9.1 金属的冶炼方法 课件 -2025-2026学年高一下学期化学苏教版必修第二册

第一单元　金属的冶炼方法 专题9 金属与人类文明 金属常见的冶炼方法 1.金属冶炼的一般方法 （1）金属冶炼方法的选择与金属的活泼性有关 金属的活动性顺序 K、Ca、Na、Mg、Al　 Zn、Fe、Sn、Pd、（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 高温还原法 热分解法 富集法 还原剂或特殊措施 通电 H2、CO、C、Al等，加热 加热 物理方法或化学方法 （2）各种冶炼方法示例 ①热分解法：不活泼的金属可以采用热分解法进行冶炼，即通过加热它们的氧化物使其分解生成金属单质和氧气。如金属汞、银的制取。 2HgO2Hg＋O2↑ 2Ag2O4Ag＋O2↑ ②高温还原法：利用金属化合物与还原剂在高温下的反应，可以制备大部分金属（如Fe、Zn等）。常用的还原剂有C、H2、CO和活泼金属等。这种高温下借助还原剂的冶炼方法称为高温还原法。 Fe2O3＋3CO2Fe＋3CO2 2CuO＋C2Cu＋CO2↑ Cr2O3＋2Al2Cr＋Al2O3 ③电解法：对于较活泼的金属（钠、镁、铝等），一般的还原剂很难将它们从化合物中还原出来，常采用电解熔融化合物的方法来制备这些金属。 2NaCl（熔融）2Na＋Cl2↑ MgCl2（熔融）Mg＋Cl2↑ 2Al2O3（熔融）4Al＋3O2↑ 2.金属冶炼的一般步骤 （1）第一步：矿石的富集。目的是除去杂质，提高矿石中有用成分的含量。 （2）第二步：金属的冶炼。利用氧化还原反应的原理，在一定条件下，用还原剂把金属矿物中的金属离子还原为金属单质。 （3）第三步：金属的精炼。采用适当的方法提炼出纯金属。如可用电解的方法精炼金属钠。 3.金属活动性与冶炼方法的关系 从左到右，金属单质的还原性、失电子能力依次减弱，金属阳离子的氧化性、得电子能力依次增强。\ 铝的冶炼 铝元素是地壳中含量最多的金属元素，主要以铝土矿（主要成分是Al2O3，还含有少量SiO2、Fe2O3等杂质）形式存在。要从铝土矿中提取铝，首先要获得纯度较高的氧化铝。由于Al2O3是两性氧化物，而杂质SiO2是酸性氧化物，Fe2O3是碱性氧化物，因而可设计出两种提纯氧化铝的方案。 方案一：碱溶法 方案二：酸溶法 金属的冶炼 冶炼方法 主要原理 举例 电解法 用电解熔融金属化合物的方法将金属元素还原出来 2NaCl（熔融）2Na＋Cl2↑； 2Al2O3（熔融）4Al＋3O2↑ 高温还 原法 高温下利用C、CO、H2、Al等还原剂将金属元素从化合物中还原出来 H2＋CuOCu＋H2O； 2Al＋Cr2O3Al2O3＋2Cr 冶炼方法 主要原理 举例 热分 解法 某些不活泼的金属离子获得电子的能力较强，用加热分解其化合物的方法可以得到金属单质 2HgO2Hg＋O2↑； 2Ag2O4Ag＋O2↑ 下列有关金属冶炼的说法，错误的是（　　） A.用电解熔融氯化镁的方法冶炼金属镁 B.在加热条件下利用氢气还原氧化铝得到金属铝 C.用铝热法冶炼熔点较高的金属铬 D.直接加热氧化银得到金属银 B 镁是活泼金属，通过电解熔融氯化镁的方法进行冶炼，A正确；铝是活泼金属，不能用氢气还原氧化铝的方法冶炼铝，工业上用电解熔融氧化铝的方法得到金属铝，B错误；铝热反应可用于冶炼熔点较高的金属，如铬等，C正确；银不活泼，直接加热氧化银可得到金属银，D正确。 通常活泼金属通过电解法制得，不活泼金属通过热分解法制得，两者之间的金属通过高温还原法制得。 铝、氧化铝的性质 （1）铝、氧化铝与稀盐酸反应 实验操作 实验现象 铝片逐渐溶解，有无色气泡冒出，将点燃的木条放在试管口，有爆鸣声 化学方程式 Al2O3＋6HCl2AlCl3＋3H2O、2Al＋6HCl2AlCl3＋3H2↑ 离子方程式 Al2O3＋6H＋2Al3＋＋3H2O、2Al＋6H＋2Al3＋＋3H2↑ （2）铝、氧化铝与NaOH溶液反应 实验操作 实验现象 试管①中一开始无气泡产生，一段时间后，铝片溶解，有无色气泡冒出；试管②中铝片溶解，立即产生无色气泡，将点燃的木条放在试管口，都有爆鸣声 化学方程式 Al2O3＋2NaOH＋3H2O2Na[Al（OH）4]、2Al＋2NaOH＋6H2O2Na[Al（OH）4]＋3H2↑ 离子方程式 Al2O3＋2OH－＋3H2O2[Al（OH）4]－、2Al＋2OH－＋6H2O2[Al（OH）4]－＋3H2↑ （3）实验结论 ①铝既能与稀盐酸反应，又能与NaOH溶液反应。 ②氧化铝既能与稀盐酸反应，又能与NaOH溶液反应。 （4）两性氧化物、两性氢氧化物的概念 ①两性氧化物：既能与酸反应，又能与碱反应的氧化物，如Al2O3。 ②两性氢氧化物：既能与酸反应，又能与碱反应的氢氧化物，如Al（OH）3。 Al（OH）3溶于盐酸：Al（OH）3＋3HClAlCl3＋3H2O。 Al（OH）3溶于NaOH溶液：Al（OH）3＋NaOHNa[Al（OH）4]。 等体积、等物质的量浓度的硫酸、氢氧化钠溶液分别放在甲、乙两烧杯中，各加等质量的铝片，生成氢气的体积比为5∶6。甲、乙两烧杯中的反应情况可能分别是（　　） A.甲、乙中都是铝过量 B.甲中铝过量，乙中碱过量 C.甲中酸过量，乙中铝过量 D.甲中酸过量，乙中碱过量 B 设硫酸、氢氧化钠溶液的体积为V，物质的量浓度为c，所加铝的物质的量为n。相关化学方程式如下： 2Al＋3H2SO4Al2（SO4）3＋3H2↑ 2 3 3 2Al＋2NaOH＋6H2O2Na[Al（OH）4]＋3H2↑ 2 2 3 若两烧杯中铝均过量，由化学方程式可知，生成H2的物质的量之比为cV∶cV＝2∶3，与题意不符，A错误；若甲中铝过量，乙中碱过量，即cV＞n＞cV，则甲中根据酸的量计算放出氢气的物质的量，为n（甲）＝cV；乙中根据铝的量计算放出氢气的物质的量，为n（乙）＝n。由题意得cV∶n＝5∶6，即n＝cV，符合cV＞n＞cV，故该情况符合题意，B正确；若甲中硫酸过量，则n＜cV，乙中铝过量，即氢氧化钠不足，则n＞cV，这种情况显然不合理，C错误；若甲中酸过量，乙中碱过量，即两烧杯中铝均不过量，由化学方程式可知，生成H2的体积相等，与题意不符，D错误。 解答本题要注意以下两点： （1）明确题目中涉及的化学反应。 （2）明确相关的物理量和计算方法，利用相关的化学方程式计算。 （2025·江苏苏州震泽中学高一月考节选）从铝土矿中提取铝的工艺流程见下图。 （1）请写出铝土矿中的Al2O3与NaOH溶液发生反应的化学方程式：　　　　　　。 Al2O3＋2NaOH＋3H2O2Na[Al（OH）4]　 Al2O3与NaOH溶液反应生成四羟基合铝酸钠，反应的化学方程式为Al2O3＋2NaOH＋3H2O2Na[Al（OH）4]。 （2）请写出CO2气体通入Na[Al（OH）4]溶液发生反应的化学方程式：　　　　。 Na[Al（OH）4]＋CO2Al（OH）3↓＋NaHCO3　 足量CO2气体通入Na[Al（OH）4]溶液反应生成氢氧化铝沉淀和碳酸氢钠，反应的化学方程式为Na[Al（OH）4]＋CO2Al（OH）3↓＋NaHCO3。 （3）电解Al2O3时添加冰晶石的作用是　　　　　　　。 作助熔剂 氧化铝的熔点高，熔融时耗能大，冰晶石可降低氧化铝的熔化温度，则电解Al2O3的时候添加冰晶石的作用是作助熔剂。 $