蘇教版高中化學(xué)必修第二冊(cè)專題9金屬與人類文明第一單元金屬的冶煉方法課件

必修二

蘇教版高中化學(xué)1|金屬的存在形式及金屬的冶煉知識(shí)點(diǎn)第一單元金屬的冶煉方法必備知識(shí)清單破

1.金屬的存在形式(1)金屬材料既有良好的可塑性,堅(jiān)固耐用,而且還有導(dǎo)電、導(dǎo)熱等諸多優(yōu)良性能。(2)大量的金屬元素存在于地殼的礦石中。自然界中的大部分金屬元素都是以化合態(tài)形式存

在的。如鐵元素存在于赤鐵礦(主要成分為Fe2O3)中,鋁元素存在于鋁土礦(主要成分為Al2O3)

中。2.金屬的冶煉(1)金屬冶煉的原理:利用化學(xué)反應(yīng)使金屬元素從化合態(tài)變?yōu)橛坞x態(tài)。(2)金屬冶煉的方法:熱分解法、高溫還原法、電解法等。(3)金屬的冶煉方法與金屬活動(dòng)性的關(guān)系歸納總結(jié)常見金屬的冶煉方法

1.高爐煉鐵(1)原料:鐵礦石、焦炭和石灰石等。(2)設(shè)備:高爐。(3)原理:高溫下,用還原劑把鐵礦石中的氧化鐵還原成鐵單質(zhì)。2|鐵的冶煉知識(shí)點(diǎn)知識(shí)點(diǎn)撥

高爐煉鐵中各原料的主要作用:鐵礦石——鐵的來源;焦炭和熱空氣——提供熱

量和還原劑CO;石灰石——提供CaO,除去SiO2。2.鋁熱法煉鐵(詳見定點(diǎn)1)(4)冶煉過程

1.鋁的存在(1)含量:鋁元素是地殼中含量最多的金屬元素。(2)存在:地殼中,鋁元素主要以鋁土礦形式存在,鋁土礦的主要成分是Al2O3。2.從鋁土礦中提取鋁的工藝流程及反應(yīng)(1)工藝流程3|鋁的冶煉知識(shí)點(diǎn)

(2)有關(guān)反應(yīng)①堿溶:Al2O3+2NaOH

2NaAlO2+H2O;②酸化:NaAlO2+CO2(過量)+2H2O

Al(OH)3↓+NaHCO3;③灼燒:2Al(OH)3

Al2O3+3H2O;④電解:2Al2O3(熔融)

4Al+3O2↑。步驟一般方法或原理目的

采礦、選礦、粉碎、篩礦、洗礦等除去雜質(zhì)、提高礦石中有用成分的含量利用氧化還原反應(yīng)原理,在一定條件下把金屬礦物中的化合態(tài)金屬元素還原成金屬單質(zhì)得到金屬單質(zhì),但所得金屬中含有雜質(zhì)加入除雜試劑除去雜質(zhì)或電解精煉進(jìn)一步提純金屬知識(shí)拓展金屬冶煉的步驟知識(shí)辨析1.金屬冶煉的本質(zhì)均是金屬元素被還原的過程,所以在冶煉過程中一定需要加入還原劑。這

種說法對(duì)嗎?2.金屬陽離子被還原,一定會(huì)得到金屬單質(zhì)。這種說法對(duì)嗎?3.可以利用鋁熱反應(yīng)原理,以MgO和金屬鋁為原料冶煉金屬鎂。這種說法對(duì)嗎?4.Na、K等活潑金屬可用高溫還原法冶煉。這種說法對(duì)嗎?5.金屬的冶煉必須在高溫下進(jìn)行。這種說法對(duì)嗎?6.冶煉Al時(shí)要電解熔融AlCl3。這種說法對(duì)嗎?7.鉀的沸點(diǎn)比鈉低,可用鈉置換熔融氯化鉀中的鉀。這種說法對(duì)嗎?一語破的1.不對(duì)。通過電解和熱分解的方法冶煉金屬不需要加入還原劑。2.不對(duì)。金屬陽離子被還原可能會(huì)生成低價(jià)金屬陽離子,如Fe3+→Fe2+。3.不對(duì)。鎂的金屬活動(dòng)性比鋁強(qiáng),不能用鋁還原MgO。4.不對(duì)。Na、K等活潑金屬應(yīng)該用電解法冶煉。5.不對(duì)。如濕法煉銅是在常溫下發(fā)生反應(yīng):Fe+CuSO4

FeSO4+Cu。6.不對(duì)。AlCl3為共價(jià)化合物,熔融狀態(tài)不導(dǎo)電,冶煉Al時(shí)應(yīng)該電解熔融Al2O3。7.對(duì)。鉀的沸點(diǎn)比鈉低,容易分離出來,所以可用鈉置換熔融氯化鉀中的鉀。1|鋁熱反應(yīng)定點(diǎn)關(guān)鍵能力定點(diǎn)破

鋁和金屬氧化物在高溫下發(fā)生的劇烈并放出大量熱的化學(xué)反應(yīng),叫作鋁熱反應(yīng)。1.鋁熱反應(yīng)實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)操作

實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象①鎂條劇烈燃燒,發(fā)出強(qiáng)光;②氧化鐵粉末和鋁粉發(fā)生劇烈反應(yīng);③反應(yīng)放出大量的熱;④紙漏斗的下部被燒穿,有熔融物落入沙中實(shí)驗(yàn)結(jié)論在高溫下,Al與Fe2O3發(fā)生反應(yīng),放出大量的熱注意事項(xiàng)

①鎂條要打磨干凈表面的氧化膜,否則難以點(diǎn)燃;②氧化鐵粉末與鋁粉要干燥,鋁粉要用未被氧化的,否則難以反應(yīng);③內(nèi)層濾紙要用水潤濕,以防紙漏斗燃燒;④蒸發(fā)皿中的細(xì)沙要適量,既要防止蒸發(fā)皿炸裂,又要防止熔融的液體濺出傷人;⑤實(shí)驗(yàn)裝置要與人有一定距離,防止人被燒傷2.鋁熱反應(yīng)的用途可用于冶煉熔點(diǎn)較高的相對(duì)較不活潑的金屬,如Fe、Mn、Cr等。2Al+Fe2O3

2Fe+Al2O3(可用于焊接鋼軌)4Al+3MnO2

3Mn+2Al2O32Al+Cr2O3

2Cr+Al2O3

典例利用如圖裝置做鋁熱反應(yīng)實(shí)驗(yàn),下列說法不正確的是

(

)

A.該反應(yīng)的化學(xué)方程式是2Al+Fe2O3

2Fe+Al2O3B.該反應(yīng)會(huì)放出大量熱、發(fā)出強(qiáng)光C.根據(jù)鋁熱反應(yīng)的原理,可以冶煉某些高熔點(diǎn)的金屬D.若反應(yīng)中轉(zhuǎn)移3mol電子,則消耗氧化劑的物質(zhì)的量是1molD思路點(diǎn)撥

根據(jù)鋁熱反應(yīng)實(shí)驗(yàn)解答此題,注意鋁熱反應(yīng)的實(shí)驗(yàn)裝置、實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象以及注意事

項(xiàng)。解析

該反應(yīng)為高溫下鋁與氧化鐵發(fā)生置換反應(yīng)生成鐵和氧化鋁,化學(xué)方程式是2Al+Fe2O3

2Fe+Al2O3,A正確;鋁熱反應(yīng)發(fā)生時(shí)會(huì)放出大量的熱、發(fā)出強(qiáng)光,B正確;鋁熱反應(yīng)發(fā)生時(shí)會(huì)放出大量的熱,可以冶煉某些高熔點(diǎn)的金屬,如Fe、Cr、Mn等,C正確;由化學(xué)方程式可知,

氧化鐵為氧化劑,若反應(yīng)中轉(zhuǎn)移3mol電子,消耗氧化鐵的物質(zhì)的量為0.5mol,D錯(cuò)誤。

易錯(cuò)分析有關(guān)鋁熱反應(yīng)的兩個(gè)易錯(cuò)點(diǎn)(1)鋁熱反應(yīng)可以用于焊接鋼軌,但工業(yè)上不用該方法煉鐵,因?yàn)殇X比鐵的冶煉成本更高。(2)由于鋁只能冶煉活潑性比其弱的金屬,故并不是鋁與所有金屬氧化物的混合物都叫鋁熱

劑,如Al和MgO的混合物不能叫鋁熱劑。

1.金屬活動(dòng)性順序中“前面的金屬能置換后面的金屬”,如Fe與CuSO4溶液反應(yīng)置換出Cu,Cu

與AgNO3溶液反應(yīng)置換出Ag,但K、Na、Ca等活潑金屬不能將較不活潑金屬從其鹽溶液中

置換出來,因?yàn)镵、Na、Ca等活潑金屬會(huì)與水劇烈反應(yīng)。2.工業(yè)上冶煉Al時(shí)用Al2O3而不用AlCl3,