高中化学精讲金属的冶炼
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考点38金属的冶炼1.复习重点1. 金属冶炼的化学原理和金属冶炼的基本方法;2. 金属回收及资源保护的重要作用,3. 重点是考查金属冶炼的基本方法。
2.难点聚焦一、 金属在自然界中的存在形式:1. 游离态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:Au Ag Pt Cu2. 化合态化学性质比较活泼的金属,在自然界中能以化合态的形式存在,如: Al Na说明: 少数金属在自然界中能以游离态的形式存在; 而大多数的金属在自然界中能以化合态的形式存在.二、 金属的冶炼:1. 金属冶炼的实质用还原的方法,使金属化合物中的金属阳离子得电子变成金属原子.M n+ + ne-→M2. 金属冶炼的主要步骤:① 矿石的富集目的:除去杂质,提高矿石右的有用成分的含量;② 冶炼目的:得到金属单质.原理:利用氧化还原反应原理,在一定条件下,用还原剂把金属矿石中的金属离子还原成金属单质.③ 精炼目的:提高金属的纯度.3. 金属冶炼的一般方法:根据金属的活泼性.(1)热分解法:适用范围:不活泼金属 Ag----Au如: 2Ag 2O==4Ag + O 2↑2HgO==2Hg + O 2↑(2)还原法:适用范围:较活泼的金属 Zn----Cu如: Fe 2O 3 + 3CO ==2Fe + 3CO 2Cr 2O 3+2Al ==2Cr +Al 2O 3常用的还原剂:C 、CO 、 H 2 和活泼金属如铝等.说明铝热反应也属于热还原法.[思考]对于极活泼金属的冶炼,能否用热还原法?如不能则应使用什么方法?3.电解法:适用范围:活泼的金属 K----- Al如: 2Al 2O 3 ==== 4Al + 3O 2↑△ △ 高温 高温 电解电解2NaCl===2Na +Cl 2↑比较: 2NaCl+2H 2O===2NaOH +H 2↑+Cl 2↑2CuSO 4+2H 2O===2Cu+2H 2SO 4+O 2↑电解法也常用于某些不活泼的金属的精炼.[说明]电解法的缺点是要消耗大量的电能,成本较高.三、 金属的回收与环境、资源保护1. 金属回收的意义(1)节约矿物资源;(2)节约能源;(3)减少环境污染.2. 回收废金属的利用.大部分可以重新制成金属及化合物再用.实例:废铁屑可以铁盐或亚铁盐,如绿矾,废旧钢铁可以炼钢.从电解精炼铜的阳极泥中可以回收金银等贵重金属从定影液中可以回收金属银.小结:金属的活动性顺序与金属的冶炼方法.3.例题精讲例1 不太活泼的金属元素硝酸盐在受热分解时金属元素将转变为其氧化物或单质。
冶炼金属的方法四种高中化学嘿,咱先说说热还原法呗!就拿用一氧化碳还原氧化铁来说,把氧化铁和一氧化碳放在一起加热,氧化铁就被还原成铁啦!这过程就像一场激烈的战斗,一氧化碳这个勇士冲上去把氧化铁里的氧给夺了过来。
步骤呢,先准备好反应物,然后在合适的温度下进行反应。
注意事项可不少呢,得保证反应装置的密封性,不然一氧化碳泄漏那可就糟糕啦!这方法安全不?只要操作规范,还是比较安全稳定的。
应用场景那可多了去了,像炼铁啥的。
优势呢,能把一些氧化物还原成金属,效率还挺高。
比如说钢铁厂用热还原法炼铁,那效果杠杠的,炼出了大量的优质铁。
再讲讲电解法。
把金属盐溶液或者熔融的金属盐通上电,金属离子就会在阴极得到电子变成金属单质。
这就好比一场神奇的魔法,电流就是那根魔法棒。
步骤就是准备好电解质,通电进行反应。
注意别让电极接反了,不然可就乱套啦!安全性方面,只要注意用电安全,一般没啥大问题。
稳定性也不错。
应用场景呢,像炼铝就常用电解法。
优势就是能得到纯度很高的金属。
铝厂用电解法炼铝,生产出的铝又轻又结实。
还有热分解法。
一些不活泼的金属氧化物加热就能分解成金属单质。
这就像一个胆小的家伙,稍微给点热就吓得把氧给扔了。
步骤很简单,加热就行。
注意控制好温度。
安全性挺高,没啥危险。
稳定性也不错。
应用场景相对少一些,比如炼汞。
优势就是操作简单。
最后说说物理分离法。
就像在沙子里找金子一样,把金属从混合物中分离出来。
可以用淘洗、筛选等方法。
这就像大海捞针,不过有技巧就不难啦!注意选择合适的方法和设备。
安全性高,没啥风险。
稳定性也不错。
应用场景比如从矿石中分离出少量的贵金属。
优势就是能得到高纯度的金属。
冶炼金属的方法各有各的妙处,咱得根据不同的情况选择合适的方法,这样才能炼出好金属。
高中化学冶炼金属的方法归纳冶炼金属是从矿石中提取金属单质的过程,除物理方法外,金属的冶炼都是使金属从化合态转化为游离态的化学过程。
根据金属的化学活动性不同,工业上冶炼金属一般有以下几种方法:一. 物理方法用于提取最不活泼的金属。
Au 、Pt 等金属在自然界中主要以单质形式存在,可用物理方法分离得到。
如“沙土淘金”就是利用水冲洗沙子,将沙土冲走,剩下密度很大的金砂,再进一步分离便可得到金属金(Au )。
二. 化学方法绝大多数金属均用化学法提取。
这些金属冶炼的本质是用还原剂使矿石发生还原反应(或加热使金属元素还原),具体有以下三种:1. 电解法该法适合冶炼金属活动性很强的金属,因为这类金属不能用一般的还原剂使其从化合物中还原出来,只能用通电分解其熔融盐或氧化物的方法来冶炼。
243222322Al O Al O NaCl Na Cl 电解电解+↑+↑对于某些不活泼金属,如铜、银等,也常用电解其盐溶液的方法进行精炼。
如电解精炼铜,用硫酸铜(或氯化铜)溶液作为电解液,粗铜(含锌、铁、镍、银、金等杂质)铜板作为阳极,用纯铜薄钢板作为阴极。
总反应:222242242CuSO H O Cu H SO O +++↑ 电解 CuCl Cu Cl 22 电解+↑2. 热还原法该法可冶炼较活泼的金属,碳、一氧化碳、氢气、活泼金属等是常用的还原剂。
(1)用碳作还原剂(火法冶金)(缺点:易混入杂质,污染大) MgO C Mg CO ZnO C Zn CO ++↑++↑ △△(2)氢气作还原剂(优点:得到的金属较纯,污染小,但价格较贵) WO H W H O CuO H Cu H O 3222233++++ 高温高温(3)用一氧化碳作还原剂(缺点:有污染) Fe O CO Fe CO 232323++ 高温(4)用比较活泼的金属作还原剂(缺点:易形成合金) Cr O Al Cr Al O 232322++ 高温(铝热反应) TiCl Na Ti NaCl 444++ 高温3. 热分解法有些金属仅用加热的方法就可以从矿石中得到,用该法可冶炼某些不活泼金属。
高三化学金属的冶炼知识点在化学学科中,金属的冶炼是一个非常重要的知识点。
金属的冶炼是将金属矿石经过一系列的物理和化学过程,提取出纯净金属的方法。
本文将介绍高三化学中金属的冶炼知识点,包括金属的矿石、冶炼方法以及冶炼过程中的反应。
一、金属的矿石1. 自然金属矿石自然金属矿石是指地球自然界中存在的金属矿石。
常见的自然金属矿石有铁矿石、铜矿石、铝矿石等。
这些矿石中含有金属元素的化合物或氧化物。
2. 人工金属矿石人工金属矿石是指通过化学反应得到的金属化合物,然后再经过相应的冶炼过程提取金属。
比如,从银盐溶液中得到银金属。
二、金属的冶炼方法1. 火法冶炼火法冶炼是指利用高温将金属矿石中的金属元素与其他杂质分离的冶炼方法。
其中一种火法冶炼的常见方法是熔炼,通过加热使金属矿石熔化,然后利用密度差异和挥发性将金属从矿石中分离出来。
2. 化学法冶炼化学法冶炼是利用化学反应将金属元素从金属矿石中提取出来的冶炼方法。
比如,铝的冶炼就是利用化学反应将铝矿石中的氧化铝还原为铝金属。
三、金属冶炼的过程和反应1. 矿石的破碎和磨矿在金属冶炼的前期,需要将矿石进行破碎和磨矿处理,使其粒度适合进行冶炼。
2. 矿石的富集在磨矿后,需要将矿石进行富集,去除其中的杂质物质,使其含有金属元素的比例提高。
3. 矿石的浮选浮选是一种通过物理方法将矿石中的金属与其他杂质分离的过程。
通过调节水中气泡的性质,使金属矿石颗粒上浮,而其他杂质则沉淀到矿石底部。
4. 矿石的热分解矿石的热分解是指将矿石加热至一定温度时,其中的金属化合物发生分解反应,生成金属和相应的气体。
常见的热分解反应有铜矿石的热分解反应。
5. 金属的还原在矿石的热分解过程中,金属元素通常以氧化物的形式存在。
金属的还原是指利用还原剂将金属氧化物还原为金属。
常见的还原剂有碳、氢气等。
6. 金属的精炼金属的精炼是指通过一系列的物理和化学处理,将提取出的金属进一步除去其中的杂质,使其纯度更高。
金属常见冶炼方法【1】一、电解法金属活动顺序表中金属的冶炼如:(熔融)(熔融)[生成的O2与阳极炭棒反应生成CO、CO2,所以应不断补充阳极炭棒,冰晶石()为助熔剂。
]二、热还原法金属活动顺序表中金属的冶炼。
(1)用作还原剂(制很纯的还原性铁粉,这种铁粉具有很高的反应活性,在空中受撞击或受热时会燃烧,所以俗称“引火球”。
)(2)用C(焦炭、木炭)、CO作还原剂。
如:(我国是世界上冶炼锌最早的国家,明朝宋应星在《天工开物》一书中有记载)(3)作还原剂(铝热剂)冶炼难熔的金属(4)用等活泼金属为还原剂冶炼Ti等现代的有色金属。
(熔融)(熔融)钛是银白色金属,质轻和机械性能良好,耐腐蚀性强,广泛应用于化学工业、石油工业、近代航空、宇航、以及水艇制造中,被称为“空中金属”、“海洋金属”、“陆地金属”。
医学上利用它的亲生物性和人骨的密度相近,用钛板、钛螺丝钉制作人工关节、人工骨,很容易和人体肌肉长在一起。
所以又被称为“亲生物金属”。
钛的合金(如钛镍合金)具有“记忆”能力,可记住某个特定温度下的形状,只要复回这个温度,就会恢复到这个温度下的形状,又被称为“记忆金属”。
此外,钛还可制取超导材料,美国生产的超导材料中的90%是用钛铌合金制造的。
由于钛在未来科技发展中的前景广阔,又有“未来金属”之称。
三、加热法等不活泼金属的冶炼,可用加热其氧化物或锻烧其硫化物的方法。
如:唐代李白的秋浦歌:炉火照天地,红星乱紫烟。
郝郎明月夜,歌曲动川寒。
秋浦:在今安徽省池洲市西,当时产银、铜。
郝郎指冶炼工人。
四、物理提取——富集在自然界中存在,其密度很大,用多次淘洗法去掉矿粒、泥沙等杂质,便可得。
刘禹锡的浪淘沙:日照澄洲江雾开,淘金女伴满江隈。
美人首饰侯王印,尽是沙中浪底来。
(隈:水转弯的地方)五、湿法冶金即利用溶液中发生的化学反应(如置换、氧化还原、中和、水解等),对原料中的金属进行提取和分离的冶金过程。
如金、银的工业冶炼:六、金属冶炼方法记忆(按金属活动性顺序)K Ca Na Mg Al Zn Fe Sn Pb (H) Cu Hg Ag Pt Au电解熔融的化合物用碳、氢气等还原加热法游离态,物理提取。
金属的冶炼一、知识点总结(1)金属在自然界中的存在形式:①游离态: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:Au 、Ag 、Pt 、Cu 。
②化合态:化学性质比较活泼的金属,在自然界中能以化合态的形式存在,如:Al 、Na 。
说明:少数金属在自然界中能以游离态的形式存在;而大多数的金属在自然界中能以化合态的形式存在。
(2)金属冶炼的实质:用还原的方法,使金属化合物中的金属阳离子得电子变成金属原子:M n++ne -→M 。
(3)金属冶炼的主要步骤:①矿石的富集:目的是除去杂质,提高矿石中有用成分的含量;②冶炼:目的是得到金属单质;冶炼的原理是利用氧化还原反应原理,在一定条件下,用还原剂把金属矿石中的金属离子还原成金属单质。
③精炼:目的是提高金属的纯度。
(4)金属冶炼的一般方法:①热分解法:主要适用于不活泼的金属,如:Ag 、Hg 的冶炼。
2Ag 2O ∆=====4Ag+O 2↑ 2HgO ∆=====2Hg+O 2↑②还原法:主要适用于一些较活泼的金属,如:Zn 、Fe 、Cu 的冶炼。
Fe 2O 3+3CO 高温====2Fe+3CO 2(高炉炼铁) Fe 2O 3+2Al 高温====2Fe+Al 2O 3(铝热法)Cu 2S+O 2高温====2Cu+SO 2(火法炼铜) Fe+CuSO 4===Cu+FeSO 4(湿法炼铜)MgO+C ====高温Mg(g)+CO(g)常用的还原剂:C 、CO 、H 2和活泼金属如铝等。
③电解法:主要适用于一些很活泼的金属,如:K 、Na 、Al 、Mg 的冶炼。
2Al 2O 3(熔融)====冰晶石电解4Al+3O 2↑ 2NaCl(熔融)====电解2Na+Cl 2↑ MgCl 2(熔融)====电解Mg+Cl 2↑电解法的缺点是要消耗大量的电能,成本较高。
(5)金属的回收与环境资源的保护:①金属回收的意义:a.节约矿物资源;b.节约能源;c.减少环境污染。
金属的冶炼原理
金属的冶炼原理是通过将矿石或者其他含有金属元素的原料加热到高温,使金属元素与其他杂质分离,从而获得纯净的金属。
冶炼的过程一般分为以下几个步骤:
1. 矿石预处理:将矿石破碎、磨矿,以便于提高金属的释放率。
有些矿石还需要进行分类和预处理,以去除其中的杂质和有害元素。
2. 矿石还原:将经过预处理的矿石与还原剂混合,在高温下进行还原反应。
还原剂一般为碳或者其他含碳物质,通过与矿石中的氧化物反应,将金属元素还原为自由金属或者金属化合物。
3. 渣化:在冶炼过程中,还会产生大量的固体非金属物质,称为渣。
渣化是将这些渣以及其他杂质与金属分离,通过化学反应使它们形成可熔融的渣。
4. 精炼:在金属的冶炼过程中,可能还存在一些杂质,需要通过精炼来进一步提纯金属。
常用的精炼方法包括电解、吹炼、真空炉以及特殊金属精炼方法。
5. 熔融与浇铸:将经过冶炼和精炼的金属熔融,可以通过浇铸成型,得到所需的金属产品。
熔融与浇铸过程涉及到多种技术,如真空熔炼、连铸、浇铸模具等。
总的来说,金属的冶炼原理就是通过物理和化学方法将矿石中的金属元素提取出来,并经过一系列的处理和精炼,最终得到
纯净的金属产品。
冶金工程师根据不同的金属种类和矿石矿物组成,选择合适的冶炼方法和工艺,以实现最佳的冶炼效果。
高中金属冶炼的三种方法
高中金属冶炼的三种方法
金属冶炼是将矿石中的金属元素从其它杂质中分离出来的过程。
在高中化学课程中,通常会学习三种常见的金属冶炼方法,分别是焙烧、还原和电解。
1. 焙烧法
焙烧法是通过加热矿石,使其在氧气的作用下发生氧化反应。
这种方法适用于含有较高氧化物含量的矿石。
在焙烧过程中,金属元素与氧气反应生成金属氧化物,同时杂质元素氧化成氧化物或挥发掉。
接着,通过化学或物理方法将金属氧化物与杂质分离,从而得到纯净的金属。
2. 还原法
还原法是通过加热金属矿石,并加入还原剂,使金属氧化物还原为金属。
这种方法适用于含有较高金属氧化物含量的矿石。
在还原过程中,还原剂与金属氧化物反应,使金属离子得到还原,还原剂本身氧化。
得到的金属可进一步通过其他方法进行提纯。
3. 电解法
电解法是利用电解原理进行金属冶炼的方法。
这种方法适用于含有较低金属含量的矿石。
首先,将金属矿石与其他材料混合,形成电解质溶液。
然后,在电解槽中通过电流,将金属离子还原成金属沉积在阴极上,而杂质则在阳极上生成气体或沉积。
通过这种方式,可以实现金属的分离和提纯。
除了这三种常见的金属冶炼方法,还有其他一些特殊情况下的方法,如溶剂萃取法、浮选法、熔融法等。
这些方法根据矿石的不同性质和要求选择使用,以达到理想的金属冶炼效果。
总的来说,金属冶炼的方法多种多样,每种方法都有其适用的矿石和操作步骤。
在高中化学课程中,学习金属冶炼方法可以帮助学生了解金属的生产过程,加深对化学原理的理解。
金属的冶炼
1.定义
把金属从化合态变为游离态。
常用冶炼法:用碳一氧化碳氢气等还原剂与金属氧化物在高温下反应。
2.冶炼原理
①还原法:金属氧化物(与还原剂共热)--→游离态金属
②置换法:金属盐溶液(加入活泼金属)--→游离态金属
③火法冶炼(Pyrometallurgy)又称为干式冶金,把矿石和必要的添加物一起在炉中加热至高温,熔化为液体,生成所需的化学反应,从而分离出粗金属,然后再将粗金属精炼。
④湿式冶金(Hydrometallurgy):用酸、碱、盐类的水溶液,以化学方法从矿石中提取所需金属组分,然后用水溶液电解等各种方法制取金属。
此法主要应用在低本位、难熔化或微粉状的矿石。
3. 常见的金属冶炼方法
①汞:热分解法:2HgO2Hg+O2(气体)
②铜:置换法:CuSO4+Fe==Cu+FeSO4(又叫湿法炼铜)
③铝:电解法:2Al2O34Al+3O2(注意不能用AlCl3,因为AlCl3不是离子化合物)
④镁:电解法:MgCl2(l)Mg(s)+Cl2(g)↑
⑤钠:电解法:2NaCl2Na+Cl2↑
⑥钾:高沸点金属制备低沸点金属:Na+KCl==K+NaCl(反应条件是高温,真空。
)
⑦铁:热还原法:2Fe2O3+3C2Fe+3CO2↑。
金属冶炼的一般方法1.金属冶炼的实质金属的冶炼过程就是把金属从化合态还原为游离态的过程。
即:M n ++n e -===M(写反应通式,用M 表示金属)。
2.金属冶炼的一般步骤3.常见冶炼方法 (1)电解法——K ~Al Na :2NaCl(熔融)=====电解2Na +Cl 2↑; Mg :MgCl 2(熔融)=====电解Mg +Cl 2↑;Al :2Al 2O 3(熔融)=====电解4Al +3O 2↑。
(2)热还原法——Zn ~Cu 高炉炼铁:3CO +Fe 2O 3=====△2Fe +3CO 2; 铝热反应制铬:2Al +Cr 2O 3=====高温2Cr +Al 2O 3;焦炭还原铜:C +2CuO=====△2Cu +CO 2↑。
(3)热分解法——Hg 、Ag Hg :2HgO=====△2Hg +O 2↑; Ag :2Ag 2O=====△4Ag +O 2↑。
[注意] ①冶炼Mg 时电解熔融MgCl 2而不电解MgO ,原因是MgO 的熔点高,熔融时耗费更多能源,增加生产成本。
①冶炼Al 时只能电解熔融Al 2O 3而不能电解AlCl 3,原因是AlCl 3是共价化合物,熔融态不导电;加入冰晶石(Na 3AlF 6)的目的是降低Al 2O 3的熔化温度。
①用热还原法得到的铜还要经过电解精炼才能得到精铜。
4.铝热反应[注意]①利用铝热反应只能冶炼活泼性比Al弱的金属,如Al与MgO不能发生铝热反应。
②用H2还原法冶炼得到的金属,纯度高,但成本也高;用CO和C还原法冶炼得到的金属,纯度低,冶炼成本也低;用铝热法可以冶炼熔点较高、难以冶炼的金属,但成本较高。
[细练过关]1.明代《天工开物》记载“火法”冶炼锌:“炉甘石十斤,装载入一泥罐内……然后逐层用煤炭饼垫盛,其底铺薪,发火煅红……冷定,毁罐取出……即倭铅也”(注:炉甘石的主要成分为碳酸锌,泥罐中掺有煤炭)。
下列说法不正确的是()A.倭铅是指金属锌和铅的混合物B.煤炭中起作用的主要成分是CC.冶炼Zn的过程中有氧化还原反应发生D.该冶炼锌的方法属于热还原法解析:选A A项,由题意可知,倭铅是指金属锌,不是混合物;B项,反应中C作还原剂,则煤炭中起作用的主要成分是C;C项,碳酸锌与碳在高温下反应生成锌和一氧化碳,有氧化还原反应发生;D项,该反应是利用碳还原碳酸锌生成锌单质,属于热还原法。