高中化学人教版 (2019)必修 第二册第一节 自然资源的开发利用优秀综合训练题

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第一课时 金属矿物的开发利用
【学习目标】1.通过联系旧知、归纳总结，认识金属冶炼的原理和冶炼方法，理解氧化还原反应在金属矿物开发中的应用，构建金属冶炼的思维模型。
2.通过讨论交流、数据分析，以铝的冶炼为例，了解金属冶炼成本的计算方法，认识合理开发和利用金属资源的重要性和必要性。
3.通过资料收集、阅读思考，能从化学的角度分析从自然资源到产品的转化途径，认识化学方法在实现物质转中的作用和贡献，感受化学科学在生产、生活中的应用价值。
【学习重点】金属冶炼原理及方法
【学习难点】金属活动性顺序与金属冶炼方法的关系
【课前预习】
旧知回顾：1.金属具有哪些通性？金属单质的还原性及离子的氧化性强弱有何规律？
【答案要点】①金属具有金属光泽，导电，导热，良好的延展性等物理通性；金属的化学通性是易失电子，显示出还原性；金属最外层电子小于4 ，化合价只有 0 价和正价，一般能与酸、非金属性强的单质等反应。
②金属单质的还原性按金属活动性顺序表（K Ca Na Mg Al Zn Fe Sn Pb(H) Cu Hg Ag Pt Au），从左到右逐渐减弱，金属离子的氧化性则逐渐增强。
2.判断元素金属性强弱的方法有哪些？
【温馨提示】①利用原子结构判断：电子层数越多，最外层电子数越少，金属性越强。
②利用金属活动性顺序判断：金属活动性顺序表中越靠前的金属性越强，反之金属性越弱。
③单质与水或酸反应置换出氢的难易程度：金属性Na＞Mg。
④最高价氧化物对应的水化物的碱性强弱。如碱性：NaOH＞Mg(OH)2，则金属性Na＞Mg。
新知预习：1.金属在自然界的存在有何特点？
【温馨提示】金属在自然界中存在形态与金属的活泼性有关，除了金、银等极少数金属以外，绝大多数金属以化合态形式存在于自然界，在这些金属化合物中，金属元素都显正化合价。人类使用金属的历史与金属 活动 性关系：。
2.金属冶炼的实质是什么？
【温馨提示】利用金属矿物冶炼金属的原理是利用氧化还原反应原理，在一定条件下，使金属离子得到 电子被还原成金属原子，再聚集成为金属单质。金属的冶炼方法有热还原法、热分解法、电解法等。
【课中探究】
情景导入：观看视频：拿破仑三世的金属餐具。金属材料是当前乃至未来人类发展与生存的重要物质基础，你知道拿破仑三世的刀叉具和纽扣为什么都用铝制造吗？筵席上，他为什么为多数客人提供金餐具，而只让少数客人使用铝餐具呢？（视频见PPT）
一、金属矿物的开发利用
活动一、金属矿物与自然资源
任务一、阅读教材P98页第一自然段，结合“资料卡片”内容，思考自然资源与可持续发展有何关系？
【答案要点】 = 1 \* GB3 \* MERGEFORMAT ①自然资源是指在一定时间、地点的条件下能够产生经济价值的，以提高人类当前和将来福利的自然环境因素和条件的总称。根据气能否再生可以分为可再生资源和不可再生资源。
= 2 \* GB3 \* MERGEFORMAT ②可持续发展的目标是满足人类需要，强调人类的行为要受到自然界的制约、强调代际之间、人类和其它生物种群之间、不同国家和不同地区之间的公平。它包括经济的可持续发展，社会的可持续发展、资源可持续发展、环境可持续发展和全球可持续发展。
任务二、思考交流：回顾初中所学知识，思考金属在自然界的存在有何特点和规律？
【答案要点】 = 1 \* GB3 \* MERGEFORMAT ①地球上的金属资源广泛存在于地壳和海洋中，极少数的不活泼金属(金、铂等)以游离态的形式存在:、、等。
= 2 \* GB3 \* MERGEFORMAT ②除了金、铂等极少数金属外，绝大多数金属以化合物的形式存在:、、等。因此，人类很早就使用金作为货币。
= 3 \* GB3 \* MERGEFORMAT ③在地壳中，含量最高的金属元素是铝，其次是铁。人类最早使用的金属是铜（青铜器时代），其次是铁。铜的使用结束了漫长的“石器时代”，铁的使用推动了人类文明的进步。
【对应训练】1．中国高铁是一张国家名片，工业中常利用赤铁矿来炼铁，下列说法中正确的是( )
A．地壳中含量最高的金属元素是铁元素
B．高炉炼铁得到的产品是纯铁
C．炼铁过程中，氧化铁体现了还原性
D．高炉炼铁时加入石灰石可将杂质二氧化硅转化为炉渣
【答案】D
【解析】A、地壳中含量前四位的元素（由高到低）为：O、Si、Al、Fe，则含量最高的金属元素是铝元素，故选项说法错误；B、高炉炼铁得到的铁中含有杂质，属于混合物，不是纯铁，故选项说法错误；C、工业中通过赤铁矿炼铁的原理为Fe2O3与CO在高温下反应产生Fe，CO将氧化铁还原为铁，体现了还原性，故选项说法错误；D、石灰石的主要成分是碳酸钙，碳酸钙能与杂质二氧化硅结合生成炉渣CaSiO3，从而达到除杂的目的，故选项说法正确。故选D。
2.化学在生产和日常生活中有重要的应用。下列说法不正确的是（ ）
A．目前我国流通的硬币是由合金材料制造的
B．合金的熔点一般比其成分金属的熔点高
C．青铜是我国使用最早的合金材料，目前世界上使用量最大的合金材料是钢铁
D．铝比铁活泼，但在空气中铝制品比铁制品耐腐蚀
【答案】B
【详解】A．硬币是由不锈钢、铁芯镀铜、铁芯镀镍等合金材料制造的，A正确；B．合金的熔点一般比其成分金属的熔点低，硬度大，B错误；C．青铜是我国使用最早的合金材料，商朝的司马鼎等，目前世界上使用量最大的合金材料是钢铁，C正确；D．虽然铝的金属活动性大于铁的，但铝表面容易被空气氧化为致密的氧化物薄膜，从而使其更耐腐蚀，D正确；故选B。
活动二、探究金属的冶炼
任务一、阅读教材P98页第二自然段，思考什么是金属的冶炼？结合氧化还原反应原理，回答金属冶炼的实质是什么？
【答案要点】 = 1 \* GB3 \* MERGEFORMAT ①金属冶炼是将金属从其化合物中还原出来用于生产和制造各种金属材料的过程。如火法炼铜和湿法炼铜。（见PPT）
= 2 \* GB3 \* MERGEFORMAT ②金属冶炼的实质是根据氧化还原反应，使金属矿物中的金属阳离子得到电子生成金属单质的过程：Mn＋＋ne－===M，即金属元素被还原的过程。
任务二、讨论交流：金属的冶炼方法与金属活泼性有何关系？为什么不同的金属的冶炼方法不同？
K Ca Na Mg Al Zn Fe Sn Pb (H) Cu Hg Ag Pt Au
【答案要点】 = 1 \* GB3 \* MERGEFORMAT ①不同金属离子的氧化性不同,越不活泼的金属,其离子的得电子能力越强,即氧化能力越强，其金属冶炼越容易;而越活泼的金属，其离子得电子能力越弱，冶炼也越难。如下表：
金属活动性逐渐减弱，金属简单阳离子的得电子能力逐渐增强
= 2 \* GB3 \* MERGEFORMAT ②在金属活动性顺序表中,金属的位置越靠后，越容易被还原,用一般的还原方法就能使金属还原;金属的位置越靠前,越难被还原,最活泼金属只能用最强的还原手段来还原。
注意：金属活动性顺序表中，金属的位置越靠后，金属阳离子的氧化性越强，越容易被还原，用一般的还原方法就能使金属离子还原，人们开发利用的时间就较早。同理，金属的位置越靠前，人们开发利用的时间就较晚。
任务三、归纳总结：结合金属冶炼的原理，思考如何根据金属的活泼性不同选择不同的金属冶炼方法？
【答案要点】 = 1 \* GB3 \* MERGEFORMAT ①金属的的活泼性与金属的冶炼方法：
= 2 \* GB3 \* MERGEFORMAT ②工业上冶炼镁是电解MgCl2而不是MgO的原因是MgO的熔点比MgCl2的高，冶炼铝是电解Al2O3而不是AlCl3的原因是AlCl3是共价化合物，熔融状态下不导电。
= 3 \* GB3 \* MERGEFORMAT ③金属冶炼的三个步骤及目的：矿石富集（除杂、提高矿石中有效成分含量）→金属冶炼（适当还原剂将金属化合物还原成金属单质）→金属精炼（加如试剂除杂或电解精炼，得纯金属）。
注意：用电解法冶炼较活泼金属时，电解的是熔融的金属化合物，而不是金属化合物的水溶液。因为在其水溶液中，阴极放电的是H＋，而不是金属阳离子，故得不到金属单质。
【对应训练】1．《天工开物》中述及铜的开采与冶炼：凡铜砂……淘洗去土滓，然后入炉煎炼，其熏蒸旁溢者为自然铜……色似干银泥……凡铜质有数种：有与铅同体者，其煎炼炉法，傍通高低二孔，铅质先化，从上孔流出。下列有关说法错误的是 （ ）
A．“淘洗去土滓”属于原料的富集 B．炼制所得自然铜为合金
C．铜与铅混合物的分离过程利用了物质的熔点不同 D．可用热分解法冶炼铜
【答案】D
【解析】A．“淘洗去土滓”，使矿石和土分离属于原料的富集，A正确；B．纯铜为红色，“自然铜……色似干银泥”为合金，B正确；C．铜与铅混合物的分离过程中，铅质先熔，从上孔流出，利用了物质的熔点不同，C正确；D．不能用热分解法冶炼钢，可用热还原法冶炼铜，D错误；答案选D。
2.冶炼金属一般有下列四种方法：①焦炭法，②水煤气（或H2或CO）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。古代有（Ⅰ）火烧孔雀石法炼铜，（Ⅱ）湿法炼铜，现代有（Ⅲ）铝热法炼铬，（Ⅳ）从光卤石（KCl•MgCl2•6H2O）中炼镁，对它们的冶炼方法分析不正确的是（ ）
A．（Ⅰ）用① B．（Ⅱ）用②
C．（Ⅲ）用③ D．（Ⅳ）用④
【答案】B
【解析】选择金属的冶炼方法要考虑金属在自然界中存在的状态及金属的活动性。
(Ⅰ)、(Ⅱ)、(Ⅲ)、(Ⅳ)发生的反应分别是
(Ⅰ)：Cu2(OH)2CO3eq \(=====,\s\up7(△),\s\d5( ))2CuO＋CO2↑＋H2O，C＋2CuOeq \(=====,\s\up7(高温))2Cu＋CO2↑，符合①；
(Ⅱ)：Fe＋CuSO4===FeSO4＋Cu，符合③；
(Ⅲ)：2Al＋Cr2O3eq \(=====,\s\up7(高温))Al2O3＋2Cr，符合③；
(Ⅳ)：先从光卤石中提取MgCl2，再电解MgCl2：MgCl2(熔融)eq \(=====,\s\up7(电解))Mg＋Cl2↑，符合④。
二、铝热反应与金属资源的利用
活动一、探究铝热反应的原理及应用
任务一、实验探究：结合下表中的实验操作为此实验（铝热反应），观察实验现象，分析实验原理。填写表格内容。
【答案要点】演示实验或视频实验
任务二、讨论交流：结合上述实验，思考什么是铝热反应及铝热剂？铝热反应在工业上有哪些重要应用？填写表格内容。
【答案要点】铝热反应及铝热剂
【对应训练】1．野外焊接钢轨常用如图所示装置，镁条引燃混合物后，反应非常剧烈，火星四射，有熔融铁珠落入沙子中。下列叙述错误的是（ ）

A．该反应属于置换反应
B．有“熔融铁珠”生成说明该反应为放热反应
C．该反应的化学能全部转化为热能
D．该反应中断键吸收的能量小于成键释放的能量
【答案】C
【解析】A．有单质Al参加反应，生成物中有单质Fe，属于置换反应，故A正确； B．有熔融铁珠生成能够说明该反应是放热反应，反应放出的热量使铁呈熔融状态，故B正确；C．该反应的化学能不能全部转化为热能，也有一部分转化为光能等，故C错误；D．该反应为放热反应，反应物断键吸收的能量低于生成物成键释放的能量，故D正确；故答案为C。
2.下列有关金属冶炼的说法错误的是（ ）
①金属的冶炼都是把金属单质从其矿物中分离出来
②可以采用加热分解氧化银的方法制取单质银
③可以采用电解熔融氯化铝的方法制取单质铝
④铝热反应的原理是利用铝作还原剂，置换出相对不活泼的金属
A．①②B．①③C．②④D．③④
【答案】B
【解析】①金属的冶炼都是把化合态的金属从化合物中还原出来，①错误；②银的活泼性较弱，常采用加热分解氧化银的方法制取单质银，②正确；③氯化铝是共价化合物，常采用电解熔融氧化铝的方法制取单质铝，③错误；④铝热反应的原理是利用铝作还原剂，置换出比Al活泼性弱的金属，④正确；因此①③错误，B项符合题意。
活动二、合理利用金属资源
任务一、阅读教材P99页第一自然段，回答合理开发和利用金属矿物资源的原因及措施是什么？
【温馨提示】①原因：地球上金属矿物资源有限，且分布不均；金属冶炼消耗很多能量；金属冶炼造成环境污染。而金属腐蚀现象普遍存在，也造成了大量损失。
②措施：提高金属矿物的利用率；使用其他材料代替金属材料，减少金属的使用量；加强金属资源的回收和再利用；开发环保高效的金属冶炼方法；防止金属的腐蚀等。
任务二、讨论交流：根据教材P99页“思考与讨论”，结合数据及图8-1和图8-2的分析和比较，思考在利用金属资源的过程中要注意哪些问题？
【温馨提示】①从铝土矿制铝消耗的能量要远远高于回收铝质饮料罐得到铝消耗的能量，一是可以节约大量的铝土矿资源，使铝土矿资源得到有效的利用；二是可节约大量能源，缓解能源紧张问题；三是可减少铝工业的污染物排放，使环境得到保护等。因而在实际生产过程中必须考虑投入与产出，要考虑成本。
②废旧金属资源的再生利用肩负着提供新资源、改善环境和保护人类生存条件等任务，是一项功在当代、利在千秋的社会性公益事业。加强废旧金属的回收和再利用是合理开发和利用金属资源的重要途径。要树立金属垃圾也是一种宝贵资源的理念。在日常生活中，要大力倡导金属垃圾的分类回收和再利用，养成自觉珍惜自然资源、节约资源、爱惜环境和保护环境的意识。
= 3 \* GB3 \* MERGEFORMAT ③实际工业生产中，从金属矿物到纯净金属的冶炼过程是一个复杂的过程，往往涉及许多其他物质和反应，在得到所需产品的同时，也会产生废弃物。因此必须考虑废弃物的处理和生产对环境的影响，形成绿色化学观念和可持续发展意识。
【对应练习】1．铝曾是比黄金还要贵重的金属。1885年建成的华盛顿纪念碑，其顶端就是一块当时很昂贵的金属铝。下列关于当时铝的价格高昂的原因分析中，错误的是
A．活泼的金属冶炼难度高
B．氧化铝熔点很高，电解需要耗费的热量极其多
C．当时化学家还未尝试采用焦炭冶炼铝的方法
D．还未找到良好的助熔剂
【答案】C
【解析】A．越活泼的金属，其冶炼难度越大，故A正确；B．氧化铝熔点很高，电解需要大量的热量，需要更多的燃料，因此成本高，故B正确；C．冶炼铝的方法只能是电解法，故C错误；D．还未找到良好的助熔剂，不能在较低的温度下熔化，因此需要大量的热能使其熔化，故D正确。综上所述，答案为C。
2．下列关于金属的冶炼方法说法不正确的是（ ）
A．废旧金属的回收利用有利于减轻污染 B．银的金属性弱，用加热Ag2O的方法冶炼
C．金子比沙子密度大，利用水洗法直接获得 D．金属镁活泼，电解氯化镁溶液可以获取
【答案】D
【解析】A．重金属离子对地下水等环境有污染，因此回收废旧金属有利于减轻污染，故A正确；B．Ag的活泼性较弱，其氧化物(Ag2O)受热易发生分解生成Ag和O2，可利用加热氧化物的方式制备银单质，故B正确；C．所谓“淘金”是指淘金者们打捞起河里或湖里的淤泥后，在淘盘将淤泥洗涤，以便找出淤泥里的天然金沙，其利用的原理是金子比沙子密度大，且金单质不溶于水以及化学性质稳定，在自然界中，金以单质的形式出现于岩石中的金块或金粒、地下矿脉及冲积层中，故C正确；D．金属镁的化学性质较为活泼，常通过电解熔融状态的氯化镁制备单质镁，电解氯化镁溶液无法得到单质镁，故D错误；综上所述，不正确的是D项，故答案为D。
【课后巩固】1．下列说法不正确的是（ ）
A．自然界中存在游离态的金属单质
B．金属活动性不同，冶炼方法也有所不同
C．地球上金属矿物资源是取之不尽的，因此，应加大开采金属矿物的速度，以满足经济发展的需要
D．废旧金属的回收利用，有利于环境保护
【答案】C
【解析】A．少数化学性质不活泼的金属，在自然界中以游离态存在，如金和铂等，故A正确；B．金属活动性不同，冶炼方法也有所不同，如钾钙钠镁铝用电解法，锌铁锡铅用热还原法，铜用热分解法或热还原法，汞用热分解法，故B正确；C．矿产资源是不可再生的自然资源，不是取之不尽的，应合理的开采金属矿物，故C错误；D．废旧金属的回收利用，实现资源再利用，有利于环境保护，故D正确；答案选C。
2.下列关于金属冶炼的说法正确的是（ ）
A．由于Al的活泼性强，故工业上采用电解熔融AlCl3的方法生产Al
B．可以用钠加入氯化镁饱和溶液中制取镁
C．炼铁高炉中所发生的反应都是放热的，故无需加热
D．金属冶炼的本质是将化合态金属还原为游离态，冶炼方法由金属的活泼性决定
【答案】D
【解析】A．由于Al的活泼性强，工业上采用电解Al2O3与冰晶石熔融混合物的方法生产铝，AlCl3是共价化合物，熔融状态下不导电，所以不用电解AlCl3的方法生产铝，故A错误；B．钠是很活泼金属，将Na加入氯化镁溶液中，Na先和水反应生成NaOH，NaOH再和氯化镁发生复分解反应，所以得不到Mg单质，可以采用电解熔融氯化镁的方法冶炼Mg，故B错误；C．炼铁高炉中所发生的反应有的是放热有的是吸热，有些放热反应在加热条件下发生，故C错误；D．金属冶炼的本质是将化合态金属还原为游离态，活泼金属采用电解法冶炼，不活泼的金属采用直接加热法冶炼，大部分金属的冶炼都是在高温下采用氧化还原反应法，故D正确；答案为D。
3.下列常见金属的冶炼原理不合理的是（ ）
A．还原法炼铝：3H2＋Al2O3eq \(=====,\s\up7(高温))2Al+3H2O B．加热法炼汞：2HgOeq \(=====,\s\up7(△),\s\d5( ))2Hg+O2↑
C．铝热法炼铁：2Al＋Fe2O3eq \(=====,\s\up7(高温))2Fe＋Al2O3 D．火法炼铜：Cu2S+O2eq \(=====,\s\up7(高温))2Cu+SO2
【答案】A
【解析】对于不活泼金属，可以直接用加热分解的方法将金属从其化合物中还原出来；在金属活动性顺序表中处于中间位置的金属，通常是用还原剂(C、CO、H2、活泼金属等)将金属从其化合物中还原出来；活泼金属较难用还原剂还原，通常采用电解熔融的金属化合物的方法冶炼活泼金属。A．Al的还原性大于氢气，氢气不能与氧化铝反应制Al，故A错误；B．Hg为不活泼金属，通常直接加热其化合物冶炼Hg，故B正确；C．Al的还原性大于Fe，可利用铝热反应将Fe从其氧化物中还原出来，故C正确；D．Cu为不活泼金属，Cu2S与氧气高温条件下反应可制得Cu，故D正确；故选：A。
4.下列有关金属的冶炼描述错误的是（ ）
A．电解熔融的NaCl制取Na B．金属冶炼过程中，被冶炼的金属被还原
C．CO还原Fe2O3制取Fe D．从自然界中获得金属单质均需要通过化学方法
【答案】D
【解析】A项，金属钠的还原性强，工业上常用电解熔融氯化钠的方法制取钠，正确；B项，金属冶炼过程中，被冶炼的金属元素的化合价降低被还原，正确；C项，铁具有较强的还原性，工业上常用一氧化碳在高温下还原氧化铁制取铁，正确；D项，自然界中含有游离态的金，所以从自然界中获得金单质不需要通过化学方法，错误。
5.铝热反应有广泛的用途，实验装置如图1所示。下列说法错误的是（ ）

A．铝热反应的能量变化可用图2表示
B．和铝粉的混合物被称为铝热剂
C．铝热反应只能用于冶炼铁、锰、铬、镁等熔点较高的金属
D．铝热反应可用于焊接铁轨，反应的化学方程式为2Al＋Fe2O3eq \(=====,\s\up7(高温))2Fe＋Al2O3
【答案】C
【解析】A．铝热反应是放热反应，能量变化可用图2表示，故A正确；B．Fe2O3和铝粉的混合物被称为铝热剂，故B正确；C．镁的活泼性大于Al，不能用铝热反应冶炼金属镁，故C错误；D．铝热反应可用于焊接铁轨，反应的化学方程式为2Al＋Fe2O3eq \(=====,\s\up7(高温))2Fe＋Al2O3，故D正确；选C。
6．西汉刘安所著的《淮南万毕术》中有“曾青得铁，则化为铜，外化而内不化”，该反应被认为是现代湿法冶金术之祖。下列说法正确的是（ ）
A．硫酸铜晶体化学式为CuSO4·5H2O，是混合物
B．“内不化”是因为内部的铁活泼性比表面的铁活泼性差
C．上述反应的离子方程式为2Fe+3Cu2+=2Fe3++3Cu
D．“化为铜”表明发生的是氧化还原反应
【答案】D
【解析】A．硫酸铜晶体化学式为CuSO4·5H2O，是纯净物，A错误；B．“内不化”是因为铁表面被生成的铜所覆盖，内部的铁无法再发生反应，B错误；C．上述反应的离子方程式为Fe+Cu2+=Fe2++Cu，C错误；D．“化为铜”发生反应的离子方程式为Fe+Cu2+=Fe2++Cu，反应中有元素化合价发生变化，是氧化还原反应，D正确；故选D。
7．以铝土矿(主要成分为Al2O3，含SiO2和Fe2O3等杂质)为原料制备铝的一种工艺流程如下：
下列有关叙述不正确的是（ ）
A．将铝土矿粉碎有利于加快碱溶速率
B．滤渣的主要成分为SiO2和Fe(OH)3
C．过滤Ⅱ所得滤液中主要存在的离子为Na＋、HCO3－
D．Al2O3与冰晶石共熔电解得到单质铝
【答案】B
【解析】铝土矿的主要成分为Al2O3，含SiO2和Fe2O3等杂质，加入的氢氧化钠溶液会和氧化铝反应生成NaAlO2，过滤I所得滤渣为SiO2和Fe2O3，向NaAlO2溶液中通入过量CO2，会生成Al(OH)3和NaHCO3，过滤Ⅱ所得滤液主要成分为NaHCO3，灼烧过滤得到的Al(OH)3可得Al2O3，再电解可得单质铝。A项，将铝土矿粉碎增大接触面积，有利于加快碱溶速率，正确；B项，由分析知滤渣的主要成分为SiO2和Fe2O3，错误；C项，由分析知过滤Ⅱ所得滤液中主要存在的离子为Na＋、HCO3－，正确；D项，冰晶石做助熔剂，是为了降低电解液工作温度，Al2O3与冰晶石共熔电解得到单质铝，正确。
8．镁及其合金是用途很广的金属材料。工业上冶炼镁的方法有两种，电解法和皮江法。电解法是电解熔融的MgCl2，皮江法是Si在高温下还原MgO。
已知：相关各物质熔点见下表：
Ⅰ．电解法冶炼镁。
化工厂利用卤水(主要成分为NaCl和MgCl2)生产金属镁的一种工艺流程如图所示：
（1）Y与Z反应后的产物溶于水可得X溶液，从而实现了Y的再利用，则Z的化学式为_______。
（2）“沉淀”中除Mg(OH)2外，还可能含有的杂质为___________(填化学式)。
（3）工业上不用电解MgO制金属镁的原因为______________________________________。
Ⅱ．皮江法冶炼镁，工业流程如下：
（4）气体a为_________(填化学式)。
（5）白云石煅烧前粉碎的目的为_________________________________________。
（6）还原炉需控制温度为1200℃左右，并抽空气到近似真空。还原炉中发生的主要反应有_________________________、SiO2＋CaOeq \(====,\s\up7(高温))CaSiO3。
【答案】（1）H2 （2）Ca(OH)2 （3）MgO熔点很高(2852℃)，而MgCl2熔点相对较低(714℃)，熔融MgO时会耗费大量的能量而增加生产成本 （4）CO2 （5）增大固体表面积，提高化学反应速率 （6）2MgO＋Sieq \(====,\s\up7(高温))2Mg＋SiO2
【解析】电解法冶炼镁中，牡蛎壳高温煅烧，得到生石灰即氧化钙，氧化钙溶于水生成氢氧化钙，再与卤水中的镁离子反应生成氢氧化镁，过滤得到氢氧化镁沉淀，氢氧化镁再和盐酸反应生成氯化镁，再电解氯化镁得到金属镁和氯气，氯气转化成HCl重复利用。皮江法冶炼镁中，白云石煅烧分解生成氧化钙、氧化镁和二氧化碳，硅再与氧化镁反应生成镁单质，冷凝得到粗镁锭。
（1）电解熔融氯化镁生成镁和氯气，则Y为氯气，X为盐酸，由于氯气和氢气反应生成HCl，HCl溶于水得到盐酸，从而实现了氯气的再利用。Z的化学式为H2；（2）生石灰与水反应生成氢氧化钙，氢氧化钙将Mg2＋转化为氢氧化镁沉淀，氢氧化钙在水中溶解度较低，沉淀中可能含有的杂质为Ca(OH)2；（3）MgO熔点高，而MgCl2熔点相对较低，熔融MgO时会耗费大量的能量而增加生成成本，所以工业上不用电解MgO制金属镁；（4）白云石煅烧分解生成氧化钙、氧化镁和二氧化碳，故气体a为CO2；（5）白云石煅烧前粉碎的目的是增大固体表面积，提高化学反应速率；（6）还原炉中发生的反应有硅还原氧化镁，生成的二氧化硅与氧化钙反应得到硅酸钙，其反应的化学方程式为2MgO＋Sieq \(====,\s\up7(高温))2Mg＋SiO2，SiO2＋CaOeq \(====,\s\up7(高温))CaSiO3。
金属活动性顺序
K、Ca、Na、Mg、Al
Zn、Fe、Sn、Pb、(H)、Cu
Hg、Ag
Pt、Au
原子失电子能力
强→弱
离子得电子能力
弱→强
主要冶炼方法
电解法
热还原法（H2、CO、C、Al等）
热分解法
富集法
实例
MgCl2 (熔融) eq \(\(\s\up6(_____),\s\up4(_____)),\s\up6(通电))Mg + Cl2 ↑
2Al2O3 (熔融) eq \(\(\s\up6(_____),\s\up4(_____)),\s\up6(通电)) 4Al+3O2 ↑
CuO+H2 eq \(\(\s\up6(_____),\s\up4(_____)),\s\up6(高温)) Cu + H2O
Fe2O3+3CO eq \(\(\s\up6(_____),\s\up4(_____)),\s\up6(高温))2Fe + 3CO2 ↑
2HgO eq \(=====,\s\up7(△),\s\d5( ))
2Hg + O2 ↑
物理法淘金
实验操作
实验现象
= 1 \* GB3 \* MERGEFORMAT ①镁条剧烈燃烧； = 2 \* GB3 \* MERGEFORMAT ②氧化铁粉末和铝粉发生剧烈的反应； = 3 \* GB3 \* MERGEFORMAT ③反应放出大量的热，并发出耀眼的白光； = 4 \* GB3 \* MERGEFORMAT ④纸漏斗的下部被烧穿，有熔融物落入沙中。
实验原理
2Al＋Fe2O3eq \(=====,\s\up7(高温))2Fe＋Al2O3
实验结论
在高温下，铝与Fe2O3发生反应，放出大量的热
实验注意
①镁带的作用是燃烧放出的热量引燃铝热反应（引燃剂）。要打磨干净表面的氧化膜，否则难以点燃；
②氯酸钾作用对镁的燃烧起助燃作用（助燃剂）。
③内层滤纸要用水润湿，以防止纸漏斗燃烧。
④蒸发皿中的细沙要适量，既要防止蒸发皿炸裂，又要防止熔融的液体溅出伤人。
= 5 \* GB3 \* MERGEFORMAT ⑤氧化铁粉末与铝粉要选择干燥的，铝粉要用没有被氧化的，氧化铁粉末与铝粉两者要混合均匀，以保证氧化铁与铝都完全反应。
概念
铝和金属氧化物在高温下发生剧烈反应并放出大量热的化学反应
原理
Al作还原剂，另一种氧化物作氧化剂，用铝将氧化物中的金属置换出来
铝热剂
铝粉和某些金属氧化物(Fe2O3、Cr2O3、V2O5等)组成的混合物
反应特点
①在高温下进行；②反应迅速并放出大量的热；③新生成的金属单质呈熔融态且易与Al2O3分离。
应用
冶炼难熔的相对较不活泼的金属，如V、Cr、Mn等；焊接钢轨等
物质
MgO
MgCl2
Mg
Si
熔点
2852
714
649
1410