- 化学与自然资源的开发利用
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常见金属的冶炼方法
（1）热分解法：适用于冶炼金属活动性较差的金属（金属活动顺序表中______及其以后的金属），如：______
（2）电解法：适合冶炼活动性很强的金属（一般在金属活动性顺序表中排在______及其以前的金属）．如：______；
______；______；
（3）热还原法：用还原剂（C、CO、H2、Al等）还原金属氧化物，适用于金属活动性顺序表中的______与______之间的大多数金属的冶炼．如：______；______；______；______；______；
铝热反应实验现象及化学方程式：
实验说明：
a、Al与Fe2O3能发生铝热反应，与其它较不活泼金属氧化物也能发生铝热反应．
b、铝热反应的最大特点是放出大量的热，在生产上利用这一特点，可用于焊接钢轨，冶金工业上也常用这一原理，使铝与金属氧化物反应，冶炼钒、铬、锰等．如：
______Al+______MnO2═______．
正确答案
Hg
Ag
Al
K
Ca
Na
Zn
Cu
Zn
Fe
Sn
Pb
Cu
铝热剂
滴落
2Al+Fe2O3
4
3
3Mn+2Al2O3
解析
解：（1）热分解法：适用于冶炼金属活动顺序表中Hg及其以后的金属Ag等，故答案为：Hg；Ag；
（2）电解法：冶炼活泼金属K、Ca、Na、Mg、Al，一般用电解熔融的氯化物（Al是电解熔融的三氧化二铝）制得，故答案为：Al；K、Ca、Na；
（3）热还原法：冶炼较不活泼的金属Zn、Fe、Sn、Pb、Cu，常用还原剂有（C、CO、H2等），铝热反应的原理方程式：2Al+Fe2O3
，现象是：混合物开始燃烧，有熔融的铁珠滴落下来，利用铝与金属氧化物反应，可以冶炼钒、铬、锰等，如金属锰的冶炼：3MnO2+4Al
锂在原子能工业中占有十分独特的地位，被誉为“高能金属”．它推动着能源工业，尤其是电池技术的发展，无愧于“能源金属”和“推动世界前进的金属”的称号．
Ⅰ．探究金属锂的制备
工业上用硫酸与β-锂辉矿（LiAlSi206和少量钙镁杂质）在250～300℃反应，生成Li2SO4以及硅铝化合物、MgSO4等，请回答下列问题：
（1）LiAlSi206的组成用氧化物的形式表示为______；
（2）沉淀X的主要成分是（写化学式）______；
（3）锂和氢气在加热时能反应生成白色固体氢化锂，氢化锂遇到水就立即溶解并释放出大量的气体．试写出氢化锂遇水反应的化学方程式：______；
（4）将盐酸与Li2CO3，完全反应后的溶液，加热蒸干得到固体，再将其熔融电解生产锂．电解时产生的氯气中会混有少量氧气，原因是______．
Ⅱ探究金属锂的应用
（5）Li-SOCl2电池可用于心脏起搏器．该电池的电极材料分别为锂和碳，电解液是LiAlCl4-SOCl2电池的总反应为：4Li+2SOCl2═4LiCl+S+SO2↑．请回答下列问题：
①电池的正极上发生的电极反应为______；
（6）实验室中常用NaOH溶液吸收SOCl2，有Na2SO3和NaCl生成．如果把少量水滴到SOCl2中，实验现象是出现白雾，有刺激性气味的气体生成，反应的化学方程式为______．
正确答案
解：（1）LiAlSi2O6可表示为：Li2O•Al2O3•4SiO2，
故答案为：Li2O•Al2O3•4SiO2；
（2）MgSO4能与氢氧化钙反应生成Mg（OH）2沉淀；氢氧化钙能与碳酸钠反应生成碳酸钙沉淀，所以沉淀X的主要成份的化学式是CaCO3和Mg（OH）2，
故答案为：CaCO3、Mg（OH）2；
（3）锂和氢气在加热时能反应生成白色固体氢化锂，氢化锂遇到水就立即溶解并释放出大量的气体，是氢化锂和水反应生成氢气和氢氧化锂，
反应的化学方程式为：LiH+H2O═LiOH+H2↑，
故答案为：LiH+H2O═LiOH+H2↑；
（4）LiCl溶液加热蒸干，LiCl水解生成LiOH，受热分解产生Li2O，实际上电解的是LiCl和Li2O的熔融混合物，
故答案为：加热蒸干LiCl溶液时，LiCl有少量水解生成LiOH，受热分解产成Li2O，电解时产生O2；
（5）SOCl2为氧化剂，正极发生还原反应，电极方程式为：2SOCl2+4e-═4Cl-+S+SO2，
故答案为：2SOCl2+4e-═4Cl-+SO2+S；
（6）实验室中常用NaOH溶液吸收SOCl2，有Na2SO3和NaCl生成，可知SOCl2与水反应生成SO2和HCl，反应的方程式为SOCl2+H2O═SO2↑+2HCl↑，生成气体具有刺激性并形成酸雾，
故答案为：SOCl2+H2O═SO2↑+2HCl↑．
解析
解：（1）LiAlSi2O6可表示为：Li2O•Al2O3•4SiO2，
故答案为：Li2O•Al2O3•4SiO2；
（2）MgSO4能与氢氧化钙反应生成Mg（OH）2沉淀；氢氧化钙能与碳酸钠反应生成碳酸钙沉淀，所以沉淀X的主要成份的化学式是CaCO3和Mg（OH）2，
故答案为：CaCO3、Mg（OH）2；
（3）锂和氢气在加热时能反应生成白色固体氢化锂，氢化锂遇到水就立即溶解并释放出大量的气体，是氢化锂和水反应生成氢气和氢氧化锂，
反应的化学方程式为：LiH+H2O═LiOH+H2↑，
故答案为：LiH+H2O═LiOH+H2↑；
（4）LiCl溶液加热蒸干，LiCl水解生成LiOH，受热分解产生Li2O，实际上电解的是LiCl和Li2O的熔融混合物，
故答案为：加热蒸干LiCl溶液时，LiCl有少量水解生成LiOH，受热分解产成Li2O，电解时产生O2；
（5）SOCl2为氧化剂，正极发生还原反应，电极方程式为：2SOCl2+4e-═4Cl-+S+SO2，
故答案为：2SOCl2+4e-═4Cl-+SO2+S；
（6）实验室中常用NaOH溶液吸收SOCl2，有Na2SO3和NaCl生成，可知SOCl2与水反应生成SO2和HCl，反应的方程式为SOCl2+H2O═SO2↑+2HCl↑，生成气体具有刺激性并形成酸雾，
故答案为：SOCl2+H2O═SO2↑+2HCl↑．
目前工业上冶炼铝通常采用的方法是（ ）
正确答案
解析
解：根据金属的活动性强弱选择合适的冶炼方法，一般来说，活泼金属用电解法；铝是活泼金属，所以采用电解法冶炼．
故选C．
以下方法可用于工业冶炼金属的是（ ）
正确答案
解析
解：A、工业上是电解熔融氧化铝获取金属铝，氯化铝是共价化合物，故A错误；
B、电解MgCl2熔融物可以获取金属镁，电解氯化镁溶液得到的是氢氧化镁、氢气和氯气，故B错误；
C、用CO还原铁矿石来获取金属铁是工业上炼铁的原理，属于还原法，故C正确；
D、电解饱和食盐水得到的是氢氧化钠、氢气行业氯气，电解熔融的氯化钠可以冶炼金属钠，故D错误，
故选C．
在冶金工业上，均不能用常见化学还原剂制得的金属组是（ ）
正确答案
解析
解：A．Na、Ba、Mg、Al等活泼金属用电解法冶炼，故A选；
B．Zn、Fe均用热还原法冶炼，故B不选；
C．Zn、Fe、Cu用热还原法，而Ag用热分解法，故C不选；
D．Zn、Fe均用热还原法冶炼，故D不选；
故选A．
以金红石（主要成分TiO2）为原料生产金属钛的步骤主要有：
（1）在高温下，向金红石与焦炭的混合物中通入Cl2，得到TiCl4和一种可燃气体．
（2）在稀有气体（如氦）氛围中和加热条件下，用镁与TiCl4反应得到钛．
请写出上述反应的化学方程式，并分析反应（2）中稀有气体氛围的作用．
方程式（1）______，方程式（2）______．稀有气体氛围的作用：______．
正确答案
TiO2+2C+2Cl2
2Mg+TiCl4
做保护气
解析
解：由“在高温时，将金红石、炭粉混合并通入氯气（Cl2）制得TiCl4和一种可燃性气体”可知：反应物是金红石、碳粉和氯气，生成物是四氯化钛和一氧化碳，条件是高温．因此第一步反应的化学方程式为：TiO2+2C+2Cl2
用过量的金属镁在加热条件下与TiCl4反应制得金属钛”可知：反应物是四氯化钛和金属镁，生成物是钛和氯化镁，条件是高温．因此第二步反应的化学方程式为：2Mg+TiCl4
故答案为：TiO2+2C+2Cl2
冶炼金属常用以下几种方法：
①热分解法 ②以活泼金属Na、Mg等还原 ③以C、CO或H2做还原剂 ④电解法 ⑤利用铝热反应原理还原．
下列金属各采用哪种方法还原最佳．（用序号填写下列空白．）
（1）Fe、Zn、Cu等中等活泼金属______．
（2）Na、Mg、Al等活泼或较活泼金属______．
（3）Hg、Ag等不活泼金属______．
（4）V、Cr、Mn、W等高熔点金属______．
正确答案
解：（1）Fe、Zn、Cu等中等活泼金属：以C、CO或H2做还原剂；
（2）Na、Mg、Al等活泼或较活泼金属：电解法；
（3）Hg、Ag等不活泼金属：热分解法；
（4）V、Cr、Mn、W等高熔点金属：利用铝热反应原理还原；
故答案为：（1）③（2）④（3）①（4）⑤
解析
解：（1）Fe、Zn、Cu等中等活泼金属：以C、CO或H2做还原剂；
（2）Na、Mg、Al等活泼或较活泼金属：电解法；
（3）Hg、Ag等不活泼金属：热分解法；
（4）V、Cr、Mn、W等高熔点金属：利用铝热反应原理还原；
故答案为：（1）③（2）④（3）①（4）⑤
下列叙述正确的是（ ）
正确答案
解析
解：活泼金属采用电解其熔融盐或氧化物的方法冶炼，如Na、Mg用电解其熔融盐的方法冶炼，铝采用电解氧化铝的方法冶炼，不活泼金属可以采用热分解方法冶炼．
A．钠是活泼金属，工业上采用电解法冶炼，2NaCl（熔融）
B．将钠加入到氯化镁溶液中，钠先和水反应生成氢氧化钠，氢氧化钠再和氯化镁发生复分解所以生成氢氧化镁、氯化钠，所以得不到镁，钠、镁都是活泼金属，工业上采用电解其熔融盐的方法冶炼，故B错误；
C．铝是活泼金属，通常用电解的方法冶炼，氯化铝为共价化合物，熔融时无离子，工业上采用电解氧化铝的方法冶炼铝，故C错误；
D．镁能在CO2中燃烧生成碳和氧化镁，镁是活泼金属，通常用电解的方法冶炼，故D错误；
故选A．
（2015秋•绵阳校级月考）用无机矿物资源生产部分材料，其产品流程示意图如图．下列有关说法正确的是（ ）
A制玻璃时会产生CO2
B生产硅、铝、铜都涉及氧化还原反应
C制粗硅的反应SiO2+C 
D黄铜矿炼铜产生的SO2可生产硫酸
正确答案
解析
解：A．石灰石、纯碱和二氧化硅在高温下反应生成二氧化碳气体，石英和碳在高温下反应生成硅和一氧化碳，故A错误；
B．生产玻璃涉及到的反应有SiO2+Na2CO3
C．制粗硅的反应SiO2+2C
D．SO2可以转化成SO3，进而生成H2SO4，故D正确．
故选D．
（2015春•内蒙古校级期末）冶炼金属常用以下几种方法：
A．以C、CO或H2做还原剂； B．热分解法；
C．利用铝热反应原理还原； D．电解法．
下列金属各采用哪种方法还原最佳．（用序号填写下列空白．）
（1）Fe、Zn、Cu等金属______； （2）Na、Mg、Al等金属______；
（3）Hg、Ag等金属______； （4）V、Cr、Mn、W等高熔点金属______．
正确答案
A
D
B
C
解析
解：（1）由Fe、Zn、Cu等中等活泼金属用热还原法，即以C、CO或H2做还原剂还原冶炼，故答案为：A；
（2）Na、Mg、Al等活泼或较活泼金属的化合物与C、CO或H2等不反应，故采用电解法冶炼制备，故答案为：D；
（3）Hg、Ag等不活泼金属的氧化物不稳定，受热易分解，故采用热分解法冶炼，故答案为：B；
（4）V、Cr、Mn、W等高熔点金属可利用铝热反应产生的高温来冶炼，故答案为：C；
下列有关物质制备的说法中正确的是（ ）
正确答案
解析
解：A、工业上电解熔融的氯化镁来获取金属镁，氧化镁的熔点太高，故A错误；
B、工业上通过向浓缩的海水中通入氯气获得溴，得不到碘单质，故B错误；
C、工业冶炼铜的化学方程式是：8CuFeS2+2lO2
D、实验室中由浓盐酸和二氧化锰制备氯气，工业上电解饱和食盐水来制取氯气，故D错误．
故选C．
海水中含有NaCl、MgCl2等，从海水中提取金属镁的操作有：①浓缩结晶 ②加熟石灰 ③加盐酸 ④过滤 ⑤熔融电解．正确的生产步骤是（ ）
正确答案
解析
解：根据题意提供的五个步骤采用逆推法分析：最后一步应该是⑤电解熔融的氯化镁MgCl2
再往前一步应该是制备熔融的氯化镁，分析应该是①浓缩结晶；
再往前一步应该是制备氯化镁溶液了，Mg（OH）2+2HCl═MgCl2+2H2O，分析应该是③；
再往前一步应该是④过滤得到氢氧化镁沉淀．
第一步应该是将海水的中镁离子富集起来，常用的方法是沉淀，应该是②MgCl2+Ca（OH）2═Mg（OH）2↓+CaCl2；所以顺序为②④③①⑤．
故选：A．
下列金属中，通常采用电解法冶炼的是（ ）
正确答案
解析
解：A．Na的性质很活泼，用电解其氯化物的方法冶炼，故A选；
B．Cu用热还原法冶炼，故B不选；
C．Fe用热还原法冶炼，故C不选；
D．Ag用热分解法冶炼，故D不选；
故选：A．
工业上常用电解法冶炼的金属是（ ）
正确答案
解析
解：A．金属银的冶炼采用热分解法，故A错误；
B．金属铜的冶炼采用热还原法，故B错误；
C．金属铁的冶炼采用热还原法，故C错误；
D．Na、Mg、Al等活泼或较活泼金属的化合物与C、CO或H2等不反应，故采用电解法冶炼制备，故D正确．
故选D．
下列描述中不符合化学科学的是（ ）
正确答案
解析
解：A、“曾青得铁则化为铜”是指铁与硫酸铜溶液反应的过程，其中的“曾青”是指硫酸铜，故A正确
B、“雨后彩虹”是光的色散现象，和胶体的性质有关，但是“海市蜃楼”是光的折射现象，和胶体性质无关，故B错误；
C、“丝”中含有的物质是蛋白质，“泪”指的是液态石蜡，液态石蜡属于烃，故C错误；
D、H2O（l）=H2O（s）△H＜0，从液态水到固态水，是放热的，所以水的能量高于冰，故D正确．
故选BC．
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