高一化學(xué)《金屬礦物的開發(fā)利用》知識點歸納總結(jié)以及例題解析

高一化學(xué)《金屬礦物的開發(fā)利用》知識點歸納總結(jié)以及例題剖析高一化學(xué)《金屬礦物的開發(fā)利用》知識點歸納總結(jié)以及例題剖析高一化學(xué)《金屬礦物的開發(fā)利用》知識點歸納總結(jié)以及例題剖析金屬礦物的開發(fā)利用【學(xué)習(xí)目標(biāo)】1、認(rèn)識金屬冶煉的化學(xué)反響原理和基本方法；2、認(rèn)識金屬回收與資源的保護(hù)方法||?！疽c梳理】要點一、金屬的冶煉方法由于大部分金屬的化學(xué)性質(zhì)開朗||，在自然界中主要以化合態(tài)形式存在（金、鉑等少量金屬例外）||，因此使用的金屬大部分是人工制得的||。金屬冶煉的實質(zhì)就是利用氧化復(fù)原反響使金屬化合物中的金屬元素獲得電子被復(fù)原為金屬單質(zhì)：Mn++ne-M||。因不同樣金屬的陽離子得電子的能力不同樣||，故不同樣金屬采用不同樣的冶煉方法||。1、熱分解法||。有些不開朗金屬僅用熱分解法就能制得||。在金屬活動性次序表中||，位于氫后邊的金屬的氧化物受熱就能分解||。比方：2HgO2Hg+O2↑2Ag2O24Ag+O↑2、熱復(fù)原法||。多半金屬的冶煉采用熱復(fù)原法||。常用的復(fù)原劑有焦炭、一氧化碳、氫氣和開朗金屬等||。例如：23+3CO2Fe+3CO2FeO↑WO3+3H2W+3H2OZnO+CZn+CO↑MgO+CMg(g)+CO(g)Fe2O3+2Al2Fe+Al2O33、電解法||。在金屬活動性次序表中||，鉀、鈣、鈉、鎂、鋁等幾種金屬的復(fù)原性很強(qiáng)||，這些金屬都很簡單失去電子||，因此不能夠用一般的方法和復(fù)原劑使其從化合物中復(fù)原出來||，而只能用通電分解其熔融鹽或氧化物的方法來冶煉||。比方：2NaCl（熔融）2Na+Cl2↑MgCl2（熔融）Mg+Cl2↑一些對純度要求較高的不開朗金屬也能夠采用電解其鹽溶液的方法來進(jìn)行冶煉||，比方：2CuSO42O2Cu+2H242+2HSO+O↑不同樣金屬冶煉方法的選擇4、濕法||。在工業(yè)上還有一種冶金方法叫做濕法冶金||，也稱為水法冶金||。它是利用在溶液中發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)（如置換反響）||，對金屬進(jìn)行提取和分其他冶金過程||。比方：Fe+CuSO=FeSO+Cu44要點二、鋁熱反響第1頁/共5頁煉鐵平常用熱復(fù)原法||。工業(yè)上采用的高爐煉鐵和鋁熱法煉鐵都屬于熱復(fù)原法||。Fe2O3+3CO2Fe+3CO2（高爐煉鐵）Fe2O3+2Al2Fe+Al2O3（鋁熱法煉鐵）FeO與Al的反響叫做“鋁熱反響”||，F(xiàn)eO和Al的混淆物叫做“鋁熱劑”||。與FeO性質(zhì)相像的FeO、232323FeO、CuO、TiO（二氧化鈦）、VO（五氧化二釩）、CrO3（三氧化二鉻）、MnO、CoO（四氧化三鈷）、342252234WO3（三氧化鎢）等氧化物||，也都能與金屬鋁在高溫下發(fā)生氧化復(fù)原反響||，生成Al2O3和新的金屬單質(zhì)||，放出大量的熱||，這樣的反響都屬于鋁熱反響||。3FeO+8Al9Fe+4AlO33423CuO+2Al3Cu+Al2O33MnO2+4Al3Mn+2AlO323V2O5+10Al6V+5Al2O33Co3O+8Al9Co+4AlO3423TiO+4Al3Ti+2AlO322Cr2O3+2Al2Cr+Al2O3鋁熱反響一般有兩個方面的重要應(yīng)用：一是冶煉高熔點的金屬；二是焊接金屬|(zhì)|，如用Fe2O3和Al的混淆物做焊藥（鋁熱劑）焊接鐵路鋼軌等||。要點解說：鋁熱反響是指鋁熱劑在高溫下發(fā)生強(qiáng)烈反響并放出大量熱的化學(xué)反響||，其中鎂條為引燃物質(zhì)||，氯酸鉀為助燃物質(zhì)||。（1）原理：Al是復(fù)原劑||，另一種氧化物是氧化劑||，是鋁將氧化物中的金屬置換出來的反響||。（2）鋁熱反響的實質(zhì)是鋁將氧化物中的化合態(tài)金屬復(fù)原為金屬單質(zhì)||。（3）反響特點是在高溫下進(jìn)行||，反響快速并放出大量的熱||，重生成的金屬單質(zhì)呈液態(tài)且易與Al23分別||。O（4）鋁熱劑是指鋁粉和某些金屬氧化物組成的混淆物||。5）應(yīng)用：冶煉難熔金屬|(zhì)|，如V、Cr、Mn等；焊接鋼軌等||。要點三、廢舊金屬的回收地球上的金屬礦產(chǎn)資源是有限的||，而且是不能夠重生的||，隨著人們的不斷開發(fā)利用||，礦產(chǎn)資源將會日漸減少|(zhì)|。廢舊金屬是一種固體荒棄物||，會污染環(huán)境||，把廢舊金屬作為一種資源||，加以回收利用||。這樣做||，既減少了垃圾量、防備污染環(huán)境||，又緩解了資源短缺的問題||。回收的廢舊金屬|(zhì)|，大部分能夠從頭制成金屬或它們的化合物再利用||。比方：廢舊鋼鐵能夠用于煉鋼||，利用1t廢鋼煉鋼||，大概可節(jié)儉礦石2t、焦炭1t、石灰石0.5t||?；厥找粋€鋁質(zhì)飲料罐比制造一個新的鋁質(zhì)飲料罐節(jié)約能源約95%||。廢鐵屑等能夠用于制鐵鹽||，從電解精華鋼的陽極泥中||，可回收金、銀等名貴金屬|(zhì)|，從電影業(yè)、照相業(yè)、科研單位和醫(yī)院X光室回收的定影液中||，能夠提取金屬銀||?！镜湫屠}】種類一：金屬的冶煉例1．以下說法中不正確的選項是（）A．金屬的冶煉原理就是利用氧化復(fù)原反響原理||，在必然條件下將金屬從其化合物中復(fù)原出來B．冶煉金屬時||，必定加入一種物質(zhì)作為復(fù)原劑C．金屬由化合態(tài)變成游離態(tài)||，都是被復(fù)原D．金屬單質(zhì)被發(fā)現(xiàn)和應(yīng)用得早||，其活動性一般較弱第2頁/共5頁【思路點撥】此題察看金屬的冶煉原理||?！敬鸢浮緽【剖析】金屬的冶煉是將金屬化合物轉(zhuǎn)變成金屬單質(zhì)；有的物質(zhì)在發(fā)生氧化復(fù)原反響冶煉金屬的時候||，自身既作氧化劑又作復(fù)原劑||，不需要另加復(fù)原劑||，比方HgO||，因此B錯誤；金屬呈化合態(tài)時必然顯正價||，當(dāng)變成游離態(tài)后||，化合價就變成0價||，因此被復(fù)原||，C說法正確；金屬被發(fā)現(xiàn)和應(yīng)用得早||，說明該金屬在自然界存在游離態(tài)||，人們簡單獲得并利用它||，進(jìn)而也說明這些金屬的活動性一般是較弱的||。【總結(jié)升華】金屬的冶煉利用的是氧化復(fù)原反響||。例2．工業(yè)上Na、Ca、Mg都能夠用電解其熔融的氯化物而制得||。試回答以下問題：1）寫出電解制取Ca、Mg的反響的化學(xué)方程式：________________||，_________________||。（2）鉀卻不能夠用電解熔融KCl的方法制備||，由于金屬鉀易溶解在熔融的KCl中而有危險||，可利用反應(yīng)Na+KClNaCl+K來制備鉀||。參照下表數(shù)據(jù)：①該反響合適選擇在什么溫度范圍內(nèi)進(jìn)行？②該反響主要應(yīng)用了什么化學(xué)原理？（3）Al的制備不能夠用電解AlCl3的方法||，而采用電解熔融23的方法||，請回答以下問題：AlO①工業(yè)上為什么不用Na復(fù)原AlCl3來制備Al？②電解Al23時||，為什么還要加冰晶石（助熔劑）？O【思路點撥】此題綜合察看了金屬冶煉的方法及條件的選擇||?！敬鸢浮浚?）CaCl22↑MgCl22Ca+ClMg+Cl↑（2）①801℃~883℃②平衡搬動原理（3）①原料金屬鈉的成本較高||，且鈉易被氧化、難保存||，故工業(yè)上不用此法獲得大量的Al||。②Al2O3的熔點較高（2072℃）||，直接電解時需要供應(yīng)大量的熱量使其消融||，加入助熔劑冰晶石（Na36||，略加熱23就會熔解且易電解出Al3+、AlF）后||，在助熔劑的作用下（助熔劑的熔點一般很低）AlOO2-||，這樣有利于電解的順利進(jìn)行||，既縮短時間又節(jié)儉能源||?！酒饰觥浚?）依照題意||，直接寫出反響的化學(xué)方程式：CaCl22↑||，MgCl22Ca+ClMg+Cl↑||。（2）Na與KCl的反響是可逆反響||，要想使Na順利置換出K||，依照平衡搬動原理||，需使平衡向正反應(yīng)方向搬動||，最正確選擇是減少生成物K的量||，即K以蒸氣逸出||，其他物質(zhì)仍保存在系統(tǒng)中||，故反響溫度應(yīng)控制在801℃~883℃之間||，此時K為氣態(tài)||，Na、NaCl、KCl為熔融態(tài)||。（3）①能夠用鈉復(fù)原AlCl3制備Al||，但原料金屬鈉的成本較高||，且鈉易被氧化、難保存||，故工業(yè)上不用此法獲得大量的Al||。②Al23的熔點較高（2072℃）||，直接電解時需要供應(yīng)大量的熱量使其消融||，加入助熔劑冰晶石O（Na36||，略加熱23就會熔解且易電解出Al3+、O2-||，AlF）后||，在助熔劑的作用下（助熔劑的熔點一般很低）AlO這樣有利于電解的順利進(jìn)行||，既縮短時間又節(jié)儉能源||?！究偨Y(jié)升華】金屬冶煉方法的選綱要考慮其開朗性||。貫串交融：【變式1】以下表達(dá)正確的選項是（）．工業(yè)上用電解熔融氯化鈉的方法制取鈉B．鈉加入氯化鎂的飽和溶液中能夠制取金屬鎂C．電解冶煉鋁的原料是氯化鋁第3頁/共5頁D．碳在高溫下能復(fù)原氧化鎂中的鎂【答案】AD種類二：鋁熱反響例3．粉末狀試樣A是由等物質(zhì)的量的MgO和Fe2O3組成的混淆物||。進(jìn)行以下實驗：①取合適A進(jìn)行鋁熱反響||，產(chǎn)物中有單質(zhì)B生成；②另取20gA全部溶于0.15L6.0molL-1鹽·酸中||，得溶液C；③將①中獲得的單質(zhì)B和溶液C反響||，放出1.12L(標(biāo)況)氣體||，同時生成溶液D||，還殘留有固體物質(zhì)B；④用KSCN溶液查驗時||，溶液D不變色；請?zhí)羁眨?）①中惹起鋁熱反響的實驗操作是__________||。產(chǎn)物中的單質(zhì)B是__________||。2）②中所發(fā)生反響的反響的化學(xué)方程式是__________||。3）③中所發(fā)生的各反響的離子方程式是__________||。（4）若溶液D的體積仍視為0.15L||，則該溶液中c(Mg2+)為__________||，c(Fe2+)為__________||。【思路點撥】此題察看金屬冶煉原理（鋁熱反響法）和化學(xué)實驗基本操作、物質(zhì)查驗、化學(xué)計算||?！敬鸢浮浚?）加少量KClO3||，插上鎂條并將其點燃Fe（2）Fe23+6HCl=2FeCl3222O+3HO||，MgO+2HCl=MgCl+HO（3）Fe+2Fe3+=3Fe2+||，F(xiàn)e+2H+=Fe2++H2↑-1-1（4）0.67molL·；2.3molL·【剖析】MgO不能夠與鋁發(fā)生置換反響||，因此：①發(fā)生的反響是Fe2O3+2Al2Fe+Al2O3②中發(fā)生的反響是Fe233222OO+6HCl=2FeCl+3HO||，MgO+2HCl=MgCl+H③中發(fā)生的反響是Fe+2FeCl3222↑=3FeCl||，F(xiàn)e+2HCl=FeCl+H④中加入KSCN溶液不變色||，說明Fe3+完好被復(fù)原為Fe2+||，溶液D為MgCl2、FeCl2的混淆液||。依照題意假定20gA中MgO和Fe23的物質(zhì)的量均為x||，則：40g·mol-1×x+160-1×x=20g||，解得Og·molx=0.1mol||。反響后原加入的鹽酸中的Cl-全部轉(zhuǎn)移到FeCl2和MgCl2中||，Cl-守恒||，因此溶液D中【總結(jié)升華】察看的知識與技術(shù)起點較低||，但綜合性較強(qiáng)||，是典型的學(xué)科內(nèi)綜合題||，同學(xué)們在平常學(xué)習(xí)中要多加練習(xí)||。貫串交融：【變式1】“鋁熱反響”的化學(xué)方程式為：2Al+Fe2323OAlO+2Fe||。某同學(xué)對“鋁熱反響”的現(xiàn)象有這樣的描繪：“反響放出大量的熱||，并發(fā)出刺目的光輝”、“紙漏斗的下部被燒穿||，有熔融物落入沙中”||。查閱《化學(xué)手冊》知||，Al、Al2323熔點、沸點數(shù)據(jù)以下：O、Fe、FeO物質(zhì)AlAl2O3FeFe2O3熔點/℃660205415351462沸點/℃246729802750——（1）該同學(xué)推斷||，鋁熱反響所獲得的熔融物應(yīng)是鐵鋁合金||。這種推斷有必然的道理||，原因是：____________________________________________________________________||。第4頁/共5頁（2）設(shè)計一個簡單的實驗方案||，證明上述所得的塊狀熔融物中含有金屬鋁||。該實驗所用試劑是__________________||，當(dāng)察看到__