人教版高中化學選修2第16課時《金屬的冶煉》導學案

1/8最人教版高中化學選修2第16學案【學習目標】了解金屬在自然界中的存在形態(tài)。把握金屬的冶煉原理和冶煉方法。了解鋼鐵的冶煉及鋁的冶煉的主要設備和有關原理?！局攸c難點】高爐煉鐵及電解法煉鋁的原理、生產過程和主要設備。課前預習法?！绢A習內容】依據教材有關內容填寫以下空白：一、從礦石中獲得金屬的根本問題1．獲得金屬材料的過程獲得金屬材料首先要通過 方法把 中提取出來一般要經過 和主要包括 、 、 等工序及 階段。2．金屬冶煉的根本原理金屬冶煉的根本原理是。3．金屬冶煉的方法火法冶金：是指 的冶金方法。濕法冶金：是指的冶金過程。二、鋼鐵的冶煉1．生鐵的冶煉幾種礦石的主要成分：磁鐵礦

赤鐵礦, 褐鐵礦, 黃鐵礦 。原理：在高溫下用 。以赤鐵礦為例用方程式表示為：3CO＋FeO 2Fe＋3CO。23 2原料： 、 、 、 。石灰石的作用：設備： 。鋼的冶煉原理：在高溫下用

。再添加硅、錳鋁等其他合金作為 調整鋼水的,分。原料： 。主要的反響：；；；。鋁的冶煉原料： 。AlO23① ；② ；③ 。AlO23①電解質是

參與少量降低熔點的物質是 ,陽極 ,和陰極的材料是②電解原理：

總反響式： 。電極反響：陽極： ；陰極： 。預習內容答案一、1.化學金屬從礦石開采初步加工探礦采礦選礦冶煉2．利用氧化復原反響將金屬從其化合物中復原出來3.利用高溫從礦石中提取金屬或其他化合物在水溶液或非水溶液中進展包括氧化復原反響和分別二．FeO FO 2FO3HOFeS

復原劑將鐵從其氧化物中復原出來34 23 23 2 2鐵礦石焦炭石灰石空氣除去脈石CaCO鐵高爐

CaO＋CO3

↑,CaSiO2

CaSiO 煉2 3氧化劑將生鐵中過多的碳和其他雜質氧化成氣體或爐渣除去脫氧劑煉鐵廠的鐵水或廢鋼鐵2CO

2CO2Fe＋O2

2FeO Fe＋C CO＋Fe脫碳) 2

CaO

CaS＋FeO(脫硫)鋁土礦AlO2

＋2NaOH=2NaAlO3

＋HONaAlO2 2

＋CO2

＋2H2

O=Al(OH)2

＋NaHCO3 32Al(OH)

AlO＋3HO冰晶石(NaAlF

)和氧化鋁的熔融液氟化鈣碳素材料3 23 2 3 6950～970℃2AlO

通電=====

4Al＋3O↑23 Na

AlF 23 66O2－－12e－=3O↑24Al3＋＋12e－=4Al

堂中互動【問題探究1】從氧化物、碳酸鹽、硫化物中冶煉金屬有哪些不同？為什么？【教師點撥】關鍵從冶煉的實質動身,結合物質的性質把握其區(qū)分。由于金屬的活動性不同,取不同的復原方法進展冶煉。分析解答:以氧化物形式存在的金屬礦石可直接用復原劑復原,如生鐵的冶煉；以碳酸鹽形式存在的金屬礦則可通過煅燒(在缺少空氣條件下加熱至高溫但不使爐料熔化)分解生成金屬氧化物或金屬,然后再將金屬氧化物復原；以硫化物形式存在的金屬礦,由于低價硫的存在,所以先要焙燒(在有空氣條件下加熱至高溫但不使爐料熔化)生成金屬氧化物或金屬,然后再將金屬氧化物復原。【即學即練1】在冶金工業(yè)上均不能用通?；瘜W復原劑制得的金屬組是( )A．Na,Ba,Mg,Al B．Na,K,Zn,FeCZn,Fe,Cu,Ag D．Mg,Al,Zn,Fe1.A方法名稱 冶煉的金屬 舉例熔融電解電解法：

KAl；

O2Al===== 4Al＋3O↑23冰晶石 2復原劑法：ZCu； 2lFe2

2Fe＋AlO3 23加熱法：HgAgHgSO2

Hg＋SO2法。【問題探究2】高爐煉鐵產生的廢氣、廢渣的成分是什么？煉鐵和煉鋼的主要反響原理有何異同？【教師點撥】閱讀教材P58～P59找到其答案。分析解答：高爐煉鐵中產生的廢氣、廢渣的主要成分：廢氣有CO、CO

2

2

2CaSiO

、少量含CP、S、Si、Mn的化合物及SiO等。3 2煉鐵和煉鋼的主要反響原理的比較：一樣點：都是利用氧化復原反響。不同點；煉鐵主要是用復原劑把鐵從鐵礦石中復原出來(側重復原),而煉鋼主要是用氧化劑把生鐵中過多的碳和其他雜質氧化而除去(側重氧化)。【即學即練2】鋼鐵工業(yè)對促進經濟和社會進展起了重要作用。煉鐵高爐分為五局部鐵礦石與高溫煤氣主要在 開頭生成生鐵和爐渣。為硅、錳和鋁的目的是

局部發(fā)生反響在 局部；參與 。不銹鋼含有的Cr元素是在煉鋼過程的氧吹 (填前或后) 。

煉鐵和煉鋼生產中尾氣均含有的主要污染物是 。從環(huán)保和經濟角度考慮上述尾氣經處理可用作 。2.(1)爐身 爐腰2P+5FeO+3CaO Ca

(PO+5Fe脫氧和調整鋼的成分3 42后避開Cr,Cr會形成爐渣被除去”)CO【解析】嫻熟把握教科書中有關鋼鐵生產的原理。高爐分為爐身、爐腰、爐腹,鐵礦石被COFeO2

+3CO 2Fe+3CO3

。煉鐵中參與硅、錳和鋁的目的是2【問題探究3】鋁土礦的主要成分是AlOFeO

23 23 2凈的氧化鋁？為何用電解法冶煉金屬鋁？其電解過程如何？【教師點撥】閱讀教材P60～P61和預習內容就可以答復。分析解答：因鋁金屬活潑性較強,復原性強,用常見的復原劑C、H2、CO等無法復原,故承受電解法。其他見預習內容。3】金屬鋁的生產是以AlO為原料,在熔融狀態(tài)下進展電解：232AlO 4Al+3O↑23 2請答復以下問題：冰晶石(NaAlF3

的作用是 。6電解生成的金屬鋁是在熔融液的 填上層或下層)陰極和陽極均由材料做成 ；電解時不斷消耗的電極是 極或陰極)鋁是高耗能產品廢舊鋁材的回收利用格外重要。在工業(yè)上最能表達節(jié)能減排思想的是將回收鋁做成 填代號。

d.酸鋁

低AlO

的熔化溫度

或石墨陽極 (4)c23AlO的熔點很高,但電解必需在23AlO23O

與石墨反響而不斷消耗；最能表達節(jié)能減排思想的是通過物理2變化的方式將廢舊鋁材回收利用。練案A〔課堂反響總分值50〕一、選擇題〔每題535〕1Al從它的化合物中冶煉出來．當時鋁價格格外昂貴,拿破侖的頭盔就是用Al正確的選項是〔〕電解 鹽酸 電解O

23 H

3 3CCOC．Al(OH)

Al

AlO→Al3高溫 23高溫A【解析】H

、COCAlO

Al(OH)

Al,C、D不正確．AlCl是分2 23 3 3,B高爐煉鐵過程中既被氧化又被復原的元素是〔〕.氧【解析】此題考察高爐煉鐵的原理。高爐煉鐵中涉及C與O

生成CO,CO與FeO生2 23

,CO2

與C生成CO。過程中CKNaKNa從混合物中分別．假設調整溫度到K63.65Na97.8KCl770K63.65Na97.8KCl770NaCl801774882.91431依據平衡移動原理可推知．用Na與KCl反響制K的適宜溫度是( )A.97.8℃～770℃ B.770℃～774℃C.774℃～882.9℃ D.1413℃～1500℃解】該反響原理為NaKCl NaCl＋K(g)因此需保證只有K為蒸而其他物以下有關化工生產的主要設備及尾氣的主要成分完全正確的選項是( )ACOCO、N2 2

BN、H2 2C—FeO2

、CO3

D—SO

、SO2 3C【解析】煉鐵—高爐—CO、CO、N 氨氣—合成塔—N、H、NH2 2 2 2 3硫酸(SO→SO)—接觸室—SO,SO。2 3 2 3以下金屬的冶煉(“→為原料,“→為所得的金屬其中最適宜用熱復原法冶煉的是( )①MgCl

→Mg ②MnO2

→Mn ③ZnO―→Zn④HgO→Hg ⑤磁鐵礦→Fe⑥KCl→K2A.①②④

B④

C③⑤⑥ D②③⑤C或金屬活動性與之相當的金屬以及極少數活潑金屬以下可被工業(yè)上承受的冶金方法是( )電解熔融的氯化鋁制鋁C.電解氯化鈉溶液制鈉

電解熔融的氯化鎂制鎂D.高溫下用H復原氧化鎂制鎂2DA不行選。NaMg2＋、Al3＋在水溶液中電解時,電子被HC不行選。比AlH

、CO、C等)把它們從化合物中復原2出來。況且,MgO熔點很高。工業(yè)上制取鎂是承受電解熔融MgCl以下有關說法正確的選項是( )A.高溫加熱氧化鎂和碳的混合物可以制單質鎂B.鐵的冶煉過程是通過置換反響得到單質鐵C.海水提溴的過程中不發(fā)生氧化復原反響D.利用電解的方法可以從海水中獵取淡水

的方法。D不行選。27.ACO

CO)2CO,有關反響不是置換反應；海水提溴是使Br-變成Br2二、填空題〔共15分〕8.(6金屬置換法；④電解法。四種方法在工業(yè)中均有運用?；馃兹甘療掋~火燒孔雀石煉銅濕法煉銅鉛熱法煉鉻從光鹵石中煉鎂火燒孔雀石煉銅所發(fā)生反響的化學方程式為寫主要的兩個) 、 。(2)請再舉出訪用上述方法冶煉金屬的例子各一個用化學方程式表示)：①②③④8.()

③③④ OH)CO

△=====2CuO＋CO

；；；。＋HO2 2 3 2 2△C＋2CuO=====2Cu＋CO↑2高溫 高溫①FeO2

＋3CO=====2Fe＋3CO3 2

②3H

＋WO2

=====W＋3HO3 2高溫 電解③4Al＋3MnO

=====3Mn＋2AlO④2NaCl=====2Na＋Cl↑2 23 29.(9分)鈦(TiTiO

)．目前大規(guī)模生產鈦的方法是：2TiCl4的化學方程式為 該反響的復原劑是 ．

TiCl反響制得金屬鈦．4①寫出此反響的化學方程式 ．②簡述由上述所得產物中獲得金屬鈦的步驟： .高溫9.(1)TiO＋2C＋2Cl=====TiCl＋2CO C2 2 4氬氣(2)①2Mg＋TiCl=====2MgCl＋Ti4△ 2【解析】第一步中：反響物為TiO

、C和ClTiCl和CO(2 2 4守恒配平方程式：TiO

＋2C＋2Cl

高溫=====TiCl

＋2CO,復原劑為C.2 2 4Mg與TiCl

氬氣 ＋TiMgCl,配平即得.2MgTiCl=====2MgCl4 2 4△ 2TiTiTi時MgTi。B〔課后拓展〕111～2境造成嚴峻污染。赤泥中主要成分及含量：CaO約占46%SiO2

22%AlO約占237%FeO2

11%TiO3

5%

SO2

時可能發(fā)生的化學反響方程式 2 。：TiO2

TiOSO

4①氧化物D的化學式是 原料A最好是以下物質中的 。A

氫氧化鈉

生石灰

雙氧水②寫出上述工藝中投入氫氧化鈉時反響的離子方程式 。③寫出上述工藝中稀釋時發(fā)生水解反響的化學方程式 ⑴CaO＋SO

＝CaSO2 3

Ca(OH)

＋SO2

＝CaSO2

＋HO3 2⑵①FeO C23②OH

－＋Al(OH)

＝AlO3

－＋2HO2 2③TiOSO

＋2H4

O＝TiO(OH)2

＋H2 2

TiOSO4

＋2H4

OTiO2 2

2 2 4【解析】(1)CaOSO反響2(2)①Fe(OH)3

受熱分解可得到FeO2

；過濾后得到CaCl3

溶液。②Fe(OH)3

不溶于NaOH溶液,Al(OH)可溶于NaOH溶液生成NaAlO3 2③水解時元素的化合價不發(fā)生變化,TiO2-OH-赤鐵礦是煉鐵的主要原料之一。它的主要成分在確定條件下有以下反響：FeO+CO 2FeO+CO23 2在反響形成的固體混合物(FeO2

、FeOm(Fe)∶m(O)31.6CO2

L上述反響形成的固體混合物中,m(Fe)∶m(O)不行能是A.2∶9 B27.5 C25 D28

(多項選擇扣分)。FO2

被CO復原的百分率為50%,則m(Fe)∶m(O)= 。32.(1)2.24(2)AC314【解析】依據反響：FeO+CO 2FeO+CO

m=16g,23 21.6g0.1molCO

2.24L。2FeO23

和FeO73<m(Fe)∶m(O)<72,2.3<m(Fe)∶m(O)<3.5。21∶97∶3,A21∶54.023.5,C項不行能。假設FeO2

50%,則固體混合物中FeO3 2

FeO的物質的量之比為312,m(Fe∶m(O)=(456(516)=1∶。AlO

SiO

O

、MgO等雜質)中提取氧化鋁的兩種工藝流程如下：

23 2 23請答復以下問題：流程甲參與鹽酸后生成Al3＋的離子方程式為 。流程乙加入燒堿后生成 SiO2 －3 。

的離子方程式為驗證濾液B含F3＋可取少量濾液并參與 填試劑名(