第四課時(shí) 金屬的冶煉

1、第四課時(shí) 金屬的冶煉【考綱要求】1. 常識(shí)性了解金屬在自然界中的分布、存在形態(tài)以及儲(chǔ)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(shí)性了解金屬回收與環(huán)境資源保護(hù)的意義；能寫出冶煉金屬方法中對(duì)應(yīng)的常見金屬冶煉的有關(guān)化學(xué)發(fā)方程式.教與學(xué)方案【自學(xué)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(gè)定義？（2） 金屬冶煉的原理是什么？（3） 金屬冶煉一般要經(jīng)過(guò)那幾個(gè)步驟？（4） 金屬冶煉有哪些方法？金屬活動(dòng)順序與金屬冶煉方法有沒(méi)有聯(lián)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(yīng)，如果礦石不是氧化物而是硫化物或碳酸鹽時(shí)，怎么辦？(6)焦炭和氫氣作為還原劑有什么區(qū)別（優(yōu)缺點(diǎn)），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(qǐng)寫出中學(xué)化學(xué)中常見的用此法制取某些金屬的化學(xué)方程式（） 熱還原法：對(duì)于多數(shù)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(yīng)的方法。如：Fe2O3 + C =CuO + CO =WO3+ H2 =MnO2 + Al =(3) 電解法:在金屬活動(dòng)順

3、序表中， 等金屬的還原性很強(qiáng)，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(lái)，只能用電解其 和 的方法來(lái)冶煉.如(請(qǐng)用相關(guān)的化學(xué)方程式舉例:說(shuō)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(qǐng)?zhí)羁眨簩懗龃盆F礦主要成分的化學(xué)式：。寫出赤鐵礦被還原成鐵的化學(xué)方程式：。寫出焦炭在高爐中參與反應(yīng)的兩個(gè)化學(xué)方程式：。寫出CaCO3所參與反應(yīng)的兩個(gè)化學(xué)方程式：。解題思路: 。易錯(cuò)點(diǎn): 。例2已知Fe2O3在高爐中有下列反應(yīng)Fe2O3CO2

4、FeOCO2反應(yīng)形成的固體混和物（Fe2O3、FeO）中，元素鐵和氧的質(zhì)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(jì)算Fe2O3被CO還原的百分率（3）設(shè) Fe2O3被CO還原的百分率為A，則A和混和物中mFemO的關(guān)系式為（用含mFe、mO的代數(shù)式表示）。A 請(qǐng)?jiān)谙聢D中畫出A%和mFe/mO關(guān)系的圖形。（4）如果 Fe2O3和CO的反應(yīng)分兩步進(jìn)行：3Fe2O3CO2Fe3O4CO2Fe3O4CO3FeOCO2試分析反應(yīng)形成的固體混和物可能的組成及相應(yīng)的mFemO（令mFem

5、O21a，寫出a的取值范圍）。將結(jié)果填入下表。混和物組成（用化學(xué)式表示）a的取值范圍 解題思路: 。易錯(cuò)點(diǎn): ?！究碱}再現(xiàn)】1.鐵是自然界分布最廣的金屬元素之一，在地殼中的質(zhì)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(xué)方程式： ；（2）紅熱的鐵能跟水蒸氣反應(yīng)，有一種產(chǎn)物是可燃性氣體，則其反應(yīng)式為： ；在常溫下，鐵跟水不起反應(yīng)。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(chǎn)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(yíng)養(yǎng)元素，舉一例說(shuō)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MgCl2·6H2O，生成的是Mg(OH)Cl或MgO，寫出相應(yīng)反應(yīng)的化學(xué)方程式。 用電解法制取金屬鎂時(shí)，需要無(wú)水氯化鎂。在干燥的HCl氣流中加熱MgCl2·6H2O時(shí)，能得到無(wú)水MgCl2，其原因是 （2）Mg(OH)2沉淀中混有的Ca(OH)2應(yīng)怎樣除去？寫出實(shí)驗(yàn)步驟。 （3）實(shí)驗(yàn)室里將粗鹽制成精鹽的過(guò)程中，在溶解、過(guò)濾、蒸發(fā)三個(gè)步驟的操作中都要用到玻璃棒，分別說(shuō)明在這三種情況下使用玻璃棒的目的；溶

7、解時(shí)： 。過(guò)濾時(shí)： 。蒸發(fā)時(shí)： 。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(xué)組成可表示為：xCuCO3·yCu(OH)2(x、y為正整數(shù)且)（1）孔雀石和石青分別與過(guò)量鹽酸反應(yīng)時(shí)，孔雀石耗用的鹽酸的物質(zhì)的量與生成的CO2的物質(zhì)的量之比為41；石青則為31。請(qǐng)推算它們的化學(xué)組成?？兹甘?；石青： 。（2）現(xiàn)有孔雀石和石青混合樣品，取兩份等質(zhì)量的樣品，在一份中加入過(guò)量鹽酸，生成CO23.36L（標(biāo)準(zhǔn)狀況下）；加熱另一份樣品使其完全分解，得到CuO 20g，試通過(guò)計(jì)算確定該混合物中孔雀石和石青的物質(zhì)的量之比。思維方法: 。展望高考:【針對(duì)訓(xùn)練】A .

8、 基礎(chǔ)訓(xùn)練1在鐵粉中加入稀HNO3，當(dāng)反應(yīng)完全后，尚殘留少量鐵粉，則溶液中含量較大的陽(yáng)離子是AFe2+B Fe3+CH+和Fe2+DFe2+和Fe3+2用含硫量較高的生鐵來(lái)煉鋼時(shí)，應(yīng)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(yáng)離子B在氧化還原反應(yīng)中，非金屬單質(zhì)，一定是氧化劑C是元素從化合態(tài)變?yōu)橛坞x態(tài)時(shí)，該元素一定被還原D金屬陽(yáng)離子被還原不一定得到金屬單質(zhì)4某金屬單質(zhì)跟一定濃度的硝酸反應(yīng)，假定只產(chǎn)生單一的還原產(chǎn)物。當(dāng)參加反應(yīng)的單質(zhì)與被還原硝酸的物質(zhì)的量之比為2 1時(shí)，還原產(chǎn)物是（）AN2OBNOCN

9、O2DN25制印刷電路時(shí)常用氯化鐵溶液作為“腐蝕液”，發(fā)生的反應(yīng)為2FeCl3 + Cu = 2FeCl2 + CuCl2。向盛有氯化鐵溶液的燒杯中同時(shí)加入鐵粉和銅粉，反應(yīng)結(jié)束后，下列結(jié)果不可能出現(xiàn)的是A燒杯中有銅無(wú)鐵B燒杯中有鐵無(wú)銅C燒杯中鐵、銅都無(wú)D燒杯中鐵、銅都有6不用其它試劑，限用化學(xué)方法區(qū)別下列兩組內(nèi)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(xùn)練7有A、B、C三種單質(zhì)，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

10、于水得無(wú)色溶液，Y的水溶液能跟A反應(yīng)，它們之間的相互轉(zhuǎn)化關(guān)系如右圖所示，其中X的化學(xué)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(yīng)后所得兩種溶液的質(zhì)量相等，則a與b的關(guān)系和取值范圍是。9有A、B、C、D、E五種溶液，它們的陽(yáng)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(fù)）現(xiàn)進(jìn)行如下實(shí)驗(yàn)：（1）C溶液中加入純鐵粉，溶液質(zhì)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(xiàn)沉淀，繼續(xù)加入氨水，沉淀消失。（4）在

11、D溶液中加入硝酸鋇溶液無(wú)現(xiàn)象。由上述現(xiàn)象可推知各種溶液中所含的陽(yáng)、陰離子是溶 液ABCDE陽(yáng)離子陰離子C.能力訓(xùn)練10.推斷下列由兩種金屬組成的合金成份， 并寫出有關(guān)反應(yīng)的離子方程式:(1)合金由和組成(2)寫出、反應(yīng)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(shè)計(jì)一種既經(jīng)濟(jì)又合理的方法，回收銀和硫酸亞鐵。設(shè)計(jì)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(yáng)離子有12提示：某些金屬氧化物跟熔融燒堿反應(yīng)可生成鹽。根據(jù)以下化學(xué)反應(yīng)框圖填空：（1）單質(zhì)F是（2）寫出由E生成G的離子反應(yīng)方程式（或化學(xué)方程式）（3）溶液I中所含金屬離子是（4

12、）由C E + F若改用濃酸，則不能選用的濃酸是（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(yáng)離子各不相同，它們?cè)谌芤褐须婋x的陰、陽(yáng)離子分別為Cl、SO42、NO32、OH、Ag+、Na+、Mg2+、Cu2+。當(dāng)四種物質(zhì)的稀溶液反應(yīng)時(shí)產(chǎn)生如下現(xiàn)象A + B 產(chǎn)生白色沉淀；B + D 產(chǎn)生白色沉淀；C + D 產(chǎn)生藍(lán)色沉淀。由此可以判斷（寫分子式）A B C D。14為測(cè)定一種復(fù)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(guò)量稀硝酸后，配成100mL溶液。取50mL溶液，加入過(guò)量K2SO4溶液，生成白色沉淀，經(jīng)過(guò)濾、洗滌，烘干后得2.33g固體。另取2

13、5mL溶液，加入少許KSCN溶液，顯紅色。再取余下的25mL溶液，加入過(guò)量NaOH溶液，生成紅褐色沉淀，將沉淀過(guò)濾、洗滌，灼燒后的0.80g固體。請(qǐng)計(jì)算并結(jié)合推理填寫下表。組成該磁性材料的元素是各元素的質(zhì)量比是各元素的原子個(gè)數(shù)比是該磁性材料的化學(xué)式為15取一根鎂條置于坩鍋內(nèi)點(diǎn)燃，得到氧化鎂和氮化鎂混合物的總質(zhì)量為470g. 冷卻后加入足量水，將反應(yīng)產(chǎn)物加熱蒸干并灼燒，得到的氧化鎂質(zhì)量為0.486g。寫出氮化鎂與水反應(yīng)生成氫氧化鎂和氨的化學(xué)方程式。計(jì)算燃燒所得混合物中氮化鎂的質(zhì)量分?jǐn)?shù)。第四課時(shí) 金屬的冶煉【針對(duì)訓(xùn)練】1A2C 3AD4A 5.B提示：還原性：Fe > Cu，氧化性：Fe 3

14、+ > Cu2+ > Fe2+, Fe先于Cu參加反應(yīng)，燒杯中不可能有Fe無(wú)Cu。6B 7FeBr28a = b < 4,2, 提示：本題屬于字母型討論計(jì)算問(wèn)題，有一定難度，但題中已作了限制“反應(yīng)后所得兩種溶液質(zhì)量相等”，因而只可能鹽酸足量，否則就不合題意了。n (HCl) = 0.1×1 = 0.1(mol).MgCO3 + 2HCl = MgCl2 + CO2 ­ + H2O 84 2 44 a 0.1 aMgCO3與鹽酸剛好反應(yīng)時(shí)a = 4.2gNaHCO3 + HCl = NaCl + CO2 ­ + H2O 84 1 44 6 6.1

15、bNaHCO3與鹽酸剛好反應(yīng)時(shí)b = 8.4g要滿足題設(shè)應(yīng)有：，即a = b 綜合考慮得a = b < 4.29、(1)Al和Fe(2)2Fe2+ + Cl2 = 2Fe3+ + 2Cl(3)Fe3+ + 3OH = Fe(OH)3¯ (4)10溶 液ABCDE陽(yáng)離子Na+Ag+Fe3+Al3+Ba2+陰離子CO32NO3SO42ClOH11（1）過(guò)量Fe粉（2）銀和過(guò)量的Fe粉（3）過(guò)量的稀H2SO4（4）H+、Na+、Fe2+12（1）H2（2）4Fe2+ + 8NH3·H2O + O2 + 2H2O = 4Fe (OH)3 ¯ + 8NH4+（3）Al

16、3+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(zhì)量比是鋇鐵氧 = 2.742.241.28 各元素的原子個(gè)數(shù)比是BaFeO = 124該磁性材料的化學(xué)式為BaFe2O4 (或BaO、Fe2O3)提示：（1）經(jīng)分析，可初步判斷2.33g固體是BaSO4, 0.80g固體是Fe2O3.設(shè)：6.26g樣品中含鋇元素，鐵元素的質(zhì)量分別為x、yBaBaSO4137y 233yx 2.33g×2 x = 2.74g2FeFe2O3 112y 160g y 0.80g×4y = 2.24g則6.26g樣品中含氧元素的質(zhì)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(xué)式為BaF2O4Ba(NO3)2 + K2SO4 = BaSO4 + 2KNO3BaBaSO4 取了50mL 相當(dāng)于2.33×