人教版必修2 第4章第1节 开发利用金属矿物和海水资源（第1课时） 课件（63张）.pptx

第1课时金属矿物的开发利用 第四章第一节开发利用金属矿物和海水资源 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 学习目标定位 内容索引 一金属的冶炼 二铝热反应 当堂检测 40分钟课时作业 一金属的冶炼 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mn ne m 答案 导学探究 游离 金和铂 化合 氧化还原 还原 化合物 单质 活动 答案 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 汞 银 强 答案 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 强 失去 弱 得到 答案 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 焦炭 一氧化碳 氢气 活泼金属 如铝 答案 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 节约矿物资源 节约能源 减少环境污染 回收利用 归纳总结 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 答案 热分解 热还原 电解 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 答案 金属单质还原性 失电子能力依次 金属阳离子氧化性 得电子能力依次 减弱 增强 活学活用 1 2 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 解析答案 1 2 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 发生的反应分别是 fe cuso4 feso4 cu 符合 答案b 1 2 返回 解析答案 2 分别用氢气和金属作还原剂治炼金属 所得金属纯度的说法正确的是 a 用氢气的纯度高b 用金属的纯度高c 二者相同d 无法比较 解析过量的h2不会残留在被还原的金属中 所以用h2还原得到的金属纯度高 a 二铝热反应 导学探究 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5g炒干的氧化铁粉末和2g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 答案 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 fe2o3 al 铝热 使熔融物易于落下 答案 蒸发皿盛沙 镁条 氯酸钾 4 如何用简单的方法证明生成物中有金属铁 防止溅落物炸裂蒸发皿 引燃剂 引起氯酸钾分解 助燃剂 为镁条继续燃烧提供氧气 引发铝热反应 答案用磁铁吸引生成物 磁铁上有黑色物质被吸附 则证明生成物中有金属铁 相关视频 归纳总结 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 3 4 答案 活学活用 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 b 3 4 解析答案 4 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 a 3 2b 2 3c 1 1d 28 9 解析本题应分析两个过程中电子转移的数目 铝置换出铁 铁再和盐酸反应生成h2和铝直接与烧碱反应生成h2转移的电子数目应该相同 化学方程式如下 2al 3feoal2o3 3fe 3fe 6hcl 3fecl2 3h2 2al 2naoh 2h2o 2naalo2 3h2 由此可看出两种情况下生成的气体的质量比为1 1 答案c 3 4 学习小结 返回 当堂检测 1 2 4 3 5 解析答案 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 b 1 2 4 3 5 解析答案 2 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 1molfe3o4被co还原成fe 转移9mole d 铝热法还原铁的反应中 放出的热量能使铁熔化 解析c项 应转移8mole c 1 2 4 3 5 3 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 解析答案 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 1 2 4 3 5 解析alcl3是共价化合物 熔融时不导电 故不可用电解alcl3的方法制备金属铝 a正确 制备单质时涉及化合价变化 是氧化还原反应 制玻璃的反应是sio2 na2co3na2sio3 co2 和sio2 caco3casio3 co2 化合价未发生变化 不属于氧化还原反应 b错误 so2可以转化成so3 进而生成h2so4 feo与co在高温下可生成fe c正确 制备硅的过程中 利用沸点不同进行分馏 将sicl4从杂质中提取出来 再与h2发生置换反应得到高纯硅 d正确 答案b 1 2 4 3 5 4 有0 4g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 75g沉淀 这种铁的氧化物的化学式是 a feob fe2o3c fe2o4d feo和fe2o3 解析答案 1 2 4 3 5 解析co和铁的氧化物反应时 氧化物中的一个o原子对应一个co2分子 每一个co2分子对应一个caco3 所以有下列的关系式 假设0 4g该氧化物中含xgo o co2 caco316100 xg0 75g解得x 0 12 答案b 1 2 4 3 5 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 解析答案 返回 1 2 4 3 5 解析选择的方法应以节约原料和降低成本为标准 同时有较高的产率 并易分离 根据每种金属的特点应选择最佳方案 其中 5 k rb cs ti等利用的原理比较特别 不是用活泼金属置换不活泼金属 而是平衡的原理 如na kclnacl k 抽离钾蒸气此反应得以继续进行 而ti是用na来置换的 4na ticl44nacl ti或用mg来置换 2mg ticl42mgcl2 ti 答案 1 返回 2 3 4 5 40分钟课时作业 1 2 4 3 5 6 一 金属的性质及应用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 如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 7 8 10 9 11 12 13 14 经典基础题 15 解析答案 解析由于人类掌握科学知识的局限性 越活泼的金属越难以冶炼 故发现年代越晚 d 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 2 下列金属元素在自然界中可以游离态形式存在的是 a kb nac cad au 1 2 4 3 5 6 7 8 10 9 11 12 13 14 15 解析答案 d 3 下列物质投入溶液中 溶液质量减轻的是 a caco3投入到hcl溶液中b na2co3投入稀硫酸中c fe粉投入cuso4溶液中d fe粉投入稀hcl溶液中 1 2 4 3 5 6 7 8 10 9 11 12 13 14 15 解析答案 解析a b项相当于把cao na2o分别投入到酸溶液中 故其溶液质量增加 c项fe元素进入溶液 cu以单质形式析出 fe 56 相对原子质量小于cu 64 故c项符合题意 d项fe元素进入溶液 hcl h以单质形式析出 故d项溶液质量增加 c 4 除去cu粉中的al粉不能 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 1 2 4 3 5 6 7 8 10 9 11 12 13 14 15 解析答案 解析a c d项均可溶解al使其进入溶液 从而与cu分离 故选b项 b 5 实验室欲使1 6g氧化铁完全还原 事先应准备的co在标况下的体积为 a 672mlb 336mlc 大于672mld 小于336ml 1 2 4 3 5 6 7 8 10 9 11 12 13 14 15 解析答案 解析由3co fe2o32fe 3co2可知消耗co672ml 但气体与固体反应不充分 反应前要先通入一会儿co赶尽空气 fe冷却要在co的气氛中 故co实际用量应大于672ml c 6 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 1 2 4 3 5 6 7 8 10 9 11 12 13 14 15 解析答案 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 a 97 8 770 b 770 774 c 774 882 9 d 1413 1500 解析在金属活动性顺序表中 na排在k的后面 似乎不能从k的熔融盐中置换出k 但将na与kcl共熔 其共熔体中na k cl 和e 自由移动 如果继续加热 则na k nacl和kcl先沸腾者先逸出 工业上 就是采用这种原理用na还原k的 因为k的沸点比na nacl kcl的沸点都低 且低于nacl的熔点 答案c 1 2 4 3 5 6 7 8 10 9 11 12 13 14 15 二 金属的冶炼方法7 不能用热分解法制得的金属是 fe ag mg hga b c d 1 2 4 3 5 6 7 8 10 9 11 12 13 14 15 解析答案 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 a 8 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 1 2 4 3 5 6 7 8 10 9 11 12 13 14 15 解析答案 解析热还原法冶炼金属的反应一定不是复分解反应 也一定不是分解反应 不一定是置换反应 如3co fe2o32fe 3co2 但一定是氧化还原反应 a 9 电解无水mgcl2所得镁蒸气冷却后即得固体镁 镁可在下列哪种气体氛围中冷却 a h2b co2c o2d 空气 1 2 4 3 5 6 7 8 10 9 11 12 13 14 15 解析答案 解析mg在加热条件下可与o2 co2 n2反应 故选a a 10 下列有关金属冶炼的说法中 不正确的是 a 用电解熔融氯化镁的方法冶炼金属镁b 在加热情况下利用氢气还原三氧化二铝得到金属铝c 用铝热法炼得熔点较高的金属铬d 直接加热氧化汞得到金属汞 1 2 4 3 5 6 7 8 10 9 11 12 13 14 15 解析答案 解析铝的活泼性比氢强 应选用电解法冶炼 b 11 将氢气通过10gcuo粉末加热片刻 冷却后剩余固体质量为8 4g 那么下列计算正确的是 a 有1 6gh2o生成b 有8 4gcu生成c 有80 的cuo被还原d 实验过程中所消耗的氢气为0 2g 1 2 4 3 5 6 7 8 10 9 11 12 13 14 15 解析答案 解析cuo h2h2o cu固体质量减少 m802186416xym h2o m cu 10 8 4 1 6m h2o 1 8gm cu 6 4g被还原的cuo为 100 100 80 参与反应消耗h2为0 2g 但实际提供的氢气大于0 2g 1 2 4 3 5 6 7 8 10 9 11 12 13 14 15 答案c 12 铜是生活中常见的金属 请回答下列问题 1 cu不活泼 通常情况下不与稀硫酸反应 但向cu和稀硫酸的混合物中滴入h2o2溶液后 溶液很快变蓝色 试写出该反应的离子方程式 1 2 4 3 5 6 7 8 10 9 11 12 13 14 15 解析答案 解析金属铜投入稀硫酸中不发生反应 但再加入h2o2溶液后铜开始溶解 溶液逐渐变为蓝色 说明过氧化氢在酸性溶液中具有氧化性 能溶解铜 离子方程式为cu h2o2 2h cu2 2h2o 能力提升题 cu h2o2 2h cu2 2h2o 2 将硫酸铜溶液和碳酸钠溶液混合 会析出cu2 oh 2co3绿色固体 试写出该反应的离子方程式 1 2 4 3 5 6 7 8 10 9 11 12 13 14 15 解析答案 解析将硫酸铜溶液和碳酸钠溶液混合 会析出cu2 oh 2co3 反应的化学方程式为2cu2 2h2o cu2 oh 2co3 2h 3 火法炼铜的原理 cu2s o22cu so2 在该反应中每生成1molcu 转移 mole 1 2 4 3 5 6 7 8 10 9 11 12 13 14 15 解析答案 解析反应中cu元素化合价由 1价降低到0价 o元素化合价由0价降低到 2价 s元素化合价由 2价升高到 4价 由方程式可知生成2molcu 转移6mol电子 则该反应中每生成1molcu 转移3mol电子 3 4 据报道 有一种叫thibacillusferroxidans的细菌在有氧气存在的酸性溶液中 可将黄铜矿 cufes2 氧化成硫酸盐 4cufes2 2h2so4 17o2 4cuso4 2fe2 so4 3 2h2o 利用反应后的溶液 按如下流程可制备胆矾 cuso4 5h2o 1 2 4 3 5 6 7 8 10 9 11 12 13 14 15 解析答案 检验溶液b中fe3 是否被除尽的实验方法 解析检验溶液b中fe3 是否被除尽的试剂是kscn溶液 滴入kscn溶液 若溶液变红证明含有fe3 反之 则不含fe3 1 2 4 3 5 6 7 8 10 9 11 12 13 14 15 答案滴入kscn溶液 若溶液变红证明含有fe3 反之 则不含fe3 在实验室中 从溶液b中提炼金属铜的原理 用化学方程式表示 从溶液b中获得cuso4 5h2o的方法 等 1 2 4 3 5 6 7 8 10 9 11 12 13 14 15 解析答案 解析硫酸铜溶液得到金属铜的方法 可以加入铁粉置换铜 反应的化学方程式为cuso4 fe feso4 cu 从溶液b中获得cuso4 5h2o的方法为蒸发浓缩 冷却结晶 过滤 cuso4 fe feso4 cu 蒸发浓缩冷却结晶过滤 13 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 2 4 3 5 6 7 8 10 9 11 12 13 14 15 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 1 2 4 3 5 6 7 8 10 9 11 12 13 14 15 解析答案 解析检验是否生成单质 在反应结束后 待玻璃管内的固体冷却 取少量放于试管中 加少量盐酸 若产生无色无味气体 h2 则证明生成了单质铁 反应结束后 得到的铁还是赤热的 若先停止通入co 会导致铁又被氧化 所以 应该先停止加热 待玻璃管内的固体冷却后 再停止通入co 1 2 4 3 5 6 7 8 10 9 11 12 13 14 15 2 取少量粉末放于试管中 加少量盐酸 若产生无色无味气体 则证明生成了单质铁 3 收集未反应的co 防止污染空气先停止加热 防止生成的铁再次被氧化 14 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 1 2 4 3 5 6 7 8 10 9 11 12 13 14 15 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 1 2 4 3 5 6 7 8 10 9 11 12 13 14 15 解析答案 解析在用氢气还原氧化铜的反应中 应先通入h2 赶走空气 然后才能加热 并且反应结束后应先撤去酒精灯 再停止通入h2 因此所制得的h2并没有全部参与cu