重庆市高一化学 金属的冶炼学案 新人教版

1 第三节第三节 金属的冶炼金属的冶炼 教学目的 教学目的 1 了解金属冶炼的一般原理 2 了解金属回收的重要意义 树立资源保护意识 教学重点教学重点 金属冶炼的一般原理 教学方法教学方法 讨论 讲解 归纳 教学过程教学过程 一 金属冶炼的步骤一 金属冶炼的步骤 阅读教材 总结归纳 富集矿石 除杂 提高矿石有用成分的含量 冶炼 利用氧化还原反应的原理 在一定条件下 用还原剂把金属离子还原为金属 单质 精炼 采用一定的方法 提炼纯金属 二 金属冶炼的方法二 金属冶炼的方法 讲解 讲解 金属的冶炼原理是将金属的化合物通过还原的方法使金属离子还原成金属单质 Mn ne M 不同金属的化学活动性不同 因而金属离子得到电子还原成金属 原子的能力也不同 采用的冶炼方法也不同 工业上冶炼金属主要有 3 种方法 1 热分解法 此方法适用于制备不活泼金属 通常情况下在金属活动性顺序表中 铜以后的金属的氧化物 受热就能分解例如 2HgO 2Hg O2 2Ag2O 4Ag O2 2 热还原法 加入还原剂如 C CO H2 活泼金属 Na2 Mg Ag 等 使金属离子还原成单质 此方法通常适 用于中等活泼金属和不活泼金属的制备 例如 Fe2O3 3CO 2Fe 3CO2 WO3 3H2 W 3H2O Cr2O3 2Al 2Cr Al2O3 若金属以硫化物或碳酸盐形式存在 应先将其转化成氧化物 少数特殊的活泼金属也可采用此方法 利用熔沸点不同 如 2RbCl Mg MgCl2 2Rb KCl Na NaCl K 3 电解法 在金属活动性顺序中 钾 钠 钙 铝等几种金属的还原性很强 这些金属都很容易失去电 子 因此不能用一般的方法和还原剂使其从化合物中还原出来 而只能用通电分解其熔融盐 或氧化物的方法来冶炼 2Al2O3 4Al 3O2 2NaCl 2Na Cl2 三 不同金属冶炼方法的选择三 不同金属冶炼方法的选择 K K CaCa NaNa MgMg AlAl ZnZn FeFe SnSn PbPb H H CuCu HgHg AgAg 四 金属的回收和资源保护 四 金属的回收和资源保护 1 废旧金属的最好处理方法是回收利用 2 回收利用废旧金属的意义是减少垃圾量 防止污染环境且缓解资源短缺的矛盾 知识归纳 知识归纳 1 冶炼金属的实质 使金属化合物中的金属离子得到电子变成金属原子 2 冶炼的步骤 第一步 矿石的富集 除去杂质 提高矿石中有用成分含量 第二步 冶炼 利用氧化还原反应 在一定条件下 用还原剂还原 第三步 精炼 采用一定方法 提炼纯金属 3 冶炼方法 不同金属离子得到电子还原成单质的能力不同 要采取不同的冶炼方法 电解法 热还原法 热分解法 高温高温 高温 电解电解 还原 高温高温 2 例例 1 1 冶炼金属常用以下几种方法 以 C 或 CO H2作还原剂还原 电解法 热分解法 铝 热反应 现冶炼下列金属 Al Mg Cu Hg Mn 试标明适宜的冶炼方法 Al Mg Cu Hg Mn 或 例例 2 2 有 X Y Z W 四种金属 已知 X OH 3的碱性大于 Y OH 3X3 可使 Z 氧化 W 可与 热水反应产生 H2 X 不能与热水反应 把 X 的金属片插入稀 H2SO4 让金属丝 Z 与 X 接触 则 X 的溶解速率加快 这四种金属活动性强弱的关系一定是 C A YX B YZ C ZW D XZ 例例 3 3 某高炉每天生产含铁 96 的生铁 70t 计算需用含 20 杂质的赤铁矿 主要是含 Fe2O3 多少 t 120t 例例 4 4 用铝热剂冶炼难熔金属 是因为铝 BD A 具有导电性 B 具有较强的还原性 C 具有延展性 D 被氧化过程中放出大量的热 练习练习 1 下列各种方法中 适用于炼制相应金属的是 A 加热氧化铜 B 氧化镁跟铝粉共热 C 用焦炭还原氧化铜 D 电解熔融氯化钠 2 下列化工生产过程中的反应原理 不涉及氧化还原反应的是 A 用铁矿石和焦炭为原料炼铁 B 用空气 水煤气为原料制硝酸铵 C 用石灰石 碤 纯碱为原料制玻璃 D 用饱和食盐水 氨水和二氧化碳气体制纯 碱 3 下列金属 铁 镁 锰 钒 铬可用铝热法制备的有 A B C D 4 在冶金工业上均不能用通常化学还原剂制得的金属组是 A Na Ba Mg AlB Na K Zn Fe C Zn Fe Cu AgD Mg Al Zn Fe 5 在高温下用 CO 还原 mg 氧化铁得 ng 铁 氧的原子量为 16 则铁的相对原子质量为 A B C D 24nm n nm n 24 n nm 3 2 n nm 8 6 用 H2气还原某二价金属的氧化物使其成为单质 每 1g 氢气可还原 36g 氧化物 则此金属 可能是下列的 A ZnB PbC FeD Cu 7 用 1g 含脉石 SiO2 的黄铁矿 FeS2 试样在氧气中灼烧一段时间后 得到残渣 0 8g 则此试样中铁的质量分数为 A 28 B 40 C 32 D 60 8 将 3 6g 炭粉跟含 Fe3O480 的磁铁矿粉 29g 混合后 隔绝空气加强热反应后收集到的气体 恢复到标况时 其体积为 6 72L 则气体是 A 全部是 CO2B CO 和 CO2各占一半 C 全部是 COD CO CO2的混合物 其中 CO 体积占 3 2 9 工业上生产金属钾是在一定温度下 用金属钠跟氯化钾反应 下面是四种物质的熔点和 沸点 KNaKClNaCl 熔点 1 63 697 8770801 沸点 1 774882 9 1500 升华 1413 根据平衡移动原理 可推知用钠与氯化钾反应制取金属钾的适宜温度是 A 低于 770 B 850 C 高于 882 9 D 1413 1500 3 10 冶炼金属一般有下列四种方法 焦炭法 水煤气法 活泼金属置换法 电解法 四种 方法在工业上均有应用 古代有 火烧孔雀石炼铜 湿法炼铜 现代有 铝热反应炼铬 从光卤石中炼镁 对它们的冶炼方法分析不正确的是 A B C D 11 写出下列冶炼金属的化学反应方程式 1 用红锌矿 ZnO 冶炼锌 2 用磁铁矿 Fe3O4 冶炼铁 3 用铝矾土 Al2O3 冶炼铝 4 用食盐 NaCl 冶炼钠 12 高温灼烧孔雀石 Cu2 OH 2 CO3 和木炭的混合物可得到一种紫红色光泽的金属 其发生 的化学方程式为 13 用纯净的铝土矿 Al2O3 冰晶石和二氧化锰作原料可制取金属锰 冰晶石作 Al2O3的熔 剂 其化学反应方程式为 14 将 0 4g 铁的氧化物 在高温下用足量的 CO 使其还原 把生成的 CO2全部通入足量澄清 石灰水中 得到 0 75g 固体沉淀物 则这种铁的氧化物的化学式应是 15 某课外活动小组拟用下列装置做炼铁原理的实验 同时检测氧化铁的纯度 假设矿石不 含其他与一氧化碳反应的成分 并除去尾气 已知草酸与浓硫酸共热生成一氧化碳 二氧 化碳和水 回答下列问题 1 若制得的气体从左向右流向时 上述仪器组装连接的顺序是 用 a b 等表示 接 接 接 接 2 装置乙的作用是 装置丙的目的是 3 实验结束时 先熄灭戊处的酒精灯 再熄灭甲处的酒精灯 其主要原因是 4 实验前氧化铁矿粉末的质量为 wg 实验测得乙和丙的质量分别增加了 xg 和 yg 则氧 化铁矿中氧化铁的质量分数为 参考答案参考答案 1 CD2 CD3 C4 A 5 B 6 C7 A8 D9 B10 B 11 1 ZnO CO Zn CO2 2 Fe3O4 4CO 3Fe 4CO2 3 2Al2O3 4Al 3O2 4 2NaCl 2Na Cl2 12 Cu2 OH 2CO3 2CuO H2O CO2 CuO CO Cu CO2 13 2Al2O3 4Al 3O2 3MnO2 4Al 3M 2Al2O3 14 Fe2O3 电解 熔融 电解 熔融 电解 熔融 冰晶名 高温 浓硫酸 乙丙丁 过量的浓 烧碱 c bdfeg 戊 hi 氧化铁 草 酸 甲 浓硫酸 a 4 15 1 ad ef gh ib 2 吸收生成的 CO2 并点燃除去 CO 吸收 CO2 3 防止氧化铁还原生成的铁重新被氧化 使红热的铁在 CO 气流保护下冷却 4 132 16000 w x 模拟试题模拟试题 1 不能由单质直接化合而得到的化合物是 A B C D FeCl2Al S 23 CuCl2Mg N 32 2 用铝热法还原下列化合物 制得金属各 1 需消耗铝最少的是 mol A B C D MnO2WO3Co O 34 Cr O 23 3 工业上制造镁粉是将镁蒸气在某气体中冷却 下列气体 空气 CO2Ar 可作为冷却气体的是 H2N2 A 和 B 和 C 和 D 和 4 为充分利用原料 降低成本 现有质量分数为 70 的硫酸 3 5 吨和含杂质为 20 的烧碱 2 5 吨 用铝屑最多能生产的质量是 设杂质不参加反应 Al OH 3 A 1 3 吨 B 2 5 吨 C 3 5 吨 D 5 2 吨 5 有 0 4 g 铁的氧化物 用足量的在高温下将其还原 把生成的全部通入到足量COCO2 的澄清的石灰水中 得到 0 75 g 固体沉淀物 这种铁的氧化物的化学式为 A B C D FeOFe O 23 Fe O 34 Fe O 45 6 将一定量的铁粉与氢氧化铁的混合物在氧气中燃烧至质量不再改变为止 发现加热前后 混合物的质量无变化 则原混合物中铁和氢氧化铁的物质的量之比为 A 2 1 B 3 2 C 81 64 D 28 55 7 根据以下叙述 回答 1 至 2 题 工业上制备氯化铜时 是将浓盐酸用蒸汽加热至 80 左右 慢慢加入粗制氧化铜粉末 含杂质氧化亚铁 充分搅拌 使之溶解 反应如下 已知 时 CuOHClCuClH O 2 22 FeOHClFeClH O 2 22 pH 96 以形式完全沉淀 时 以的形式完全沉淀 Fe2 Fe OH 2pH 64 Cu2 Cu OH 2 在 3 4 时 以的形式完全沉淀 pHFe3 Fe OH 3 1 除去溶液中的 可以采用的方法是 Fe2 A 直接加碱 调整溶液 B 加纯铜粉 将还原出来pH 96 Fe2 C 先将氧化成 再调整 pH 在 3 4 D 通入硫化氢 使直接沉淀Fe2 Fe3 Fe2 2 若此溶液只含时 要调整 pH 在 3 4 之间 此时最好向溶液中加入 F 3 A B 氨水 C D NaOHCuCl2CuO 8 在一定条件下可实现如图所示物质之间的变化 电 解 H2O B 沉淀 溶液 A F 明矾 NaOH 溶液 过量 G H2O 孔雀石 ED 请填写下列空白 1 孔雀石的主要成分是 碱式碳酸铜 受热易分解 图中的 F 是CuCO Cu OH 2 5 2 写出明矾与过量溶液反应的离子方程式 NaOH 3 图中所得 G 和 D 都是固体 混合后在高温下可发生反应 写出该反应的化学方程式 4 每生成 1 D 同时生成 E molmol 9 天平两盘上 各放一烧杯 分别向烧杯中加入同体积的 3 调平后 molL H SO 24 分别加入镁 铝各 10 8 g 反应完毕 天平可能出现两种情况 通过计算 分析回答 当硫酸体积 V 时 两盘持平 当硫酸体积 V 时 两盘不平 原来加 的盘mLmL 略向下倾斜 10 将 19 5 g粉慢慢投入 10000 5 的溶液中 若反应前后液体体ZnmLmol L 1 FeCl3 积不变 求溶液中所含各物质的物质的量浓度是多少 试题答案试题答案 1 A2 C 3 C 4 D 5 B 无论何种铁的氧 AlAlSO AlNaAlO Al OH H SO NaOH 24 243 2 3 化物 一定有以下关系式 铁的氧化物设为 Fe O xy Fe O xy yCOyCO2yCaCO3 可得 n Omol 7510 3 m Fegmolg molg 04751016028 3 n Fe n O mol mol 510 7510 2 3 3 3 6 C 7 1 C 2 D 1 A 直接加碱会使CuCu OH 2 2 B 加入铜粉不能将还原出来 D 中通入后Fe2 H S 2 CuCuS 2 2 原溶液是强酸性溶液调 pH 3 4 只要消耗 降低即可 同时不可引H C H 入新杂质 8 A 是 反应式 孔雀石受热分解 NaAlO2AlOHAlOH O 3 22 42 F 是 G 是 A F 发生反应的离CuCO Cu OHCuOCOH O 3222 2 CO2CuO 子方程式是沉淀是 受热分解后生COAlOH OAl OHHCO 22233 2 Al OH 3 成 B 和 和的反应 类似于铝热反应 第四问可根据Al O 23 H O 2 AlCuO 计算答 答 1 2 243 232 Al OAlO 电解 CO2AlOHAlOH O 3 22 42 3 3223 23 CuOAlAl OCu 高温 4 3 4 9 天平两盘加酸量相同 加入金属的量亦相同 因此只有当两烧杯中放出 的质量相同时 天平平衡 放出不等时 天平不平衡 当酸不足时生成的量由酸H2H2H2 决定 H SOMgH 242 H SOAlH 242 2 3 1 24 g 1 18 gmolmol 0 45 10 8 g 0 6 10 8 gmolmol V时 酸不足 金属过量 放出的质量相等 天平平衡 H S