吉林省长春市高中化学第四章化学与自然资源的开发利用4.1开发利用金属矿物和海水资源导学案1新人教版.docx

第一节开发利用金属矿物和海水资源【课型】 新授课【课时安排】2课时第一课时 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，金属冶炼的一般方法和原理，会写相关反应的化学方程式。2.掌握铝热反应的原理和实验。3.了解金属回收的意义，树立环保意识。【学习重点】了解化学方法在金属矿物开发（主要是金属冶炼）及海水资源开发中的作用。【学习难点】 学生在掌握金属冶炼的一般原理基础上，了解适用于不同金属的冶炼方法。 【学法指导】1.指导学生阅读课本，培养学生自学能力，增强其自信心。2.通过问题讨论，培养学生分析和归纳知识的能力。【知识梳理】1金属元素在自然界中的存在形式少数化学性质不活泼的金属，在自然界中能以 态存在，如 以及少量的银和铜。化学性质比较活泼的金属，在自然界中总是以 态存在。这显然和金属的 性紧密相关。2金属冶炼的原理和实质金属冶炼的原理：利用 反应的原理，在一定条件下，用 剂或者加热、电解的方法把金属 还原为金属 。金属冶炼的实质：金属离子金属单质，即MnneM。3不同金属适用的冶炼方法(1)热分解法：适于冶炼金属活动性顺序表中位于氢以后的金属；像 等不活泼金属，它们在金属活动性顺序表中位于氢的后面，其阳离子得到电子的能力很 ，所以其还原条件也较容易达到。它们的氧化物受热就能分解得到单质。请你写出冶炼汞、银反应的化学方程式： 、 。(2)电解法：位于金属活动性顺序表中氢前面的钾、钠、钙、镁、铝等几种金属的还原性很 ，这些金属单质都很容易 电子，而其对应的阳离子则氧化性很 ，很难 电子，因此用一般的方法和一般的还原剂很难使其从化合物中还原出来，而只能用通电分解其熔融盐或氧化物的方法来冶炼。请你写出冶炼铝、钠反应的化学方程式： 。(3)热还原法适用于冶炼位于金属活动性顺序表中部的金属；常用的还原剂有 等，多数金属的冶炼过程属于热还原法。请你写出冶炼铁、钨、铅、铬反应的化学方程式： 。 。 。 。4回收废旧金属(1)回收金属的意义： 。(2)废旧金属的最好的处理方法是 。(3)回收金属的实例：废旧钢铁用于炼钢；废铁屑用于制铁盐；从电影业、照相业、科研单位和医院X光室回收的定影液中，可以提取金属银。【方法技巧总结】1冶炼方法的总规律：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_法就能使金属还原；活动性居中或不太活泼的用_法；金属的位置越靠前，越难被还原，往往采用_法使金属从矿石中还原出来。2学习时结合金属活动性顺序表和氧化还原性强弱顺序示意图加以理解和记忆：二、铝热反应：如下图所示，用两张圆形滤纸分别折叠成漏斗状套在一起，使四周都有四层。把内层漏斗取出，在底部剪一个孔，用水润湿，再跟另一纸漏斗套在一起，架在铁圈上，下面放置盛沙的蒸发皿。把5 g炒干的氧化铁粉末和2 g铝粉混合均匀，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，用小木条点燃镁条。观察发生的现象。通过以上实验信息，回答下列问题。(1)写出该反应的化学方程式： ，在该反应中 是氧化剂， 是还原剂，该反应称为 反应。(2)选出该实验的实验现象： (填写在横线上)。镁条剧烈燃烧；放出大量的热，并发出耀眼的光芒，火星四射；纸漏斗的下部被烧穿；有红热状态的液珠落入蒸发皿内的细沙上，液珠冷却后变为黑色固体。(3)写出下列操作或物质的作用：内层纸漏斗底部剪一个孔： ；蒸发皿盛沙： ；镁条： ；氯酸钾： 。如何用简单的方法证明生成物中有金属铁？ 【方法技巧总结】铝粉和某些金属氧化物(Fe2O3、Cr2O3、V2O5等)组成的混合物叫铝热剂，在高温下发生铝热反应，可用来冶炼难熔的相对较不活泼的金属(如V、Cr、Mn等)、焊接钢轨等。【课上训练】1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2把铝粉和氧化亚铁粉末配成铝热剂，分成两等份。一份在高温下恰好完全反应后，再与足量盐酸反应；另一份直接放入足量的烧碱溶液中充分反应。前后两种情况下生成的气体的质量比是()A32 B23 C11 D2893氧化还原反应广泛应用于金属的冶炼，下列说法不正确的是()A电解熔融氯化钠制取金属钠的反应中，钠离子被还原，氯离子被氧化B湿法炼铜与火法炼铜的反应中，铜元素都发生还原反应C用磁铁矿炼铁的反应中，1 mol Fe3O4被CO还原成Fe，转移9 mol eD铝热法还原铁的反应中，放出的热量能使铁熔化。4下面是部分矿物资源的利用及产品流程，有关说法不正确的是()A不可用电解AlCl3的方法制备金属铝B生产铝、铜、高纯硅及玻璃过程中都涉及氧化还原反应C黄铜矿冶炼铜时，副产物SO2可用于生产硫酸，FeO可用作冶炼铁的原料D由粗硅制取高纯硅时，提纯四氯化硅可用多次分馏的方法5冶炼金属常用以下几种方法：以C、CO或H2作还原剂还原以较活泼金属Na、Mg等还原利用铝热反应原理还原电解法热分解法下列金属各采用哪种方法还原最佳。(1)Fe、Zn、Cu等中等活泼金属 。(2)Na、Mg、Al等活泼或较活金属 。(3)Hg、Ag等不活泼金属 。(4)V、Cr、Mn、W等高熔点金属 。(5)K、Rb、Cs、Ti等金属通常还原方法是 。【课后作业】一、选择题（请将正确答案写在答题卡上）1我国古代炼丹家魏伯阳所著周易参同契是世界上现存最早的一部炼丹专著。书中描写到：“金入于猛火，色不夺精光。”这句话的意思是指黄金的性质在强热条件下()A活泼 B稳定 C易氧化 D易还原2下列说法错误的是()A对废旧金属的最好处理方法是回收、再利用B提炼金属要经过矿石的富集、冶炼、精炼三步C活泼金属的冶炼都是通过电解其盐溶液D热还原法中还原剂有焦炭、一氧化碳、氢气和活泼金属等3除去Cu粉中的Al粉，下列方法不可取的是()A加入稀H2SO4，过滤B加入NaCl溶液，过滤C加入NaOH溶液，过滤D加入CuSO4溶液，过滤4下列物质投入溶液中，溶液质量减轻的是()ACaCO3投入到HCl溶液中BNa2CO3投入稀硫酸中CFe粉投入CuSO4溶液中DFe粉投入稀HCl溶液中5有0.4 g铁的氧化物，用足量的CO在高温下将其还原，把生成的CO2全部通入足量澄清石灰水中，得到0.75 g沉淀。这种铁的氧化物的化学式是()AFeO BFe2O3CFe3O4 DFeO和Fe2O36金属K与Na金属性相近，用K与钠盐共熔时，很难将Na从混合物中分离。若调整温度到一定程度，则可用Na与KCl反应制取金属K。已知四种物质的熔、沸点如下：KNaKClNaCl熔点/63.6597.8770801沸点/774882.91 500(升华)1 431根据平衡移动原理可推知，用Na与KCl反应制K的适宜温度是()A97.8770 B770774 C774882.9 D1 4131 500 7下列金属冶炼原理错误的是()A2NaCl(熔融)2NaCl2BMgOH2MgH2OCFe3O44CO3Fe4CO2D2HgO2HgO28热还原法冶炼金属的反应一定是()A氧化还原反应 B置换反应 C复分解反应 D分解反应9铝的活泼性较强，直到十八世纪人类才开始将Al从它的化合物中冶炼出来。当时铝价格十分昂贵，拿破仑的头盔就是用铝制作的，现在还保存在大英博物馆中，下列冶炼铝的方法正确的是()AAl2O3(熔融)AlBAl2O3AlCl3(熔融)AlCAl(OH)3AlDAl2O3Al10以辉铜矿(Cu2S)为原料冶炼铜，其反应原理可表示为Cu2SO22CuSO2。下列说法不正确的是()A化合价发生变化的元素有3种BCu2S在该反应中既是氧化剂又是还原剂C1 mol O2参加反应时，上述反应转移电子总物质的量为4 molD SO2被分离、回收后氧化生成SO3，作为制取硫酸的原料二、填空题11.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 。实验结束时，应该先停止加热还是先停止通入CO并说明原因 。12在某次探究性学习中，老师要求同学们在实验室中用氧化铜、稀硫酸和铁来制取纯净的铜，并用所制得的铜进行一系列的探究性实验。甲、乙两位同学分别设计了如下两个制铜实验方案。甲：CuO溶于适量稀硫酸中；在的溶液中加入稍过量的铁，充分反应后，过滤、烘干，即得纯净的铜。乙：铁与稀硫酸反应得氢气；用氢气还原氧化铜，充分反应后即得纯净的铜。(1)若两位同学消耗的稀硫酸和铁的量分别相同，请判断他们所制得铜的质量大小关系 (填字母)。A相同 B甲多C乙多 D以上三种情况均有可能(2)丙同学认为上述两种方案都难以保证所制的铜的纯度，应对上述两种方案加以完善。甲同学的方案不完善的原因： ，完善乙同学的方案的一种方法是将所得的铜粉放入烧杯中，加入 ，不断搅拌然后 即得到纯净的铜。13钛(Ti)被称为继铁、铝之后的第三金属，钛白(TiO2)是目前最好的白色颜料。制备TiO