考點(diǎn)38金屬的冶煉

1.復(fù)習(xí)重點(diǎn)

1.  金屬冶煉的化學(xué)原理和金屬冶煉的基本方法;

2.  金屬回收及資源保護(hù)的重要作用,

3.  重點(diǎn)是考查金屬冶煉的基本方法。

2.難點(diǎn)聚焦

一、          金屬在自然界中的存在形式:

1.       游離態(tài)

化學(xué)性質(zhì)不活潑的金屬,在自然界中能以游離態(tài)的形式存在,如:Au Ag Pt Cu

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2.       化合態(tài)

化學(xué)性質(zhì)比較活潑的金屬,在自然界中能以化合態(tài)的形式存在,如: Al Na

說明: 少數(shù)金屬在自然界中能以游離態(tài)的形式存在; 而大多數(shù)的金屬在自然界中能以化合態(tài)的形式存在.

二、          金屬的冶煉:

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1.       金屬冶煉的實(shí)質(zhì)

用還原的方法,使金屬化合物中的金屬陽離子得電子變成金屬原子.

Mn+ + ne-→M

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2.       金屬冶煉的主要步驟:

①     礦石的富集

目的:除去雜質(zhì),提高礦石右的有用成分的含量;

②     冶煉

目的:得到金屬單質(zhì).

原理:利用氧化還原反應(yīng)原理,在一定條件下,用還原劑把金屬礦石中的金屬離子還原成金屬單質(zhì).

③     精煉

目的:提高金屬的純度.

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3.       金屬冶煉的一般方法:

根據(jù)金屬的活潑性.

(1)熱分解法:

     2HgO==2Hg + O2

(2)還原法:

高溫

高溫

Cr2O3+2Al  ==2Cr +Al2O3

常用的還原劑:C 、CO、 H2 和活潑金屬如鋁等.

說明鋁熱反應(yīng)也屬于熱還原法.

[思考]對(duì)于極活潑金屬的冶煉,能否用熱還原法?如不能則應(yīng)使用什么方法?

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3.電解法:

電解

電解

電解

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    • 電解

           2CuSO4+2H2O===2Cu+2H2SO4+O2

      電解法也常用于某些不活潑的金屬的精煉.

      [說明]電解法的缺點(diǎn)是要消耗大量的電能,成本較高.

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      三、          金屬的回收與環(huán)境、資源保護(hù)

      1.       金屬回收的意義

      (1)節(jié)約礦物資源;(2)節(jié)約能源;(3)減少環(huán)境污染.

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      2.       回收廢金屬的利用.

      大部分可以重新制成金屬及化合物再用.

      實(shí)例:

      廢鐵屑可以鐵鹽或亞鐵鹽,如綠礬,廢舊鋼鐵可以煉鋼.

      從電解精煉銅的陽極泥中可以回收金銀等貴重金屬

      從定影液中可以回收金屬銀.

      小結(jié):金屬的活動(dòng)性順序與金屬的冶煉方法.

       

      3.例題精講

      1 不太活潑的金屬元素硝酸鹽在受熱分解時(shí)金屬元素將轉(zhuǎn)變?yōu)槠溲趸锘騿钨|(zhì)。在通風(fēng)櫥中給盛有少量硝酸汞固體的試管加熱,最后試管中(   )

          A、留下銀白色的液體

          B、留下少量白色硝酸汞固體

          C、留下紅色氧化汞固體

          D、無剩余物

       

       

      例2  冶煉金屬一般有下列四種方法:①焦炭法;②水煤氣(或氫氣,或一氧化碳)法;③活潑金屬置換法;④電解法。四種方法在工業(yè)上均有應(yīng)用。古代有(Ⅰ)火燒孔雀石煉銅;(Ⅱ)濕法煉銅;(Ⅲ)鋁熱法煉鉻;(Ⅳ)從光鹵石中煉鎂,對(duì)它們的冶煉方法的分析不正確的是(   )

      A.(Ⅰ)用①    B.Ⅱ用②    C.Ⅲ用③    D.Ⅳ用④

      解析:金屬冶煉的方法與金屬在自然界中存在的狀態(tài)、金屬活動(dòng)性有關(guān)。一般電解法適合冶煉金屬性強(qiáng)的金屬(金屬活動(dòng)順序表Al以前);而水煤氣(H2、CO)法、焦炭法、活潑金屬置換法等用還原劑還原金屬法,適合于金屬活動(dòng)性介于Zn~Cu之間的大多數(shù)金屬的冶煉。

      試題詳情

      對(duì)于(Ⅰ)

      試題詳情

       符合①

      對(duì)于(Ⅱ) Fe + CuSO4 = FeSO4 + Cu  符合③

      試題詳情

      對(duì)于(Ⅲ)  符合③

      對(duì)于(Ⅳ)先從光鹵石提取MgCl2,再電解MgCl2

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                  符合④

      故本題答案為B

      3用氧化鋁、二氧化錳作為原料,如何制取金屬錳?寫出反應(yīng)的化學(xué)方程式。

      電解

      2Al2O3====4Al+3O2

                   高溫

       

       

      3MnO2+ 4Al   ==  3Mn+2Al2O3

      4根據(jù)下圖所示實(shí)驗(yàn)室用一氧化碳還原氧化鐵的實(shí)驗(yàn)裝置,回答以下問題:

          ①反應(yīng)過程中發(fā)生的現(xiàn)象是: 

          玻璃管里粉末由紅棕色逐漸變黑,B中溶液出現(xiàn)渾濁。

      ;

          ②塑料袋的作用是 收集未反應(yīng)完的CO,以防中毒

      。

      試題詳情

       

       

       

       

      4.實(shí)戰(zhàn)演練

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      一、選擇題?

      1.冶煉金屬一般有下列4種方法:①焦炭法;②水煤氣法(或氫氣、或一氧化碳)法;③活潑金屬置換法;④電解法。4種方法在工業(yè)上均有應(yīng)用。古代有(Ⅰ)火燒孔雀石煉銅;(Ⅱ)濕法煉銅,F(xiàn)代有(Ⅲ)鋁熱法煉鉻;(Ⅳ)從光鹵石中煉鎂。對(duì)它們的冶煉方法的分析不正確的是?

      A.(Ⅰ)用①                              B.(Ⅱ)用②?

      C.(Ⅲ)用③                                        D.(Ⅳ)用④?

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      2.下列物質(zhì)的反應(yīng),不能置換出Fe的是?

      A.FeO+C                                         B.Fe2O3+CO?

      C.Al+Fe3O4                                     D.Cu+FeCl3?

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      3.在高溫下,用CO還原m g Fe2O3,得n g Fe,已知氧的相對(duì)原子質(zhì)量為16,則Fe的相對(duì)原子質(zhì)量為

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      A.                                      B.

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      C.                                    D.

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      4.有0.4。玷F的氧化物,用足量的CO在高溫下將其還原,把生成的全部CO2通入足量澄清石灰水中,得到0.75。绻腆w沉淀物。這種鐵的氧化物的化學(xué)式為?

      A.FeO                                            B.Fe2O3?

      C.Fe3O4                                          D.FeO、Fe2O3?

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      5.在煉鐵、煉鋼過程中都有碳參加反應(yīng),下列有關(guān)碳參加反應(yīng)的敘述錯(cuò)誤的是?

      A.兩個(gè)過程中碳原子都是被氧化,都只起著提供熱源的作用?

      B.煉鐵過程中碳被氧化,既起產(chǎn)生熱量的作用,又起產(chǎn)生CO的作用?

      C.煉鋼過程中碳被氧化,從而達(dá)到降低含碳量的目的?

      D.煉鐵過程中碳參加反應(yīng),只起著產(chǎn)生CO的作用?

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      6.下列反應(yīng)中,氧化劑與還原劑之比是1∶3的是?

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      A.FeO+SiFe+SiO2?

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      B.Fe2O3+COFe+CO2?

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      C.Fe3+FeFe2?

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      D.Cu+H2SO4(濃) CuSO4+SO2↑+H2O?

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      7.合金具有許多特點(diǎn),如Na-K合金為液體,而Na和K的單質(zhì)均為固體。據(jù)此,試推測(cè):生鐵、純鐵、碳3種物質(zhì)中,熔點(diǎn)最低的是?

      A.純鐵                                              B.生鐵?

      C.碳                                                        D.無法確定?

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      8.我國的稀土礦含量豐富,稀土元素可用RE表示。在提純過程中可以向稀土元素的硫酸鹽溶液中加入粉狀Na2SO4,使稀土元素轉(zhuǎn)化為沉淀,反應(yīng)為:?

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      RE2(SO4)3+Na2SO4xH2ORE2(SO43?Na2SO4?xH2O(x=1,2)下列有關(guān)敘述正確的是

      A.該反應(yīng)一定在強(qiáng)堿溶液中進(jìn)行?

      B.產(chǎn)生沉淀的反應(yīng)為復(fù)分解反應(yīng)?

      C.反應(yīng)生成的沉淀屬于復(fù)鹽?

      D.產(chǎn)生沉淀的變化屬于化學(xué)變化?

      試題詳情

      9.下列敘述正確的是?

      A.含金屬元素的離子不一定是陽離子?

      B.在氧化還原反應(yīng)中,非金屬單質(zhì)一定是氧化劑?

      C.某元素從化合態(tài)變?yōu)橛坞x態(tài)時(shí),該元素一定被還原?

      D.金屬陽離子被還原不一定得到金屬單質(zhì)?

      試題詳情

      10.質(zhì)量相等的CaO2和CaO兩份樣品,前者與后者所含氯元素的質(zhì)量比是?

      A.2∶1                                              B.7∶9?

      C.14∶9                                            D.9∶7?

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      二、非選擇題(50分)?

      11.(8分)制FeO常用下法:?

      試題詳情

      FeC2O4FeO+CO↑+CO2↑?

      試說明不采用FeCO3加熱分解制FeO而用此法制FeO的原因。?

      試題詳情

      12.(12分)(1996年全國高考題)在一定條件下用普通鐵粉和水蒸氣反應(yīng),可以得到鐵的氧化物。該氧化物又可以經(jīng)過此反應(yīng)的逆反應(yīng),生成顆粒很細(xì)的鐵粉。這種鐵粉具有很高的反應(yīng)活性,在空氣中受撞擊或受熱時(shí)會(huì)燃燒,所以俗稱“引火鐵”。請(qǐng)分別用圖中示意的兩套儀器裝置,制取上述鐵的氧化物和“引火鐵”。實(shí)驗(yàn)中必須使用普通鐵粉和6 mol?L1鹽酸,其他試劑自選(裝置中必要的鐵架臺(tái)、鐵夾、鐵圈、石棉網(wǎng)、加熱設(shè)備等在圖中均已略去)。

      填寫下列空白:?

      (1)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行時(shí)試管A中應(yīng)加入的試劑是                                  ;

      燒瓶B的作用是                                                         ;

      燒瓶C的作用是                                                         ;

      在試管D中收集得到的是                                                 。

      試題詳情

      (2)實(shí)驗(yàn)時(shí),U型管G中應(yīng)加入的試劑是                           ;長頸漏斗H中應(yīng)加入                           。

      (3)兩套裝置中,在實(shí)驗(yàn)時(shí)需要加熱的儀器是(填該儀器對(duì)應(yīng)的字母)                           。

      (4)燒瓶Ⅰ中發(fā)生的反應(yīng)有時(shí)要加入少量硫酸銅溶液,其目的是                           。

      (5)試管E中發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式是                           。

      (6)為了安全,在E管中的反應(yīng)發(fā)生前,在F出口處必須                           ;E管中的反應(yīng)開始后,在F出口處應(yīng)                          

      試題詳情

      13.(12分)下圖是一個(gè)實(shí)驗(yàn)示意圖,方框表示有關(guān)的儀器,箭頭表示液體或氣體的流向

      試題詳情

      圖中A是液體,B、C是固體。A與B反應(yīng)后產(chǎn)生的氣體經(jīng)過C,得到純氣體X。X通過灼熱CuO,CuO轉(zhuǎn)化為Cu。氣體再通過濃H2SO4,最后得到純氣體Y,Y是對(duì)環(huán)境沒有污染的氣體,大量排放也沒有危險(xiǎn)。?

      為進(jìn)行以上實(shí)驗(yàn),請(qǐng)從下列試劑范圍內(nèi)選擇合適的A、B和C:濃硫酸、稀硫酸、濃硝酸、稀硝酸、濃鹽酸、稀鹽酸、鋅粒、濃NaOH溶液、大理石、堿石灰、NH4Cl固體。?

      (1)A是             ,B是             ,C是             ,X是             。

      (2)寫出A和B,X和CuO反應(yīng)的化學(xué)方程式                                  。

      試題詳情

      14.(8分)為測(cè)定一種復(fù)合氧化物型的磁性粉末材料的組成,稱取12.52 g樣品,將其全部溶于過量稀硝酸后,配成100 mL溶液。取其一半,加入過量K2SO4溶液,生成白色沉淀,經(jīng)過濾、洗滌、烘干后得4.66 g固體。在余下的50 mL溶液中加入少許KSCN溶液,顯紅色;如果加入過量NaOH溶液,則生成紅褐色沉淀,將沉淀過濾、洗滌、灼燒后得3.20 g固體。

      (1)計(jì)算磁性粉末材料中氧元素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)。?

      (2)確定該材料的化學(xué)式。??????????????

      試題詳情

      15.(10分)有CuO和木炭粉的混合物4.24 g,在高溫條件下充分反應(yīng)后,剩余固體混合物呈紅色,質(zhì)量為3.36 g;若反應(yīng)產(chǎn)生的氣體能全部被過量的澄清石灰水吸收,得沉淀2 g,試通過計(jì)算指出所得固體產(chǎn)物的組成及質(zhì)量分?jǐn)?shù)。

       

       

      試題詳情

      一、1.B  2.D  3.D?

      4.解析:FexOy+yCOxFe+yCO2?

      (56x+16y) g             y mol?

      0.4 g                        mol

      得:xy=2∶3?

      答案:B

      5.AD  6.B  7.B  8.CD?

      9.解析:A.如AlO  B.如C+FeOCO↑+Fe  C.如BrBr2  D.如Fe3+Fe2

      答案:AD?

      10.C?

      二、11.FeCO3在空氣中加熱,因+2價(jià)鐵被空氣氧化而得不到FeO;而FeC2O4分解,產(chǎn)生的CO可作保護(hù)氣,防止FeO氧化。?

      12.(1)普通鐵粉(或鐵粉)  作為水蒸氣發(fā)生器(或用來產(chǎn)生水蒸氣)  防止水倒吸(或用作安全瓶)  氫氣?

      (2)固體NaOH(或堿石灰、CaO等堿性固體干燥劑)  6摩/升HCl?

      注:G中如填寫酸性干燥劑或液體干燥劑,則此空不給分。?

      (3)ABE  (必須全對(duì)給一分,錯(cuò)、漏一個(gè)即不給分)?

      (4)加快氫氣產(chǎn)生的速度?

      (5)Fe3O4+4H23Fe+4H2O?

      (6)檢驗(yàn)氫氣的純度  點(diǎn)燃?xì)錃?

      13.(1)A.濃NaOH溶液  B.NH4Cl固體  C.堿石灰  X:NH3?

      (2)NaOH+NH4ClNaCl+NH3↑+H2O?

      2NH3+3CuO3Cu+N2↑+3H2O?

      14.(1)20.4%  (2)BaO?Fe2O3?

      15.Cu2O和Cu  w(Cu2O)=42.9%  w(Cu)=57.1%

       

       


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