9.1 金属的冶炼方法 【学习目标】 1.知道常见金属在自然界中的主要存在形式。 2.掌握高炉炼铁的原理及过程。 3.了解常见金属的冶炼方法,能从物质性质解释金属冶炼方法的差异。 【合作探究】 【学习情境】 依据人类所使用的工具不同可以把人类的历史划分为石器时代、青铜器时代、铁器时代,直到现在我们所处的信息时代。金属的冶炼与使用使人类社会从石器时代进入金属时代,生产工具得到了极大的改善,促进了生产力和人类社会的发展。即使是现在,金属依然在生产生活中具有重要用途,因此我们很有必要探讨一下金属的冶炼。 任务1 金属的存在形式 【新知生成】 金属的存在形式 在自然界中,只有少量的金属元素(如 、 )以 形式存在于地壳中。 活动性较强的金属,在自然界以各种各样的 存在。例如,铝元素存在于 (主要成分为Al2O3)中。 活动性较弱的金属,有可能以 形式存在。例如,铁元素有单质(主要存在于 中)、 和硫酸盐等存在形式。 【答案】金 银 游离态 化合态 铝土矿 游离态 陨石 氧化物 【核心突破】 典例1 从石器、青铜器到铁器时代,金属的冶炼体现了人类文明的发展水平。下图表示了三种金属被人类开发利用的大致年限,之所以有先后,主要取决于( )。 A.金属的导电性强弱 B.金属在地壳中的含量多少 C.金属的化合价高低 D.金属的活动性强弱 【答案】D 【归纳总结】 自然界金属元素的分类 1.从化合价角度:绝大部分以化合态形式存在,少量以游离态形式存在 2.从分布区域角度:大部分以矿石形式存在地壳中,少部分以离子或矿石存在海洋中。 3.从物质类别角度:主要有氧化物、氯化物、硅酸盐、硫酸盐等。 训练1 人类最早冶金的历史年代曲线图如图所示(-1000表示公元前1000年),下列说法正确的是( )。 A.金属越活泼,冶炼的年代一定越晚 B.金属钠的冶炼迟于电池的发明 C.自然界中铜元素以游离态形式存在,故铜的冶炼年代最早 D.金属氧化物(如Al2O3、Cu2O)也属于金属材料 【答案】B 【解析】由图可知,Cu的冶炼年代比Au、Ag早,所以金属活动性强的冶炼的年代不一定晚,A项错误;金属钠的冶炼采用电解熔融氯化钠的方法,B项正确;单质铜易形成铜锈,所以铜在自然界中主要以化合态存在,C项错误;金属氧化物(如Al2O3、Cu2O)不属于金属材料,金属单质或合金属于金属材料,D项错误。 任务2 金属的冶炼 【新知生成】 一、概念 利用 使金属元素从 态变为 态的过程。 二、常用方法 1.热分解法:2Ag2O ; 2.高温还原法: (铝热反应); 3.电解法:2Al2O3 。 【答案】化学反应 化合 游离 4Ag+O2↑ 2Al+Fe2O32Fe+Al2O3 4Al+3O2↑ 【核心突破】 典例2 下列关于高炉炼铁生产说法正确的是( )。 A.还原氧化铁的还原剂是焦炭 B.采用富氧空气可以得到纯铁 C.加石灰石的目的主要是除去过量碳 D.用于冶炼生铁的矿石主要有磁铁矿、赤铁矿 【答案】D 【解析】A项中,焦炭发生的反应:C+O2CO2、CO2+C2CO,其中CO将铁矿石中的铁还原成铁单质,A项错误;高炉炼铁得到的只是含碳量为2%~4.3%的生铁,不会得到纯铁,B项错误;加入石灰石的目的是让它在高温下分解成生石灰,继而再与SiO2反应生成CaSiO3炉渣,除去杂质SiO2,C项错误。 【归纳总结】 金属铁冶炼过程中发生的反应 训练2 已知Al、Cu、Hg三种金属分别用如下方法冶炼: 2Al2O3(熔融)4Al+3O2↑,H2+CuOCu+H2O,2HgO2Hg+O2↑。 (1)分析以上信息,可总结出金属的冶炼方法与其金属活动性强弱之间的关系是 。 (2)利用(1)中的结论,写出工业上用CaCl2冶炼金属钙的化学方程式: 。 (3)在某些特殊环境下,往往用铝热反应来冶炼一些难熔金属,请写出据此法用MnO2冶炼金属锰 ... ...
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