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1、金属的冶炼学习目标 1、了解活动性不同的金属元素在自然界的存在形态。 2、了解金属冶炼的一般原理。 3、了解金属回收的重要意义，树立资源保护意识。 4、对金属陶瓷有一个大致的印象。重点难点 1、本节知识的重点是金属冶炼的一般原理，掌握三种冶炼金属的方法，其共同特点是：金属 2、金属冶炼的三个步骤：第一步矿石的富集除杂质，第二步、冶炼。第三步、精炼。 3、一些典型金属冶炼的化学反应方程式。知识讲解 一、金属的冶炼1、金属冶炼的步骤从金属矿石中提炼金属一般需要经过三个步骤：第一步是矿石的富集，除去杂质，提高矿石中有用成分的含量；第二步是冶炼，利用氧化还原反应的原理，在一定条件下，用还原剂把金属矿石
2、中的金属离子还原成金属单质；第三步是精炼，采用一定的方法，提炼纯金属。2、金属冶炼的方法（1）热分解法：有些不活泼金属可以用简单加热的方法得到，大多数氧化物直到1273K仍是稳定的，但是在金属活动性顺序表中，位于Cu后2HgO 2Hg+O22Ag2O 4Ag+O2名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 1 页，共 11 页 - - - - - - - - - （2）热还原法：多数金属的冶炼过程属于热还原法。常用的还原剂为焦炭、一氧化碳、氢气和活泼金属等，适合于金属活动性介于Z
3、nCu之用碳作还原剂冶炼金属用CO作还原剂来冶炼金属，制取CO的原料通常是焦炭，C也可以直接从矿石中把金属还原出来。例如：从锡石（SnO2）或赤如果矿石中主要成分是碳酸盐，因为一般金属的碳酸盐受热时都能分解为氧化物，再用碳还原。用活泼金属作还原剂冶炼金属除铝热反应外，还可用金属Mg作还原剂，例：。用金属 Na 作还原剂，例如：。此氧化还原反应为可逆过程，尽管还原性Na K，但两者相差由于 Na的沸点高于K，控制一定温度范围，可使金属K以蒸气状态逸出，离开平衡体系，根据平衡移动原理，反应向正方向进行（3）电解法金属活动性很强的金属（K、Ca、Na、Mg、Al等）的离子得电子的能力很弱，很难被还原
4、剂还原。通常用电解其熔融盐或名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 2 页，共 11 页 - - - - - - - - - 常见金属的冶炼方法如下表方法名称主要化学反应原理（举例）主要特点还原剂法CO作还原剂C CO2CO Fe2O3+3CO 2Fe+3CO2CuO+CO Cu+CO2炼得的金属为合金。生产成本较H2作还原剂C CO+H2CO H2+CO2WO3+3H2W+3H2O金属跟水在高温下也不易反应。炼得的Na、Mg 、Al 、Ca 等作还原剂2Mg+TiCl4Ti
5、+2MgCl22Al+Cr2O32Cr+Al2O3被冶炼的金属活泼性不强，熔点高。炼本高。电解法普通电解2NaCl(1) 2Na+Cl2MgCl2(1) Mg +Cl22Al2O3(1) 4Al+3O2被冶炼的金属活泼性强。炼得金属纯度高。名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 3 页，共 11 页 - - - - - - - - - 电解精炼阳极反应：Cu-2e?=Cu2+阴极反应： Cu2+2e-=Cu炼得高纯度的铜。耗电量大热分解法HgS+O2Hg+SO22Ag2O 4
6、Ag+O2适合冶炼金属活动性淘取法适合以游离态存在的密度较大的金属。说明：铝的冶炼从铝土矿提取和冶炼铝，首先从铝土矿中提取水合氧化铝，然后经碱液处理而转化成偏铝酸盐，最后得到氢氧化铝转化而成的中进行电解，在阴极上得到金属铝。电解得到的铝是液态的，可以定时地放出。电解槽结构如图所示，阴极可以石墨消耗，故阳极石墨需补充。整个冶炼铝过程涉及到的反应为：Al2O3+2NaOH=2NaAlO2+H2O 2NaAlO2+CO2+3H2O=2Al(OH)3+Na2CO3名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - -
7、- - - - 第 4 页，共 11 页 - - - - - - - - - 2Al(OH)3Al2O3+3H2O 2Al2O34Al+3O2二、金属的回收和资源保护1、金属矿产资源的开发与利用存在的两大问题地球上的金属矿产资源是有限的，而且是不能再生的，随着人们不断地开发利用，矿产资源将日渐减少。金属制品在使用过程中会被腐蚀或损坏，同时由于生产的发展，新的产品要不断替代旧的产品，因而每年都有污染环境。2、金属矿产资源的开发利用过程中的两大问题的解决把废旧金属作为一种资源，加以回收利用。这样做，既减少了垃圾量，防止污染环境，又缓解了资源短缺的矛盾。据估算，回可节约 95的能源。 例题分析 第一
8、阶梯例 1、下列叙述错误的是（）A、炼铁时，还原剂CO将铁从铁矿石中还原出来B、活泼金属Na用电解法冶炼。C、汞的冶炼只能用还原剂法D、铝的冶炼一般用还原剂法思路分析：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; 有些不活泼金属答案 : CD名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 5 页，共 11 页 - - - - - - - - - 例 2、冶炼金属一般有下列四种方法：焦炭法，水煤气（或H2或 CO ）法，活泼金
9、属置换法，电解法。四石法炼铜，（）湿法炼铜，现代有（）铝热法炼铬，（）从光卤石中炼镁，对它们的冶炼方法分析不正确的是A（）用B（）用C（）用D （）用 分析 （）（）（）（）发生的反应分别是：（）符合（）符合（）符合（）先从光卤石中提取MgCl2，再电解MgCl2，符合答案： B 第二阶梯例 1、在理论上我们可以用电解熔融的KCl 的方法来制备金属钾，而实际上我们不用此法制备钾，而用熔融状态可能的原因是：钾易熔于熔融的钾盐中；钾蒸气易逸出而污染环境；钾被氧化后的产物与K作用具有爆炸性；确的是（）名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - -
10、 - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 6 页，共 11 页 - - - - - - - - - A、全部 B、C、 D 、解析：由于钾的熔、沸点比Na 低，抽走钾蒸气，使反应向生成钾的方向进行，且安答案： A例 2、下列反应原理不符合工业冶炼金属实际情况的是_。A2HgO 2Hg+O2B4Al+3MnO22Al2O3+3Mn C2MgO 2Mg+O2D4CO+Fe3O43Fe+4CO2简要说明不符合工业实际的原因：_。 分析 金属冶炼方法的选择要综合考虑金属活动性顺序、生产成本等因素，工业上冶炼镁可采用电解法，其原料应选用耗大量电能，成本较高。答案：C。 MgO的熔点高，
11、工业上采用电解MgCl2的方法制取金属镁。 练一练 1随着人们生活质量的不断提高，废电池必须进行集中处理的问题被提到议事日程，其首要原因是（）A利用电池外壳的金属材料B防止电池中汞、镉和铅等重金属离子对土壤和水源的污染C不使电池中渗泄的电解液腐蚀其他物品D回收其中石墨电极及金属铜名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 7 页，共 11 页 - - - - - - - - - 2工业上常用电解熔融MgCl2而不用电解MgO的方法制取镁，其原因是（）A熔融的MgO不导电BMgO分
12、子间作用力很大CMgO熔点高DMgO属原子晶体3有 0.4g 铁的氧化物，用足量的CO在高温下将其还原，把生成的全部CO2通入足量澄清石灰水中，得到0.75gAFeO BFe2O3CFe3O4DFeO、Fe2O34Fe、FeO、Fe2O3的混合物，加入100mL 1mol/L的盐酸，恰好使混合物完全溶解，放出224mL（S、T、P）的气用足量的CO在高温下还原相同质量的此混合物，能得到的铁的质量为（）A11.2g B5.6g C2.8g D无法计算5在高温下，用一氧化碳充分还原m g 氧化铁（ Fe2O3）得 n g 铁，已知氧的相对原子质量为16，则铁的相对原AB名师资料总结 - - -精品
13、资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 8 页，共 11 页 - - - - - - - - - CD6我国在春秋战国时期就懂得将白口铁经褪火处理得到相当于铸钢的物器（如锋利的宝剑） ，这一技术要比欧洲早A除硫、磷杂质B适当降低了含碳量C掺进合金元素D改善表面的结构性能7金属钙的冶炼方法是电解法，这一事实说明了（）A金属钙离子易得电子变成金属钙原子B金属钙是不活泼的金属元素C金属钙原子易失去电子变成钙离子D金属钙离子的氧化性很强8用相同电量电解熔融的KCl、MgCl2、Al2O3三种化合物，通电一段时间
14、后，析出K、Mg 、Al 三种金属的物质的量A6 32 B631 C321 D123 名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 9 页，共 11 页 - - - - - - - - - 9工业上常用Na制备钛、钽、铌、锆等。如制钛，常有如下反应步骤：（1）用 90% 浓 H2SO4溶解钛铁矿（ FeTiO3），反应式为：FeTiO3+3H2SO4FeSO4+Ti(SO4)2+3H2O 。在除去不溶性杂质后加水，其原因可能为。A防止 Fe2+被氧化B防止 Ti(SO4)2水解C减
15、少 FeSO47H2O的溶解量D减少 Ti(SO4)2的溶解量（2）在除去杂质后，又需加大量水稀释以降低酸度，同时加热以生成TiO(OH)2沉淀，过滤，将TiO(OH)2热分解即是。（3）在高温 HCl 气流中， TiO2可转化为 TiCl4，反应方程式为。（4） 将 TiCl4与 Na 共熔即可得Ti ， 反应式方程式为， 若用 TiCl4溶液与 Na反应制 Ti ， 不能达 答案 1 分析 回收废电池的首要原因是防止废电池中渗漏出的重金属离子对土壤和水源产生污染，而对废电池的综合利用是第答案： 1.B 2C 3B 4C 5D 名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - -
16、 - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 10 页，共 11 页 - - - - - - - - - 6B 提示：褪火处理发生如下反应：，从而降低了白口铁表层的含碳量，使其具有钢的性质（如强度7C 8A 三种化合物电解后得三种金属；通过的电子数相等；三种金属离子价态不同，+1、+2、+3，还原 1mol 金属阳离子时分别得电子1mol、2mol、3mol，假设通过电子9（1）注意操作的目的是除去Fe2+，同时参考第（2）步操作可知还应防止Ti(SO4)2水解而过滤掉，造成产率降低。（2）加水是降低酸度，和加热一样均是为了促进Ti(SO4)2的水解，以得到更多的TiO(OH)2沉淀。（3）TiO2+4HCl TiCl4+2H2O。（4）用强还原剂Na可得到 Ti ，其方程式为：TiCl4+4Na 4NaCl+Ti ，若用 TiCl4的溶液和 Na 混合， Na会与水名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 11 页，共 11 页 - - - - - - - - -