考點(diǎn)26-金屬的冶煉原理(要點(diǎn)總結(jié))

2019-2020學(xué)年高一化學(xué)期末復(fù)習(xí)高頻考點(diǎn)通關(guān)（人教版2019必修第二冊）考點(diǎn)26金屬的冶煉原理復(fù)習(xí)要點(diǎn)(1)了解金屬冶煉的一般原理及步驟。(2)記住金屬冶煉的三種方法，即熱分解法、熱還原法和電解法。(3)能寫出冶煉金屬方法中對應(yīng)的常見金屬冶煉的有關(guān)化學(xué)發(fā)方程式。核心梳理一、金屬的冶煉原理與方法1．金屬在自然界中存在的形態(tài)除了金、鉑等極少數(shù)金屬以外，絕大多數(shù)金屬以化合物的形式存在于自然界。在這些金屬化合物中，金屬元素都顯正化合價(jià)。2．金屬冶煉的原理金屬的冶煉是利用氧化還原反應(yīng)原理，在一定條件下，使金屬離子得到電子被還原成金屬原子，從而獲得金屬單質(zhì)。即：Mn++ne?=M。金屬活動性順序與金屬冶煉方法的關(guān)系金屬的活動性順序K、Ca、Na、Mg、AlZn、Fe、Sn、Pb(H)、CuHg、AgPt、Au金屬原子失電子能力強(qiáng)→弱金屬離子得電子能力弱→強(qiáng)主要冶煉方法電解法熱還原法熱分解法物理方法3．金屬的冶煉方法(1)熱分解法：適用于金屬活動性順序表中Hg及其以后的金屬。2HgO2Hg+O2↑2Ag2O4Ag+O2↑(2)熱還原法：適用于金屬活動性順序表中Zn、Cu之間的金屬。Fe2O3+3CO2Fe+3CO2WO3+3H2W+3H2OCr2O3+2AlAl2O3+2Cr(3)電解法：適用于金屬活動性順序表中Al及其以前的金屬。2Al2O3(熔融)4Al+3O2↑2NaCl(熔融)2Na+Cl2↑二、鋁的生產(chǎn)原理深化理解1．電解熔融的NaCl和電解NaCl溶液的產(chǎn)物不同。2．工業(yè)上冶煉鎂是電解MgCl2而不是MgO的原因是MgO的熔點(diǎn)比MgCl2的高，冶煉鋁是電解Al2O3而不是AlCl3的原因是AlCl3是共價(jià)化合物，熔融狀態(tài)不導(dǎo)電。典型例題例1下列關(guān)于物質(zhì)制備原理錯(cuò)誤的是A．工業(yè)制備金屬鈉：2NaCl2Na+Cl2↑B．工業(yè)生產(chǎn)鐵：Fe2O3+3COFe+3CO2C．濕法煉銅：Fe+CuSO4=Cu+FeSO4D．以S為原料，工業(yè)生產(chǎn)硫酸在沸騰爐中的反應(yīng)：2S+3O22SO3答案D解析A項(xiàng)、工業(yè)制備金屬鈉的原理為：2NaCl2Na+Cl2↑，A正確；B項(xiàng)、工業(yè)生產(chǎn)鐵的原理為：Fe2O3+3COFe+3CO2，B正確；C項(xiàng)、濕法煉銅的原理為：Fe+CuSO4=Cu+FeSO4，C正確；D項(xiàng)、以S為原料，工業(yè)生產(chǎn)硫酸在沸騰爐中的反應(yīng)為：S+O2SO2，S不能直接轉(zhuǎn)化為SO3，D錯(cuò)誤；故本題選D。例2以鋁土礦（主要成分為）為原料冶煉金屬鋁，主要步驟包括：①將粉碎后的鋁土礦溶解在氫氧化鈉溶液中；②向①的所得溶液中通入過量二氧化碳，獲得氫氧化鋁固體；③使氫氧化鋁脫水生成氧化鋁；④……(1)步驟④為冶煉金屬鋁的過程，應(yīng)選擇的方法是______（填序號）。A．以C、或作還原劑B．熱分解法C．利用鋁熱反應(yīng)原理還原D．電解法(2)步驟③所涉及反應(yīng)的化學(xué)方程式為_____________________________________________。(3)步驟①所涉及反應(yīng)的離子方程式為_________________________________________________。(4)步驟②至步驟③的過程中，須經(jīng)過_____操作。(5)步驟②所得溶液中含有的大量陰離子是________________（填離子符號）。答案(1)D(2)(3)(4)過濾(5)解析【分析】步驟①中，三氧化鋁與氫氧化鈉反應(yīng)生成偏鋁酸鈉；步驟②中偏鋁酸鈉與二氧化碳反應(yīng)生成氫氧化鋁；步驟④采用電解法冶煉金屬鋁。【詳解】（1）工業(yè)上采用電解法冶煉金屬鋁，故答案選D。（2）步驟③中氫氧化鋁脫水生成氧化鋁，化學(xué)反應(yīng)方程式為：。（3）步驟①中與氫氧化鈉反應(yīng)生成偏鋁酸鈉，離子方程式為：。（4）步驟②反應(yīng)產(chǎn)生氫氧化鋁沉淀，故至步驟③的過程中要經(jīng)過過濾操作。（5）步驟②中通入過量的二氧化碳，二氧化碳與偏鋁酸鈉反應(yīng)生成氫氧化鋁和碳酸氫鈉，故所得溶液中含有的大量陰離子為。變式強(qiáng)化1．下列化學(xué)方程式，能用于工業(yè)上冶煉金屬鎂的是()A．2Na＋MgCl2=2NaCl＋MgB．MgCl2(熔融)Mg＋Cl2↑C．2MgO2Mg＋O2↑D．MgO＋H2Mg＋H2O答案B解析A．鈉的金屬性強(qiáng)于鎂，但鈉比鎂貴重，工業(yè)操作要求經(jīng)濟(jì)價(jià)值較高，所以工業(yè)上不通過反應(yīng)2Na+MgCl2＝2NaCl+Mg冶煉金屬鎂，A選項(xiàng)錯(cuò)誤；B．鎂是活潑的金屬，工業(yè)上通過電解熔融的氯化鎂冶煉：MgCl2(熔融)Mg+Cl2↑，B選項(xiàng)正確；C．氧化鎂很穩(wěn)定，高溫很難分解，C選項(xiàng)錯(cuò)誤；D．氫氣不能從氧化鎂中置換出單質(zhì)鎂，D選項(xiàng)錯(cuò)誤；答案選B。2．工業(yè)上的許多反應(yīng)工藝來源于實(shí)驗(yàn)室里的簡單操作，比如用鋁土礦(成分為氧化鋁、氧化鐵)制取鋁的過程如圖：請回答下列問題：（1）寫出鋁土礦中加入NaOH溶液的反應(yīng)方程式___。（2）沉淀C的化學(xué)式___，顏色為___，寫出它的一種用途___。（3）操作I、操作II、操作III的名稱為___，這個(gè)過程用到的玻璃儀器有燒杯、___。（4）整個(gè)生產(chǎn)過程中，除可以循環(huán)使用的物質(zhì)有___(寫出3種，填化學(xué)式)，用此法制取鋁的副產(chǎn)品是___(寫出2種，填化學(xué)式)。（5）氧化鋁熔點(diǎn)高，氯化鋁熔點(diǎn)低，工業(yè)上為什么不用熔點(diǎn)較低的氯化鋁而用熔點(diǎn)更高的氧化鋁為原料電解制鋁？___。答案（1）Al2O3+2NaOH═2NaAlO2+H2O（2）Fe2O3紅棕色作顏料（或煉鐵）（3）過濾漏斗、玻璃棒（4）NaOH、CaO、CO2Fe2O3、O2（5）氯化鋁是共價(jià)化合物，在熔融狀態(tài)下以分子形式存在，不能導(dǎo)電，不能用于電解。氧化鋁是離子化合物，熔融時(shí)能夠電離而導(dǎo)電，因此電解鋁用氧化鋁而不用氯化鋁解析【分析】鋁土礦中含有氧化鋁和氧化鐵，向鋁土礦中加入NaOH溶液，發(fā)生反應(yīng)Al2O3+2OH-═2AlO2-+H2O，氧化鐵不溶，然后過濾，得到溶液B為NaOH、NaAlO2混合溶液，沉淀C為Fe2O3；向溶液B中通入CO2，發(fā)生反應(yīng)2AlO2-+CO2+3H2O=2Al(OH)3↓+CO32-、2OH-+CO2=CO32-+H2O，然后過濾得到沉淀Al(OH)3和Na2CO3溶液，向溶液中加入CaO，發(fā)生反應(yīng)Na2CO3+CaO+H2O═2NaOH+CaCO3↓，然后過濾，將NaOH循環(huán)利用；將Al(OH)3加熱得到Al2O3，電解熔融Al2O3得到Al，據(jù)此分析解答。【詳解】(1)根據(jù)上面的分析，鋁土礦中加入NaOH溶液，氧化鋁與氫氧化鈉反應(yīng)生成偏鋁酸鈉，反應(yīng)的化學(xué)方程式為Al2O3+2NaOH═2NaAlO2+H2O，故答案為：Al2O3+2NaOH═2NaAlO2+H2O；(2)根據(jù)上述分析，沉淀C為Fe2O3，氧化鐵為紅棕色粉末，俗稱鐵紅，除了用于金屬冶煉以外，還可用作顔料，故答案為：Fe2O3；紅棕色、作顏料(或煉鐵)；(3)實(shí)現(xiàn)固體和液體的分離采用過濾法，操作Ⅰ、操作Ⅱ和操作Ⅲ都是過濾操作，過濾時(shí)需要制作過濾器的漏斗、固定儀器的鐵架臺、引流用的玻璃棒、承接濾液的燒杯，故答案為：過濾；漏斗、玻璃棒；(4)煅燒碳酸鈣得到CaO和CO2，B生成沉淀需要二氧化碳、碳酸鈉轉(zhuǎn)化為碳酸鈣需要CaO，所以CaO和CO2能循環(huán)利用，溶液E中的氫氧化鈉也能循環(huán)利用；根據(jù)流程圖和上述分析，操作Ⅰ所得的Fe2O3和電解熔融Al2O3得到的O2為副產(chǎn)品，故答案為：NaOH、CaO和CO2；Fe2O3和O2；(5)氯化鋁是共