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1、 目標(biāo)導(dǎo)航預(yù)習(xí)導(dǎo)引 目標(biāo)導(dǎo)航預(yù)習(xí)導(dǎo)引一二三一、從礦石中獲得金屬1.獲得金屬材料的過程獲得金屬材料首先要通過化學(xué)方法把金屬從礦石中提取出來,一般要經(jīng)過開采和初步加工(主要包括探礦、采礦、選礦等工序)及冶煉階段。2.金屬冶煉的基本原理金屬冶煉的基本原理是利用氧化還原反應(yīng)將金屬從其化合物中還原出來。 目標(biāo)導(dǎo)航預(yù)習(xí)導(dǎo)引一二三3.金屬冶煉的方法(1)火法冶金:是指利用高溫從礦石中提取金屬或其他化合物的冶金方法。(2)濕法冶金:是指在水溶液或非水溶液中進行包括氧化還原反應(yīng)、中和反應(yīng)、水解反應(yīng)等,對原料(礦石、精礦等)、中間產(chǎn)物或再生資源中的金屬進行提取或分離的冶金過程。金屬冶煉過程中金屬化合物作氧化劑還是

2、還原劑?提示：金屬冶煉是將金屬從其化合物中還原出來的過程,金屬在其化合物中的化合價均為正價,因此冶煉過程中金屬元素的化合價從正價變?yōu)?價,化合價降低,作氧化劑。 目標(biāo)導(dǎo)航一二預(yù)習(xí)導(dǎo)引三二、鋼鐵的冶煉1.生鐵的冶煉(1)鐵元素在自然界中的存在:主要以氧化物和硫化物等形式存在于鐵礦石中,如磁鐵礦、赤鐵礦、褐鐵礦和黃鐵礦等。(2)原料:一般以鐵礦石、焦炭、石灰石和空氣等為原料。(3)設(shè)備:煉鐵高爐。(4)主要化學(xué)反應(yīng): 目標(biāo)導(dǎo)航一二預(yù)習(xí)導(dǎo)引三高爐煉鐵產(chǎn)生的廢氣、廢渣的成分是什么?提示：廢氣有N2、CO、CO2等,廢渣有CaSiO3、少量C、P、S、Si、Mn的化合物及SiO 2等。 目標(biāo)導(dǎo)航一二預(yù)習(xí)

3、導(dǎo)引三2.鋼的冶煉(1)原理:在高溫下用氧化劑將生鐵中過多的碳和其他雜質(zhì)氧化成氣體或爐渣除去,再添加硅、錳、鋁等其他合金作為脫氧劑,調(diào)整鋼水的成分。(2)原料:生鐵、氧氣、脫氧劑。煉鋼過程中,Fe發(fā)生了哪些變化?提示：Fe首先發(fā)生氧化反應(yīng),后發(fā)生還原反應(yīng)。 目標(biāo)導(dǎo)航一二預(yù)習(xí)導(dǎo)引三三、鋁的冶煉1.原料主要來自鋁土礦(主要成分是Al2O3)。2.從鋁土礦中獲得Al2O3的過程(用化學(xué)方程式表示):3.從Al2O3中獲得Al電解冶煉鋁。(1)裝置鋁電解槽。電解質(zhì)是氧化鋁冰晶石(Na 3AlF6)熔融液,其中也常加入少量的氟化鈣等幫助降低熔點。電極材料:陽極和陰極都以碳素材料做成。 目標(biāo)導(dǎo)航一二預(yù)習(xí)導(dǎo)

4、引三(2)電解原理。冶煉鋁時陽極的碳素材料需定期補充,原因是什么?提示：電解時陽極產(chǎn)生O 2,在高溫下能與C反應(yīng)生成CO2,使碳素材料損失。 知識精要思考探究典題例解遷移應(yīng)用一二一、鋼鐵的冶煉煉鋼、煉鐵的比較 知識精要思考探究典題例解遷移應(yīng)用一二 一二知識精要思考探究典題例解遷移應(yīng)用1.金屬冶煉的主要方法有哪些?答案：金屬冶煉的方法:熱分解法:適合于位于金屬活動性順序后端(金屬活動性位于氫后面)的金屬,如Hg、Ag等。熱還原法:適合于位于金屬活動性順序中部(ZnPb)的金屬,常用的還原劑有焦炭、CO、H 2、活潑金屬(如Al)等。 一二知識精要思考探究典題例解遷移應(yīng)用電解法:適合于位于金屬活動

5、性順序前端的金屬,如K、Na、Ca、Al等金屬。 一二知識精要思考探究典題例解遷移應(yīng)用2.如何選擇金屬冶煉的方法?答案：金屬冶煉方法的選擇與金屬的活動性有關(guān),處在金屬活動性不同位置的金屬其冶煉的方法可用下圖表示:當(dāng)一種金屬可用多種方法冶煉時,工業(yè)上一般采用經(jīng)濟效益高的方法,即:熱分解還原法優(yōu)于焦炭還原法,焦炭還原法優(yōu)于鋁熱還原法,鋁熱還原法優(yōu)于電解還原法;從環(huán)保角度考慮,H 2還原法又優(yōu)于CO還原法。 一二知識精要思考探究典題例解遷移應(yīng)用【例1】 鋼鐵工業(yè)對促進經(jīng)濟和社會發(fā)展起了重要作用。 (導(dǎo)學(xué)號52690051)(1)煉鐵高爐分為五部分,鐵礦石與高溫煤氣主要在部分發(fā)生反應(yīng),在部分開始生成生

6、鐵和爐渣。(2)煉鋼時,除磷的化學(xué)方程式為;加入硅、錳和鋁的目的是。(3)不銹鋼含有的Cr元素是在煉鋼過程的氧吹(填“前”或“后”)加入,原因是。(4)煉鐵和煉鋼生產(chǎn)中,尾氣均含有的主要污染物是。從環(huán)保和經(jīng)濟角度考慮,上述尾氣經(jīng)處理可用作。思路點撥本題主要考查了冶煉的反應(yīng)原理和主要生產(chǎn)設(shè)備,同時強化了環(huán)保意識。 一二知識精要思考探究典題例解遷移應(yīng)用解析：(1)高爐煉鐵時將原料從爐喉送入高爐,送風(fēng)系統(tǒng)從爐腹下部鼓入,爐料在下降過程中與高溫煤氣流在爐身部分發(fā)生作用,焦炭與氧氣發(fā)生反應(yīng)生成二氧化碳和一氧化碳。在爐腰部分形成爐渣和生鐵,爐渣密度小,浮于生鐵上面,分別從出渣口和出鐵口排出。(2)煉鋼是除

7、去生鐵中的硫、磷等有害物質(zhì),調(diào)整生鐵中的硅、錳含量。磷發(fā)生反應(yīng)2P+5FeO+3CaOCa3(PO4)2+5Fe形成爐渣而除去,加入硅、錳和鋁的作用是脫氧和調(diào)整鋼中各成分含量。(3)在吹氧后加入Ni、Cr等可以制成不銹鋼,以防止Cr在吹氧時被氧化。(4)能源和環(huán)保已是世界性問題,特別是在工業(yè)生產(chǎn)中,能變廢為寶更是最佳工藝路線。煉鋼和煉鐵都含有的污染性氣體CO經(jīng)處理后可用作燃料或還原劑。 一二知識精要思考探究典題例解遷移應(yīng)用答案：(1)爐身爐腰(2)2P+5FeO+3CaOCa3(PO4)2+5Fe脫氧和調(diào)整鋼的成分(3)后避免Cr被氧化(或“氧吹前加入Cr會形成爐渣被除去”)(4)CO燃料(或

8、還原劑) 一二知識精要思考探究典題例解遷移應(yīng)用1.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)的敘述正確的是()A.兩個過程中碳都被氧化,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.煉鋼過程中碳被還原,從而達到降低含碳量的目的D.煉鐵過程中碳參加反應(yīng),只起產(chǎn)生CO的作用解析：在煉鐵時,焦炭的主要作用有兩個:一是通過焦炭燃燒放出大量熱,提供煉鐵過程所需的熱量,二是產(chǎn)生煉鐵所需的還原劑CO。在煉鐵過程中碳被氧化。煉鋼時用來降低碳含量的主要反應(yīng)為C+FeOCO+Fe,這個反應(yīng)在碳被氧化的同時吸收熱量。綜合以上分析,可知A、C、D選項是錯誤的。 答案

9、：B 一二知識精要思考探究典題例解遷移應(yīng)用2.下列關(guān)于煉鐵和煉鋼的說法中,錯誤的是()A.煉鐵是鐵礦石還原的過程B.煉鋼是生鐵被氧化的過程C.煉鐵高爐中加入的生石灰是造渣劑D.煉鋼轉(zhuǎn)爐中加入的生石灰是造渣劑解析：煉鋼是降低生鐵中含碳量的過程;煉鐵和煉鋼中加入生石灰均作造渣劑。答案：B 一二知識精要思考探究典題例解遷移應(yīng)用二、鋁的冶煉 一二知識精要思考探究典題例解遷移應(yīng)用1.工業(yè)上為什么不采用電解熔融AlCl3的方法冶煉鋁?答案：AlCl3是共價化合物,熔融狀態(tài)時不電離,不導(dǎo)電,無法電解。2.鋁土礦的主要成分為Al2O3(含F(xiàn)e2O3、SiO2),怎樣從鋁土礦中獲得純凈的氧化鋁? 一二知識精要思

10、考探究典題例解遷移應(yīng)用 一二知識精要思考探究典題例解遷移應(yīng)用【例2】 下圖是傳統(tǒng)的工業(yè)生產(chǎn)金屬鋁的基本流程圖,閱讀圖中信息,結(jié)合鋁生產(chǎn)的流程圖解答下列問題。 (導(dǎo)學(xué)號52690052) 一二知識精要思考探究典題例解遷移應(yīng)用請回答:(1)工業(yè)冶煉金屬鋁用的是鋁土礦,鋁土礦的主要成分是(填化學(xué)式)。石油煉制和煤的干餾產(chǎn)品(填物質(zhì)名稱)作電解鋁的陰極和陽極材料。(2)氧化鋁熔點高達2050 ,工業(yè)上為了降低能量消耗,在金屬鋁的冶煉中采取的措施是。(3)在冶煉過程中,陽極材料需要定期地進行更換,原因是該極材料不斷被消耗,產(chǎn)生這種現(xiàn)象的原因是(用化學(xué)方程式表示)。 一二知識精要思考探究典題例解遷移應(yīng)用解

11、析：該題以工業(yè)冶煉金屬鋁為載體考查原料的判斷、原理的詮釋以及能量的合理利用。(1)鋁土礦的主要化學(xué)成分是Al2O3,另外還有SiO2、Fe2O3、TiO2、H2O等,電解前必須進行提純。石油煉制、煤的干餾的固體產(chǎn)品碳素材料具有導(dǎo)電性,可以作為電解時的陽極和陰極材料。(2)純凈Al2O3的熔點很高,而其電解必須在熔融狀態(tài)下進行,若采用純凈的Al2O3進行電解,則加熱熔融需要耗費大量的能量,所以工業(yè)上采用加入冰晶石(Na 3AlF6)和氟化鈣(CaF2)助熔。(3)工業(yè)冶煉鋁的關(guān)鍵操作是電解,電解時陽極發(fā)生氧化反應(yīng),熔融物中的O2-失電子,生成O2,在電解過程中陽極材料中的碳逐漸與生成的氧氣反應(yīng)而

12、被消耗。 一二知識精要思考探究典題例解遷移應(yīng)用答案：(1)Al2O3碳素材料(2)加入冰晶石(Na3AlF6)和少量CaF2幫助降低熔點 一二知識精要思考探究典題例解遷移應(yīng)用1.我國古代曾用火燒孔雀石和焦炭混合物的方法煉銅?？兹甘闹饕煞质荂u2(OH)2CO3,其冶煉方法是 ()A.焦炭還原法B.濕法煉銅C.鋁熱還原法D.電解冶煉法解析：孔雀石受熱發(fā)生分解反應(yīng)實為Cu2(OH)2CO3的分解反應(yīng):但既浪費能源(高溫),又浪費鋁,經(jīng)濟效益差,況且我國古代既沒有Al,也沒有掌握冶煉Al的技術(shù),故C項不可選。我國古代沒有電,故不可能用電解冶煉法;Cu 2(OH)2CO3和CuO都不溶于水,沒有強

13、酸,也不可能采用濕法煉銅。答案：A 一二知識精要思考探究典題例解遷移應(yīng)用2.鋁生產(chǎn)產(chǎn)業(yè)鏈由鋁土礦開采、氧化鋁制取、鋁的冶煉和鋁材加工等環(huán)節(jié)構(gòu)成。請回答下列問題:(導(dǎo)學(xué)號52690053)(1)工業(yè)上采用電解氧化鋁冰晶石(Na3AlF6)熔融體的方法冶煉得到金屬鋁:加入冰晶石的作用:。(2)上述工藝所得鋁材中往往含有少量Fe和Si等雜質(zhì),可用電解方法進一步提純,該電解池中陽極的電極反應(yīng)式為,下列可作陰極材料的是。A.鋁材B.石墨C.鉛板D.純鋁 一二知識精要思考探究典題例解遷移應(yīng)用(3)陽極氧化能使金屬表面生成致密的氧化膜。以稀硫酸為電解液,鋁陽極發(fā)生的電極反應(yīng)式為。(4)在鋁陽極氧化過程中,需

14、要不斷地調(diào)整電壓,理由是。 一二知識精要思考探究典題例解遷移應(yīng)用(5)下列說法中正確的是。A.陽極氧化是應(yīng)用原電池原理進行金屬材料表面處理的技術(shù)B.鋁的陽極氧化可增強鋁表面的絕緣性能C.鋁的陽極氧化可提高金屬鋁及其合金的耐腐蝕性,但耐磨性下降D.鋁的陽極氧化膜富有多孔性,具有很強的吸附性能,能吸附染料而呈各種顏色解析：(1)由于Al 2O3熔點很高,加入冰晶石可以降低Al2O3的熔點,作助熔劑。 一二知識精要思考探究典題例解遷移應(yīng)用(4)鋁陽極生成氧化物薄膜后會使電阻增大,為了保持穩(wěn)定的電流,需要隨電阻增大而不斷增大電壓。(5)陽極氧化應(yīng)用的是電解原理,A項錯誤;由于氧化物的生成可以增強鋁表面的絕緣性能,B項正確;鋁的陽極氧化可以提高鋁及鋁合金的耐腐蝕性,但耐磨性不下降,C項錯誤;氧化鋁具有不同的晶型,其中的Al2O3具有多孔性、強吸附性和催化活性,可做吸附劑和催化劑,D項正確。答案：(1)主要是降低熔化溫度(4)鋁陽極表面不斷生成氧化物,電阻增大,為了保持穩(wěn)定的電流,需要不斷增大電壓 (5)BD