2011届高考化学第一轮考点知识复习34.

第三节金属的冶炼复习目标展示1.了解金属冶炼的一般方法，熟悉冶炼金属的规律。能够通过金属活动性顺序表分析金属的相关性质及规律。金属回收及资源保护的必要性。2．掌握金属冶炼的一般原理及分析金属活动性的方法。此类试题内容主要包括：(1)金属冶炼的一般方法；(2)金属冶炼的规律；(3)通过金属活动性顺序表分析金属的性质。考点1金属元素问题1：金属元素的存在形式？1．金属元素在自然界中的存在形式不同金属的化学活泼性不同，它们在自然界中的存在形式也各不相同。少数化学性质不活泼的金属，在自然界中能以游离态存在，如Pt、Au；化学性质比较活泼的金属，在自然界中以化合态存在，大多数金属在自然界中以化合态存在，如铝在自然界中以铝土矿形式存在，铁在自然界中以铁矿石形式存在。问题2：金属元素的性质？2．金属元素的性质(1)金属元素包括部分主族元素，全部副族和第Ⅷ族元素；它们集中排在元素周期表的左下方。金属元素的原子半径比同周期的非金属元素的原子半径大；其原子的最外层电子数一般少于4；易于失去最外层电子，成为金属阳离子。常温下，除汞是液体外，其余金属都是固体。大多数金属呈银白色，不透明，有金属光泽，有延展性，一般都是电和热的良导体。(2)金属晶体的构成微粒是金属阳离子和自由电子，微粒间作用力的强弱主要由金属原子的半径大小和价电子数的多少决定。【思维延伸】金属的物理性质和化学性质及其决定因素金属的原子结构特点决定其化学性质，金属的晶体结构决定了物理性质。原子结构特点①最外层电子数少②原子半径较大化学通性原子易失e－形成阳离子M－ne－Mn＋①单质具有还原性②具有置换氢的能力③氧化物对应的水化物显碱性物理通性①有金属光泽②延展性③导电性④导热性知识点2金属的冶炼问题3：冶炼金属的一般原理？步骤和方法？考点金属的冶炼与金属活动性的关系金属的冶炼方法(1)热分解法(很不活泼金属)：适用于金属活动顺序表中H后活动性差的金属。2HgO2Hg＋O2↑，2Ag2O4Ag＋O2↑。(2)热还原法：常用还原剂有H2、CO、C、活泼金属。2CuO＋C2Cu＋CO2↑。Fe2O3＋3CO2Fe＋3CO2。WO3＋3H2W＋3H2O。Cr2O3＋2Al2Cr＋Al2O3。(3)电解法：适用于金属活动顺序表中活动性很强的金属。2NaCl(熔融)2Na＋Cl2↑，MgCl2(熔融)Mg＋Cl2↑，2Al2O3(熔融)4Al＋3O2↑。△△高温高温高温高温电解电解电解1．由于生产条件不同，同种金属可能有多种冶炼方法，但冶炼方法的总趋势是：金属活动顺序中,金属的位置越靠后，越易被还原，越靠前，越难还原。最活泼的金属只能用最强的还原手段(电解)来还原。2．正确处理化学原理和生产实际的关系：如金属钾的制取，一般并不用电解KCl的方法，而是用熔融状态下的KCl和Na反应：Na＋KCl(熔融)NaCl＋K(g)抽走钾蒸气，根据平衡移动原理，上述平衡向生成钾的方向移动。要点深化【例1】冶炼金属一般有下列四种方法：①焦炭法；②水煤气(或氢气，或一氧化碳)法；③活泼金属置换法；④电解法。四种方法在工业上均有应用。(1)请对下表中的金属冶炼方法进行分析，从上述四种方法中选择相应的序号填入表中空格：火烧孔雀石炼铜湿法炼铜铝热法炼铬从光卤石中炼镁①③③④火烧孔雀石炼铜所发生反应的化学方程式(写主要的两个)为、。Cu2(OH)2CO32CuO＋CO2↑＋H2O△C＋2CuO2Cu＋CO2↑△(2)请再举出使用上述方法冶炼金属的例子各一个(用化学方程式表示)：，，，。2Fe2O3＋3C4Fe＋3CO2△Zn＋CuSO4ZnSO4＋Cu3MnO2＋4Al3Mn＋2Al2O3高温2Al2O34Al＋3O2↑（熔融）通电解析：选择金属的冶炼方法与金属在自然界中存在的状态、金属活泼性等有关，火烧孔雀石炼铜的原理是：Cu2(OH)2CO32CuO＋CO2↑＋H2O,C＋2CuO2Cu＋CO2↑；古代湿法炼铜的原理是：Fe＋CuSO4FeSO4＋Cu；铝热法炼铬：2Al＋Cr2O3Al2O3＋2Cr；从光卤石中炼镁：先从光卤石中提取MgCl2，再电解MgCl2：MgCl2Mg＋Cl2↑。△高温△电解1．已知工业上冶炼铷的反应方程式为：2RbCl＋MgMgCl2＋2Rb(g)试回答下列有关问题：(1)冶炼中应选择的条件是(填序号)。A．空气条件B．氮气条件C．真空条件(2)这一反应能进行的原因是。解析：因为高温下Rb、Mg与O2、N2很容易反应，故应选择真空条件下冶炼。变式练习CRb的沸点比Mg低,当把Rb蒸气抽走时,平衡向正反应方向移动客观题金属的冶炼最重要的步骤是反应原理的选择，只有选择正确的反应原理，金属的冶炼才可以实现并得到实际应用。考题常借助金属的冶炼而考查金属性质的综合理解和应用能力。【考题一】(2010·广州期末)下列化学反应在金属冶炼工业中还没有得到应用的是()A．2NaCl(熔融)2Na＋Cl2↑B．Al2O3＋3C2Al＋3CO↑C．Fe2O3＋3CO2Fe＋3CO2D．2Ag2O4Ag＋O2↑高温通电2125℃△B审题视点：(1)注意选项中反应的状态。(2)注意选项中反应物的性质。(3)注意选项中反应条件的难易。(4)注意选项中生成物的稳定性。思路点拨：冶炼金属主要依据金属的活泼性而采用不同的方法，如K、Na、Al等活泼的金属采用电解法；Fe、Cu等可采取热还原法；Au、Ag等不活泼的金属可采用热分解法，所以可知Al的冶炼采用电解法，而不采用热还原法，且该法需要温度太高，难以实现。故B在金属冶炼工业中还没有得到应用。错因分析漏选B的原因在于只注意到反应的可实现性而忽视反应的难易程度。对银的性质不熟悉认为D项反应不可发生而错选D。主观题铜是重要的金属，具有广泛的用途。铜的冶炼方法是重要的金属冶炼方法之一，具有一定的代表性，铜的性质比较复杂，与其他知识点的关联性很强，故以铜的冶炼为载体的考题常出现在各级测试题中，应给予关注。矿石名称黄铜矿斑铜矿辉铜矿孔雀石主要成分CuFeS2Cu5FeS4Cu2SCuCO3·Cu(OH)2【考题二】(2008·广东，22)铜在自然界存在于多种矿石中，如：请回答下列问题：(1)上表所列铜化合物中，铜的质量百分含量最高的是。(2)工业上以黄铜矿为原料，采用火法熔炼工艺生产铜。该工艺的中间过程会发生反应：2Cu2O＋Cu2S6Cu＋SO2↑,反应的氧化剂是。(3)SO2尾气直接排放到大气中造成环境污染的后果是，；处理该尾气可得到有价值的化学品，写出其中1种酸和1种盐的名称。(4)黄铜矿熔炼后得到的粗铜含少量Fe、Ag、Au等金属杂质，需进一步采用电解法精制。请简述粗铜电解得到精铜的原理：，，。.Cu2S高温Cu2S和Cu2O形成酸雨会对植物和建筑物等造成严重危害硫酸、硫酸钠以硫酸铜溶液为电解液。电解时，粗铜(阳极)中的铜以及比铜活泼的金属失去电子进入溶液,不如铜活泼的金属沉入电解槽形成“阳极泥”;溶液中的Cu2＋得到电子沉积在纯铜(阴极)上(5)下表中，对陈述Ⅰ、Ⅱ的正确性及其有无因果关系的判断都正确的是(填字母)。选项陈述Ⅰ陈述Ⅱ判断A铜绿的主要成分是碱式碳酸铜可用稀盐酸除铜器表面的铜绿Ⅰ对；Ⅱ对；有B铜表面易形成致密的氧化膜铜容器可以盛放浓硫酸Ⅰ对；Ⅱ对；有C铁比铜活泼铆在铜板上的铁钉在潮湿空气中不易生锈Ⅰ对；Ⅱ对；有D蓝色硫酸铜晶体受热转化为白色硫酸铜粉末是物理变化硫酸铜溶液可用作游泳池的消毒剂Ⅰ错；Ⅱ对；无AD思路点拨：(1)根据矿石的主要成分分析可知：每1molCu中含有的其他元素的质量Cu2S中最小，因此Cu2S中铜的质量分数最高。(2)根据反应方程式：，可知Cu2O和Cu2S都作氧化剂。(3)SO2排放到大气中会造成酸雨，处理该尾气可得到有价值的化学品：H2SO4或Na2SO4。(4)粗铜的精炼中，应将粗铜与电源的正极相连作阳极，而将纯铜与电源的负极相连作阴极，用铜盐CuSO4、CuCl2等盐溶液作电解质溶液。(5)铜绿的成分为Cu2(OH)2CO3，能与盐酸发生反应而除去，而Cu和盐酸不反应，A正确；铜在常温下和浓H2SO4不反应，因此B中前后无因果关系，B错误；在潮湿的空气中铁和铜形成原电池，铁作负极，铜作正极，铁易生锈，因此C也不正确；CuSO4·5H2O晶体转化为CuSO4白色粉末是化学变化，CuSO4为重金属盐，可以使蛋白质变性，因此可以作为消毒剂，因此D正确。误区警示对铜的化合物分析不全面，受S的价态变化影响而得出Cu2S为还原剂从而忽略Cu2S还是氧化剂的结论。铜的精炼应用电解原理，准确理解阴阳两极的组成，电解液的成分及与电源连接的顺序。极容易出现回答失误而失分。方法支持本题以铜的冶炼和精炼为载体，考查了氧化还原反应概念、金属腐蚀、原电池原理和电解原理以及环保意识。对于此类问题，首先明确考查点，然后回扣到所掌握的基本理论和基本概念，对问题逐层盘剥，各个击破。1．(5分)(2010·汕头期末)成语是我国文化的宝贵遗产。下列有关金属的成语中，不符合科学原理的是()A．百炼成钢B．火树银花C．点石成金D．沙里淘金解析：百炼成钢主要介绍生铁炼钢的过程。把铁加热到一定温度下并反复锻打，就可把其中夹杂的氧化物分离出来，此时铁的机械性能就得到了改善。为提高钢的质量，人们将锻打次数增加到近百次，从而得到所谓的“百炼钢”。火树银花中火树就是指焰火，俗称烟花。古人在发明火药的基础，制造出了烟花，它由上下两部分组成，下部装有类似火药的发射药剂，上部装填燃烧剂、助燃剂及发色剂，发色剂内含各种金属元素的无机化合物，它们在燃烧时显示各种各样的颜色，化学上称之为焰色反应。《史记》记载：“而事化丹砂诸药剂为黄金。”《抱朴子》记载：“神丹既成，不但长生，又可以作黄金。”企图利用当时已经得到的各种化合物,如铜、铅、铁、锡等金属，丹砂、雌黄、硝石、矾石等无机化合物冶炼黄金,最终除了得到一些锌铜合金,还得到色如金而无金性的“伪金”，这违背了元素守恒定律。金是一种稀有金属元素，在地壳中的含量只有千万分之四左右，主要来源为山金及沙金。人类都是采用“沙里淘金”的方法开采黄金，即用重力选矿法，利用黄金与沙子的密度差异，用水反复淘洗得到。答案：C2．(5分)我国计划利用8年时间进行“5·12”汶川大地震灾后重建，重建需要大量的钢材和金属合金材料。下列说法正确的是()A．铁和钢材的主要化学成分相同，性质也相同B．硬铝(Al－Cu－Mg－Mn－Si合金)可用于制造耐高温门窗C．黄铜矿(CuFeS2)可冶炼出Cu、Fe，同时可制取硫酸D．铁矿石是一种可再生资源，没有必要进行开采限制解析：选项A，铁是纯净物，钢材是由铁和其他单质如碳等组成的合金，二者的硬度、熔点等物理性质存在很大差异；选项B，硬铝是几种金属单质按一定比例熔合而成的混合物，合金的熔点比组成合金的金属单质低，不耐高温，不能用于制造耐高温门窗；选项C，黄铜矿(CuFeS2)中含有Cu、Fe、S，故可冶炼出Cu、Fe，同时可制取硫酸；选项D，铁矿石是不可再生资源，应按计划开采。答案：C3．(5分)下列金属冶炼的反应原理，错误的是()A．2NaCl(熔融)Na＋Cl2↑B．MgO＋H2Mg＋H2OC．Fe3O4＋4CO3Fe＋4CO2D．2HgO2Hg＋O2↑解析：钠、镁等活泼金属不能用普通还原剂还原，只能用电解熔融物的方法制取；铁为中等活泼的金属，可以用常用还原剂还原；不活泼的金属可以用分解其化合物的方法来制备。答案：B电解△高温△4．(5分)(2010·邯郸期末)X、Y、Z、M、N代表五种金属。有以下化学反应①水溶液中：X＋Y2＋X2＋＋Y；②Z＋2H2O(冷)Z(OH)2＋H2↑；③M、N为电极与N盐溶液组成原电池，发生的电极反应为：M－2e－M2＋；④Y可以溶于稀H2SO4中，M不被稀H2SO4氧化。则这五种金属的活泼性由弱到强的顺序是()A．MNYXZB．NMXYZC．NMYXZD．XZNMY解析：根据金属活泼性强弱的判断规律：①能在水溶液中发生置换反应，一定XY，且均不是Al以前的金属