8.1 自然资源的开发与利用 第1课时（同步讲义）化学人教版必修第二册

第八章 化学与可持续发展 第一节 自然资源的开发利用 第1课时 自然资源的开发利用 教学目标 1．了解金属在自然界中的存在形式，掌握金属冶炼的一般方法和原理。 2．以金属矿物的开发利用为例，了解依据物质的性质及其变化综合利用资源的方法，体会化学对促进人与自然和谐相处的意义。 重点和难点 重点：金属冶炼的一般方法和原理 物质的性质及其变化综合利用 难点：金属冶炼的一般方法和原理 ◆知识点一 金属在自然界中存在的形态及冶炼 1．金属元素在自然界中存在的形态 (1)极少数的不活泼金属(金、铂等)以游离态的形式存在。 (2)绝大多数金属元素以化合物的形式存在于自然界。 (3)在地壳中，含量最高的金属元素是 ，其次是 。 2．金属冶炼原理与实质 (1)原理：将金属从化合物中 出来。 (2)实质：化合物中金属 电子被 生成金属单质。 3.金属冶炼方法 (1)加热分解法(写出化学方程式) ①制Hg： 。 ②制Ag： 。 (2)电解法(写出化学方程式) ①制Mg： 。 ②制Al： 。 ③制Na： 。 (3)热还原法：高温加热条件下用还原剂把金属还原出来 ①常用还原剂有 、 、 、 等。 ②高炉炼铁：CO还原Fe2O3的化学方程式为 。 ③铝热反应：Al还原Fe2O3的化学方程式为2Al＋Fe2O32Fe＋Al2O3。 微提醒：自然资源包括土地与土壤资源、矿产资源、生物资源、水资源、能源资源、环境资源等。可持续发展包括经济、社会、资源、环境可持续发展等。 4．合理开发和利用金属资源的主要途径 (1) ； (2)开发环保高效的金属冶炼方法； (3) ； (4) ； (5)使用其他材料代替金属材料。 归纳总结 金属活动性顺序与金属冶炼的关系 即学即练 1．金属冶炼的本质是将金属从其化合物中还原为单质。下列过程中，不属于金属冶炼的是 A．电解熔融氯化钠制取钠 B．铁丝在氧气中燃烧生成四氧化三铁 C．高温下用一氧化碳与氧化铁反应 D．用铁片置换硫酸铜溶液中的铜 2．冶炼金属一般有下列4种方法：①焦炭法；②水煤气(或氢气、一氧化碳)法；③活泼金属置换法；④电解法。这4种方法在工业上均有应用。古代有：Ⅰ、火烧孔雀石炼铜；Ⅱ、湿法炼铜。现代有：Ⅲ、铝热法炼铬；Ⅳ、从光卤石()中炼镁。对它们的冶炼方法的分类，不正确的是 A．Ⅰ，① B．Ⅱ，② C．Ⅲ，③ D．Ⅳ，④ 3．下列工业冶炼金属的方法错误的是 A． B． C． D． ◆知识点二 铝的工业冶炼 1．冶炼原理 铝是活泼金属，不能用碳还原、不能用 法，只能通过 熔融氧化铝的方式冶炼。 化学方程式： 2．工业冶炼完整流程 步骤1：铝土矿提纯（制备纯净） 原料：铝土矿（主要成分，含、等杂质） 碱溶法工艺流程： 铝土矿粉碎 → 加入NaOH溶液高温溶解 反应方程式： 说明：杂质不溶于NaOH溶液，与NaOH反应生成硅酸盐沉淀，过滤后除去废渣。 向滤液中通入过量酸化 反应方程式： 过滤得到沉淀，高温灼烧分解 反应方程式： 说明：最终得到高纯度熔融电解原料。 步骤2：电解熔融氧化铝冶炼金属铝 加入冰晶石（）作助熔剂 作用：降低（从2050℃降至约1000℃），节约电解能耗。 电解槽电极：石墨作阳极、碳素作阴极。 电极反应 - 阴极（还原反应）：（液态铝沉入电解槽底部，便于收集） - 阳极（氧化反应）： 阳极损耗说明：阳极生成的在高温下与石墨电极反应，反应方程式：，因此阳极石墨会不断损耗，需要定期更换。 3．核心知识点归纳 是 化合物，熔融态 导电，无法进行电解反应，因此不能用于冶炼铝。 冰晶石的作用：仅作为 剂，不参与电极反应，也不充当催化剂，核心作用是降低的熔点，减少电解过程中的耗电量。 产物状态：电解温度下，铝为液态，沉入电解槽底部；为气态，从电解槽中逸出。 提纯关键：利用氧化铝的两性氧化物性质——能溶于强碱（NaOH），而杂质（碱性氧化物）不溶于NaOH，从而实现除杂。 易错提醒 1.冶炼铝时，不能用碳、CO等还原剂还原，因为铝的还原性强于碳，碳无法还原出铝。 2.电解过程必须在熔融状态下进行；因为水溶液中会优先于放电，无法得到金属铝。 3.阳极石墨的损耗属于化学损耗（与氧气反应生成），并非物理磨损，因此需要定期更换。 4.铝土矿提纯中，通入必须过量，才能确保完全转化为沉淀，且过量不会溶解沉淀；不能用强酸代替，因为强酸过量会溶解沉淀。 5.铝土矿提纯过程中，与NaOH反应生成硅酸盐沉淀，会随一起被过滤除去，不进入后续滤液。 6.电解总方程式的条件必须完整书写：熔融、冰晶石、通电，三者缺一不可，否则方程式书写错误。 即学即练 1．人类大规模冶炼和使用铝的时间晚于冶炼使用铜和铁的时间，其根本原因是 A．铝元素在地壳中的含量较低 B．铝及其合金密度较小 C．铝元素金属性较强 D．铝单质的熔点较低 2．工业上以铝土矿(主要成分是氧化铝，含氧化铁杂质)为原料冶炼铝的工艺流程如下： 下列叙述正确的是 A．反应①中试剂X是稀硫酸溶液 B．试剂Y是二氧化碳，它与[Al(OH)4]-反应生成氢氧化铝 C．图中所示转化反应中包含2个氧化还原反应 D．将X与Y试剂进行对换，最终可以达到相同结果 1．金属的冶炼 (1)原理：Mn＋＋ne－===M (2)金属冶炼方法与金属活动性的关系 金属活动性顺序 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 富集法 注意：工业上冶炼镁是电解MgCl2而不是MgO的原因是MgO的熔点比MgCl2的高，冶炼铝是电解Al2O3而不是AlCl3的原因是AlCl3是共价化合物，熔融状态下不导电。 2．铝热反应——拓展链接 (1)概念：铝与某些难熔金属氧化物(如Fe2O3、Cr2O3、MnO2等)在高温条件下发生的置换反应称为铝热反应。 (2)反应原理(以铝和氧化铁反应为例)：Fe2O3＋2Al2Fe＋Al2O3，实验如图。 (3)铝热剂：铝粉和某些难熔金属氧化物(如Fe2O3、Cr2O3、MnO2等)的混合物。 (4)反应特点：在高温下进行，反应迅速并放出大量的热，新生成的金属单质呈熔融态且易与Al2O3(固态)分离。 (5)应用：在冶金工业上常用这一原理制取熔点较高的金属，如Fe、Cr、Mn等；也可用于焊接钢轨等。 实践应用 1．下列有关金属的工业制法中，正确的是 A．以海水为原料制得NaCl，再电解NaCl的水溶液制取Na B．用海水等为原料，经一系列过程制得MgO，用H2还原MgO制得Mg C．以铁矿石、焦炭、空气、石灰石等为原料，通过反应产生的CO在高温下还原铁矿石制得Fe D．从铝土矿中获得AlCl3固体，电解熔融的AlCl3得到Al 2．（双选）铝热反应(放热反应)是金属冶炼的一种重要方法，在实验室中可用如图所示装置演示铝热反应的原理，实验时点燃镁条后，反应剧烈进行。下列说法正确的是 A．加热分解生成 B．图中铝热反应的化学方程式为 C．蒸发皿中细沙的作用是吸收热量，防止蒸发皿炸裂 D．可利用铝热反应冶炼Fe、Cu、K等金属 考点一 金属冶炼的方法与原理 【例1】矿石中含有丰富的金属元素，人类在长期的生产实践中探索出了各种冶炼金属的化学方法。下列有关说法错误的是 A．利用铝热反应可冶炼金属锰 B．选择不同方法冶炼不同金属的主要依据为金属熔点的高低 C．湿法炼铜的过程涉及了铁置换铜的反应 D．青铜器、金银的使用在铁器时代之前就存在 易错提醒 常见几种金属的冶炼误区 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。 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。 3Au、Pt一般用物理法提取。 4Al不能用于冶炼还原性比Al强的金属，如Mg、Na等。 【变式1-1】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，冶炼方法由金属的活动性决定 B．铜的湿法冶炼是将金属钠投入到溶液中，从而置换出铜 C．铝的冶炼通常采用电解法，可以电解熔融氯化铝 D．用海水为原料制得精盐，再电解纯净的NaCl溶液可制得金属钠 【变式1-2】下列反应原理不符合工业冶炼金属实际情况的是 A． B． C． D． 考点二 铝热反应及其应用 【例2】工业上常利用铝热反应原理来焊接钢轨，化学方程式为：。下列关于铝及其化合物说法正确的是 A．铝在常温下不能与氧气发生反应 B．铝制品有致密的氧化膜，可长时间盛放酸性或碱性食物 C．将氢氧化铝在高温下灼烧，即可得到氧化铝 D．等质量的铝分别与足量的盐酸和氢氧化钠溶液反应，放出的物质的量之比为 易错提醒 铝热反应实验注意事项 (1)镁条要打磨净表面的氧化膜，否则难以点燃； (2)氧化铁粉末要干燥，铝粉要没有被氧化，否则难以反应； (3)要保证纸漏斗重叠时四周均为四层，且内层纸漏斗一定要用水润湿，以防高温物质从四周溅出； (4)蒸发皿中的细沙要适量，既要防止蒸发皿炸裂，又要防止熔融的液体溅出伤人； (5)实验装置要与人有一定距离，防止人被烧伤。 【变式2-1】化学兴趣小组用如图所示装置制备铁，下列说法正确的是 A．作为引燃剂，也可以用代替 B．仪器a可以用装有蒸馏水的烧杯代替 C．工业上常利用铝热反应来冶炼熔点较高的钒、铬、锰 D．常温下，反应后a中的金属可以用浓硝酸洗涤干净 【变式2-2】铝热反应的原理为，该反应可用于铺设高铁无缝钢轨的施工现场焊接钢轨，下列关于该反应的说法错误的是 A．化学能转化为热能 B．铝作为还原剂 C．铁为氧化产物 D．若生成铁至少需要铝 考点三 铝的工业制备 【例3】工业上用铝土矿(主要成分为Al2O3，含Fe2O3杂质)为原料冶炼铝的工艺流程如图所示： 下列叙述正确的是 A．试剂X可以是NaOH溶液，也可以是盐酸 B．反应①过滤后所得沉淀为Fe(OH)3 C．图中所有转化反应都不是氧化还原反应 D．反应②的化学方程式为NaAlO2＋CO2＋2H2O=Al(OH)3↓＋NaHCO3 易错提醒 掌握3种制备氢氧化铝的方法 (1)向铝盐中加入氨水，离子方程式为： Al3＋＋3NH3·H2O===Al(OH)3↓＋3NH。 (2)溶液中通入足量CO2，离子方程式为： [Al(OH)4]-＋CO2===Al(OH)3↓＋HCO。 (3)溶液与AlCl3溶液混合： 3[Al(OH)4]-＋Al3＋===4Al(OH)3↓。 【变式3-1】关于铝及其冶炼的下列说法中，不正确的是（） A．铝是地壳中含量最多的金属元素 B．铝土矿的主要成分是Al2O3 C．铝单质的金属活动性较强，通常采用电解熔融氧化铝的方法冶炼 D．电解氧化铝时，加入冰晶石（Na3AlF6）的目的是提高铝的产量 【变式3-2】铝土矿主要成分为Al2O3，主要杂质为Fe2O3、SiO2，某实验小组设计了如图流程制备铝： 下列说法不正确的是 A．步骤①过滤得到的滤渣主要为SiO2 B．步骤②的沉淀剂可以选用NaOH、氨水或Ca(OH)2，考虑成本，Ca(OH)2最合适 C．步骤④加入冰晶石的目的是降低Al2O3熔融的温度，降低能耗 D．该方案的缺陷在于未能很好的将Fe2O3杂质除去 基础达标 1．（25-26高一下·福建福州·期中）从石器、青铜器到铁器时代，金属的冶炼体现了人类文明的发展水平。下列有关金属冶炼的说法不正确的是 A．工业冶炼钠使用的方法是电解饱和NaCl溶液 B．炼铁时，加入石灰石的作用是除去铁矿石中的二氧化硅 C．用加热HgO的方法冶炼金属汞 D．人类冶炼金属单质的先后顺序，主要取决于金属的活动性强弱 2．（25-26高一下·福建福州·期中）工业上制备下列金属，采用的化学反应原理正确的是 A．锰： B．镁： C．铝： D．汞： 3．（26-27高一上·全国·课后作业）已知锂的金属活动性介于钠和镁之间，则下列能冶炼出金属锂的方法是 A．电解法 B．热还原法 C．热分解法 D．铝热法 4．（25-26高一下·福建龙岩·期中）以某电厂的粉煤灰为原料(主要含和等)提铝的工艺流程如下，下列说法不正确的是 A．“浸出”时适当升温可提高浸出率 B．“浸渣”的主要成分是 和 C．“焙烧”产生的气体可用于制备硫酸 D．“滤液2”可返回“浸出”工序循环使用 5．（25-26高一下·全国·课后作业）金属冶炼的本质是将金属从其化合物中还原为单质。下列过程中，不属于金属冶炼的是 A．电解熔融氯化钠制取钠 B．铁丝在氧气中燃烧生成四氧化三铁 C．高温下用一氧化碳与氧化铁反应 D．用铁片置换硫酸铜溶液中的铜 6．（2024高一下·辽宁·学业考试）下列关于工业冶炼金属的方法合理的是 A．CO还原制铁 B．电解熔融制铝 C．加热分解MgO制镁 D．Na还原溶液制铜 7．（24-25高一下·江苏盐城·期中）下列金属的冶炼一般不用电解的是 A．Fe B．Ca C．Al D．Na 8．（24-25高一下·福建泉州·阶段练习）下列制备金属单质的方法或原理正确的是 A．在通电条件下，电解饱和食盐水制备金属Na B．在通电条件下，电解熔融MgO制备单质Mg C．在通电条件下，电解熔融Al2O3制备单质Al D．加强热，使CuO在高温条件下分解制备单质Cu 9．（23-24高一下·新疆阿克苏·阶段练习）下列各组金属适合用热分解法冶炼的是 A．K、Na B．Al、Fe C．Hg、Ag D．Cu、Mg 10．（2024高一下·湖南·学业考试）镍的活泼性介于金属活动顺序表中铜和铁之间，工业冶炼镍的方法是 A．物理方法 B．电解法 C．热还原法 D．热分解法 综合应用 11．（24-25高一下·福建·期末）下列金属的冶炼方法正确的是 A．金——电解法 B．钠——热还原法 C．铝——热分解法 D．汞——热分解法 12．（24-25高一下·河北保定·期末）下列关于金属冶炼的说法中正确的是 A．电解饱和食盐水制取钠 B．热还原法制取汞、银 C．利用铝热反应制取铬、锰 D．利用热分解法制取铜 13．（25-26高一·全国·假期作业）下列金属的冶炼方法与其他三项不同的是 A．冶炼钾(K) B．冶炼银(Ag) C．冶炼汞(Hg) D．冶炼金(Au) 14．（23-24高一下·湖南常德·期中）中国古代用炉甘石炼锌，主要反应为2C+ZnCO3Zn+3CO↑，该冶炼方法属于 A．电解法 B．热还原法 C．热分解法 D．湿法冶金 15．从人类利用金属的历史看，先是青铜器时代，而后是铁器时代，铝的利用是近百年的事，造成这个先后顺序事实的最主要因素是 A．金属活动性及冶炼的难易程度 B．金属的导电性 C．金属的延展性 D．地壳中金属元素的含量 16．下列关于金属材料的叙述错误的是 A．铁在自然界中存在单质形式，而钠没有 B．目前利用储氢合金的氢燃料汽车已广泛使用 C．在纯金属内加入其他元素形成合金后，一般形成合金后的硬度大于其成分金属的硬度 D．地壳中含量最多的金属元素的单质，既能和盐酸溶液反应，也能和氢氧化钠溶液反应 拓展培优 17．（24-25高一下·山西太原·期末）工业上利用铝土矿(主要成分为，含、等杂质)冶炼铝的主要流程如下： 已知在“溶解”时转化为铝硅酸钠沉淀。下列叙述错误的是 A．“溶解”时适当增大NaOH溶液的浓度，可提高溶解速率 B．操作Ⅰ、Ⅱ均为“过滤”，Ⅲ为“灼烧” C．加入冰晶石的目的主要是降低的熔融温度，减少冶炼过程中的能耗 D．通入过量时，发生反应： 18．（24-25高一下·四川眉山·期末）下列关于金属冶炼的说法错误的是 A．HgO受热分解，工业上可用热分解法制汞 B．工业上常用电解饱和食盐水制金属钠 C．铁的冶炼可以通过一氧化碳还原氧化铁来完成 D．铝热反应是指铝作还原剂将不如它活泼的其他金属从其化合物中置换出来 19．冶炼金属常用以下几种方法：①以C、CO或H2做还原剂还原　②以较活泼金属Na、Mg等还原　③利用铝热反应原理还原　④电解法　⑤热分解法 下列金属各采用哪种方法还原最佳。 （1）Fe、Zn、Cu等中等活泼金属 。 （2）Na、Mg、Al等活泼或较活泼金属 。 （3）Hg、Ag等不活泼金属 。 （4）V、Cr、Mn、W等高熔点金属 。 （5）K、Rb、Cs、Ti等金属通常还原方法是 。 20．金属矿物资源的利用有着非常重要的意义。 (1)金属铜常用的冶炼方法是_______(填序号)； A．热分解法 B．热还原法 C．电解法 D．湿法冶金 (2)工业上由黄铜矿(主要成分CuFeS2)冶炼铜的主要流程如下： ①气体A中的大气污染物可选用下列试剂中的_______吸收(填序号)。 a.浓    b.稀    c.NaOH溶液    d.氨水 ②用稀浸泡熔渣B，取少量所得溶液，滴加KSCN溶液后呈红色，说明溶液中存在_______(填离子符号)，检验溶液中还存在的方法是_______(注明试剂、现象)。 ③根据上述流程图所示，由泡铜冶炼粗铜的化学反应方程式为_______。 (3)已知灼热的氧化铜可以与氨反应得到氮气和金属铜，用下图中的装置可以实现该反应。A中生成氨气的化学方程式是_______，写出C中发生反应的化学方程式：_______。试管D中收集到的物质是_______。 学科网（北京）股份有限公司1 / 10 学科网（北京）股份有限公司 $ 第八章 化学与可持续发展 第一节 自然资源的开发利用 第1课时 自然资源的开发利用 教学目标 1．了解金属在自然界中的存在形式，掌握金属冶炼的一般方法和原理。 2．以金属矿物的开发利用为例，了解依据物质的性质及其变化综合利用资源的方法，体会化学对促进人与自然和谐相处的意义。 重点和难点 重点：金属冶炼的一般方法和原理 物质的性质及其变化综合利用 难点：金属冶炼的一般方法和原理 ◆知识点一 金属在自然界中存在的形态及冶炼 1．金属元素在自然界中存在的形态 (1)极少数的不活泼金属(金、铂等)以游离态的形式存在。 (2)绝大多数金属元素以化合物的形式存在于自然界。 (3)在地壳中，含量最高的金属元素是铝，其次是铁。 2．金属冶炼原理与实质 (1)原理：将金属从化合物中还原出来。 (2)实质：化合物中金属得到电子被还原生成金属单质。 3.金属冶炼方法 (1)加热分解法(写出化学方程式) ①制Hg：2HgO2Hg＋O2↑。 ②制Ag：2Ag2O4Ag＋O2↑。 (2)电解法(写出化学方程式) ①制Mg：MgCl2(熔融)Mg＋Cl2↑。 ②制Al：2Al2O3(熔融)4Al＋3O2↑。 ③制Na：2NaCl(熔融)2Na＋Cl2↑。 (3)热还原法：高温加热条件下用还原剂把金属还原出来 ①常用还原剂有焦炭、一氧化碳、氢气、铝等。 ②高炉炼铁：CO还原Fe2O3的化学方程式为3CO＋Fe2O32Fe＋3CO2。 ③铝热反应：Al还原Fe2O3的化学方程式为2Al＋Fe2O32Fe＋Al2O3。 微提醒：自然资源包括土地与土壤资源、矿产资源、生物资源、水资源、能源资源、环境资源等。可持续发展包括经济、社会、资源、环境可持续发展等。 4．合理开发和利用金属资源的主要途径 (1)提高金属矿物的利用率； (2)开发环保高效的金属冶炼方法； (3)防止金属的腐蚀； (4)加强废旧金属的回收和再利用； (5)使用其他材料代替金属材料。 归纳总结 金属活动性顺序与金属冶炼的关系 即学即练 1．金属冶炼的本质是将金属从其化合物中还原为单质。下列过程中，不属于金属冶炼的是 A．电解熔融氯化钠制取钠 B．铁丝在氧气中燃烧生成四氧化三铁 C．高温下用一氧化碳与氧化铁反应 D．用铁片置换硫酸铜溶液中的铜 【答案】B 【解析】A．电解熔融氯化钠制取钠，是从化合物(NaCl)中还原出金属单质(Na)，符合金属冶炼的定义，A正确； B．铁丝在氧气中燃烧生成四氧化三铁，是将金属单质(Fe)转化为化合物(Fe3O4)，属于氧化反应，而非从化合物中还原出单质，B错误； C．高温下用一氧化碳与氧化铁反应，是从化合物(Fe2O3)中还原出铁单质(Fe)，是将化合态的铁还原为单质铁，属于热还原法冶炼金属，C正确； D．用铁片置换硫酸铜溶液中的铜，是从化合物(CuSO4)中还原出铜单质(Cu)，属于湿法冶金，符合金属冶炼的定义，D正确； 故答案选B。 2．冶炼金属一般有下列4种方法：①焦炭法；②水煤气(或氢气、一氧化碳)法；③活泼金属置换法；④电解法。这4种方法在工业上均有应用。古代有：Ⅰ、火烧孔雀石炼铜；Ⅱ、湿法炼铜。现代有：Ⅲ、铝热法炼铬；Ⅳ、从光卤石()中炼镁。对它们的冶炼方法的分类，不正确的是 A．Ⅰ，① B．Ⅱ，② C．Ⅲ，③ D．Ⅳ，④ 【答案】B 【解析】A．火烧孔雀石炼铜（Ⅰ）是通过加热孔雀石[Cu2(OH)2CO3]分解得到CuO，再用焦炭还原：2CuO + C 2Cu + CO2，属于焦炭法，对应①，A正确； B．湿法炼铜（Ⅱ）是用铁从铜盐溶液中置换铜：Fe + CuSO4 = FeSO4 + Cu，属于活泼金属置换法，对应③，而非水煤气法（②），B错误； C．铝热法炼铬（Ⅲ）是利用铝还原铬的氧化物：Cr2O3 + 2Al 2Cr + Al2O3，属于活泼金属置换法，对应③，C正确； D．从光卤石[KCl·MgCl2·6H2O]中炼镁（Ⅳ）需提取MgCl2后电解熔融MgCl2：MgCl2（熔融）Mg + Cl2↑，属于电解法，对应④，D正确； 故答案为：B。 3．下列工业冶炼金属的方法错误的是 A． B． C． D． 【答案】D 【解析】A．银的氧化物受热分解生成银和氧气，适用于不活泼金属的热分解法，A正确； B．电解熔融氯化钠制取金属钠，符合活泼金属的电解法，B正确； C．碳高温还原氧化铁生成铁和二氧化碳，属于热还原法，适用于中等活泼金属，C正确； D．镁为活泼金属，需电解熔融MgCl2制取，氢气无法直接还原MgCl2生成镁，D错误； 故答案选D。 ◆知识点二 铝的工业冶炼 1．冶炼原理 铝是活泼金属，不能用碳还原、不能用热还原法，只能通过电解熔融氧化铝的方式冶炼。 化学方程式： 2．工业冶炼完整流程 步骤1：铝土矿提纯（制备纯净） 原料：铝土矿（主要成分，含、等杂质） 碱溶法工艺流程： 铝土矿粉碎 → 加入NaOH溶液高温溶解 反应方程式： 说明：杂质不溶于NaOH溶液，与NaOH反应生成硅酸盐沉淀，过滤后除去废渣。 向滤液中通入过量酸化 反应方程式： 过滤得到沉淀，高温灼烧分解 反应方程式： 说明：最终得到高纯度熔融电解原料。 步骤2：电解熔融氧化铝冶炼金属铝 加入冰晶石（）作助熔剂 作用：降低的熔点（从2050℃降至约1000℃），节约电解能耗。 电解槽电极：石墨作阳极、碳素作阴极。 电极反应 - 阴极（还原反应）：（液态铝沉入电解槽底部，便于收集） - 阳极（氧化反应）： 阳极损耗说明：阳极生成的在高温下与石墨电极反应，反应方程式：，因此阳极石墨会不断损耗，需要定期更换。 3．核心知识点归纳 是共价化合物，熔融态不导电，无法进行电解反应，因此不能用于冶炼铝。 冰晶石的作用：仅作为助熔剂，不参与电极反应，也不充当催化剂，核心作用是降低的熔点，减少电解过程中的耗电量。 产物状态：电解温度下，铝为液态，沉入电解槽底部；为气态，从电解槽中逸出。 提纯关键：利用氧化铝的两性氧化物性质——能溶于强碱（NaOH），而杂质（碱性氧化物）不溶于NaOH，从而实现除杂。 易错提醒 1.冶炼铝时，不能用碳、CO等还原剂还原，因为铝的还原性强于碳，碳无法还原出铝。 2.电解过程必须在熔融状态下进行；因为水溶液中会优先于放电，无法得到金属铝。 3.阳极石墨的损耗属于化学损耗（与氧气反应生成），并非物理磨损，因此需要定期更换。 4.铝土矿提纯中，通入必须过量，才能确保完全转化为沉淀，且过量不会溶解沉淀；不能用强酸代替，因为强酸过量会溶解沉淀。 5.铝土矿提纯过程中，与NaOH反应生成硅酸盐沉淀，会随一起被过滤除去，不进入后续滤液。 6.电解总方程式的条件必须完整书写：熔融、冰晶石、通电，三者缺一不可，否则方程式书写错误。 即学即练 1．人类大规模冶炼和使用铝的时间晚于冶炼使用铜和铁的时间，其根本原因是 A．铝元素在地壳中的含量较低 B．铝及其合金密度较小 C．铝元素金属性较强 D．铝单质的熔点较低 【答案】C 【解析】A．铝元素在地壳中的含量居第三位，含量较高，A不符合题意； B．铝及其合金密度较小，与铝冶炼和使用时间的早晚无关，B不符合题意； C．铝元素金属性较强，则让铝离子还原为铝单质需要使用强还原剂，或采用电解法，实验条件要求高，所以冶炼和使用的时间晚，C符合题意； D．铝单质的熔点较低，易于熔化，从此角度看应该易于冶炼，显然不是冶炼时间较晚的原因，D不符合题意； 故选C。 2．工业上以铝土矿(主要成分是氧化铝，含氧化铁杂质)为原料冶炼铝的工艺流程如下： 下列叙述正确的是 A．反应①中试剂X是稀硫酸溶液 B．试剂Y是二氧化碳，它与[Al(OH)4]-反应生成氢氧化铝 C．图中所示转化反应中包含2个氧化还原反应 D．将X与Y试剂进行对换，最终可以达到相同结果 【答案】B 【分析】氧化铝为两性氧化物，氧化铁为碱性氧化物，根据流程图可知，应加入足量氢氧化钠溶液，发生，过滤，滤渣C为氧化铁，滤液A为偏铝酸钠和氢氧化钠，氢氧化铝为两性氢氧化物，能溶于盐酸、硫酸等，利用碳酸的酸性强于氢氧化铝，且氢氧化铝不溶于碳酸，反应②发生NaOH+CO2=NaHCO3，，过滤，氢氧化铝受热分解得到氧化铝，电解氧化铝冶炼金属铝，据此分析； 【解析】A．氧化铝为两性氧化物，氧化铁为碱性氧化物，加入硫酸溶液，氧化铝、氧化铁均与硫酸反应生成相应可溶盐，与流程图不符，根据上述分析，X应为氢氧化钠溶液，故A不符合题意； B．根据上述分析，试剂Y为二氧化碳，发生，故B符合题意； C．根据上述分析，只有电解氧化铝为氧化还原反应，故C不符合题意； D．根据上述分析，Y为二氧化碳，氧化铝、氧化铁不与碳酸反应，因此两者互换，不能达到相同结果，故D不符合题意； 答案为A。 1．金属的冶炼 (1)原理：Mn＋＋ne－===M (2)金属冶炼方法与金属活动性的关系 金属活动性顺序 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 富集法 注意：工业上冶炼镁是电解MgCl2而不是MgO的原因是MgO的熔点比MgCl2的高，冶炼铝是电解Al2O3而不是AlCl3的原因是AlCl3是共价化合物，熔融状态下不导电。 2．铝热反应——拓展链接 (1)概念：铝与某些难熔金属氧化物(如Fe2O3、Cr2O3、MnO2等)在高温条件下发生的置换反应称为铝热反应。 (2)反应原理(以铝和氧化铁反应为例)：Fe2O3＋2Al2Fe＋Al2O3，实验如图。 (3)铝热剂：铝粉和某些难熔金属氧化物(如Fe2O3、Cr2O3、MnO2等)的混合物。 (4)反应特点：在高温下进行，反应迅速并放出大量的热，新生成的金属单质呈熔融态且易与Al2O3(固态)分离。 (5)应用：在冶金工业上常用这一原理制取熔点较高的金属，如Fe、Cr、Mn等；也可用于焊接钢轨等。 实践应用 1．下列有关金属的工业制法中，正确的是 A．以海水为原料制得NaCl，再电解NaCl的水溶液制取Na B．用海水等为原料，经一系列过程制得MgO，用H2还原MgO制得Mg C．以铁矿石、焦炭、空气、石灰石等为原料，通过反应产生的CO在高温下还原铁矿石制得Fe D．从铝土矿中获得AlCl3固体，电解熔融的AlCl3得到Al 【答案】C 【解析】A．电解NaCl水溶液时，阴极产生，阳极产生，无法得到金属Na，工业上通过电解熔融NaCl制取Na，A错误。 B．工业制镁采用电解熔融，而非还原MgO，因为MgO稳定性高，还原需极高温度且不经济，B错误。 C．以铁矿石、焦炭、空气、石灰石等为原料，通过反应产生的CO在高温下还原铁矿石制得Fe，此为高炉炼铁的标准工艺，焦炭与空气反应生成CO，CO还原铁矿石（如）得到Fe，C正确。 D．为共价化合物，熔融态不导电无法电解，工业上从铝土矿提取，再电解熔融制Al，D错误。 故选C。 2．（双选）铝热反应(放热反应)是金属冶炼的一种重要方法，在实验室中可用如图所示装置演示铝热反应的原理，实验时点燃镁条后，反应剧烈进行。下列说法正确的是 A．加热分解生成 B．图中铝热反应的化学方程式为 C．蒸发皿中细沙的作用是吸收热量，防止蒸发皿炸裂 D．可利用铝热反应冶炼Fe、Cu、K等金属 【答案】BC 【解析】A．加热分解生成氯化钾和氧气，A错误； B．铝热反应的化学方程式为，B正确； C．蒸发皿中细沙的作用是吸收热量，防止蒸发皿炸裂，C正确； D．用铝热反应冶炼高熔点金属，不用于，D错误； 故答案选BC。 考点一 金属冶炼的方法与原理 【例1】矿石中含有丰富的金属元素，人类在长期的生产实践中探索出了各种冶炼金属的化学方法。下列有关说法错误的是 A．利用铝热反应可冶炼金属锰 B．选择不同方法冶炼不同金属的主要依据为金属熔点的高低 C．湿法炼铜的过程涉及了铁置换铜的反应 D．青铜器、金银的使用在铁器时代之前就存在 【答案】B 【解析】A．铝热反应利用铝的强还原性，可还原锰的氧化物冶炼金属锰，故A正确； B．金属冶炼方法主要依据金属活动性强弱，而非熔点高低，故B错误； C．湿法炼铜通过Fe与Cu2+反应置换出Cu，故C正确； D．青铜器（(铜锡合金)早于铁器，金银因性质稳定更早被使用，故D正确； 答案为B。 易错提醒 常见几种金属的冶炼误区 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。 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。 3Au、Pt一般用物理法提取。 4Al不能用于冶炼还原性比Al强的金属，如Mg、Na等。 【变式1-1】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，冶炼方法由金属的活动性决定 B．铜的湿法冶炼是将金属钠投入到溶液中，从而置换出铜 C．铝的冶炼通常采用电解法，可以电解熔融氯化铝 D．用海水为原料制得精盐，再电解纯净的NaCl溶液可制得金属钠 【答案】A 【解析】A．金属冶炼的本质是将化合态金属还原为游离态，冶炼方法由金属的活动性决定。活泼金属（如Na、Al）用电解法，较活泼金属（如Fe、Cu）用热还原法，不活泼金属（如Hg、Ag）用热分解法，A正确； B．铜的湿法冶炼需用还原性比铜强的金属（如Fe）置换Cu，而钠会优先与水反应生成NaOH和H2，无法置换铜，B错误； C．铝的冶炼需电解熔融氧化铝，而非氯化铝，AlCl3属于共价化合物、熔融状态不导电，C错误； D．电解NaCl溶液生成NaOH、H2和Cl2，无法得到金属钠；制钠需电解熔融NaCl，D错误； 故选A。 【变式1-2】下列反应原理不符合工业冶炼金属实际情况的是 A． B． C． D． 【答案】A 【解析】A．工业冶炼铝采用电解熔融Al2O3，但需加入冰晶石并通电电解，而非仅高温分解，反应条件错误，A符合题意； B．镁是活泼金属，工业上通过电解熔融MgCl2制取，反应正确，B不符合题意； C．铁处于金属活动性中间位置，工业上用CO高温还原Fe2O3，反应正确，C不符合题意； D．汞为不活泼金属，直接加热HgO分解即可制取，反应正确，D不符合题意； 故选A。 考点二 铝热反应及其应用 【例2】工业上常利用铝热反应原理来焊接钢轨，化学方程式为：。下列关于铝及其化合物说法正确的是 A．铝在常温下不能与氧气发生反应 B．铝制品有致密的氧化膜，可长时间盛放酸性或碱性食物 C．将氢氧化铝在高温下灼烧，即可得到氧化铝 D．等质量的铝分别与足量的盐酸和氢氧化钠溶液反应，放出的物质的量之比为 【答案】C 【解析】A．铝在常温下能与氧气反应生成氧化铝，A错误； B．氧化铝与酸、碱均反应，铝制品不能长时间盛放酸性或碱性食物，B错误； C．氢氧化铝高温灼烧分解生成氧化铝和水，C正确； D．铝与盐酸或氢氧化钠反应时，等质量的铝生成的物质的量相等，比例为1∶1，D错误； 故答案选C。 易错提醒 铝热反应实验注意事项 (1)镁条要打磨净表面的氧化膜，否则难以点燃； (2)氧化铁粉末要干燥，铝粉要没有被氧化，否则难以反应； (3)要保证纸漏斗重叠时四周均为四层，且内层纸漏斗一定要用水润湿，以防高温物质从四周溅出； (4)蒸发皿中的细沙要适量，既要防止蒸发皿炸裂，又要防止熔融的液体溅出伤人； (5)实验装置要与人有一定距离，防止人被烧伤。 【变式2-1】化学兴趣小组用如图所示装置制备铁，下列说法正确的是 A．作为引燃剂，也可以用代替 B．仪器a可以用装有蒸馏水的烧杯代替 C．工业上常利用铝热反应来冶炼熔点较高的钒、铬、锰 D．常温下，反应后a中的金属可以用浓硝酸洗涤干净 【答案】C 【解析】A． 作为引燃剂，其作用是分解提供氧气，使镁条快速充分燃烧，为铝热反应提供高温条件，不可以用代替，故A错误； B．铝热反应产物的承接器应该是装沙子的蒸发皿，不能用装蒸馏水的烧杯，否则放出的巨大热量会使水飞溅，故B错误； C．铝热法是一种利用铝的还原性获得高熔点金属单质的方法，故工业上常利用铝热反应冶炼熔点较高的金属，如钒、铬、锰，故C正确； D．常温下，反应后a中的金属为铁，遇浓硝酸钝化，故不可以用浓硝酸洗涤干净，故D错误； 故选C。 【变式2-2】铝热反应的原理为，该反应可用于铺设高铁无缝钢轨的施工现场焊接钢轨，下列关于该反应的说法错误的是 A．化学能转化为热能 B．铝作为还原剂 C．铁为氧化产物 D．若生成铁至少需要铝 【答案】C 【解析】A．该反应为铝热反应，反应过程中放出大量的热，化学能转化为热能，故A正确； B．Al转化为氧化铝，Al元素化合价升高，铝作为还原剂，故B正确； C．转化为Fe单质，该过程中Fe的化合价由+3价降低为0价，Fe为还原产物，故C错误； D．由反应可知1molAl完全反应生成1molFe，则生成铁至少需要铝，故D正确； 故选：C。 考点三 铝的工业制备 【例3】工业上用铝土矿(主要成分为Al2O3，含Fe2O3杂质)为原料冶炼铝的工艺流程如图所示： 下列叙述正确的是 A．试剂X可以是NaOH溶液，也可以是盐酸 B．反应①过滤后所得沉淀为Fe(OH)3 C．图中所有转化反应都不是氧化还原反应 D．反应②的化学方程式为NaAlO2＋CO2＋2H2O=Al(OH)3↓＋NaHCO3 【答案】D 【分析】；铝土矿加入试剂X，氧化铝溶解，说明试剂X为氢氧化钠，沉淀为氧化铁。溶液为偏铝酸钠，过量的二氧化碳反应生成氢氧化铝和碳酸氢钠。据此回答。 【解析】A．从后面通入Y生成碳酸氢钠分析，Y 应为二氧化碳，则试剂X只能是NaOH溶液，不可以是盐酸，A错误； B．反应①过滤后所得沉淀为氧化铁不是氢氧化铁，B错误； C．氧化铝变成铝为氧化还原反应，C错误； D．反应②为偏铝酸钠和过量的二氧化碳反应生成碳酸氢钠和氢氧化铝，化学方程式为NaAlO2＋CO2＋2H2O=Al(OH)3↓＋NaHCO3，D正确； 故选D。 易错提醒 掌握3种制备氢氧化铝的方法 (1)向铝盐中加入氨水，离子方程式为： Al3＋＋3NH3·H2O===Al(OH)3↓＋3NH。 (2)溶液中通入足量CO2，离子方程式为： [Al(OH)4]-＋CO2===Al(OH)3↓＋HCO。 (3)溶液与AlCl3溶液混合： 3[Al(OH)4]-＋Al3＋===4Al(OH)3↓。 【变式3-1】关于铝及其冶炼的下列说法中，不正确的是（） A．铝是地壳中含量最多的金属元素 B．铝土矿的主要成分是Al2O3 C．铝单质的金属活动性较强，通常采用电解熔融氧化铝的方法冶炼 D．电解氧化铝时，加入冰晶石（Na3AlF6）的目的是提高铝的产量 【答案】D 【解析】A．根据地壳里各元素的含量由多到少的顺序排列依次是氧、硅、铝、铁，可知地壳中含量（质量分数）最多的金属是铝，A正确； B．铝土矿的主要成分为氧化铝，同时含有氧化铁和二氧化硅等成分，B正确； C．根据金属的活动性强弱选择合适的冶炼方法，一般来说，活泼金属用电解法，铝是活泼金属，所以通常采用电解熔融氧化铝的方法冶炼，C正确； D．工业上采用电解Al2O3来制取Al，因Al2O3的熔点较高，为节约能源，因此常采用冰晶石做助熔剂来降低Al2O3的熔点，D错误； 故答案为：D。 【变式3-2】铝土矿主要成分为Al2O3，主要杂质为Fe2O3、SiO2，某实验小组设计了如图流程制备铝： 下列说法不正确的是 A．步骤①过滤得到的滤渣主要为SiO2 B．步骤②的沉淀剂可以选用NaOH、氨水或Ca(OH)2，考虑成本，Ca(OH)2最合适 C．步骤④加入冰晶石的目的是降低Al2O3熔融的温度，降低能耗 D．该方案的缺陷在于未能很好的将Fe2O3杂质除去 【答案】B 【分析】铝土矿主要成分为Al2O3，主要杂质为Fe2O3、SiO2，加入盐酸，过滤，滤渣为二氧化硅，滤液中含有Al3+、Fe3+；将滤液加入弱碱，得到氢氧化铝，灼烧得到三氧化二铝，电解得到Al； 【解析】A．二氧化硅不溶于HCl，故步骤①得到的滤渣为二氧化硅，A正确； B．步骤②的沉淀剂应选用弱碱，否则生成的氢氧化铝会溶于强碱，B错误； C．加入冰晶石可降低三氧化二铝熔融的温度，降低能耗，C正确； D．在步骤②时得到的沉淀有氢氧化铝和氢氧化铁，故灼烧会得到三氧化二铁，D正确； 答案选B。 基础达标 1．（25-26高一下·福建福州·期中）从石器、青铜器到铁器时代，金属的冶炼体现了人类文明的发展水平。下列有关金属冶炼的说法不正确的是 A．工业冶炼钠使用的方法是电解饱和NaCl溶液 B．炼铁时，加入石灰石的作用是除去铁矿石中的二氧化硅 C．用加热HgO的方法冶炼金属汞 D．人类冶炼金属单质的先后顺序，主要取决于金属的活动性强弱 【答案】A 【解析】A．工业冶炼钠使用的方法是电解熔融的NaCl制得，A项错误； B．工业炼铁加入石灰石的作用是除去铁矿石中的二氧化硅生成矿渣，B项正确； C．汞为不活泼金属，用加热HgO的方法生成汞和氧气，可以加热氧化汞冶炼金属汞，C项正确； D．金属被人类开发利用的时间先后顺序主要取决于金属的活泼性，活泼性越弱的金属越先开发利用，D项正确； 故选A。 2．（25-26高一下·福建福州·期中）工业上制备下列金属，采用的化学反应原理正确的是 A．锰： B．镁： C．铝： D．汞： 【答案】A 【解析】A．锰为中等活泼金属，铝的还原性强于锰，可通过铝热反应冶炼锰，该反应原理正确，A正确； B．MgO熔点极高，电解熔融MgO能耗过大，工业上采用电解熔融MgCl2的方法制备镁，B错误； C．AlCl3是共价化合物，熔融状态不导电，无法电解，工业上采用电解熔融Al2O3（加冰晶石降低熔点）的方法制备铝，C错误； D．工业上冶炼汞通常是在空气中煅烧硫化汞（辰砂），反应为：，D错误； 因此答案选A。 3．（26-27高一上·全国·课后作业）已知锂的金属活动性介于钠和镁之间，则下列能冶炼出金属锂的方法是 A．电解法 B．热还原法 C．热分解法 D．铝热法 【答案】A 【解析】锂的金属活动性介于钠和镁之间，钠和镁均采用电解法冶炼，故锂也适用电解法，故选A。 4．（25-26高一下·福建龙岩·期中）以某电厂的粉煤灰为原料(主要含和等)提铝的工艺流程如下，下列说法不正确的是 A．“浸出”时适当升温可提高浸出率 B．“浸渣”的主要成分是 和 C．“焙烧”产生的气体可用于制备硫酸 D．“滤液2”可返回“浸出”工序循环使用 【答案】D 【分析】粉煤灰为原料（主要含、和等）加入硫酸，浸渣为和，加入硫酸钾，与硫酸铝反应生成溶解度较小的明矾晶体析出；焙烧时，固体分解产生、和等气体，后续水浸可将溶解除去，得到氧化铝。 【解析】A．浸出时适当升温，可以加快反应速率，促进原料中铝的浸出，能提高浸出率，A正确； B．粉煤灰中，不与硫酸反应，与硫酸反应生成微溶的，和硫酸反应后进入溶液，因此浸渣主要为和，B正确； C．焙烧会产生硫的氧化物（）是制备硫酸的原料，C正确； D．焙烧后固体产物为和，水浸后溶于水得到滤液2，因此滤液2中主要成分为，应该返回沉铝工序循环使用，不能返回浸出工序（浸出需要硫酸），D错误； 故选D。 5．（25-26高一下·全国·课后作业）金属冶炼的本质是将金属从其化合物中还原为单质。下列过程中，不属于金属冶炼的是 A．电解熔融氯化钠制取钠 B．铁丝在氧气中燃烧生成四氧化三铁 C．高温下用一氧化碳与氧化铁反应 D．用铁片置换硫酸铜溶液中的铜 【答案】B 【解析】A．电解熔融氯化钠制取钠，是从化合物(NaCl)中还原出金属单质(Na)，符合金属冶炼的定义，A正确； B．铁丝在氧气中燃烧生成四氧化三铁，是将金属单质(Fe)转化为化合物(Fe3O4)，属于氧化反应，而非从化合物中还原出单质，B错误； C．高温下用一氧化碳与氧化铁反应，是从化合物(Fe2O3)中还原出铁单质(Fe)，是将化合态的铁还原为单质铁，属于热还原法冶炼金属，C正确； D．用铁片置换硫酸铜溶液中的铜，是从化合物(CuSO4)中还原出铜单质(Cu)，属于湿法冶金，符合金属冶炼的定义，D正确； 故答案选B。 6．（2024高一下·辽宁·学业考试）下列关于工业冶炼金属的方法合理的是 A．CO还原制铁 B．电解熔融制铝 C．加热分解MgO制镁 D．Na还原溶液制铜 【答案】A 【解析】A．工业上常用CO还原Fe2O3的方法冶炼铁（高炉炼铁），符合实际生产，A正确； B．铝的冶炼需电解熔融Al2O3，而非AlCl3（熔融AlCl3不导电），B错误； C．镁的金属活动性强，需电解熔融MgCl2制取，直接加热分解MgO无法得到镁，C错误； D．钠会优先与水反应生成NaOH和H2，无法置换CuSO4溶液中的铜，D错误； 故选A。 7．（24-25高一下·江苏盐城·期中）下列金属的冶炼一般不用电解的是 A．Fe B．Ca C．Al D．Na 【答案】A 【解析】金属的冶炼方法与其在金属活动性顺序表中的位置有关。活泼性较强的金属：Ca、Na、Al因还原性强，需通过电解熔融化合物（如氯化物或氧化物）来制取。Fe位于金属活动性表中游，活泼性较弱，通常用还原法，如高炉炼铁，用CO还原氧化铁即可制得，无需电解，答案选A。 8．（24-25高一下·福建泉州·阶段练习）下列制备金属单质的方法或原理正确的是 A．在通电条件下，电解饱和食盐水制备金属Na B．在通电条件下，电解熔融MgO制备单质Mg C．在通电条件下，电解熔融Al2O3制备单质Al D．加强热，使CuO在高温条件下分解制备单质Cu 【答案】C 【解析】A．制备单质Na采用电解熔融NaCl的方法，电解溶液生成氢氧化钠、氢气和氯气，故A错误； B．Mg为活泼金属，电解熔融MgO理论上可以制备单质Mg， 但是MgO熔点高，熔融MgO需消耗大量能源，常通过电解熔融MgCl2制备镁，故B错误； C．Al为活泼金属，应用电解熔融Al2O3制备，故C正确； D．制备单质Cu用热还原法制备，故D错误； 故C正确。 9．（23-24高一下·新疆阿克苏·阶段练习）下列各组金属适合用热分解法冶炼的是 A．K、Na B．Al、Fe C．Hg、Ag D．Cu、Mg 【答案】C 【解析】冶炼金属时，K～Al一般采用电解法，Zn～Cu一般采用热还原法，Hg和Ag一般采用热分解法，Au和Pt一般用物理富集方法冶炼。 故选C。 10．（2024高一下·湖南·学业考试）镍的活泼性介于金属活动顺序表中铜和铁之间，工业冶炼镍的方法是 A．物理方法 B．电解法 C．热还原法 D．热分解法 【答案】C 【分析】根据金属的金属性的强弱利用不同的方法进行制取，活泼的金属利用电解法，比如钾、钙、钠、镁、铝；较活泼的就金属利用热还原法，如铁、铜，不活泼的金属利用热分解，如银，最不活泼的金属，在自然界以单质形式存在的利用物理富集法。 【解析】A．金和铂利用物理富集法制取，故A不符合题意； B．电解法用于活泼的金属制取，故B不符合题意； C．铁、铜的制取根据热还原法进行制取，金属性活泼性顺序为：铁、钴、镍、铜等，因此镍采用该方法，故C符合题意； D．热分解主要制取银和汞金属；故D不符合题意； 故答案选C。 综合应用 11．（24-25高一下·福建·期末）下列金属的冶炼方法正确的是 A．金——电解法 B．钠——热还原法 C．铝——热分解法 D．汞——热分解法 【答案】D 【解析】A．金的性质稳定，直接通过物理方法提取，无需电解，A错误； B．钠活泼性强，电解熔融的氯化钠来获取金属钠，B错误； C．铝是活泼的金属，工业上电解Al2O3，C错误； D．汞是不活泼的金属，可用加热HgO来获得，D正确； 故选D。 12．（24-25高一下·河北保定·期末）下列关于金属冶炼的说法中正确的是 A．电解饱和食盐水制取钠 B．热还原法制取汞、银 C．利用铝热反应制取铬、锰 D．利用热分解法制取铜 【答案】C 【解析】A．电解饱和食盐水生成氢氧化钠、氢气和氯气，无法制取金属钠；钠需通过电解熔融氯化钠获得，A错误； B．利用热分解法制取汞、银，即加热氧化汞分解制取汞，加热氧化银分解制取银，B错误； C．铝是较活泼的金属，具有较强的还原性，可利用铝热反应制取钒、铬、锰，C正确； D．利用热还原法制取铜，即用一氧化碳或氢气还原氧化铜制取铜，D错误； 故选C。 13．（25-26高一·全国·假期作业）下列金属的冶炼方法与其他三项不同的是 A．冶炼钾(K) B．冶炼银(Ag) C．冶炼汞(Hg) D．冶炼金(Au) 【答案】A 【解析】A．钾为活泼金属，常采用电解熔融金属化合物的方法获得； B．银为不活泼金属，常采用热分解法制备银单质； C．汞为不活泼金属，常采用加热HgO分解方法制备银单质； D．金为不活泼金属，可采用热分解方法获得； 综上所述，与其他三项不同的是冶炼钾，选项A符合题意； 答案为A。 14．（23-24高一下·湖南常德·期中）中国古代用炉甘石炼锌，主要反应为2C+ZnCO3Zn+3CO↑，该冶炼方法属于 A．电解法 B．热还原法 C．热分解法 D．湿法冶金 【答案】B 【解析】炉甘石炼锌的主要反应为2C+ZnCO3Zn+3CO↑，该方法为热还原法，故选B。 15．从人类利用金属的历史看，先是青铜器时代，而后是铁器时代，铝的利用是近百年的事，造成这个先后顺序事实的最主要因素是 A．金属活动性及冶炼的难易程度 B．金属的导电性 C．金属的延展性 D．地壳中金属元素的含量 【答案】A 【解析】地壳里含量最高的是金属铝，但铝开发利用的时间在铜、铁之后，说明金属大规模开发利用主要和金属的活动性有关，活动性弱的金属容易以单质形式存在，易被开发和利用，活动性强的金属一般以化合物形式存在，难以冶炼，故与金属冶炼的难易程度有关，故A符合题意。 综上所述，答案为A。 16．下列关于金属材料的叙述错误的是 A．铁在自然界中存在单质形式，而钠没有 B．目前利用储氢合金的氢燃料汽车已广泛使用 C．在纯金属内加入其他元素形成合金后，一般形成合金后的硬度大于其成分金属的硬度 D．地壳中含量最多的金属元素的单质，既能和盐酸溶液反应，也能和氢氧化钠溶液反应 【答案】B 【解析】A． 铁在自然界中大部分以化合物的形式存在，但陨铁中存在铁单质，钠很活泼，自然界中没有单质形式，A正确； B． 氢能的开发目前还是一个难题，广泛应用还需要一段时间，B错误； C． 一般形成合金后的硬度大于其成分金属的硬度，C正确； D． 地壳中含量最多的金属元素的单质为Al单质，其既能和盐酸溶液反应，也能和氢氧化钠溶液反应，D正确； 故选B。 拓展培优 17．（24-25高一下·山西太原·期末）工业上利用铝土矿(主要成分为，含、等杂质)冶炼铝的主要流程如下： 已知在“溶解”时转化为铝硅酸钠沉淀。下列叙述错误的是 A．“溶解”时适当增大NaOH溶液的浓度，可提高溶解速率 B．操作Ⅰ、Ⅱ均为“过滤”，Ⅲ为“灼烧” C．加入冰晶石的目的主要是降低的熔融温度，减少冶炼过程中的能耗 D．通入过量时，发生反应： 【答案】D 【分析】铝土矿(主要成分为，含、等杂质)加氢氧化钠溶液溶解，经操作Ⅰ即过滤得到含Na[Al(OH)4]的滤液，滤液中通二氧化碳来获得氢氧化铝沉淀，经操作Ⅱ即过滤得到氢氧化铝沉淀，经操作Ⅲ即灼烧，使氢氧化铝分解生成氧化铝，电解熔融的氧化铝可得铝，以此解答该题。 【详解】A．增大反应物浓度，可提高反应速率，则“溶解”时适当增大NaOH溶液的浓度，可提高溶解速率，A不符合题意； B．操作Ⅰ、Ⅱ均为固液分离，Ⅲ为该固体加热到高温，则操作Ⅰ、Ⅱ均为“过滤”，Ⅲ为“灼烧”，B不符合题意； C．的熔点相当高，使其熔化需消耗大量能量，则加入冰晶石的目的主要是降低的熔融温度，减少冶炼过程中的能耗，C不符合题意； D．Na[Al(OH)4]溶液中通入过量时，生成氢氧化铝沉淀和碳酸氢钠，发生反应：，D符合题意； 故选D。 18．（24-25高一下·四川眉山·期末）下列关于金属冶炼的说法错误的是 A．HgO受热分解，工业上可用热分解法制汞 B．工业上常用电解饱和食盐水制金属钠 C．铁的冶炼可以通过一氧化碳还原氧化铁来完成 D．铝热反应是指铝作还原剂将不如它活泼的其他金属从其化合物中置换出来 【答案】B 【解析】A．HgO受热易分解生成Hg和O2，工业上可用热分解法冶炼汞，A正确； B．工业上制金属钠需电解熔融NaCl，B错误； C．铁的冶炼通过CO还原Fe2O3生成Fe和CO2，属于还原法，C正确； D．铝热反应中铝作为还原剂，可置换出比其不活泼的金属（如Fe、Cr等），D正确； 故选B。 19．冶炼金属常用以下几种方法：①以C、CO或H2做还原剂还原　②以较活泼金属Na、Mg等还原　③利用铝热反应原理还原　④电解法　⑤热分解法 下列金属各采用哪种方法还原最佳。 （1）Fe、Zn、Cu等中等活泼金属 。 （2）Na、Mg、Al等活泼或较活泼金属 。 （3）Hg、Ag等不活泼金属 。 （4）V、Cr、Mn、W等高熔点金属 。 （5）K、Rb、Cs、Ti等金属通常还原方法是 。 【答案】 ① ④ ⑤ ③ ② 【解析】金属的冶炼一般根据金属的活泼性选择不同的冶炼方法。活泼的金属一般采用电解法，不活泼的金属一般采用加热分解法，处于中间的金属，一般采用还原剂还原。 (1)Fe、Zn、Cu等中等活泼金属①以C、CO或H2做还原剂； (2)Na、Mg、Al等活泼或较活泼金属用④电解法； (3)Hg、Ag等不活泼金属用⑤热分解法； (4)V、Cr、Mn、W等高熔点金属利用③铝热反应原理还原； (5)K、Rb、Cs、Ti等金属通常还原方法是②以活泼金属Na、Mg等还原。 20．金属矿物资源的利用有着非常重要的意义。 (1)金属铜常用的冶炼方法是_______(填序号)； A．热分解法 B．热还原法 C．电解法 D．湿法冶金 (2)工业上由黄铜矿(主要成分CuFeS2)冶炼铜的主要流程如下： ①气体A中的大气污染物可选用下列试剂中的_______吸收(填序号)。 a.浓    b.稀    c.NaOH溶液    d.氨水 ②用稀浸泡熔渣B，取少量所得溶液，滴加KSCN溶液后呈红色，说明溶液中存在_______(填离子符号)，检验溶液中还存在的方法是_______(注明试剂、现象)。 ③根据上述流程图所示，由泡铜冶炼粗铜的化学反应方程式为_______。 (3)已知灼热的氧化铜可以与氨反应得到氮气和金属铜，用下图中的装置可以实现该反应。A中生成氨气的化学方程式是_______，写出C中发生反应的化学方程式：_______。试管D中收集到的物质是_______。 【答案】(1)BD (2) c、d Fe3+ 取少量溶液，滴加KMnO4溶液，KMnO4溶液紫色褪去，则溶液中存在Fe2+ (3) 2NH3+3CuO3Cu+N2+2H2O 氨水 【详解】（1）铜、铁等金属通常采用热还原法，铜的冶炼还有湿法冶金，“曾青得铁则化为铜”即用铁将铜从其盐溶液中置换出来，答案选BD。 （2）黄铜矿加入石英砂和空气焙烧，得到冰铜，冰铜和石英砂混合在空气中焙烧得到泡铜，A为大气污染物，依据元素守恒可知，A为二氧化硫，熔渣B为铁的氧化物，泡铜经铝热反应得到粗铜。 ①气体A为二氧化硫，二氧化硫是酸性氧化物，能与碱反应，二氧化硫有还原性，能与稀硝酸反应，但产生了NO，NO也是污染性气体，因此答案选cd。 ②滴加KSCN溶液后呈红色，说明溶液中存在铁离子，亚铁离子有还原性，能与酸性高锰酸钾溶液发生氧化还原反应，从而使酸性高锰酸钾溶液褪色，因此检验溶液中还有亚铁离子的方法为：取少量溶液，滴加KMnO4溶液，KMnO4溶液紫色褪去，则溶液中存在Fe2+。 ③由泡铜冶炼粗铜利用的是泡铜和铝发生铝热反应，铝置换出铜，反应的化学方程式为：。 （3）装置A中氢氧化钙固体和氯化铵固体受热反应制备氨气，B中碱石灰用于除去水蒸气，干燥的氨气在灼热的氧化铜在C中反应得到氮气、金属铜和水，水蒸气在D中被冷凝，未反应的氨气溶于水形成氨水，D中收集到氨水，氮气不溶于水不与水反应，E中排水法收集氮气。 装置A中氢氧化钙固体和氯化铵固体受热反应生成氯化钙、氨气和水，反应的化学方程式为：；C中氨气和氧化铜在加热的条件下反应生成铜、氮气和水，反应的化学方程式为：2NH3+3CuO3Cu+N2+2H2O；水在D中被冷凝，未反应完的氨气极易溶于水，因此D中收集到氨水。 学科网（北京）股份有限公司1 / 10 学科网（北京）股份有限公司 $