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第一单元　金属的冶炼方法
1. 能用金属活动性解释人类利用金属的顺序和比较金属冶炼的方法，说明金属冶炼的本质。
2. 认识我国古代文明与金属冶炼的关系，认识化学在自然资源综合利用方面的重要价值。
3. 感受物质制备中的科学思想。
从青铜器时代开始，人类就开始用金属制作各种各样的工具。与传统的陶瓷和石器材料相比，金属材料既有良好的可塑性，坚固耐用，而且还有导电、导热等诸多优良性能，因而具有广泛的应用。大量的金属元素存在于地壳的矿石中，我们必须把它们提炼出来，才能更好地加以利用。
1. 根据你的经验和所掌握的知识，举例说明什么样的金属在自然界以单质(游离态)形式存在？什么样的金属在自然界以化合物(化合态)形式存在？
2. 阅读下面的材料，回答问题。
从金属利用的历史来看，先是青铜器时代，而后是铁器时代，铝的利用是近百年的事。一般认为，人类知道的第一种金属是金，其次是铜。最初人们用石斧把自然界中的天然铜砍下来，锤打成多种器物。随着生产的发展，人们找到了从铜矿中取得铜的方法。含铜的矿物比较多见，例如黄铜矿(CuFeS2)、孔雀石[Cu2(OH)2CO3]、石青[2CuCO3·Cu(OH)2]等，这些矿石在空气中焙烧后形成氧化铜，再用碳还原，就得到金属铜。
(1) 铜元素在自然界中的存在形式是什么？
(2) 铜、铁、铝发现的先后顺序取决于什么因素？
(3) 写出将孔雀石投入炭火中焙烧分解，并将其还原为金属铜的化学方程式。
1. 阅读教材，什么是金属的冶炼？从氧化还原的角度看，金属冶炼的原理是什么？
2. 查阅资料，写出下列金属冶炼的化学方程式。
序号 金属 冶炼的化学方程式
(1) Na
(2) Mg
(3) Al
(4) Fe
(5) Hg
(6) Ag
3. 金属的冶炼方法与金属的活动性。
4. 了解几种常见金属的冶炼。
(1) 银的冶炼(热分解法)。
我们可以通过加热氧化银(Ag2O)的方法来制取金属银。
2Ag2O4Ag＋O2↑
(2) 铁的冶炼。
①高炉炼铁(高温还原法)。
工业上冶炼铁的原料是铁矿石、焦炭和石灰石等，该反应在高炉中进行，又被称为高炉炼铁。冶炼的基本过程：从高炉下方通入热空气，原料从高炉上方的传送带送入炉中，焦炭先与热空气中的氧气反应生成二氧化碳，并放出大量的热；二氧化碳再与灼热的焦炭反应，生成一氧化碳；一氧化碳在高温下将氧化铁还原为液态的金属铁，并从高炉中分离出来。
思考：高炉炼铁的过程中加入石灰石的作用是什么？
②铝热反应。
活动性较强的单质铝也可还原出铁。将铝粉和氧化铁混合，在高温条件下发生反应，该反应能释放出大量的热，生成氧化铝和液态铁，该反应叫作铝热反应。铝粉与氧化铁以一定比例混合的物质也被称为铝热剂。
2Al＋Fe2O32Fe＋Al2O3
思考：铝热反应是放热反应，反应需要条件吗？该反应有什么应用？
(3) 铝的冶炼(电解法)。
铝元素是地壳中含量最多的金属元素，主要以铝土矿(主要成分是Al2O3)形式存在。要从铝土矿中提取铝，首先要获得纯度较高的氧化铝。
工艺流程：
写出向铝土矿中加入氢氧化钠溶液发生反应的化学方程式、向Na[Al(OH)4]溶液中通入过量CO2发生反应的化学方程式和电解氧化铝发生反应的化学方程式。
从矿石中提取人们想要的元素需要经历非常复杂的变化过程。其中最关键的是根据目标产物选择合适的化学反应，以实现物质的转化。冶炼得到的金属有时仍含有较多杂质，需要经过进一步的精炼提纯，以满足实际使用。在金属冶炼的过程中，必须坚持绿色环保、循环利用和节约成本等原则。
1. (2023福州屏东中学期中)目前电动车、手机等使用的新型电池——锂电池，是一种高效、环保电池。已知锂的金属性介于钠和镁之间，则下列能冶炼出金属锂的方法是(　　)
A. 电解法 B. 高温还原法 C. 热分解法 D. 铝热还原法
2. 下列金属冶炼的反应原理正确的是(　　)
A. 2Al2O3＋3C4Al＋3CO2↑ B. MgO＋H2Mg＋H2O
C. Fe3O4＋4CO3Fe＋4CO2 D. HgO＋COHg＋CO2
3. 从石器时代到青铜器时代，再到铁器时代，金属的冶炼体现了人类文明的发展历程和水平。下列关于金属冶炼的说法正确的是(　　)
A. 制铝：将Al(OH)3溶于盐酸中，电解所得AlCl3溶液
B. 制铜：“曾青(CuSO4)得铁，则化为铜”的过程中发生复分解反应
C. 炼铁：用焦炭和空气反应产生的CO在高温下还原铁矿石中铁的氧化物
D. 制钠：高温分解NaCl制备Na
4. 下列说法不正确的是(　　)
A. 金属的冶炼就是运用氧化还原反应原理，在一定条件下将金属从其化合物中还原出来
B. 冶炼金属时，必须加入一种物质作还原剂
C. 金属由化合态变为游离态，一定是被还原
D. 金属单质被发现和应用的越早，其活动性一般越弱
5. 铝热反应的实验装置如图所示。
(1) 该实验装置中还缺________，在试剂使用正确且符合要求的情况下引发铝热反应的操作为_____________________
__________________________________。化学方程式为______
__________________。
(2) 若将氧化铁换成氧化镁，该反应________(填“能”或“不能”)发生，理由是____________________。
(3) 若将所得产品置于足量的NaOH溶液中，可能看到的现象是___________
_____________________；写出铝热反应的一种主要用途：____________________。
(4) 假设铝足量且反应充分，设计一种实验方案，证明本实验中有单质铁生成：___________________________________________________________________
______________________________________________________________________。
6. 全球对锂资源的需求不断增长。某锂离子电池正极材料有钴酸锂(LiCoO2)和铝箔等。现欲利用以下工艺流程回收锂资源(部分条件未给出)。
(1) LiCoO2中，Co元素的化合价为________。
(2) 过滤操作用到的玻璃仪器有________________________。
(3) 写出“正极材料”碱浸中发生反应的离子方程式：___________________
_________________________________________。
(4) “酸浸”一般在80 ℃下进行，写出该步骤中LiCoO2发生反应的化学方程式：____________________________________________________________；“酸浸”温度不宜过高的原因是____________________________。
(5) 可用盐酸代替H2SO4和H2O2的混合液，但缺点是_____________________。
第一单元　金属的冶炼方法
【活动方案】
活动一：
1. 自然金和自然银等少数化学性质不活泼的金属，在自然界中以单质形式存在；多数金属如钠、镁、铁(陨铁除外)等化学性质比较活泼的金属，在自然界中以化合态形式存在。
2. (1) 既有游离态，又有化合态。
(2) 金属活动性顺序、金属冶炼的难易程度、金属在自然界中储量等。
(3) Cu2(OH)2CO32CuO＋CO2↑＋H2O、
2CuO＋C2Cu＋CO2↑。
活动二：
1. 利用化学反应使金属元素从化合态变为游离态的过程称为金属的冶炼。从氧化还原的角度看，金属冶炼即通过氧化还原反应将正价态的金属还原为金属单质。
2. (1) 2NaCl(熔融)2Na＋Cl2↑
(2) MgCl2(熔融)Mg＋Cl2↑
(3) 2Al2O3(熔融)4Al＋3O2↑
(4) Fe2O3＋3CO2Fe＋3CO2
或Fe2O3＋2AlAl2O3＋2Fe
(5) 2HgO2Hg＋O2↑
(6) 2Ag2O4Ag＋O2↑
4. (2) ①造渣，除去二氧化硅。　②该放热反应需要高温引发反应，该反应可用于野外焊接钢轨。
(3) Al2O3＋2NaOH＋3H2O===2Na[Al(OH)4]
Na[Al(OH)4]＋CO2===Al(OH)3↓＋NaHCO3
2Al2O3(熔融)4Al＋3O2↑
【课堂反馈】
1. A　常见金属的冶炼方法有电解法、热还原法和热分解法等，活泼金属Na、Mg、Al等用电解法冶炼，锂的金属性介于钠和镁之间，应用电解法冶炼，A正确。
2. C　通过电解熔融的Al2O3制得Al：2Al2O3(熔融)4Al＋3O2↑，A错误；金属镁是活泼金属，能和热水反应，不能采用热还原法冶炼，通常采用电解法来冶炼：MgCl2(熔融)Mg＋Cl2↑，B错误；Fe在金属活动性顺序中处于中间位置，通常是用还原剂(C、CO、H2、活泼金属等)将Fe从其化合物中还原出来，C正确；Hg为不活泼金属，可以直接用加热分解HgO的方法将Hg提取出来：2HgO2Hg＋O2↑，D错误。
3. C　将Al(OH)3溶于盐酸中，电解所得AlCl3溶液，阳极上氯离子放电生成氯气，阴极上氢离子放电生成氢气，阴极附近生成氢氧化铝，不能得到金属铝，A错误；“曾青(CuSO4)得铁，则化为铜”的过程中发生了反应：Fe＋Cu2+===Cu＋Fe2+，该反应为置换反应，B错误；焦炭和空气反应产生还原剂CO，CO在高温下还原铁矿石中铁的氧化物炼铁，反应的化学方程式为Fe2O3＋3CO2Fe＋3CO2，C正确；电解熔融氯化钠生成钠：2NaCl(熔融)2Na＋Cl2↑，高温条件下氯化钠不分解，D错误。
4. B　金属的冶炼是指将金属化合物转化为金属单质，A正确；某些金属化合物在发生氧化还原反应冶炼金属单质时，自身既作氧化剂又作还原剂，不需要另加还原剂，如HgO，B错误；金属元素在化合物中一定显正价，当变成金属单质后，化合价就变为0价，金属元素被还原，C正确；金属被发现和应用的越早，说明该金属越容易被还原，其活动性一般是较弱的，D正确。
5. (1) 镁条　在混合物中间插一根用砂纸打磨过的镁条，然后点燃镁条　Fe2O3＋2AlAl2O3＋2Fe
(2) 不能　镁比铝活泼，铝不能置换出镁
(3) 部分固体溶解，有气泡产生　野外焊接钢轨(或冶炼某些熔点高的金属，答案合理即可)
(4) 取适量反应后的固体混合物，先用NaOH溶液除去铝和Al2O3，再加入稀硫酸，若有气泡产生，则说明有铁生成
6. (1) ＋3　　(2) 玻璃棒、漏斗、烧杯
(3) 2Al＋2OH－＋6H2O===2[Al(OH)4]－＋3H2↑
(4) 2LiCoO2＋3H2SO4＋H2O2===Li2SO4＋2CoSO4＋O2↑＋4H2O　H2O2受热易分解，增加成本
(5) 产生Cl2，造成污染

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