新人教版必修一《金属的冶炼》学案

新人教版必修一《金属的冶炼》学案 金属的冶炼

教学目的：1、了解金属冶炼的一般原理。

2、了解金属回收的重要意义，树立资源保护意识。

教学重点：金属冶炼的一般原理 教学方法：讨论、讲解、归纳 教学过程：

一、金属冶炼的步骤： 阅读教材，总结归纳：

①富集矿石、除杂、提高矿石有用成分的含量；

②冶炼：利用氧化还原反应的原理，在一定条件下，用还原剂把金属离子还原为金属单质。

③精炼：采用一定的方法，提炼纯金属。 二、金属冶炼的方法：

讲解：金属的冶炼原理是将金属的化合物通过还原的方法使金属离子还原成金属单质。

n+ 还原 M+ ne M ；不同金属的化学活动性不同，因而金属离子得到电子还原成金属原子的能力也不同，采用的冶炼方法也不同。工业上冶炼金属主要有3种方法： 1、热分解法

此方法适用于制备不活泼金属，通常情况下在金属活动性顺序表中，铜以后的金属的氧化物受热就能分解例如： △ △

2HgO== 2Hg+O2↑ 2Ag2O == 4Ag+O2↑

2、热还原法

加入还原剂如：C、CO、H2 活泼金属Na2、Mg、Ag等,使金属离子还原成单质，此方法通常适用于中等活泼金属和不活泼金属的制备。例如：

高温 高温 高温

Fe2O3+3CO====2Fe+3CO2 WO3+3H2==== W+3H2O Cr2O3+2Al====2Cr+Al2O3 若金属以硫化物或碳酸盐形式存在，应先将其转化成氧化物。 少数特殊的活泼金属也可采用此方法：（利用熔沸点不同）如：

高温 高温 2RbCl+Mg MgCl2+2Rb KCl+Na NaCl+K 3、电解法

在金属活动性顺序中，钾、钠、钙、铝等几种金属的还原性很强，这些金属都很容易失去电子，因此不能用一般的方法和还原剂使其从化合物中还原出来，而只能用通电分解其熔融盐或氧化物的方法来冶炼。

电解 电解

2Al2O3====4Al+3O2↑ 2NaCl====2Na+Cl2↑ 三、不同金属冶炼方法的选择

K Ca Na Mg Al Zn Fe Sn Pb（H）Cu Hg Ag 电解法 热还原法 热分解法

四、金属的回收和资源保护：

1、 废旧金属的最好处理方法是回收利用。

2、 回收利用废旧金属的意义是减少垃圾量，防止污染环境且缓解资源短缺的矛盾。 知识归纳：

1.冶炼金属的实质：使金属化合物中的金属离子得到电子变成金属原子。 2.冶炼的步骤：

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第一步：矿石的富集：除去杂质，提高矿石中有用成分含量。

第二步：冶炼：利用氧化还原反应，在一定条件下，用还原剂还原。 第三步：精炼：采用一定方法，提炼纯金属。

3.冶炼方法：不同金属离子得到电子还原成单质的能力不同，要采取不同的冶炼方法。 例1、冶炼金属常用以下几种方法：①以C或CO、H2作还原剂还原②电解法③热分解法④铝热反应，现冶炼下列金属：Al、Mg、Cu、Hg、Mn，试标明适宜的冶炼方法： Al ② Mg ② Cu ① Hg ③ Mn ①或④

3+

例2、有X、Y、Z、W四种金属。已知X（OH）3的碱性大于Y（OH）3X可使Z氧化，W可与热水反应产生H2，X不能与热水反应，把X的金属片插入稀H2SO4，让金属丝Z与X接触，则X的溶解速率加快。这四种金属活动性强弱的关系一定是（ C ）

A、 XY B、 ZY C、 WZ D、 ZX

例3、某高炉每天生产含铁96%的生铁70t，计算需用含20%杂质的赤铁矿（主要是含Fe2O3）多少t？（ 120t）

例4、用铝热剂冶炼难熔金属，是因为铝 （ BD ） A. 具有导电性 B. 具有较强的还原性 C. 具有延展性 D. 被氧化过程中放出大量的热 练习

1、下列各种方法中，适用于炼制相应金属的是（ ） A、加热氧化铜 B、氧化镁跟铝粉共热 C、用焦炭还原氧化铜 D、电解熔融氯化钠 2、下列化工生产过程中的反应原理，不涉及氧化还原反应的是（ ）

A、用铁矿石和焦炭为原料炼铁 B、用空气、水煤气为原料制硝酸铵

C、用石灰石、碤、纯碱为原料制玻璃 D、用饱和食盐水、氨水和二氧化碳气体制纯碱

3、下列金属①铁②镁③锰④钒⑤铬可用铝热法制备的有（ ）

A、①②④ B、①②③⑤ C、①③④⑤ D、①②③④⑤ 4、在冶金工业上均不能用通常化学还原剂制得的金属组是（ ） A、Na、Ba、Mg、Al B、Na、K、Zn、Fe C、Zn、Fe、Cu、Ag D、Mg、Al、Zn、Fe

5、在高温下用CO还原mg氧化铁得ng铁，氧的原子量为16，则铁的相对原子质量为（ ） A、

n

24(mn) B、

24n mn C、

2(mn) 3n D、

mn 8n6、用H2气还原某二价金属的氧化物使其成为单质，每1g氢气可还原36g氧化物，则此金属可能是下列的（ ）

A、Zn B、Pb C、Fe D、Cu

7、用1g含脉石（SiO2）的黄铁矿（FeS2）试样在氧气中灼烧一段时间后，得到残渣0.8g，则此试样中铁的质量分数为（ ） A、28% B、40% C、32% D、60%

8、将3.6g炭粉跟含Fe3O480%的磁铁矿粉29g混合后，隔绝空气加强热反应后收集到的气

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体恢复到标况时，其体积为6.72L，则气体是（ A、全部是CO2 B、CO和CO2各占一半 C、全部是CO

D、CO、CO2的混合物 其中CO体积占

）

2 39、工业上生产金属钾是在一定温度下，用金属钠跟氯化钾反应。下面是四种物质的熔点和沸点： K Na KCl NaCl 熔点1℃ 63.6 97.8 770 801 沸点1℃ 774 882.9 1500(升华) 1413 根据平衡移动原理，可推知用钠与氯化钾反应制取金属钾的适宜温度是（ ） A、低于770℃ B、850℃ C、高于882.9℃ D、1413℃--1500℃

10、冶炼金属一般有下列四种方法：①焦炭法②水煤气法③活泼金属置换法④电解法。四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）铝热反应炼铬；（Ⅳ）从光卤石中炼镁。对它们的冶炼方法分析不正确的是（ ） A、Ⅰ① B、Ⅱ② C、Ⅲ③ D、Ⅳ④

11、写出下列冶炼金属的化学反应方程式：

（1）用红锌矿（ZnO）冶炼锌 （2）用磁铁矿（Fe3O4）冶炼铁 （3）用铝矾土（Al2O3）冶炼铝 （4）用食盐（NaCl）冶炼钠

12、高温灼烧孔雀石[Cu2(OH)2·CO3]和木炭的混合物可得到一种紫红色光泽的金属，其发生的化学方程式为 ， 。 13、用纯净的铝土矿（Al2O3）、冰晶石和二氧化锰作原料可制取金属锰（冰晶石作Al2O3的熔剂），其化学反应方程式为 ， 。 14、将0.4g铁的氧化物，在高温下用足量的CO使其还原，把生成的CO2全部通入足量澄清石灰水中，得到0.75g固体沉淀物。则这种铁的氧化物的化学式应是 。 15、某课外活动小组拟用下列装置做炼铁原理的实验，同时检测氧化铁的纯度（假设矿石不含其他与一氧化碳反应的成分），并除去尾气。已知草酸与浓硫酸共热生成一氧化碳、二氧化碳和水。 浓硫酸 a氧化铁 ihc efgbd 草 酸 浓硫酸过量的浓烧碱回答下列问题： （1）若制得的气体从左向右流向时，上述仪器组装连接的顺序是（用a、b等表示） 乙丁丙戊。 接 ， 接 ， 接 ， 接 甲（2）装置乙的作用是 ； 装置丙的目的是 。 （3）实验结束时，先熄灭戊处的酒精灯，再熄灭甲处的酒精灯，其主要原因是 3 / 6 。

（4）实验前氧化铁矿粉末的质量为wg，实验测得乙和丙的质量分别增加了xg和yg，则氧化铁矿中氧化铁的质量分数为 。 参考答案

1、CD 2、CD 3、C 4、A 5、B 6、C 7、A 8、D 9、B 10、B

△

11、（1）ZnO+CO Zn+CO2

△

（2）Fe3O4+4CO3Fe+4CO2

电解 4Al+3O （3）2Al2O3 2↑ 熔融

电解 （4）2NaCl 2Na+Cl2↑ 熔融

△

12、Cu2(OH)2CO3 2CuO+H2O+CO2↑

△

CuO+CO Cu+CO2

电解 13、2Al2O3 4Al+3O2↑ 熔融、冰晶名

高温

3MnO2+4Al 3M+2Al2O3 14、Fe2O3

15、(1)ad,ef,gh,ib

(2)吸收生成的CO2，并点燃除去CO；吸收CO2

(3)防止氧化铁还原生成的铁重新被氧化，使红热的铁在CO气流保护下冷却 (4)

16000x%

132w

模拟试题

1. 不能由单质直接化合而得到的化合物是（ ）

A. FeCl2 B. Al2S3 C. CuCl2 D. Mg3N2

2. 用铝热法还原下列化合物，制得金属各1 mol，需消耗铝最少的是（ ）

A. MnO2 B. WO3 C. Co3O4 D. Cr2O3 3. 工业上制造镁粉是将镁蒸气在某气体中冷却，下列气体：①空气 ②CO2 ③Ar ④H2 ⑤N2可作为冷却气体的是（ ）

A. ①和② B. ②和③ C. ③和④ D. ④和⑤

4. 为充分利用原料，降低成本，现有质量分数为70%的硫酸3.5吨和含杂质为20%的烧碱2.5吨，用铝屑最多能生产Al(OH)3的质量是（设杂质不参加反应）（ ） A. 1.3吨 B. 2.5吨 C. 3.5吨 D. 5.2吨

5. 有0.4 g铁的氧化物，用足量的CO在高温下将其还原，把生成的全部CO2通入到足量的澄清的石灰水中，得到0.75 g固体沉淀物。这种铁的氧化物的化学式为（ ） A. FeO B. Fe2O3 C. Fe3O4 D. Fe4O5

6. 将一定量的铁粉与氢氧化铁的混合物在氧气中燃烧至质量不再改变为止，发现加热前后混合物的质量无变化，则原混合物中铁和氢氧化铁的物质的量之比为（ ） A. 2：1 B. 3：2 C. 81：64 D. 28：55

7. 根据以下叙述，回答（1）至（2）题：工业上制备氯化铜时，是将浓盐酸用蒸汽加热至80℃左右，慢慢加入粗制氧化铜粉末（含杂质氧化亚铁），充分搅拌，使之溶解，反应如下：CuO2HClCuCl2H2O；FeO2HClFeCl2H2O，已知：pH9.6时，Fe2以Fe(OH)2形式完全沉淀；pH6.4时，Cu2以Cu(OH)2的形式完全沉

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淀；pH在3～4时，Fe3以Fe(OH)3的形式完全沉淀。 （1）除去溶液中的Fe2，可以采用的方法是（ ）

A. 直接加碱，调整溶液pH9.6 B. 加纯铜粉，将Fe2还原出来 C. 先将Fe2氧化成Fe3，再调整pH在3～4 D. 通入硫化氢，使Fe2直接沉淀 （2）若此溶液只含F3时，要调整pH在3～4之间，此时最好向溶液中加入（ ）

A. NaOH B. 氨水 C. CuCl2 D. CuO 8. 在一定条件下可实现如图所示物质之间的变化。

H2O明矾NaOH溶液过量A沉淀B F 溶液 电 解孔雀石GEH2OD

请填写下列空白：

（1）孔雀石的主要成分是CuCOCu(OH)2（碱式碳酸铜）受热易分解。图中的F是_____。

（2）写出明矾与过量NaOH溶液反应的离子方程式： ____________________________ （3）图中所得G和D都是固体，混合后在高温下可发生反应，写出该反应的化学方程式： _________________。

（4）每生成1 molD，同时生成____________________________molE。

9. 天平两盘上，各放一烧杯，分别向烧杯中加入同体积的3 mol/L H2SO4，调平后，分别加入镁、铝各10.8 g，反应完毕，天平可能出现两种情况。 通过计算，分析回答：①当硫酸体积V___mL时，两盘持平。②当硫酸体积V___mL时，两盘不平，原来加___的盘略向下倾斜。

10. 将19.5 gZn粉慢慢投入1000mL0.5 molL1的FeCl3溶液中，若反应前后液体体积不变。求溶液中所含各物质的物质的量浓度是多少？ 试题答案

2SO4AlHAl2(SO4)3 1. A 2. C 3. C 4. D Al(OH)3 5. B无论何种铁的氧NaOHAlNaAlO2化物，一定有以下关系式：铁的氧化物设为FexOy FexOy～yCO～yCO2～

yCaCO3

可得 n(O)7.510mol m(Fe)0.4g7.510mol16g/mol0.28g

33n(Fe)5103mol2 3n(O)7.510mol3 6. C 7. （1）C （2）D （1）A：直接加碱会使Cu B：加入铜粉不能将Fe22Cu(OH)2

2CuS  （2）原溶液是强酸性溶液调pH 3～4，只要消耗H，降低C(H)即可，同时不可

还原出来。 D：中通入H2S后Cu 5 / 6

3引入新杂质。 8. A是NaAlO2，反应式Al4OHAlO22H2O，孔雀石受热

分解：CuCO3Cu(OH)22CuOCO2H2O，F是CO2，G是CuO。A、F发生

反应的离子方程式是CO2AlO22H2OAl(OH)3HCO3沉淀是Al(OH)3，受热分解后生成Al2O3（B）和H2O。Al和CuO的反应，类似于铝热反应。 第四问可根

据

2Al2O3电解4Al3O2计算答：（1）

CO2（2）

Al34OHAlO22H2O （3）3CuO2Al高温2Al2O33Cu

（4）3/4 9.天平两盘加酸量相同，加入金属的量亦相同，因此只有当两烧杯中放出H2的质量相同时，天平平衡；放出H2不等时，天平不平衡。当酸不足时生成H2的量由酸决定。

H2SO4—Mg—H2；H2SO4—2Al—H2 3 1 mol 24 g 1mol 18 g

0.45mol 10.8 g 0.6 mol 10. 8 g

V[H2SO4(aq)]150mL时，酸不足，金属过量，放出H2的质量相等，天平平衡。 答：①150；②150；镁

19.5g0.3mol

65gmol1 n(FeCl3)1L05.mol/L05.mol Zn2FeCl32FeCl2ZnCl2 0.25mol 0.5mol 0.5mol 0.25mol ZnFeCl2ZnCl2Fe 0.05mol 0.05mol 0.05mol

n(ZnCl2)0.25mol0.05mol0.3mol n(FeCl2)05.mol0.05mol0.45mol

0.3mol C(ZnCl2)0.3mol/L

1L0.45mol C(FeCl2)0.45mol/L

1L 10. n(Zn)

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