金属的冶炼

学生：

科目： 第 阶段第 次课 教师： 课 题 金属的冶炼

教学目标 （1）常识性介绍金属在自然界中的发布、存在形态以及储量。

（2）了解金属冶炼的一般原理及步骤。

（3）记住金属冶炼的三种方法，即热分解法、热还原法和电解法。

（4）常识性介绍金属回收与环境资源保护的意义。

（5）能写出冶炼金属方法中对应的常见金属冶炼的有关化学发方程式

重点、难点

工业冶炼金属的一般方法（热分解法、热还原法、电解法）。

不同金属的冶炼方法不同，如何选择合适的冶炼方法。

考点及考试要求

教学内容

知识框架

金属冶炼

考点1：金属在自然界中的存在

1知识梳理

1、存在范围：矿物、动植物中体内都含有金属元素

2、存在形式：

a 、化合态：绝大多数金属的化学性质比较活泼，在自然界中以化合态的形式存在。 如：Na （主要NaCl ）、铝（主要Al 2O 3【铝土矿】）

b 、游离态：少数化学性质不活泼的金属，在自然界中能以游离态的形式存在。 如：金（Au ）、铂（Pt ）和少量的银（Ag ）、铜（Cu ）

3、地球中元素的含量：氧硅铝铁；磷硫钾钙镁

考点2：金属的冶炼

1知识梳理

1、定义：将金属从矿石中提炼出来

2、原理（实质）：金属的冶炼原理是将金属的化合物通过还原的方法使金属阳离子还原成金属单质。 M ne M n →+-+

3、金属冶炼的步骤：

a 、矿石的富集（除去杂质，提高矿石中有用成分的含量）；

b 、冶炼（利用氧化还原反应原理，一定条件下，将矿石中的金属阳离子用还原剂还原成金属单质，即：

地球中矿物质的含量 金属冶炼的方法 电解法 热还原法 热分解法 物理提取法

金属的回收利用

M ne M n →+-+）；

c 、精炼（提高金属的纯度）。

4.金属矿物及铁的冶炼

（1）金属矿物（矿石）：①概念：工业上把能用来提炼金属的矿物叫做矿石。②常见的矿石：赤铁矿（Fe 2O 3）、黄铁矿（FeS 2）、菱铁矿（FeCO 3）、铝土矿（Al 2O 3）、黄铜矿（CuFeS 2）、辉铜矿（Cu 2S ）。

（2）铁的冶炼：①原理：利用高温条件下，焦炭与氧气反应生成的一氧化碳把铁从铁矿石中还原出来。如用赤铁矿石炼铁的化学方程式为： 。②原料：铁矿石、焦炭、石灰石及空气。③设备：高炉。④炼铁时选择铁矿石的标准：a.铁矿石中铁元素的质量分数大（即含铁量高）；b.炼铁过程中产物对空气不能造成污染；满足以上两个条件的矿石是理想的绿色矿石。

5、金属冶炼的方法：

不同金属的化学活动性不同，因而金属离子得到电子还原成金属原子的能力也不同，采用的冶炼方法也不同。

a 、热分解法

可用于热分解法冶炼的金属，其元素的金属性很弱，原子难失电子，离子易得电子，化合物的稳定性较弱。在常见金属活动性顺序表的右端区域（如Hg 、Ag ）。

如：2HgO 2Hg+O 2↑ 2Ag 2O 4Ag+O 2↑

b 、 热还原法

可用热还原法冶炼的金属，其金属性比较强，在常见金属活动性顺序表中居于中间区域。 ①焦炭还原法。如：

②一氧化碳还原法。如： FeO 3+3CO 高温

2Fe+3CO 2

③氢气还原法。如： CuO+H 2 高温 Cu+H 2O WO 3+3H 2

高温

W+3H 2O ④活泼金属还原法。如： Fe 2O 3+2Al 高温 2Fe+Al 2O 3 3MnO 2+4Al 高温 2Al 2O 3+3Mn

此反应又称铝热反应。通常可作铝热剂的还有Al 和Fe 2O 3、Al 和V 2O 5、Al 和Cr 2O 3、Al 和MnO 2等（试着写出这些反应的化学方程式）。

说明：①用焦炭还原法冶炼金属，炼得的金属中往往含有少量的碳。

②用CO 冶炼金属时，由于CO 一般是在金属冶炼炉中通过下列反应生成的：C+O 2 高温

CO 2, CO 2+C 高温

2 CO 。所以用CO 冶炼得的金属中也会含有少量的碳。

③用H 2还原法冶炼金属，炼得的金属的纯度相对较高，但成本高。

④用铝热反应冶炼金属，克服了被冶炼金属及其氧化物熔点高、难以冶炼的问题，但成本高。 ⑤用热还原法冶炼得到的不纯金属，有的是必要的，也有的是不必要的则需要提纯精炼。 c 、电解法

活泼金属（如K 、Ca 、Na 、Mg 、Al 等）由于还原性很强，显然不能用热还原法使其从化合物中还原出来，应采用电解法使金属阳离子在阴极上还原出来。此方法通常电解金属熔融的盐或氧化物，如：

MgCl 2 电解 Mg+Cl 2 2NaCl 电解

2Na+Cl 2 电解法的缺点是耗电量大，成本较高。值得一提的是，冶炼铝不能用电解3AlCl 的方法（因共

价化合物在熔融时不导电）。2Al 2O 3 电解 4Al+3O 2

利用电解法也可以精炼提纯金属；如电解精炼铜等。

综上所述，有的金属既可以用热还原法，又可以用电解法，在热还原法中，也可以采用不同的还原剂。对于一种金属的冶炼采用什么样的方法，选用什么样的还原剂，要根据生产原料、设备和金属的用途等多种因素综合确定。

Fe 2O 3+CO====2Fe+3CO 2

高温

根据金属活动性顺序表大致可作如下归纳：

K Ca Na Mg Al Zn Fe Sn Pb(H) Cu Hg Ag Pt Au 电解法 热还原法 热分解法 物理提取法 2典型例题

例1 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；（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① B ．Ⅱ用② C ．Ⅲ用③ D ．Ⅳ用④

解析：金属冶炼的方法与金属在自然界中存在的状态、金属活动性有关。一般电解法适合冶炼金属性强的金属（金属活动顺序表Al 以前）；而水煤气（H 2、CO ）法、焦炭法、活泼金属置换法等用还原剂还原金属法，适合于金属活动性介于Zn~Cu 之间的大多数金属的冶炼。 对于（Ⅰ）O H CO CuO CO OH Cu 223222)(+↑+====

∆ ↑+===

∆

+222CO Cu C O Cu 符合① 对于（Ⅱ） Fe + CuSO 4 = FeSO 4 + Cu 符合③

对于（Ⅲ） Cr O Al O Cr Al 223232+===+高温

符合③

对于（Ⅳ）先从光卤石提取MgCl 2,再电解MgCl 2

↑+===22Cl Mg MgCl 电解熔融 符合④ 故本题答案为B

3知识概括、方法总结与易错点分析

例1（02春招-31）Fe 是地壳中含量很丰富的元素，也是生物体所必需的元素。

（1）自然界中铁矿石主要有赤铁矿和磁铁矿，金属铁是在高炉中冶炼的，高炉炼铁除了加入铁矿石外，还需加入焦炭和石灰石。请填空：

①写出磁铁矿主要成分的化学式： 。

②写出赤铁矿被还原成铁的化学方程式： 。 ③写出焦炭在高炉中参与反应的两个化学方程式： 。 ④写出CaCO 3所参与反应的两个化学方程式： 。

解题思路: 。 易错点: 。

例2（01上海-31）．已知Fe 2O 3在高炉中有下列反应

Fe 2O 3＋CO →2FeO ＋CO 2

反应形成的固体混和物（Fe 2O 3、FeO ）中，元素铁和氧的质量比用m Fe ︰m O 表示。

（1）上述固体混和物中，m Fe ︰m O 不可能是 （选填 a 、b 、c 多选扣分） （a ）21︰9 （b ）21︰7.5 （c ） 21︰6