)(1)試說(shuō)明回收鋁的過(guò)程中存在的困難(2)為什么金的回收率比鋁的回收率要大得多?答：(3)常溫下，SiO2與強(qiáng)堿或強(qiáng)酸是很難反應(yīng)的.現(xiàn)利用鹽酸、氫氧化鈉溶液、氨氣、二氧化碳和水從鋁土礦中提取純凈的Al2O3.試設(shè)計(jì)一個(gè)適用于工業(yè)生產(chǎn)上提純Al2O3的實(shí)驗(yàn)方案.用化學(xué)方程式表示.(4)假定用6V直流電源供電進(jìn)行電解，制2.7噸Al需要多少KJ的電能?(5)在1.01105Pa,27時(shí)，每生產(chǎn)1molAl，理論上在陽(yáng)極生成氧氣的體積為多少升?本題參考答案：(1)舊金屬的收集；與其它廢物的分離；回收和提煉金屬的費(fèi)用；金屬本身的價(jià)值；人們的環(huán)境意識(shí)薄弱.(能答以上任意兩點(diǎn)即可，其它合理答案均可)(2)金屬本身的價(jià)值金屬的活潑性(3)Al2O3+2NaOH2NaAlO2+H2ONaAlO2+CO2+2H2OAl(OH)3+NaHCO32Al(OH)3Al2O3+3H2O(4)1.8108KJ(5)18.5L【素質(zhì)優(yōu)化訓(xùn)練】1.用鋁熱法還原下列化合物，制取金屬1mol，消耗鋁最少的是()A.MnO2B.WO3C.Co3O4D.Cr2O32.高溫下冶煉某些金屬時(shí)，需要一定性質(zhì)的耐火材料.已知某金屬化合物的熔融狀態(tài)屬于堿性，冶煉該金屬時(shí)，下列耐火材料可以選用的是()A.氧化鎂耐火磚B.石英耐火磚C.氧化鋁耐火磚D.石墨耐火磚3.有一工業(yè)廢水，已知其中含有大量Fe2(SO4)3和FeSO4，少量Ag+和Na+，以及部分泥沙.試設(shè)計(jì)一個(gè)既經(jīng)濟(jì)又合理的方案回收金屬銀和制取綠礬晶體的實(shí)驗(yàn)方案，分步列出實(shí)驗(yàn)步驟.并簡(jiǎn)要說(shuō)明每一步驟的目的.4.a克CuO和碳粉的混合物，在無(wú)氧的條件下加熱一段時(shí)間并冷卻，稱得質(zhì)量為b克，若反應(yīng)中碳粉只能轉(zhuǎn)化為CO2，求(1)實(shí)驗(yàn)中有多少克氧化銅被還原?(2)b的最小值為多少?5.將1mol木炭粉和nmolFeO在反應(yīng)器中混合，隔絕空氣加強(qiáng)熱，(1)可能發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)有：FeO+CFe+CO2FeO+C2Fe+CO2C+CO2=2CO.(2)若n，充分反應(yīng)后，反應(yīng)器中的固體物質(zhì)是，氣體產(chǎn)物是.(3)若n4，充分反應(yīng)后，反應(yīng)器中的固體物質(zhì)是，氣體產(chǎn)物是.(4)若反應(yīng)的氣體產(chǎn)物是混合物，則n的取值范圍是若混合氣體中，CO和CO2的物質(zhì)的量相等，則n的值是.6.科學(xué)探測(cè)表明，月球表面無(wú)大氣層，也沒(méi)有水，更沒(méi)有任何生命存在的痕跡.月壤中富含氫和氦-3，其中氦-3總量可達(dá)100萬(wàn)噸500萬(wàn)噸.月巖中現(xiàn)已發(fā)現(xiàn)有100多種礦石，其中月海玄武巖含鈦鐵礦FeTiO3可達(dá)25(體積)，甚至比我國(guó)攀枝花釩鈦磁鐵礦石更富含鈦，且該鈦鐵可發(fā)生下列反應(yīng)：FeTiO3+H2Fe+TiO2+H2O.請(qǐng)回答：(1)你認(rèn)為人類開發(fā)和利用月壤中的3He有何積極意義?(2)指出該鈦鐵礦中各金屬元素的化合價(jià)，并指出月球上的鈦鐵礦對(duì)于人類建立月球基地有何重要意義?【生活實(shí)際運(yùn)用】1.從海水中提取多種化工原料，下面是工業(yè)上對(duì)海水的幾項(xiàng)綜合利用的示意圖：試回答下列問(wèn)題：(1)粗鹽中含有Ca2+、Mg2+、等雜質(zhì)離子，精制時(shí)所用試劑為：鹽酸、BaCl2溶液、NaOH溶液、Na2CO3溶液，加入試劑的順序是.(2)寫出電解飽和食鹽水的化學(xué)反應(yīng)方程式：.(3)用海灘上的貝殼制Ca(OH)2的化學(xué)方程式：.(4)工業(yè)上冶煉鎂時(shí)采用電解MgCl2而不采用電解MgO，其原因是.(5)電解無(wú)水MgCl2可制得金屬鎂和氯氣，利用副產(chǎn)品Cl2和熟石灰反應(yīng)可制得漂白粉，反應(yīng)的化學(xué)方程式為.2.在一定條件下可實(shí)現(xiàn)下列所示物質(zhì)之間的變化：請(qǐng)?zhí)顚懴铝锌瞻祝?1)孔雀石的主要成分是CuCO3Cu(OH)2.受熱易分解，上圖中的F是.(2)寫出明礬與過(guò)量的NaOH溶液反應(yīng)的離子方程式：.(3)圖中所得G和D都為固體，混合后在高溫下可發(fā)生反應(yīng)，寫出該反應(yīng)的化學(xué)方程式：(4)每生成1molD的同時(shí)，生成molE.【知識(shí)驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)】1.銅變“銀幣”，“銀幣”變金幣過(guò)程如下：(1)取銀白色金屬Zn的粉末，投入NaOH溶液，加熱，發(fā)生反應(yīng)()：Zn溶于NaOH得到無(wú)色透明的溶液Na2ZnO2，同時(shí)放出H2.(2)把銅幣投入熱的Na2ZnO2溶液中，片刻，發(fā)生反應(yīng)()：銅幣變成“銀幣”；(3)把“銀幣”從溶液中取出，用蒸餾水沖洗干凈，并用細(xì)軟的紙擦干，用坩堝鉗夾住，在酒精燈火焰上加熱，發(fā)生反應(yīng)()：“銀幣”變成了與金的色澤幾乎完全一樣的“金幣”.思考：“銀幣”成分是什么?“金幣”成分是什么?答案：“銀幣”是表面覆蓋一層鋅的銅幣“金幣”是銅與鋅的合金(黃銅)2.某課外活動(dòng)小組擬用下列裝置做煉鐵原理的實(shí)驗(yàn)，同時(shí)檢測(cè)氧化鐵的純度(假設(shè)礦石不含其他與CO反應(yīng)的成分)，并除去尾氣.CO用H2C2O4CO2+CO+H2O來(lái)制取.與Fe2O3反應(yīng)的CO需純凈、干燥.（1）若所制的氣體的流向?yàn)閺淖笙蛴視r(shí)，下列儀器組裝連接的順序是(用a,b表示)接，接，接，接.(2)裝置乙的作用是；裝置丙的目的是.(3)實(shí)驗(yàn)結(jié)束后，先熄滅戊處的酒精燈，再熄滅甲處的酒精燈，其主要原因是.(4)實(shí)驗(yàn)前氧化鐵礦粉末的質(zhì)量為xg,實(shí)驗(yàn)后測(cè)的乙和丙的質(zhì)量分別增加了yg和zg，則氧化鐵礦粉末中氧化鐵的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為.【知識(shí)探究學(xué)習(xí)】世界上古老的文化發(fā)源地在使用和冶煉金屬的歷史上都無(wú)一例外的是銅先于鐵，你能分析其中的原因嗎?1.銅的冶煉工業(yè)上使用的銅有電解銅(含銅99.999.95)和精銅(含銅99.099.7)兩種.前者用于電器工業(yè)上，用于制造特種合金、金屬絲及電線.后者用于制造其他合金、銅管、銅板、軸等.煉銅的原料是銅礦石.銅礦石可分為三類：(1)硫化礦，如黃銅礦(CuFeS2)、斑銅礦(Cu5FeS4)和輝銅礦(Cu2S)等.(2)氧化礦，如赤銅礦(Cu2O)、孔雀石CuCO3Cu(OH)2、藍(lán)銅礦2CuCO3Cu(OH)2、硅孔雀石(CuSiO32H2O)等.(3)自然銅.銅礦石中銅的含量在1左右(0.53)的便有開采價(jià)值，因?yàn)椴捎酶∵x法可以把礦石中一部分脈石等雜質(zhì)除去，而得到含銅量較高(835)的精礦砂.從銅礦石冶煉銅的過(guò)程比較復(fù)雜.以黃銅為例，首先把精礦砂、熔劑(石灰石、砂等)和燃料(焦炭、木炭或無(wú)煙煤)混合，投入“密閉”鼓風(fēng)爐中，在1000左右進(jìn)行熔煉.于是礦石中一部分硫成為SO2(用于制硫酸)，大部分的砷、銻等雜質(zhì)成為As2O3、Sb2O3等揮發(fā)性物質(zhì)而被除去：2CuFeS2+O2=Cu2S+2FeS+SO2一部分鐵的硫化物轉(zhuǎn)變?yōu)檠趸铮?FeS+3O2=2FeO+2SO2Cu2S跟剩余的FeS等便熔融在一起而形成“冰銅”(主要由Cu2S和FeS互相溶解形成的，它的含銅率在2050之間，含硫率在2327之間)，F(xiàn)eO跟SiO2形成熔渣：FeO+SiO2=FeSiO3熔渣浮在熔融冰銅的上面，容易分離，借以除去一部分雜質(zhì).然后把冰銅移入轉(zhuǎn)爐中，加入熔劑(石英砂)后鼓入空氣進(jìn)行吹煉(11001300).由于鐵比銅對(duì)氧有較大的親和力，而銅比鐵對(duì)硫有較大的親和力，因此冰銅中的FeS先轉(zhuǎn)變?yōu)镕eO，跟熔劑結(jié)合成渣，而后Cu2S才轉(zhuǎn)變?yōu)镃u2O，Cu2O跟Cu2S反應(yīng)生成粗銅(含銅量約為98.5).2Cu2S+3O2=2Cu2O+2SO22Cu2O+Cu2S=6Cu+SO2再把粗銅移入反射爐，加入熔劑(石英砂)，通入空氣，使粗銅中的雜質(zhì)氧化，跟熔劑形成爐渣而除去.在雜質(zhì)除到一定程度后，再噴入重油，由重油燃燒產(chǎn)生的一氧化碳等還原性氣體使氧化亞銅在高溫下還原為銅.得到的精銅約含銅99.7.2.廢金屬的利用廢金屬棄置不用，不僅是資源的極大浪費(fèi)，而且占用土地，污染環(huán)境.目前，世界各國(guó)都十分重視廢金屬的回收再用.回收的廢舊鋼鐵主要用于煉鋼，利用某些邊角余料可以生產(chǎn)某些設(shè)備、儀器的零件等.據(jù)計(jì)算，利用1t廢鋼煉鋼，可節(jié)約礦石2t、焦炭1t、石灰石0.5t.回收1t鉻不銹鋼，可節(jié)約鉻0.13t.回收1t鎳鉻鋼，可節(jié)約鉻0.18t、鎳0.09t.同時(shí)，利用回收金屬進(jìn)行冶煉，還可以節(jié)約大量能源.3.我國(guó)的礦產(chǎn)資源礦產(chǎn)資源是自然資源的一部分，是大自然賦予人類的寶貴財(cái)富，是我國(guó)社會(huì)主義現(xiàn)代化建設(shè)的重要物質(zhì)基礎(chǔ)，我