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聚焦金屬的冶煉

■俞賽紅

金、鉑等化學(xué)性質(zhì)不活潑的金屬，在自然界以游離態(tài)存在；化學(xué)性質(zhì)較活潑的金屬在自然界中以化合態(tài)存在，如何將化合態(tài)的金屬轉(zhuǎn)化成金屬單質(zhì)，這就涉及到金屬的冶煉，下面將與其相關(guān)的知識總結(jié)如下。

一、金屬冶煉的一般步驟

(1)富集：除去雜質(zhì)，提高礦石中有用成分的含量。(2)冶煉：利用氧化還原反應(yīng)，用還原劑把金屬礦石中的金屬離子還原成金屬單質(zhì)。(3)精煉：提純金屬。

二、金屬冶煉的方法

方法名稱主要反應(yīng)原理熱分解法2HgO△2Hg+O2↑2Ag2O△4Ag+O2↑熱還原法CO作還原劑Fe2O3+3CO高溫2Fe+3CO2(高爐煉鐵)H2作還原劑WO3+3H2△W+3H2O活潑金屬作還原劑3MnO2+4Al高溫3Mn+2Al2O3電解法2Al2O3(熔融)電解冰晶石4Al+3O2↑MgCl2(熔融)電解Mg+Cl2↑2NaCl(熔融)電解2Na+Cl2↑

三、金屬冶煉的工藝流程

金屬冶煉的工藝流程就是將金屬制備生產(chǎn)過程中的主要生產(chǎn)階段以框圖的形式表示出來，并根據(jù)生產(chǎn)流程中有關(guān)的化學(xué)知識步步設(shè)問，形成與化工生產(chǎn)緊密聯(lián)系的化工工藝試題。中學(xué)階段涉及的金屬冶煉主要包括從鋁土礦中冶煉鋁、從海水中提取鎂、從黃銅礦中冶煉銅。

(1)從鋁土礦中冶煉鋁的工藝流程如圖1：

圖1

(2)從海水中提取鎂的工藝流程如圖2：

圖2

(3)由黃銅礦冶煉銅的工藝流程如圖3：

圖3

例1Ⅰ.從鋁土礦中提取氧化鋁的流程如圖4所示(鋁土礦的主要雜質(zhì)為Fe2O3、SiO3、SiO2和一些不溶性雜質(zhì))：

圖4

(1)試劑A是____，溶液b與試劑B反應(yīng)的離子方程式為____。

(2)加入NaOH溶液進行的反應(yīng)的離子方程式為____、____；向溶液a中通入過量的CO2，將得到的不溶物煅燒后也可得到Al2O3，該方案的缺點是____。

Ⅱ.電解熔融的氧化鋁可制備金屬鋁。

(3)寫出電解的化學(xué)方程式：____。每生產(chǎn)0.27噸鋁，理論上轉(zhuǎn)移電子的物質(zhì)的量為____ mol。

作者單位：江蘇省啟東中學(xué)