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1、 目標導航預習導引 目標導航預習導引一二三一、從礦石中獲得金屬1.獲得金屬材料的過程獲得金屬材料首先要通過化學方法把金屬從礦石中提取出來,一般要經過開采和初步加工(主要包括探礦、采礦、選礦等工序)及冶煉階段。2.金屬冶煉的基本原理金屬冶煉的基本原理是利用氧化還原反應將金屬從其化合物中還原出來。 目標導航預習導引一二三3.金屬冶煉的方法(1)火法冶金:是指利用高溫從礦石中提取金屬或其他化合物的冶金方法。(2)濕法冶金:是指在水溶液或非水溶液中進行包括氧化還原反應、中和反應、水解反應等,對原料(礦石、精礦等)、中間產物或再生資源中的金屬進行提取或分離的冶金過程。金屬冶煉過程中金屬化合物作氧化劑還是

2、還原劑?提示：金屬冶煉是將金屬從其化合物中還原出來的過程,金屬在其化合物中的化合價均為正價,因此冶煉過程中金屬元素的化合價從正價變?yōu)?價,化合價降低,作氧化劑。 目標導航一二預習導引三二、鋼鐵的冶煉1.生鐵的冶煉(1)鐵元素在自然界中的存在:主要以氧化物和硫化物等形式存在于鐵礦石中,如磁鐵礦、赤鐵礦、褐鐵礦和黃鐵礦等。(2)原料:一般以鐵礦石、焦炭、石灰石和空氣等為原料。(3)設備:煉鐵高爐。(4)主要化學反應: 目標導航一二預習導引三高爐煉鐵產生的廢氣、廢渣的成分是什么?提示：廢氣有N2、CO、CO2等,廢渣有CaSiO3、少量C、P、S、Si、Mn的化合物及SiO 2等。 目標導航一二預習

3、導引三2.鋼的冶煉(1)原理:在高溫下用氧化劑將生鐵中過多的碳和其他雜質氧化成氣體或爐渣除去,再添加硅、錳、鋁等其他合金作為脫氧劑,調整鋼水的成分。(2)原料:生鐵、氧氣、脫氧劑。煉鋼過程中,Fe發(fā)生了哪些變化?提示：Fe首先發(fā)生氧化反應,后發(fā)生還原反應。 目標導航一二預習導引三三、鋁的冶煉1.原料主要來自鋁土礦(主要成分是Al2O3)。2.從鋁土礦中獲得Al2O3的過程(用化學方程式表示):3.從Al2O3中獲得Al電解冶煉鋁。(1)裝置鋁電解槽。電解質是氧化鋁冰晶石(Na 3AlF6)熔融液,其中也常加入少量的氟化鈣等幫助降低熔點。電極材料:陽極和陰極都以碳素材料做成。 目標導航一二預習導

4、引三(2)電解原理。冶煉鋁時陽極的碳素材料需定期補充,原因是什么?提示：電解時陽極產生O 2,在高溫下能與C反應生成CO2,使碳素材料損失。 知識精要思考探究典題例解遷移應用一二一、鋼鐵的冶煉煉鋼、煉鐵的比較 知識精要思考探究典題例解遷移應用一二 一二知識精要思考探究典題例解遷移應用1.金屬冶煉的主要方法有哪些?答案：金屬冶煉的方法:熱分解法:適合于位于金屬活動性順序后端(金屬活動性位于氫后面)的金屬,如Hg、Ag等。熱還原法:適合于位于金屬活動性順序中部(ZnPb)的金屬,常用的還原劑有焦炭、CO、H 2、活潑金屬(如Al)等。 一二知識精要思考探究典題例解遷移應用電解法:適合于位于金屬活動

5、性順序前端的金屬,如K、Na、Ca、Al等金屬。 一二知識精要思考探究典題例解遷移應用2.如何選擇金屬冶煉的方法?答案：金屬冶煉方法的選擇與金屬的活動性有關,處在金屬活動性不同位置的金屬其冶煉的方法可用下圖表示:當一種金屬可用多種方法冶煉時,工業(yè)上一般采用經濟效益高的方法,即:熱分解還原法優(yōu)于焦炭還原法,焦炭還原法優(yōu)于鋁熱還原法,鋁熱還原法優(yōu)于電解還原法;從環(huán)保角度考慮,H 2還原法又優(yōu)于CO還原法。 一二知識精要思考探究典題例解遷移應用【例1】 鋼鐵工業(yè)對促進經濟和社會發(fā)展起了重要作用。 (導學號52690051)(1)煉鐵高爐分為五部分,鐵礦石與高溫煤氣主要在部分發(fā)生反應,在部分開始生成生

6、鐵和爐渣。(2)煉鋼時,除磷的化學方程式為;加入硅、錳和鋁的目的是。(3)不銹鋼含有的Cr元素是在煉鋼過程的氧吹(填“前”或“后”)加入,原因是。(4)煉鐵和煉鋼生產中,尾氣均含有的主要污染物是。從環(huán)保和經濟角度考慮,上述尾氣經處理可用作。思路點撥本題主要考查了冶煉的反應原理和主要生產設備,同時強化了環(huán)保意識。 一二知識精要思考探究典題例解遷移應用解析：(1)高爐煉鐵時將原料從爐喉送入高爐,送風系統(tǒng)從爐腹下部鼓入,爐料在下降過程中與高溫煤氣流在爐身部分發(fā)生作用,焦炭與氧氣發(fā)生反應生成二氧化碳和一氧化碳。在爐腰部分形成爐渣和生鐵,爐渣密度小,浮于生鐵上面,分別從出渣口和出鐵口排出。(2)煉鋼是除

7、去生鐵中的硫、磷等有害物質,調整生鐵中的硅、錳含量。磷發(fā)生反應2P+5FeO+3CaOCa3(PO4)2+5Fe形成爐渣而除去,加入硅、錳和鋁的作用是脫氧和調整鋼中各成分含量。(3)在吹氧后加入Ni、Cr等可以制成不銹鋼,以防止Cr在吹氧時被氧化。(4)能源和環(huán)保已是世界性問題,特別是在工業(yè)生產中,能變廢為寶更是最佳工藝路線。煉鋼和煉鐵都含有的污染性氣體CO經處理后可用作燃料或還原劑。 一二知識精要思考探究典題例解遷移應用答案：(1)爐身爐腰(2)2P+5FeO+3CaOCa3(PO4)2+5Fe脫氧和調整鋼的成分(3)后避免Cr被氧化(或“氧吹前加入Cr會形成爐渣被除去”)(4)CO燃料(或

8、還原劑) 一二知識精要思考探究典題例解遷移應用1.在煉鐵、煉鋼過程中都有碳參加反應。下列有關碳參加反應的敘述正確的是()A.兩個過程中碳都被氧化,都只起著提供熱源的作用B.煉鐵過程中碳被氧化,既起產生熱量的作用,又起產生CO的作用C.煉鋼過程中碳被還原,從而達到降低含碳量的目的D.煉鐵過程中碳參加反應,只起產生CO的作用解析：在煉鐵時,焦炭的主要作用有兩個:一是通過焦炭燃燒放出大量熱,提供煉鐵過程所需的熱量,二是產生煉鐵所需的還原劑CO。在煉鐵過程中碳被氧化。煉鋼時用來降低碳含量的主要反應為C+FeOCO+Fe,這個反應在碳被氧化的同時吸收熱量。綜合以上分析,可知A、C、D選項是錯誤的。 答案

9、：B 一二知識精要思考探究典題例解遷移應用2.下列關于煉鐵和煉鋼的說法中,錯誤的是()A.煉鐵是鐵礦石還原的過程B.煉鋼是生鐵被氧化的過程C.煉鐵高爐中加入的生石灰是造渣劑D.煉鋼轉爐中加入的生石灰是造渣劑解析：煉鋼是降低生鐵中含碳量的過程;煉鐵和煉鋼中加入生石灰均作造渣劑。答案：B 一二知識精要思考探究典題例解遷移應用二、鋁的冶煉 一二知識精要思考探究典題例解遷移應用1.工業(yè)上為什么不采用電解熔融AlCl3的方法冶煉鋁?答案：AlCl3是共價化合物,熔融狀態(tài)時不電離,不導電,無法電解。2.鋁土礦的主要成分為Al2O3(含Fe2O3、SiO2),怎樣從鋁土礦中獲得純凈的氧化鋁? 一二知識精要思

10、考探究典題例解遷移應用 一二知識精要思考探究典題例解遷移應用【例2】 下圖是傳統(tǒng)的工業(yè)生產金屬鋁的基本流程圖,閱讀圖中信息,結合鋁生產的流程圖解答下列問題。 (導學號52690052) 一二知識精要思考探究典題例解遷移應用請回答:(1)工業(yè)冶煉金屬鋁用的是鋁土礦,鋁土礦的主要成分是(填化學式)。石油煉制和煤的干餾產品(填物質名稱)作電解鋁的陰極和陽極材料。(2)氧化鋁熔點高達2050 ,工業(yè)上為了降低能量消耗,在金屬鋁的冶煉中采取的措施是。(3)在冶煉過程中,陽極材料需要定期地進行更換,原因是該極材料不斷被消耗,產生這種現象的原因是(用化學方程式表示)。 一二知識精要思考探究典題例解遷移應用解

11、析：該題以工業(yè)冶煉金屬鋁為載體考查原料的判斷、原理的詮釋以及能量的合理利用。(1)鋁土礦的主要化學成分是Al2O3,另外還有SiO2、Fe2O3、TiO2、H2O等,電解前必須進行提純。石油煉制、煤的干餾的固體產品碳素材料具有導電性,可以作為電解時的陽極和陰極材料。(2)純凈Al2O3的熔點很高,而其電解必須在熔融狀態(tài)下進行,若采用純凈的Al2O3進行電解,則加熱熔融需要耗費大量的能量,所以工業(yè)上采用加入冰晶石(Na 3AlF6)和氟化鈣(CaF2)助熔。(3)工業(yè)冶煉鋁的關鍵操作是電解,電解時陽極發(fā)生氧化反應,熔融物中的O2-失電子,生成O2,在電解過程中陽極材料中的碳逐漸與生成的氧氣反應而

12、被消耗。 一二知識精要思考探究典題例解遷移應用答案：(1)Al2O3碳素材料(2)加入冰晶石(Na3AlF6)和少量CaF2幫助降低熔點 一二知識精要思考探究典題例解遷移應用1.我國古代曾用火燒孔雀石和焦炭混合物的方法煉銅?？兹甘闹饕煞质荂u2(OH)2CO3,其冶煉方法是 ()A.焦炭還原法B.濕法煉銅C.鋁熱還原法D.電解冶煉法解析：孔雀石受熱發(fā)生分解反應實為Cu2(OH)2CO3的分解反應:但既浪費能源(高溫),又浪費鋁,經濟效益差,況且我國古代既沒有Al,也沒有掌握冶煉Al的技術,故C項不可選。我國古代沒有電,故不可能用電解冶煉法;Cu 2(OH)2CO3和CuO都不溶于水,沒有強

13、酸,也不可能采用濕法煉銅。答案：A 一二知識精要思考探究典題例解遷移應用2.鋁生產產業(yè)鏈由鋁土礦開采、氧化鋁制取、鋁的冶煉和鋁材加工等環(huán)節(jié)構成。請回答下列問題:(導學號52690053)(1)工業(yè)上采用電解氧化鋁冰晶石(Na3AlF6)熔融體的方法冶煉得到金屬鋁:加入冰晶石的作用:。(2)上述工藝所得鋁材中往往含有少量Fe和Si等雜質,可用電解方法進一步提純,該電解池中陽極的電極反應式為,下列可作陰極材料的是。A.鋁材B.石墨C.鉛板D.純鋁 一二知識精要思考探究典題例解遷移應用(3)陽極氧化能使金屬表面生成致密的氧化膜。以稀硫酸為電解液,鋁陽極發(fā)生的電極反應式為。(4)在鋁陽極氧化過程中,需

14、要不斷地調整電壓,理由是。 一二知識精要思考探究典題例解遷移應用(5)下列說法中正確的是。A.陽極氧化是應用原電池原理進行金屬材料表面處理的技術B.鋁的陽極氧化可增強鋁表面的絕緣性能C.鋁的陽極氧化可提高金屬鋁及其合金的耐腐蝕性,但耐磨性下降D.鋁的陽極氧化膜富有多孔性,具有很強的吸附性能,能吸附染料而呈各種顏色解析：(1)由于Al 2O3熔點很高,加入冰晶石可以降低Al2O3的熔點,作助熔劑。 一二知識精要思考探究典題例解遷移應用(4)鋁陽極生成氧化物薄膜后會使電阻增大,為了保持穩(wěn)定的電流,需要隨電阻增大而不斷增大電壓。(5)陽極氧化應用的是電解原理,A項錯誤;由于氧化物的生成可以增強鋁表面的絕緣性能,B項正確;鋁的陽極氧化可以提高鋁及鋁合金的耐腐蝕性,但耐磨性不下降,C項錯誤;氧化鋁具有不同的晶型,其中的Al2O3具有多孔性、強吸附性和催化活性,可做吸附劑和催化劑,D項正確。答案：(1)主要是降低熔化溫度(4)鋁陽極表面不斷生成氧化物,電阻增大,為了保持穩(wěn)定的電流,需要不斷增大電壓 (5)BD