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1、用心 爱心 专心 高二化学高二化学金属的冶炼金属的冶炼人教版人教版 同步教育信息同步教育信息 一 本周教学内容 金属的冶炼 二 重点 难点 1 常识性介绍金属在自然界中的分布 存在形态以及储量 2 了解金属冶炼的一般原理及步骤 3 记住金属冶炼的三种方法 即热分解法 热还原法和电解法 4 常识性介绍金属回收与环境资源保护的意义 5 能写出冶炼金属方法中对应的常见金属冶炼的有关化学发方程式 三 具体内容 一 金属元素在自然界中的存在形式 化学性质不活泼的金属 在自然界中能以游离态的形式存在 如金 铂 化学性质比较活泼的金属 在自然界以化合态的形式存在 如铝在自然界以铝土矿的 形式存在 自然界中化
2、合态的金属元素多 游离态的金属元素少 自然界中的金属元素种类约占全部元素种类的 80 矿物中 动植物体中 水中都含 有金属元素 在地壳中含量较多的前两位金属元素为铝 铁 二 金属的冶炼 1 金属冶炼的手段 回忆总结冶炼金属时的还原手段有哪些 各举一例说明 1 加热法 适用于一些很不活泼的金属 它们位于金属活动顺序表中氢元素以后 练习 写出氧化汞 氧化银受热分解的化学方程式 2 还原剂法 大部分金属的冶炼都是在高温时使用还原法 采用适当的还原剂 焦炭 CO H2 活 泼金属等 将金属元素从化合物中还原出来 金属活动性顺序表的中间的多数金属适用此 法 用 C 或 CO 作还原剂 Fe Cu 用 H
3、2作还原剂 工业上制取不含碳的金属或某些稀有金属 W 用活泼金属做还原剂 稀有贵金属的化合物有些非常稳定 可采用活泼金属做还 原剂的方法使其还原 得到高熔点的金属 Cr V 3 电解法 对活泼金属如 K Na Ca Mg Al 使用最强有力的还原手段 电解法包括电解熔融盐或氧化物及金属盐的水溶液 前者适用于冶炼极活泼的金属 它们位于金属活动顺序表中铝以前的金属 包括铝 对于较不活泼的金属 可用电解其 盐溶液的方法来获得金属 以上方法归纳为 用心 爱心 专心 2 金属冶炼的实质 金属冶炼就是把化合态的金属元素转变为金属单质 而化合态金属大多呈阳离子状态 所以冶炼金属的实质就是 使金属阳离子获得电
4、子 还原为金属原子的过程 示意为 MneM n 三 金属的回收和资源保护 金属回收的意义 节约矿物资源 节约能源 减少环境污染 典型例题典型例题 例 1 下列叙述错误的是 A 炼铁时 还原剂 CO 将铁从铁矿中还原出来 B 活泼金属 Na 只能用电解法冶炼制出 C 汞的冶炼只能用还原剂法 D 铝的冶炼用还原剂法 答案 答案 CD 解析 解析 活泼金属 K Na Ca Al 用电解法冶炼 故 D 错 多数金属的冶炼用热还原 法如 Fe W Cr 等 有些不活泼金属用热分解法就可制得如 Hg Ag 等 故 C 错 例 2 把 3 2g 氧化铁完全还原 事先应准备的 CO 在标准状况下的体积为 A
5、1344mL B 672mL C 大于 1344mL D 小于 672mL 答案 答案 C 解析 解析 根据方程式 Fe2O3 3CO 2Fe 3CO2计算出所需 CO 体积的理论值为 1344mL 而实验开始时 需先通入 CO 排尽玻璃管中空气 实验结束时 停止加热还需继 续通入 CO 至试管冷却 以防还原出来的铁被氧化 例 3 在加热情况下 用足量 CO 还原 7g 铁的氧化物组成的混合物 产生气体全部通入足 量石灰水中得到 12 5g 沉淀 此混合物不可能为 A FeO Fe2O3 B FeO Fe3O4 C Fe2O3 Fe3O4 D FeO Fe2O3 Fe3O4 答案 答案 B 解
6、析 解析 平均值法 由关系式 CO CO2 CaCO3可知参加反应的 CO 为 则 CO 从氧化物中夺取的氧原子也为 0 125mol 相当于 125 0 100 5 12 mol 混合物中 Fe 与 O 原子个数比为 5 7 而216125 0 g125 0 56 27 FeO Fe2O3 Fe3O4中 Fe 与 O 原子个数比分别为 1 1 大于 5 7 2 3 小于 5 7 3 4 大于 5 7 由平均组成定义判断即得结论 例 4 1 某赤铁矿若含 Fe 56 Si 7 则该赤铁矿中含 Fe2O3为 SiO2 含 Fe2O3与 SiO2的质量比为 2 用该铁矿石 100t 理论上可炼含铁
7、 95 的生铁 t 3 如果在冶炼过程中有 1 的铁进入炉碴而损失掉 那么日产含 Fe95 的生铁 300t 需上述铁矿石 t 需含 CaCO390 的石灰石 t 答案 答案 1 80 15 16 3 2 58 95 用心 爱心 专心 3 514 07t 142 8t 解析 解析 1 依该铁矿石中 Fe Si 的含量 折合成 Fe2O3 SiO2的含量 80 160 112 56 32 OFe 15 60 28 7 2 SiO 与的质量比 32O Fe 2 SiO3 1615 80 2 32O FeFe2 160 112 80100 95 x 95 58tx 3 32O FeFe2 160 1
8、12 11 80 y 95300 07 514ty 该铁矿石中含 SiO2 514 07 15 77 11 t 3 CaCOCaO 2 SiO 100 60 77 11 90 z 8 142tz 模拟试题模拟试题 1 电解熔融氧化铝时 如果阴极析出 9g 铝 那么理论上有几摩尔电子发生了转移 A 3mol B 1mol C 0 1mol D 2mol 2 要冶炼金属 Mg 可采用的方法是 A 电解 MgCl2溶液B 电解熔融 MgCl2 C 加热 MgO D 用碳还原 MgO 3 从海水中提取金属镁的主要流程是 A 海水 NaOH 2 OHMg Mg B 海水MgCl2Mg 2 Cl 电解 C
9、 海水MgCl2Mg 2 OHCa 2 OHMg HCl 电解 D 海水 MgOMg 2 OHCa 2 OHMg 电解 4 下列说法中 正确的是 A 自然界的金属都以化合态的形式存在 B 在冶炼铁的反应中 CO 是还原剂 C 我国的钨 钼 钛 稀土金属等储量均居世界前列 D 在动植物体内都不含金属元素 5 下列各种方法中 适用于炼制相应金属的是 A 加热氧化钙B 电解熔融氯化钠 C CaO 与 Al 粉共热D 用碳还原氧化铜 用心 爱心 专心 6 下列各组金属中最适用 CO 或 H2把它们从其氧化物中还原出来的是 A Ca Mg AlB Fe Cu W C Al Fe NaD Hg Ag Zn
10、 7 用 H2还原某二价金属的氧化物成单质 每 1gH2可还原 36g 氧化物 则此金属可能是 下列的 A ZnB PbC FeD Cu 8 下列在溶液中进行的置换反应方程式正确的是 A 2AgCl CuCuCl2 2AgB Cu 2FeCl3CuCl2 2FeCl2 C K AgNO3Ag KNO3D 2Zn PbCl4Pb 2ZnCl2 9 用铝热法还原下列化合物 制取金属 1mol 消耗铝最少的是 A MnO2B WO3C Co3O4D Cr2O3 10 高温下冶炼某些金属时 需要一定性质的耐火材料 已知某金属化合物的熔融状态 属于碱性 冶炼该金属时 下列耐火材料可以选用的是 A 氧化镁
11、耐火砖B 石英耐火砖 C 氧化铝耐火砖D 石墨耐火砖 11 有一工业废水 已知其中含有大量和 FeSO4 少量 Ag 和 Na 以及部分 342 SOFe 泥沙 试设计一个既经济又合理的方案回收金属银和制取绿矾晶体的实验方案 分步列出 实验步骤 并简要说明每一步骤的目的 12 a 克 CuO 和碳粉的混合物 在无氧的条件下加热一段时间并冷却 称得质量为 b 克 若反应中碳粉只能转化为 CO2 求 1 实验中有多少克氧化铜被还原 2 b 的最小值为多少 13 将 1mol 木炭粉和 nmol FeO 在反应器中混合 隔绝空气加强热 1 可能发生的化 学反应有 FeO C Fe CO 2FeO C
12、2Fe CO2 C CO2 2CO 2 若 n 充分反应后 反应器中的固体物质是 气体产物是 4 1 3 若 n 4 充分反应后 反应器中的固体物质是 气体产物是 4 若反应的气体产物是混合物 则 n 的取值范围是 若混合气体中 CO 和 CO2的物质的量相等 则 n 的值是 14 自然界中含量最多的金属元素是 能以游离态存在的金属是 人们日常应用的金属材料最多为 15 工业上冶炼金属一般用 或 法 冶炼金属铝采用的方法是 冶炼金属铁采用的方法是 冶炼金属钠采用的方法是 这些方法的实 质是 16 写出下列冶炼金属的化学反应方程式 1 用红锌矿 ZnO 治炼锌 2 用磁铁矿 Fe3O4 冶炼铁
13、3 用铝矾土 Al2O3 冶炼铝 4 用食盐 NaCl 冶炼钠 17 科学探测表明 月球表面无大气层 也没有水 更没有任何生命存在的痕迹 月壤 中富含氢和氦 其中氦总量可达 100 万吨 500 万吨 月岩中现已发现有 100 多种3 3 用心 爱心 专心 矿石 其中月海玄武岩含钛铁矿 FeTiO3可达 25 体积 甚至比我国攀枝花钒钛磁铁矿 石更富含钛 且该钛铁可发生下列反应 FeTiO3 H2Fe TiO2 H2O 请回答 1 你认为人类开发和利用月壤中的 3He 有何积极意义 2 指出该钛铁矿中各金属元素的化合价 并指出月球上的钛铁矿对于人类建立月球 基地有何重要意义 用心 爱心 专心
14、试题答案试题答案 1 B 2 B 3 C 4 BC 5 BD 6 B 7 C 8 D 9 C 10 A 11 过滤除去泥沙 滤液中加入过量铁粉 使 Ag 还原为 Ag Fe3 还原为 Fe2 过滤 向滤渣中加稀 H2SO4 使 Fe 充分溶解后过滤分离出 Ag 将 中两次滤液合并 蒸发浓缩 冷却使绿矾晶体析出 过滤 得绿矾晶体 Na 留在 B 液中 12 1 2 a 克 11 40 ba 43 32 13 1 FeO COFe CO2 2 C 和 Fe CO 3 FeO 和 Fe CO2 4 1 n 2 2 3 14 Al 金 铂以及少量的银和铜 合金或纯金属 15 热分解法 热还原法 电解法 电解熔融的 Al2O3 用 CO 还原 Fe2O3或 Fe3O4 电 解熔融的 NaCl 使金属化合物的金属离子得到电子变成金属原子 16 1 ZnO COZn CO2 高温 2 Fe3O4 4CO3Fe 4CO2 高温 3 2Al2O34Al 3O2 水晶石 电解 4 2NaCl2Na Cl2 电解 17 1 3He 将是人类可长期使用的清洁 安全 高效的核聚变发电燃料 2 不仅是铁 钛 氧元素的主要资源 而且 FeTiO3与 H2反应将是人类 2 Fe 4 Ti 建立月球基地获取水资源的重要途经
