高中化学 第四章 化学与自然资源的开发利用 4.1.1 金属矿物的开发利用课件 新人教版必修2.ppt

第一节开发利用金属矿物和海水资源第1课时金属矿物的开发利用 目标定位 1 了解金属在自然界中的存在形式 认识金属冶炼的原理 2 掌握金属的冶炼方法 能根据不同金属的性质选择出正确的冶炼方法 3 掌握铝热反应原理及实验操作 能认识铝热反应在工业生产中的迁移应用 4 了解金属回收和资源保护的意义 体会化学在自然资源开发和利用中的意义 1 金属的存在 1 地球上的绝大多数金属元素是以化合态存在于自然界中的 因为多数金属的 2 在地壳中含量位于第一位的金属元素为 人类最早使用的金属是 生产 生活中应用最广泛的金属是 化学性质比较活泼 al cu fe 2 金属的性质 1 常见金属的活动性顺序如下 2 na al fe cu在金属活动顺序中由前至后顺序为 na al3 fe3 cu2 的氧化性由强至弱的顺序为 na al fe cu fe3 cu2 al3 na 3 初中学过的钢铁冶炼原料和原理 1 炼铁的主要原料是 焦炭 和空气 常见的铁矿石主要有 赤铁矿 磁铁矿 fe3o4 feco3 黄铁矿 fes2 3 回收利用废旧金属的意义是 保护 防止环境污染 初中 铁矿石 石灰石 fe2o3 菱铁矿 金属资源 4 2014 武汉中考 实验室里用如图所示装置还原fe2o3的过程中 可能生成fe3o4 feo或fe等固体物质 关于该实验 下列说法错误的是 a 实验时 试管中澄清的石灰水变浑浊 证明该反应有二氧化碳生成b 实验结束时 玻璃管中红色的氧化铁粉末变成黑色 该产物不一定是铁c 反应后 玻璃管中的固体物质的质量比反应前减少了 证明一定有铁生成d 为了减少空气污染 应增加尾气处理装置 解析 二氧化碳能使澄清的石灰水变浑浊 实验时 试管中澄清的石灰水变浑浊 说明生成了二氧化碳 故a正确 玻璃管中红色的氧化铁粉末变成黑色 可能是四氧化三铁 故b正确 在三氧化二铁生成四氧化三铁 氧化亚铁 铁的过程中 固体质量都是减少的 故质量减少有可能生成四氧化三铁 氧化亚铁 故c错误 为了减少空气污染 可以将尾气点燃或收集 故d正确 答案 c 知识点一金属的冶炼1 冶炼原理将金属从其化合物中出来 2 冶炼方法 1 热分解法适用于金属的冶炼 还原 不活泼 3 高温还原法适用于大多数中等活泼的金属的冶炼 常用的还原剂有等 焦炭 一氧化碳 氢气 对应练习 1 下列金属元素在自然界中以游离态形式存在的是 a feb nac ald au 解析 金化学性质稳定 不易与其他物质反应 所以以单质形态存在 而其他三种金属都以化合态存在 答案 d 解析 根据金属活动性顺序来判定金属的冶炼方法 c项中因为mgo熔点高 常用作耐火材料 所以工业上往往不是电解mgo 而是电解熔融的氯化镁来制取镁 答案 c 知识点二金属资源的合理开发利用1 合理开发利用金属资源的意义 金属矿物资源是再生资源且贮量有限 冶炼过程中会消耗大量能量 也易造成环境污染 故应合理开发利用金属资源 不可 2 有效利用金属资源的途径 1 提高金属矿物的 2 减少金属的使用量 3 加强金属资源的 4 使用代替金属材料 利用率 回收和再利用 其他材料 对应练习 3 垃圾是放错了位置的资源 应该分类回收 生活中废弃的铁锅 铜制导线 铝制易拉罐等 可以归为一类加以回收 它们属于 a 氧化物b 金属或合金c 盐d 碱 答案 b 4 下列说法不正确的是 a 自然界中不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有限的 因此 应提高金属矿物的利用率d 废旧金属的回收利用 有利于环境保护 解析 自然界中的金属绝大多数以化合态形式存在 极少数金属如au pt等以游离态存在 a错误 金属活动性不同 金属阳离子被还原的难易程度不同 冶炼方法不同 b正确 金属资源是有限的 既要提高金属矿物的利用率 又要回收利用废旧金属 c d正确 答案 a 探究点一金属的冶炼1 金属冶炼的原理和步骤 1 原理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 2 步骤 2 金属活动性顺序与金属冶炼方法的关系 3 热还原法的分类及优缺点 1 分类 2 优缺点用氢气还原法冶炼金属 纯度高 但成本也高 用一氧化碳和炭还原法冶炼金属 纯度低 冶炼成本也低 用铝热法可以冶炼熔点高难冶炼的金属 成本较高 答 不对 两个反应的条件是不同的 实际上fe的还原性比h2强 3 为什么越活泼的金属 被人类利用得越晚 答 因为金属越活泼 其离子的氧化性越弱 就越难被还原 故制取和应用的时间越晚 1 冶炼金属一般有下列四种方法 焦炭法 水煤气 或氢气 或一氧化碳 法 活泼金属置换法 电解法 四种方法在工业上均有应用 古代有 火烧孔雀石炼铜 湿法炼铜 现代有 铝热法炼铬 从光卤石中炼镁 对它们的冶炼方法的分析不正确的是 a 用 b 用 c 用 d 用 答案 b 探究点二铝热反应1 铝热反应 2 铝热反应的实验操作 特别提醒 1 理解铝热反应的实质是置换反应 利用铝的活泼性置换出较不活泼的金属 在判断铝热反应是否能发生时 应首先看金属的活泼性 1 能否用铝热反应冶炼金属镁 答 不能 铝热反应的实质是置换反应 利用铝的活泼性置换出较不活泼的金属 镁比铝活泼 只能利用电解法冶炼 2 铝热反应中镁带和氯酸钾的作用分别是什么 答 镁带燃烧放出大量的热 使氯酸钾分解产生氧气 促使镁带更加剧烈燃烧 产生更多热量 从而使铝热剂在高温下发生反应 2 用如图所示的装置做铝热反应实验 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 把序号填写在横线上 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 解析 1 铝热反应为2al fe2o32fe al2o3 该反应中fe2o3作氧化剂 al作还原剂 2 全为该铝热反应的现象 3 铝热反应实验中为使熔融物易落下通常在内层纸漏斗底部剪一个孔 为防止溅落物炸裂蒸发皿 蒸发皿内盛沙子 反应中镁条引起氯酸钾分解 氯酸钾引发铝热反应 答案 1 fe2o3 2alal2o3 2fefe2o3al铝热 2 3 使熔融物易于落下防止溅落物炸裂蒸发皿引起氯酸钾分解引发铝热反应 例1 金属锂是密度最小的金属 等质量的金属锂能释放出更多的电子 故常用来制造高能量电池 已知锂的金属性介于钠和镁之间 则下列能冶炼出金属锂的方法是 a 电解法b 热还原法c 热分解法d 铝热法 解析 可以根据金属活动性与金属冶炼方法之间的联系来推断 锂的金属性介于钠和镁之间 应该与钠 镁的冶炼方法相同 即用电解法 答案 a 知能提升 金属冶炼方法的选择依据 1 选择何种方法冶炼金属 应依据金属在自然界中的存在形态和金属的活动性 金属冶炼时 金属元素由化合态变为游离态 金属活动性不同 其阳离子得电子能力不同 得电子能力强的 易被还原 可选用加热法或热还原法 得电子能力弱的较难被还原 可用电解法 2 同一种金属可能有不同的冶炼方法 可根据原料 生产设备 金属的用途等来确定 如金属cu可用热还原法 湿法冶炼 3 铝热反应是利用铝的强还原性 在高温下将相对不活泼且熔点高的金属从其金属氧化物中还原出来 因此只有比al活动性弱的金属才能用铝热法冶炼 变式训练 1 不能用热分解法制得的金属是 fe ag mg hga b c d 解析 热分解法一般用于很不活泼的银 汞等金属的冶炼 它们的化合物大多不稳定 比如氧化银受热时能够分解为相应的金属单质 而活泼金属的化合物一般相当稳定 加热很难分解 因此 比较活泼的铁和镁不能够通过热分解法制得 答案 a 例2 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 解析 金属的冶炼过程与电子的得失有关 与金属的导电性无关 答案 b 知能提升 铝热反应试题的分析在无机框图推断中常出现反应模式 且a c为单质 b d是化合物 分析该反应的特点 该反应是置换反应且条件是高温 可初步确定是铝热反应 且a是铝 再结合其他的条件确定其他物质 答案 b 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 解析 金的性质稳定 在强热条件下也不反应 答案 b 2 下列说法中 正确的是 a 简单地说 金属的冶炼就是把金属单质从其矿物中分离出来b 金属冶炼过程中 被冶炼的金属只能被氧化c 金属冶炼过程中 被冶炼的金属只能被还原d 金属冶炼过程中 被冶炼的金属既可被氧化 也可被还原 解析 金属冶炼的原理是利用氧化还原反应 把金属矿物中的金属阳离子还原成金属单质 因此 金属冶炼过程中 被冶炼的金属只能被还原 答案 c 3 2016 武汉高一检测 不同的金属 其冶炼方法也可能不同 主要原因是 a 金属的