1、第四章 化学与自然资源的开发利用 第一节 开发利用金属矿物和海水资源 第1课时 金属矿物的开发利用 1.1.金属在自然界中的存在形态金属在自然界中的存在形态: : 游离游离 化合化合 2.2.金属冶炼原理金属冶炼原理: : (1)(1)金属矿物的冶炼步骤。金属矿物的冶炼步骤。 (2)(2)金属冶炼的基本原理。金属冶炼的基本原理。 基本原理基本原理: :将金属元素从其化合物中提取出来将金属元素从其化合物中提取出来, ,用还用还 原法把原法把_态的金属还原成态的金属还原成_态的金属。态的金属。 表示方法表示方法:M:Mn+ n+ne +ne- -=M=M。 化合化合 游离游离 3.3.常见金属的冶
2、炼方法常见金属的冶炼方法: : 冶炼方法冶炼方法 实实 例例 电解法电解法 冶炼钠冶炼钠:_:_ 冶炼镁冶炼镁:_:_ 冶炼金属铝冶炼金属铝:_:_ 电解电解 = 电解电解 = 2NaCl(2NaCl(熔融熔融) 2Na+Cl) 2Na+Cl2 2 MgClMgCl2 2( (熔融熔融) Mg+Cl) Mg+Cl2 2 2Al2Al2 2O O3 3( (熔融熔融) 4Al+3O) 4Al+3O2 2 电解电解 冰晶石冰晶石 = 冶炼方法冶炼方法 实实 例例 热还热还 原法原法 高炉炼铁高炉炼铁:_:_ 铝热反应铝热反应:_:_ 氢气还原氧化铜氢气还原氧化铜:_:_ 高温高温 = 高温高温 =
3、 = FeFe2 2O O3 3+3CO 2Fe+3CO+3CO 2Fe+3CO2 2 2Al+Fe2Al+Fe2 2O O3 3 2Fe+Al2Fe+Al2 2O O3 3 CuO+HCuO+H2 2 Cu+HCu+H2 2O O 冶炼方法冶炼方法 实实 例例 热分解法热分解法 加热分解加热分解HgO:_HgO:_ 加热分解加热分解AgAg2 2O:_O:_ 其他方法其他方法 湿法炼铜湿法炼铜: : _ 火法炼铜火法炼铜:_:_ = = = 高温高温 = 2HgO 2Hg+O2HgO 2Hg+O2 2 2Ag2Ag2 2O 4Ag+OO 4Ag+O2 2 Fe+CuSOFe+CuSO4 4
4、FeSOFeSO4 4+Cu+Cu CuCu2 2S+OS+O2 2 2Cu+SO2Cu+SO2 2 4.4.合理开发和利用金属矿物资源合理开发和利用金属矿物资源: : (1)(1)有效地使用金属产品、材料。有效地使用金属产品、材料。 (2)(2)提高金属矿物的利用率。提高金属矿物的利用率。 (3)(3)用其他材料代替金属材料用其他材料代替金属材料, ,减少金属的使用量。减少金属的使用量。 (4)(4)加强金属资源的回收和再利用。加强金属资源的回收和再利用。 5.5.铝热反应铝热反应: : 概念概念 铝和铝和_在高温下发生剧烈反应在高温下发生剧烈反应 并放出大量热量的化学反应并放出大量热量的化
5、学反应 原理原理 AlAl作作_剂剂, ,另一种金属氧化物作另一种金属氧化物作_ 剂剂, ,用铝将氧化物中的金属置换出来用铝将氧化物中的金属置换出来 铝热剂铝热剂 _和某些金属氧化物和某些金属氧化物(Fe(Fe3 3O O4 4、CrCr2 2O O3 3、 V V2 2O O5 5等等) )组成的混合物组成的混合物 金属氧化物金属氧化物 还原还原 氧化氧化 铝粉铝粉 反应特点反应特点 高温条件下迅速反应并放出大量的热量高温条件下迅速反应并放出大量的热量, , 生成的金属单质呈熔融态且易与生成的金属单质呈熔融态且易与AlAl2 2O O3 3分离分离 引发操作引发操作 点燃镁带点燃镁带 氯酸钾
6、氯酸钾 作助燃剂作助燃剂 6.6.铝热反应的应用铝热反应的应用: : (1)(1)冶炼熔点冶炼熔点_的金属的金属, ,如钒、铬、锰等。如钒、铬、锰等。 (2)(2)在野外焊接钢轨等。在野外焊接钢轨等。 高高 探究探究1:1:金属的冶炼金属的冶炼 【问题探究问题探究】 1.1.金属冶炼原理金属冶炼原理: : (1)(1)所有金属单质必须通过化学反应才能获得吗所有金属单质必须通过化学反应才能获得吗? ? 提示提示: :不一定。有些金属在自然界中以游离态存在不一定。有些金属在自然界中以游离态存在, ,不不 必通过化学反应获得必通过化学反应获得, ,比如金、铂等通过物理方法获得。比如金、铂等通过物理方
7、法获得。 (2)(2)利用化合物冶炼金属时利用化合物冶炼金属时, ,金属元素一定发生还原反金属元素一定发生还原反 应吗应吗? ? 提示提示: :是的。因为在化合物中金属元素一定为正价是的。因为在化合物中金属元素一定为正价, ,变变 为单质时化合价降低为单质时化合价降低, ,得电子得电子, ,发生还原反应。发生还原反应。 (3)(3)为什么越活泼的金属为什么越活泼的金属, ,被人类利用得越晚被人类利用得越晚? ? 提示提示: :因为金属越活泼因为金属越活泼, ,其离子的氧化性越弱其离子的氧化性越弱, ,就越难就越难 被还原被还原, ,故制取和应用的时间越晚。故制取和应用的时间越晚。 2.2.金属
8、的冶炼方法金属的冶炼方法: : (1)(1)为什么冶炼镁时不能使用为什么冶炼镁时不能使用MgO,MgO,冶炼铝时不能使用冶炼铝时不能使用 AlClAlCl3 3? ? 提示提示: :因为氧化镁熔点太高因为氧化镁熔点太高, ,不易熔化所以不用不易熔化所以不用, ,而氯而氯 化镁熔点低化镁熔点低, ,易熔化且熔化后易电离出自由移动的阴、易熔化且熔化后易电离出自由移动的阴、 阳离子阳离子, ,所以用氯化镁所以用氯化镁; ;氯化铝是共价化合物氯化铝是共价化合物, ,熔化时熔化时 不能电离出自由移动的阴、阳离子不能电离出自由移动的阴、阳离子, ,所以不能使用所以不能使用, ,只只 能用熔点较高的氧化铝。
9、能用熔点较高的氧化铝。 (2)(2)用热还原法冶炼金属时用热还原法冶炼金属时, ,常见的还原剂有常见的还原剂有 _。 提示提示: :H H2 2、COCO、焦炭、铝粉等。、焦炭、铝粉等。 (3)(3)用电解法冶炼活泼金属用电解法冶炼活泼金属( (如如NaNa、MgMg、AlAl等等),),能否电能否电 解该金属的盐溶液解该金属的盐溶液? ? 提示提示: :不能。应电解该金属的熔融化合物。不能。应电解该金属的熔融化合物。 (4)“(4)“火法炼铜”与“湿法炼铜”的反应原理是什么火法炼铜”与“湿法炼铜”的反应原理是什么? ? 各有何缺点各有何缺点? ? 提示提示: :火法炼铜火法炼铜:Cu:Cu2
10、 2S+OS+O2 2 2Cu+SO2Cu+SO2 2 湿法炼铜湿法炼铜:Fe+CuSO:Fe+CuSO4 4=FeSO=FeSO4 4+Cu+Cu 火法炼铜会产生大量污染性气体火法炼铜会产生大量污染性气体(SO(SO2 2););湿法炼铜制得湿法炼铜制得 的铜不纯的铜不纯, ,且废液污染环境。且废液污染环境。 (5)(5)选择金属冶炼方法的依据是什么选择金属冶炼方法的依据是什么? ? 提示提示: :选择何种方法冶炼金属选择何种方法冶炼金属, ,应依据金属在自然界中应依据金属在自然界中 的存在形态和金属的活动性。金属冶炼时的存在形态和金属的活动性。金属冶炼时, ,金属元素金属元素 由化合态变为
11、游离态由化合态变为游离态, ,金属活动性不同金属活动性不同, ,其阳离子得电其阳离子得电 子能力不同子能力不同, ,得电子能力强的得电子能力强的, ,易被还原易被还原, ,可选用热分可选用热分 解法或热还原法解法或热还原法, ,得电子能力弱的较难被还原得电子能力弱的较难被还原, ,可用电可用电 解法。解法。 【探究总结探究总结】 金属冶炼方法的选择金属冶炼方法的选择 冶炼方法与金属活动性的关系。冶炼方法与金属活动性的关系。 根据金属活动顺序表根据金属活动顺序表, ,一般情况下选择以下四种冶炼一般情况下选择以下四种冶炼 方法方法: : (1)(1)前前5 5种金属种金属( (即从即从K K到到A
12、l)Al)应选择电解法冶炼应选择电解法冶炼, ,因为它因为它 们的活泼性特别强们的活泼性特别强, ,一般还原剂很难把它们从化合物一般还原剂很难把它们从化合物 中还原出来。中还原出来。 (2)(2)从从ZnZn到到CuCu这这5 5种金属一般选择热还原法。虽然它们种金属一般选择热还原法。虽然它们 的性质也比较活泼的性质也比较活泼, ,但可以找到合适的还原剂把它们但可以找到合适的还原剂把它们 从化合物中还原出来从化合物中还原出来; ;常见的还原剂有常见的还原剂有H H2 2、COCO、焦炭、焦炭 等。等。 (3)Hg(3)Hg和和AgAg活泼性较弱活泼性较弱, ,其阳离子有较强的氧化性其阳离子有较
13、强的氧化性, ,比比 较容易得到电子较容易得到电子, ,一般选择对它们的氧化物进行加热一般选择对它们的氧化物进行加热 分解的方法冶炼。分解的方法冶炼。 (4)Pt(4)Pt和和AuAu在自然界中以单质形式存在在自然界中以单质形式存在, ,可以选用物理可以选用物理 分离的方法把它们提纯出来。分离的方法把它们提纯出来。 【拓展提升拓展提升】几种热还原法的比较几种热还原法的比较 1.1.分类分类: : 2.2.优缺点优缺点: : 优点优点 缺点缺点 H H2 2还原法还原法 金属的纯度高金属的纯度高 工业成本高工业成本高 COCO和和C C 还原法还原法 工业成本低工业成本低 产生的产生的COCO会
14、污染环境会污染环境; ; 金属的纯度低金属的纯度低 铝热法铝热法 可以冶炼熔点可以冶炼熔点 高、难以冶炼高、难以冶炼 的金属的金属 工业成本较高工业成本较高 【探究训练探究训练】 1.1.有关金属的冶炼原理有关金属的冶炼原理, ,下列说法正确的是下列说法正确的是 ( ( ) ) A.A.肯定发生的是置换反应肯定发生的是置换反应 B.B.肯定发生的是分解反应肯定发生的是分解反应 C.C.肯定发生的是氧化还原反应肯定发生的是氧化还原反应 D.D.只能用金属作还原剂冶炼金属只能用金属作还原剂冶炼金属 【解题指南解题指南】解答本题需注意以下两点解答本题需注意以下两点: : (1)(1)金属冶炼过程中一
15、定有元素化合价的变化。金属冶炼过程中一定有元素化合价的变化。 (2)(2)冶炼金属使用的还原剂也可以是还原性气体。冶炼金属使用的还原剂也可以是还原性气体。 【解析解析】选选C C。金属冶炼的实质是将化合态的金属元。金属冶炼的实质是将化合态的金属元 素转化为游离态的金属素转化为游离态的金属, ,肯定发生了氧化还原反应肯定发生了氧化还原反应, ,但但 不一定是分解反应或置换反应不一定是分解反应或置换反应, ,用作还原剂的不一定用作还原剂的不一定 为金属。为金属。 【延伸探究延伸探究】(1)(1)在金属冶炼过程中在金属冶炼过程中, ,金属元素的化合金属元素的化合 价一定只能降低吗价一定只能降低吗?
16、? 提示提示: :不一定。被冶炼的金属化合价一定降低不一定。被冶炼的金属化合价一定降低, ,但用作但用作 还原剂的金属化合价一定升高。还原剂的金属化合价一定升高。 (2)(2)在金属冶炼过程中在金属冶炼过程中, ,一定使用还原剂吗一定使用还原剂吗? ? 提示提示: :不一定。有的冶炼过程不需要还原剂不一定。有的冶炼过程不需要还原剂, ,如如AgAg、HgHg 的冶炼过程。的冶炼过程。 2.(20182.(2018福州高一检测福州高一检测) )下列有关金属的工业制法中下列有关金属的工业制法中, , 正确的是正确的是 ( ( ) ) A.A.制铝制铝: :以铝土矿为原料获得氧化铝再得到氯化铝固以铝
17、土矿为原料获得氧化铝再得到氯化铝固 体体, ,电解熔融的氯化铝得铝电解熔融的氯化铝得铝 B.B.制镁制镁: :以海水为原料以海水为原料, ,经一系列过程制得氧化镁固体经一系列过程制得氧化镁固体, , 电解熔融氧化镁得镁电解熔融氧化镁得镁 C.C.制钠制钠: :以海水为原料制得精盐以海水为原料制得精盐, ,再电解纯净的再电解纯净的NaClNaCl溶溶 液得钠液得钠 D.D.制铁制铁: :以铁矿石为原料以铁矿石为原料, ,利用焦炭与氧气反应生成的利用焦炭与氧气反应生成的 COCO在高温下还原得铁在高温下还原得铁 【解析解析】选选D D。A A选项选项, ,工业制铝是电解熔融的氧化铝工业制铝是电解熔
18、融的氧化铝: : 2Al2Al2 2O O3 3( (熔融熔融) 4Al+3O) 4Al+3O2 2,氯化铝是共价化合物氯化铝是共价化合物, , 在熔融状态下不导电在熔融状态下不导电, ,错误错误;B;B选项选项, ,工业制镁是电解熔工业制镁是电解熔 融氯化镁融氯化镁:MgCl:MgCl2 2( (熔融熔融) Mg+Cl) Mg+Cl2 2,错误错误;C;C选项选项, ,工工 业制钠是电解熔融氯化钠业制钠是电解熔融氯化钠:2NaCl(:2NaCl(熔融熔融) 2Na+Cl) 2Na+Cl2 2, 而电解纯净的而电解纯净的NaClNaCl溶液溶液:2NaCl+2H:2NaCl+2H2 2O 2N
19、aOH+HO 2NaOH+H2 2+ ClCl2 2,得不到钠得不到钠, ,错误错误;D;D选项选项, ,工业制铁是工业制铁是COCO还原铁矿还原铁矿 石石:3CO+Fe:3CO+Fe2 2O O3 3 2Fe+3CO2Fe+3CO2 2, ,正确。正确。 【补偿训练补偿训练】 1.1.金属锂是密度最小的金属金属锂是密度最小的金属, ,等质量的金属等质量的金属, ,锂能释放锂能释放 出更多的电子出更多的电子, ,故常用来制造高能量电池。已知锂的故常用来制造高能量电池。已知锂的 金属性介于钠和镁之间金属性介于钠和镁之间, ,则下列能冶炼出金属锂的方则下列能冶炼出金属锂的方 法是法是 ( ( )
20、) A.A.电解法电解法 B.B.热还原法热还原法 C.C.热分解法热分解法 D.D.铝热法铝热法 【解析解析】选选A A。锂的金属性介于钠、镁之间。锂的金属性介于钠、镁之间, ,应该与应该与NaNa、 MgMg的冶炼方法相同的冶炼方法相同, ,即电解法。即电解法。 2.2.根据如图所示一氧化碳还原铁的氧化物的实验装置根据如图所示一氧化碳还原铁的氧化物的实验装置, , 回答下列问题。回答下列问题。 (1)(1)怎样知道硬质玻璃管中怎样知道硬质玻璃管中FeFe2 2O O3 3已开始发生反应已开始发生反应? ? _ _。 (2)(2)在在a a处点燃处点燃, ,可观察到什么现象可观察到什么现象?
21、 ?为什么要点燃为什么要点燃? ? _ _。 (3)(3)实验结束时应注意的操作是实验结束时应注意的操作是_。 先停止通入先停止通入COCO 先熄灭酒精灯先熄灭酒精灯, ,并继续通入并继续通入COCO 熄灭酒精灯熄灭酒精灯, ,同时停止通入同时停止通入COCO 先熄灭酒精灯先熄灭酒精灯, ,继续通入继续通入CO,CO,并点燃排出的并点燃排出的COCO气体气体 【解析解析】这是一个典型的这是一个典型的COCO还原金属氧化物的实验还原金属氧化物的实验, , 利用气体的还原性来制得金属。利用气体的还原性来制得金属。 答案答案: :(1)(1)当硬质玻璃管中红棕色物质开始变黑当硬质玻璃管中红棕色物质开
22、始变黑,b,b中澄中澄 清石灰水开始变浑浊时清石灰水开始变浑浊时, ,说明已开始发生反应说明已开始发生反应 (2)(2)可看见浅蓝色的火焰可看见浅蓝色的火焰; ;因因COCO有毒有毒, ,为防止为防止COCO污染空污染空 气气, ,必须点燃或用其他方法处理未反应的必须点燃或用其他方法处理未反应的COCO (3)(3) 探究探究2:2:铝热反应铝热反应 【问题探究问题探究】 1.1.铝热反应的原理铝热反应的原理: : (1)(1)只有铝粉与只有铝粉与FeFe2 2O O3 3的反应才是铝热反应吗的反应才是铝热反应吗? ? 提示提示: :不是。铝粉与其他金属氧化物的反应都可以称不是。铝粉与其他金属
23、氧化物的反应都可以称 为铝热反应。为铝热反应。 (2)(2)铝可以与所有金属氧化物发生铝热反应吗铝可以与所有金属氧化物发生铝热反应吗? ? 提示提示: :不是。铝只能与活泼性比铝弱的金属的氧化物不是。铝只能与活泼性比铝弱的金属的氧化物 反应。如反应。如AlAl与与MgOMgO不反应。不反应。 (3)(3)铝热反应利用了铝的哪些性质铝热反应利用了铝的哪些性质? ? 提示提示: :利用了铝的强还原性、铝的熔点较低及反应放利用了铝的强还原性、铝的熔点较低及反应放 出大量的热等。出大量的热等。 2.2.铝热反应的实验铝热反应的实验: : 实验实验 操作操作 实验实验 现象现象 (1)(1)镁带剧烈燃烧
24、。镁带剧烈燃烧。 (2)(2)铝热剂发生剧烈反应铝热剂发生剧烈反应, ,发出耀眼白光发出耀眼白光, ,放出大量放出大量 的热。的热。 (3)(3)纸漏斗下部烧穿纸漏斗下部烧穿, ,有红热的熔融物落入细沙上。有红热的熔融物落入细沙上。 冷却后变为黑色固体冷却后变为黑色固体 原原 理理 镁带燃烧镁带燃烧, ,放出大量的热放出大量的热;KClO;KClO3 3在受热状态下发生分在受热状态下发生分 解产生解产生O O2 2, ,使镁条剧烈燃烧使镁条剧烈燃烧, ,使氧化铁粉末和铝粉在使氧化铁粉末和铝粉在 较高温度下发生反应较高温度下发生反应:2Al+Fe:2Al+Fe2 2O O3 3 2Fe+Al2F
25、e+Al2 2O O3 3, ,生成生成 的铁在高温下呈熔化状态。的铁在高温下呈熔化状态。 (1)(1)铝热反应需要高温条件铝热反应需要高温条件, ,是否需要持续加热是否需要持续加热? ? 提示提示: :不需要。因该反应能放出大量热不需要。因该反应能放出大量热, ,一旦反应开始一旦反应开始, , 本身释放的热量即可满足进一步发生反应所需要的高本身释放的热量即可满足进一步发生反应所需要的高 温条件。温条件。 (2)(2)蒸发皿中铺少量细砂的作用是什么蒸发皿中铺少量细砂的作用是什么? ? 提示提示: :防止熔融物炸裂蒸发皿。防止熔融物炸裂蒸发皿。 (3)(3)引发铝热反应的实验操作是引发铝热反应的
26、实验操作是_。 提示提示: :在铝热剂上放在铝热剂上放KClOKClO3 3, ,插入镁条并将镁条点燃。插入镁条并将镁条点燃。 (4)(4)铝热剂中铝热剂中,Fe,Fe2 2O O3 3与与AlAl的质量比为多少最好的质量比为多少最好? ? 提示提示: :FeFe2 2O O3 3和和AlAl恰好完全反应时原料的利用率最高恰好完全反应时原料的利用率最高, , 为最合适的比例。根据化学反应方程式为最合适的比例。根据化学反应方程式FeFe2 2O O3 3+2Al+2Al 2Fe+Al2Fe+Al2 2O O3 3可知可知,Fe,Fe2 2O O3 3和和AlAl的物质的量之比为的物质的量之比为
27、12,12,故质量之比为故质量之比为16054,16054,约约3131。 【探究总结探究总结】 铝热反应实验的注意事项铝热反应实验的注意事项 1.1.镁带要打磨净表面的氧化膜镁带要打磨净表面的氧化膜, ,否则难以点燃。否则难以点燃。 2.2.氧化铁粉末要干燥氧化铁粉末要干燥, ,铝粉要没有被氧化铝粉要没有被氧化, ,否则难以反否则难以反 应。应。 3.3.要保证纸漏斗重叠时四周均为四层要保证纸漏斗重叠时四周均为四层, ,且内层纸漏斗且内层纸漏斗 一定要用水润湿一定要用水润湿, ,以防高温物质从四周溅出。以防高温物质从四周溅出。 4.4.因为铝热反应是一个典型的放热反应因为铝热反应是一个典型的
28、放热反应, ,反应中放出反应中放出 的大量热量能够使铁熔化的大量热量能够使铁熔化, ,所以要垫细沙所以要垫细沙, ,这样做的目这样做的目 的一是防止蒸发皿炸裂的一是防止蒸发皿炸裂, ,二是防止熔融的金属溅出伤二是防止熔融的金属溅出伤 人。人。 5.5.实验装置应远离人群和易燃物。实验装置应远离人群和易燃物。 【拓展提升拓展提升】计算铝热反应中铝的消耗量的两种解法计算铝热反应中铝的消耗量的两种解法 解法一解法一: :写出并配平化学方程式写出并配平化学方程式, ,根据方程式进行计算。根据方程式进行计算。 4Al+3MnO4Al+3MnO2 2 2Al2Al2 2O O3 3 +3Mn+3Mn 2A
29、l+WO2Al+WO3 3 AlAl2 2O O3 3+W+W CrCr2 2O O3 3+2Al Al+2Al Al2 2O O3 3+2Cr+2Cr 3Fe3Fe3 3O O4 4+8Al 4Al+8Al 4Al2 2O O3 3+9Fe+9Fe 解法二解法二: :可以根据电子守恒法进行计算可以根据电子守恒法进行计算, ,但关键是准确但关键是准确 得到该氧化物中金属元素的化合价得到该氧化物中金属元素的化合价, ,准确求出反应前准确求出反应前 后化合价的差值。利用该法计算的公式为后化合价的差值。利用该法计算的公式为 氧化剂的物质的量氧化剂的物质的量( (高价高价- -低价低价)=)=还原剂的
30、物质的量还原剂的物质的量 ( (高价高价- -低价低价) ) MnOMnO2 2MnMn4e4e- - AlAl 4 3 设制得设制得1 mol Mn1 mol Mn需消耗需消耗AlAl的物质的量为的物质的量为n n 则则1 mol1 mol(4(4- -0)=n0)=n(3(3- -0),0),则则n= moln= mol WOWO3 3W W6e6e- -2Al2Al 设制得设制得1 mol W1 mol W需消耗需消耗AlAl的物质的量为的物质的量为n n 则则1 mol1 mol(6(6- -0)=n0)=n(3(3- -0),0),则则n=2 mol n=2 mol CrCr2 2O
31、 O3 3CrCr3e3e- - AlAl 4 3 1 2 设制得设制得1 mol Cr1 mol Cr需消耗需消耗AlAl的物质的量为的物质的量为n n 则则1 mol1 mol(3(3- -0)=n0)=n(3(3- -0),0),则则n=1 mol n=1 mol FeFe3 3O O4 4FeFe e e- - AlAl 设制得设制得1 mol Fe1 mol Fe需消耗需消耗AlAl的物质的量为的物质的量为n n 则则1 mol1 mol( ( - -0)=n0)=n(3(3- -0),0),则则n= moln= mol 1 3 8 3 8 9 8 3 8 9 【探究训练探究训练】
32、1.1.以下关于铝热反应的说法正确的是以下关于铝热反应的说法正确的是 ( ( ) ) A.A.镁条发出的强光使氧化铁分解镁条发出的强光使氧化铁分解 B.B.铝燃烧放出大量热致使氧化铁分解铝燃烧放出大量热致使氧化铁分解 C.C.镁条是引燃剂镁条是引燃剂, ,铝是还原剂铝是还原剂 D.D.高温下氧化铁被还原为黑色的氧化亚铁高温下氧化铁被还原为黑色的氧化亚铁 【解题指南解题指南】解答本题要注意以下解答本题要注意以下3 3点点: : (1)(1)铝热反应为置换反应铝热反应为置换反应, ,铝置换比其活泼性弱的难熔铝置换比其活泼性弱的难熔 金属。金属。 (2)(2)铝热反应放出大量的热量使难熔金属熔化。铝
33、热反应放出大量的热量使难熔金属熔化。 (3)(3)铝热反应中镁燃烧放热使氯酸钾分解铝热反应中镁燃烧放热使氯酸钾分解, ,引发铝热反引发铝热反 应。应。 【解析解析】选选C C。铝热反应中。铝热反应中, ,镁条是引燃剂镁条是引燃剂, ,铝是还原铝是还原 剂剂, ,氧化铁被还原为铁。氧化铁被还原为铁。 2.(20182.(2018宜昌高一检测宜昌高一检测) )用两张圆形滤纸分别折叠成用两张圆形滤纸分别折叠成 漏斗状漏斗状, ,套在一起套在一起, ,使四周都有四层。把内层滤纸取出使四周都有四层。把内层滤纸取出, , 在底部剪一个小孔在底部剪一个小孔, ,用水润湿用水润湿, ,再跟另一纸漏斗套在一再跟
34、另一纸漏斗套在一 起起, ,架在铁圈上架在铁圈上, ,下面放置一盛沙的蒸发皿。把下面放置一盛沙的蒸发皿。把5 g5 g干干 燥的氧化铁粉末和燥的氧化铁粉末和2 g2 g铝粉混合均匀铝粉混合均匀, ,放在纸漏斗中放在纸漏斗中, , 上面加少量氯酸钾并在混合物中间插一根镁条上面加少量氯酸钾并在混合物中间插一根镁条, ,用小用小 木条点燃镁条木条点燃镁条, ,观察发生的现象。通过以上实验信息观察发生的现象。通过以上实验信息, , 回答下列问题回答下列问题: : (1)(1)写出该反应的化学方程式写出该反应的化学方程式:_,:_,在在 该反应中该反应中_是氧化剂是氧化剂,_,_是还原剂是还原剂, ,
35、该反应称为该反应称为 _反应。反应。 (2)(2)选出该实验的实验现象选出该实验的实验现象( (填写在横线上填写在横线上): ): _。 镁条剧烈燃烧镁条剧烈燃烧; ;放出大量的热放出大量的热, ,并发出耀眼的光芒并发出耀眼的光芒, , 火星四射火星四射; ;纸漏斗的下部被烧穿纸漏斗的下部被烧穿; ;有红热状态的液有红热状态的液 珠落入蒸发皿内的细沙上珠落入蒸发皿内的细沙上, ,液珠冷却后变为黑色固体。液珠冷却后变为黑色固体。 (3)(3)写出下列操作或物质的作用写出下列操作或物质的作用: :内层纸漏斗底部剪一内层纸漏斗底部剪一 个孔个孔:_;:_;蒸发皿盛沙蒸发皿盛沙:_;:_; 镁条镁条:
36、_;:_;氯酸钾氯酸钾:_:_。 【解析解析】(1)(1)铝热反应为铝热反应为2Al+Fe2Al+Fe2 2O O3 3 2Fe+Al2Fe+Al2 2O O3 3, , 该反应中该反应中FeFe2 2O O3 3作氧化剂作氧化剂,Al,Al作还原剂。作还原剂。 (2)(2)全为该铝热反应的现象。全为该铝热反应的现象。 (3)(3)铝热反应实验中为使熔融物易落下铝热反应实验中为使熔融物易落下, ,通常在内层纸通常在内层纸 漏斗底部剪一个孔漏斗底部剪一个孔; ;为防止溅落物炸裂蒸发皿为防止溅落物炸裂蒸发皿, ,蒸发皿蒸发皿 内盛沙子内盛沙子; ;反应中镁条引起氯酸钾分解反应中镁条引起氯酸钾分解;
37、 ;氯酸钾引发铝氯酸钾引发铝 热反应。热反应。 答案答案: :(1)2Al+Fe(1)2Al+Fe2 2O O3 3 2Fe+Al2Fe+Al2 2O O3 3 FeFe2 2O O3 3 AlAl 铝热铝热 (2)(2) (3)(3)使熔融物易于落下使熔融物易于落下 防止溅落物炸裂蒸发皿防止溅落物炸裂蒸发皿 引引 起氯酸钾分解起氯酸钾分解 引发铝热反应引发铝热反应 【补偿训练补偿训练】 1.1.铝热剂并不单指铝热剂并不单指FeFe2 2O O3 3与铝粉的混合物与铝粉的混合物, ,实际上铝粉实际上铝粉 可以与许多金属氧化物配成铝热剂。如铝粉与可以与许多金属氧化物配成铝热剂。如铝粉与FeFe3
38、 3O O4 4、 V V2 2O O5 5或或MnOMnO2 2等均可发生铝热反应。等均可发生铝热反应。 (1)(1)写出上述铝热反应的化学方程式写出上述铝热反应的化学方程式: : _;_; _;_; _。 (2)(2)据上述反应可总结出铝热反应的特点据上述反应可总结出铝热反应的特点: :铝热反应铝热反应 实际上属于四大基本反应类型中的实际上属于四大基本反应类型中的_,_,其中铝其中铝 表现了其表现了其_性性, ,作作_剂剂; ;铝热反应常用铝热反应常用 于冶炼金属性比铝于冶炼金属性比铝_(_(填“强”或“弱”填“强”或“弱”) )的金的金 属。属。 【解析解析】铝热反应的实质是在较高温度下
39、铝热反应的实质是在较高温度下, ,用较活泼用较活泼 的还原剂铝的还原剂铝, ,把活泼性相对弱的金属从其氧化物中还把活泼性相对弱的金属从其氧化物中还 原出来。原出来。 答案答案: :(1)(1)8Al+3Fe8Al+3Fe3 3O O4 4 4Al4Al2 2O O3 3+9Fe+9Fe 10Al+3V10Al+3V2 2O O5 5 5Al5Al2 2O O3 3+6V+6V 4Al+3MnO4Al+3MnO2 2 2Al2Al2 2O O3 3+3Mn+3Mn (2)(2)置换反应置换反应 还原还原 还原还原 弱弱 2.2.粉末状试样粉末状试样A A是由等物质的量的是由等物质的量的MgOMg
40、O和和FeFe2 2O O3 3组成的组成的 混合物。进行如下实验混合物。进行如下实验: : 取适量取适量A A进行铝热反应进行铝热反应, ,产物中有单质产物中有单质B B生成生成; ; 另取另取20 g A20 g A全部溶于全部溶于0.15 L 6.0 molL0.15 L 6.0 molL- -1 1盐酸中盐酸中, , 得溶液得溶液C;C; 将中得到的单质将中得到的单质B B和溶液和溶液C C反应反应, ,放出放出1.12 L(1.12 L(标准标准 状况状况) )气体气体, ,同时生成溶液同时生成溶液D,D,还残留有固体物质还残留有固体物质B;.B;. 用用KSCNKSCN溶液检验时溶
41、液检验时, ,溶液溶液D D不变色。不变色。 请填空请填空: : (1)(1)引发铝热反应的实验操作是引发铝热反应的实验操作是_,_, 产物中单质产物中单质B B是是_(_(填化学式填化学式) )。 (2)(2)中所发生的各反应的化学方程式为中所发生的各反应的化学方程式为_ _ _、_。 (3)(3)中所发生的各反应的离子方程式为中所发生的各反应的离子方程式为_ _ _、_。 (4)(4)若溶液若溶液D D的体积仍视为的体积仍视为0.15 L,0.15 L,则该溶液中则该溶液中c(Mgc(Mg2+ 2+) ) 为为_,c(Fe_,c(Fe2+ 2+) )为 为_。 【解析解析】MgOMgO不能
42、与铝发生置换反应不能与铝发生置换反应, ,所以发生的反所以发生的反 应是应是FeFe2 2O O3 3+2Al 2Fe+Al+2Al 2Fe+Al2 2O O3 3。 中发生的反应是中发生的反应是FeFe2 2O O3 3+6HCl=2FeCl+6HCl=2FeCl3 3+3H+3H2 2O,O, MgO+2HCl=MgClMgO+2HCl=MgCl2 2+H+H2 2O O。 中发生的反应是中发生的反应是Fe+2FeClFe+2FeCl3 3 =3FeCl=3FeCl2 2, , Fe+2HClFe+2HCl =FeCl=FeCl2 2+H+H2 2。 中加入中加入KSCNKSCN溶液不变色溶液不变色, ,说明说明FeFe3+ 3+完全被还原为 完全被
