开发利用金属矿物和海水资源第一课时

第四章化学与自然资源的开发利用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长沙市第十一中学高一化学2020年上学期长沙市第十一中学高一化学2020年上学期学习目标

1了解金属在自然界中存在的形态。2掌握金

属冶炼的一般方法和原理，了解适用于不同

金属的冶炼方法。3

掌握铝热反应的原理及实验方法4了解金属回收意义，树立环保意识。一、金属在自然界中的存在形态游离化合【联想】金属在自然界中的存在形式与金属的活泼性有关。基础认知长沙市第十一中学高一化学2020年上学期二、金属冶炼1冶炼原理和实质：还原长沙市第十一中学高一化学2020年上学期基础认知2冶炼方法：1常用方法。长沙市第十一中学高一化学2020年上学期【注意】冶炼铝时不用氯化铝，因为氯化铝为共价化合物；冶炼镁时不用氧化镁，因为氧化镁的熔点高。基础认知2其他方法。FeCuSO4====FeSO4CuCu2SO22CuSO2高温====长沙市第十一中学高一化学2020年上学期基础认知三、金属资源的合理开发利用1合理开发利用金属资源：金属矿产资源是不可再生资源。长沙市第十一中学高一化学2020年上学期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_____和再利用；4使用其他材料代替金属材料。利用率回收基础认知1金属冶炼的实质是A金属元素失去电子B金属元素获得电子C金属元素被氧化了D金属元素可能被氧化了，也可能被还原了长沙市第十一中学高一化学2020年上学期2不同金属的冶炼，其冶炼方法也可能不同，主要原因是A金属的活动性不同B金属在自然界中的分布不同C金属在自然界中的存在形式不同D金属在自然界中的含量不同3有关金属的冶炼原理下列说法正确的是A肯定发生的是置换反应B肯定发生的是分解反应C肯定发生的是氧化还原反应D只能用金属作还原剂冶炼金属基础检测1【解析】选B。大多数金属元素在自然界中以化合态形式存在，其化合价为正价，在冶炼过程中得电子被还原，故B项正确。长沙市第十一中学高一化学2020年上学期2【解析】选A。根据金属的活动性不同，对不同的金属采取不同的冶炼方法，A正确。3【解析】选C。金属大部分以化合态存在于自然界中，且金属元素无负化合价，所以金属冶炼的实质是将化合态金属元素还原为游离态，必定发生氧化还原反应，但是不一定是置换反应，如CO还原Fe2O3。还原剂可以是金属，如Fe还原CuSO4，也可以是非金属，如H2还原CuO。基础检测4能用热分解法制得的金属是

长沙市第十一中学高一化学2020年上学期5下列各组物质中，均能使Fe2O3还原成单质铁的是、O2、H2 、CO2、C2、H2O、O2 、C、H26下列化学反应在金属冶炼工业中还没有得到应用的是熔融2NaCl2↑ 33C2Al3CO↑33CO2Fe3CO2 4AgO2↑

电解====高温====高温====加热====基础检测4【解析】选B。热分解法一般用于很不活泼的银、汞等金属的冶炼，它们的化合物大多数不稳定，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，受热难分解。因此，比较活泼的钠、镁和铁不能够通过热分解法制得。长沙市第十一中学高一化学2020年上学期5【解析】选D。Fe是化学性质较活泼的金属，用强还原剂如Al、C、H2、CO等在一定条件下都能把铁从其氧化物中还原出来。6【解析】选B。目前金属铝的制备方法是电解氧化铝，其他选项中所涉及的内容均符合生产实际。基础检测一、金属的活泼性与冶炼方法1金属的冶炼原理：金属冶炼的实质是使金属化合物中的金属阳离子得到电子被还原为金属单质的过程，即：Mnne-====M。长沙市第十一中学高一化学2020年上学期2金属活动性顺序与金属冶炼方法的关系：金属的活动性顺序KCaNaMgAlZnFeSnPb(H)CuHgAgPtAu金属原子失电子能力强→弱金属离子得电子能力弱→强主要冶炼方法电解法热还原法热分解法物理方法拓展提升3金属冶炼的三个步骤及目的：步骤目的矿石富集除去杂质、提高矿石中有效成分的含量冶炼用适当还原剂把矿石中的化合态金属还原，得到粗金属单质精炼加入试剂除杂或电解精炼，得到纯金属长沙市第十一中学高一化学2020年上学期【易错提醒】1金属冶炼方法并不是唯一的，如铜的冶炼方法有湿法、火法，并不一定是热还原法。2金属冶炼方法的选择，还应该注意金属元素在自然界中的存在形式。拓展提升1各种热还原法的比较长沙市第十一中学高一化学2020年上学期2各种热还原法的优缺点：优点缺点H2还原法金属纯度高工业成本高CO和C还原法工业成本低金属纯度低，产生污染性气体CO铝热法可以冶炼高熔点、难以冶炼的金属工业成本较高拓展提升1在冶金工业上，均能用化学还原剂制得的一组金属是、Mg、Al、n、Fe、Fe、Cu 、Al、n、Fe长沙市第十一中学高一化学2020年上学期2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铝热法针对训练1【解题指南】解答本题注意以下两点：1熟记金属活动性顺序。2中等活泼的金属利用热还原法冶炼。长沙市第十一中学高一化学2020年上学期【解析】选C。Na、Mg、Al的冶炼方法为电解法；n、Fe、Cu的冶炼方法为化学还原剂还原法。【延伸探究】1上题中均采用电解法冶炼的一组金属是________。提示：选A。Na、Mg、Al活泼性很强，冶炼方法为电解法。2工业用火法冶炼金属铜的化学方程式为_______。提示：Cu2SO22CuSO2。高温====2【解题指南】解答本题应注意以下两点：1金属的活泼性决定其冶炼方法。2明确各类冶炼方法的适用范围。【解析】选A。锂的金属性介于钠、镁之间，应该与Na、Mg的冶炼方法相同。针对训练3，然后得到铝。而不是电解氯化铝，其主要原因是3是共价化合物，其熔融态不导电2会污染大气C用氢气还原氧化铝即可得到铝3不存在长沙市第十一中学高一化学2020年上学期4下列叙述错误的是A炼铁时，还原剂CO将铁从铁矿中还原出来用电解法冶炼C汞的冶炼只能用还原剂法D铝的冶炼一般用还原剂法针对训练3【解析】选A。AlCl3是共价化合物，其熔融态不导电，A正确；Cl2虽然会污染大气，但电解NaCl制金属钠时也产生Cl2，况且Cl2还是重要的化工原料，B错误；铝是活泼金属只能利用电解法制取，C错误；固体、溶液中均存在氯化铝，D错误。长沙市第十一中学高一化学2020年上学期4【解析】选C、D。活泼金属、Na、Ca、Al用电解法冶炼，故D错；多数金属的冶炼用热还原法如Fe、W、Cr等；有些不活泼金属用热分解法就可制得，如Hg、Ag等，故C错。针对训练二、铝热反应思考探究：铝热反应在工业生产中用途广泛，根据铝热反应的实验操作和装置，思考下列问题：1铝热反应的工作原理是什么？铝起什么作用？2铝热反应有什么特点和用途？长沙市第十一中学高一化学2020年上学期拓展提升1铝热反应：概念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原理Al作还原剂，另一种金属氧化物作氧化剂，用铝将金属氧化物中的金属置换出来长沙市第十一中学高一化学2020年上学期铝热剂铝粉和某些金属氧化物(Fe3O4、Cr2O3、V2O5等)组成的混合物反应特点在高温下进行，反应迅速并放出大量的热，新生成的金属单质呈熔融态且易与Al2O3分离应用冶炼难熔的相对较不活泼的金属(V、Cr、Mn等)、焊接钢轨等拓展提升2铝热反应实验：长沙市第十一中学高一化学2020年上学期【实验现象】1镁带剧烈燃烧。2氧化铁粉末和铝粉在较高温度下发生剧烈的反应。3反应放出大量的热，并发出耀眼的白光。4纸漏斗的下部被烧穿，有熔融物落入沙子中。【实验结论】在高温下，铝与Fe2O3发生反应，放出大量的热。拓展提升3铝热反应的注意事项：1氯酸钾的作用是提供氧气，使镁带快速充分反应。2要保证纸漏斗重叠时四周均为四层，且内层纸漏斗一定要用水润湿，以防高温物质从纸漏斗四周溅出。3要用盛有细沙的蒸发皿接收熔融物，既要防止蒸发皿炸裂，又要防止熔融的液体溅出伤人。长沙市第十一中学高一化学2020年上学期2铝热反应实验：【易错提醒】有关铝热反应的两个易错点1铝热反应可以用于焊接钢轨，但工业上不用该方法炼铁，因为铝比铁的冶炼成本更高。2由于铝只能冶炼活泼性比其弱的金属，所以并不是铝与所有金属氧化物的混合物都叫铝热剂，如Al和MgO的混合物不能叫铝热剂。拓展提升1铝热反应的使用范围：利用铝热反应解决问题时，要理解铝热反应的实质是置换反应，利用铝置换出相对不活泼的金属，在判断铝热反应能否发生时，应首先比较铝与被还原金属的活动性强弱。即不能利用铝热反应冶炼Na、Mg等活泼性比其强的金属。长沙市第十一中学高一化学2020年上学期2铝热反应中的“三剂”：引燃剂：镁条助燃剂：氯酸钾铝热剂：铝粉与金属氧化物Fe2O3、Cr2O3等粉末组成的混合物。拓展提升1如图所示进行铝热反应，回答下列问题：长沙市第十一中学高一化学2020年上学期1写出该反应的化学方程式：__________________________，反应中________是氧化剂，______是还原剂，该反应属于________反应填四种基本反应类型。2选出该实验的实验现象填写序号：__。①镁带剧烈燃烧；②放出大量的热，并发出耀眼的光芒；③纸漏斗的下部被烧穿；④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：①内层纸漏斗底部剪一小孔：_________；②蒸发皿盛沙：_____________________；③镁带：__________________________；④氯酸钾：________________________。针对训练【解题指南】解答本题需注意以下3点：1铝热反应为置换反应，利用了铝的强还原性；2铝热反应放出大量的热使难熔金属熔化；3镁带燃烧放热使氯酸钾分解，从而引发铝热反应。长沙市第十一中学高一化学2020年上学期【解析】1铝热反应为2AlFe2O32FeAl2O3，该反应中Fe2O3作氧化剂，Al作还原剂。2①②③④全为该铝热反应的现象。3铝热反应实验中①为使熔融物易落下通常在内层纸漏斗底部剪一小孔；②为防止溅落物炸裂蒸发皿，蒸发皿内盛沙子；③反应中镁带引起氯酸钾分解；④氯酸钾引发铝热反应。高温====答案：1Fe2O32AlAl2O32FeFe2O3Al置换2①②③④3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高温====针对训练2.下列关于铝热反应2Al+Fe2O3Al2O3+2Fe的说法不正确的是(

)A.该反应中Al作还原剂B.该反应中氧化产物与还原产物的物质的量之比为1∶2C.该反应中冶炼1