1、课堂探究探究一金属的冶炼方法问题导引1根据金属冶炼的方法讨论，金属冶炼的实质是什么？提示：金属冶炼的实质是金属离子得到电子被还原为金属单质的过程，Mnne=M。2从自然界中获得金属单质，是否都必须发生氧化还原反应？提示：否。有些金属单质化学性质稳定，如金、铂等，在自然界中主要以游离态形式存在，获得这些金属就不需要发生氧化还原反应，用富集的方法就可以，如淘金。3在金属中，铝元素在地壳中的含量居第一位，为什么铝的发现和使用比铜和铁要晚得多？提示：金属的发现和使用与金属的活动性密切相关，金属活动性越强，其相应的金属阳离子得电子的能力越弱，冶炼难度越大。铝是一种活动性较强的金属，用一般的还原剂很难将其
2、还原，工业上采用最强有力的氧化还原手段电解法进行冶炼，而铜和铁用一般的还原剂就可以达到目的，所以铝的发现和使用比铜和铁要晚得多。名师精讲1金属冶炼方法的选择少数不活泼的金属在自然界中以单质形式存在，如金、铂等。大部分金属以化合态形式存在于自然界，金属越不活泼，从其化合物中还原出来越容易，金属越活泼，从其化合物中还原出来越困难。2金属活动性顺序与金属冶炼的关系活动性顺序K、Ca、Na、Mg、AlZn、Fe、Sn、Pb(H)、CuHg、AgPt、Au单质还原性(原子失电子能力)强弱阳离子氧化性(离子得电子能力)弱强金属冶炼方法电解熔融盐或氧化物热还原法热分解法富集法还原剂或特殊措施直流电提供电子H
3、2、CO、C、Al等，加热()加热()物理方法或化学方法3.金属冶炼的热还原法(1)热还原法的分类。(2)热还原法的优缺点。用H2作还原剂时，生成产物H2O在高温下以H2O(g)蒸发出去，使制得的金属纯度较高，但成本也较高。用CO作还原剂冶炼金属时，CO一般在冶炼炉中通过下列反应生成：CO2CO2，CO2C2CO，所以用CO还原法冶炼得到的金属中混有杂质C，纯度不高。用C作还原剂冶炼得到的金属往往混有焦炭和碳化物，得不到纯度较高的金属。用铝热反应冶炼金属，虽克服了被冶炼金属及其氧化物熔点高、难冶炼的问题，但是成本较高。【例题1】 下表中金属的冶炼原理与方法不完全正确的是()选项冶炼原理方法A2
4、HgO2HgO2热分解法B2Al2O3(熔融)4Al3O2电解法CCu2SO22CuSO2热分解法DFe2O32Al2FeAl2O3热还原法解析：活泼金属K、Ca、Na、Mg、Al等用电解法冶炼，中等活泼金属Zn、Fe、Sn、Pb、Cu等用热还原法冶炼，不活泼金属Hg、Ag利用热分解法冶炼，故A、B、D正确。C错误，C项为火法炼铜。答案：C方法技巧选择金属冶炼的方法要依据金属在自然界中的存在形态和金属活动性。在金属活动性顺序中，金属的位置越靠前越难被还原，金属的位置越靠后越容易被还原。变式训练1金属材料在日常生活、生产中有着广泛的运用，下列关于金属的说法不正确的是()A越活泼的金属越难冶炼B合
5、金的性质与其成分金属的性质不完全相同C金属冶炼的本质是金属阳离子得到电子变成金属原子D工业上金属Mg、Al都是用电解熔融的氯化物制得的解析：金属冶炼的本质是金属阳离子得到电子被还原成金属原子，因此金属越活泼，对应金属阳离子氧化性越弱，则金属越难冶炼，A、C正确；合金要比各成分金属的熔、沸点低，硬度大，B正确；因AlCl3为共价化合物，其熔融态不导电，因此不能用电解AlCl3的方法来冶炼铝，而通常用Al2O3。答案：D探究二铝热反应问题导引1是否只有铝和氧化铁的混合物才称为铝热剂？提示：否。作为铝热剂重要组成的金属氧化物，并非只是氧化铁，也并非泛指所有金属氧化物，仅指那些熔点较高的金属(如钒、铬
6、、锰)氧化物。有些金属氧化物，或不能与铝反应，或放出的热不多，均不能作铝热剂的成分。2铝热剂中，Fe2O3与Al的质量比是否是任意的？提示：不是。Fe2O3和Al恰好完全反应时质量比约为31，但实验中Fe2O3与Al的质量比控制在52左右，Al稍过量，反应最剧烈。3铝热反应实验中镁条与氯酸钾的作用是什么？提示：镁条的作用是燃烧放出大量的热引发KClO3分解，氯酸钾的作用是供氧剂。4为什么要在承接反应物的蒸发皿中垫有细沙？提示：因为铝热反应是一个典型的放热反应，反应中放出的大量热能够使铁熔化，为了防止蒸发皿炸裂及熔融的金属溅出伤人，所以要垫细沙。5铝热反应在工业上有哪些重要应用？提示：(1)冶炼
7、熔点高的金属，如钒、铬、锰等；(2)在野外焊接钢轨。名师精讲1铝热反应概念铝和金属氧化物在高温下发生剧烈反应并放出大量热的化学反应原理Al作还原剂，另一种氧化物作氧化剂，用铝将氧化物中的金属置换出来铝热剂铝粉和某些金属氧化物(Fe2O3、Cr2O3、V2O5等)组成的混合物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分离应用冶炼难熔的相对较不活泼的金属，如V、Cr、Mn等；焊接钢轨等2铝热反应实验实验装置实验现象镁条剧烈燃烧，放出一定的热量，使氧化铁粉末和铝粉在较高温度下发生剧烈的反应。反应放出大量的热，并发出耀眼的白光。纸漏斗的下部被烧穿，有熔融物落
8、入沙中实验结论在高温下，铝与Fe2O3发生反应，放出大量的热注意事项(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【例题2】 用如图所示的装置做铝热反应实验，回答下列问题：(1)写出该反应的化学方程式：_，在该反应中，_是氧化剂，_是还原剂，该反应称为_反应。(2)选出该实验的实验现象：_(填序号)。镁条剧烈燃烧放出大量的热，并发出耀眼的光
9、芒，火星四射纸漏斗的下部被烧穿有红热状态的液珠落入蒸发皿内的细沙上，液珠冷却后变为黑色固体(3)写出下列操作或物质的作用：内层纸漏斗底部剪一个孔：_；蒸发皿盛沙：_；镁条：_；氯酸钾：_。解析：(1)铝热反应为2AlFe2O32FeAl2O3，该反应中Fe2O3作氧化剂，Al作还原剂。(2)全为该铝热反应的现象。(3)铝热反应实验中为使熔融物易落下，通常在内层纸漏斗底部剪一个孔；为防止溅落物炸裂蒸发皿，蒸发皿内盛沙子；反应中镁条提供热量使氯酸钾分解；氯酸钾分解引发铝热反应。答案：(1)2AlFe2O32FeAl2O3Fe2O3Al铝热(2)(3)使熔融物易于落下防止溅落物炸裂蒸发皿引起氯酸钾分解引发铝热反应易错点拨只有Al和比Al活动性弱的金属形成的氧化物组成的混合物才能称为铝热剂，如Al和MgO组成的混合物不能称为铝热剂。变式训练2下列氧化物不能跟铝粉组成铝热剂的是()ACr2O3BMnO2CNa2ODV2O5解析：铝热反应的本质是铝置换活动性比它弱的金属。答案：C