专题9 第1单元 金属的冶炼方法-【金版教程】2024-2025学年高中化学必修第二册创新导学案word（苏教版2019）

学科网书城 0 品牌书店·知名教辅·正版资源 D.zxxk.com 您身边的互联网+教辅专家 专题9 金属与人类文明 第一单元 金属的治炼方法 学习标 1. 能从物质性质与反应条件角度解释不同金属治炼方法的差异,会写相关的 化学方程式。2.认识我国古代文明与金属治炼的关系。3. 感受物质制备中的化学思想。 学习理解 一、金属的存在形式 1. 一般而言,活动性较强的金属,在自然界中以supl(0l)化合态存在;活动性较弱的金属; 有可能以supl(02)游离态形式存在,如:金。有的金属元素能以游离态和化合态存在,如 supl(03)铁、supl(04)银元素等。 2. 金属越活泼,人类开发、利用的越晚。 二、金属的冶炼 1. 定义:利用化学反应使金属元素从supl(01)化合态变为supl(02)游离态的过程称为金属 冶炼。 2. 金属冶炼方法 (1)热分解法 适合治炼supl(01)不活泼金属,如通过加热氧化银(AgO)来制备金属银,化学方程式为 supl(02)2Ag.△4Ag+O土.。 (②)高温还原法 适合治炼金属活动性顺序表中辞到铜之间的大多数金属,常用的还原剂有supl(03)C、CO、 H.和活泼金属等。 (③)电解法 适合治炼sup1(04)较活泼金属(纳、铁、错等),如治炼错的化学方程式为2AlO(熔融) 通电冰晶石4A1+3O1。 3. 高炉炼铁 (1)设备:炼铁高炉。 _ 学科网书城 0 品牌书店·知名教辅·正版资源 b.zxxk.com 您身边的互联网+教辅专家 (2)原料: sup1(01)铁矿石、焦炭、石灰石、空气。 (3)原理:在高温下,用还原剂(主要是supl(02)CO)把铁从铁矿石中还原出来。 (4)主要反应 1C+o益□co. 还原剂 的生成 co.+c高温2co 铁矿石 高温2Fe+3CO: 的还原 ■3CO+Fe.0 生成 -Cao+sio高温Casio; 4. 错热反应 (1)概念:错粉与某些sup1(01)金属氧化物在高温条件下的反应。 (2)错热剂:错粉与某些难熔的supl(02)金属氧化物以supl(03)一定比例形成的混合物。 高温 (3)反应方程式(如与FeOs):supl(04)2Al+FeO. "2Fe十AlO (4)反应特点:反应sup1(05)放出大量的热,生成氧化错和相应的金属。 (5)应用:熠接钢轨、治炼熔点)supl(06)较高的金属(如钥、络、等)。 5. 铅的冶炼 (1)工艺流程 NaOH CO. 溶液 冰晶石 ①溶解 酸化② 铅土过滤N过AOHD D灼A10①A1 溶液 1③ ,电解 (②有关反应 ①溶:supl(01)AlO+2NaOH-2NaAlO+HO ②酸化:supl(02)NaAlO+CO+2HOAl(OHD1+NaHCO; 灼烧 ③灼烧:2A1(OH); AlO:+3HO ④电解:2AlO(熔融)--通电Na3AIF64A1+3O1。 基础辨析。判断正误,正确的打“/”,错误的打“X”。 (1)化合态的金属元素被还原时,一定得到相应的金属单质。( _~ (2)铜是人类使用和开发比较早的金属之一。( ) (③)Na、K等活泼金属可用CO还原法治炼。( _ 学科网书城 品牌书店·知名教辅·正版资源 b.zxxk.com 您身边的互联网+教辅专家 (4)A1与MgO也能发生错热反应。( ) (5)铁元素只以化合态形式存在于矿石中。( ~ (6)错热剂是指错和氧化铁的混合物。( 答案:(1)X (2)V (3)X (4)X (5)X (6× 探究应用 启思研讨 教师独具内容 素材1 古代炼丹术士葛洪所著《抱朴子》中记载:“丹吵烧之成水银。” 素材2 唐代诗人刘禹锡在《浪淘沙九首》中有云:“美人首饰侯王印,尽是沙中浪底来。 素材3 北宋科学家沈括在《梦溪笔谈》中写道:“信州铅山县有苦泉,流以为涧。把其 水熬之,则成胆砚。亮胆砚则成铜;熬胆砚铁釜,久之亦化为铜。” 素材4 当铁轨有缝隙时,维修工人常将铅粉与氧化铁的混合物点燃,让熔融的铁水流 入铁轨的缝隙,冷却后就将铁轨牢牢地黏在一起。 [问题探究] 1. 以上素材中涉及了哪些金属的治炼?写出相关的化学方程式。 提示:素材1中涉及乘的冶炼,其化学方程式为HgS Hg+S:素材2中涉及金的获取,采 用沙里淘金的物理方法:素材3中涉及铜的治炼,其化学方程式为Fe十CuSO.- .高温 FeSO4十Cu:素材4中涉及铭热法炼铁,化学方程式为FeO。十2Al AlO:十2Fe。 2. 人类使用金属的年代先后顺序与金属的活动性有什么关系 提示:金属治炼方法的选择取决于金属在自然界中的存在状态和金属的活动性。金属越活泼, 治炼时所需条件要求越高,在人类历史上出现相对晚一些。金属越不活泼,治炼的方法越简 单,人们使用的时间越早,所以有青铜、铁器等时代的发展历程。 3. 为什么治炼时不能使用MgO,治炼错时不能使用AlCl。 提示:因为氧化钱熔点太高,不易熔化,而氧化熔点低,易熔化且熔化后易电离出自由移 动的阴、阳离子,所以用氛化钱;氧化铅是共价化合物,熔化时不能电离出自由移动的阴 阳离子,所以不能使用,只能用熔点较高的氧化错。 知识点一 金属的治炼 重点讲解 rn 学科网书城 品牌书店·知名教辅·正版资源 B.ZxxKCm 您身边的互联网+教辅专家 1. 金属的治炼原理 金属治炼的实质是使金属化合物中的金属阳离子得到电子被还原为金属单质的过程,即:M +十ne--M。 2. 金属活动性顺序与金属治炼方法的关系 金属的活动性顺序 KCaNaMgAl ZnFeSnPb(H)Cu HgAg PtAu 金属原子失电子能力 强→弱 金属阳离子得电子能力 弱→强 物理方法 主要治炼方法 电解法 热还原法 热分解法 (富集法) 3. 金属的治炼方法 (1)热分解法 2go2fg+ot 2Ag4Ag+O1 (②)高温还原法 高温 ①焦炭还原法:2CuO+C 2CuCO.1 高温 ②CO还原法:FeO.+3CO 2Fe+3CO 高温 FeO.+4Co 3Fe十4CO2 高温 ③H.还原法:WO+3H W+3HO CuO+HtCu+Ho .高温 ④错热法:Cr,O+2Al 2Cr十AlO; 高温 3VO+10Al m6V+5AlO; 通过错垫反应只能还原得到金属性比错弱的金属单质,而不能还原得到金属性比错强的金届 单质。 ③电解法 通电 MgCl(熔融) Mg+Cl 学科网书城 品牌书店·知名教辅·正版资源 D.zxxk.com 您身边的互联网+教辅专家 通电 2NaCl(熔) 2NaCl. t 电解法治炼金属,解决了很多活泼金属的阳离子难以被还原的问题。 (4)湿法治金 湿法冶金就是利用溶液中发生的化学反应(如置换、氧化还原、中和、水解反应等)对原料中 的金属进行提取和分离的治炼过程,可用于提取铎、铀及稀土金属等。例如:西汉时期,刘 安在《淮南万毕术》中记载“曾青得铁则化为铜”:Fe十+CuSO.-Cu十FeSO,宋朝时,湿 法治金已被广泛使用。 (5)富集法 由于Pt、Au在自然界中多以游离态的形式存在,经多次淘洗去掉矿粒、泥沙等杂质,便可 得到Pt、Au。 对点练习 1. 金属钾是密度最小的金属,等质量的不同金属,理可以释放出更多的电子,故常用来制造 高性能电池。已知铿的金属性介于纳和铁之间,则治炼金属铿应采用的方法是( ) A. 电解法 B. 高温还原法 C. 热分解法 D. 错热法 答案:A 解析:金属的治炼方法与金属活动性顺序的关系: --KCa Na MgAlIZnFe Sn Pb 电解法 (H) Cu|HgAgIPtAu 高温还原法 热分解法 物理法 金属钗的活动性介于纳与铁之间,应采用电解法冶炼金属钗。 2. 下表中金属的治炼原理与方法不完全正确的是( ) 治炼原理 方法 高2cu+sO: A CuS+O 热分解法 B 2AlO(熔融) 电解冰晶石4A+3O1 电解法 2Hg2ig+o: C 热分解法 D 高温 FeO:+2A1 2Fe+AlO; 高温还原法 答案:A 高温 解析:CuS+O “2Cu十SO,不属于分解反应,A错误。 学科网书城 0 品牌书店·知名教辅·正版资源 b.zxxk.com. 您身边的互联网+教辅专家 知识点二 错热反应 重点讲解 1. 实验探究 实验装置 化铁和诏 粉的混合物 (1)条剧烈燃烧 (2)氧化铁粉末和粉发生剧烈的反应 实验现象 (3)反应放出大量的热,并发出耀眼的白光 (4)纸漏斗的下部被烧穿,有熔融物落入细沙中,熔融物冷却后变成黑 色物质 实验结论 在高温下,氧化铁与错发生置换反应,并放出大量的热 _高re+A10 化学方程式 2/Al+FeO 2. 注意事项 (1)锲条要打磨净表面的氧化膜,否则难以点燃;氧化铁粉末与错粉要选择干燥的;错粉要用 没有被氧化的,否则反应难以进行。 (2)氧化铁粉末与错粉两者要混合均匀,以保证氧化铁与错都完全反应。 (3)内层滤纸要用水润湿,以防纸漏斗燃烧。 (4)蒸发I中的细沙要适量,既要防止蒸发I炸裂,又要防止熔融的液体溅出伤人。 (5)错热反应中铁条作引燃剂,KClO。作助燃剂。 对点练习 3. 等物质的量的铅与足量的下列物质进行错热反应,制得金属的物质的量最少的是 A. MnO2 B. FeO4 C.CrO; D.VO5 答案:D 解析:根据得失电子守恒,转移等量电子时,金属氧化物中金属元素价态越高,其发生铅热 反应时得到的金属越少。 4. 用如图所示装置进行错热反应: ##行 条 一氧化铁和粉的混合物 __, 学科网书城 0 品牌书店·知名教辅·正版资源 b.zxxk.com 您身边的互联网+教辅专家 观察发生的现象,回答下列问题: (1)写出该反应的化学方程式: ,在该反 是氧化剂, 应中 是还原剂。 (2)某同学为研究该实验,查阅有关资料得到如表数据: 物质 A AlO; Fe Fe2O; 熔点/C 660 2054 1535 1462 沸点/C 2467 2980 2750 _ ①该同学推测,错热反应所得到的熔融物是铁错合金。理由是该反应放出的热量使铁熔化 而铅的熔点比铁低,此时液态的铁和错熔合形成铁错合金。你认为他的解释是否合理? (填“合理”或“不合理”)。 ②设计一个简单的实验方案,证明上述所得的块状熔融物中含有金属错。该实验所用的试剂 是 ,反应的离子方程式为 答案:(1)2Al+FeO; 高温 2Fe+AlO. FeOAl (2①合理 ②氢氧化溶液 2A1+2OH-+2HO-2Al0-2+3H: 总结提升 本课总结 沿起出 热分解法(较不活泼金属) 根据 高温还原 金属 高炉炼铁 法(大部 装置 活动 分金属) 错热反应 性顺 原理 注意事项 电解法(活泼金属) 自我反思 ............................................. ........................................................... 随堂提升 1. 下列叙述正确的是( ) A. 所有金属元素都只存在于地壳中 B. 铁元素主要以化合态存在于自然界 C. 常温下所有的金属都是固态 D. 金属元素大多数以游离态存在于自然界 答案:B , 学科网书城 品牌书店·知名教辅·正版资源 b.zxxk.com 您身边的互联网+教辅专家 2. 下列关于工业上治炼错的叙述中正确的是( __ A.既可以电解熔融的氢化错,也可以电解熔融的氧化错来治炼错 B. 既可以电解熔融的氧化错,也可以用氢气或一氧化碳还原氧化错来治炼钯 C. 美国化学家霍尔在氧化错中添加冰晶石,冰晶石的作用是催化剂,加快电解反应速率 D. 熔融的氧化错电离出A1+和O2一,通电后,A3+得电子被还原,O2-失电子被氧化 答案:D 解析:AlCl;是共价化合物,其熔融状态不导电(氢化错还易升华);A1的还原性强,AO:不 能被H;或CO还原;冰晶石(NaAlF。)作助熔剂,使氧化错熔融温度降低,从而减少冶炼过程 中的能量消耗,故A、B、C均错误。 3. 下列关于金属冶炼的说法正确的是( ) A. 金属冶炼的本质是将化合态金属还原为游离态,治炼方法由金属的活动性决定 B. 铜的湿法治炼是将金属钢投入CuSO.溶液中,从而置换出铜 C. 铁通常采用高温还原法治炼,加入石灰石的目的是除去过量的碳 D. 用海水为原料制得精盐,再电解纯净的NaC1溶液可制得金属钟 答案:A 解析:B项,湿法炼铜是用铁置换出铜:C项,炼铁中加入石灰石是为了除去二氧化硅杂质, 且能防止生成SO,污染空气;D项,工业上电解熔融的NaC1来制取Na。 4. 错热反应有广泛的用途,实验装置如图甲所示。下列说法正确的是( ) 反应物的总能量高 一杀 -- ō酸智 -氧化钦和铭粉 的合物 生成物的总能量低 甲 Z. A. 错热反应的能量变化可用图乙表示 B. 工业上可用错热反应的方法提取铁 C. 在错热反应过程中没有涉及的化学反应类型是化合反应 高温 D. 该错热反应的化学方程式是8A1+3FeO 4AO+9Fe 答案:A 解析:铅热反应是放热反应,则反应物的总能量高于生成物的总能量,符合图乙中能量变化 A正确;铁的活泼性大于铅,不能用铅热反应的方法提取钱,B错误;铅热反应过程中,Mg 与O发生化合反应生成MgO,C错误;氧化铁是FeO;而不是FeO,D错误。 5. 请写出治炼下列金属的化学方程式。 学科网书城 品牌书店·知名教辅·正版资源 b.zxxk.com 您身边的互联网+教辅专家 (1)加热氧化示制单质示: (2)在高温下,一氧化碳与氧化铁反应可以制得金属铁: (3)湿法炼铜(将铁加入疏酸铜溶液中) (4)电解熔融氢化纳制得金属钟 答案:(1)2Hgo 2Hg+O:1 高温 (2)3CO+FeO; m2re+3CO2 (③)Fe+CuSO→FeSO +Cu 通电 (4)2NaCI(熔副) 2Na+Cl1 课时分层练 题号 1 2 6 7 难度 1 。 金属的 金属的 金属的治 金属的存 金属的治 铅热反 金属的性 对点 冶炼原 冶炼方 炼方法 在形式 炼原理 应 顾、铁的治炼 理 法 题号 9 10 11 12 13 8 14 难度 ★★ ★★ ★★ ★★ ★ ) ★★★ 错热反应及 识士矿治炼错的 错的 钛的 铜的 金属的 铜矿石中提取 对点 错热剂成分 工艺流程及相关 冶炼 治炼 冶炼 冶炼 铜的实验探穷 的判断 知识 [学习理解 1.《天工开物》中描述“共五个时辰,其中砣末尽化为丞,布于满条”。下列金属的治炼 方法与此相同的是( ) A. 钟 B.错 C. 银 D.铁 答案:C 2. 下列关于金属在自然界中存在形态的说法不正确的是 _ A. 地壳中含量最高的金属是铁,其次是错 B. 错在自然界中主要存在于错土矿(主要成分是氧化错)中 C. 铁主要存在于铁矿石(磁铁矿、赤铁矿、菱铁矿等)中 学科网书城 品牌书店·知名教辅·正版资源 b.zxxk.com 您身边的互联网+教辅专家 D. 金、铀等不活泼的金属以游离态形式存在 答案:A 3. 下列说法不正确的是( ) A. 有些活泼金属如错可作高温还原法的还原剂 B. 可以通过加热AgO的方法制取金属银 C. 可用焦炭或一氧化碳还原氧化错的方法来治炼铅 D. 回收废旧金属可以重新制成金属或它们的化合物 答案:C 高温 解析:错可以作还原剂冶炼一些高熔点的金属,如2Al十FeO 2Fe+AlO:错是活泼金 属,很难用还原剂把它还原出来。 4. 下列化工生产原理错误的是( ) ①可以用电解熔融氧化钟的方法来制取金属钟 ②可以将钟加入氢化钱饱和溶液中制取钱 ③用电解法治炼错时,原料是氧化错 ④炼铁高炉中所发生的反应都是放热的,故无需加热 A.②③ B.①④ C.①②③ D.②③④ 答案:D 解析:②钟可以和氛化铁饱和溶液中的水反应,故不能将铁置换出来;③电解法冶炼错所用 高温 的原料为氧化铅;④炼铁高炉中所发生的反应CO,+C 2CO属千吸热反应 5. 利用如图装置做错热反应实验,下列说法不正确的是( _ 带 _化铁和错粉 的混合物 -发血 高温 A. 该反应的化学方程式是2Al+FeO; 2Fe+AlO B. 该反应会产生高温、发出强光 C. 根据错热反应的原理,可以治炼某些高熔点的金属 D. 若反应中转移3mol电子,则消耗氧化剂的物质的量是1mol 答案:D 6. 下列关于金属治炼的叙述正确的是( ) A. 工业上可利用错热反应大量冶炼金属铁 10