2020高中化学 第三单元 化学与材料的发展 3.2.1 从矿石中获得金属同步配套练习 新人教版选修2

第二单元铁、铜的获取及应用[学习目标］1。

了解铁和铜在自然界中的存在状态及形式。

2.了解铁、铜冶炼的常见方法及原理，明确从矿石到单质所经历的反应以及炼铁、炼铜中各种原料的作用。

3。

通过对铁、铜化合物的学习，记住铁、铜及其化合物的性质，能够利用所学知识，设计化学实验鉴别Fe2＋和Fe3＋。

一、从自然界获取铁和铜1.铁的冶炼冶炼设备:错误!高炉。

原料:错误!铁矿石、焦炭、空气、石灰石。

反应原理:错误!在高温下用还原剂将铁从铁矿石中还原出来。

主要反应：C＋O2错误!CO2CO2＋C错误!2COFe2O3＋3CO错误!2Fe＋3CO2造渣反应：CaCO3错误!CaO＋CO2↑CaO＋SiO2错误!CaSiO32.铜的存在及物理性质（1）铜的存在铜在自然界中主要以化合态存在,常见的矿石主要有黄铜矿（错误! CuFeS2）、孔雀石（错误!CuCO3·Cu(OH)2）。

（2）铜的物理性质铜为错误!紫红色金属,密度错误!较大,熔点错误!较高,具有错误!良好的导电、导热性能。

3。

铜的化学性质(1）与非金属反应：2Cu＋O2错误!2CuOCu＋Cl2错误!CuCl2(棕黄色烟)(2)与某些盐溶液反应：Cu＋2FeCl3===CuCl2＋2FeCl24。

铜的冶炼工业炼铜工艺流程:黄铜矿(CuFeS2）错误!错误!粗铜错误!错误!精铜生物炼铜（矿堆浸铜法）:CuS错误!CuSO4错误!Cu特点：成本低，污染少,反应条件简单。

二、铁、铜及其化合物的应用1。

Fe2＋的检验Fe2＋：浅绿色，易被氧化。

（1）用NaOH检验Fe2＋＋2OH－===Fe（OH）2↓(错误!白色沉淀）4Fe(OH）2＋O2＋2H2O===4Fe(OH）3(错误!红褐色沉淀)现象：向含有Fe2＋的溶液中加入NaOH溶液，立即生成白色沉淀，白色沉淀迅速变为灰绿色，最终变为红褐色。

(2）用KSCN和氯水检验2Fe2＋＋Cl2===2Fe3＋＋2Cl－Fe3＋＋3SCN－===错误!Fe(SCN）3（血红色）现象:向含有Fe2＋的溶液中加入KSCN，错误!无明显现象，加入氯水，溶液立即变为血红色。

《金属》从矿石到金属在我们的日常生活中，金属制品无处不在，从小小的螺丝钉到宏伟的建筑结构，从精密的电子设备到强大的交通工具，金属的身影随处可见。

然而，你是否曾经思考过，这些金属是如何从深埋在地下的矿石中被提取出来，并最终成为我们所熟悉和依赖的各种形态的呢？金属的存在形式多种多样，在自然界中，它们大多以矿石的形式存在。

矿石是含有金属元素或金属化合物的岩石，其种类繁多，常见的有铁矿石、铜矿石、铝矿石等。

这些矿石通常与其他杂质混合在一起，要将金属从其中分离出来，需要经过一系列复杂而精细的工艺过程。

首先是采矿环节。

采矿工人深入地下或在露天矿场中进行作业，通过钻孔、爆破等方式将矿石从地层中开采出来。

这是一项充满挑战和危险的工作，需要高度的专业技能和安全意识。

开采出来的矿石被运输到选矿厂，在这里开始了金属提取的第一步——选矿。

选矿的目的是将矿石中的有用成分与无用的杂质分离，提高矿石的品位。

这通常通过物理方法进行，如重力选矿、磁选、浮选等。

重力选矿利用矿石中不同成分的密度差异进行分离；磁选则是根据矿石中矿物的磁性差异来筛选；浮选则是利用矿物表面的润湿性差异，在浮选剂的作用下使有用矿物附着在气泡上并浮出水面。

经过选矿后，得到的精矿品位得到了显著提高，为后续的冶炼过程打下了良好的基础。

接下来是冶炼环节。

冶炼是将矿石中的金属元素还原出来，形成金属单质的过程。

对于不同的金属，冶炼方法也各不相同。

以铁为例，常见的冶炼方法是高炉炼铁。

将铁矿石、焦炭和石灰石等原料按一定比例加入高炉中，在高温下，焦炭燃烧产生一氧化碳，一氧化碳将铁矿石中的氧化铁还原为铁。

炼出的铁水经过进一步处理，如炼钢、铸造等，最终成为我们所使用的各种钢铁制品。

铜的冶炼则通常采用火法冶炼和湿法冶炼两种方法。

火法冶炼是在高温下进行的，包括熔炼、吹炼和精炼等步骤；湿法冶炼则是利用化学反应将铜从矿石中溶解出来，然后通过电解等方法得到纯铜。

铝的冶炼则主要采用电解法，将氧化铝溶解在熔融的冰晶石中，通过电解得到金属铝。

矿石中金属矿物的分离与提取在现代工业和经济发展中，金属矿物的需求日益增长，从矿石中有效地分离和提取金属矿物成为了至关重要的环节。

这不仅关乎资源的合理利用，还对环境保护和可持续发展具有深远意义。

矿石是由多种矿物组成的混合物，其中包含了我们所需的金属矿物以及大量的杂质。

要从这复杂的混合物中分离和提取出有价值的金属矿物，需要一系列精细且复杂的工艺流程。

首先，矿石的预处理是必不可少的第一步。

这通常包括破碎和磨矿两个步骤。

破碎的目的是将大块的矿石破碎成较小的颗粒，以便后续的处理。

而磨矿则是将破碎后的矿石进一步研磨成更细小的颗粒，使金属矿物能够充分暴露出来，增加后续分离和提取的效率。

在完成预处理后，接下来就是选矿过程。

选矿的方法多种多样，常见的有重选、浮选和磁选等。

重选法主要是利用矿物的密度差异进行分离。

例如，金、钨等密度较大的金属矿物，可以通过重力选矿的方法进行初步分离。

浮选法则是基于矿物表面的物理化学性质差异，通过添加特定的浮选药剂，使目标金属矿物能够附着在气泡上，从而实现分离。

磁选则是利用矿物的磁性差异，对于像磁铁矿这样具有较强磁性的金属矿物，可以通过磁选的方式进行分离。

经过选矿过程得到的精矿，还需要进行进一步的处理，才能得到纯净的金属。

常见的方法包括冶炼和精炼。

冶炼是将精矿在高温下进行化学反应，使金属矿物转化为金属单质或者化合物。

例如，对于铁矿石，通常采用高炉冶炼的方法，将其转化为铁水。

而精炼则是对冶炼得到的金属进行进一步的提纯，去除其中的杂质，提高金属的纯度。

在整个分离和提取过程中，化学方法也发挥着重要的作用。

例如，浸出法就是一种常用的化学提取方法。

通过使用特定的化学试剂，将金属矿物从矿石中溶解出来，然后再通过进一步的处理，将金属从溶液中分离和提取出来。

然而，矿石中金属矿物的分离与提取并非一帆风顺，其中面临着诸多挑战。

首先是矿石品位的逐渐降低。

随着易开采、高品位的矿石逐渐减少，我们不得不面对低品位、复杂难选矿石的处理，这无疑增加了分离和提取的难度和成本。

课题2 金属材料名师导航知识梳理金属的___________性质和__________性质是金属冶炼、金属材料加工和使用的基础。

一、从矿石中获得金属金属矿物矿石金属金属冶炼法：___________法、___________法、___________法。

1.钢铁冶炼：（铁在地壳中含量___________）2.铝的冶炼：（铝在地壳中含量___________）流程：图3-2-1用途广泛的金属功能材料形状记忆合金、贮氢合金二、金属的腐蚀与防止1.金属腐蚀化学腐蚀：金属材料与其表面接触的一些物质如氧气、氯气直接发生化学反应而起的腐蚀。

电化学腐蚀：_____________金属或_____________金属与_____________接触，因发生_____________反应，比较活泼的金属_____________电子被_____________而引起的腐蚀。

吸氧腐蚀：阳极：Fe-2e-====Fe2+阴极：_______________________________________析氢腐蚀：阳极：Fe-2e-=Fe2+阴极：2H+（aq）+2e-=H2（ g）↑2.金属腐蚀的防止与利用本质：金属与其接触的其他物质在一定条件下发生_____________还原反应而受到损害。

防护方法：①：_____________油漆、涂植物油、发蓝及离子注入、表面渗镀、电镀等形成表面钝化膜。

②牺牲阳极保护。

③外加电流的阴极保护。

电镀：应用_____________原理在金属表面镀上一层其他金属或合金的过程。

特点：①镀层金属作_____________极；②电镀液中含_____________离子；③镀件作_____________极。

化学蚀刻的原理：涂胶→腐蚀→去胶；应用：印刷电路铜布线腐蚀、集成电路或半导体材料的精细加工。

化学镀：如利用银镜反应在玻璃上镀银；ABS工程塑料表面镀镍。

知识导学从金属材料的来源认识金属材料的加工。

金属材料---如何从矿石中获得金属复习目标：1、说明金属材料的特点，了解有关的生产原理。

2、说明用化学方法进行金属材料表面处理的原理。

复习重点、难点：了解有关炼铁、钢及铝的冶炼化学原理；了解金属防腐蚀的一般方法和原理。

课时划分：一课时 教学过程： 知识梳理由于金属的活动性不同，金属离子得到电子还原成金属原子的能力也就不同，因此，必须采用不同的冶炼方法。

1．热分解法:有些不活泼金属仅用热分解法就能制得。

在金属活动性顺序中，位于氢后面的金属的氧化物受热就能分解，适由于＿＿＿＿＿金属的冶炼，例如： 2HgO==2Hg+O 2↑ 2Ag 2O==4Ag+O 2↑2．热还原法:多数金属〔活动性介于镁和铜之间的金属〕的冶炼过程属于热还原法。

常用的还原剂有焦炭、一氧化碳、氢气和活泼金属等，适由于＿＿＿＿＿金属的冶炼，例如：Fe 2O 3+3CO 2Fe+3CO 2 WO 3+3H 2W+3H 2O Cr 2O 3+2Al 2Cr+Al 2O 3 假设金属以硫化物或碳酸盐形式存在，应先将其转化成氧化物。

3．电解法: 在金属活动性顺序中，钾、钠、钙、铝等几种金属的还原性很强，这些金属都很容易失去电子，因此不能用一般的方法和还原剂使其从化合物中还原出来，而只能用通电分解其熔融盐或氧化物的方法来冶炼。

适由于＿＿＿＿＿金属的冶炼，如：2Al 2O 34Al+3O 2↑ 2NaCl2Na+Cl 2↑二、钢铁的冶炼 〔一〕炼铁1、炼铁基本反应原理：利用＿＿＿＿＿反应，在高温下，用＿＿剂〔主要是CO 〕从铁矿石中还原出铁。

2、设备：＿＿＿＿＿；原料：＿＿＿，＿＿，＿＿，＿＿＿。

3、炼铁的主要反应过程：(1)还原剂的形成：＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿。

(2)铁的还原：＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿。

(3)炉渣的形成：＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿。

课题2 金属材料教学目标：1、举例说明金属材料的特点，了解有关的生产原理。

2、举例说明用化学方法进行金属材料表面处理的原理。

3、讨论社会发展和科技进步对材料的要求，认识化学对材料科学发展的促进作用。

4、收集我国现代材料研究和材料工业发展情况的资料，认识新材料的发展方向。

教学重点、难点：了解有关炼铁、钢及铝的冶炼化学原理；了解金属防腐蚀的一般方法和原理。

探究建议：1、就近参观金属材料的生产、加工企业（或者观看有关影像），收集有关资料，撰写有关科学小品。

2、实验：电路板的化学刻蚀。

3、观看影像或参观：金属的电镀等。

课时划分：两课时课前预习1．炼铁的原理是利用氧化还原反应，在高温下，，原料是、、、，产生还原剂的反应是、，炼铁的反应是，造渣的反应是、，高炉煤气的成分是。

2．炼钢的原理是，原料是。

写出炼钢过程发生主要反应的化学方程式。

3．电解铝的原料是铝土矿（主要成分是Al2O3)，提纯Al2O3的方法是：将铝土矿溶解在NaOH 溶液，然后往溶液中通入过量的二氧化碳，过滤，灼烧，即得Al2O3，写出上述反应的化学方程式。

4．冰晶石的化学式为，在电解三氧化铝时，加入冰晶石的作用是，电解Al2O3的化学方程式为。

电解时，阳极产生氧气，碳块要消耗，所以要定时补充碳块。

5．金属的化学腐蚀是指；金属的电化学腐蚀是指。

6．钢铁发生电化学腐蚀，主要原因是由于钢铁制品与其接触的电解质溶液构成许多微型的，铁通常作为极，电子发生反应而被腐蚀，其电极反应为。

钢铁在大气中的腐蚀通常为腐蚀，其阴极反应式为。

若电解质溶液酸性较强，则发生的是腐蚀，其电极反应式为。

7．电镀是一种特殊的电解，在电镀时，作阴极，作阳极，作电解质溶液，电镀时，电解质溶液的浓度。

如在一把小刀上镀锌，小刀接电源的极，电极反应式为。

〔方法导引〕1．炼铁和炼钢的主要区别由铁矿石冶炼成铁，再由铁冶炼成钢，这是冶炼钢铁的必经过程。

由于炼铁和炼钢的任务不同，因此采用的原料、利用的化学原理、冶炼设备等也各不相同。

第1课时从矿石中获得金属课时过关·能力提升1在炼铁、炼钢过程中都有碳参加反响。

以下有关碳参加反响的表达正确的选项是( )A.两个过程中碳原子都被氧化,都只起着提供热源的作用B.炼铁过程中碳被氧化,既起产生热量的作用,又起产生CO的作用C.炼钢过程中碳被复原,从而到达降低含碳量的目的D.炼铁过程中碳参加反响,只起产生CO的作用解析：在炼铁时,焦炭的主要作用有两个:一是通过焦炭燃烧放出大量热,提供炼铁过程所需的热量;二是产生炼铁所需的复原剂CO。

在炼铁过程中碳被氧化。

炼钢时用来降低碳含量的主要反响为C+FeO CO↑+Fe,这个反响在碳被氧化的同时吸收热量。

答案：B2把生铁冶炼成碳素钢的主要目的是( )A.把生铁提纯,除生铁中杂质B.参加各种元素,改善生铁的性能D.适当降低生铁含碳量,除去大局部硫、磷等杂质解析：生铁与钢的主要区别在于含碳量不同,以生铁为原料,通过降低碳的含量而炼制钢。

答案：D3以下反响原理中,不符合工业冶炼金属实际情况的是( )2O4Ag+O2↑2O3(熔融)4Al+3O2↑2Mg+O2↑D.4CO+Fe3O43Fe+4CO2答案：C4以下可被工业上采用的冶金方法是( )2复原氧化镁制镁解析：氯化铝是共价化合物,熔融状态下不导电,故不能用电解熔融氯化铝的方法制铝,A错误;含Na+、Mg2+、Al3+的水溶液电解时,H+被复原,因而电解这样的水溶液是得不到金属单质的,C错误;比Al活泼的金属很难用一般的复原剂(如H2、CO、C等)把它们从化合物中复原出来。

MgO的熔点很高,工业上制取镁是采用电解熔融MgCl2的方法,D错误。

答案：B5金属材料在日常生活以及生产中有着广泛的运用。

以下关于金属的一些说法中错误的选项是( )B.工业上金属Mg、Al都是用电解熔融的氯化物制得的解析：金属镁的制备是通过电解熔融的氯化镁,而金属铝是通过电解熔融的氧化铝得到,因为氯化铝是共价化合物,B项错误。

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课题2 金属材料教学目标:1、举例说明金属材料的特点,了解有关的生产原理。

2、举例说明用化学方法进行金属材料表面处理的原理。

３、讨论社会发展和科技进步对材料的要求,认识化学对材料科学发展的促进作用。

４、收集我国现代材料研究和材料工业发展情况的资料,认识新材料的发展方向。

教学重点、难点:了解有关炼铁、钢及铝的冶炼化学原理;了解金属防腐蚀的一般方法和原理。

探究建议:１、就近参观金属材料的生产、加工企业（或者观看有关影像），收集有关资料，撰写有关科学小品.2、实验：电路板的化学刻蚀。

3、观看影像或参观：金属的电镀等.课时划分：两课时课前预习1.炼铁的原理是利用氧化还原反应，在高温下，,原料是、、、,产生还原剂的反应是、,炼铁的反应是 ,造渣的反应是、,高炉煤气的成分是。

2．炼钢的原理是，原料是。

写出炼钢过程发生主要反应的化学方程式。

3.电解铝的原料是铝土矿（主要成分是Al２O3），提纯Ａl2O３的方法是：将铝土矿溶解在NaＯH 溶液，然后往溶液中通入过量的二氧化碳,过滤,灼烧,即得Ａl２O３，写出上述反应的化学方程式．4.冰晶石的化学式为 ,在电解三氧化铝时，加入冰晶石的作用是，电解Al２O３的化学方程式为。