【导学案设计】高中化学 4.1.1金属矿物的开发利用学案 新人教版必修2.doc

第1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1.以金属矿物的开发和利用为例,认识化学方法在实现物质转化中的作用,体会保护金属资源的重要性。2.掌握几种重要金属(na、mg、al、fe、cu)的制备方法。3.了解铝热法制备金属的操作方法和实验原理。通过金属冶炼的基本原理,让学生认识化学是冶金工业的重要科学基础,金属活动性和氧化还原反应发生的条件是选择金属冶炼方式的主要依据。金属的冶炼1.存在自然界中,以游离态存在的金属有金、铂等少数金属,大部分金属以化合态存在于自然界中。2.原理:将金属从其化合物中还原出来。3.方法:利用金属活泼性的不同,采用不同的冶炼方法。(1)热分解法对于不活泼金属,可以直接用加热分解的方法从其化合物中还原出来。hgo的分解反应2hgo2hg+o2ag2o的分解反应2ag2o4ag+o2(2)电解法对于非常活泼的金属,工业上常用电解法冶炼。nacl的电解反应2nacl(熔融)2na+cl2mgcl2的电解反应mgcl2(熔融)mg+cl2al2o3的电解反应2al2o3(熔融)4al+3o2(3)热还原法大部分金属都是通过高温下发生氧化还原反应来完成,常用的还原剂有焦炭、一氧化碳、氢气等。高炉炼铁的反应fe2o3+3co2fe+3co2铝热法炼铁的反应fe2o3+2al2fe+al2o3火法炼铜的反应cu2s+o22cu+so2湿法炼铜的反应fe+cuso4feso4+cu4.铝热反应(1)原理:铝和某些金属氧化物在高温下发生的剧烈的氧化还原反应。(2)应用:一般用于金属的大面积焊接和冶炼难熔金属。1.电解法制备活泼金属时,含活泼金属的化合物应是什么状态?用惰性电极电解氯化钠溶液时,其产物是什么?【答案】熔融态;氯气、氢气、氢氧化钠。2.金属冶炼的实质是什么?【答案】将金属的化合物还原为金属单质。3.不同的金属其冶炼方法一般也不同,确定金属冶炼方法依据是什么?【答案】金属冶炼方法的确定跟金属活动性有关,活泼金属常用电解法,较活泼金属常用热还原法,不活泼金属常用热分解法。探究1:铝热反应如图所示,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。在内层滤纸的底部剪一个孔并湿润内层滤纸,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。(1)请描述该实验的实验现象并写出反应的化学方程式。(2)蒸发皿中盛沙的目的是什么?(3)若将氧化铁换成氧化镁,则该反应能否发生?为什么?【答案】(1)实验现象: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;有红热状液珠落入蒸发皿中。发生反应的化学方程式为2mg+o22mgo、fe2o3+2alal2o3+2fe。(2)防止滴落物炸裂蒸发皿。(3)不能;镁比铝活泼,铝不能置换镁。铝热反应中,镁条和氯酸钾分别有什么作用?【答案】点燃镁条用来提供引发反应的热能,氯酸钾的作用是分解提供氧气,使镁条快速充分燃烧。探究2:金属冶炼方法的选择下列金属冶炼的反应原理,不合理的是()。a.2nacl(熔融)2na+cl2b.mgo+h2mg+h2oc.feo+cofe+co2d.2hgo2hg+o2【解析】镁是较活泼的金属,只能用电解法冶炼。【答案】b1.能否用电解熔融氯化铝的方法来制备铝?【答案】不能,因为氯化铝为共价化合物,熔融态不导电,且氯化铝的沸点比熔点低,加热易升华。2.为什么不用电解氧化镁而选用电解氯化镁的方法制备镁?【答案】氯化镁的熔点比氧化镁的熔点低,用氯化镁为原料制备镁更节约能源。金属活动性顺序表中,各金属的冶炼方法如下:1.目前,工业上冶炼铝常采用的方法是()。a.co或氢气还原法b.铝热反应法c.电解法d.热分解法【答案】c2.下表中金属的冶炼原理与方法不匹配的是()。冶炼原理方法a2hgo2hg+o2 热分解法b2al2o3(熔融)4al+3o2电解法ccu2s+o22cu+so2热分解法dfe2o3+2al2fe+al2o3热还原法【解析】冶炼金属的方法有热分解法、电解法、热还原法等,c项属于火法炼铜,其不属于上述方法中的任何一种。【答案】c3.下列金属铁、镁、锰、矾、铬,可用铝热法制备的有()。a.b.c.d.【解析】可用铝热法制备的金属通常具有较高的熔点,且不能比铝活泼。【答案】c4.冶炼金属一般有下列方法:焦炭法水煤气(或氢气、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。(1)请对下表中的金属冶炼方法进行分析,从上述四种方法中选择相应的序号填入表中空格:火烧孔雀石炼铜湿法炼铜铝热法炼铜从光卤石(kclmgcl26h2o)中炼镁 请写出火烧孔雀石炼铜所发生反应的化学方程式(写主要的两个):、。(2)请再各举出一个使用上述方法冶炼金属的例子(用化学方程式表示):、。【答案】(1);cu2(oh)2