金屬單質(zhì)的性質(zhì)和冶煉

1?金屬冶煉的原理金屬冶煉的實(shí)質(zhì)是用還原的方法使金屬化合物中的金屬陽離子得到電子，生成金屬的單質(zhì).在自然界中，以游離態(tài)存在的金屬較少，只有一些化學(xué)性質(zhì)不活潑的金屬，如金、鉑等.而化學(xué)性質(zhì)比較活潑的金屬，總以化合態(tài)存在于自然界中.卜A+■得電召?被還原H肘2?冶煉金屬的方法由于金屬的化學(xué)活動(dòng)性不同，金屬離子得電子還原成金屬單質(zhì)的能力也不相同，因此就要采用不同的冶煉方法.常見的冶煉方法有：熱分解法：適用于冶煉金屬活動(dòng)性較差的金屬，如汞與銀.2HgO△2Hg+02T 2Ag2OA4^g+QT熱還原法：適用于金屬活動(dòng)性介于鎂一銅之間的大多數(shù)金屬的冶煉.是用還原劑(如碳、一氧化碳、氫氣、鋁等)還原金屬氧化物.女口 同溫2尿+3UQ2皿+農(nóng)屈溫2創(chuàng)+也2AI+ =2^20+Al20良 叫+3禺+3H20-電解法：適用于冶煉活動(dòng)性很強(qiáng)的金屬，如鎂、鋁等.一般在金屬活動(dòng)性順序中排在鋁前面的金屬.由于這些金屬很容易失去電子，所以他們的陽離子很穩(wěn)定，一般的還原劑無法將他們還原出來，所以要外加電子，即通電分解它們的熔融鹽或氧化物的方法來制得.有時(shí)一些不太活潑的金屬，如銅、銀等，也可以用電解它們的鹽溶液的方法制得.如:2AL2O3電解4Al+3O2T MgCl^(熔融)電解驅(qū)匕冬T如:3?從金屬礦石中提煉金屬的步驟第一步：富集礦石，除去雜質(zhì)，提高礦石中有用成分的含量.第二步：冶煉.利用氧化還原反應(yīng)原理.在一定的條件下，用還原劑把金屬離子還原成金屬單質(zhì).第三步：精煉?采用一定的方法，提煉純金屬.4.金屬的回收和資源保護(hù)地球上的金屬礦產(chǎn)資源是有限的，且不能再生?廢金屬棄之不用，不僅會(huì)污染環(huán)境，而且是資源的極大浪費(fèi).廢舊金屬的最好處理方法是作為一種資源，回收利用.回收利用的好處在于：減少垃圾量，保護(hù)環(huán)境，減少污染：緩解自然界中資源短缺的矛盾.例如：(1)從電解精煉銅的陽極泥中，回收金、銀等貴金屬從定影液中回收金屬銀廢鐵屑可以制取綠磯5?部分金屬的主要化學(xué)性質(zhì)金屬活動(dòng)性順序表KCaNaMgAlZnFeSnPb(H)CuHgAgPtAu金屬原子失去電子的能力(還原性)強(qiáng)一弱金屬陽離子得電子的能力(氧化性)弱?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置換水中氫常溫下能置換加熱時(shí)能置換不能置換不能置換置換酸中氫能置換不能置換

與鹽溶液反應(yīng)先與水反應(yīng)前面的金屬置換出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)冶煉方法電解法熱還原法加熱法富集難點(diǎn)突破鋁的冶煉原料：氧化鋁(弘?，冰晶石gA叭原理：電解熔融的氧化鋁原理：電解熔融的氧化鋁xq込電解皿+3p2T主要設(shè)備：鋁電解槽，以碳作為電極材料冰晶石的作用：助熔劑，降低氧化鋁的熔點(diǎn)生鐵的冶煉原料：鐵礦石、焦炭、空氣、石灰石(造渣劑，除去礦石中的脈石原理：在高溫下，利用還原劑——氧化碳將從鐵礦石中還原出來恥化+3E0高謚2%+3GQr主要設(shè)備：高爐主要反應(yīng)過程：還原劑的生成：高溫生鐵的生成： '■'' 高溫下，鐵和碳及其他的金屬、非金屬元素形成合金即生鐵.爐渣的形成：CaCO^同溫CaCO^同溫匸辺+UQ；T面曰Ca◎+盛徑一CaSi型高熔點(diǎn)的二氧化硅變成熔點(diǎn)較低的硅酸鈣等熔化后形成爐渣除去.鋼和冶煉原料：生鐵、空氣（純氧氣）、生石灰、脫氧劑（硅鐵、錳鐵等）原理：在高溫下，用氧化劑把生鐵中過多的碳和其他的雜質(zhì)氧化成氣體或爐渣除去，同時(shí)調(diào)整合金元素至規(guī)定的范圍內(nèi).設(shè)備：氧氣頂吹轉(zhuǎn)爐【難題巧解點(diǎn)撥】例1冶煉金屬一般有下列四種方法：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.四種方法在工業(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；（W）從光鹵石中煉鎂，對它們的冶煉方法的分析不正確的是（ ）（I）用① B.（II）用②C.（III）用③ D.（W）用④解析：本題考察知識點(diǎn)是活動(dòng)性不同的金屬的冶煉方法.對于（I）、（II）、（III）、（W）發(fā)生的反應(yīng)分別是（I）:曲C03△血Q.+ +乩?C+笏（J曲色Lie+如，符合①：：(W)：Fs+ 忌EO4：：(W)：鮎/+禺2竺=及＞+弘q，符合③

先從光鹵石中提取皿肌,再電解地企堆由塔融）且尿+/T，符合④答案：b點(diǎn)悟：本題的關(guān)鍵點(diǎn)是要熟悉一些金屬的冶煉方法，如濕法煉銅等.選擇金屬的冶煉方法與金屬在自然界的存在形態(tài)，與金屬的活動(dòng)性有關(guān).例2隨著人們生活質(zhì)量的不斷提高，廢電池必須進(jìn)行集中處理的問題提到利用電池外殼的金屬材料防止電池中汞、鎘和鉛等重金屬離子對土壤和水源的污染不使電池中滲泄的電解液腐蝕其他物品回收其中石墨電極解析：本題考察的知識點(diǎn)是金屬的回收和資源的保護(hù).回收廢電池的首要原因是防止廢電池中滲漏的重金屬離子對土壤與水資源產(chǎn)生污染，而對廢電池的綜合利用是第二位的.答案：B點(diǎn)悟：解答本題的關(guān)鍵點(diǎn)是要對社會(huì)生活中的一些熱點(diǎn)問題，例如環(huán)境保護(hù)的知識要有所了解?從保護(hù)環(huán)境的角度來思考問題.【拓展延伸探究】例1用黃銅礦煉銅按照反應(yīng)物和生成物可以將總反應(yīng)寫成：+ +S02事實(shí)上冶煉過程是分成幾步進(jìn)行的：①黃銅礦在氧氣作用下生成硫化亞銅和硫化亞鐵;②硫化亞鐵在氧氣作用下生成氧化亞鐵，并與二氧化硅反應(yīng)生成礦渣；③硫化亞銅與氧氣反應(yīng)生成氧化亞銅；④硫化亞銅和氧化亞銅反應(yīng)生成銅.寫出上述各個(gè)步驟的反應(yīng)的化學(xué)方程式.寫出總反應(yīng)化學(xué)方程式的系數(shù).據(jù)最新報(bào)道，有一種叫Thibacillusferroxidans的細(xì)菌在氧氣存在的條件下就可以將黃銅礦氧化成硫酸鹽，反應(yīng)是在酸性溶液中進(jìn)行的，試寫出化學(xué)方程式.解析：本題考察的知識點(diǎn)是根據(jù)題目中的內(nèi)容，結(jié)合所學(xué)的金屬的冶煉方法，考查學(xué)生書寫化學(xué)方程式的靈活性和技巧性.這是一道知識拓展型的題目.根據(jù)題目給出的用黃銅礦冶煉銅的總的反應(yīng)方程式，以及冶煉過程分成四步進(jìn)行的每一步的反應(yīng)原理，并聯(lián)系運(yùn)用了月日屍的燃燒反應(yīng)，不難寫出每一步的化學(xué)方程式.題目中所給的細(xì)菌只是起到催化劑的作用，生成物中的硫酸鹽只能是硫酸銅與硫酸鐵，所以酸性溶液就只能是硫酸溶液.

答案:（1）①2^+30^A答案:（1）①2^+30^A'2FsO+2SO2F&Q+陽AF^i&j◎伽E+3<?2鳥一”洛戸+2楓，③④化￡+2%O=￡=6d+倫（）2C訶冬+2盤①+刃2“沁+2兔曲人+4E02（）紀(jì)屁爲(wèi)+2H2SO^+1?。？催化劑4匚航4+2隔（沁撫+2比03）點(diǎn)悟：解題的關(guān)鍵點(diǎn)是要熟悉一些金屬的冶煉方法，技巧點(diǎn)在于靈活運(yùn)用所學(xué)知識進(jìn)行知識的遷移.例2工業(yè)上制鋁流程圖如下：鋁土礦A “濾液通入|一"j""心心話壞鉅曲鋁土礦 B F怫 電解高壓水蒸吒過濾CO. 碩fE旃石-鋁用此法制取氧化鋁中，分析鋁土礦和赤泥（提取氧化鋁之后的殘?jiān)┧脭?shù)據(jù)如下：川2。3鋁土礦55%16%0%赤泥15%48%8%試求制取1t三氧化鋁所需鋁土礦和氫氧化鈉的質(zhì)量.解析：本題考察的知識點(diǎn)是鋁的冶煉方法及實(shí)際冶煉過程中原料所需量結(jié)合的綜合題.其難點(diǎn)在于對表中數(shù)據(jù)的分析.由于氧化鐵在這個(gè)反應(yīng)過程中的量是守恒的，因而從氧化鐵在鋁土礦和赤泥中的含量，可以求出赤泥質(zhì)量為鋁土礦質(zhì)量的1/3?從流程圖可以知道A為氫氧化鈉，它使氧化鋁變?yōu)槠X酸鈉，然后通入二氧化碳轉(zhuǎn)變?yōu)闅溲趸X?氧化鐵不與氫氧化鈉反應(yīng)，氫氧化鈉也將氧化鐵從鋁土礦中全部轉(zhuǎn)移到赤泥中去了.答案：設(shè)需要鋁土礦質(zhì)量為m,則m?55%-1/3?m15%=1t解得：m=21,即需要鋁土礦2t.需要?dú)溲趸c的量：由于氫氧化鈉循環(huán)使用，因此需要補(bǔ)充的氫氧化鈉的量即為留在赤泥中的氫氧化鈉的量：1/3X2tX8%X80/62=0.0691點(diǎn)悟：解題的關(guān)鍵點(diǎn)是抓住氧化鐵在整個(gè)反應(yīng)過程中是守恒的.利用它的量不變，可以迅速的得出等式，解出答案.易錯(cuò)點(diǎn)在于不會(huì)數(shù)據(jù)的分析，不能推出氧化鐵和氫氧化鈉在整個(gè)流程中的作用.【命題趨勢分析】閱讀課外書籍，聯(lián)系實(shí)際，開拓視野，學(xué)會(huì)知識的遷移.本節(jié)內(nèi)容書本上的知識并不難，可以通過自學(xué)來掌握.但是金屬的冶煉與金屬的回收利用與社會(huì)、生活、環(huán)境保護(hù)之間的聯(lián)系比較多，也就是與實(shí)際聯(lián)系的內(nèi)容較多.這些知識不是課本上面所能學(xué)全的，書本上更多的是一些基本知識點(diǎn)的歸納和總結(jié)，是一些學(xué)習(xí)方法的傳授.所以我們應(yīng)該給自己定一些目標(biāo)，去多看看課本以外的書籍，開闊我們的視野.本節(jié)內(nèi)容雖然不是很多，但是考察的知識點(diǎn)包括了所學(xué)的一些常見金屬的性質(zhì)和在反應(yīng)中表現(xiàn)出來的變化.因此在解答具體問題時(shí)，要學(xué)會(huì)分析問題，找出新舊知識點(diǎn)上的異同點(diǎn)，學(xué)會(huì)知識的遷移和靈活運(yùn)用.本周強(qiáng)本周強(qiáng)ffc隊(duì)習(xí)【同步達(dá)綱練習(xí)】1.我國是世界上文明發(fā)源最早的國家之一.我國掌握煉鐵技術(shù)的年代是（）A.商代 B.春秋初年C.南宋時(shí)期 D.唐代工業(yè)上冶煉難熔的金屬如：釩、鉻、錳等，通常所用的方法是（ ）熱分解法 B.電解法C.一氧化碳還原法 D.鋁熱反應(yīng)法有0.4g鐵的氧化物，用足量的一氧化碳在高溫下將其還原，將生成的全部二氧化碳通入足量的澄清石灰水中，得到0.75g固體沉淀.這種鐵的氧化物的化學(xué)式是（）A.FeO B.氏鳥C.屁^4 D.上述三種的混合物通常所說的不銹鋼是指（ ）A.錳鋼 B.鎢鋼C.高碳鋼 D.鎳鉻鋼電解熔融的氧化鋁時(shí)，如果有54g的鋁生成，則需要消耗的電子的物質(zhì)的量為（）A.18mol B.2molC?6mol D.lmol把生鐵冶煉成碳素鋼要解決的主要問題是（ ）除去生鐵中的各種雜質(zhì)，把生鐵提純適當(dāng)降低生鐵里的含碳量，除去大部分硫、磷等有害雜質(zhì)用還原劑把鐵的氧化物還原成鐵加入合金元素改善生鐵性能下列化學(xué)反應(yīng)，能置換出鐵的是（ ）A.鋅與氯化鐵溶液 B.鈉和氯化亞鐵溶液C.一氧化碳和赤鐵礦粉末（高溫） D.鋁和四氧化三鐵（高溫）用氫氣、碳、一氧化碳分別與等質(zhì)量的氧化銅在高溫下反應(yīng)，使氧化銅TOC\o"1-5"\h\z中的銅全部還原出來，消耗氫氣、碳、一氧化碳的質(zhì)量比是（ ）A.1：1：1 B.1：3：14C.1：6：14 D.2：1：2用鋁還原下列化合物，制得金屬各1mol，需要鋁最少的是（ ）A bWOzC.F旳O4 d.冬2單質(zhì)A能從鹽溶液中置換出單質(zhì)B，則下列說法中，不正確的是（ ）當(dāng)A、B都是金屬時(shí)，A一定比B的活動(dòng)性強(qiáng)當(dāng)A、B都是非金屬時(shí)，A一定比B的活動(dòng)性強(qiáng)當(dāng)A是金屬時(shí)，B可能是金屬，也可能是非金屬當(dāng)A是非金屬時(shí)，B可能是金屬，也可能是非金屬冶煉金屬常常用以下幾種方法；（1）以C、丹2、CO等做還原劑還原；（2）電解法；（3）熱分解法；（4）鋁熱反應(yīng)?這些方法各適用于冶煉那些金屬？（1） 法適用于鐵、銅、鋅等一類中等活潑金屬的冶丿煉_;（2） 法適用于活潑金屬鉀、鈉等的冶煉;（3） 法適用于銀、汞等一類不活潑金屬的冶煉；（4） 法適用于高熔點(diǎn)金屬的冶煉，如鉻、錳等.古代的“藥金”外觀與金相似，常常被認(rèn)為是金子，冶煉方法如下：將碳酸鋅、赤銅（匚旳°）、木炭混合加熱到800r得到金光閃閃的“藥金”.TOC\o"1-5"\h\z（1）“藥金”的主要成分是 ;（2 ）有關(guān)冶煉的化學(xué)方程式是某河道兩旁有甲與乙兩個(gè)化工廠，它們排放的工業(yè)廢水中共含有莊J盼、①一、0才、六種離子.甲廠的廢水明顯顯堿性，所以甲廠廢水中含有的三種離子是 、 、 .

乙廠的廢水中含有另外三種離子?如果加一定量的 （選填：活性炭、硫酸亞鐵、鐵粉），可以回收其中的金屬是 （寫元素符號）.工業(yè)上用鋁土礦（主要成分是三氧化二鋁）為原料制取鋁.其流程如下,其中C物質(zhì)過去常用于去油污，而E在建筑業(yè)上有廣泛的用途.寫出各步的化學(xué)方程式.鋁土礦C(k鋁土礦C(k *axB+冰晶石■鋁（5）高溫電解(])Al2o3..+2NaOH=2NaAlO2+H應(yīng).(2)2NaAlO2+ +3H(2)2NaAlO2+ +3H2O2Al(OH)3l+Na2CO3(3)Na2CO3+Ca(OH')2CaCO3J+2NaOH（4）咼虛蠱旳+3H2O(5)皿(5)皿2畫=4挖+現(xiàn)T15?用含鐵60%的赤鐵礦100t冶煉生鐵，在冶煉過程中損失氧化鐵2%,計(jì)算可以冶煉出含鐵量為96%的生鐵多少噸?61.25t（點(diǎn)撥：氧化鐵的損失也就是鐵的損失，一起算在鐵的上面.鐵的質(zhì)量為：100tX60%X98%=58.81 58.8tF96%=61.25t參考答案【同步達(dá)綱練習(xí)】B（點(diǎn)撥：春秋時(shí)期，戰(zhàn)爭頻繁，兵器發(fā)展快，需要大量用鋼鐵制成的兵器，所以冶煉鐵的技術(shù)發(fā)展起來了）D（點(diǎn)撥：高熔點(diǎn)的金屬用鋁熱法制備，因?yàn)殇X熱反應(yīng)時(shí)，發(fā)熱多，溫度高，適合高熔點(diǎn)金屬的制備）B（點(diǎn)撥：設(shè)鐵的氧化物的化學(xué)式為眶5,寫出化學(xué)方程式，求解）D（點(diǎn)撥：記住一些生活中常見的物質(zhì)的組成）C（點(diǎn)撥：氧化鋁中的鋁為+3價(jià)，還原成鋁單質(zhì)需要得到3個(gè)電子，題目中的鋁共有2mol，則需要電子為6mol）B（點(diǎn)撥：碳素鋼的含碳量低于生鐵，硫磷等成分也較少）D（點(diǎn)撥：題目要求是置換反應(yīng)，所以C選項(xiàng)不符合）B（點(diǎn)撥：分別寫出有關(guān)方程式，找出氧化銅與三種還原劑的關(guān)系）C（點(diǎn)撥：比較金屬元素的化合價(jià)，最低的價(jià)態(tài)的金屬得電子是最少的）D（點(diǎn)撥：找出典型例子加以對照