考點38金屬的冶煉

1.復習重點

1.  金屬冶煉的化學原理和金屬冶煉的基本方法;

2.  金屬回收及資源保護的重要作用,

3.  重點是考查金屬冶煉的基本方法。

2.難點聚焦

一、          金屬在自然界中的存在形式:

1.       游離態(tài)

化學性質不活潑的金屬,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)

化學性質比較活潑的金屬,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.       金屬冶煉的實質

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,提高礦石右的有用成分的含量;

②     冶煉

目的:得到金屬單質.

原理:利用氧化還原反應原理,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.

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.

說明鋁熱反應也屬于熱還原法.

[思考]對于極活潑金屬的冶煉,能否用熱還原法?如不能則應使用什么方法?

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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

    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:金屬的活動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金屬元素將轉變?yōu)槠溲趸锘騿钨|。在通風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)、金屬活動性有關。一般電解法適合冶煉金屬性強的金屬(金屬活動順序表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,適合于金屬活動性介于Zn~Cu之間的大多數(shù)金屬的冶煉。

    試題詳情

    對于(Ⅰ)

    試題詳情

     符合①

    對于(Ⅱ) Fe + CuSO4 = FeSO4 + Cu  符合③

    試題詳情

    對于(Ⅲ)  符合③

    對于(Ⅳ)先從光鹵石提取MgCl2,再電解MgCl2

    試題詳情

                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?寫出反應的化學方程式。

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          電解

          2Al2O3====4Al+3O2

                       高溫

           

           

          3MnO2+ 4Al   ==  3Mn+2Al2O3

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

              ①反應過程中發(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 收集未反應完的CO,以防中毒

          。

          試題詳情

           

           

           

           

          4.實戰(zhàn)演練

          試題詳情

          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)上均有應用。古代有(Ⅰ)火燒孔雀石煉銅;(Ⅱ)濕法煉銅。現(xiàn)代有(Ⅲ)鋁熱法煉鉻;(Ⅳ)從光鹵石中煉鎂。對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?

          試題詳情

          2.下列物質的反應,不能置換出Fe的是?

          A.FeO+C                                         B.Fe2O3+CO?

          C.Al+Fe3O4                                     D.Cu+FeCl3?

          試題詳情

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

          試題詳情

          A.                                      B.

          試題詳情

          C.                                    D.

          試題詳情

          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 g固體沉淀物。這種鐵的氧化物的化學式為?

          A.FeO                                            B.Fe2O3?

          C.Fe3O4                                          D.FeO、Fe2O3?

          試題詳情

          5.在煉鐵、煉鋼過程中都有碳參加反應,下列有關碳參加反應的敘述錯誤的是?

          A.兩個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,既起產生熱量的作用,又起產生CO的作用?

          C.煉鋼過程中碳被氧化,從而達到降低含碳量的目的?

          D.煉鐵過程中碳參加反應,只起著產生CO的作用?

          試題詳情

          6.下列反應中,氧化劑與還原劑之比是1∶3的是?

          試題詳情

          A.FeO+SiFe+SiO2?

          試題詳情

          B.Fe2O3+COFe+CO2?

          試題詳情

          C.Fe3+FeFe2?

          試題詳情

          D.Cu+H2SO4(濃) CuSO4+SO2↑+H2O?

          試題詳情

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

          A.純鐵                                              B.生鐵?

          C.碳                                                        D.無法確定?

          試題詳情

          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,使稀土元素轉化為沉淀,反應為:?

          試題詳情

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

          A.該反應一定在強堿溶液中進行?

          B.產生沉淀的反應為復分解反應?

          C.反應生成的沉淀屬于復鹽?

          D.產生沉淀的變化屬于化學變化?

          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.在氧化還原反應中,非金屬單質一定是氧化劑?

          C.某元素從化合態(tài)變?yōu)橛坞x態(tài)時,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?

          試題詳情

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

          A.2∶1                                              B.7∶9?

          C.14∶9                                            D.9∶7?

          試題詳情

          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,可以得到鐵的氧化物。該氧化物又可以經過此反應的逆反應,生成顆粒很細的鐵粉。這種鐵粉具有很高的反應活性,在空氣中受撞擊或受熱時會燃燒,所以俗稱“引火鐵”。請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”。實驗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、鐵夾、鐵圈、石棉網、加熱設備等在圖中均已略去)。

          填寫下列空白:?

          (1)實驗進行時試管A中應加入的試劑是                                  ;

          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)實驗時,U型管G中應加入的試劑是                           ;長頸漏斗H中應加入                           。

          (3)兩套裝置中,在實驗時需要加熱的儀器是(填該儀器對應的字母)                           。

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

          (5)試管E中發(fā)生反應的化學方程式是                          

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

          試題詳情

          13.(12分)下圖是一個實驗示意圖,方框表示有關的儀器,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反應后產生的氣體經過C,得到純氣體X。X通過灼熱CuO,CuO轉化為Cu。氣體再通過濃H2SO4,最后得到純氣體Y,Y是對環(huán)境沒有污染的氣體,大量排放也沒有危險。?

          為進行以上實驗,請從下列試劑范圍內選擇合適的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反應的化學方程式                                  

          試題詳情

          14.(8分)為測定一種復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)計算磁性粉末材料中氧元素的質量分數(shù)。?

          (2)確定該材料的化學式。??????????????

          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后,剩余固體混合物呈紅色,質量為3.36 g;若反應產生的氣體能全部被過量的澄清石灰水吸收,得沉淀2 g,試通過計算指出所得固體產物的組成及質量分數(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價鐵被空氣氧化而得不到FeO;而FeC2O4分解,產生的CO可作保護氣,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  (必須全對給一分,錯、漏一個即不給分)?

          (4)加快氫氣產生的速度?

          (5)Fe3O4+4H23Fe+4H2O?

          (6)檢驗氫氣的純度  點燃氫氣?

          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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