2022高三化學(xué)一輪（全國(guó)版）1金屬的冶煉

第三節(jié)金屬的冶煉-1-1．金屬元素概述、金屬活動(dòng)性順序的判斷規(guī)律及應(yīng)用。2．金屬冶煉原理、方法選擇、步驟計(jì)算。3．金屬的回收及資源保護(hù)。-1--1-金屬在自然界中分布很廣，由于不同金屬的化學(xué)活動(dòng)性相差很大，因此它們?cè)谧匀唤缰械拇嬖谛问揭哺鞑幌嗤；瘜W(xué)性質(zhì)不活潑的金屬，如金、鉑及少量的銀和銅，在自然界中能以

存在?；瘜W(xué)性質(zhì)比較活潑的金屬(絕大多數(shù))，在自然界中總是以

存在。-1-游離態(tài)化合態(tài)(2)金屬的冶煉①原理金屬的冶煉是把金屬?gòu)牡V石中提煉出來(lái)的過(guò)程。其實(shí)質(zhì)是使金屬化合物中的金屬離子

。②步驟大多數(shù)金屬礦石中含有石英、石灰石、長(zhǎng)石等雜質(zhì)，從金屬礦石提煉金屬一般需經(jīng)過(guò)三個(gè)步驟：

礦石——

金屬——

金屬③方法金屬活潑性不同，金屬離子得電子能力就不同，采用的冶煉方法也不同。-1-得電子變成金屬原子富集冶煉

精煉

a．熱分解法：在金屬活動(dòng)性順序中位于

的金屬的氧化物受熱即可分解。如：HgO Ag2O b．熱還原法：在金屬活動(dòng)性順序中位于

的金屬的冶煉一般用焦炭、CO、H2和活潑金屬作還原劑即可制得這些金屬的單質(zhì)。如：Fe2O3＋CO WO3＋H2 Cr2O3＋Al -1-銅后面Mg～Cu之間2Fe＋3CO2W＋3H2O2Cr＋Al2O32Hg＋O2↑4Ag＋O2↑22332c．電解法：此法適用于冶煉

等還原性很強(qiáng)的金屬。如：

Al2O3 NaCl -1-K、Ca、Na、Mg、Al4Al＋3O2↑2Na＋Cl2↑22

下列金屬冶煉的反應(yīng)原理，錯(cuò)誤的是(

)A．2NaCl 2Na＋Cl2↑B．MgO＋H2 Mg＋H2OC．Fe3O4＋4CO3Fe＋4CO2D．2HgO 2Hg＋O2↑【解析】鈉、鎂等活潑金屬不能用普通還原劑還原，只能用電解熔融物的方法制??；鐵為中等活潑的金屬，可以用常用還原劑還原；不活潑的金屬可以用分解其化合物的方法來(lái)制備。答案為B?！敬鸢浮?/p>

B-1-回收廢舊金屬，將其重新制成金屬或它們的化合物，再進(jìn)行使用，這樣做既減少了

，防止

，又緩解了

短缺的矛盾。例如廢舊鋼鐵可以用于煉鋼；廢鐵屑可用于制鐵鹽；從電解精煉銅的陽(yáng)極泥中，可回收金、銀等貴重金屬。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，可以提取金屬銀等。-1-垃圾量污染環(huán)境資源

廢舊計(jì)算機(jī)的某些部件含有Zn、Fe、Cu、Ag、Pt(鉑)、Au(金)等金屬，經(jīng)物理方法初步處理后，與足量稀鹽酸充分反應(yīng)，然后過(guò)濾。剩余的固體中不應(yīng)有的金屬是(

)A．Cu、Ag

B．Fe、ZnC．Pt、CuD．Ag、Au-1-

廢舊計(jì)算機(jī)的某些部件含有Zn、Fe、Cu、Ag、Pt(鉑)、Au(金)等金屬，經(jīng)物理方法初步處理后，與足量稀鹽酸充分反應(yīng)，然后過(guò)濾。剩余的固體中不應(yīng)有的金屬是(

)A．Cu、Ag

B．Fe、ZnC．Pt、Cu D．Ag、Au【解析】

依據(jù)金屬活動(dòng)順序表，H前面的金屬可與非氧化性酸反應(yīng)而溶解?！敬鸢浮?/p>

B-1--1--1--1-金屬活動(dòng)順序表KCaNaMgAlZnFeSnPb(H)CuHgAgPtAu原子失去電子能力(或其還原性)強(qiáng)弱金屬陽(yáng)離子得電子能力或其氧化性弱―→(Fe2＋)―→強(qiáng)與氧氣化合常溫下易被氧化常溫下緩慢被氧化加熱被氧化不能被氧化置換水中H＋常溫能置換加熱時(shí)能置換不能置換置換酸中H＋能置換不能置換與鹽溶液反應(yīng)先與水反應(yīng)較復(fù)雜前面的金屬置換后面的金屬自然界中存在化合態(tài)化合態(tài)和游離態(tài)游離態(tài)冶煉方法電解熔融物還原劑還原加熱法富集

金屬活動(dòng)性順序表的應(yīng)用(1)判斷金屬與酸、鹽溶液的置換反應(yīng)。(2)判斷金屬還原性強(qiáng)弱及金屬陽(yáng)離子氧化性強(qiáng)弱。(3)判斷金屬氫氧化物受熱分解情況。(4)定性判斷或定量計(jì)算金屬混合物的組成。(5)判斷原電池的正、負(fù)極。(6)判斷原電池、電解池中的電極反應(yīng)。(7)選擇適宜的方法對(duì)金屬進(jìn)行冶煉。-1-

某單質(zhì)X能從含元素Y的鹽溶液中置換出Y單質(zhì)，由此可知 (

)A．當(dāng)X、Y均為金屬時(shí)，X一定比Y活潑B．當(dāng)X、Y均為非金屬時(shí)，Y一定比X活潑C．當(dāng)X是金屬時(shí)，Y一定是金屬D．當(dāng)X是非金屬時(shí)，Y可能是金屬，也可能是非金屬【解析】

A項(xiàng)，如Fe＋CuSO4===FeSO4＋Cu；B項(xiàng)說(shuō)明X比Y活潑；C項(xiàng)，如X是Mg，可與NH4Cl溶液作用產(chǎn)生H2；D項(xiàng)，在鹽溶液中，沒(méi)有非金屬置換出金屬的情況?！敬鸢浮?/p>

A-1-1．冶煉金屬一般有下列4種方法：①焦炭法②水煤氣(或氫氣，或一氧化碳)法③活潑金屬置換法④電解法。4種方法在工業(yè)上均有應(yīng)用。古代有：(Ⅰ)火燒孔雀石煉銅、(Ⅱ)濕法煉銅；現(xiàn)代有：(Ⅲ)鋁熱法煉鉻、(Ⅳ)從光鹵石中煉鎂。對(duì)它們的冶煉方法不屬于上述4種冶煉方法的是(

)A．(Ⅰ)①

B．(Ⅱ)②C．(Ⅲ)③ D．(Ⅳ)④-1-【解析】

4種方法有一個(gè)共同點(diǎn)，都是從金屬化合物里把金屬還原出來(lái)。焦炭、氫氣、一氧化碳是常使用的還原劑，方法①、②一般冶煉不活潑或較活潑的金屬，如銅、鐵等?；顫娊饘僦脫Q法，一般在水溶液中進(jìn)行，也可以是粉末狀。在工業(yè)上利用鋁熱反應(yīng)，用鋁作還原劑冶煉難熔的金屬，如釩、鉻、錳等?；顫姷慕饘僖话悴捎秒娊獾姆椒ǎ娊馊廴诘穆然c、氯化鎂、氧化鋁制取鈉、鎂、鋁。(Ⅰ)孔雀石的主要成分是Cu2(OH)2CO3，加熱分解：Cu2(OH)2CO3 2CuO＋H2O＋CO2↑火燒時(shí)，使用的樹(shù)木變?yōu)槟咎浚珻uO再與木炭反應(yīng)，-1-產(chǎn)生銅，屬于焦炭法。C＋2CuO2Cu＋CO2↑符合①(Ⅱ)濕法煉銅是我國(guó)西漢時(shí)期用鐵從某些含銅化合物的溶液中置換出銅，屬活潑金屬置換法。Fe＋CuSO4===FeSO4＋Cu適合于③(Ⅲ)是使鋁粉和Cr2O3的混合物在高溫下反應(yīng)，置換出鉻，反應(yīng)產(chǎn)生的熱量使鉻熔化而分離。2Al＋Cr2O3 Al2O3＋2Cr適合于③(Ⅳ)從光鹵石(KCl·MgCl2·6H2O)中可得到六水合氯化鎂晶體，再采用通電分解熔融的氯化鎂的方法制取鎂。MgCl2 Mg＋Cl2↑符合④【答案】

B-1-Ⅰ.銅的化學(xué)性質(zhì)銅是一種較不活潑的金屬，化合價(jià)為＋1和＋2價(jià)。(1)與非金屬單質(zhì)反應(yīng)①銅在常溫下不和干燥空氣反應(yīng)，加熱時(shí)發(fā)生氧化，在潮濕空氣中可銹蝕。2Cu＋O2 2CuO(黑色)用此反應(yīng)可除去混在氫氣、一氧化碳中的少量O2。2Cu＋O2＋CO2＋H2O===Cu2(OH)2CO3(綠色)②Cu＋Cl2CuCl2(棕黃色)

2Cu＋SCu2S(黑色)-1-(2)與酸的反應(yīng)①與稀鹽酸、稀硫酸不反應(yīng)。②與強(qiáng)氧化性酸反應(yīng)Cu＋2H2SO4(濃) CuSO4＋SO2↑＋2H2OCu＋4HNO3(濃)===Cu(NO3)2＋2NO2↑＋2H2O3Cu＋8HNO3(稀)===3Cu(NO3)2＋2NO↑＋4H2O(3)與鹽溶液反應(yīng)Cu＋2Ag＋===Cu2＋＋2AgCu＋2Fe3＋===Cu2＋＋2Fe2＋(腐蝕印刷電路板反應(yīng)原理)-1-Ⅱ.銅的化合物(1)氧化物①CuO是不溶于水的堿性氧化物，具有較強(qiáng)的氧化性，在加熱時(shí)能被CO、H2、C等還原，可與酸反應(yīng)。CuO＋H2Cu＋H2O

2CuO＋C2Cu＋CO2↑CuO＋COCu＋CO2

CH3CH2OH＋CuO―→CH3CHO＋H2O＋Cu

CuO＋2H＋===Cu2＋＋H2O②Cu2O呈磚紅色，可用于制紅色玻璃，Cu2O本身較穩(wěn)定，但在酸液中易發(fā)生歧化反應(yīng)生成Cu和Cu2＋。-1-Ⅱ.銅的化合物(1)氧化物①CuO是不溶于水的堿性氧化物，具有較強(qiáng)的氧化性，在加熱時(shí)能被CO、H2、C等還原，可與酸反應(yīng)。CuO＋H2Cu＋H2O

2CuO＋C2Cu＋CO2↑CuO＋COCu＋CO2

CH3CH2OH＋CuO―→CH3CHO＋H2O＋Cu

CuO＋2H＋===Cu2＋＋H2O②Cu2O呈磚紅色，可用于制紅色玻璃，Cu2O本身較穩(wěn)定，但在酸液中易發(fā)生歧化反應(yīng)生成Cu和Cu2＋。-1-(2)Cu(OH)2藍(lán)色固體，不穩(wěn)定，常溫或稍加熱即分解生成黑色CuO。新制Cu(OH)2懸濁液可用來(lái)檢驗(yàn)醛基的存在和多羥基化合物的存在，如含醛基化合物遇新制Cu(OH)2懸濁液時(shí)(微熱)可生成磚紅色沉淀(Cu2O)，多羥基化合物遇新制Cu(OH)2懸濁液時(shí)，則變?yōu)榻{藍(lán)色溶液。Cu(OH)2＋2H＋===Cu2＋＋2H2OCu(OH)2 CuO＋H2OCH3CHO＋2Cu(OH)2CH3COOH＋Cu2O↓＋2H2O-1-(3)CuSO4白色粉末，有吸水性，吸水后由白色粉末變?yōu)樗{(lán)色晶體。利用這一性質(zhì)常用于檢驗(yàn)反應(yīng)生成物中是否有水蒸氣，也可用做干燥劑。CuSO4＋5H2O===CuSO4·5H2OCuSO4·5H2O：藍(lán)色晶體，俗稱(chēng)膽礬、藍(lán)礬。膽礬受熱可失去結(jié)晶水變成白色粉末，過(guò)熱時(shí)，CuSO4會(huì)進(jìn)一步分解出CuO。CuSO4·5H2OCuSO4＋5H2O將硫酸銅、生石灰和水按一定比例混合可配制成一種保護(hù)性殺菌劑——波爾多液。-1-(4)Cu2(OH)2CO3(堿式碳酸銅)銅銹的主要成分，為綠色(俗稱(chēng)銅綠)。(5)可溶性銅鹽能與H2S或S2－反應(yīng)生成黑色的CuS沉淀，它難溶于強(qiáng)酸，常用于Cu2＋的檢驗(yàn)。銅作為一個(gè)常見(jiàn)金屬，有關(guān)銅及其化合物的考查在高考題中經(jīng)常出現(xiàn)。-1-(2008年廣東)銅在自然界存在于多種礦石中，如下表：請(qǐng)回答下列問(wèn)題：(1)上表所列銅化合物中，銅的質(zhì)量百分含量最高的是__________。-1-礦石名稱(chēng)黃銅礦斑銅礦輝銅礦孔雀石主要成分CuFeS2Cu5FeS4Cu2SCuCO3·Cu(OH)2(2)工業(yè)上以黃銅礦為原料，采用火法熔煉工藝生產(chǎn)銅。該工藝的中間過(guò)程會(huì)發(fā)生反應(yīng)：2Cu2O＋Cu2S6Cu＋SO2↑，反應(yīng)的氧化劑是__________。(3)SO2尾氣直接排放到大氣中造成環(huán)境污染的后果是__________________________；處理該尾氣可得到有價(jià)值的化學(xué)品，寫(xiě)出其中1種酸和1種鹽的名稱(chēng)__________。(4)黃銅礦熔煉后得到的粗銅含少量Fe、Ag、Au等金屬雜質(zhì)，需進(jìn)一步采用電解法精制。請(qǐng)簡(jiǎn)述粗銅電解得到精銅的原理：______________________________________________-1-(5)下表中，對(duì)陳述Ⅰ、Ⅱ的正確性及其有無(wú)因果關(guān)系的判斷都正確的是________(填字母)。-1-選項(xiàng)陳述Ⅰ陳述Ⅱ判斷A銅綠的主要成分是堿式碳酸銅可用稀鹽酸除銅器表面的銅綠Ⅰ對(duì)；Ⅱ?qū)?；有B銅表面易形成致密的氧化膜銅容器可以盛放濃硫酸Ⅰ對(duì)；Ⅱ?qū)Γ挥蠧鐵比銅活潑鉚在銅板上的鐵釘在潮濕空氣中不易生銹Ⅰ對(duì)；Ⅱ?qū)?；有D藍(lán)色硫酸銅晶體受熱轉(zhuǎn)化為白色硫酸銅粉末是物理變化硫酸銅溶液可用做游泳池的消毒劑Ⅰ錯(cuò)；Ⅱ?qū)?；無(wú)【解析】本題考查學(xué)生對(duì)金屬腐蝕、原電池和電解池的工作原理以及氧化還原反應(yīng)的本質(zhì)的理解；考查學(xué)生環(huán)保意識(shí)及學(xué)生運(yùn)用相關(guān)知識(shí)，采用分析、綜合的方法，解決簡(jiǎn)單化學(xué)問(wèn)題的能力。(1)根據(jù)四種礦石主要成分的化學(xué)式及元素的相對(duì)原子質(zhì)量進(jìn)行估算能快速選出Cu2S。(2)Cu2S和Cu2O中＋1價(jià)銅的化合價(jià)都降低了，所以二者都是氧化劑。(3)結(jié)合SO2的性質(zhì)和用途來(lái)回答。(4)回憶課本電解原理的應(yīng)用——粗銅的精煉。(5)A項(xiàng)銅綠主要成分是Cu2(OH)2CO3，可視為Cu(OH)2·CuCO3，所以銅綠能和鹽酸反應(yīng)，所以A項(xiàng)判斷是正確的。B項(xiàng)，銅表面生銹生成的是銅綠，不是致密的-1-氧化物。銅和濃硫酸在溫度較高時(shí)能反應(yīng)，不能用銅容器盛放濃H2SO4，所以B項(xiàng)判斷是錯(cuò)誤的。C項(xiàng)陳述Ⅰ正確，陳述Ⅱ中鐵銅在潮濕的空氣中能組成原電池，發(fā)生電化腐蝕。所以C項(xiàng)的判斷是錯(cuò)誤的。D項(xiàng)，CuSO4·5H2O受熱失水是化學(xué)變化。因?yàn)镃u2＋是重金屬離子，可使蛋白質(zhì)變性，有殺菌能力，故能作游泳池的消毒劑。所以D項(xiàng)判斷是正確的。-1-【答案】

(1)Cu2S

(2)Cu2S和Cu2O(3)形成酸雨，會(huì)對(duì)植物和建筑物等造成嚴(yán)重危害硫酸、硫酸鈉(4)以硫酸銅-硫酸溶液為電解液。電解時(shí)，粗銅(陽(yáng)極)中的銅以及比銅活潑的金屬失去電子進(jìn)入溶液，不如銅活潑的金屬沉入電解槽形成“陽(yáng)極泥”；溶液中的Cu2＋得到電子沉積在純銅(陰極)上(5)AD-1-2．氧化銅有多種用途，如用做玻璃著色劑、油類(lèi)脫硫劑等。為獲得純凈的氧化銅以探究其性質(zhì)，某同學(xué)用工業(yè)硫酸銅(含硫酸亞鐵等雜質(zhì))進(jìn)行如下實(shí)驗(yàn)：(1)制備氧化銅工業(yè)CuSO

CuSO4溶液,CuSO4·5H2O―→……―→CuO①步驟Ⅰ的目的是除不溶性雜質(zhì)。操作是________。②步驟Ⅱ的目的是除鐵。操作是：滴加H2O2溶液，稍加熱；當(dāng)Fe2＋轉(zhuǎn)化完全后，慢慢加入Cu2(OH)2CO3粉末，攪拌，以控制溶液pH＝3.5；加熱煮沸一段時(shí)間，過(guò)濾，用稀硫酸酸化濾液至pH＝1。控制溶液pH＝3.5的原因是______________________-1-③步驟Ⅲ的目的是得到CuSO4·5H2O晶體。操作是______________________，過(guò)濾，水浴加熱烘干。水浴加熱的特點(diǎn)是____________________________。(2)探究氧化銅性質(zhì)①取A、B兩支試管，往A中加入適量CuO粉末，再分別向A和B中加入等體積的3%H2O2溶液，只觀察到A中有大量氣泡。結(jié)論是______________________。②為探究試管A中反應(yīng)的速率，收集氣體并測(cè)定其體積必需的實(shí)驗(yàn)儀器有_____________________。-1-【解析】

Cu2＋中混有Fe2＋，除去一般方法是先用氧化劑把Fe2＋氧化為Fe3＋，再控制溶液的pH在3～4之間，即可使Fe3＋水解生成Fe(OH)3沉淀，而與Cu2＋分離。【答案】

(1)①稱(chēng)量、溶解、過(guò)濾②既促進(jìn)Fe3＋轉(zhuǎn)化為Fe(OH)3沉淀，又抑制Cu2＋的水解③蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶容易控制加熱溫度，且溫度不超過(guò)100℃，加熱均勻(2)①CuO對(duì)H2O2的分解有催化作用②水槽(或集氣瓶)、導(dǎo)管、量筒、秒表(計(jì)時(shí)器)-1--1-鐵合金是金屬材料王國(guó)的霸主，亞鐵鹽、鐵鹽、高鐵酸鹽等鐵的重要化合物也在不同領(lǐng)域中扮演著重要的角色。這些化合物之間可以相互轉(zhuǎn)化，利用轉(zhuǎn)化過(guò)程中發(fā)生的特征變化，不僅能夠?qū)崿F(xiàn)物質(zhì)或能量的轉(zhuǎn)化，還用于化學(xué)的定性或定量研究。已知FeO只能在強(qiáng)堿性介質(zhì)中穩(wěn)定存在，在酸性介質(zhì)或水中不穩(wěn)定：4FeO＋20H＋===4Fe3＋＋3O2↑＋10H2O；4FeO＋10H2O===4Fe(OH)3↓＋3O2↑＋8OH－。-1-請(qǐng)利用下列用品：FeCl2溶液(淺綠色)、FeCl3溶液(黃色)、Na2FeO4溶液(紫紅色)、鐵粉、KSCN溶液、NaOH溶液、NaClO溶液、鹽酸、金屬鋅片、惰性電極(或放電物質(zhì)作電極)材料、蒸餾水及必要的實(shí)驗(yàn)儀器。完成下列任務(wù)：(1)設(shè)計(jì)一個(gè)實(shí)現(xiàn)上述轉(zhuǎn)化①或者④的實(shí)驗(yàn)方案(要求產(chǎn)物純凈)，寫(xiě)出簡(jiǎn)要的實(shí)驗(yàn)步驟。(2)在濃堿溶液中，用NaClO可以實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)化②，這一反應(yīng)的離子方程式為_(kāi)________________________。-1-(3)一種新型高能堿性電池利用了轉(zhuǎn)化③將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能，該電池由電解質(zhì)(KOH水溶液)、K2FeO4、金屬鋅及必要的填充材料構(gòu)成。該電池放電時(shí)發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為_(kāi)_________________________________。(4)高鐵酸鹽是比高錳酸鹽更強(qiáng)的氧化劑，研究證明它是一種“綠色環(huán)保高效”凈水劑，比目前國(guó)內(nèi)外廣泛使用的含氯飲用水消毒劑(均為含氯的物質(zhì)：如漂白粉、氯氣和二氧化氯等，它們具有很好的殺菌效果，但不能將水中的懸浮雜質(zhì)除去，為了除去水中的細(xì)微懸浮物，還需另外添加絮凝劑，如聚合鋁的氯化物)的性能更為優(yōu)良，為什么說(shuō)它作為凈水劑是“綠色環(huán)保高效”的？-1-【解析】本題是鐵及其化合物性質(zhì)的綜合應(yīng)用。(1)也可以設(shè)置在FeCl2溶液中通入足量的Cl2，形成FeCl3溶液，進(jìn)一步結(jié)晶析出氯化鐵晶體。(2)顯然NaClO為氧化劑、Fe(OH)3為還原劑，先配平氧化劑、還原劑、氧化產(chǎn)物、還原產(chǎn)物的系數(shù)，再根據(jù)電荷守恒可知OH－參與了反應(yīng)，再根據(jù)質(zhì)量守恒定律配平其他物質(zhì)的系數(shù)，這是此類(lèi)方程式書(shū)寫(xiě)的一般思路。(3)顯然，Zn為負(fù)極，K2FeO4在正極上被還原。(4)Fe3＋＋3H2OFe(OH)3(膠體)＋3H＋，氫氧化鐵膠粒具有與Al(OH)3一樣的吸附作用，可以吸附水中一些懸浮的雜質(zhì)。-1-【答案】

(1)④：在三氯化鐵溶液中加入過(guò)量的鐵粉，充分反應(yīng)后，過(guò)濾，濾液在氯化氫的蒸氣中蒸干，可得氯化亞鐵固體。(2)3ClO－＋2Fe(OH)3＋4OH－===2FeO＋3Cl－＋5H2O(3)2K2FeO4＋3Zn＋8H2O===2Fe(OH)3＋3Zn(OH)2＋4KOH(出現(xiàn)K2ZnO2的也對(duì))(4)該凈水劑在殺菌消毒的過(guò)程中被還原為＋3價(jià)的鐵，形成具有強(qiáng)吸附性的氫氧化鐵膠體，通過(guò)吸附作用與水中的細(xì)微懸浮物共同聚沉，對(duì)環(huán)境和生命體都不會(huì)構(gòu)成危害。-1--1-1．(1)①下列反應(yīng)原理不符合工業(yè)冶煉金屬實(shí)際情況的是________。A．2HgO2H