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专题9
第一单元　金属的冶炼方法
金属与人类文明
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。
活动一：了解金属在自然界中的存在形式
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？
【答案】 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．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？
【答案】 既有游离态，又有化合态。
(2) 铜、铁、铝发现的先后顺序取决于什么因素？
【答案】 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) 写出将孔雀石投入炭火中焙烧获得金属铜的化学方程式。
活动二：认识金属的冶炼
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？
【答案】 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．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
序号 金属 冶炼的化学方程式
(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。
(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？
【答案】 造渣，除去二氧化硅。
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。
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？
【答案】 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) 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。
【答案】 Al2O3＋2NaOH＋3H2O═══2Na[Al(OH)4]
Na[Al(OH)4]＋CO2═══Al(OH)3↓＋NaHCO3
活动三：体验金属冶炼中的原理与原则
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．(2025扬州高邮期中)下列说法不正确的是 (　　)
A．金属冶炼的本质是金属阳离子得到电子变成金属原子
B．工业上CO高温还原MgO可获得金属Mg
C．“曾青得铁化为铜”，指铁与硫酸铜溶液反应置换出铜
D．被发现和应用得较早的金属单质，其活动性一般较弱
1
B
【解析】 金属Mg的性质活泼，一般采用电解法制备，不能用CO还原MgO制Mg，B错误。
2．下列金属冶炼的反应原理正确的是 (　　)
2
C
2
3. 下列有关金属的工业制法正确的是(　　)
A. 以海水为原料制得NaCl，再电解NaCl的水溶液制取Na
B. 用海水等为原料，经一系列过程制得MgO，用H2还原MgO制得Mg
C. 以铁矿石、焦炭、空气、石灰石等为原料，通过反应产生的CO在高温下还原铁矿石制得Fe
D. 从铝土矿中获得AlCl3固体，电解熔融AlCl3得到Al
3
C
3
【解析】电解熔融NaCl可制取Na，A错误；电解熔融MgCl2可制取Mg，B错误；电解熔融Al2O3可制取Al，D错误。
4．(2025扬州高邮期中)工业上用铝土矿(主要成分Al2O3，含SiO2、Fe2O3等杂质)冶炼铝的主要流程如图(注：SiO2碱溶时转变为铝硅酸钠沉淀)。下列叙述不正确的是 (　　)
4
C
A．操作Ⅰ适当增大NaOH溶液浓度可提高Al2O3的浸取速率
C．实验室进行操作Ⅳ的仪器有蒸发皿、酒精灯、铁架台等
D．加入冰晶石的目的是降低Al2O3的熔融温度
【解析】 增大反应物浓度，可加快铝土矿的溶解速率，进而提高Al2O3的浸取速率，A正确；操作Ⅳ是加热分解，加热固体需要使用坩埚，不使用蒸发皿，C错误。
4
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______________________________________________________。铝热反应的化学方程式为____________
___________________。
5
(2) 若将氧化铁换成氧化镁，该反应________(填“能”或“不能”)发生，理由是______________________________。
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＋2Al
不能
镁比铝活泼，铝不能置换出镁
(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：__________________________________________________ ______________________________________________________。
5
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)
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．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)。
6
(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
玻璃棒、漏斗、烧杯
(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____________ __________。
6
2Al＋2OH－＋6H2O═══2[Al(OH)4]－＋3H2↑
2LiCoO2＋3H2SO4＋H2O2═══Li2SO4＋2CoSO4＋ O2↑
O2↑＋4H2O
H2O2受热易分解，
增加成本
产生Cl2，
造成污染

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