(苏教2019必修第二册)高中化学同步讲义9.1金属的冶炼方法(学生版+解析)

专题9金属与人类文明第一单元金属的冶炼方法第1课时金属的冶炼方法[学习目标]熟知铁、铝的冶炼原理和方法。知道金属在自然界中的存在形态和金属冶炼的一般方法，会写相关的化学方程式。认识我国古代文明与金属冶炼的关系；感受物质制备中丰富的化学思想。课前预习课前预习知识点01金属的存在形式1．金属的存在（1）在自然界中，只有少量金属以形式存在于地壳中，地壳中的大多数金属以形式存在。一些金属以的形式分布于海洋中。（2）金属的存在形式与金属的有关。较强的金属，以各种化合态存在；较弱的金属，有可能以形式存在。2．常见金属的存在形式（1）铁的单质主要存在于中，铁的化合态有赤铁矿（主要成分）、黄铁矿（主要成分）等。（2）铝元素存在于铝土矿（主要成分）中。（3）银元素有自然银、辉银矿（）、碲银矿（）。知识点02金属的冶炼1．金属的冶炼（1）利用使金属元素从变为的过程称为金属的冶炼。（2）工业上常用的金属冶炼方法有、、等。2．电解熔融法活泼金属如Na、Mg、Al等一般通过电解法冶炼。工业上冶炼金属钠的方程式为。工业上冶炼金属镁的方程式为。3．高温还原法高温还原法可以冶炼大部分金属，常用的还原剂有、、和。CuO与CO反应的化学方程式为。ZnO与焦炭反应的化学方程式为。4．热分解法不活泼的金属，可以采用热分解法进行冶炼热分解Ag2O制取Ag：。热分解HgO制取Hg：。5．铁的冶炼——高炉炼铁（1）原料：、、、。（2）设备：。（3）冶炼过程（以赤铁矿为原料）：①焦炭与空气反应，提供热量（写化学方程式）。②制取CO（写化学方程式）。③CO还原Fe2O3（写化学方程式）。（4）焦炭的作用：、、。（5）石灰石的作用是将铁矿石中的形成炉渣除去，反应方程式为：、。知识点03铝热反应1．铝热反应（1）铝热反应铝粉与某些金属氧化物混合，在条件下发生反应，放出，该反应叫铝热反应。（2）铝热剂铝粉与以一定比例形成的混合物叫铝热剂。（3）应用工业上常用铝热反应冶炼的金属。工业上常用铝与Fe2O3的反应来。2．铝与Fe2O3的反应（1）反应条件：，反应通过点燃镁条，镁条与反应产生高温引发。（2）反应方程式：3。3．其他铝热反应某些金属氧化物如V2O5、Cr2O3、MnO2等也能发生铝热反应。写出Al与V2O5反应的化学方程式：。知识点04铝的冶炼1．从铝土矿中提取铝的工艺流程（1）碱溶：。（2）酸化：。（3）灼烧：。（4）电解：。2．电解铝电解氧化铝时需要加入，其作用是，。知识点总结知识点总结考点1金属的存在形式1．金属的存在形式(1)游离态：以单质形式存在，比如自然金和自然银等。(2)化合态：以化合态形式存在，比如铁元素存在于赤铁矿中，铝元素存在于铝土矿中等。(3)还有一些金属以离子或矿石的形式分布于海洋中，如钠、镁、锰等。2．金属的存在形式与其活动性的关系(1)活动性较强的金属，以各种各样的化合态存在于自然界中。(2)活动性较弱的金属，有可能以游离态形式存在。3．铁、银元素的存在形式(1)铁元素在自然界中存在形式既有游离态也有化合态，主要以化合态的形式存在。铁元素有单质(主要存在于陨石中)氧化物和硫酸盐等存在形式。(2)银元素有自然银、辉银矿(Ag2S)、碲银矿(Ag2Te)等存在形式。注意：下图表示金属活动性顺序表中铜、锡、铁和铝元素被人类大规模开发利用的大致年限。(1)新石器中期，在我国的河北和甘肃等地就已用自然铜来打制铜器，俄罗斯和意大利都有自然铜的矿产地。但很少听闻关于自然铁(单质铁)矿产的报道。为什么？提示铁的金属活动性较铜强，自然界中没有自然铁，自然铁主要存在于陨石中。(2)根据以上金属的活动性和人类开发利用这些金属时间的数据，你发现了什么规律？提示金属的活动性越弱，人类开发、利用它的时间越早；金属的活动性越强，人类开发、利用它的时间越迟。(3)找出你熟悉的2～3种金属单质，说明它们的制备方法，写出有关的化学方程式。提示金属Na、Mgeq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(2NaCl熔融\o(=,\s\up7(通电))2Na＋Cl2↑,MgCl2熔融\o(=,\s\up7(通电))Mg＋Cl2↑))考点2金属的冶炼1．金属冶炼(1)定义：利用化学反应使金属元素从化合态变为游离态的过程。(2)金属的冶炼方法①热分解法：适合冶炼金属活动性较差的金属。例如：2Ag2Oeq\o(=,\s\up7(△))4Ag＋O2↑,2HgOeq\o(=,\s\up7(△))2Hg＋O2↑。②高温还原法：用还原剂(CO、C、H2和活泼金属等)还原金属氧化物，适合冶炼金属活动性顺序表中锌到铜之间的大多数金属。例如：2Al＋Cr2O3eq\o(=,\s\up7(高温))2Cr＋Al2O3。③电解法：适合冶炼金属活动性较强的金属(一般为金属活动性顺序表中铝及铝前面的金属)。例如：MgCl2(熔融)eq\o(=,\s\up7(通电))Mg＋Cl2↑，2NaCl(熔融)eq\o(=,\s\up7(通电))2Na＋Cl2↑，2Al2O3(熔融)eq\o(=,\s\up11(通电),\s\do4(冰晶石))4Al＋3O2↑。2.铁的冶炼(1)高炉炼铁①原料：铁矿石、焦炭、石灰石等。②设备：炼铁高炉。③原理：高温下用还原剂将铁从其化合物中还原出来。④冶炼过程(2)铝热法炼铁铝热反应实验中的有关问题实验装置实验现象①镁带剧烈燃烧，放出大量的热，并发出耀眼的白光，氧化铁与铝粉在较高温度下发生剧烈的反应；②纸漏斗的下部被烧穿，有熔融物落入沙中实验结论高温下，铝与氧化铁发生反应，放出大量的热，反应的化学方程式：Fe2O3＋2Aleq\o(=,\s\up7(高温))2Fe＋Al2O3原理应用①冶炼熔点较高、活动性弱于Al的金属，如钒、铬、锰、钨等。②金属焊接，如焊接钢轨等注意：(1)金属的冶炼方法与金属活动性的关系eq\o(→,\s\up11(KCaNaMgAlZnFeSnPbHCuHgAgPtAu),\s\do4(电解法高温还原法热分解法物理提炼法))(2)在工业上还有一种冶炼方法叫做湿法冶金，即利用活泼金属把不活泼金属从它的盐溶液中置换出来。例如：CuSO4＋Fe=Cu＋FeSO4。【大招总结】1．铝热反应的本质利用铝的还原性，将难熔金属从其氧化物中置换出来：2mAl＋3MnOmeq\o(=====,\s\up7(高温))mAl2O3＋3nM。2．反应特点在高温下进行，反应迅速，放出大量的热。新生成的金属单质呈液态且易与Al2O3分离。3．铝热剂（1）在铝热反应中，反应混合物(铝粉、金属氧化物)称为铝热剂。（2）能与Al组成铝热剂的金属氧化物常见的有Fe2O3、Fe3O4、Cr2O3、MnO2、V2O5等。4．镁条、KClO3的作用是引燃、助燃作用。5．应用(1)在生产上，可用于焊接钢轨等。(2)在冶金工业上用于冶炼难熔金属。6．金属冶炼的一般方法（1）电解法：适合冶炼金属活动性较强的金属(一般为金属活动性顺序表中铝及铝前面的金属)。例如：MgCl2(熔融)eq\o(=====,\s\up7(通电))Mg＋Cl2↑（2）高温还原剂法：用还原剂(CO、C、H2、Al等)还原金属氧化物，适合冶炼金属活动性顺序表中Zn到Cu之间的大多数金属。例如：2Al＋Cr2O3eq\o(=====,\s\up7(高温))2Cr＋Al2O3（3）热分解法：适合于冶炼金属活动性较差的金属。例如：2Ag2Oeq\o(=====,\s\up7(△))4Ag＋O2↑在工业上还有一种冶炼方法叫做湿法冶炼。它是利用在溶液中发生的化学反应提取和分离金属的过程。例如：CuSO4＋Fe=Cu＋FeSO47．铁的冶炼（1）原料：铁矿石、焦炭、空气、石灰石等。（2）设备：炼铁高炉。（3）反应原理：用还原剂将铁从其化合物中还原出来。（4）工艺流程：从高炉下方鼓入空气与C反应产生CO2并放出大量的热量；CO2再与灼热的C反应，生成CO；CO在高温下将氧化铁还原为铁。（5）铁矿石中含有SiO2需除去：石灰石在高温下分解生成氧化钙和二氧化碳，氧化钙与铁矿石中的二氧化硅等反应生成炉渣，炉渣的密度比铁水小，故浮在铁水上面，从而分离得到铁水。（6）炼铁的主要化学反应还原剂的形成：C＋O2eq\o(=====,\s\up7(点燃))CO2，C＋CO2eq\o(=====,\s\up7(高温))2CO。铁的还原：Fe2O3＋3COeq\o(=====,\s\up7(高温))2Fe＋3CO2。炉渣的形成：CaCO3eq\o(=====,\s\up7(高温))CaO＋CO2↑，CaO＋SiO2eq\o(=====,\s\up7(高温))CaSiO3。（7）主要产品：用这种方法炼出来的铁是含碳2%～4.5%的生铁。将生铁进一步炼制，就可以得用途更广泛的钢(含碳0.03%～2%)。8.金属的存在形式(1)游离态：以单质形式存在，比如自然金和自然银等。(2)化合态：以化合态形式存在，比如铁元素存在于赤铁矿中，铝元素存在于铝土矿中等。(3)还有一些金属以离子或矿石的形式分布于海洋中，如钠、镁、锰等。9．金属的存在形式与其活动性的关系(1)活动性较强的金属，以各种各样的化合态存在于自然界中。(2)活动性较弱的金属，有可能以游离态形式存在。10．铁、银元素的存在形式(1)铁元素在自然界中存在形式既有游离态也有化合态，主要以化合态的形式存在。铁元素有单质(主要存在于陨石中)氧化物和硫酸盐等存在形式。(2)银元素有自然银、辉银矿(Ag2S)、碲银矿(Ag2Te)等存在形式。11．金属冶炼(1)定义：利用化学反应使金属元素从化合态变为游离态的过程。(2)金属的冶炼方法①热分解法：适合冶炼金属活动性较差的金属。例如：2Ag2Oeq\o(=,\s\up7(△))4Ag＋O2↑,2HgOeq\o(=,\s\up7(△))2Hg＋O2↑。②高温还原法：用还原剂(CO、C、H2和活泼金属等)还原金属氧化物，适合冶炼金属活动性顺序表中锌到铜之间的大多数金属。例如：2Al＋Cr2O3eq\o(=,\s\up7(高温))2Cr＋Al2O3。③电解法：适合冶炼金属活动性较强的金属(一般为金属活动性顺序表中铝及铝前面的金属)。例如：MgCl2(熔融)eq\o(=,\s\up7(通电))Mg＋Cl2↑，2NaCl(熔融)eq\o(=,\s\up7(通电))2Na＋Cl2↑，2Al2O3(熔融)eq\o(=,\s\up11(通电),\s\do4(冰晶石))4Al＋3O2↑。12.铁的冶炼(1)高炉炼铁①原料：铁矿石、焦炭、石灰石等。②设备：炼铁高炉。③原理：高温下用还原剂将铁从其化合物中还原出来。④冶炼过程(2)铝热法炼铁铝热反应实验中的有关问题实验装置实验现象①镁带剧烈燃烧，放出大量的热，并发出耀眼的白光，氧化铁与铝粉在较高温度下发生剧烈的反应；②纸漏斗的下部被烧穿，有熔融物落入沙中实验结论高温下，铝与氧化铁发生反应，放出大量的热，反应的化学方程式：Fe2O3＋2Aleq\o(=,\s\up7(高温))2Fe＋Al2O3原理应用①冶炼熔点较高、活动性弱于Al的金属，如钒、铬、锰、钨等。②金属焊接，如焊接钢轨等13．下图表示金属活动性顺序表中铜、锡、铁和铝元素被人类大规模开发利用的大致年限。(1)新石器中期，在我国的河北和甘肃等地就已用自然铜来打制铜器，俄罗斯和意大利都有自然铜的矿产地。但很少听闻关于自然铁，铁的金属活动性较铜强，自然界中没有自然铁，自然铁主要存在于陨石中。(2)根据以上金属的活动性和人类开发利用这些金属时间的数据，可以发现金属的活动性越弱，人类开发、利用它的时间越早；金属的活动性越强，人类开发、利用它的时间越迟。14．金属的冶炼方法与金属活动性的关系eq\o(→,\s\up11(KCaNaMgAlZnFeSnPbHCuHgAgPtAu),\s\do4(电解法高温还原法热分解法物理提炼法))在工业上还有一种冶炼方法叫做湿法冶金，即利用活泼金属把不活泼金属从它的盐溶液中置换出来。例如：CuSO4＋Fe=Cu＋FeSO4。15.金属材料在工农业生产和社会生活的各个方面应用广泛。从使用的要求和性能看，可以从以下几个方面来分析。使用要求材料性能金属材料体现出一些力学性能延展性、硬度、塑性等起到导热和导电的作用，而且能够在一定温度范围内稳定工作金属材料的密度、熔点、导电性、导热性等物理性能密切相关在使用过程中不可避免地会暴露在空气中，或者接触到一些化学药品具有抗氧化性、耐酸碱性等化学性能从金属原材料到最后的金属产品，加工成型这一步骤必不可少可铸性、可锻性、切削加工性等工艺性能16．合金概念将两种或两种以上的金属(或金属与非金属)共熔可制备出特殊的金属材料，这种材料叫作合金性能硬度硬度一般高于它的成分金属熔点熔点一般低于它的成分金属与纯金属材料相比，合金具有优良的物理、化学或机械性能举例在焊接电子元件中使用的焊锡是锡和铅的合金，生铁和钢都是铁和碳的合金17.常见的合金(1)铝合金是目前用途广泛的合金之一，硬铝是在铝中添加了一定比例的铜、镁、锰等，密度小，强度大，具有较强抗腐蚀能力，是制造飞机和宇宙飞船的理想材料。(2)武德合金由锡(熔点232℃)、铋(熔点271℃)、镉(熔点321℃)和铅(熔点327℃)等金属按照一定的质量比制成的，熔点只有67℃，它可以用来做电器、火灾报警等装置中的保险丝。(3)镍铬铝铁、镍铬铝铜等合金具有很高的电阻率，可用于制备电路中的精密元件。(4)铁合金不锈钢是一种重要的合金钢，主要的合金元素是铬(占12%～32%)，在大气中比较稳定，不易生锈，抗腐蚀能力强，常用于制造医疗器材、厨房用具和餐具，以及地铁列车的车体等。(5)钛合金①钛合金是一种新型的金属材料，其强度高，密度小，耐热性好，易于加工，抗腐蚀性强，远优于不锈钢，即使将它们放入海水中数年，取出后仍然光亮如新。②应用钛和钛合金被认为是21世纪的重要金属材料，被广泛应用于医疗、火箭、导弹、航天飞机、船舶、化工和通信设备等领域。18．传统非金属材料：水泥、玻璃、陶瓷。19．半导体材料：硅的导电性介于导体和绝缘体之间，是一种重要的半导体材料，被广泛用于电子工业的各个领域。工业上利用二氧化硅可以制得高纯度的硅。20．光导纤维光导纤维的主要成分是二氧化硅，可用来制造通讯光缆，用于光纤通信或传送高强度的激光等。光导纤维导光能力非常强，一条光缆由上万条光导纤维组成，因此可以利用其传输大量的信息。用光缆代替普通的金属通信电缆可以节约大量有色金属。21．新型陶瓷材料新型陶瓷分为结构陶瓷和功能陶瓷两大类。结构陶瓷具有机械功能、热功能和部分化学功能，如高温结构陶瓷等，高温结构陶瓷主要有高温氧化物(如氧化铝陶瓷)和高温非氧化物(如氮化硅陶瓷)两大类。功能陶瓷具有光、电、磁、化学和生物等方面的特殊功能，如压电陶瓷等，压电陶瓷主要成分是钛酸钡和钛酸铅。典型例题典型例题【例1】下列关于金属冶炼方法叙述不正确的是A．用电解熔融AlCl3的方法来冶炼铝B．一些不活泼的金属，如Hg、Ag，可以用加热分解它们氧化物的方法来冶炼C．在高温下C、CO、Al等还原剂可以将Fe2O3还为FeD．火法炼铜(Cu2S+O22Cu+SO2)中，得到1molCu转移3mol电子【答案】A【解析】A．AlCl3是分子晶体，熔融状态不能导电，用电解熔融Al2O3的方法来冶炼铝，A错误；B．一些不活泼的金属，如Hg、Ag，其氧化物不稳定，可以用加热分解它们氧化物的方法来冶炼，B正确；C．在高温下C、CO、Al等还原剂均具有较强还原性，可以将Fe2O3还为Fe，C正确；D．火法炼铜(Cu2S+O22Cu+SO2~6e-)中，得到1molCu转移3mol电子，D正确；故选A。【例2】俗名往往反映了物质的组成、性质或用途。下列对物质俗名的理解不正确的是A．烧碱：NaOH具有可燃性 B．食盐：NaCl可用作食品调味剂C．铁红：Fe2O3可用作红色颜料 D．水银：常温下银白色的汞为液态【答案】A【解析】A．NaOH不能燃烧，A错误；B．食盐是NaCl，无毒，具有咸味，可用作食品调味剂，B正确；C．铁红是Fe2O3，为红色，是常见的红色颜料，C正确；D．水银是汞，属于金属，银白色具有金属光泽，在常温下为液体，D正确；故选A。【例3】改革开放以来，我国取得了很多世界瞩目的科技成果，下列说法不正确的是()A．蛟龙号潜水器用到钛合金，22号钛元素属于过渡元素B．港珠澳大桥用到的合金材料，具有强度大、密度小、耐腐蚀等性能C．国产C919用到的氮化硅陶瓷是新型无机非金属材料D．中国天眼传输信息用的光纤材料是高纯硅【答案】D【解析】A对，蛟龙号潜水器用到钛合金，22号钛元素位于第四周期，第ⅣB族，属于过渡元素。B对，合金材料一般具有强度大、密度小、耐腐蚀等性能。C对，氮化硅陶瓷是新型无机非金属材料。D错，中国天眼传输信息用的光纤材料是二氧化硅。【例4】下列化学方程式和冶炼方法，能体现对应金属的常见冶炼原理的是A．Fe2O3+3CO2Fe+3CO2(高炉炼铁)B．2AlCl32Al+3Cl2(电解炼铝)C．2Ag2O4Ag+O2(电解法炼银)D．NaCl(熔融)+KNa(熔融)+KCl(还原法炼金属钠)【答案】A【解析】A．高炉炼铁时，通常用CO还原Fe2O3，化学方程式为Fe2O3+3CO2Fe+3CO2，A符合题意；B．AlCl3为共价化合物，熔融时不能产生自由移动的离子，所以不能用电解熔融AlCl3的方法炼Al，B不符合题意；C．Ag2O熔融时会发生分解，所以不能用电解熔融Ag2O的方法炼银，C不符合题意；D．K的沸点比Na低，且K的成本比Na高，所以不能用熔融的NaCl与K反应炼Na，D不符合题意；故选A。【例5】某地产孔雀石的主要成分是Cu2(OH)2CO3。（1）试写出该孔雀石高温分解的化学方程式：__________________________。（2）试以（1）中所得金属氧化物为原料，分别采用湿法冶炼和高温冶炼的方式制取金属铜。供选择的试剂有：①木炭，②铁屑，③生石灰，④稀硫酸，不得另选其他试剂，写出反应的化学方程式。A．湿法冶炼：__________________________________(可不填满，也可补充，下同)。B．高温冶炼：________________________________。答案：(1)Cu2(OH)2CO3eq\o(=====,\s\up7(高温))2CuO＋H2O↑＋CO2↑(2)A：CuO＋H2SO4===CuSO4＋H2OFe＋CuSO4===FeSO4＋CuB：2CuO＋Ceq\o(=====,\s\up7(高温))2Cu＋CO2↑解析：孔雀石受热发生分解反应[实际上为Cu(OH)2、CuCO3的分解反应]：Cu2(OH)2CO3eq\o(=====,\s\up7(高温))2CuO＋H2O↑＋CO2↑。由CuO炼铜，可用焦炭还原法：C＋2CuOeq\o(=====,\s\up7(高温))2Cu＋CO2↑；也可用铝热还原法；Cu2(OH)2CO2和CuO都不溶于水，但溶于硫酸，可以采用湿法炼铜。强化训练强化训练1．现有X、Y两种金属，如果把X、Y分别放入稀盐酸中，X溶解并产生氢气，Y不反应；如果把Y放入到硝酸铜溶液中，无任何现象，则X、Y、Cu的金属活动性强弱顺序是A．Cu>X>Y B．X>Cu>Y C．X>Y>Cu D．Y>X>Cu2．大部分金属的冶炼都是通过高温下发生的氧化还原反应来进行的，常用的还原剂有焦炭、二氧化碳、氢气等，一些活泼金属也可以作还原剂，下列金属不能通过铝热反应原理制取的是A．钠 B．铁 C．铜 D．锌3．工业冶炼镁的反应：MgCl2(熔融)Mg+Cl2↑，下列金属的冶炼方法与其相同的是A．Na B．Hg C．Cu D．Ag4．下列有关物质性质与用途具有对应关系的是A．受热易分解，可用于制氮肥 B．铝具有强还原性，可用于冶炼金属锰C．易溶于水，可用于工业电解制备钠 D．硅耐高温，可用来作半导体5．下列说法中正确的是A．同周期相邻主族元素的原子序数一定相差1B．常温下H2O是液体，而H2S是气体，这是由于水分子间存在氢键的缘故C．Al与MgO可组成铝热剂D．在火法炼铜反应Cu2S+O22Cu+SO2中，当0.8molO2反应时，共转移了3.2mol电子6．下列所示物质的制备方法正确的是A．实验室从海带中制取单质碘：取样→灼烧→溶解→过滤→萃取→蒸馏B．从海水中提取溴：浓缩海水溴水含(g)空气HBr(aq)(g)→(l)C．从海水中提金属镁：浓缩海水(aq)MgD．以铝土矿为原料制备金属铝：(aq)(s)Al7．化学与人类生产、生活、科研、环境等密切相关，下列有关说法错误的是A．将煤气化，有利于提供更多的能量，而且有效地减少温室气体的产生B．北京冬奥会上用氢气做交通车能源，理论上氢燃料电池汽车使用时不会产生污染物C．植树造林有利于实现“碳中和”，其捕获和储存大气中的过程涉及了氧化还原反应D．工业上均用电解方法来冶炼金属Na、Mg、Al8．下列变化过程不属于金属冶炼的是A．电解氧化铝 B．铁在氧气中燃烧C．铁矿石与焦炭在高温下反应 D．Al粉与MnO2在高温下反应9．下列关于金属性质的叙述正确的是A．金属一般都容易导电导热，有延展性B．金属具有较高的硬度和熔点C．所有金属都是固态D．金属单质都能与稀H2SO4反应产生H210．下列有关金属的工业制法正确的是（

）A．制钛：用金属钠置换氯化钛（）溶液中的钛B．炼铁：用在高温下还原铁矿石中的铁C．制钠：以海水为原料制得精盐，再电解纯净的溶液D．炼铜：电解精炼黄铜矿得到纯度为99.9％的铜11．下列叙述中不正确的是选项叙述Ⅰ叙述ⅡA向NaAlO2溶液中滴入NaHCO3溶液有白色沉淀生成AlO结合H+能力比CO强B实验室常用MgSO4溶液与NaOH溶液制备Mg(OH)2沉淀Mg(OH)2不溶于强碱C铝粉和氧化铁粉末可发生铝热反应铝单质具有还原性D盐酸、氨水均能溶解Al(OH)3Al(OH)3是两性氢氧化物A．A B．B C．C D．D12．下面的物质不能由金属和稀酸溶液反应生成的是A．FeSO4 B．MgSO4 C．FeCl3 D．ZnSO413．孔雀石的主要成分是Cu2(OH)2CO3。我国古人用孔雀石和焦炭混合共热的方法炼铜，其冶炼方法属于A．热还原法 B．湿法炼铜 C．热分解法 D．电解冶炼法14．下列性质中体现了金属物理通性的是（

）A．铜能导电传热、有延展性 B．铝常温下不溶于浓硝酸C．铁能够被磁铁磁化 D．钠与水剧烈反应放出氢气15．我国古代地理名著《水经注》中有如下记载：“屈茨二百里有山，夜则火光，昼则旦烟，人取此山石炭冶此山铁，恒充三十六国用”，下列有关理解正确的是A．“石炭”是焦炭 B．“山铁”是单质铁C．“石炭”能用于还原铁矿石 D．“石炭”夜晚燃烧时不冒烟16．请写出正确的化学反应方程式：(1)Al投入氢到氧化钠溶液中(2)铝热反应(Al+Cr2O3)(3)碳与浓硝酸反应(4)浓硝酸的不稳定性(5)偏铝酸钠的溶液中逐滴滴加一定浓度的盐酸17．下列有关金属冶炼的说法不正确的是。A．可以用电解熔融氯化钠的方法来制取金属钠B．银可以采用热分解法，即通过加热Ag2O制得C．用电解法冶炼铝时，原料是氯化铝D．高炉炼铁中利用焦炭直接将铁矿石还原为铁单质E．工业上可以用铝热反应来冶炼某些熔点较高的金属，如铬、锰F．用铝与氧化镁的混合物作铝热剂冶炼镁G．以铝土矿为原料获得氧化铝固体，电解熔融的氧化铝得到铝H．利用焦炭与氧气反应生成的CO在高温下还原铁矿石得到铁18．金属及其化合物在工农业生产、生活中具有广泛应用。(1)①请写出铝与氢氧化钠溶液反应的化学方程式；②工业上常用铝土矿(含等杂质)生产铝。从和混合溶液中制得，需要从下列试剂中选择两种，选用的试剂组合最好是(填序号)。a.溶液

b.氨水

c.

d.盐酸(2)①生铁中含有一种铁碳化合物。X在足量的空气中高温煅烧，生成有磁性的固体Y，将Y溶于过量盐酸后溶液中大量存在的阳离子是；Y与过量浓硝酸反应后溶液中含有的盐的化学式为；②用铝粉和做铝热反应实验，需要的试剂还有(填序号)：a.

b.

c.

d.③在硫酸亚铁溶液中加入过量的碳酸氢铵，有沉淀生成，写出其化学方程式。(3)某溶液中混有少量和杂质。为了将杂质除去，通常是加入再调节溶液，其中加入的作用是。19．铝和铁是中学化学常见的金属。请回答下列问题：（1）常温下，铝和铁放入浓HNO3中会发生；A．都反应产生氢气B．只有铝反应产生氢气C．只有铁反应产生氢气D．都钝化（2）常温下，铝粉和铁粉分别放入氢氧化钠溶液中，能反应产生氢气的是，（3）铝热反应的化学方程式：2Al＋Fe2O32Fe＋Al2O3，其氧化剂是。A．AlB．FeC．Fe2O3D．Al2O320．历史上金、银、铜主要是作为货币金属或装饰品被应用。(1)金、银、铜常被作为钱币流通，从化学角度来看，主要是利用它们的(填字母)。A．硬度适中B．密度适中C．在自然界里都可得到纯净的单质D．不活泼性(2)提炼黄金的过程一般要使用化学药品氰化物，其直接后果是(填字母)。①污染水体②破坏臭氧层③危害工人的生命与健康④破坏植被A．①②

B．①②③C．②④

D．①③④(3)古代的“药金”外观与金相似，常被误认为金子。它的冶炼方法如下：将ZnCO3、赤铜(Cu2O)、木炭混合加热到800℃，得到金光闪闪的“药金”，则药金的主要成分是，有关化学方程式为(4)用“药金”制成的假金元宝欺骗人的事件屡有发生。下列能区别其真伪的方法是(填字母)。A．测定密度

B．放入硝酸中C．放入盐酸中

D．观察外表(5)在化学反应中，铜元素可表现为0、＋1、＋2价。在西汉古籍中曾有记载：曾青得铁则化为铜[即：曾青(CuSO4)跟铁反应就生成铜]。试写出该反应的化学方程式：。(6)铜器表面有时会生成铜绿[Cu2(OH)2CO3]，这层铜绿可用化学方法除去。试写出除去铜绿而不损伤器物反应的化学方程式：专题9金属与人类文明第一单元金属的冶炼方法第1课时金属的冶炼方法[学习目标]熟知铁、铝的冶炼原理和方法。知道金属在自然界中的存在形态和金属冶炼的一般方法，会写相关的化学方程式。认识我国古代文明与金属冶炼的关系；感受物质制备中丰富的化学思想。课前预习课前预习知识点01金属的存在形式1．金属的存在（1）在自然界中，只有少量金属以游离态形式存在于地壳中，地壳中的大多数金属以化合态形式存在。一些金属以离子或矿石的形式分布于海洋中。（2）金属的存在形式与金属的活动性有关。活动性较强的金属，以各种化合态存在；活动性较弱的金属，有可能以游离态形式存在。2．常见金属的存在形式（1）铁的单质主要存在于陨石中，铁的化合态有赤铁矿（主要成分Fe2O3）、黄铁矿（主要成分FeS2）等。（2）铝元素存在于铝土矿（主要成分Al2O3）中。（3）银元素有自然银、辉银矿（Ag2S）、碲银矿（Ag2Te）。知识点02金属的冶炼1．金属的冶炼（1）利用化学反应使金属元素从化合态变为游离态的过程称为金属的冶炼。（2）工业上常用的金属冶炼方法有热分解法、高温还原法、电解法等。2．电解熔融法活泼金属如Na、Mg、Al等一般通过电解法冶炼。工业上冶炼金属钠的方程式为2NaCl(熔融)eq\o(=====,\s\up7(通电))2Na＋Cl2↑。工业上冶炼金属镁的方程式为MgCl2(熔融)eq\o(=====,\s\up7(通电))Mg＋Cl2↑。3．高温还原法高温还原法可以冶炼大部分金属，常用的还原剂有CO、H2、C和活泼金属。CuO与CO反应的化学方程式为CuO+H2eq\o(=====,\s\up7(△))Cu+H2O。ZnO与焦炭反应的化学方程式为2ZnO+Ceq\o(=====,\s\up7(△))2Zn+CO2↑。4．热分解法不活泼的金属，可以采用热分解法进行冶炼热分解Ag2O制取Ag：2Ag2Oeq\o(=====,\s\up7(△))4Ag+O2↑。热分解HgO制取Hg：2HgOeq\o(=====,\s\up7(△))2Hg+O2↑。5．铁的冶炼——高炉炼铁（1）原料：铁矿石、焦炭、空气、石灰石。（2）设备：炼铁高炉。（3）冶炼过程（以赤铁矿为原料）：①焦炭与空气反应，提供热量C＋O2eq\o(=====,\s\up7(点燃))CO2（写化学方程式）。②制取COC＋CO2eq\o(=====,\s\up7(高温))2CO（写化学方程式）。③CO还原Fe2O3Fe2O3＋3COeq\o(=====,\s\up7(高温))2Fe＋3CO2（写化学方程式）。（4）焦炭的作用：提供热量、制取还原剂CO、作为生铁的成分。（5）石灰石的作用是将铁矿石中的SiO2形成炉渣除去，反应方程式为：CaCO3eq\o(=====,\s\up7(高温))CaO＋CO2↑、CaO＋SiO2eq\o(=====,\s\up7(高温))CaSiO3。知识点03铝热反应1．铝热反应（1）铝热反应铝粉与某些金属氧化物混合，在高温条件下发生反应，放出大量的热量，该反应叫铝热反应。（2）铝热剂铝粉与某些金属氧化物以一定比例形成的混合物叫铝热剂。（3）应用工业上常用铝热反应冶炼熔点较高的金属。工业上常用铝与Fe2O3的反应来焊接钢轨。2．铝与Fe2O3的反应（1）反应条件：高温，反应通过点燃镁条，镁条与KClO3反应产生高温引发。（2）反应方程式：2Al＋Fe2O3eq\o(=====,\s\up7(高温))2Fe＋Al2O3。3．其他铝热反应某些金属氧化物如V2O5、Cr2O3、MnO2等也能发生铝热反应。写出Al与V2O5反应的化学方程式：10Al＋3V2O5eq\o(=====,\s\up7(高温))6V＋5Al2O3。知识点04铝的冶炼1．从铝土矿中提取铝的工艺流程（1）碱溶：Al2O3+2NaOH=2NaAlO2+H2O。（2）酸化：NaAlO2+CO2+2H2O=Al(OH)3↓+NaHCO3。（3）灼烧：2Al(OH)3eq\o(=====,\s\up7(高温))Al2O3+3H2O。（4）电解：2Al2O3eq\o(=====,\s\up7(通电))4Al+3O2↑。2．电解铝电解氧化铝时需要加入冰晶石(Na3AlF6)，其作用是作助熔剂，降低氧化物的熔化温度。知识点总结知识点总结考点1金属的存在形式1．金属的存在形式(1)游离态：以单质形式存在，比如自然金和自然银等。(2)化合态：以化合态形式存在，比如铁元素存在于赤铁矿中，铝元素存在于铝土矿中等。(3)还有一些金属以离子或矿石的形式分布于海洋中，如钠、镁、锰等。2．金属的存在形式与其活动性的关系(1)活动性较强的金属，以各种各样的化合态存在于自然界中。(2)活动性较弱的金属，有可能以游离态形式存在。3．铁、银元素的存在形式(1)铁元素在自然界中存在形式既有游离态也有化合态，主要以化合态的形式存在。铁元素有单质(主要存在于陨石中)氧化物和硫酸盐等存在形式。(2)银元素有自然银、辉银矿(Ag2S)、碲银矿(Ag2Te)等存在形式。注意：下图表示金属活动性顺序表中铜、锡、铁和铝元素被人类大规模开发利用的大致年限。(1)新石器中期，在我国的河北和甘肃等地就已用自然铜来打制铜器，俄罗斯和意大利都有自然铜的矿产地。但很少听闻关于自然铁(单质铁)矿产的报道。为什么？提示铁的金属活动性较铜强，自然界中没有自然铁，自然铁主要存在于陨石中。(2)根据以上金属的活动性和人类开发利用这些金属时间的数据，你发现了什么规律？提示金属的活动性越弱，人类开发、利用它的时间越早；金属的活动性越强，人类开发、利用它的时间越迟。(3)找出你熟悉的2～3种金属单质，说明它们的制备方法，写出有关的化学方程式。提示金属Na、Mgeq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(2NaCl熔融\o(=,\s\up7(通电))2Na＋Cl2↑,MgCl2熔融\o(=,\s\up7(通电))Mg＋Cl2↑))考点2金属的冶炼1．金属冶炼(1)定义：利用化学反应使金属元素从化合态变为游离态的过程。(2)金属的冶炼方法①热分解法：适合冶炼金属活动性较差的金属。例如：2Ag2Oeq\o(=,\s\up7(△))4Ag＋O2↑,2HgOeq\o(=,\s\up7(△))2Hg＋O2↑。②高温还原法：用还原剂(CO、C、H2和活泼金属等)还原金属氧化物，适合冶炼金属活动性顺序表中锌到铜之间的大多数金属。例如：2Al＋Cr2O3eq\o(=,\s\up7(高温))2Cr＋Al2O3。③电解法：适合冶炼金属活动性较强的金属(一般为金属活动性顺序表中铝及铝前面的金属)。例如：MgCl2(熔融)eq\o(=,\s\up7(通电))Mg＋Cl2↑，2NaCl(熔融)eq\o(=,\s\up7(通电))2Na＋Cl2↑，2Al2O3(熔融)eq\o(=,\s\up11(通电),\s\do4(冰晶石))4Al＋3O2↑。2.铁的冶炼(1)高炉炼铁①原料：铁矿石、焦炭、石灰石等。②设备：炼铁高炉。③原理：高温下用还原剂将铁从其化合物中还原出来。④冶炼过程(2)铝热法炼铁铝热反应实验中的有关问题实验装置实验现象①镁带剧烈燃烧，放出大量的热，并发出耀眼的白光，氧化铁与铝粉在较高温度下发生剧烈的反应；②纸漏斗的下部被烧穿，有熔融物落入沙中实验结论高温下，铝与氧化铁发生反应，放出大量的热，反应的化学方程式：Fe2O3＋2Aleq\o(=,\s\up7(高温))2Fe＋Al2O3原理应用①冶炼熔点较高、活动性弱于Al的金属，如钒、铬、锰、钨等。②金属焊接，如焊接钢轨等注意：(1)金属的冶炼方法与金属活动性的关系eq\o(→,\s\up11(KCaNaMgAlZnFeSnPbHCuHgAgPtAu),\s\do4(电解法高温还原法热分解法物理提炼法))(2)在工业上还有一种冶炼方法叫做湿法冶金，即利用活泼金属把不活泼金属从它的盐溶液中置换出来。例如：CuSO4＋Fe=Cu＋FeSO4。【大招总结】1．铝热反应的本质利用铝的还原性，将难熔金属从其氧化物中置换出来：2mAl＋3MnOmeq\o(=====,\s\up7(高温))mAl2O3＋3nM。2．反应特点在高温下进行，反应迅速，放出大量的热。新生成的金属单质呈液态且易与Al2O3分离。3．铝热剂（1）在铝热反应中，反应混合物(铝粉、金属氧化物)称为铝热剂。（2）能与Al组成铝热剂的金属氧化物常见的有Fe2O3、Fe3O4、Cr2O3、MnO2、V2O5等。4．镁条、KClO3的作用是引燃、助燃作用。5．应用(1)在生产上，可用于焊接钢轨等。(2)在冶金工业上用于冶炼难熔金属。6．金属冶炼的一般方法（1）电解法：适合冶炼金属活动性较强的金属(一般为金属活动性顺序表中铝及铝前面的金属)。例如：MgCl2(熔融)eq\o(=====,\s\up7(通电))Mg＋Cl2↑（2）高温还原剂法：用还原剂(CO、C、H2、Al等)还原金属氧化物，适合冶炼金属活动性顺序表中Zn到Cu之间的大多数金属。例如：2Al＋Cr2O3eq\o(=====,\s\up7(高温))2Cr＋Al2O3（3）热分解法：适合于冶炼金属活动性较差的金属。例如：2Ag2Oeq\o(=====,\s\up7(△))4Ag＋O2↑在工业上还有一种冶炼方法叫做湿法冶炼。它是利用在溶液中发生的化学反应提取和分离金属的过程。例如：CuSO4＋Fe=Cu＋FeSO47．铁的冶炼（1）原料：铁矿石、焦炭、空气、石灰石等。（2）设备：炼铁高炉。（3）反应原理：用还原剂将铁从其化合物中还原出来。（4）工艺流程：从高炉下方鼓入空气与C反应产生CO2并放出大量的热量；CO2再与灼热的C反应，生成CO；CO在高温下将氧化铁还原为铁。（5）铁矿石中含有SiO2需除去：石灰石在高温下分解生成氧化钙和二氧化碳，氧化钙与铁矿石中的二氧化硅等反应生成炉渣，炉渣的密度比铁水小，故浮在铁水上面，从而分离得到铁水。（6）炼铁的主要化学反应还原剂的形成：C＋O2eq\o(=====,\s\up7(点燃))CO2，C＋CO2eq\o(=====,\s\up7(高温))2CO。铁的还原：Fe2O3＋3COeq\o(=====,\s\up7(高温))2Fe＋3CO2。炉渣的形成：CaCO3eq\o(=====,\s\up7(高温))CaO＋CO2↑，CaO＋SiO2eq\o(=====,\s\up7(高温))CaSiO3。（7）主要产品：用这种方法炼出来的铁是含碳2%～4.5%的生铁。将生铁进一步炼制，就可以得用途更广泛的钢(含碳0.03%～2%)。8.金属的存在形式(1)游离态：以单质形式存在，比如自然金和自然银等。(2)化合态：以化合态形式存在，比如铁元素存在于赤铁矿中，铝元素存在于铝土矿中等。(3)还有一些金属以离子或矿石的形式分布于海洋中，如钠、镁、锰等。9．金属的存在形式与其活动性的关系(1)活动性较强的金属，以各种各样的化合态存在于自然界中。(2)活动性较弱的金属，有可能以游离态形式存在。10．铁、银元素的存在形式(1)铁元素在自然界中存在形式既有游离态也有化合态，主要以化合态的形式存在。铁元素有单质(主要存在于陨石中)氧化物和硫酸盐等存在形式。(2)银元素有自然银、辉银矿(Ag2S)、碲银矿(Ag2Te)等存在形式。11．金属冶炼(1)定义：利用化学反应使金属元素从化合态变为游离态的过程。(2)金属的冶炼方法①热分解法：适合冶炼金属活动性较差的金属。例如：2Ag2Oeq\o(=,\s\up7(△))4Ag＋O2↑,2HgOeq\o(=,\s\up7(△))2Hg＋O2↑。②高温还原法：用还原剂(CO、C、H2和活泼金属等)还原金属氧化物，适合冶炼金属活动性顺序表中锌到铜之间的大多数金属。例如：2Al＋Cr2O3eq\o(=,\s\up7(高温))2Cr＋Al2O3。③电解法：适合冶炼金属活动性较强的金属(一般为金属活动性顺序表中铝及铝前面的金属)。例如：MgCl2(熔融)eq\o(=,\s\up7(通电))Mg＋Cl2↑，2NaCl(熔融)eq\o(=,\s\up7(通电))2Na＋Cl2↑，2Al2O3(熔融)eq\o(=,\s\up11(通电),\s\do4(冰晶石))4Al＋3O2↑。12.铁的冶炼(1)高炉炼铁①原料：铁矿石、焦炭、石灰石等。②设备：炼铁高炉。③原理：高温下用还原剂将铁从其化合物中还原出来。④冶炼过程(2)铝热法炼铁铝热反应实验中的有关问题实验装置实验现象①镁带剧烈燃烧，放出大量的热，并发出耀眼的白光，氧化铁与铝粉在较高温度下发生剧烈的反应；②纸漏斗的下部被烧穿，有熔融物落入沙中实验结论高温下，铝与氧化铁发生反应，放出大量的热，反应的化学方程式：Fe2O3＋2Aleq\o(=,\s\up7(高温))2Fe＋Al2O3原理应用①冶炼熔点较高、活动性弱于Al的金属，如钒、铬、锰、钨等。②金属焊接，如焊接钢轨等13．下图表示金属活动性顺序表中铜、锡、铁和铝元素被人类大规模开发利用的大致年限。(1)新石器中期，在我国的河北和甘肃等地就已用自然铜来打制铜器，俄罗斯和意大利都有自然铜的矿产地。但很少听闻关于自然铁，铁的金属活动性较铜强，自然界中没有自然铁，自然铁主要存在于陨石中。(2)根据以上金属的活动性和人类开发利用这些金属时间的数据，可以发现金属的活动性越弱，人类开发、利用它的时间越早；金属的活动性越强，人类开发、利用它的时间越迟。14．金属的冶炼方法与金属活动性的关系eq\o(→,\s\up11(KCaNaMgAlZnFeSnPbHCuHgAgPtAu),\s\do4(电解法高温还原法热分解法物理提炼法))在工业上还有一种冶炼方法叫做湿法冶金，即利用活泼金属把不活泼金属从它的盐溶液中置换出来。例如：CuSO4＋Fe=Cu＋FeSO4。15.金属材料在工农业生产和社会生活的各个方面应用广泛。从使用的要求和性能看，可以从以下几个方面来分析。使用要求材料性能金属材料体现出一些力学性能延展性、硬度、塑性等起到导热和导电的作用，而且能够在一定温度范围内稳定工作金属材料的密度、熔点、导电性、导热性等物理性能密切相关在使用过程中不可避免地会暴露在空气中，或者接触到一些化学药品具有抗氧化性、耐酸碱性等化学性能从金属原材料到最后的金属产品，加工成型这一步骤必不可少可铸性、可锻性、切削加工性等工艺性能16．合金概念将两种或两种以上的金属(或金属与非金属)共熔可制备出特殊的金属材料，这种材料叫作合金性能硬度硬度一般高于它的成分金属熔点熔点一般低于它的成分金属与纯金属材料相比，合金具有优良的物理、化学或机械性能举例在焊接电子元件中使用的焊锡是锡和铅的合金，生铁和钢都是铁和碳的合金17.常见的合金(1)铝合金是目前用途广泛的合金之一，硬铝是在铝中添加了一定比例的铜、镁、锰等，密度小，强度大，具有较强抗腐蚀能力，是制造飞机和宇宙飞船的理想材料。(2)武德合金由锡(熔点232℃)、铋(熔点271℃)、镉(熔点321℃)和铅(熔点327℃)等金属按照一定的质量比制成的，熔点只有67℃，它可以用来做电器、火灾报警等装置中的保险丝。(3)镍铬铝铁、镍铬铝铜等合金具有很高的电阻率，可用于制备电路中的精密元件。(4)铁合金不锈钢是一种重要的合金钢，主要的合金元素是铬(占12%～32%)，在大气中比较稳定，不易生锈，抗腐蚀能力强，常用于制造医疗器材、厨房用具和餐具，以及地铁列车的车体等。(5)钛合金①钛合金是一种新型的金属材料，其强度高，密度小，耐热性好，易于加工，抗腐蚀性强，远优于不锈钢，即使将它们放入海水中数年，取出后仍然光亮如新。②应用钛和钛合金被认为是21世纪的重要金属材料，被广泛应用于医疗、火箭、导弹、航天飞机、船舶、化工和通信设备等领域。18．传统非金属材料：水泥、玻璃、陶瓷。19．半导体材料：硅的导电性介于导体和绝缘体之间，是一种重要的半导体材料，被广泛用于电子工业的各个领域。工业上利用二氧化硅可以制得高纯度的硅。20．光导纤维光导纤维的主要成分是二氧化硅，可用来制造通讯光缆，用于光纤通信或传送高强度的激光等。光导纤维导光能力非常强，一条光缆由上万条光导纤维组成，因此可以利用其传输大量的信息。用光缆代替普通的金属通信电缆可以节约大量有色金属。21．新型陶瓷材料新型陶瓷分为结构陶瓷和功能陶瓷两大类。结构陶瓷具有机械功能、热功能和部分化学功能，如高温结构陶瓷等，高温结构陶瓷主要有高温氧化物(如氧化铝陶瓷)和高温非氧化物(如氮化硅陶瓷)两大类。功能陶瓷具有光、电、磁、化学和生物等方面的特殊功能，如压电陶瓷等，压电陶瓷主要成分是钛酸钡和钛酸铅。典型例题典型例题【例1】下列关于金属冶炼方法叙述不正确的是A．用电解熔融AlCl3的方法来冶炼铝B．一些不活泼的金属，如Hg、Ag，可以用加热分解它们氧化物的方法来冶炼C．在高温下C、CO、Al等还原剂可以将Fe2O3还为FeD．火法炼铜(Cu2S+O22Cu+SO2)中，得到1molCu转移3mol电子【答案】A【解析】A．AlCl3是分子晶体，熔融状态不能导电，用电解熔融Al2O3的方法来冶炼铝，A错误；B．一些不活泼的金属，如Hg、Ag，其氧化物不稳定，可以用加热分解它们氧化物的方法来冶炼，B正确；C．在高温下C、CO、Al等还原剂均具有较强还原性，可以将Fe2O3还为Fe，C正确；D．火法炼铜(Cu2S+O22Cu+SO2~6e-)中，得到1molCu转移3mol电子，D正确；故选A。【例2】俗名往往反映了物质的组成、性质或用途。下列对物质俗名的理解不正确的是A．烧碱：NaOH具有可燃性 B．食盐：NaCl可用作食品调味剂C．铁红：Fe2O3可用作红色颜料 D．水银：常温下银白色的汞为液态【答案】A【解析】A．NaOH不能燃烧，A错误；B．食盐是NaCl，无毒，具有咸味，可用作食品调味剂，B正确；C．铁红是Fe2O3，为红色，是常见的红色颜料，C正确；D．水银是汞，属于金属，银白色具有金属光泽，在常温下为液体，D正确；故选A。【例3】改革开放以来，我国取得了很多世界瞩目的科技成果，下列说法不正确的是()A．蛟龙号潜水器用到钛合金，22号钛元素属于过渡元素B．港珠澳大桥用到的合金材料，具有强度大、密度小、耐腐蚀等性能C．国产C919用到的氮化硅陶瓷是新型无机非金属材料D．中国天眼传输信息用的光纤材料是高纯硅【答案】D【解析】A对，蛟龙号潜水器用到钛合金，22号钛元素位于第四周期，第ⅣB族，属于过渡元素。B对，合金材料一般具有强度大、密度小、耐腐蚀等性能。C对，氮化硅陶瓷是新型无机非金属材料。D错，中国天眼传输信息用的光纤材料是二氧化硅。【例4】下列化学方程式和冶炼方法，能体现对应金属的常见冶炼原理的是A．Fe2O3+3CO2Fe+3CO2(高炉炼铁)B．2AlCl32Al+3Cl2(电解炼铝)C．2Ag2O4Ag+O2(电解法炼银)D．NaCl(熔融)+KNa(熔融)+KCl(还原法炼金属钠)【答案】A【解析】A．高炉炼铁时，通常用CO还原Fe2O3，化学方程式为Fe2O3+3CO2Fe+3CO2，A符合题意；B．AlCl3为共价化合物，熔融时不能产生自由移动的离子，所以不能用电解熔融AlCl3的方法炼Al，B不符合题意；C．Ag2O熔融时会发生分解，所以不能用电解熔融Ag2O的方法炼银，C不符合题意；D．K的沸点比Na低，且K的成本比Na高，所以不能用熔融的NaCl与K反应炼Na，D不符合题意；故选A。【例5】某地产孔雀石的主要成分是Cu2(OH)2CO3。（1）试写出该孔雀石高温分解的化学方程式：__________________________。（2）试以（1）中所得金属氧化物为原料，分别采用湿法冶炼和高温冶炼的方式制取金属铜。供选择的试剂有：①木炭，②铁屑，③生石灰，④稀硫酸，不得另选其他试剂，写出反应的化学方程式。A．湿法冶炼：__________________________________(可不填满，也可补充，下同)。B．高温冶炼：________________________________。答案：(1)Cu2(OH)2CO3eq\o(=====,\s\up7(高温))2CuO＋H2O↑＋CO2↑(2)A：CuO＋H2SO4===CuSO4＋H2OFe＋CuSO4===FeSO4＋CuB：2CuO＋Ceq\o(=====,\s\up7(高温))2Cu＋CO2↑解析：孔雀石受热发生分解反应[实际上为Cu(OH)2、CuCO3的分解反应]：Cu2(OH)2CO3eq\o(=====,\s\up7(高温))2CuO＋H2O↑＋CO2↑。由CuO炼铜，可用焦炭还原法：C＋2CuOeq\o(=====,\s\up7(高温))2Cu＋CO2↑；也可用铝热还原法；Cu2(OH)2CO2和CuO都不溶于水，但溶于硫酸，可以采用湿法炼铜。强化训练强化训练1．现有X、Y两种金属，如果把X、Y分别放入稀盐酸中，X溶解并产生氢气，Y不反应；如果把Y放入到硝酸铜溶液中，无任何现象，则X、Y、Cu的金属活动性强弱顺序是A．Cu>X>Y B．X>Cu>Y C．X>Y>Cu D．Y>X>Cu【答案】B【详解】现有X、Y两种金属，如果把X、Y分别放入稀盐酸中，X溶解并产生氢气，Y不反应，说明X的位置排在氢的前面，Y的位置排在氢的后面，即X＞H＞Y；如果把Y放入到硝酸铜溶液中，无任何现象，说明Y的金属活动性比铜弱，即铜＞Y。氢的位置排在铜的前面，则X、Y、Cu的金属活动性强弱顺序是X＞Cu＞Y，故选：B。2．大部分金属的冶炼都是通过高温下发生的氧化还原反应来进行的，常用的还原剂有焦炭、二氧化碳、氢气等，一些活泼金属也可以作还原剂，下列金属不能通过铝热反应原理制取的是A．钠 B．铁 C．铜 D．锌【答案】A【详解】钠的金属性比铝活泼，不能用铝热反应制备，只能用电解法制备，锌、铁、铜的金属性弱于铝，能用铝热反应制备，故选A。3．工业冶炼镁的反应：MgCl2(熔融)Mg+Cl2↑，下列金属的冶炼方法与其相同的是A．Na B．Hg C．Cu D．Ag【答案】A【详解】A．工业用电解熔融的氯化钠冶炼金属钠，与冶炼镁的方法相同，故选A；B．用“热分解法”冶炼金属汞，与冶炼镁的方法不同，故不选B；C．用热还原法冶炼金属铜，与冶炼镁的方法不同，故不选C；D．用“热分解法”冶炼金属银，与冶炼镁的方法不同，故不选D；故答案为A。4．下列有关物质性质与用途具有对应关系的是A．受热易分解，可用于制氮肥 B．铝具有强还原性，可用于冶炼金属锰C．易溶于水，可用于工业电解制备钠 D．硅耐高温，可用来作半导体【答案】B【详解】A．碳酸氢铵可用于制氮肥是因为化合物中含有铵根离子，与碳酸氢铵受热易分解无关，故A错误；B．铝具有强还原性，能与锰的氧化物发生铝热反应生成氧化铝和锰，常用于冶炼金属锰，故B正确；C．氯化钠可用于工业电解制备钠是因为电解熔融的氯化钠可生成钠和氯气，与氯化钠易溶于水无关，故C错误；D．硅可用来作半导体是因为硅是良好的半导体材料，与硅耐高温无关，故D错误；故选B。5．下列说法中正确的是A．同周期相邻主族元素的原子序数一定相差1B．常温下H2O是液体，而H2S是气体，这是由于水分子间存在氢键的缘故C．Al与MgO可组成铝热剂D．在火法炼铜反应Cu2S+O22Cu+SO2中，当0.8molO2反应时，共转移了3.2mol电子【答案】B【详解】A．短周期同周期的IIA族与IIIA族元素的原子序数一定相差1，第四、五周期两种元素的原子序数相差11，第六、七周期原子序数则相差25，A错误；B．常温下H2O是液体，而H2S是气体，这是由于二者都是由分子通过分子间作用力结合形成的物质，H2S分子之间只存在分子间作用力，而H2O的分子间除存在分子间作用力外，还存在氢键，氢键的存在增加了H2O分子之间的吸引作用，导致H2O的分子之间的吸引力增强，因而H2O是液体，而H2S是气体，B正确；C．由于金属活动性Mg＞Al，所以Al与MgO不可组成铝热剂，C错误；D．在该反应中失去电子的元素只有S，得到电子的元素有Cu、O，当有1molO2发生反应，转移6mol电子，则当0.8molO2反应时，共转移了4.8mol电子，D错误；故合理选项是B。6．下列所示物质的制备方法正确的是A．实验室从海带中制取单质碘：取样→灼烧→溶解→过滤→萃取→蒸馏B．从海水中提取溴：浓缩海水溴水含(g)空气HBr(aq)(g)→(l)C．从海水中提金属镁：浓缩海水(aq)MgD．以铝土矿为原料制备金属铝：(aq)(s)Al【答案】B【详解】A．海带中碘以离子形式存在，需要氧化为单质，则需要氧化后萃取，A错误；B．海水中提取溴一般是先将海水中的溴离子氧化为溴单质，溴易挥发，利用热空气将溴单质吹出，用SO2和H2O将溴单质转化为HBr，再通入氯气氧化得到溴单质，利用水蒸气将溴单质吹出变为溴蒸气，最后液化为液态溴，B正确；C．从海水中提金属镁，先加入石灰乳，将镁离子转化为氢氧化镁沉淀，再将氢氧化镁沉淀分解为氧化镁，最后电解熔融氯化镁得到金属镁，镁为活泼金属，不能通过电解氯化镁溶液得到金属镁，C错误；D．可在HCl气流中蒸发得到无水氯化铝，而氯化铝为共价化合物，不能通过电解熔融的氯化铝冶炼铝，D错误；故选B。7．化学与人类生产、生活、科研、环境等密切相关，下列有关说法错误的是A．将煤气化，有利于提供更多的能量，而且有效地减少温室气体的产生B．北京冬奥会上用氢气做交通车能源，理论上氢燃料电池汽车使用时不会产生污染物C．植树造林有利于实现“碳中和”，其捕获和储存大气中的过程涉及了氧化还原反应D．工业上均用电解方法来冶炼金属Na、Mg、Al【答案】A【详解】A．根据盖斯定律，反应物的状态无法改变反应的能量，故A错误；B．氢燃料电池汽车使用时产物为水，对环境无污染，所以属于清洁能源，故B正确；C．植树造林增加了植被的覆盖面积，植物可以通过光合作用将二氧化碳和水转化为糖类并释放出氧气，属于氧化还原反应，故C正确；D．工业上采用点解熔融氯化钠、氯化镁和氧化铝的方法冶炼金属Na、Mg、Al，故D正确；故选A。8．下列变化过程不属于金属冶炼的是A．电解氧化铝 B．铁在氧气中燃烧C．铁矿石与焦炭在高温下反应 D．Al粉与MnO2在高温下反应【答案】B【分析】金属冶炼就是把金属从金属化合物中提炼出来的过程，形成金属单质。【详解】A．电解氧化铝冶炼铝，属于金属冶炼的原理，故A不选；B．铁在氧气中燃烧生成四氧化三铁，没有金属单质生成，不属于金属冶炼，故B选；C．铁矿石与焦炭在高温下反应生成铁单质，属于金属冶炼的原理，故C不选；D．铝粉与二氧化锰在高温下反应生成锰金属单质，属于金属冶炼的原理，故D不选；故选B。9．下列关于金属性质的叙述正确的是A．金属一般都容易导电导热，有延展性B．金属具有较高的硬度和熔点C．所有金属都是固态D．金属单质都能与稀H2SO4反应产生H2【答案】A【详解】A．金属一般都易导电、易导热、有延展性，A项正确；B．有的金属的硬度和熔点较低，如Na、K等金属质软，Hg常温呈液态、熔点低，B项错误；C．不是所有金属都是固态，如金属Hg常温下呈液态，C项错误；D．金属活动性在H前面的金属单质能与稀H2SO4反应产生H2，金属活动性在H后面的金属单质不能与稀H2SO4反应产生H2，D项错误；故答案选A。【点睛】金属一般具有不透明、有金属光泽、易导电、易导热、有延展性等物理通性，但不同金属的密度、熔点和沸点、硬度差别较大，这些性质都与金属的结构特点有关。应用金属活动性顺序表判断金属能否与稀H2SO4反应。10．下列有关金属的工业制法正确的是（

）A．制钛：用金属钠置换氯化钛（）溶液中的钛B．炼铁：用在高温下还原铁矿石中的铁C．制钠：以海水为原料制得精盐，再电解纯净的溶液D．炼铜：电解精炼黄铜矿得到纯度为99.9％的铜【答案】B【详解】A．将金属钠投入到氯化钛溶液中，钠先与水反应，故应用金属钠与熔融的氯化钛反应来制取金属钛，故A错误；B．工业制铁是CO还原铁矿石：3CO+Fe2O32Fe+3CO2，故B正确；C．工业制钠是电解熔融NaCl：2NaCl2Na+Cl2↑，而电解纯净的NaCl溶液：2NaCl+2H2O2NaOH+H2↑+Cl2↑，得不到钠，故C错误；D．黄铜矿(主要成分为CuFeS2)经过冶炼后得到粗铜，粗铜进行电解经电解精炼得到99.9%的铜，故D错误；故选：B。【点睛】钠化学性质活泼，在与盐溶液反应时会先和溶液中的水反应。11．下列叙述中不正确的是选项叙述Ⅰ叙述ⅡA向NaAlO2溶液中滴入NaHCO3溶液有白色沉淀生成AlO结合H+能力比CO强B实验室常用MgSO4溶液与NaOH溶液制备Mg(OH)2沉淀Mg(OH)2不溶于强碱C铝粉和氧化铁粉末可发生铝热反应铝单质具有还原性D盐酸、氨水均能溶解Al(OH)3Al(OH)3是两性氢氧化物A．A B．B C．C D．D【答案】D【详解】A．向NaAlO2溶液中滴加饱和NaHCO3溶液，偏铝酸根和氢离子结合生成氢氧化铝白色沉淀，促进碳酸氢根离子电离生成CO，可知AlO结合H+能力比CO强，故A正确；B．氢氧化镁是碱难溶于水和过量强碱，用MgSO4溶液与过量NaOH溶液制备Mg(OH)2沉淀，说明Mg(OH)2不溶于强碱，故B正确；C．铝的还原性大于铁，所以铝粉和氧化铁粉末可发生铝热反应，故C正确；D．氨水的弱碱，Al(OH)3不溶于氨水，故D错误；选D。12．下面的物质不能由金属和稀酸溶液反应生成的是A．FeSO4 B．MgSO4 C．FeCl3 D．ZnSO4【答案】C【详解】A．铁和稀硫酸生成硫酸亚铁和氢气，A正确；B．镁和稀硫酸生成硫酸镁和氢气，B正确；C．铁和稀盐酸生成氯化亚铁，不是氯化铁，C错误；D．锌和稀硫酸生成硫酸锌和氢气，D正确；故选C。13．孔雀石的主要成分是Cu2(OH)2CO3。我国古人用孔雀石和焦炭混合共热的方法炼铜，其冶炼方法属于A．热还原法 B．湿法炼铜 C．热分解法 D．电解冶炼法【答案】A【分析】一般来说，活泼金属K、Ca、Na、Mg、Al一般用电解熔融的氯化物(Al是电解熔融的三氧化二铝)制得；较活泼的金属Zn、Fe、Sn、Pb、Cu等用热还原法制得，常用还原剂有(C、CO、H2等)；不活泼金属Hg、Ag用加热分解氧化物的方法制得，Pt、Au用物理分离的方法制得，据此分析解答。【详解】A.孔雀石受热发生分解：Cu2(OH)2CO32CuO+CO2↑+H2O，由CuO炼铜，可用焦炭还原法：2CuO+C2Cu+CO2↑，属于热还原法，A正确；B.Cu2(OH)2CO3和CuO都不溶于水，且当时没有强酸，也不可能采用湿法炼铜，B错误；C．Al的活泼性大于Cu，所以掌握Cu的冶炼方法早于Al，虽然也可用铝热还原法：3CuO+2AlAl2O3+3Cu，但我国古代还没有掌握冶炼铝的技术，因此不可能采用铝热法冶炼，C项错误；D.我国古代没有电，不可能用电解冶炼法，D错误；故合理选项是A。【点睛】本题考查金属冶炼的知识，明确金属活泼性强弱与冶炼方法的关系是解本题关键，会根据金属活泼性选取合适的冶炼方法，要注意结合实际分析解答，为易错题。14．下列性质中体现了金属物理通性的是（

）A．铜能导电传热、有延展性 B．铝常温下不溶于浓硝酸C．铁能够被磁铁磁化 D．钠与水剧烈反应放出氢气【答案】A【分析】金属通性指的是金属的某些共有的物理性质，如“不透明、有金属光泽、有延展性、导热性、导电性”等。【详解】A.铜能导电传热、有延展性，属于金属的物理通性，故A正确；B.铝常温下不溶于浓硝酸是发生了钝化，铝，铁遇到浓硫酸，浓硝酸表面生成致密的氧化膜，属于化学性质，不属于金属的物理通性，故B错误；C.铁能够被磁铁磁化是铁的特性，属于铁的物理性质，不属于金属的通性，故C错误；D.钠或者一部分活泼金属与水剧烈反应放出氢气，属于部分金属的化学性质，不属于金属的物理通性，故D错误；答案选A。【点睛】金属通性指的是金属的某些共有的物理性质，如“不透明、有金属光泽、有延展性、导热性、导电性”等。15．我国古代地理名著《水经注》中有如下记载：“屈茨二百里有山，夜则火光，昼则旦烟，人取此山石炭冶此山铁，恒充三十六国用”，下列有关理解正确的是A．“石炭”是焦炭 B．“山铁”是单质铁C．“石炭”能用于还原铁矿石 D．“石炭”夜晚燃烧时不冒烟【答案】C【详解】A．由题文的内容可知，石炭是直接取于山中的，没有经过化学加工，而焦炭是煤经过加工而成的，所以石炭不应该为焦炭，故A项错误;B．山铁应为炼铁的铁矿石，而不是单质铁，故B项错误;C．由原文可知，人们用石炭冶炼山铁，而山铁是铁矿石，所以石炭应有还原性，它可以还原铁矿石，故C项正确;D．由“夜则火光，昼则旦烟”可知，石炭燃烧时有烟生成，只是晚上不能看到烟而已，故D项错误。故答案为C。16．请写出正确的化学反应方程式：(1)Al投入氢到氧化钠溶液中(2)铝热反应(Al+Cr2O3)(3)碳与浓硝酸反应(4)浓硝酸的不稳定性(5)偏铝酸钠的溶液中逐滴滴加一定浓度的盐酸【答案】2Al+2NaOH+2H2O=2NaAlO2+3H2↑2Al+Cr2O32Cr+Al2O3C+4HNO3=CO2↑+4NO2↑+2H2O4HNO3=O2↑+4NO2↑+2H2ONaAlO2+HCl+H2O=Al(OH)3↓+NaCl【详解】(1)Al投入氢到氧化钠溶液中，生成偏铝酸钠和氢气，化学方程式为：2Al+2NaOH+2H2O=2NaAlO2+3H2↑；(2)Al和Cr2O3发生铝热反应，生成Cr和Al2O3，化学方程式为：2Al+Cr2O32Cr+Al2O3；(3)碳与浓硝酸反应生成二氧化碳，二氧化氮和水，化学方程式为：C+4HNO3=CO2↑+4NO2↑+2H2O；(4)浓硝酸不稳定性，易分解成二氧化氮，氧气和水，化学方程式为：4HNO3=O2↑+4NO2↑+2H2O；(5)偏铝酸钠的溶液中逐滴滴加一定浓度的盐酸（盐酸量不足），生成氢氧化铝和氯化钠，化学方程式为：NaAlO2+HCl+H2O=Al(OH)3↓+NaCl；17．下列有关金属冶炼的说法不正确的是。A．可以用电解熔融氯化钠的方法来制取金属钠B．银可以采用热分解法，即通过加热Ag2O制得C．用电解法冶炼铝时，原料是氯化铝D．高炉炼铁中利用焦炭直接将铁矿石还原为铁单质E．工业上可以用铝热反应来冶炼某些熔点较高的金属，如铬、锰F．用铝与氧化镁的混合物作铝热剂冶炼镁G．以铝土矿为原料获得氧化铝固体，电解熔融的氧化铝得到铝H．利用焦炭与氧气反应生成的CO在高温下还原铁矿石得到铁【答案】CDF【详解】A．钠性质活泼，可以用电解熔融氯化钠的方法来制取金属钠，故A正确；B．银性质稳定，用热分解氧化物方法制取，可以通过加热Ag2O制得，