高一化學(xué)《金屬礦物的開發(fā)利用》知識(shí)點(diǎn)歸納總結(jié)以及例題解析

高一化學(xué)《金屬礦物的開發(fā)利用》知識(shí)點(diǎn)歸納總結(jié)以及例題剖析高一化學(xué)《金屬礦物的開發(fā)利用》知識(shí)點(diǎn)歸納總結(jié)以及例題剖析高一化學(xué)《金屬礦物的開發(fā)利用》知識(shí)點(diǎn)歸納總結(jié)以及例題剖析金屬礦物的開發(fā)利用【學(xué)習(xí)目標(biāo)】1、認(rèn)識(shí)金屬冶煉的化學(xué)反響原理和基本方法；2、認(rèn)識(shí)金屬回收與資源的保護(hù)方法||?！疽c(diǎn)梳理】要點(diǎn)一、金屬的冶煉方法由于大部分金屬的化學(xué)性質(zhì)開朗||，在自然界中主要以化合態(tài)形式存在（金、鉑等少量金屬例外）||，因此使用的金屬大部分是人工制得的||。金屬冶煉的實(shí)質(zhì)就是利用氧化復(fù)原反響使金屬化合物中的金屬元素獲得電子被復(fù)原為金屬單質(zhì)：Mn++ne-M||。因不同樣金屬的陽離子得電子的能力不同樣||，故不同樣金屬采用不同樣的冶煉方法||。1、熱分解法||。有些不開朗金屬僅用熱分解法就能制得||。在金屬活動(dòng)性次序表中||，位于氫后邊的金屬的氧化物受熱就能分解||。比方：2HgO2Hg+O2↑2Ag2O24Ag+O↑2、熱復(fù)原法||。多半金屬的冶煉采用熱復(fù)原法||。常用的復(fù)原劑有焦炭、一氧化碳、氫氣和開朗金屬等||。例如：23+3CO2Fe+3CO2FeO↑WO3+3H2W+3H2OZnO+CZn+CO↑MgO+CMg(g)+CO(g)Fe2O3+2Al2Fe+Al2O33、電解法||。在金屬活動(dòng)性次序表中||，鉀、鈣、鈉、鎂、鋁等幾種金屬的復(fù)原性很強(qiáng)||，這些金屬都很簡單失去電子||，因此不能夠用一般的方法和復(fù)原劑使其從化合物中復(fù)原出來||，而只能用通電分解其熔融鹽或氧化物的方法來冶煉||。比方：2NaCl（熔融）2Na+Cl2↑MgCl2（熔融）Mg+Cl2↑一些對(duì)純度要求較高的不開朗金屬也能夠采用電解其鹽溶液的方法來進(jìn)行冶煉||，比方：2CuSO42O2Cu+2H242+2HSO+O↑不同樣金屬冶煉方法的選擇4、濕法||。在工業(yè)上還有一種冶金方法叫做濕法冶金||，也稱為水法冶金||。它是利用在溶液中發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)（如置換反響）||，對(duì)金屬進(jìn)行提取和分其他冶金過程||。比方：Fe+CuSO=FeSO+Cu44要點(diǎn)二、鋁熱反響第1頁/共5頁煉鐵平常用熱復(fù)原法||。工業(yè)上采用的高爐煉鐵和鋁熱法煉鐵都屬于熱復(fù)原法||。Fe2O3+3CO2Fe+3CO2（高爐煉鐵）Fe2O3+2Al2Fe+Al2O3（鋁熱法煉鐵）FeO與Al的反響叫做“鋁熱反響”||，F(xiàn)eO和Al的混淆物叫做“鋁熱劑”||。與FeO性質(zhì)相像的FeO、232323FeO、CuO、TiO（二氧化鈦）、VO（五氧化二釩）、CrO3（三氧化二鉻）、MnO、CoO（四氧化三鈷）、342252234WO3（三氧化鎢）等氧化物||，也都能與金屬鋁在高溫下發(fā)生氧化復(fù)原反響||，生成Al2O3和新的金屬單質(zhì)||，放出大量的熱||，這樣的反響都屬于鋁熱反響||。3FeO+8Al9Fe+4AlO33423CuO+2Al3Cu+Al2O33MnO2+4Al3Mn+2AlO323V2O5+10Al6V+5Al2O33Co3O+8Al9Co+4AlO3423TiO+4Al3Ti+2AlO322Cr2O3+2Al2Cr+Al2O3鋁熱反響一般有兩個(gè)方面的重要應(yīng)用：一是冶煉高熔點(diǎn)的金屬；二是焊接金屬|(zhì)|，如用Fe2O3和Al的混淆物做焊藥（鋁熱劑）焊接鐵路鋼軌等||。要點(diǎn)解說：鋁熱反響是指鋁熱劑在高溫下發(fā)生強(qiáng)烈反響并放出大量熱的化學(xué)反響||，其中鎂條為引燃物質(zhì)||，氯酸鉀為助燃物質(zhì)||。（1）原理：Al是復(fù)原劑||，另一種氧化物是氧化劑||，是鋁將氧化物中的金屬置換出來的反響||。（2）鋁熱反響的實(shí)質(zhì)是鋁將氧化物中的化合態(tài)金屬復(fù)原為金屬單質(zhì)||。（3）反響特點(diǎn)是在高溫下進(jìn)行||，反響快速并放出大量的熱||，重生成的金屬單質(zhì)呈液態(tài)且易與Al23分別||。O（4）鋁熱劑是指鋁粉和某些金屬氧化物組成的混淆物||。5）應(yīng)用：冶煉難熔金屬|(zhì)|，如V、Cr、Mn等；焊接鋼軌等||。要點(diǎn)三、廢舊金屬的回收地球上的金屬礦產(chǎn)資源是有限的||，而且是不能夠重生的||，隨著人們的不斷開發(fā)利用||，礦產(chǎn)資源將會(huì)日漸減少|(zhì)|。廢舊金屬是一種固體荒棄物||，會(huì)污染環(huán)境||，把廢舊金屬作為一種資源||，加以回收利用||。這樣做||，既減少了垃圾量、防備污染環(huán)境||，又緩解了資源短缺的問題||?；厥盏膹U舊金屬|(zhì)|，大部分能夠從頭制成金屬或它們的化合物再利用||。比方：廢舊鋼鐵能夠用于煉鋼||，利用1t廢鋼煉鋼||，大概可節(jié)儉礦石2t、焦炭1t、石灰石0.5t||?；厥找粋€(gè)鋁質(zhì)飲料罐比制造一個(gè)新的鋁質(zhì)飲料罐節(jié)約能源約95%||。廢鐵屑等能夠用于制鐵鹽||，從電解精華鋼的陽極泥中||，可回收金、銀等名貴金屬|(zhì)|，從電影業(yè)、照相業(yè)、科研單位和醫(yī)院X光室回收的定影液中||，能夠提取金屬銀||。【典型例題】種類一：金屬的冶煉例1．以下說法中不正確的選項(xiàng)是（）A．金屬的冶煉原理就是利用氧化復(fù)原反響原理||，在必然條件下將金屬從其化合物中復(fù)原出來B．冶煉金屬時(shí)||，必定加入一種物質(zhì)作為復(fù)原劑C．金屬由化合態(tài)變成游離態(tài)||，都是被復(fù)原D．金屬單質(zhì)被發(fā)現(xiàn)和應(yīng)用得早||，其活動(dòng)性一般較弱第2頁/共5頁【思路點(diǎn)撥】此題察看金屬的冶煉原理||。【答案】B【剖析】金屬的冶煉是將金屬化合物轉(zhuǎn)變成金屬單質(zhì)；有的物質(zhì)在發(fā)生氧化復(fù)原反響冶煉金屬的時(shí)候||，自身既作氧化劑又作復(fù)原劑||，不需要另加復(fù)原劑||，比方HgO||，因此B錯(cuò)誤；金屬呈化合態(tài)時(shí)必然顯正價(jià)||，當(dāng)變成游離態(tài)后||，化合價(jià)就變成0價(jià)||，因此被復(fù)原||，C說法正確；金屬被發(fā)現(xiàn)和應(yīng)用得早||，說明該金屬在自然界存在游離態(tài)||，人們簡單獲得并利用它||，進(jìn)而也說明這些金屬的活動(dòng)性一般是較弱的||?！究偨Y(jié)升華】金屬的冶煉利用的是氧化復(fù)原反響||。例2．工業(yè)上Na、Ca、Mg都能夠用電解其熔融的氯化物而制得||。試回答以下問題：1）寫出電解制取Ca、Mg的反響的化學(xué)方程式：________________||，_________________||。（2）鉀卻不能夠用電解熔融KCl的方法制備||，由于金屬鉀易溶解在熔融的KCl中而有危險(xiǎn)||，可利用反應(yīng)Na+KClNaCl+K來制備鉀||。參照下表數(shù)據(jù)：①該反響合適選擇在什么溫度范圍內(nèi)進(jìn)行？②該反響主要應(yīng)用了什么化學(xué)原理？（3）Al的制備不能夠用電解AlCl3的方法||，而采用電解熔融23的方法||，請(qǐng)回答以下問題：AlO①工業(yè)上為什么不用Na復(fù)原AlCl3來制備Al？②電解Al23時(shí)||，為什么還要加冰晶石（助熔劑）？O【思路點(diǎn)撥】此題綜合察看了金屬冶煉的方法及條件的選擇||?！敬鸢浮浚?）CaCl22↑MgCl22Ca+ClMg+Cl↑（2）①801℃~883℃②平衡搬動(dòng)原理（3）①原料金屬鈉的成本較高||，且鈉易被氧化、難保存||，故工業(yè)上不用此法獲得大量的Al||。②Al2O3的熔點(diǎn)較高（2072℃）||，直接電解時(shí)需要供應(yīng)大量的熱量使其消融||，加入助熔劑冰晶石（Na36||，略加熱23就會(huì)熔解且易電解出Al3+、AlF）后||，在助熔劑的作用下（助熔劑的熔點(diǎn)一般很低）AlOO2-||，這樣有利于電解的順利進(jìn)行||，既縮短時(shí)間又節(jié)儉能源||?！酒饰觥浚?）依照題意||，直接寫出反響的化學(xué)方程式：CaCl22↑||，MgCl22Ca+ClMg+Cl↑||。（2）Na與KCl的反響是可逆反響||，要想使Na順利置換出K||，依照平衡搬動(dòng)原理||，需使平衡向正反應(yīng)方向搬動(dòng)||，最正確選擇是減少生成物K的量||，即K以蒸氣逸出||，其他物質(zhì)仍保存在系統(tǒng)中||，故反響溫度應(yīng)控制在801℃~883℃之間||，此時(shí)K為氣態(tài)||，Na、NaCl、KCl為熔融態(tài)||。（3）①能夠用鈉復(fù)原AlCl3制備Al||，但原料金屬鈉的成本較高||，且鈉易被氧化、難保存||，故工業(yè)上不用此法獲得大量的Al||。②Al23的熔點(diǎn)較高（2072℃）||，直接電解時(shí)需要供應(yīng)大量的熱量使其消融||，加入助熔劑冰晶石O（Na36||，略加熱23就會(huì)熔解且易電解出Al3+、O2-||，AlF）后||，在助熔劑的作用下（助熔劑的熔點(diǎn)一般很低）AlO這樣有利于電解的順利進(jìn)行||，既縮短時(shí)間又節(jié)儉能源||。【總結(jié)升華】金屬冶煉方法的選綱要考慮其開朗性||。貫串交融：【變式1】以下表達(dá)正確的選項(xiàng)是（）．工業(yè)上用電解熔融氯化鈉的方法制取鈉B．鈉加入氯化鎂的飽和溶液中能夠制取金屬鎂C．電解冶煉鋁的原料是氯化鋁第3頁/共5頁D．碳在高溫下能復(fù)原氧化鎂中的鎂【答案】AD種類二：鋁熱反響例3．粉末狀試樣A是由等物質(zhì)的量的MgO和Fe2O3組成的混淆物||。進(jìn)行以下實(shí)驗(yàn)：①取合適A進(jìn)行鋁熱反響||，產(chǎn)物中有單質(zhì)B生成；②另取20gA全部溶于0.15L6.0molL-1鹽·酸中||，得溶液C；③將①中獲得的單質(zhì)B和溶液C反響||，放出1.12L(標(biāo)況)氣體||，同時(shí)生成溶液D||，還殘留有固體物質(zhì)B；④用KSCN溶液查驗(yàn)時(shí)||，溶液D不變色；請(qǐng)?zhí)羁眨?）①中惹起鋁熱反響的實(shí)驗(yàn)操作是__________||。產(chǎn)物中的單質(zhì)B是__________||。2）②中所發(fā)生反響的反響的化學(xué)方程式是__________||。3）③中所發(fā)生的各反響的離子方程式是__________||。（4）若溶液D的體積仍視為0.15L||，則該溶液中c(Mg2+)為__________||，c(Fe2+)為__________||?！舅悸伏c(diǎn)撥】此題察看金屬冶煉原理（鋁熱反響法）和化學(xué)實(shí)驗(yàn)基本操作、物質(zhì)查驗(yàn)、化學(xué)計(jì)算||?！敬鸢浮浚?）加少量KClO3||，插上鎂條并將其點(diǎn)燃Fe（2）Fe23+6HCl=2FeCl3222O+3HO||，MgO+2HCl=MgCl+HO（3）Fe+2Fe3+=3Fe2+||，F(xiàn)e+2H+=Fe2++H2↑-1-1（4）0.67molL·；2.3molL·【剖析】MgO不能夠與鋁發(fā)生置換反響||，因此：①發(fā)生的反響是Fe2O3+2Al2Fe+Al2O3②中發(fā)生的反響是Fe233222OO+6HCl=2FeCl+3HO||，MgO+2HCl=MgCl+H③中發(fā)生的反響是Fe+2FeCl3222↑=3FeCl||，F(xiàn)e+2HCl=FeCl+H④中加入KSCN溶液不變色||，說明Fe3+完好被復(fù)原為Fe2+||，溶液D為MgCl2、FeCl2的混淆液||。依照題意假定20gA中MgO和Fe23的物質(zhì)的量均為x||，則：40g·mol-1×x+160-1×x=20g||，解得Og·molx=0.1mol||。反響后原加入的鹽酸中的Cl-全部轉(zhuǎn)移到FeCl2和MgCl2中||，Cl-守恒||，因此溶液D中【總結(jié)升華】察看的知識(shí)與技術(shù)起點(diǎn)較低||，但綜合性較強(qiáng)||，是典型的學(xué)科內(nèi)綜合題||，同學(xué)們在平常學(xué)習(xí)中要多加練習(xí)||。貫串交融：【變式1】“鋁熱反響”的化學(xué)方程式為：2Al+Fe2323OAlO+2Fe||。某同學(xué)對(duì)“鋁熱反響”的現(xiàn)象有這樣的描繪：“反響放出大量的熱||，并發(fā)出刺目的光輝”、“紙漏斗的下部被燒穿||，有熔融物落入沙中”||。查閱《化學(xué)手冊》知||，Al、Al2323熔點(diǎn)、沸點(diǎn)數(shù)據(jù)以下：O、Fe、FeO物質(zhì)AlAl2O3FeFe2O3熔點(diǎn)/℃660205415351462沸點(diǎn)/℃246729802750——（1）該同學(xué)推斷||，鋁熱反響所獲得的熔融物應(yīng)是鐵鋁合金||。這種推斷有必然的道理||，原因是：____________________________________________________________________||。第4頁/共5頁（2）設(shè)計(jì)一個(gè)簡單的實(shí)驗(yàn)方案||，證明上述所得的塊狀熔融物中含有金屬鋁||。該實(shí)驗(yàn)所用試劑是__________________||，當(dāng)察看到__