人教版高中化学选修2第16课时《金属的冶炼》导学案

1/8最人教版高中化学选修2第16学案【学习目标】了解金属在自然界中的存在形态。把握金属的冶炼原理和冶炼方法。了解钢铁的冶炼及铝的冶炼的主要设备和有关原理。【重点难点】高炉炼铁及电解法炼铝的原理、生产过程和主要设备。课前预习法。【预习内容】依据教材有关内容填写以下空白：一、从矿石中获得金属的根本问题1．获得金属材料的过程获得金属材料首先要通过 方法把 中提取出来一般要经过 和主要包括 、 、 等工序及 阶段。2．金属冶炼的根本原理金属冶炼的根本原理是。3．金属冶炼的方法火法冶金：是指 的冶金方法。湿法冶金：是指的冶金过程。二、钢铁的冶炼1．生铁的冶炼几种矿石的主要成分：磁铁矿

赤铁矿, 褐铁矿, 黄铁矿 。原理：在高温下用 。以赤铁矿为例用方程式表示为：3CO＋FeO 2Fe＋3CO。23 2原料： 、 、 、 。石灰石的作用：设备： 。钢的冶炼原理：在高温下用

。再添加硅、锰铝等其他合金作为 调整钢水的,分。原料： 。主要的反响：；；；。铝的冶炼原料： 。AlO23① ；② ；③ 。AlO23①电解质是

参与少量降低熔点的物质是 ,阳极 ,和阴极的材料是②电解原理：

总反响式： 。电极反响：阳极： ；阴极： 。预习内容答案一、1.化学金属从矿石开采初步加工探矿采矿选矿冶炼2．利用氧化复原反响将金属从其化合物中复原出来3.利用高温从矿石中提取金属或其他化合物在水溶液或非水溶液中进展包括氧化复原反响和分别二．FeO FO 2FO3HOFeS

复原剂将铁从其氧化物中复原出来34 23 23 2 2铁矿石焦炭石灰石空气除去脉石CaCO铁高炉

CaO＋CO3

↑,CaSiO2

CaSiO 炼2 3氧化剂将生铁中过多的碳和其他杂质氧化成气体或炉渣除去脱氧剂炼铁厂的铁水或废钢铁2CO

2CO2Fe＋O2

2FeO Fe＋C CO＋Fe脱碳) 2

CaO

CaS＋FeO(脱硫)铝土矿AlO2

＋2NaOH=2NaAlO3

＋HONaAlO2 2

＋CO2

＋2H2

O=Al(OH)2

＋NaHCO3 32Al(OH)

AlO＋3HO冰晶石(NaAlF

)和氧化铝的熔融液氟化钙碳素材料3 23 2 3 6950～970℃2AlO

通电=====

4Al＋3O↑23 Na

AlF 23 66O2－－12e－=3O↑24Al3＋＋12e－=4Al

堂中互动【问题探究1】从氧化物、碳酸盐、硫化物中冶炼金属有哪些不同？为什么？【教师点拨】关键从冶炼的实质动身,结合物质的性质把握其区分。由于金属的活动性不同,取不同的复原方法进展冶炼。分析解答:以氧化物形式存在的金属矿石可直接用复原剂复原,如生铁的冶炼；以碳酸盐形式存在的金属矿则可通过煅烧(在缺少空气条件下加热至高温但不使炉料熔化)分解生成金属氧化物或金属,然后再将金属氧化物复原；以硫化物形式存在的金属矿,由于低价硫的存在,所以先要焙烧(在有空气条件下加热至高温但不使炉料熔化)生成金属氧化物或金属,然后再将金属氧化物复原。【即学即练1】在冶金工业上均不能用通常化学复原剂制得的金属组是( )A．Na,Ba,Mg,Al B．Na,K,Zn,FeCZn,Fe,Cu,Ag D．Mg,Al,Zn,Fe1.A方法名称 冶炼的金属 举例熔融电解电解法：

KAl；

O2Al===== 4Al＋3O↑23冰晶石 2复原剂法：ZCu； 2lFe2

2Fe＋AlO3 23加热法：HgAgHgSO2

Hg＋SO2法。【问题探究2】高炉炼铁产生的废气、废渣的成分是什么？炼铁和炼钢的主要反响原理有何异同？【教师点拨】阅读教材P58～P59找到其答案。分析解答：高炉炼铁中产生的废气、废渣的主要成分：废气有CO、CO

2

2

2CaSiO

、少量含CP、S、Si、Mn的化合物及SiO等。3 2炼铁和炼钢的主要反响原理的比较：一样点：都是利用氧化复原反响。不同点；炼铁主要是用复原剂把铁从铁矿石中复原出来(侧重复原),而炼钢主要是用氧化剂把生铁中过多的碳和其他杂质氧化而除去(侧重氧化)。【即学即练2】钢铁工业对促进经济和社会进展起了重要作用。炼铁高炉分为五局部铁矿石与高温煤气主要在 开头生成生铁和炉渣。为硅、锰和铝的目的是

局部发生反响在 局部；参与 。不锈钢含有的Cr元素是在炼钢过程的氧吹 (填前或后) 。

炼铁和炼钢生产中尾气均含有的主要污染物是 。从环保和经济角度考虑上述尾气经处理可用作 。2.(1)炉身 炉腰2P+5FeO+3CaO Ca

(PO+5Fe脱氧和调整钢的成分3 42后避开Cr,Cr会形成炉渣被除去”)CO【解析】娴熟把握教科书中有关钢铁生产的原理。高炉分为炉身、炉腰、炉腹,铁矿石被COFeO2

+3CO 2Fe+3CO3

。炼铁中参与硅、锰和铝的目的是2【问题探究3】铝土矿的主要成分是AlOFeO

23 23 2净的氧化铝？为何用电解法冶炼金属铝？其电解过程如何？【教师点拨】阅读教材P60～P61和预习内容就可以答复。分析解答：因铝金属活泼性较强,复原性强,用常见的复原剂C、H2、CO等无法复原,故承受电解法。其他见预习内容。3】金属铝的生产是以AlO为原料,在熔融状态下进展电解：232AlO 4Al+3O↑23 2请答复以下问题：冰晶石(NaAlF3

的作用是 。6电解生成的金属铝是在熔融液的 填上层或下层)阴极和阳极均由材料做成 ；电解时不断消耗的电极是 极或阴极)铝是高耗能产品废旧铝材的回收利用格外重要。在工业上最能表达节能减排思想的是将回收铝做成 填代号。

d.酸铝

低AlO

的熔化温度

或石墨阳极 (4)c23AlO的熔点很高,但电解必需在23AlO23O

与石墨反响而不断消耗；最能表达节能减排思想的是通过物理2变化的方式将废旧铝材回收利用。练案A〔课堂反响总分值50〕一、选择题〔每题535〕1Al从它的化合物中冶炼出来．当时铝价格格外昂贵,拿破仑的头盔就是用Al正确的选项是〔〕电解 盐酸 电解O

23 H

3 3CCOC．Al(OH)

Al

AlO→Al3高温 23高温A【解析】H

、COCAlO

Al(OH)

Al,C、D不正确．AlCl是分2 23 3 3,B高炉炼铁过程中既被氧化又被复原的元素是〔〕.氧【解析】此题考察高炉炼铁的原理。高炉炼铁中涉及C与O

生成CO,CO与FeO生2 23

,CO2

与C生成CO。过程中CKNaKNa从混合物中分别．假设调整温度到K63.65Na97.8KCl770K63.65Na97.8KCl770NaCl801774882.91431依据平衡移动原理可推知．用Na与KCl反响制K的适宜温度是( )A.97.8℃～770℃ B.770℃～774℃C.774℃～882.9℃ D.1413℃～1500℃解】该反响原理为NaKCl NaCl＋K(g)因此需保证只有K为蒸而其他物以下有关化工生产的主要设备及尾气的主要成分完全正确的选项是( )ACOCO、N2 2

BN、H2 2C—FeO2

、CO3

D—SO

、SO2 3C【解析】炼铁—高炉—CO、CO、N 氨气—合成塔—N、H、NH2 2 2 2 3硫酸(SO→SO)—接触室—SO,SO。2 3 2 3以下金属的冶炼(“→为原料,“→为所得的金属其中最适宜用热复原法冶炼的是( )①MgCl

→Mg ②MnO2

→Mn ③ZnO―→Zn④HgO→Hg ⑤磁铁矿→Fe⑥KCl→K2A.①②④

B④

C③⑤⑥ D②③⑤C或金属活动性与之相当的金属以及极少数活泼金属以下可被工业上承受的冶金方法是( )电解熔融的氯化铝制铝C.电解氯化钠溶液制钠

电解熔融的氯化镁制镁D.高温下用H复原氧化镁制镁2DA不行选。NaMg2＋、Al3＋在水溶液中电解时,电子被HC不行选。比AlH

、CO、C等)把它们从化合物中复原2出来。况且,MgO熔点很高。工业上制取镁是承受电解熔融MgCl以下有关说法正确的选项是( )A.高温加热氧化镁和碳的混合物可以制单质镁B.铁的冶炼过程是通过置换反响得到单质铁C.海水提溴的过程中不发生氧化复原反响D.利用电解的方法可以从海水中猎取淡水

的方法。D不行选。27.ACO

CO)2CO,有关反响不是置换反应；海水提溴是使Br-变成Br2二、填空题〔共15分〕8.(6金属置换法；④电解法。四种方法在工业中均有运用。火烧孔雀石炼铜火烧孔雀石炼铜湿法炼铜铅热法炼铬从光卤石中炼镁火烧孔雀石炼铜所发生反响的化学方程式为写主要的两个) 、 。(2)请再举出访用上述方法冶炼金属的例子各一个用化学方程式表示)：①②③④8.()

③③④ OH)CO

△=====2CuO＋CO

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

＋3CO=====2Fe＋3CO3 2

②3H

＋WO2

=====W＋3HO3 2高温 电解③4Al＋3MnO

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

)．目前大规模生产钛的方法是：2TiCl4的化学方程式为 该反响的复原剂是 ．

TiCl反响制得金属钛．4①写出此反响的化学方程式 ．②简述由上述所得产物中获得金属钛的步骤： .高温9.(1)TiO＋2C＋2Cl=====TiCl＋2CO C2 2 4氩气(2)①2Mg＋TiCl=====2MgCl＋Ti4△ 2【解析】第一步中：反响物为TiO

、C和ClTiCl和CO(2 2 4守恒配平方程式：TiO

＋2C＋2Cl

高温=====TiCl

＋2CO,复原剂为C.2 2 4Mg与TiCl

氩气 ＋TiMgCl,配平即得.2MgTiCl=====2MgCl4 2 4△ 2TiTiTi时MgTi。B〔课后拓展〕111～2境造成严峻污染。赤泥中主要成分及含量：CaO约占46%SiO2

22%AlO约占237%FeO2

11%TiO3

5%

SO2

时可能发生的化学反响方程式 2 。：TiO2

TiOSO

4①氧化物D的化学式是 原料A最好是以下物质中的 。A

氢氧化钠

生石灰

双氧水②写出上述工艺中投入氢氧化钠时反响的离子方程式 。③写出上述工艺中稀释时发生水解反响的化学方程式 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反响2(2)①Fe(OH)3

受热分解可得到FeO2

；过滤后得到CaCl3

溶液。②Fe(OH)3

不溶于NaOH溶液,Al(OH)可溶于NaOH溶液生成NaAlO3 2③水解时元素的化合价不发生变化,TiO2-OH-赤铁矿是炼铁的主要原料之一。它的主要成分在确定条件下有以下反响：FeO+CO 2FeO+CO23 2在反响形成的固体混合物(FeO2

、FeOm(Fe)∶m(O)31.6CO2

L上述反响形成的固体混合物中,m(Fe)∶m(O)不行能是A.2∶9 B27.5 C25 D28

(多项选择扣分)。FO2

被CO复原的百分率为50%,则m(Fe)∶m(O)= 。32.(1)2.24(2)AC314【解析】依据反响：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项不行能。假设FeO2

50%,则固体混合物中FeO3 2

FeO的物质的量之比为312,m(Fe∶m(O)=(456(516)=1∶。AlO

SiO

O

、MgO等杂质)中提取氧化铝的两种工艺流程如下：

23 2 23请答复以下问题：流程甲参与盐酸后生成Al3＋的离子方程式为 。流程乙加入烧碱后生成 SiO2 －3 。

的离子方程式为验证滤液B含F3＋可取少量滤液并参与 填试剂名(