高届高级高一高中化学步步高必修2课件学案第四章第一节第1课时Word文档下载推荐.docx
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（6）采用热还原法冶炼金属时,常用的还原剂有C、CO、H2、Al等（√）
（7）由于地球上金属矿物资源有限,因此要加强金属资源的回收和再利用（√）
1.为什么冶炼镁时电解MgCl2而不是MgO,冶炼铝时电解Al2O3而不是AlCl3？
（已知：
MgO的熔点为2852℃,MgCl2的熔点为118℃）
提示 工业上采用电解法冶炼铝的材料是Al2O3,而不是AlCl3,这是因为AlCl3是共价化合物,熔融时无法电离出自由移动的离子,不能导电；
工业上采用电解法冶炼镁的材料是MgCl2,而不是MgO,这是因为MgO虽是离子化合物,但其熔点太高,熔融时会消耗大量热能,成本较高。
2.为什么越活泼的金属被人类利用越晚？
提示 因为金属越活泼,其离子的氧化性越弱,就越难被还原,故制取和利用的时间越晚。
3.冶炼金属一般有下列四种方法：
①焦炭法 ②水煤气（或氢气或一氧化碳）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）铝热法炼铬；
（Ⅳ）从光卤石中炼镁,对它们的冶炼方法的分析不正确的是（ ）
A.（Ⅰ）用①B.（Ⅱ）用②
C.（Ⅲ）用③D.（Ⅳ）用④
答案 B
解析 选择金属的冶炼方法要考虑金属在自然界中存在的状态及金属的活动性。
（Ⅰ）、（Ⅱ）、（Ⅲ）、（Ⅳ）发生的反应分别是
（Ⅰ）：
Cu2（OH）2CO3
2CuO＋CO2↑＋H2O,
C＋2CuO
2Cu＋CO2↑,符合①；
（Ⅱ）：
Fe＋CuSO4===FeSO4＋Cu,符合③；
（Ⅲ）：
2Al＋Cr2O3
Al2O3＋2Cr,符合③；
（Ⅳ）：
先从光卤石中提取MgCl2,再电解MgCl2：
MgCl2（熔融）
Mg＋Cl2↑,符合④。
4.关于废旧金属处理的下列说法中不正确的是（ ）
A.对废旧金属的最好处理方法是回收、再利用
B.重金属对人体有害,对废旧重金属材料的处理方法是填埋
C.废旧钢铁可用于炼钢,废铁屑可用于制铁盐
D.照相业、科研单位和医院X光室回收的定影液中,可以提取金属银
解析 重金属材料填埋将会对环境造成污染。
（1）从金属矿石中提炼金属一般需要经过三个步骤：
步骤
一般方法和原理
目的
采矿、选矿、粉碎、筛矿、洗矿等
除去杂质、提高有用成分的含量
利用氧化还原反应原理,在一定条件下用还原剂把金属矿石中的化合态金属元素还原成金属单质
得到粗金属（含少量杂质）单质
加入除杂试剂除去杂质或电解精炼
提炼纯金属
（2）金属冶炼的注意事项
①根据金属离子得电子能力的强弱,采用不同的冶炼方法。
②采用热分解法冶炼的金属的化合物不稳定,受热易分解,不需要太高的温度；
而热还原法往往在高温下进行；
电解法的温度因物而定。
③因MgO熔点很高,故冶炼金属镁采用电解熔融MgCl2的方法,而不采用电解熔融MgO的方法。
因AlCl3属于共价化合物,熔融态不导电,故冶炼金属铝采用电解熔融Al2O3和Na3AlF6（冰晶石）混合物的方法,而不采用电解熔融AlCl3的方法。
④用电解法冶炼活泼金属时,电解的是熔融的金属化合物,而不是金属化合物的水溶液。
因为在其水溶液中,阴极放电的是H＋,而不是金属阳离子,故得不到金属单质。
二、铝热反应
1.实验探究
实验装置
实验现象
（1）镁带剧烈燃烧。
（2）氧化铁粉末和铝粉发生剧烈的反应。
（3）反应放出大量的热,并发出耀眼的白光。
（4）纸漏斗的下部被烧穿,有熔融物落入沙中,熔融物冷却后变为黑色物质
实验结论
在高温下,氧化铁与铝发生置换反应,并放出大量的热
化学方程式
2Al＋Fe2O3
2Fe＋Al2O3
2.注意事项
（1）镁带要打磨净表面的氧化膜,否则难以点燃；
氧化铁粉末与铝粉要选择干燥的；
铝粉要用没有被氧化的,否则反应难以进行。
（2）氧化铁粉末与铝粉两者要混合均匀,以保证氧化铁与铝都完全反应。
（3）内层滤纸要用水润湿,以防纸漏斗燃烧。
（4）蒸发皿中的细沙要适量,既要防止蒸发皿炸裂,又要防止熔融的液体溅出伤人。
1.铝热反应中,镁条和氯酸钾分别有什么作用？
提示 点燃镁条用来提供引发反应的热能,氯酸钾的作用是分解提供氧气,使镁条快速充分燃烧。
2.铝热反应现象中纸漏斗的下部被烧穿,有熔融物落入沙中,经分析熔融物为铁单质,还原产物铁熔化说明什么？
提示 说明铝热反应放出大量的热使铁熔化,铁的熔点高达1538℃,更说明放出的热量更显著。
3.用如图所示的装置做铝热反应实验,回答下列问题：
（1）写出该反应的化学方程式_____________________________________________________。
（2）该反应中还原剂是____________,还原产物是________________,二者还原性比较________________________________________________________________________。
（3）选出该实验的实验现象：
______________（填序号）。
①镁条剧烈燃烧 ②放出大量的热,并发出耀眼的光芒,火星四射 ③纸漏斗的下部被烧穿 ④有红热状态的液珠落入蒸发皿内的细沙上,液珠冷却后变为黑色固体
（4）下列氧化物不能与铝粉组成铝热剂的是________（填字母）。
A.Cr2O3B.MnO2
C.Na2OD.V2O5
答案
（1）8Al＋3Fe3O4
9Fe＋4Al2O3
（2）Al Fe Al>
Fe（3）①②③④ （4）C
解析
（1）
（2）该铝热反应8Al＋3Fe3O4
9Fe＋4Al2O3中,Al作还原剂,Fe作还原产物,还原剂Al还原性强于还原产物Fe。
（3）①②③④全为该反应现象。
（4）C项,Al不能置换Na,因为Na比Al活泼,所以不能组成铝热剂。
铝热反应的相关概念和应用
概念
铝和金属氧化物在高温下发生剧烈反应并放出大量热的化学反应
原理
Al作还原剂,另一种金属氧化物作氧化剂,用铝将金属氧化物中的金属置换出来
铝热剂
铝粉和某些金属氧化物（Fe3O4、Cr2O3、V2O5等）组成的混合物
反应特点
在高温下进行,反应迅速并放出大量的热,新生成的金属单质呈熔融态且易与Al2O3分离
应用
冶炼难熔的活泼性比铝差的金属（V、Cr、Mn等）、焊接钢轨等
1.工业上冶炼金属一般用热分解法、热还原法和电解法。
你认为选择方法的主要依据是（ ）
A.金属在自然界的存在形式
B.金属元素在地壳中的含量
C.金属熔点高低
D.金属阳离子得电子的能力
答案 D
解析 冶炼金属选择方法是根据金属的活动性,金属冶炼是金属阳离子得电子的过程,即金属冶炼方法与金属阳离子得电子能力有关。
2.下列说法错误的是（ ）
A.有些活泼金属（如铝）可用作热还原法的还原剂
B.加强热,使氧化铜在高温条件下分解可制备单质铜
C.金属冶炼的实质是金属阳离子得到电子被还原成金属原子
D.回收旧金属可以重新制成金属或它们的化合物
解析 A项,铝可以作还原剂冶炼一些高熔点的金属,如2Al＋Fe2O3
2Fe＋Al2O3,正确；
B项,制备单质Cu用热还原法,错误；
C项,金属冶炼的实质就是把金属阳离子还原为金属单质,正确；
D项,将旧金属回收,重新利用,变废为宝,正确。
3.下列说法中正确的是（ ）
A.金属的冶炼原理,就是利用氧化还原反应原理,在一定条件下将金属从其化合物中还原出来
B.冶炼金属时,必须加入一种物质作为还原剂
C.金属由化合态变为游离态,可能被还原,也可能被氧化
D.金属单质被发现和应用得越早,其在地壳中的含量越大
答案 A
解析 A项,金属冶炼是将金属化合物转化为金属单质,正确；
B项,冶炼金属并不一定要加入还原剂,如电解法制取钠和镁,错误；
C项,金属由化合态变为游离态,都是由高价态降低到0价,故一定被还原,错误；
D项,金属被发现的早晚与其在地壳中的含量无关,如在地壳中铝的含量虽然最大,但被发现的时间却比铁、铜晚得多,错误。
4.铝能用于冶炼难熔的金属（如Cr、V、Mn等）,这不是因为（ ）
A.铝具有还原性
B.铝具有导电性
C.铝较Cr、V、Mn等价格便宜
D.冶炼反应放出大量的热
5.
（1）下列反应原理不符合工业冶炼金属实际情况的是________（填字母）。
A.2HgO
2Hg＋O2↑
B.Fe3O4＋4CO
3Fe＋4CO2
C.2MgO
2Mg＋O2↑
D.2Ag2O
4Ag＋O2↑
（2）简要说明不符合工业实际的原因：
______________________________________________。
答案
（1）C
（2）MgO熔点高,电解耗能大,实际工业生产中采用电解熔融态的MgCl2冶炼镁
题组一 金属的存在与冶炼原理
1.下列关于金属在自然界中存在形态的说法不正确的是（ ）
A.地壳中含量最高的金属是铁,其次是铝
B.铝在自然界中主要存在于铝土矿（主要成分是氧化铝）中
C.铁主要存在于铁矿石（磁铁矿、赤铁矿、菱铁矿等）中
D.金、铂等不活泼的金属以游离态形式存在
解析 地壳中含量最高的金属是铝,其次是铁。
金属在自然界中的存在形态与其化学活动性有关,化学性质比较活泼的金属铝等在自然界中以化合态存在,汞、金、铂等化学性质不活泼的金属在自然界中以游离态存在。
2.下列说法中,正确的是（ ）
A.金属的冶炼是把金属单质从其矿物中分离出来
B.金属冶炼过程中,被冶炼的金属只能被氧化
C.金属冶炼过程中,被冶炼的金属只能被还原
D.金属冶炼过程中,被冶炼的金属既可被氧化,也可被还原
答案 C
解析 金属冶炼的原理是利用氧化还原反应,把金属矿物中的金属阳离子还原成金属单质。
在金属的冶炼过程中,被冶炼的金属只能得到电子被还原。
3.（2019·
济南高一下月考）下列金属冶炼的反应原理,不正确的是（ ）
A.2NaCl（熔融）
2Na＋Cl2↑
B.MgO＋H2
Mg＋H2O
C.Fe2O3＋3CO
2Fe＋3CO2
解析 由于Na的金属性很强,Na＋不容易获得电子,因此只能用电解熔融NaCl的方法制取金属Na：
2NaCl（熔融）
2Na＋Cl2↑,A正确；
Mg的金属性很强,用一般的还原剂不能把Mg从化合物中还原出来,因此用电解熔融MgCl2的方法制取金属Mg,B错误；
Fe是比较活泼的金属,在高温条件下用还原剂将Fe从其化合物中还原出来：
Fe2O3＋3CO
2Fe＋3CO2,C正确；
Ag是不活泼金属,可以用热分解法制得金属Ag：
2Ag2O
4Ag＋O2↑,D正确。
题组二 金属的冶炼方法
4.下列金属的冶炼方法中正确的是（ ）
A.电解氯化钠溶液冶炼金属钠
B.电解熔融的氯化铝冶炼金属铝
C.将铁粉与氧化镁混合加热冶炼镁
D.用一氧化碳还原氧化铁冶炼铁
解析 冶炼金属钠应电解熔融的氯化钠,而不是氯化钠溶液；
冶炼金属铝应电解熔融的三氧化二铝,而不是氯化铝；
铁不能将氧化镁中的镁还原出来。
5.金属锂是密度最小的金属,等质量的不同金属,锂可以释放出更多的电子,故常用来制造高性能电池。
已知锂的金属性介于钠和镁之间,则冶炼金属锂应采用的方法是（ ）
A.电解法B.热还原法
C.热分解法D.铝热法
解析 金属的冶炼方法与金属活动性顺序的关系：
金属锂的活动性介于钠与镁之间,应采用电解法冶炼金属锂。
6.金属矿物通常色彩缤纷、形状各异。
下列冶炼金属的方法属于热还原法的是（ ）
B.WO3＋3H2
W＋3H2O
C.Fe＋CuSO4===Cu＋FeSO4
解析 钠性质活泼,用电解法制取；
钨性质较不活泼,用热还原法制取；
Fe＋CuSO4===Cu＋FeSO4为湿法炼铜的反应原理,不属于热还原法；
银性质不活泼,可用热分解法制取。
题组三 金属冶炼的综合与应用
7.热还原法冶炼金属的反应一定是（ ）
A.氧化还原反应B.置换反应
C.复分解反应D.分解反应
解析 热还原法冶炼金属的反应一定不是复分解反应,也一定不是分解反应,不一定是置换反应,如3CO＋Fe2O3
2Fe＋3CO2,但一定是氧化还原反应。
8.（2019·
大连期末）我国古代“药金”的冶炼方法是将炉甘石（ZnCO3）和赤铜矿（Cu2O）与木炭按一定的比例混合后加热至800℃,这种方法可炼出有金子般光泽的“药金”。
下列叙述正确的是（ ）
A.“药金”实质上是铜锌合金
B.冶炼炉中炉甘石直接被木炭还原为锌
C.用王水可区别黄金和“药金”
D.用灼烧法不能区别黄金和“药金”
解析 冶炼“药金”的相关反应方程式为ZnCO3
ZnO＋CO2↑,2ZnO＋C
2Zn＋CO2↑,2Cu2O＋C
4Cu＋CO2↑,故A项正确,B项错误；
王水可以溶解黄金和“药金”,故C项错误；
用灼烧法可以区别黄金和“药金”,因为高温下黄金与氧气不反应,而“药金”可以与氧气反应,故灼烧后的“药金”颜色有变化,D项错误。
9.以辉铜矿（Cu2S）为原料冶炼铜,其反应原理可表示为Cu2S＋O2
2Cu＋SO2。
下列说法不正确的是（ ）
A.化合价发生变化的元素有3种
B.Cu2S在该反应中既是氧化剂又是还原剂
C.1molO2参加反应时,上述反应转移电子总物质的量为4mol
D.SO2被分离、回收后氧化生成SO3,可作为制取硫酸的原料
解析 分析反应中化合价的变化：
2
＋
2,反应过程中Cu、S、O三种元素的化合价均发生改变；
Cu2S中Cu元素化合价降低,S元素化合价升高,因此Cu2S既是氧化剂又是还原剂；
根据S元素化合价的改变可知,当1molO2参加反应时,共转移电子
6mol；
SO2催化氧化可得SO3,SO3被水吸收可得H2SO4。
10.下列说法不正确的是（ ）
A.自然界中不存在游离态的金属
B.金属活动性不同,冶炼方法也有所不同
C.地球上金属矿物资源有限,因此应提高金属矿物的利用率
D.废旧金属的回收利用有利于环境保护
解析 自然界中存在游离态的金属,如金、铂等。
题组四 铝热反应
11.关于铝热反应,下列说法不正确的是（ ）
A.铝热反应是吸热反应
B.铝热剂是混合物
C.铝热反应为氧化还原反应
D.铝热反应需在高温条件下进行
解析 铝热反应是放热反应,选项A错误。
12.能用铝作原料来冶炼难熔的金属是因为（ ）
A.铝的密度小,熔点较低
B.铝在空气中燃烧放出大量的热
C.铝在金属活动性顺序表中排在较前面
D.铝具有还原性,发生铝热反应时放出大量热
解析 利用铝来冶炼难熔的金属是利用铝热反应来进行的。
在铝热反应中,铝表现出还原性,可置换出其他金属；
另外铝热反应还有一个特点就是反应能放出大量的热,可使置换出的金属熔化,达到冶炼的目的。
13.如图为铝热反应的实验装置,请回答下列问题：
（1）该实验装置中还缺____________,引发铝热反应的操作为_____________________。
（2）若将氧化铁换成氧化镁,该反应________（填“能”或“不能”）发生,理由是__________。
（3）写出铝热反应的两个用途_____________________________。
答案
（1）镁条和氯酸钾 在混合物中间插一根镁条,将氯酸钾放在混合物上镁条的周围,点燃镁条
（2）不能 镁比铝活泼,铝不能置换镁
（3）用于焊接钢轨；
冶炼某些熔点高的金属
解析
（1）利用镁条燃烧放热从而引发铝热反应,同时促使KClO3分解产生O2,使镁条快速燃烧。
（2）根据金属活动性顺序表,Mg比Al活泼,Al不能从MgO中置换出Mg。
14.孔雀石的主要成分为CuCO3·
Cu（OH）2,某同学设计从孔雀石中冶炼金属铜的方案如下：
①将孔雀石粉碎后加过量的稀硫酸；
②将反应后的混合物过滤；
③向滤液中加入一种金属粉末。
根据上述实验方案,试回答：
（1）第①步反应中的现象为____________________________。
（2）第③步加入的金属粉末是__________,理由是________________________________。
（3）若向滤液中加入过量生石灰后,过滤,将沉淀加热灼烧后再通入________________气体,可制得较纯净的铜。
答案
（1）固体溶解,有无色气体生成,溶液变成蓝色
（2）Fe 铁的活泼性比铜强,可从溶液中置换出铜
（3）氢气
解析 孔雀石的主要成分是碱式碳酸铜,当加入过量稀硫酸时发生反应,固体逐渐溶解,产生二氧化碳气体、水和硫酸铜；
为冶炼金属铜,可加入过量的铁粉,把铜从硫酸铜溶液中置换出来；
若向滤液中加入过量生石灰后生成氢氧化铜,过滤,将沉淀氢氧化铜加热灼烧后生成氧化铜,通入氢气生成铜和水。
15.钛（Ti）被称为继铁、铝之后的第三金属,钛白（TiO2）是目前最好的白色颜料。
制备TiO2和Ti的原料是钛铁矿,我国的钛铁矿储量居世界首位。
用含Fe2O3的钛铁矿（主要成分为FeTiO3）制备TiO2流程如下：
（1）步骤①加Fe的目的是__________________________________；
步骤②冷却的目的是_________________________。
（2）上述制备TiO2的过程中,可以利用的副产物是__________________；
考虑成本和废物综合利用因素,废液中应加入____________处理。
（3）由金红石（TiO2）制取单质钛（Ti）,涉及到的步骤为
―→
反应TiCl4＋2Mg===2MgCl2＋Ti在Ar气氛中进行的理由是__________________________。
答案
（1）将Fe3＋还原为Fe2＋ 析出绿矾（FeSO4·
7H2O）
（2）绿矾（FeSO4·
7H2O） 生石灰（或碳酸钙、废碱）
（3）防止高温下镁或钛与O2、N2等反应
解析
（1）分析框图知,铁最终转化成副产品绿矾,所以要将Fe3＋转化为Fe2＋；
降温减小FeSO4·
7H2O的溶解度,有利于绿矾结晶。
（2）水浸后发生的离子反应为TiO2＋＋2H2O===H2TiO3↓＋2H＋,废液主要呈酸性,所以应加入CaO、CaCO3或碱。
（3）反应后Ti和Mg易与空气中O2、N2等反应,故应在Ar气氛中进行。
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