人教版高中化學(xué)選修2第16課時(shí)《金屬的冶煉》導(dǎo)學(xué)案

1/8最人教版高中化學(xué)選修2第16學(xué)案【學(xué)習(xí)目標(biāo)】了解金屬在自然界中的存在形態(tài)。把握金屬的冶煉原理和冶煉方法。了解鋼鐵的冶煉及鋁的冶煉的主要設(shè)備和有關(guān)原理?！局攸c(diǎn)難點(diǎn)】高爐煉鐵及電解法煉鋁的原理、生產(chǎn)過(guò)程和主要設(shè)備。課前預(yù)習(xí)法?！绢A(yù)習(xí)內(nèi)容】依據(jù)教材有關(guān)內(nèi)容填寫以下空白：一、從礦石中獲得金屬的根本問(wèn)題1．獲得金屬材料的過(guò)程獲得金屬材料首先要通過(guò) 方法把 中提取出來(lái)一般要經(jīng)過(guò) 和主要包括 、 、 等工序及 階段。2．金屬冶煉的根本原理金屬冶煉的根本原理是。3．金屬冶煉的方法火法冶金：是指 的冶金方法。濕法冶金：是指的冶金過(guò)程。二、鋼鐵的冶煉1．生鐵的冶煉幾種礦石的主要成分：磁鐵礦

赤鐵礦, 褐鐵礦, 黃鐵礦 。原理：在高溫下用 。以赤鐵礦為例用方程式表示為：3CO＋FeO 2Fe＋3CO。23 2原料： 、 、 、 。石灰石的作用：設(shè)備： 。鋼的冶煉原理：在高溫下用

。再添加硅、錳鋁等其他合金作為 調(diào)整鋼水的,分。原料： 。主要的反響：；；；。鋁的冶煉原料： 。AlO23① ；② ；③ 。AlO23①電解質(zhì)是

參與少量降低熔點(diǎn)的物質(zhì)是 ,陽(yáng)極 ,和陰極的材料是②電解原理：

總反響式： 。電極反響：陽(yáng)極： ；陰極： 。預(yù)習(xí)內(nèi)容答案一、1.化學(xué)金屬?gòu)牡V石開采初步加工探礦采礦選礦冶煉2．利用氧化復(fù)原反響將金屬?gòu)钠浠衔镏袕?fù)原出來(lái)3.利用高溫從礦石中提取金屬或其他化合物在水溶液或非水溶液中進(jìn)展包括氧化復(fù)原反響和分別二．FeO FO 2FO3HOFeS

復(fù)原劑將鐵從其氧化物中復(fù)原出來(lái)34 23 23 2 2鐵礦石焦炭石灰石空氣除去脈石CaCO鐵高爐

CaO＋CO3

↑,CaSiO2

CaSiO 煉2 3氧化劑將生鐵中過(guò)多的碳和其他雜質(zhì)氧化成氣體或爐渣除去脫氧劑煉鐵廠的鐵水或廢鋼鐵2CO

2CO2Fe＋O2

2FeO Fe＋C CO＋Fe脫碳) 2

CaO

CaS＋FeO(脫硫)鋁土礦AlO2

＋2NaOH=2NaAlO3

＋HONaAlO2 2

＋CO2

＋2H2

O=Al(OH)2

＋NaHCO3 32Al(OH)

AlO＋3HO冰晶石(NaAlF

)和氧化鋁的熔融液氟化鈣碳素材料3 23 2 3 6950～970℃2AlO

通電=====

4Al＋3O↑23 Na

AlF 23 66O2－－12e－=3O↑24Al3＋＋12e－=4Al

堂中互動(dòng)【問(wèn)題探究1】從氧化物、碳酸鹽、硫化物中冶煉金屬有哪些不同？為什么？【教師點(diǎn)撥】關(guān)鍵從冶煉的實(shí)質(zhì)動(dòng)身,結(jié)合物質(zhì)的性質(zhì)把握其區(qū)分。由于金屬的活動(dòng)性不同,取不同的復(fù)原方法進(jìn)展冶煉。分析解答:以氧化物形式存在的金屬礦石可直接用復(fù)原劑復(fù)原,如生鐵的冶煉；以碳酸鹽形式存在的金屬礦則可通過(guò)煅燒(在缺少空氣條件下加熱至高溫但不使?fàn)t料熔化)分解生成金屬氧化物或金屬,然后再將金屬氧化物復(fù)原；以硫化物形式存在的金屬礦,由于低價(jià)硫的存在,所以先要焙燒(在有空氣條件下加熱至高溫但不使?fàn)t料熔化)生成金屬氧化物或金屬,然后再將金屬氧化物復(fù)原?！炯磳W(xué)即練1】在冶金工業(yè)上均不能用通?；瘜W(xué)復(fù)原劑制得的金屬組是( )A．Na,Ba,Mg,Al B．Na,K,Zn,FeCZn,Fe,Cu,Ag D．Mg,Al,Zn,Fe1.A方法名稱 冶煉的金屬 舉例熔融電解電解法：

KAl；

O2Al===== 4Al＋3O↑23冰晶石 2復(fù)原劑法：ZCu； 2lFe2

2Fe＋AlO3 23加熱法：HgAgHgSO2

Hg＋SO2法?！締?wèn)題探究2】高爐煉鐵產(chǎn)生的廢氣、廢渣的成分是什么？煉鐵和煉鋼的主要反響原理有何異同？【教師點(diǎn)撥】閱讀教材P58～P59找到其答案。分析解答：高爐煉鐵中產(chǎn)生的廢氣、廢渣的主要成分：廢氣有CO、CO

2

2

2CaSiO

、少量含CP、S、Si、Mn的化合物及SiO等。3 2煉鐵和煉鋼的主要反響原理的比較：一樣點(diǎn)：都是利用氧化復(fù)原反響。不同點(diǎn)；煉鐵主要是用復(fù)原劑把鐵從鐵礦石中復(fù)原出來(lái)(側(cè)重復(fù)原),而煉鋼主要是用氧化劑把生鐵中過(guò)多的碳和其他雜質(zhì)氧化而除去(側(cè)重氧化)?！炯磳W(xué)即練2】鋼鐵工業(yè)對(duì)促進(jìn)經(jīng)濟(jì)和社會(huì)進(jìn)展起了重要作用。煉鐵高爐分為五局部鐵礦石與高溫煤氣主要在 開頭生成生鐵和爐渣。為硅、錳和鋁的目的是

局部發(fā)生反響在 局部；參與 。不銹鋼含有的Cr元素是在煉鋼過(guò)程的氧吹 (填前或后) 。

煉鐵和煉鋼生產(chǎn)中尾氣均含有的主要污染物是 。從環(huán)保和經(jīng)濟(jì)角度考慮上述尾氣經(jīng)處理可用作 。2.(1)爐身 爐腰2P+5FeO+3CaO Ca

(PO+5Fe脫氧和調(diào)整鋼的成分3 42后避開Cr,Cr會(huì)形成爐渣被除去”)CO【解析】嫻熟把握教科書中有關(guān)鋼鐵生產(chǎn)的原理。高爐分為爐身、爐腰、爐腹,鐵礦石被COFeO2

+3CO 2Fe+3CO3

。煉鐵中參與硅、錳和鋁的目的是2【問(wèn)題探究3】鋁土礦的主要成分是AlOFeO

23 23 2凈的氧化鋁？為何用電解法冶煉金屬鋁？其電解過(guò)程如何？【教師點(diǎn)撥】閱讀教材P60～P61和預(yù)習(xí)內(nèi)容就可以答復(fù)。分析解答：因鋁金屬活潑性較強(qiáng),復(fù)原性強(qiáng),用常見(jiàn)的復(fù)原劑C、H2、CO等無(wú)法復(fù)原,故承受電解法。其他見(jiàn)預(yù)習(xí)內(nèi)容。3】金屬鋁的生產(chǎn)是以AlO為原料,在熔融狀態(tài)下進(jìn)展電解：232AlO 4Al+3O↑23 2請(qǐng)答復(fù)以下問(wèn)題：冰晶石(NaAlF3

的作用是 。6電解生成的金屬鋁是在熔融液的 填上層或下層)陰極和陽(yáng)極均由材料做成 ；電解時(shí)不斷消耗的電極是 極或陰極)鋁是高耗能產(chǎn)品廢舊鋁材的回收利用格外重要。在工業(yè)上最能表達(dá)節(jié)能減排思想的是將回收鋁做成 填代號(hào)。

d.酸鋁

低AlO

的熔化溫度

或石墨陽(yáng)極 (4)c23AlO的熔點(diǎn)很高,但電解必需在23AlO23O

與石墨反響而不斷消耗；最能表達(dá)節(jié)能減排思想的是通過(guò)物理2變化的方式將廢舊鋁材回收利用。練案A〔課堂反響總分值50〕一、選擇題〔每題535〕1Al從它的化合物中冶煉出來(lái)．當(dāng)時(shí)鋁價(jià)格格外昂貴,拿破侖的頭盔就是用Al正確的選項(xiàng)是〔〕電解 鹽酸 電解O

23 H

3 3CCOC．Al(OH)

Al

AlO→Al3高溫 23高溫A【解析】H

、COCAlO

Al(OH)

Al,C、D不正確．AlCl是分2 23 3 3,B高爐煉鐵過(guò)程中既被氧化又被復(fù)原的元素是〔〕.氧【解析】此題考察高爐煉鐵的原理。高爐煉鐵中涉及C與O

生成CO,CO與FeO生2 23

,CO2

與C生成CO。過(guò)程中CKNaKNa從混合物中分別．假設(shè)調(diào)整溫度到K63.65Na97.8KCl770K63.65Na97.8KCl770NaCl801774882.91431依據(jù)平衡移動(dòng)原理可推知．用Na與KCl反響制K的適宜溫度是( )A.97.8℃～770℃ B.770℃～774℃C.774℃～882.9℃ D.1413℃～1500℃解】該反響原理為NaKCl NaCl＋K(g)因此需保證只有K為蒸而其他物以下有關(guān)化工生產(chǎn)的主要設(shè)備及尾氣的主要成分完全正確的選項(xiàng)是( )ACOCO、N2 2

BN、H2 2C—FeO2

、CO3

D—SO

、SO2 3C【解析】煉鐵—高爐—CO、CO、N 氨氣—合成塔—N、H、NH2 2 2 2 3硫酸(SO→SO)—接觸室—SO,SO。2 3 2 3以下金屬的冶煉(“→為原料,“→為所得的金屬其中最適宜用熱復(fù)原法冶煉的是( )①M(fèi)gCl

→Mg ②MnO2

→Mn ③ZnO―→Zn④HgO→Hg ⑤磁鐵礦→Fe⑥KCl→K2A.①②④

B④

C③⑤⑥ D②③⑤C或金屬活動(dòng)性與之相當(dāng)?shù)慕饘僖约皹O少數(shù)活潑金屬以下可被工業(yè)上承受的冶金方法是( )電解熔融的氯化鋁制鋁C.電解氯化鈉溶液制鈉

電解熔融的氯化鎂制鎂D.高溫下用H復(fù)原氧化鎂制鎂2DA不行選。NaMg2＋、Al3＋在水溶液中電解時(shí),電子被HC不行選。比AlH

、CO、C等)把它們從化合物中復(fù)原2出來(lái)。況且,MgO熔點(diǎn)很高。工業(yè)上制取鎂是承受電解熔融MgCl以下有關(guān)說(shuō)法正確的選項(xiàng)是( )A.高溫加熱氧化鎂和碳的混合物可以制單質(zhì)鎂B.鐵的冶煉過(guò)程是通過(guò)置換反響得到單質(zhì)鐵C.海水提溴的過(guò)程中不發(fā)生氧化復(fù)原反響D.利用電解的方法可以從海水中獵取淡水

的方法。D不行選。27.ACO

CO)2CO,有關(guān)反響不是置換反應(yīng)；海水提溴是使Br-變成Br2二、填空題〔共15分〕8.(6金屬置換法；④電解法。四種方法在工業(yè)中均有運(yùn)用?；馃兹甘療掋~火燒孔雀石煉銅濕法煉銅鉛熱法煉鉻從光鹵石中煉鎂火燒孔雀石煉銅所發(fā)生反響的化學(xué)方程式為寫主要的兩個(gè)) 、 。(2)請(qǐng)?jiān)倥e出訪用上述方法冶煉金屬的例子各一個(gè)用化學(xué)方程式表示)：①②③④8.()

③③④ OH)CO

△=====2CuO＋CO

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

＋3CO=====2Fe＋3CO3 2

②3H

＋WO2

=====W＋3HO3 2高溫 電解③4Al＋3MnO

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

)．目前大規(guī)模生產(chǎn)鈦的方法是：2TiCl4的化學(xué)方程式為 該反響的復(fù)原劑是 ．

TiCl反響制得金屬鈦．4①寫出此反響的化學(xué)方程式 ．②簡(jiǎn)述由上述所得產(chǎn)物中獲得金屬鈦的步驟： .高溫9.(1)TiO＋2C＋2Cl=====TiCl＋2CO C2 2 4氬氣(2)①2Mg＋TiCl=====2MgCl＋Ti4△ 2【解析】第一步中：反響物為TiO

、C和ClTiCl和CO(2 2 4守恒配平方程式：TiO

＋2C＋2Cl

高溫=====TiCl

＋2CO,復(fù)原劑為C.2 2 4Mg與TiCl

氬氣 ＋TiMgCl,配平即得.2MgTiCl=====2MgCl4 2 4△ 2TiTiTi時(shí)MgTi。B〔課后拓展〕111～2境造成嚴(yán)峻污染。赤泥中主要成分及含量：CaO約占46%SiO2

22%AlO約占237%FeO2

11%TiO3

5%

SO2

時(shí)可能發(fā)生的化學(xué)反響方程式 2 。：TiO2

TiOSO

4①氧化物D的化學(xué)式是 原料A最好是以下物質(zhì)中的 。A

氫氧化鈉

生石灰

雙氧水②寫出上述工藝中投入氫氧化鈉時(shí)反響的離子方程式 。③寫出上述工藝中稀釋時(shí)發(fā)生水解反響的化學(xué)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反響2(2)①Fe(OH)3

受熱分解可得到FeO2

；過(guò)濾后得到CaCl3

溶液。②Fe(OH)3

不溶于NaOH溶液,Al(OH)可溶于NaOH溶液生成NaAlO3 2③水解時(shí)元素的化合價(jià)不發(fā)生變化,TiO2-OH-赤鐵礦是煉鐵的主要原料之一。它的主要成分在確定條件下有以下反響：FeO+CO 2FeO+CO23 2在反響形成的固體混合物(FeO2

、FeOm(Fe)∶m(O)31.6CO2

L上述反響形成的固體混合物中,m(Fe)∶m(O)不行能是A.2∶9 B27.5 C25 D28

(多項(xiàng)選擇扣分)。FO2

被CO復(fù)原的百分率為50%,則m(Fe)∶m(O)= 。32.(1)2.24(2)AC314【解析】依據(jù)反響：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項(xiàng)不行能。假設(shè)FeO2

50%,則固體混合物中FeO3 2

FeO的物質(zhì)的量之比為312,m(Fe∶m(O)=(456(516)=1∶。AlO

SiO

O

、MgO等雜質(zhì))中提取氧化鋁的兩種工藝流程如下：

23 2 23請(qǐng)答復(fù)以下問(wèn)題：流程甲參與鹽酸后生成Al3＋的離子方程式為 。流程乙加入燒堿后生成 SiO2 －3 。

的離子方程式為驗(yàn)證濾液B含F(xiàn)3＋可取少量濾液并參與 填試劑名(