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第一节 金属的冶炼方法
专题九 金属与人类文明
授课人：
学习目标
1.能从物质性质与反应条件角度解释不同金属冶炼方法的差异。
2.认识我国古代文明与金属冶炼的关系。
3.掌握铝热反应原理及实验，了解铝的冶炼方法。
史上最强大嫂
妇好
[fù zǐ]
妇好墓出土的铜钺
在妇好墓中，考古学家们发现了91根青铜戈、4件铜铲、37件铜镞，同时还有四把大钺。这四把大钺中有两把是目前出土的体积最大的铜钺，加上木柲之后，重量超过10公斤以上。
一、金属的存在形式及冶炼方法
1、游离态:极少数金属元素在自然界以单质形式存在
如：金Au、铂Pt
单质活动性较弱
自然铜
金
金属的存在形式
一、金属的存在形式及冶炼方法
2、化合态:大部分金属元素在自然界以化合物形式存在
如：铁Fe、铝Al等
黄铜矿(CuFeS2)
铝土矿(Al2O3 )
赤铁矿(Fe2O3 )
单质活动性较强
一、金属的存在形式及冶炼方法
3、一些金属元素以离子或矿石的形式分布于海洋中，
如钠Na、镁Mg、锰Mn等
一、金属的存在形式及冶炼方法
金属的活动性越弱，被人类开发利用的时间越早；
金属的活动性越强，被人类开发利用的时间越迟。
一、金属的存在形式及冶炼方法
金属的冶炼：
利用化学反应使金属元素从化合态变为游离态的过程。
实质：
金属离子 金属单质，即Mn＋＋ne－M。
一、金属的存在形式及冶炼方法
沙里淘金
金子的密度比沙子大得多，在水的冲击下沙粒被水流带走，而金就留在容器里。
K Ca Na Mg Al Zn Fe Sn Pb(H) Cu Hg Ag Pt Au
金属活动性逐渐减弱
物理提取法
如：Pt Au
适用于极不活泼的金属的冶炼。
通过熔铸的方法即可对金属进行加工和锻造。
一、金属的存在形式及冶炼方法
K Ca Na Mg Al Zn Fe Sn Pb(H) Cu Hg Ag Pt Au
金属活动性逐渐减弱
热分
解法
如：Hg Ag
适用于金属活动性顺序表中氢以后的金属冶炼。
2Ag2O 4Ag＋O2↑
2HgO 2Hg＋O2↑。
一、金属的存在形式及冶炼方法
K Ca Na Mg Al Zn Fe Sn Pb(H) Cu Hg Ag Pt Au
金属活动性逐渐减弱
高温
还原法
如：Zn Fe Sn Pb Cu
用还原剂(CO、C、H2和活泼金属等)还原金属氧化物，适合冶炼金属活动性顺序表中锌到铜之间的大多数金属。
Fe2O3＋3CO====2Fe＋3CO2
高温
Fe2O3＋2Al === 2Fe＋Al2O3
高温
高炉炼铁
铝热法炼铁
高炉炼铁
一、金属的存在形式及冶炼方法
高炉炼铁
石灰石
铁矿石
焦炭
（生铁）
出铁口比出渣口低：
由于生铁的密度比炉渣大。
目的：
维持炉内高温
（炉渣的主要成分）
CaCO3 === CaO+CO2↑
高温
SiO2+CaO === CaSiO3
高温
造渣
一、金属的存在形式及冶炼方法
高炉炼铁
C+O2===CO2 放热
点燃
3CO+Fe2O3===2Fe+3CO2
高温
C+CO2===2CO
高温
一、金属的存在形式及冶炼方法
铝热法炼铁
一、金属的存在形式及冶炼方法
铝热法炼铁
实验现象
①镁条剧烈燃烧；
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
一、金属的存在形式及冶炼方法
铝热法炼铁
①冶炼熔点较高、活动性弱于Al的金属，如钒、铬、锰等。②金属焊接，如焊接钢轨等
应用
（1）在高温条件下进行。（2）反应迅速并放出大量的热。（3）新生成的金属单质呈熔融态且易与Al2O3分离。
特点
一、金属的存在形式及冶炼方法
铝热反应注意事项：
铝热反应的引燃剂为镁带，助燃剂为氯酸钾。
铝热剂为混合物，是由铝粉和某些难熔的金属氧化物(Fe2O3、Fe3O4、Cr2O3、V2O5、MnO2等)粉末按一定比例组成的。
1
2
一、金属的存在形式及冶炼方法
铝热反应注意事项：
镁带要打磨除去表面的氧化膜，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。
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。
3
4
一、金属的存在形式及冶炼方法
K Ca Na Mg Al Zn Fe Sn Pb(H) Cu Hg Ag Pt Au
金属活动性逐渐减弱
电解法
如：K Ca Na Mg Al
适合冶炼金属活动性较强的金属(一般为金属活动性顺序表中铝及铝前面的金属)。
一、金属的存在形式及冶炼方法
MgCl2 (熔融) Mg＋Cl2↑，2NaCl (熔融) 2Na＋Cl2↑，
一、金属的存在形式及冶炼方法
工业上冶炼Al时用Al2O3而不用AlCl3，因为AlCl3为共价化合物，熔化后不导电。此外，冶炼Al时需加入冰晶石(Na3AlF6)，以降低熔化温度(从2054℃降低至900℃）。
2Al2O3 === 4Al + 3O2↑
通电
冰晶石
一、金属的存在形式及冶炼方法
铝的冶炼
铝土矿
NaOH溶液
CO2
Al(OH)3
Al2O3
Al
NaAlO2溶液
①溶解
④过滤
⑤灼烧
⑥电解
②过滤
③酸化
Al2O3 +2NaOH === 2NaAlO2 + H2O
NaAlO2 + CO2 + 2H2O === Al(OH)3↓+ NaHCO3
2Al(OH)3 === Al2O3+3H2O
高温
2Al2O3 === 4Al + 3O2↑
通电
①
③
⑤
⑥
冰晶石
典例解析
例1、氧化还原反应广泛用于金属的冶炼。下列说法中不正确的是（　　）
A.铝热法还原铁的反应中，放出的热能使铁熔化
B.湿法炼铜与火法炼铜的反应中，铜元素都发生还原反应
C.Mg可由电解熔融的MgO制取，Na可由电解熔融的NaCl制取
D.冶炼铁的主要原料有铁矿石、焦炭、空气、石灰石等，其中石灰石的作用是除去铁矿石中的脉石（二氧化硅）
C
课堂小结
金属的存在形式及冶炼方法
不良反应
金属存在形式
金属冶炼方法
炼铁方法
练铝过程
随堂练习
1.下列有关金属冶炼的说法正确的是（　　）
A.制Na：高温分解NaCl制备Na
B.制Al：将Al（OH）3溶于盐酸中，电解所得AlCl3溶液
C.制Fe：用焦炭和空气反应产生的CO在高温下还原铁矿石中的铁的氧化物
D.制Cu：“熬胆矾铁釜，久之亦化为铜”发生了分解反应
C
随堂练习
2.硅在自然界只以化合态形式存在，如铁矿石中的硅主要以脉石（SiO2）的形式存在。炼铁时为了除去脉石，向炼铁高炉中加入石灰石。该过程不可能涉及的化学反应是（　　）
A.CaCO3 CaO＋CO2↑
B.2FeO＋Si 2Fe＋SiO2
C.C＋CO2 2CO
D.CaO＋SiO2 CaSiO3
B
谢谢观看
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