第四課時 金屬的冶煉

1、第四課時 金屬的冶煉【考綱要求】1. 常識性了解金屬在自然界中的分布、存在形態(tài)以及儲量；2.了解金屬冶煉的一般原理及步驟，記住金屬冶煉的三種方法，即熱分解法、熱還原法和電解法；3. 常識性了解金屬回收與環(huán)境資源保護的意義；能寫出冶煉金屬方法中對應的常見金屬冶煉的有關化學發(fā)方程式.教與學方案【自學反饋】1.金屬在自然界存在有 態(tài)也有 態(tài)，（1） 你能否給金屬的冶煉下一個定義？（2） 金屬冶煉的原理是什么？（3） 金屬冶煉一般要經過那幾個步驟？（4） 金屬冶煉有哪些方法？金屬活動順序與金屬冶煉方法有沒有聯系呢？如果有，有什么規(guī)律嗎？金屬冶煉的一般規(guī)律：K Ca Na Mg Al（ ）法 Zn Fe

2、 Sn Pb (H) Cu（）法Hg Ag Pt Au （）法 （）法 (5)在熱還原法中還原劑通常是與金屬氧化物反應，如果礦石不是氧化物而是硫化物或碳酸鹽時，怎么辦？(6)焦炭和氫氣作為還原劑有什么區(qū)別（優(yōu)缺點），如果要冶煉純度很高的金屬一般要選用什么還原劑？用Al作為還原劑一般用于冶煉哪些金屬？2.金屬冶煉的常見方法（） 熱分解法：請寫出中學化學中常見的用此法制取某些金屬的化學方程式（） 熱還原法：對于多數金屬的冶煉，常用的還原劑如焦碳、一氧化碳、氫氣和活潑金屬加熱反應的方法。如：Fe2O3 + C =CuO + CO =WO3+ H2 =MnO2 + Al =(3) 電解法:在金屬活動順

3、序表中， 等金屬的還原性很強，這些金屬都很容易失電子，因此不能用一般的方法和還原劑使其從化合物中還原出來，只能用電解其 和 的方法來冶煉.如(請用相關的化學方程式舉例:說明)【例題解析】例1 Fe是地殼中含量很豐富的元素，也是生物體所必需的元素。（1）自然界中鐵礦石主要有赤鐵礦和磁鐵礦，金屬鐵是在高爐中冶煉的，高爐煉鐵除了加入鐵礦石外，還需加入焦炭和石灰石。請?zhí)羁眨簩懗龃盆F礦主要成分的化學式：。寫出赤鐵礦被還原成鐵的化學方程式：。寫出焦炭在高爐中參與反應的兩個化學方程式：。寫出CaCO3所參與反應的兩個化學方程式：。解題思路: 。易錯點: 。例2已知Fe2O3在高爐中有下列反應Fe2O3CO2

4、FeOCO2反應形成的固體混和物（Fe2O3、FeO）中，元素鐵和氧的質量比用mFemO表示。（1）上述固體混和物中，mFemO不可能是 （選填 a、b、c多選扣分） A.219 B.217.5 C. 216（2）若mFemO218，計算Fe2O3被CO還原的百分率（3）設 Fe2O3被CO還原的百分率為A，則A和混和物中mFemO的關系式為（用含mFe、mO的代數式表示）。A 請在下圖中畫出A%和mFe/mO關系的圖形。（4）如果 Fe2O3和CO的反應分兩步進行：3Fe2O3CO2Fe3O4CO2Fe3O4CO3FeOCO2試分析反應形成的固體混和物可能的組成及相應的mFemO（令mFem

5、O21a，寫出a的取值范圍）。將結果填入下表?；旌臀锝M成（用化學式表示）a的取值范圍 解題思路: 。易錯點: ?！究碱}再現】1.鐵是自然界分布最廣的金屬元素之一，在地殼中的質量約占5%左右。鐵礦石的種類很多，重要的有磁鐵礦石（主要成分是Fe3O4）、赤鐵礦石（主要成分是Fe2O3）等。（1）寫出赤鐵礦煉鐵的主要化學方程式： ；（2）紅熱的鐵能跟水蒸氣反應，有一種產物是可燃性氣體，則其反應式為： ；在常溫下，鐵跟水不起反應。但是，在水和空氣里的氧氣及二氧化碳等的共同作用下，鐵很容易生銹而被腐蝕，每年因腐蝕而損失的鋼材占世界鋼鐵年產量的四分之一。刷油漆是重要的防腐蝕措施之一，油漆防腐蝕的主要原理是

6、 。（3）鐵元素是人體的重要營養(yǎng)元素，舉一例說明鐵元素在人體中的重要作用： 。思維方法: 。展望高考:2.海水的綜合利用可以制備金屬鎂，其流程如下圖所示：（1）若在空氣中加熱MgCl26H2O，生成的是Mg(OH)Cl或MgO，寫出相應反應的化學方程式。 用電解法制取金屬鎂時，需要無水氯化鎂。在干燥的HCl氣流中加熱MgCl26H2O時，能得到無水MgCl2，其原因是 （2）Mg(OH)2沉淀中混有的Ca(OH)2應怎樣除去？寫出實驗步驟。 （3）實驗室里將粗鹽制成精鹽的過程中，在溶解、過濾、蒸發(fā)三個步驟的操作中都要用到玻璃棒，分別說明在這三種情況下使用玻璃棒的目的；溶解時： 。過濾時： 。蒸

7、發(fā)時： 。思維方法: 。展望高考:3.孔雀石和石青是自然界存在的兩種碳酸鹽類銅礦，它們的化學組成可表示為：xCuCO3yCu(OH)2(x、y為正整數且)（1）孔雀石和石青分別與過量鹽酸反應時，孔雀石耗用的鹽酸的物質的量與生成的CO2的物質的量之比為41；石青則為31。請推算它們的化學組成?？兹甘?；石青： 。（2）現有孔雀石和石青混合樣品，取兩份等質量的樣品，在一份中加入過量鹽酸，生成CO23.36L（標準狀況下）；加熱另一份樣品使其完全分解，得到CuO 20g，試通過計算確定該混合物中孔雀石和石青的物質的量之比。思維方法: 。展望高考:【針對訓練】A . 基礎訓練1在鐵粉中加入稀HNO3，

8、當反應完全后，尚殘留少量鐵粉，則溶液中含量較大的陽離子是AFe2+B Fe3+CH+和Fe2+DFe2+和Fe3+2用含硫量較高的生鐵來煉鋼時，應采取的措施是（）A加入較多的硅鐵B加入較多的焦炭C使用較多的生石灰D摻入含磷較高的廢銅3下列敘述中，正確的是（）A含金屬元素的離子不一定都是陽離子B在氧化還原反應中，非金屬單質，一定是氧化劑C是元素從化合態(tài)變?yōu)橛坞x態(tài)時，該元素一定被還原D金屬陽離子被還原不一定得到金屬單質4某金屬單質跟一定濃度的硝酸反應，假定只產生單一的還原產物。當參加反應的單質與被還原硝酸的物質的量之比為2 1時，還原產物是（）AN2OBNOCNO2DN25制印刷電路時常用氯化鐵溶

9、液作為“腐蝕液”，發(fā)生的反應為2FeCl3 + Cu = 2FeCl2 + CuCl2。向盛有氯化鐵溶液的燒杯中同時加入鐵粉和銅粉，反應結束后，下列結果不可能出現的是A燒杯中有銅無鐵B燒杯中有鐵無銅C燒杯中鐵、銅都無D燒杯中鐵、銅都有6不用其它試劑，限用化學方法區(qū)別下列兩組內的四瓶溶液：FeCl3、BaCl2、MgSO4、Al2(SO4)3 Al2(SO4)3、鹽酸、BaCl2、K2CO3 （） A只有組可以B只有組可以C兩組都可以D兩組都不可以B.提高訓練7有A、B、C三種單質，常溫下A是固體，B是液體，C是氣體。X、Y、Z 是均含同一種元素的化合物，Y溶于水得無色溶液，Y的水溶液能跟A反應

10、，它們之間的相互轉化關系如右圖所示，其中X的化學式為。 8將ag MgCO3與hg NaHCO3分別加入到100mL 1 mol / L的鹽酸中，若反應后所得兩種溶液的質量相等，則a與b的關系和取值范圍是。9有A、B、C、D、E五種溶液，它們的陽離子分別是Ag+、Na+、Ba2+、Al3+、Fe3+，陰離子分別是Cl、NO3、OH、SO42、CO32（都不重復）現進行如下實驗：（1）C溶液中加入純鐵粉，溶液質量增加。（2）A、E溶液都呈堿性。則得0.1mol /L的A溶液pH值小于13。（3）在B溶液中逐滴加入氨水，出現沉淀，繼續(xù)加入氨水，沉淀消失。（4）在D溶液中加入硝酸鋇溶液無現象。由上述

11、現象可推知各種溶液中所含的陽、陰離子是溶 液ABCDE陽離子陰離子C.能力訓練10.推斷下列由兩種金屬組成的合金成份， 并寫出有關反應的離子方程式:(1)合金由和組成(2)寫出、反應的離子方程式是11有一種工業(yè)廢水，已知其中含有大量硫酸亞鐵，少量Ag+和Na+。今設計一種既經濟又合理的方法，回收銀和硫酸亞鐵。設計方案如下圖所示，（1）藥品是（2）沉淀是（3）藥品是（4）母液中存在的陽離子有12提示：某些金屬氧化物跟熔融燒堿反應可生成鹽。根據以下化學反應框圖填空：（1）單質F是（2）寫出由E生成G的離子反應方程式（或化學方程式）（3）溶液I中所含金屬離子是（4）由C E + F若改用濃酸，則不能

12、選用的濃酸是（寫分子式） 13A、B、C、D是四種可溶性離子化合物，其組成中的陰陽離子各不相同，它們在溶液中電離的陰、陽離子分別為Cl、SO42、NO32、OH、Ag+、Na+、Mg2+、Cu2+。當四種物質的稀溶液反應時產生如下現象A + B 產生白色沉淀；B + D 產生白色沉淀；C + D 產生藍色沉淀。由此可以判斷（寫分子式）A B C D。14為測定一種復合氧化物型的磁性粉末材料的組成，稱取6.26g樣品，將其全部溶于過量稀硝酸后，配成100mL溶液。取50mL溶液，加入過量K2SO4溶液，生成白色沉淀，經過濾、洗滌，烘干后得2.33g固體。另取25mL溶液，加入少許KSCN溶液，顯

13、紅色。再取余下的25mL溶液，加入過量NaOH溶液，生成紅褐色沉淀，將沉淀過濾、洗滌，灼燒后的0.80g固體。請計算并結合推理填寫下表。組成該磁性材料的元素是各元素的質量比是各元素的原子個數比是該磁性材料的化學式為15取一根鎂條置于坩鍋內點燃，得到氧化鎂和氮化鎂混合物的總質量為470g. 冷卻后加入足量水，將反應產物加熱蒸干并灼燒，得到的氧化鎂質量為0.486g。寫出氮化鎂與水反應生成氫氧化鎂和氨的化學方程式。計算燃燒所得混合物中氮化鎂的質量分數。第四課時 金屬的冶煉【針對訓練】1A2C 3AD4A 5.B提示：還原性：Fe Cu，氧化性：Fe 3+ Cu2+ Fe2+, Fe先于Cu參加反應

14、，燒杯中不可能有Fe無Cu。6B 7FeBr28a = b 4,2, 提示：本題屬于字母型討論計算問題，有一定難度，但題中已作了限制“反應后所得兩種溶液質量相等”，因而只可能鹽酸足量，否則就不合題意了。n (HCl) = 0.11 = 0.1(mol).MgCO3 + 2HCl = MgCl2 + CO2 + H2O 84 2 44 a 0.1 aMgCO3與鹽酸剛好反應時a = 4.2gNaHCO3 + HCl = NaCl + CO2 + H2O 84 1 44 6 6.1 bNaHCO3與鹽酸剛好反應時b = 8.4g要滿足題設應有：，即a = b 綜合考慮得a = b 4.29、(1)

15、Al和Fe(2)2Fe2+ + Cl2 = 2Fe3+ + 2Cl(3)Fe3+ + 3OH = Fe(OH)3 (4)10溶 液ABCDE陽離子Na+Ag+Fe3+Al3+Ba2+陰離子CO32NO3SO42ClOH11（1）過量Fe粉（2）銀和過量的Fe粉（3）過量的稀H2SO4（4）H+、Na+、Fe2+12（1）H2（2）4Fe2+ + 8NH3H2O + O2 + 2H2O = 4Fe (OH)3 + 8NH4+（3）Al3+和Na+（4）H2SO4 (HNO3)13A：AgNO3 B： MgCl2C：CuSO4D：NaOH14組成該磁性材料的元素是鋇、鐵、氧各元素的質量比是鋇鐵氧

16、= 2.742.241.28 各元素的原子個數比是BaFeO = 124該磁性材料的化學式為BaFe2O4 (或BaO、Fe2O3)提示：（1）經分析，可初步判斷2.33g固體是BaSO4, 0.80g固體是Fe2O3.設：6.26g樣品中含鋇元素，鐵元素的質量分別為x、yBaBaSO4137y 233yx 2.33g2 x = 2.74g2FeFe2O3 112y 160g y 0.80g4y = 2.24g則6.26g樣品中含氧元素的質量為：6.26g 2.74g2.24g = 1.28g（2）該磁性材料中BaFeO = = 124該磁性材料的化學式為BaF2O4Ba(NO3)2 + K2SO4 = BaSO