資源簡介

第一單元　金屬的冶煉方法
[核心素養(yǎng)發(fā)展目標(biāo)]　1.熟知鐵、鋁的冶煉原理和方法。2.知道金屬在自然界中的存在形式和金屬冶煉的一般方法，會寫相關(guān)的化學(xué)方程式。3.認(rèn)識我國古代文明與金屬冶煉的關(guān)系，感受物質(zhì)制備中豐富的化學(xué)思想。
一、金屬的存在形式
1．金屬的存在形式
(1)金屬材料既有良好的______性，堅(jiān)固耐用，而且還有______、導(dǎo)熱等諸多優(yōu)良性能。
(2)大量的金屬元素存在于地殼的______中，地殼中的大部分金屬元素都是以______形式存在的。如鐵元素存在于赤鐵礦(主要成分為________)中，鋁元素存在于鋁土礦(主要成分為________)中。
(3)在自然界中，只有少量的金屬元素以_______形式存在于地殼中，如_______和_______等。
(4)除了地殼外，還有一些金屬以離子或礦石的形式分布于海洋中，如鈉、鎂、錳等。
2．金屬的存在形式與其活動性的關(guān)系
(1)活動性較____的金屬，在自然界以各種各樣的________存在。
(2)活動性較____的金屬，有可能以________形式存在。
(3)有的金屬元素存在形式既有________又有________，如鐵元素有______(主要存在于______中)、________和________等存在形式；銀元素有____________、__________、__________等存在形式。
下圖表示金屬活動性順序表中銅、錫、鐵和鋁元素被人類大規(guī)模開發(fā)利用的大致年限。
(1)新石器中期，在我國的河北和甘肅等地就已用自然銅來打制銅器，俄羅斯和意大利都有自然銅的礦產(chǎn)地。但很少聽聞關(guān)于自然鐵(單質(zhì)鐵)礦產(chǎn)的報道。為什么？
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________
(2)根據(jù)以上金屬的活動性和人類開發(fā)利用這些金屬時間的數(shù)據(jù)，你發(fā)現(xiàn)了什么規(guī)律？
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________
(3)找出你熟悉的2～3種金屬單質(zhì)，說明它們的制備方法，寫出有關(guān)的化學(xué)方程式。
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________
(1)由于鐵性質(zhì)比較活潑，所以自然界中沒有游離態(tài)的鐵單質(zhì)(　　)
(2)金屬元素主要存在于地殼的礦石中，海洋中幾乎沒有金屬元素(　　)
(3)由于銀的活動性較弱，在自然界中，只有游離態(tài)的自然銀沒有化合態(tài)的銀礦石(　　)
(4)鋁的活動性較強(qiáng)，所以鋁被人類開發(fā)利用的年限較早(　　)
(5)金屬銅是人類使用和開發(fā)比較早的金屬之一(　　)
1．(2023·蘇州高一期末)下列元素中，在自然界只以化合態(tài)形式存在的是(　　)
A．氮元素 B．鐵元素
C．硫元素 D．鈉元素
2．下列關(guān)于金屬在自然界中存在形態(tài)的說法不正確的是(　　)
A．地殼中含量最高的金屬是鐵，其次是鋁
B．鋁在自然界中主要存在于鋁土礦(主要成分是氧化鋁)中
C．鐵主要存在于鐵礦石(磁鐵礦、赤鐵礦、菱鐵礦等)中
D．金、鉑等不活潑的金屬以游離態(tài)形式存在
3．下列敘述正確的是(　　)
A．所有金屬元素都只存在于地殼中
B．鐵元素主要以化合態(tài)存在于自然界
C．常溫下所有的金屬都是固態(tài)
D．金屬元素大多數(shù)以游離態(tài)存在于自然界
二、金屬的冶煉
1．金屬冶煉
(1)定義：利用__________使金屬元素從________變?yōu)開_______的過程。
(2)金屬的冶煉方法
①熱分解法：適合冶煉________的金屬。
例如：______________________________，2HgO2Hg＋O2↑。
②高溫還原法：用________________還原金屬化合物，適合冶煉金屬活動性順序表中________之間的大多數(shù)金屬。
例如：2Al＋Cr2O32Cr＋Al2O3。
③電解法：適合冶煉____________________的金屬(一般為金屬活動性順序表中鋁及鋁前面的金屬)。
例如：MgCl2(熔融)____________，
2NaCl(熔融)____________，
2Al2O3(熔融)____________。
2．鐵的冶煉(高爐煉鐵)
(1)原料：________、________、________等。
(2)設(shè)備：煉鐵高爐。
(3)原理：高溫下用還原劑將鐵從其化合物中________出來。
(4)冶煉過程
3．鋁熱反應(yīng)
(1)鋁熱反應(yīng)實(shí)驗(yàn)中的有關(guān)問題
實(shí)驗(yàn)裝置
實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象 ①鎂條____________________________________，氧化鐵與鋁粉在較高溫度下發(fā)生劇烈的反應(yīng)；②紙漏斗______________________
實(shí)驗(yàn)結(jié)論 高溫下，鋁與氧化鐵發(fā)生反應(yīng)，放出大量的熱， 反應(yīng)的化學(xué)方程式：______________________
原理應(yīng)用 ①冶煉_________、活動性_____于Al的金屬，如釩、鉻、錳等； ②金屬焊接，如_________等
(2)概念
①鋁熱反應(yīng)是指工業(yè)上用______來還原一些____________(如V2O5、Cr2O3、MnO2等)得到金屬________的一類反應(yīng)。
②鋁熱劑：________與某些難熔的____________(如Fe2O3等)以__________形成的混合物。
4．知識拓展：冶煉鋁的兩種工藝流程
(1)
有關(guān)反應(yīng)的化學(xué)方程式：
①堿溶：________________________________________________________________________；
②酸化：________________________________________________________________________；
③灼燒：________________________________________________________________________；
④電解：________________________________________________________________________。
(2)
有關(guān)反應(yīng)的化學(xué)方程式：
①酸溶：________________________________________________________________________；
②堿化：________________________________________________________________________；
③灼燒：________________________________________________________________________；
④電解：________________________________________________________________________。
(1)化合態(tài)的金屬元素被還原時，一定得到相應(yīng)的金屬單質(zhì)(　　)
(2)Na、K等活潑金屬可用CO還原法冶煉(　　)
(3)Al與MgO也能發(fā)生鋁熱反應(yīng)(　　)
1．工業(yè)上利用電解熔融MgCl2來制取Mg，而MgO比MgCl2更易獲得，為什么不電解熔融MgO制取Mg呢？為什么不電解AlCl3制取Al？(MgO的熔點(diǎn)：2 852 ℃，MgCl2的熔點(diǎn)：714 ℃)
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________
2．如圖所示進(jìn)行鋁熱反應(yīng)：
觀察發(fā)生的現(xiàn)象，回答下列問題：
(1)寫出該反應(yīng)的化學(xué)方程式：_________________________________________________，在該反應(yīng)中________是氧化劑，________是還原劑。
(2)某同學(xué)為研究該實(shí)驗(yàn)，查閱有關(guān)資料得到如下數(shù)據(jù)：
物質(zhì) Al Al2O3 Fe Fe2O3
熔點(diǎn)/℃ 660 2 054 1 535 1 462
沸點(diǎn)/℃ 2 467 2 980 2 750 —
①該同學(xué)推測，鋁熱反應(yīng)所得到的熔融物是鐵鋁合金。理由是該反應(yīng)放出的熱量使鐵熔化，而鋁的熔點(diǎn)比鐵低，此時液態(tài)的鐵和鋁熔合形成鐵鋁合金。你認(rèn)為他的解釋是否合理？________(填“合理”或“不合理”)。
②設(shè)計(jì)一個簡單的實(shí)驗(yàn)方案，證明上述所得的塊狀熔融物中含有金屬鋁。該實(shí)驗(yàn)所用的試劑是__________，反應(yīng)的離子方程式為____________________________________________。
1．《天工開物》中如下描述“共煅五個時辰，其中砂末盡化為汞，布于滿釜”。下列金屬的冶煉方法與此相同的是(　　)
A．鈉 B．鋁 C．銀 D．鐵
2．下列有關(guān)高爐煉鐵的說法正確的是(　　)
A．還原氧化鐵的還原劑是焦炭
B．采用富氧空氣可以得到純鐵
C．加入的石灰石只會產(chǎn)生爐渣無其他作用
D．用于冶煉生鐵的礦石主要有磁鐵礦、赤鐵礦
3．下列關(guān)于金屬冶煉的說法正確的是(　　)
A．金屬冶煉的本質(zhì)是將化合態(tài)金屬還原為游離態(tài)，冶煉方法由金屬的活動性決定
B．銅的濕法冶煉是將金屬鈉投入到CuSO4溶液中，從而置換出銅
C．鐵通常采用高溫還原法冶煉，加入石灰石的目的是除去過量的碳
D．用海水為原料制得精鹽，再電解純凈的NaCl溶液可制得金屬鈉
4．請寫出冶煉下列金屬的化學(xué)方程式。
(1)加熱氧化汞可以得到單質(zhì)汞，同時生成氧氣：_____________________________________。
(2)在高溫下，一氧化碳與氧化鐵反應(yīng)可以制得金屬鐵：___________________________。
(3)濕法煉銅(將鐵加入硫酸銅溶液中)：____________________________________________。
(4)電解熔融氯化鈉制得金屬鈉：__________________________________________________。
(1)金屬的冶煉方法與金屬活動性的關(guān)系：
(2)在工業(yè)上還有一種冶煉方法叫作濕法冶金，即利用活潑金屬把不活潑金屬從它的鹽溶液中置換出來。例如：CuSO4＋Fe===Cu＋FeSO4。(共40張PPT)
專題9
第一單元　金屬的冶煉方法
核心素養(yǎng)
發(fā)展目標(biāo)
1.熟知鐵、鋁的冶煉原理和方法。
2.知道金屬在自然界中的存在形式和金屬冶煉的一般方法，會寫相關(guān)的化學(xué)方
程式。
3.認(rèn)識我國古代文明與金屬冶煉的關(guān)系，感受物質(zhì)制備中豐富的化學(xué)思想。
一、金屬的存在形式
二、金屬的冶煉
課時對點(diǎn)練
內(nèi)容索引
金屬的存在形式
一
1.金屬的存在形式
(1)金屬材料既有良好的 性，堅(jiān)固耐用，而且還有 、導(dǎo)熱等諸多優(yōu)良性能。
(2)大量的金屬元素存在于地殼的 中，地殼中的大部分金屬元素都是以 形式存在的。如鐵元素存在于赤鐵礦(主要成分為 )中，鋁元素存在于鋁土礦(主要成分為 )中。
(3)在自然界中，只有少量的金屬元素以 形式存在于地殼中，如 和 等。
(4)除了地殼外，還有一些金屬以離子或礦石的形式分布于海洋中，如鈉、鎂、錳等。
可塑
導(dǎo)電
礦石
化合態(tài)
Fe2O3
Al2O3
游離態(tài)
自然金
自然銀
2.金屬的存在形式與其活動性的關(guān)系
(1)活動性較 的金屬，在自然界以各種各樣的 存在。
(2)活動性較 的金屬，有可能以 形式存在。
(3)有的金屬元素存在形式既有 又有 ，如鐵元素有_____
(主要存在于 中)、 和 等存在形式；銀元素有_____
___、 、 等存在形式。
強(qiáng)
化合態(tài)
弱
游離態(tài)
游離態(tài)
化合態(tài)
單質(zhì)
隕石
氧化物
硫酸鹽
自然
銀
輝銀礦(Ag2S)
碲銀礦(Ag2Te)
下圖表示金屬活動性順序表中銅、錫、鐵和鋁元素被人類大規(guī)模開發(fā)利用的大致年限。
(1)新石器中期，在我
國的河北和甘肅等地
就已用自然銅來打制
銅器，俄羅斯和意大利都有自然銅的礦產(chǎn)地。但很少聽聞關(guān)于自然鐵(單質(zhì)鐵)礦產(chǎn)的報道。為什么？
深度思考
提示　鐵的金屬活動性比銅強(qiáng)，自然鐵主要存在于隕石中。
(2)根據(jù)以上金屬的活動性和人類開發(fā)利用這些金屬時間的數(shù)據(jù)，你發(fā)現(xiàn)了什么規(guī)律？
深度思考
提示　金屬的活動性越弱，人類開發(fā)、利用它的時間越早；金屬的活動性越強(qiáng)，人類開發(fā)、利用它的時間越晚。
(3)找出你熟悉的2～3種金屬單質(zhì)，說明它們的制備方法，寫出有關(guān)的化學(xué)方程式。
深度思考
(1)由于鐵性質(zhì)比較活潑，所以自然界中沒有游離態(tài)的鐵單質(zhì)
(2)金屬元素主要存在于地殼的礦石中，海洋中幾乎沒有金屬元素
(3)由于銀的活動性較弱，在自然界中，只有游離態(tài)的自然銀沒有化合態(tài)的銀礦石
(4)鋁的活動性較強(qiáng)，所以鋁被人類開發(fā)利用的年限較早
(5)金屬銅是人類使用和開發(fā)比較早的金屬之一
正誤判斷
×
×
×
×
√
1.(2023·蘇州高一期末)下列元素中，在自然界只以化合態(tài)形式存在的是
A.氮元素 B.鐵元素 C.硫元素 D.鈉元素
√
應(yīng)用體驗(yàn)
自然界中存在游離態(tài)的氮元素，如氮?dú)猓什贿xA；
自然界中存在游離態(tài)的鐵元素，如從隕石中能找到游離態(tài)的鐵，故不選B；
自然界中存在游離態(tài)的硫元素，如硫黃，故不選C；
鈉元素性質(zhì)活潑，在自然界只能以化合態(tài)形式存在，故選D。
2.下列關(guān)于金屬在自然界中存在形態(tài)的說法不正確的是
A.地殼中含量最高的金屬是鐵，其次是鋁
B.鋁在自然界中主要存在于鋁土礦(主要成分是氧化鋁)中
C.鐵主要存在于鐵礦石(磁鐵礦、赤鐵礦、菱鐵礦等)中
D.金、鉑等不活潑的金屬以游離態(tài)形式存在
√
應(yīng)用體驗(yàn)
地殼中含量最高的金屬是鋁，其次是鐵；金屬在自然界中的存在形態(tài)與其化學(xué)活動性有關(guān)，鋁、鐵在自然界中主要以化合態(tài)形式存在，金、鉑在自然界中以游離態(tài)形式存在。
3.下列敘述正確的是
A.所有金屬元素都只存在于地殼中
B.鐵元素主要以化合態(tài)存在于自然界
C.常溫下所有的金屬都是固態(tài)
D.金屬元素大多數(shù)以游離態(tài)存在于自然界
√
應(yīng)用體驗(yàn)
返回
金屬的冶煉
二
1.金屬冶煉
(1)定義：利用 使金屬元素從 變?yōu)? 的過程。
(2)金屬的冶煉方法
①熱分解法：適合冶煉 的金屬。
例如：______________________， 。
②高溫還原法：用 還原金屬化合物，適合冶煉金屬活動性順序表中 之間的大多數(shù)金屬。
化學(xué)反應(yīng)
化合態(tài)
游離態(tài)
不活潑
還原劑(CO、C、H2和活潑金屬等)
鋅到銅
③電解法：適合冶煉 的金屬(一般為金屬活動性順序表中鋁及鋁前面的金屬)。
Mg＋Cl2↑
2Na＋Cl2↑
4Al＋3O2↑
金屬活動性較強(qiáng)
2.鐵的冶煉(高爐煉鐵)
(1)原料： 、 、 等。
(2)設(shè)備：煉鐵高爐。
(3)原理：高溫下用還原劑將鐵從其化合物中 出來。
鐵礦石
焦炭
石灰石
還原
(4)冶煉過程
實(shí)驗(yàn)裝置

3.鋁熱反應(yīng)
(1)鋁熱反應(yīng)實(shí)驗(yàn)中的有關(guān)問題
為鋁熱反應(yīng)提供高溫條件
產(chǎn)生氧氣，引發(fā)反應(yīng)
氧化鐵和鋁粉的混合物
實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象 ①鎂條 ，氧化鐵與鋁粉在較高溫度下發(fā)生劇烈的反應(yīng)；②紙漏斗_____________________________
實(shí)驗(yàn)結(jié)論 高溫下，鋁與氧化鐵發(fā)生反應(yīng)，放出大量的熱，
反應(yīng)的化學(xué)方程式：___________________________
原理應(yīng)用 ①冶煉 、活動性 于Al的金屬，如釩、鉻、錳等；
②金屬焊接，如 等
劇烈燃燒，放出大量的熱，并發(fā)出耀眼的白光
下部被燒穿，有熔融物落入沙中
熔點(diǎn)較高
弱
焊接鋼軌
(2)概念
①鋁熱反應(yīng)是指工業(yè)上用 來還原一些 (如V2O5、Cr2O3、MnO2等)得到金屬 的一類反應(yīng)。
②鋁熱劑： 與某些難熔的 (如Fe2O3等)以 形成的混合物。
鋁粉
金屬氧化物
單質(zhì)
鋁粉
金屬氧化物
一定比例
4.知識拓展：冶煉鋁的兩種工藝流程
(1)
有關(guān)反應(yīng)的化學(xué)方程式：
①堿溶：_______________________________；
②酸化：_______________________________________________；
③灼燒：__________________________；
④電解：____________________________。
Al2O3＋2NaOH===2NaAlO2＋H2O
NaAlO2＋CO2(過量)＋2H2O===Al(OH)3↓＋NaHCO3
有關(guān)反應(yīng)的化學(xué)方程式：
①酸溶：____________________________；
②堿化：_____________________________________；
(2)
Al2O3＋6HCl===2AlCl3＋3H2O
AlCl3＋3NH3·H2O===Al(OH)3↓＋3NH4Cl
③灼燒：__________________________；
④電解：_____________________________。
正誤判斷
(1)化合態(tài)的金屬元素被還原時，一定得到相應(yīng)的金屬單質(zhì)
(2)Na、K等活潑金屬可用CO還原法冶煉
(3)Al與MgO也能發(fā)生鋁熱反應(yīng)
×
×
×
1.工業(yè)上利用電解熔融MgCl2來制取Mg，而MgO比MgCl2更易獲得，為什么不電解熔融MgO制取Mg呢？為什么不電解AlCl3制取Al？(MgO的熔點(diǎn)：2 852 ℃，MgCl2的熔點(diǎn)：714 ℃)
深度思考
提示　由于MgO的熔點(diǎn)遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于MgCl2的熔點(diǎn)，將MgO熔融需要的能量較多，所以采用電解熔融MgCl2的方法制取Mg，冶煉金屬也要考慮節(jié)能減排。AlCl3為共價化合物，不導(dǎo)電，無法電解。
2.如圖所示進(jìn)行鋁熱反應(yīng)：
觀察發(fā)生的現(xiàn)象，回答下列問題：
(1)寫出該反應(yīng)的化學(xué)方程式：__________________________，在該反應(yīng)中________是氧化劑，______是還原劑。
深度思考
Fe2O3
Al
鋁熱反應(yīng)為2Al＋Fe2O3 2Fe＋Al2O3，該反應(yīng)中Fe2O3作氧化劑，Al作還原劑。
(2)某同學(xué)為研究該實(shí)驗(yàn)，查閱有關(guān)資料得到如下數(shù)據(jù)：
深度思考
物質(zhì) Al Al2O3 Fe Fe2O3
熔點(diǎn)/℃ 660 2 054 1 535 1 462
沸點(diǎn)/℃ 2 467 2 980 2 750 —
①該同學(xué)推測，鋁熱反應(yīng)所得到的熔融物是鐵鋁合金。理由是該反應(yīng)放出的熱量使鐵熔化，而鋁的熔點(diǎn)比鐵低，此時液態(tài)的鐵和鋁熔合形成鐵鋁合金。你認(rèn)為他的解釋是否合理？________(填“合理”或“不合理”)。
合理
深度思考
物質(zhì) Al Al2O3 Fe Fe2O3
熔點(diǎn)/℃ 660 2 054 1 535 1 462
沸點(diǎn)/℃ 2 467 2 980 2 750 —
②設(shè)計(jì)一個簡單的實(shí)驗(yàn)方案，證明上述所得的塊狀熔融物中含有金屬鋁。該實(shí)驗(yàn)所用的試劑是_______________，反應(yīng)的離子方程式為__________________________________。
氫氧化鈉溶液
根據(jù)提供的鐵和鋁的熔點(diǎn)可知，該同學(xué)的推測合理。利用鋁能與強(qiáng)堿反應(yīng)而鐵不與強(qiáng)堿反應(yīng)的特性，可以檢驗(yàn)熔融物中是否含有鋁。
1.《天工開物》中如下描述“共煅五個時辰，其中砂末盡化為汞，布于滿釜”。下列金屬的冶煉方法與此相同的是
A.鈉 B.鋁 C.銀 D.鐵
√
應(yīng)用體驗(yàn)
由題意知描述的是汞的冶煉，采用的是熱分解法，銀也是不活潑金屬，采用熱分解法冶煉。
2.下列有關(guān)高爐煉鐵的說法正確的是
A.還原氧化鐵的還原劑是焦炭
B.采用富氧空氣可以得到純鐵
C.加入的石灰石只會產(chǎn)生爐渣無其他作用
D.用于冶煉生鐵的礦石主要有磁鐵礦、赤鐵礦
√
應(yīng)用體驗(yàn)
焦炭發(fā)生的反應(yīng)： 其中CO將鐵礦石中的鐵還原成鐵單質(zhì)，A項(xiàng)錯誤；
高爐煉鐵得到的只是含碳量為2%～4.5%的生鐵，不會得到純鐵，B項(xiàng)錯誤；
加入石灰石的目的是它在高溫下分解生成生石灰，生石灰再與SiO2反應(yīng)生成CaSiO3爐渣，除去雜質(zhì)SiO2，C項(xiàng)錯誤。
3.下列關(guān)于金屬冶煉的說法正確的是
A.金屬冶煉的本質(zhì)是將化合態(tài)金屬還原為游離態(tài)，冶煉方法由金屬的
活動性決定
B.銅的濕法冶煉是將金屬鈉投入到CuSO4溶液中，從而置換出銅
C.鐵通常采用高溫還原法冶煉，加入石灰石的目的是除去過量的碳
D.用海水為原料制得精鹽，再電解純凈的NaCl溶液可制得金屬鈉
√
應(yīng)用體驗(yàn)
B項(xiàng)，濕法煉銅是用鐵置換出銅；
C項(xiàng)，煉鐵中加入石灰石是為了除去二氧化硅雜質(zhì)；
D項(xiàng)，工業(yè)上通過電解熔融的NaCl來制取Na。
4.請寫出冶煉下列金屬的化學(xué)方程式。
(1)加熱氧化汞可以得到單質(zhì)汞，同時生成氧氣：__________________
_______。
(2)在高溫下，一氧化碳與氧化鐵反應(yīng)可以制得金屬鐵：____________
_________________。
(3)濕法煉銅(將鐵加入硫酸銅溶液中)：________________________。
(4)電解熔融氯化鈉制得金屬鈉：____________________________。
應(yīng)用體驗(yàn)
＋O2↑
3CO＋Fe2O3
Fe＋CuSO4===FeSO4＋Cu
歸納總結(jié)
(1)金屬的冶煉方法與金屬活動性的關(guān)系：
(2)在工業(yè)上還有一種冶煉方法叫作濕法冶金，即利用活潑金屬把不活潑金屬從它的鹽溶液中置換出來。例如：CuSO4＋Fe===Cu＋FeSO4。
返回第一單元　金屬的冶煉方法
[核心素養(yǎng)發(fā)展目標(biāo)]　1.熟知鐵、鋁的冶煉原理和方法。2.知道金屬在自然界中的存在形式和金屬冶煉的一般方法，會寫相關(guān)的化學(xué)方程式。3.認(rèn)識我國古代文明與金屬冶煉的關(guān)系，感受物質(zhì)制備中豐富的化學(xué)思想。
一、金屬的存在形式
1．金屬的存在形式
(1)金屬材料既有良好的可塑性，堅(jiān)固耐用，而且還有導(dǎo)電、導(dǎo)熱等諸多優(yōu)良性能。
(2)大量的金屬元素存在于地殼的礦石中，地殼中的大部分金屬元素都是以化合態(tài)形式存在的。如鐵元素存在于赤鐵礦(主要成分為Fe2O3)中，鋁元素存在于鋁土礦(主要成分為Al2O3)中。
(3)在自然界中，只有少量的金屬元素以游離態(tài)形式存在于地殼中，如自然金和自然銀等。
(4)除了地殼外，還有一些金屬以離子或礦石的形式分布于海洋中，如鈉、鎂、錳等。
2．金屬的存在形式與其活動性的關(guān)系
(1)活動性較強(qiáng)的金屬，在自然界以各種各樣的化合態(tài)存在。
(2)活動性較弱的金屬，有可能以游離態(tài)形式存在。
(3)有的金屬元素存在形式既有游離態(tài)又有化合態(tài)，如鐵元素有單質(zhì)(主要存在于隕石中)、氧化物和硫酸鹽等存在形式；銀元素有自然銀、輝銀礦(Ag2S)、碲銀礦(Ag2Te)等存在形式。
下圖表示金屬活動性順序表中銅、錫、鐵和鋁元素被人類大規(guī)模開發(fā)利用的大致年限。
(1)新石器中期，在我國的河北和甘肅等地就已用自然銅來打制銅器，俄羅斯和意大利都有自然銅的礦產(chǎn)地。但很少聽聞關(guān)于自然鐵(單質(zhì)鐵)礦產(chǎn)的報道。為什么？
提示　鐵的金屬活動性比銅強(qiáng)，自然鐵主要存在于隕石中。
(2)根據(jù)以上金屬的活動性和人類開發(fā)利用這些金屬時間的數(shù)據(jù)，你發(fā)現(xiàn)了什么規(guī)律？
提示　金屬的活動性越弱，人類開發(fā)、利用它的時間越早；金屬的活動性越強(qiáng)，人類開發(fā)、利用它的時間越晚。
(3)找出你熟悉的2～3種金屬單質(zhì)，說明它們的制備方法，寫出有關(guān)的化學(xué)方程式。
提示　金屬Na、Mg
(1)由于鐵性質(zhì)比較活潑，所以自然界中沒有游離態(tài)的鐵單質(zhì)(　　)
(2)金屬元素主要存在于地殼的礦石中，海洋中幾乎沒有金屬元素(　　)
(3)由于銀的活動性較弱，在自然界中，只有游離態(tài)的自然銀沒有化合態(tài)的銀礦石(　　)
(4)鋁的活動性較強(qiáng)，所以鋁被人類開發(fā)利用的年限較早(　　)
(5)金屬銅是人類使用和開發(fā)比較早的金屬之一(　　)
答案　(1)×　(2)×　(3)×　(4)×　(5)√
1．(2023·蘇州高一期末)下列元素中，在自然界只以化合態(tài)形式存在的是(　　)
A．氮元素 B．鐵元素
C．硫元素 D．鈉元素
答案　D
解析　自然界中存在游離態(tài)的氮元素，如氮?dú)猓什贿xA；自然界中存在游離態(tài)的鐵元素，如從隕石中能找到游離態(tài)的鐵，故不選B；自然界中存在游離態(tài)的硫元素，如硫黃，故不選C；鈉元素性質(zhì)活潑，在自然界只能以化合態(tài)形式存在，故選D。
2．下列關(guān)于金屬在自然界中存在形態(tài)的說法不正確的是(　　)
A．地殼中含量最高的金屬是鐵，其次是鋁
B．鋁在自然界中主要存在于鋁土礦(主要成分是氧化鋁)中
C．鐵主要存在于鐵礦石(磁鐵礦、赤鐵礦、菱鐵礦等)中
D．金、鉑等不活潑的金屬以游離態(tài)形式存在
答案　A
解析　地殼中含量最高的金屬是鋁，其次是鐵；金屬在自然界中的存在形態(tài)與其化學(xué)活動性有關(guān)，鋁、鐵在自然界中主要以化合態(tài)形式存在，金、鉑在自然界中以游離態(tài)形式存在。
3．下列敘述正確的是(　　)
A．所有金屬元素都只存在于地殼中
B．鐵元素主要以化合態(tài)存在于自然界
C．常溫下所有的金屬都是固態(tài)
D．金屬元素大多數(shù)以游離態(tài)存在于自然界
答案　B
二、金屬的冶煉
1．金屬冶煉
(1)定義：利用化學(xué)反應(yīng)使金屬元素從化合態(tài)變?yōu)橛坞x態(tài)的過程。
(2)金屬的冶煉方法
①熱分解法：適合冶煉不活潑的金屬。
例如：2Ag2O4Ag＋O2↑,2HgO2Hg＋O2↑。
②高溫還原法：用還原劑(CO、C、H2和活潑金屬等)還原金屬化合物，適合冶煉金屬活動性順序表中鋅到銅之間的大多數(shù)金屬。
例如：2Al＋Cr2O32Cr＋Al2O3。
③電解法：適合冶煉金屬活動性較強(qiáng)的金屬(一般為金屬活動性順序表中鋁及鋁前面的金屬)。
例如：MgCl2(熔融)Mg＋Cl2↑，
2NaCl(熔融)2Na＋Cl2↑，
2Al2O3(熔融)4Al＋3O2↑。
2．鐵的冶煉(高爐煉鐵)
(1)原料：鐵礦石、焦炭、石灰石等。
(2)設(shè)備：煉鐵高爐。
(3)原理：高溫下用還原劑將鐵從其化合物中還原出來。
(4)冶煉過程
3．鋁熱反應(yīng)
(1)鋁熱反應(yīng)實(shí)驗(yàn)中的有關(guān)問題
實(shí)驗(yàn)裝置
實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象 ①鎂條劇烈燃燒，放出大量的熱，并發(fā)出耀眼的白光，氧化鐵與鋁粉在較高溫度下發(fā)生劇烈的反應(yīng)；②紙漏斗下部被燒穿，有熔融物落入沙中
實(shí)驗(yàn)結(jié)論 高溫下，鋁與氧化鐵發(fā)生反應(yīng)，放出大量的熱， 反應(yīng)的化學(xué)方程式：Fe2O3＋2Al2Fe＋Al2O3
原理應(yīng)用 ①冶煉熔點(diǎn)較高、活動性弱于Al的金屬，如釩、鉻、錳等； ②金屬焊接，如焊接鋼軌等
(2)概念
①鋁熱反應(yīng)是指工業(yè)上用鋁粉來還原一些金屬氧化物(如V2O5、Cr2O3、MnO2等)得到金屬單質(zhì)的一類反應(yīng)。
②鋁熱劑：鋁粉與某些難熔的金屬氧化物(如Fe2O3等)以一定比例形成的混合物。
4．知識拓展：冶煉鋁的兩種工藝流程
(1)
有關(guān)反應(yīng)的化學(xué)方程式：
①堿溶：Al2O3＋2NaOH===2NaAlO2＋H2O；
②酸化：NaAlO2＋CO2(過量)＋2H2O===Al(OH)3↓＋NaHCO3；
③灼燒：2Al(OH)3Al2O3＋3H2O；
④電解：2Al2O3(熔融)4Al＋3O2↑。
(2)
有關(guān)反應(yīng)的化學(xué)方程式：
①酸溶：Al2O3＋6HCl===2AlCl3＋3H2O；
②堿化：AlCl3＋3NH3·H2O===Al(OH)3↓＋3NH4Cl；
③灼燒：2Al(OH)3Al2O3＋3H2O；
④電解：2Al2O3(熔融)4Al＋3O2↑。
(1)化合態(tài)的金屬元素被還原時，一定得到相應(yīng)的金屬單質(zhì)(　　)
(2)Na、K等活潑金屬可用CO還原法冶煉(　　)
(3)Al與MgO也能發(fā)生鋁熱反應(yīng)(　　)
答案　(1)×　(2)×　(3)×
1．工業(yè)上利用電解熔融MgCl2來制取Mg，而MgO比MgCl2更易獲得，為什么不電解熔融MgO制取Mg呢？為什么不電解AlCl3制取Al？(MgO的熔點(diǎn)：2 852 ℃，MgCl2的熔點(diǎn)：714 ℃)
提示　由于MgO的熔點(diǎn)遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于MgCl2的熔點(diǎn)，將MgO熔融需要的能量較多，所以采用電解熔融MgCl2的方法制取Mg，冶煉金屬也要考慮節(jié)能減排。AlCl3為共價化合物，不導(dǎo)電，無法電解。
2．如圖所示進(jìn)行鋁熱反應(yīng)：
觀察發(fā)生的現(xiàn)象，回答下列問題：
(1)寫出該反應(yīng)的化學(xué)方程式：___________________________________________________，在該反應(yīng)中________是氧化劑，________是還原劑。
(2)某同學(xué)為研究該實(shí)驗(yàn)，查閱有關(guān)資料得到如下數(shù)據(jù)：
物質(zhì) Al Al2O3 Fe Fe2O3
熔點(diǎn)/℃ 660 2 054 1 535 1 462
沸點(diǎn)/℃ 2 467 2 980 2 750 —
①該同學(xué)推測，鋁熱反應(yīng)所得到的熔融物是鐵鋁合金。理由是該反應(yīng)放出的熱量使鐵熔化，而鋁的熔點(diǎn)比鐵低，此時液態(tài)的鐵和鋁熔合形成鐵鋁合金。你認(rèn)為他的解釋是否合理？________(填“合理”或“不合理”)。
②設(shè)計(jì)一個簡單的實(shí)驗(yàn)方案，證明上述所得的塊狀熔融物中含有金屬鋁。該實(shí)驗(yàn)所用的試劑是________，反應(yīng)的離子方程式為__________________________。
答案　(1)2Al＋Fe2O32Fe＋Al2O3　Fe2O3　Al　(2)①合理　②氫氧化鈉溶液　2Al＋2OH－＋2H2O===2AlO＋3H2↑
解析　(1)鋁熱反應(yīng)為2Al＋Fe2O32Fe＋Al2O3，該反應(yīng)中Fe2O3作氧化劑，Al作還原劑。
(2)根據(jù)提供的鐵和鋁的熔點(diǎn)可知，該同學(xué)的推測合理。利用鋁能與強(qiáng)堿反應(yīng)而鐵不與強(qiáng)堿反應(yīng)的特性，可以檢驗(yàn)熔融物中是否含有鋁。
1．《天工開物》中如下描述“共煅五個時辰，其中砂末盡化為汞，布于滿釜”。下列金屬的冶煉方法與此相同的是(　　)
A．鈉 B．鋁 C．銀 D．鐵
答案　C
解析　由題意知描述的是汞的冶煉，采用的是熱分解法，銀也是不活潑金屬，采用熱分解法冶煉。
2．下列有關(guān)高爐煉鐵的說法正確的是(　　)
A．還原氧化鐵的還原劑是焦炭
B．采用富氧空氣可以得到純鐵
C．加入的石灰石只會產(chǎn)生爐渣無其他作用
D．用于冶煉生鐵的礦石主要有磁鐵礦、赤鐵礦
答案　D
解析　焦炭發(fā)生的反應(yīng)：C＋O2CO2、CO2＋C2CO，其中CO將鐵礦石中的鐵還原成鐵單質(zhì)，A項(xiàng)錯誤；高爐煉鐵得到的只是含碳量為2%～4.5%的生鐵，不會得到純鐵，B項(xiàng)錯誤；加入石灰石的目的是它在高溫下分解生成生石灰，生石灰再與SiO2反應(yīng)生成CaSiO3爐渣，除去雜質(zhì)SiO2，C項(xiàng)錯誤。
3．下列關(guān)于金屬冶煉的說法正確的是(　　)
A．金屬冶煉的本質(zhì)是將化合態(tài)金屬還原為游離態(tài)，冶煉方法由金屬的活動性決定
B．銅的濕法冶煉是將金屬鈉投入到CuSO4溶液中，從而置換出銅
C．鐵通常采用高溫還原法冶煉，加入石灰石的目的是除去過量的碳
D．用海水為原料制得精鹽，再電解純凈的NaCl溶液可制得金屬鈉
答案　A
解析　B項(xiàng)，濕法煉銅是用鐵置換出銅；C項(xiàng)，煉鐵中加入石灰石是為了除去二氧化硅雜質(zhì)；D項(xiàng)，工業(yè)上通過電解熔融的NaCl來制取Na。
4．請寫出冶煉下列金屬的化學(xué)方程式。
(1)加熱氧化汞可以得到單質(zhì)汞，同時生成氧氣：_____________________________________。
(2)在高溫下，一氧化碳與氧化鐵反應(yīng)可以制得金屬鐵：___________________________。
(3)濕法煉銅(將鐵加入硫酸銅溶液中)：______________________________________________。
(4)電解熔融氯化鈉制得金屬鈉：_________________________________________________。
答案　(1)2HgO2Hg＋O2↑
(2)3CO＋Fe2O32Fe＋3CO2
(3)Fe＋CuSO4===FeSO4＋Cu
(4)2NaCl(熔融)2Na＋Cl2↑
(1)金屬的冶煉方法與金屬活動性的關(guān)系：
(2)在工業(yè)上還有一種冶煉方法叫作濕法冶金，即利用活潑金屬把不活潑金屬從它的鹽溶液中置換出來。例如：CuSO4＋Fe===Cu＋FeSO4。

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