专题15 金属的冶炼与工艺流程-2021-2022学年高一化学期末复习重点专题突破（人教版2019必修第二册）

2021-2022学年高一化学期末复习重点专题突破 专题15 金属的冶炼与工艺流程 方法探究 一、金属的冶炼方法 金属活动性顺序与金属冶炼方法的关系 金属的活动性顺序 K、Ca、Na、Mg、Al Zn、Fe、Sn、Pb(H)、Cu Hg、Ag Pt、Au 金属原子失电子能力 强→弱 金属离子得电子能力 弱→强 主要冶炼方法 电解法 热还原法 热分解法 物理方法 (1)热分解法：适用于金属活动性顺序表中Hg及其以后的金属。 2HgO2Hg+O2↑ 2Ag2O4Ag+O2↑ (2)热还原法：适用于金属活动性顺序表中Zn、Cu之间的金属。 Fe2O3+3CO2Fe+3CO2 WO3+3H2W+3H2O Cr2O3+2AlAl2O3+2Cr (3)电解法：适用于金属活动性顺序表中Al及其以前的金属。 2Al2O3(熔融)4Al+3O2↑ 2NaCl(熔融)2Na+Cl2↑ 易错总结 (1)工业上冶炼Al时用Al2O3而不用AlCl3，因为AlCl3为共价化合物，熔化后不导电。但冶炼Al时需加入冰晶石(Na3AlF6)，以降低熔化温度。 (2)工业上冶炼Mg时用MgCl2而不用MgO，因为MgO的熔点很高，耗能大。 (3)Au、Pt一般用物理法提取。 (4)利用铝热反应不能冶炼还原性比Al强的金属，如Mg、Na等。 ①铝热反应是指金属铝与某些金属氧化物的混合物在高温条件下发生置换反应，生成氧化铝和金属单质的过程。 实质是用较活泼的还原剂铝，把活泼性相对较弱的金属从其氧化物中还原出来。 ②铝热反应实验中，镁和KClO3的作用是为铝热反应提供引发反应所需的高温，但该反应属放热反应且放出大量的热，能使生成的金属熔化为液态。 铝热反应可应用于冶炼一些高熔点金属，如铁、锰、钒等。 二、工艺流程题的解决方略 1.解答化工工艺流程题的一般思路 (1)读题干，找信息和目的。 找出题干中的“制备”或“提纯”等关键词，明确化工生产的原料、产品和杂质。 (2)看问题，根据具体的问题，找出流程中需重点分析的步骤或环节，重点抓住物质流向(进入与流出)、操作方法等。 (3)局部隔离分析，分析加入什么物质，得到什么物质，发生什么反应(或起到什么作用)。 (4)特别提醒：每题中基本上都有与流程无关的问题，可直接作答。 工艺流程图： 2．常考化工术语 常考化工术语关键词 释义 研磨、雾化 将块状或颗粒状的物质磨成粉末或将液体雾化，增大反应物接触面积，以加快反应(溶解)速率或使反应更充分，增大原料的转化率(或浸取率) 灼烧(煅烧) 使固体在高温下分解或改变结构、使杂质高温氧化、分解等。如煅烧石灰石、高岭土、硫铁矿 浸取 向固体中加入适当溶剂或溶液，使其中可溶性的物质溶解，包括水溶、酸溶、碱溶、醇溶等 酸浸 在酸性溶液中使可溶性金属离子进入溶液，不溶物通过过滤除去 过滤 固体与液体的分离 滴定 定量测定，可用于某种未知浓度物质的物质的量浓度的测定 蒸发结晶 蒸发溶剂，使溶液由不饱和变为饱和，继续蒸发，过剩的溶质就会呈晶体析出 蒸发浓缩 蒸发除去部分溶剂，提高溶液的浓度 水洗 用水洗去可溶性杂质，类似的还有酸洗、醇洗等 酸作用 溶解、除去氧化物(膜)、抑制某些金属离子的水解、除去杂质离子等 碱作用 除去油污，除去铝片氧化膜，溶解铝，调节pH、促进水解(形成沉淀等) 3.常考条件控制 (1)控制溶液的pH ①调节溶液的酸碱性，使某些金属离子形成氢氧化物沉淀析出(或抑制水解)。 ②加入酸或调节溶液至酸性还可除去氧化物(膜)。 ③加入碱或调节溶液至碱性还可除去油污，除去铝片氧化膜，溶解铝等。 ④特定的氧化还原反应需要的酸性条件(或碱性条件)。 (2)控制温度：主要从物质性质(热稳定性、水解、氧化性或还原性、溶解度、熔沸点、挥发性、胶体聚沉等)和反应原理(反应速率、平衡移动、催化剂活性、副反应)两个角度思考。 (3)控制压强：改变速率，影响平衡。 (4)使用合适的催化剂：加快反应速率，缩短达到平衡所需要的时间。 (5)趁热过滤：防止某物质降温时析出。 (6)洗涤：常见的洗涤方式有“水洗”和“乙醇洗”。“水洗”的目的是除去沉淀或晶体表面残留的杂质，当沉淀物的溶解度随温度升高而增大时一般可用冰水洗；“乙醇洗”既可以除去沉淀或晶体表面残留的杂质，又可以降低晶体的溶解度，减少损失，还可以利用乙醇易挥发的性质，加快除去沉淀或晶体表面的水分。 (7)氧化：氧化剂的选择要依据试题设置的情境，常见的氧化剂有氯气、过氧化氢、氧气和次氯酸钠等，为了避免引入新的杂质，通常选择的氧化剂有过氧化氢和氧气。 典例剖析 例1 下列有关金属冶炼的说法中，不正确的是 A．在加热情况下利用氢气还原三氧化二铝得到金属铝 B．用电解熔融氯