新教材必修二丨高中新教材学案导学设计：8.1.1学案设计

第一节自然资源的开发利用第1课时金属矿物的开发利用学习目标1.知道金属在自然界中的存在形态。2.熟悉金属冶炼的方法及原理。3.认识金属冶炼的原理、方法和理解金属冶炼遵循的一般规律。4.掌握铝热反应的原理和实验。5.认识金属回收的意义,树立环保意识。重、难点重点:金属冶炼的原理。难点:金属活动性顺序与金属冶炼方法的关系。课堂探究主题学习探究过程提升素养每课一题古代炼丹术士葛洪所著《抱朴子》中记载:“丹砂烧之成水银。”北宋科学家沈括在《梦溪笔谈》中写道:“信州铅山县有苦泉,流以为涧。挹其水熬之,则成胆矾,烹胆矾则成铜。熬胆矾铁釜,久之亦化为铜。”以上文献中涉及了哪些金属的冶炼?写出相关的化学方程式。文献中用到的金属的冶炼方法:

续表主题学习探究过程提升素养知识回顾1.金属活动性顺序:

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2.金属元素的金属性与金属单质的还原性和金属阳离子氧化性的关系在元素周期律中我们已经知道金属越活泼,金属单质的还原性,而对应的金属阳离子的氧化性,即金属阳离子越难得电子被还原。

【评价反馈1】从石器、青铜器到铁器时代,金属的冶炼体现了人类文明的发展水平。下图表示了三种金属被人类开发利用的大致年限,之所以有先后,主要取决于()A金属的导电性强弱B金属在地壳中的含量多少C金属的化合价高低 D金属的活动性强弱金属元素的金属性与冶炼难易的关系:

。

一、金属在自然界中的存在形式一、金属在自然界中的存在形式1.极少数的不活泼金属(如金、铂等)以的形式存在。绝大多数金属以的形式存在。在化合物中,金属元素都显。

2.在地壳中,含量最高的金属元素是,其次是。

3.使用的最早的金属是。

【思考】从人类使用金属的历史来看,先是青铜器时代,而后是铁器时代,铝的使用是近百年的事,从中获得什么启示?金属制品的使用早晚与金属的活泼性有什么关系?

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二、金属的冶炼原理及步骤二、金属的冶炼原理及步骤1.金属冶炼的原理与实质(1)原理:将金属从其化合物中出来用于生产和制造各种金属材料的过程。

(2)实质:让化合物中的金属阳离子电子变成金属单质。可表示为。

2.金属冶炼的一般步骤(1):提高矿石中有用成分的含量。

(2):利用氧化还原反应原理,在一定条件下,用还原剂把金属从其矿石中还原出来,得到金属单质(粗)。

(3):采用一定的方法,提炼纯金属。

金属冶炼用到的原理是。

三、金属冶炼的方法3.金属冶炼的方法根据金属活动性顺序中金属的活动性差异,思考选择金属冶炼方法的依据是什么?1.物理提取法:适用于极不活泼的金属,如。

2.热分解法:适用于一些不活泼的金属,如。

(1)HgO:。

(2)Ag2O:。

【思考】能用加热Na2O、MgO的方法来冶炼Na和Mg吗?1.金属冶炼方法的选择依据:

。

2.不活泼金属的冶炼方法:。

续表主题学习探究过程提升素养三、金属冶炼的方法3.热还原法:适用于金属活动性顺序中处于中间位置的金属,如

。

(1)CuO:。

(2)Fe2O3:。

(3)常见的还原剂:。

【知识拓展】氧化铁与铝反应的实验(铝热反应)(1)实验装置:(2)反应的化学方程式:。

(3)实验现象:。

【总结】①铝热反应的定义:。

②镁条的作用:。

③氯酸钾的作用:。

(4)铝热反应的应用①冶炼铬、锰、钒等。写出铝与V2O5反应冶炼钒的化学方程式。

②焊接钢轨。4.电解法:适用于非常活泼的金属,如。

(1)NaCl:。

(2)MgCl2:。

(3)Al2O3:。

【思考】①电解制备Mg时所采用的原料为MgCl2而不用MgO,为什么?②电解制备Al时所采用的原料为Al2O3,能不能采用AlCl3?【思考与讨论】计算表明,生产1mol铝消耗的电能至少为1.8×106J。回收铝制饮料罐得到铝与从铝土矿制铝相比,前者的能耗仅为后者的3%~5%。通过对上述数据的分析和比较。结合教材中图8-1和图8-2,你想到了什么?启示1:。

启示2:。

5.其他方法(1)湿法炼铜:。

(2)火法炼铜:。

【评价反馈2】冶炼金属常用以下几种方法:①以C、CO或H2作还原剂还原;②利用铝热反应原理用Al还原;③电解法;④热分解法。选出下列金属各采用哪种方法还原最佳(填序号)。(1)Fe、Zn、Cu等中等活泼的金属:。

(2)Na、Mg、Al等活泼金属:。

(3)Hg、Ag等不活泼金属:。

(4)V、Cr、Mn、W等高熔点金属:。

3.热分解法:

4.热还原法:

5.铝热反应的原理:

6.铝热反应的特点:

7.电解法:

合理开发利用矿物资源的途径:提高矿物资源的利用率;开发环保高效的金属冶炼方法;防止金属的腐蚀;加强废旧金属的回收利用;使用其他材料代替金属材料等。续表主题学习探究过程提升素养总结【归纳小结】常见金属的冶炼原理和方法项目K、Ca、Na、Mg、AlZn、Fe、Sn、Pb、(H)、CuHg、AgPt、Au金属原子失电子的能力减弱金属阳离子得电子的能力增强主要冶炼方法电解法热还原法热分解法物理方法还原剂或特殊措施通电C、CO、H2、活泼金属等一般分解对应的氧化物富集核心素养专练1.工业上冶炼金属一般用热分解法、热还原法和电解法。你认为选择方法的主要依据是()A.金属在自然界的存在形式B.金属元素在地壳中的含量C.金属熔点的高低D.金属阳离子得电子的能力2.下列说法错误的是()A.有些活泼金属(如铝)可用作热还原法的还原剂B.加强热,使氧化铜在高温条件下分解可制备单质铜C.金属冶炼的实质是金属阳离子得到电子被还原成金属单质D.回收旧金属可以重新制成金属或它们的化合物3.铝能用于冶炼难熔的金属(如Cr、V、Mn等),这不是因为()A.铝具有还原性B.铝具有导电性C.铝较Cr、V、Mn等价格便宜D.冶炼反应放出大量的热4.工业制备铝一般是通过铝土矿制得纯净的Al2O3,然后得到铝。而不是电解氯化铝,其主要原因是()A.AlCl3是共价化合物,其熔融态不导电B.电解AlCl3生成的Cl2会污染大气C.用氢气还原氧化铝即可得到铝D.AlCl3不存在5.宋朝初期,我国已将湿法炼铜应用于生产,其反应原理为()A.CuO+H2Cu+H2OB.CuO+COCO2+CuC.Fe+CuSO4Cu+FeSO4D.Cu2(OH)2CO32CuO+H2O+CO2↑6.下列关于金属冶炼的说法不正确的是()A.金属冶炼是指用化学方法将金属由化合态转变为游离态B.天然矿藏很少只含有一种金属元素,往往含有较多杂质C.金属的冶炼方法主要有热分解法、热还原法和电解法三种方法D.金属冶炼一定要用到还原剂7.铁是应用最广泛的金属,自远古时代人类就学会了炼铁,到目前为止,人类研制出了很多炼铁的方法。某研究性学习小组同学在实验室中模拟工业炼铁的过程,实验装置如下:(1)写出得到单质铁的化学方程式:。

(2)实验过程中看到玻璃管内的粉末由红棕色逐渐变黑,请设计一个实验来验证生成了单质铁:。

(3)装置末端气球的作用为。

(4)实验结束时,应该先停止加热还是先停止通入CO?原因是什么?。

8.镁铝合金在工业上有着广泛的用途,氧化铝是冶炼金属铝的主要原料。从铝土矿(主要成分是Al2O3,含有SiO2、Fe2O3、MgO等杂质)中提取氧化铝的两种工艺流程如下图所示:回答下列问题:(1)Al2O3、SiO2、Fe2O3、MgO四种物质中,属于酸性氧化物的是,属于碱性氧化物的是。

(2)流程一中,沉淀③是(填化学式,下同),沉淀⑥是。

(3)流程二中,加入烧碱溶解SiO2的化学方程式为。

(4)滤液⑤中的可溶性盐是NaCl、(填化学式),滤液⑨与过量氨水反应的离子方程式为。

(5)在电解氧化铝制取金属铝的反应中,氧化产物与还原产物的质量之比为。

参考答案课堂探究【每课一题】Hg、Cu;HgSHg+S、Fe+CuSO4FeSO4+Cu。【提升素养】热分解和置换法【知识回顾】1.K、Ca、Na、Mg、Al、Zn、Fe、Sn、Pb(H)、Cu、Hg、Ag、Pt、Au。2.越强越弱【提升素养】金属元素的金属性越强,阳离子的氧化性越弱,越难被还原,冶炼越难【评价反馈1】D一、金属在自然界中的存在形式1.游离态(或单质)化合态正价2.铝(或Al)铁(或Fe)3.铜(或Cu)【思考】不活泼的金属易得到,使用的越早。【提升素养】越活泼的金属,越难冶炼,使用的越晚二、金属的冶炼原理及步骤1.(1)还原(2)得Mn+(化合态)+ne-→M(游离态)2.(1)富集(2)冶炼(3)精炼【提升素养】氧化还原反应三、金属冶炼的方法1.Pt、Au2.Hg、Ag(1)2HgO2Hg+O2↑(2)2Ag2O4Ag+O2↑【思考】不能,Na2O、MgO加热时不易分解3.Zn、Fe、Sn、Pb、Cu(1)H2+CuOH2O+Cu或2CuO+C2Cu+CO2↑(2)3CO+Fe2O32Fe+3CO2(合理即可)(3)C、CO、H2、活泼金属等【知识拓展】(2)Fe2O3+2AlAl2O3+2Fe(3)镁条剧烈燃烧,放出大量的热,发出耀眼白光,纸漏斗内剧烈反应,有火星喷射,纸漏斗被烧穿,有熔融物落入沙中。待熔融物冷却后,除去外层熔渣(Al2O3),可以发现落下的是铁珠。【总结】①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②引燃剂③助燃剂(4)①3V2O5+10Al6V+5Al2O34.K、Ca、Na、Mg、Al(1)2NaCl(熔融)2Na+Cl2↑(2)MgCl2(熔融)Mg+Cl2↑(3)2Al2O3(熔融)4Al+3O2↑【提升素养】1.金属在自然界中的存在形式和金属的活动性2.物理方法3.一般加热分解不活泼金属的氧化物,得到金属单质4.在加热条件下用还原剂将金属从其氧化物中置换出来5.利用铝的还原性将不如铝活泼的金属在高温条件下置换出来6.剧烈的放热反应7.用电解熔融的金属化合物的方法冶炼活泼金属【思考】①MgO的熔点很高,熔融时需要消耗很多的能量,不经济②不能,AlCl3是共价化合物,熔融状态下没有自由移动的Al3+。【思考与讨论】启示1:从铝土矿制铝消耗的能量要远远多于回收铝制饮料罐得到铝消耗的能量,因而在实际生产过程中要考虑成本。启示2: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。在日常生活中要大力倡导金属垃圾的分类回收和再利用(或实际生产中,从金属矿物到纯净金属的冶炼过程是一个复杂的过程,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对环境的影响,形成绿色化学观念和可持续发展的意识。5.(1)Fe+CuSO4FeSO4+Cu(2)Cu2S+O22Cu+SO2【评价反馈2】(1)①(2)③(3)④(4)②核心素养专练1.D2.