1、第1课时金属矿物的开发利用记一记1.金属冶炼的实质是金属化合物中的金属阳离子得到电子被还原为金属单质。2常见金属的冶炼方法：K、Ca、Na、Mg、Al电解法，ZnCu热还原法，Hg、Ag热分解法。3必记七反应：(1)2HgO2HgO2(2)2Ag2O4AgO2(3)MgCl2(熔融)MgCl2(4)2Al2O3(熔融)4Al3O2(5)2NaCl(熔融)2NaCl2(6)Fe2O32Al2FeAl2O3(7)Fe2O33CO2Fe3CO2探一探1.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？提示金属冶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泼性。金属越活泼，冶炼时所需条件要
2、求越高，在人类历史上出现的相对晚一些。金属越不活泼，冶炼的方法越简单，人们使用的时间越早，所以有青铜、铁器等时代的发展历程。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还原，工业上采用最强有力的氧化还原手段电
3、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。4(1)铝热反应实验中镁条与氯酸钾的作用是什么？(2)为什么要在承接反应物的蒸发皿中垫有细沙？提示(1)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。(2)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。判一判判断正误(对的在括号内打，错的在括号内打)(1)在自然界中金属都以化合态存在。()(2)在金属化合物中金属元素都显正价。()(3)金属冶炼过程中，金属化合物得到电子发生氧化反应。()(4)金属的活动性越强，
4、即金属失电子的能力越强。()(5)黄金的冶炼可用热分解法。()(6)金属阳离子被还原，一定会得到金属单质。()(7)工业上电解MgCl2溶液制取Mg。()(8)铝热剂中的氧化剂是铝粉。()(9)铝热反应是放热反应。()(10)通过铝热反应可以在野外焊接钢轨。()练一练1.2019辽宁学考真题晋代葛洪的抱朴子内篇记载有“以曾青涂铁，铁赤色如铜”(曾青即硫酸铜溶液)和“丹砂烧之成水银”(丹砂即硫化汞)等。下列说法不正确的是()A“曾青涂铁”属于湿法炼铜B“曾青涂铁”发生的是铁与硫酸铜的反应C汞不能用湿法冶炼D“丹砂烧之成水银”属于热分解法答案：C22019辽宁学考真题下列金属的冶炼中，通过在高温下
5、加入还原剂来完成的是()ANaBFeCAl DAg答案：B32019苏州月考我国古代曾用火烧孔雀石和焦炭混合物的方法炼铜，孔雀石的主要成分是Cu2(OH)2CO3，其冶炼方法是()A焦炭还原法 B湿法炼铜C铝热还原法 D电解冶炼法答案：A42019沈阳检测化学在生产和生活中有重要的应用。下列说法正确的是()A电解饱和食盐水可冶炼金属钠B氧化钠可用于制呼吸面具C铝热反应中的铝热剂是混合物D电解熔化AlCl3用于冶炼金属铝答案：C知识点一 金属冶炼的原理与方法1.金属冶炼方法选择的依据是()A金属熔点的高低B金属阳离子得电子的能力C金属元素在自然界的存在形式D金属元素在地壳中的含量解析：不同的金属
6、应选用不同的冶炼方法，金属的冶炼方法由金属的活动性强弱确定，即选择依据是金属阳离子得电子的能力，B项正确。答案：B22019福建闽侯二中等五校教学联合体期末下列有关金属的工业制法中，正确的是()A制钠：用海水为原料制得精盐，再电解纯净的NaCl溶液B制镁：用海水为原料，经一系列过程制得氧化镁固体，H2还原得镁C制铁：以铁矿石为原料，CO还原得铁D制铝：从铝土矿中获得氧化铝再得到氯化铝固体，电解熔融的氯化铝得到铝解析：电解氯化钠溶液生成氢氧化钠、氢气、氯气，一般通过电解熔融的氯化钠制金属钠，故A项错误；用海水为原料，经一系列过程制得氢氧化镁固体，氢氧化镁与盐酸反应生成氯化镁，电解熔融的氯化镁制金
7、属镁，故B项错误；CO还原氧化铁可以生成铁和二氧化碳，故C项正确；AlCl3为共价化合物，熔融状态下不导电，工业上一般通过从铝土矿中获得氧化铝，再电解熔融的氧化铝得到铝，故D项错误。答案：C3下列各组物质中，均能使Fe2O3还原成单质铁的是()ACO、O2、H2 BCO、CO2、CCCO2、H2O、O2 DAl、C、H2解析：Fe是化学性质较活泼的金属，用强还原剂(如Al、C、H2、CO等)在一定条件下都能把铁从其氧化物中还原出来。答案：D知识点二 铝热反应4如图是铝热反应的实验装置，有关该反应的下列说法中一定正确的是()Aa为镁条Bb为氧化铁与铝粉的混合物C2 mol氧化剂参与反应则转移6N
8、A个电子D还原剂与氧化产物的物质的量之比为1:2解析：a为镁条，起引燃作用，A项正确；镁条燃烧时，氯酸钾是氧化剂，以保证镁条的继续燃烧，因此b为氯酸钾，B项错误；2AlFe2O3Al2O32Fe，该反应中氧化剂是氧化铁，2 mol氧化剂参与反应则转移12NA个电子，C项错误；该反应中还原剂是铝，氧化产物是氧化铝，还原剂和氧化产物的物质的量之比为2:1，D项错误。答案：A5用铝热法还原下列氧化物，制得金属各1 mol，消耗铝最少的是()AMnO2 BWO3CCr2O3 DCo3O4解析：用铝热法还原金属氧化物时，Al作还原剂，金属氧化物作氧化剂。在反应中金属氧化物被还原为单质，显然，在氧化物中，
9、金属化合价越低，得电子数越小，消耗铝越少。以上金属氧化物中金属的化合价分别为：Mn(4)、W(6)、Cr(3)、Co。Co元素化合价最低，生成1 mol Co消耗铝最少。答案：D6将9 g铝粉跟一定量的金属氧化物粉末混合形成铝热剂，在高温下恰好完全反应，所得固体中含金属单质的质量为18 g，则该氧化物粉末可能是()ACr2O3和V2O5 BMnO2和Cr2O3CFe2O3和V2O5 DFe3O4和FeO解析：9 g铝参加反应转移1 mol电子。利用极端假设法判断，一种金属元素被还原后其质量大于18 g，另一种金属元素被还原后其质量小于18 g。Cr2O3中的Cr得到1 mol电子，对应生成铬单
10、质的质量为17.3 g，V2O5中的V得到1 mol电子，对应生成钒单质的质量为10.2 g，MnO2中的Mn得到1 mol电子，对应生成锰单质的质量为13.75 g，Fe2O3中的Fe得到1 mol电子，对应生成铁单质的质量为18.7 g，A、B两项错误，C项正确；Fe3O4中Fe的化合价可理解为2价和3价，1个氧离子可失去2个电子，当Fe3O4中Fe得到1 mol电子时，对应生成的铁单质的质量为21 g, FeO中的Fe得到1 mol电子，对应生成铁单质的质量为28 g，故D项错误。答案：C综合考查 金属冶炼7.在熔融状态下，Na与KCl存在可逆反应：NaKClNaClK，通过调整温度，可
11、利用金属Na来制取K。物质KNaKClNaCl熔点/63.697.8770801沸点/7748831 5001 413根据上表的熔点和沸点，确定由Na与KCl反应制取K的合适温度为()A770 B801 C850 D770801 解析：要从可逆的置换反应中制取K，主要是利用K的沸点比Na的低而控制温度使K汽化。其余三种物质均为液体，便于生成的K蒸气不断逸出，使反应向生成K的方向进行而制得K。在801883 合理。答案：C8钛(Ti)有“未来钢铁”之称，工业上常以反应TiCl42MgTi2MgCl2获得海绵状钛，该反应在下列哪种环境中进行()A稀有气体中 B空气中C氮气中 DCO2气体中解析：因
12、为镁可以与氧气、氮气和二氧化碳反应，所以应选择没有这些气体存在的反应环境，故A项正确。答案：A9在某次探究性学习中，老师要求同学们在实验室中用氧化铜、稀硫酸和铁来制取纯净的铜，并用所制得的铜进行一系列的探究性实验。甲、乙两位同学分别设计了如下两个制取铜的实验方案。甲：CuO溶于适量稀硫酸中；在的溶液中加入稍过量的铁，充分反应后，过滤、烘干，即得纯净的铜。乙：铁与稀硫酸反应得氢气；用氢气还原氧化铜，充分反应后即得纯净的铜。(1)若两位同学消耗的稀硫酸和铁的量分别相同，请判断他们所制得铜的质量大小关系(填选项的标号)_。A相同 B甲多C乙多 D以上三种情况均有可能(2)丙同学认为上述两种方案都难以
13、保证所制得铜的纯度，应对上述两种方案加以完善。甲同学的方案不完善的原因是_，完善乙同学的方案的一种方法是将所得的铜粉放入烧杯中，加入_，不断搅拌，然后_即得到纯净的铜。解析：(1)在用氢气还原氧化铜的反应中，应先通入H2，排除空气，然后才能加热，并且反应结束后应先撤去酒精灯，再停止通入H2，因此所制得的H2并没有全部参与CuO的还原，故生成铜的质量小。(2)甲方案中铁过量，并且过滤后没有洗涤，产物中混有铁粉，也可能混有FeSO4；而乙方案中可能混有CuO，应加入稀硫酸除去CuO。答案：(1)B (2)甲同学的方案产物中可能混有铁并且没有洗涤 过量稀硫酸 过滤、洗涤、烘干基础达标1下列说法不正确
14、的是()A自然界中不存在游离态的金属单质B金属活动性不同，冶炼方法也有所不同C地球上金属矿物资源是有限的，因此，应提高金属矿物的利用率D废旧金属的回收利用，有利于环境保护解析：自然界中的金属绝大多数以化合态形式存在，极少数金属如Au、Pt等以游离态存在，A项错误；金属活动性不同，金属阳离子被还原的难易程度不同，冶炼方法不同，B项正确；金属资源是有限的，既要提高金属矿物的利用率，又要回收利用废旧金属，C、D两项正确。答案：A2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。下图表示了3种金属被人类开发利用的大致年限。这3种金属的应用之所以有先后，主要取决于()A金属的导电性强弱B金
15、属在地壳中的含量多少C金属的化合价高低D金属的活动性强弱解析：在金属活动性顺序中，越靠后的金属出现的年代越早，越靠前的金属出现的越晚，说明金属越活泼，越难冶炼。答案：D3下列说法中正确的是()A金属的冶炼都是把金属单质从其矿物中分离出来B金属冶炼过程中，被冶炼的金属一定被氧化C金属冶炼过程中，被冶炼的金属可能被还原D金属冶炼过程中，被冶炼的金属既可被氧化，也可被还原解析：金属的冶炼是将金属从其化合物中还原出来，金属在化合物中只能显正价。冶炼时化合价只可能降低，被还原。答案：C4下列金属冶炼的反应原理，不正确的是()A2NaCl(熔融)2NaCl2BMgOH2MgH2OCFe2O33CO2Fe3
16、CO2D2Ag2O4AgO2解析：只能用电解熔融NaCl的方法制取金属Na，A项正确；只能用电解熔融MgCl2的方法获得金属Mg，B项错误；在加热条件下用还原剂还原制得铁，C项正确；Ag是不活泼的金属，可以用加热氧化物使之分解的方法制得，D项正确。答案：B5金属锂是密度最小的金属，等质量的金属锂能释放出更多的电子，故常用来制造高能量电池。已知锂的金属性介于钠和镁之间，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铝热法解析：锂的金属性介于钠、镁之间，应该与Na、Mg的冶炼方法相同。答案：A6下列关于铝热反应2AlFe2O3Al2O32Fe的说法不正确的是()A该反应中Al作
17、还原剂B该反应中氧化产物与还原产物的物质的量比为1:2C该反应中冶炼1 mol Fe转移2 mol电子D该反应可用于焊接钢轨解析：由题中化学方程式可知，反应中Fe元素的化合价由3价降为0价，则冶炼1 mol Fe应转移3 mol电子。答案：C7在冶金工业上，均不能用通常化学还原剂制得的金属组是()ANa，Mg，Al BNa，K，Zn，FeCZn，Fe，Cu，Ag DMg，Al，Zn，Fe解析：Na、Mg、Al都是特别活泼的金属，应该用电解的方法冶炼而不能用还原剂还原，A项正确；Na、K用电解法冶炼，Zn、Fe用热还原法冶炼，B项错误；Zn、Fe用热还原法冶炼，Cu用火法冶炼，Ag用热分解的方法
18、冶炼，C项错误；Mg、Al用电解的方法冶炼，Zn、Fe用热还原法冶炼，D项错误。答案：A8下列化工生产原理错误的是()可以电解熔融的氯化钠来制取金属钠可以将钠加入氯化镁饱和溶液中制取镁用电解法冶炼铝时，原料是氯化铝高炉炼铁的反应是放热的，故无需加热A B C D解析：钠特别活泼，投入MgCl2溶液时先与水反应生成NaOH和H2，接着生成Mg(OH)2沉淀，错误；冶炼铝使用的是Al2O3，错误；高炉炼铁中所发生的反应是放热反应，但是仍需要高温条件，错误。答案：D9冶炼金属一般有下列4种方法：焦炭法；水煤气(或氢气、一氧化碳)法；活泼金属置换法；电解法。这4种方法在工业上均有应用。古代有：.火烧孔
19、雀石炼铜；.湿法炼铜。现代有：.铝热法炼铬；.从光卤石(MgCl26H2O)中炼镁。对它们的冶炼方法的分类，不正确的是 ()A， B， C， D，解析：、发生的反应分别是：.Cu2(OH)2CO32CuOCO2H2OC2CuO2CuCO2.FeCuSO4=FeSO4Cu.2AlCr2O3Al2O32Cr.先从光卤石中提取MgCl2，再电解熔融的MgCl2：MgCl2(熔融)MgCl2。则属于方法，属于方法，属于方法，属于方法。综上分析，B选项不正确。答案：B10有0.4 g铁的氧化物，用足量的CO在高温下将其还原，把生成的CO2全部通入足量澄清石灰水中，得到0.75 g沉淀。这种铁的氧化物的化
20、学式是()AFeO BFe2O3CFe3O4 DFeO和Fe2O3解析：CO和铁的氧化物反应时，氧化物中的1 mol O原子对应1 mol CO2分子，1 mol CO2分子对应1 mol CaCO3，所以有下列的关系式，并假设0.4 g该氧化物中含x g O原子。解得x0.12n(Fe)n(O):2:3。故此氧化物的化学式为Fe2O3。答案：B11冶炼金属常用以下几种方法：以C、CO或H2作还原剂还原以活泼金属Na、Mg等还原利用铝热反应原理还原电解法热分解法。下列金属各采用哪种方法还原最佳(用序号填写下列空白)。(1)Fe、Zn、Cu等中等活泼金属_。(2)Na、Mg、Al等活泼或较活泼金
21、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_。解析：中等活泼的金属用热还原法冶炼；活泼金属用电解法冶炼；不活泼金属用热分解法冶炼；高熔点金属用铝热法冶炼。答案：(1)(2)(3)(4)(5)12如图是一氧化碳还原铁的氧化物的实验装置。请回答下列问题：(1)判断硬质玻璃管中已开始发生反应的现象是_；反应过程中产生的现象是_。(2)在A处点燃可见淡蓝色火焰的原因是_。(3)实验结束时正确的操作是_。先停止通入CO先熄灭酒精灯，并继续通入CO熄灭酒精灯，同时停止通入CO先熄灭酒精灯，继续通入CO，并点燃排出的CO气体解
22、析：(1)硬质玻璃管中发生反应：3COFe2O32Fe3CO2，故硬质玻璃管中红棕色固体变黑。(2)通过硬质玻璃管时，CO不完全反应，在A处点燃，有未反应的CO燃烧，火焰呈淡蓝色。(3)实验过程中若先停止通CO，则生成的铁可能被氧化，而且可能发生倒吸现象，故应先熄灭酒精灯，继续通CO至玻璃管冷却。答案：(1)B中澄清石灰水变浑浊玻璃管里的粉末由红棕色逐渐变黑，B中澄清石灰水变浑浊 (2)从A导管逸出的尾气中有未反应的CO，而CO燃烧时，火焰呈淡蓝色(3)能力达标13.某校化学兴趣小组同学为了克服传统铝热反应纸漏斗易燃烧，火星四射等缺点，将实验改成以下装置，取磁性氧化铁在如图A装置中进行铝热反应
23、，冷却后得到“铁块”混合物。(1)实验中可以用蔗糖和浓硫酸代替镁条作引火剂，其原因是_。(2)该铝热反应的化学方程式为_。(3)取反应后的“铁块”研碎取样称量，加入如图B装置，滴入足量NaOH溶液充分反应，测量生成气体体积以测量样品中残留铝的百分含量。试回答下列问题：量气管在读数时必须进行的步骤是_。取1 g样品进行上述实验，共收集到44.8 mL气体(换算成标准状况下)，则铝的百分含量为_。装置中分液漏斗上端和试管用橡胶管连通，除了可以平衡压强让液体顺利滴入试管之外，还可以起到降低实验误差的作用。如果装置没有橡胶管，测出铝的百分含量将会_(填“偏大”或“偏小”)。解析：(1)因为把浓硫酸加入
24、到蔗糖中发生脱水并放出大量的热，可作引火剂。(2)Al还原Fe3O4生成Fe和Al2O3，配平可得化学方程式：8Al3Fe3O44Al2O39Fe。(3)因为气体的体积受温度和压强影响，所以量气管在读数时必须进行的步骤是：冷却至常温和调节量气管使左右液面相平。根据Al与NaOH溶液反应的化学方程式：2Al2NaOH2H2O=2NaAlO23H2，m(Al)n(Al)27 gmol12/3n(H2)27 gmol12/30.044 8L22.4 Lmol127 gmol10.036 g，则铝的百分含量为0.036 g1 g100%3.6%。如果装置没有橡胶管，造成气体读数偏大，则铝的百分含量将会
25、偏大。答案：(1)蔗糖在浓硫酸中脱水并放出大量的热(2)8Al3Fe3O44Al2O39Fe(3)冷却至常温和调节量气管使左右液面相平3.6%偏大14.工业上可用含Fe2O3的钛铁矿(主要成分为FeTiO3，其中Ti化合价为4价)制取TiO2，其主要流程如下：Fe2O3与硫酸反应的离子方程式是_；向甲溶液中加入铁的目的是_。.还原法是工业上冶炼钛常用方法之一，该方法是以金红石(主要含TiO2)或TiO2为原料来制取，其主要工艺流程如下：试回答下列问题：(1)已知反应通常在800900 的条件下进行，产物中有一种可燃性无色气体，其中当有1 mol Cl2完全反应时，参加反应的还原剂的物质的量为_
26、mol。(2)反应通常在800 的条件下进行，通入氩气的目的是_；分离反应的产物所得到的海绵钛中常混有少量杂质，应如何除去杂质？_(简述操作过程)。(3)在上述工艺流程中可以循环使用的物质是_。解析：.氧化铁与硫酸反应生成硫酸铁和水，离子方程式是Fe2O36H=2Fe33H2O；因为最终得到绿矾，所以应将铁离子还原为亚铁离子，向甲溶液中加入铁的目的是把铁离子还原为亚铁离子。.(1)反应的反应物为TiO2、C、Cl2，结合流程图知有TiCl4生成，利用原子守恒及题给信息可知另一气体产物是CO，所以反应的化学方程式为TiO22C2Cl2TiCl42CO，在反应中碳被Cl2氧化，当有1 mol Cl2完全反应时，参加反应的还原剂(C)的物质的量为1 mol。(2)反应中反应物Mg以及产物Ti在高温下都易被空气中的氧气氧化，所以通入氩气的目的是防止镁和钛在高温条件下被空气中的氧气氧化；此法制得的金属钛中含有少量金属镁，结合镁和钛(题中信息：钛耐腐蚀)性质可知，可采用盐酸或硫酸酸洗镁和钛的混合物即可除去Mg。(3)由流程图知，可循环使用的物质为Cl2、Mg以及海绵钛除杂时生成的MgCl2等。答案：.Fe2O36H=2Fe33H2O将Fe3转化为Fe2.(1)1(2)氩气作保护气，防止镁、钛被氧化将海绵钛置于盐酸中酸洗，然后过滤即可得纯净的钛(3)Cl2、Mg和MgCl2