《第一单元-金属的冶炼方法》参考课件

专题9金属与人类文明第一单元金属的冶炼方法发展目标体系构建1.能从物质性质与反应条件角度解释不同金属冶炼方法的差异。2.认识我国古代文明与金属冶炼的关系。3.感受物质制备中丰富的化学思想。一、金属的物理性质1．金属材料的优异性能有良好的可塑性，坚固耐用，具有导电、导热性能。基础知识填充2．金属的存在形式(1)在自然界中，只有少量的金属元素以游离态形式存在于地壳中，如自然金和自然银。通过熔铸的方法即可对金属进行加工和锻造。(2)地壳中的大部分金属元素都是以化合态形式存在的。例如铁元素存在于赤铁矿(主要成分是

)中，铝元素存在于铝土矿(主要成分是

)中。Fe2O3Al2O3微点拨：金属的存在形式与其活动性有关。一般而言，活动性较强的金属，在自然界以各种各样的化合态存在；活动性较弱的金属，可能以游离态存在。有的金属元素还能以游离态和化合态两种形式存在。二、金属的冶炼1．金属冶炼利用化学反应使金属元素从

变为

的过程称为金属冶炼。工业上常用的金属冶炼方法有

、

和

等。化合态游离态热分解法高温还原法电解法2．常用金属冶炼方法(1)金属活动性顺序与金属冶炼方法的关系(2)冶炼方法的应用实例

高温

高温

电解

电解

电解冰晶石实验原理Al作还原剂，金属氧化物作氧化剂，用铝将氧化物中的金属置换出来实验操作(3)铝热反应实验实验现象(1)镁条剧烈燃烧(2)氧化铁粉末和铝粉发生剧烈的反应(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，有熔融物落入沙中实验结论在高温下，铝粉与Fe2O3发生反应，放出大量的热，化学方程为：

2Al＋Fe2O3

2Fe＋Al2O3高温微点拨：(1)铝热反应的引燃剂为镁带，助燃剂为氯酸钾。(2)铝热剂为混合物，是由铝粉和某些难溶的金属氧化物(Fe2O3、Fe3O4、Cr2O3、V2O5、MnO2等)粉末组成的。(3)镁带要打磨除去表面的氧化膜，否则难以点燃；氧化铁粉末与铝粉要选择干燥的；铝粉要用没有被氧化的，否则反应难以进行。(4)蒸发皿中的细沙要适量，既要防止蒸发皿炸裂，又要防止熔融的液体溅出伤人。当铁轨有缝隙时，维修工人常将铝粉与氧化铁的混合物引燃，使熔融的铁水流入铁轨的裂缝，冷却后就将铁轨牢牢地粘结在一起。你知道其工作原理吗？[提示]

高温条件下，铝粉与氧化铁发生铝热反应：Fe2O3＋2Al2Fe＋Al2O3。高温1．判断正误(正确的打“√”，错误的打“×”)(1)有些活泼金属(如铝)可用作热还原法的还原剂。()(2)加强热，使氧化铜在高温条件下分解可制备单质铜。

()(3)金属冶炼的实质是金属阳离子得到电子被还原成金属原子。

()(4)回收旧金属可以重新制成金属或它们的化合物，这符合可持续发展的理念。 ()√√√×即时验证2．下列金属冶炼原理错误的是(

)A．2NaCl(熔融)2Na＋Cl2↑B．MgO＋H2

Mg＋H2OC．Fe3O4＋4CO

3Fe＋4CO2D．2HgOHg＋O2↑电解高温B

[Na、Mg通常用电解法制取，Fe可用热还原法制取，Hg可用加热其氧化物的方法制取。Mg的活动性比H强，H不能置换出Mg，B项错。]3．实验室中可用CO还原Fe2O3，在加热Fe2O3前应________，直到无________现象时才能点燃酒精灯加热，否则可能发生________现象，未反应完全的CO________(填“能”或“不能”)直接排放到大气中，应做________处理。[答案]

验纯爆鸣爆炸不能点燃重难点1探究正确选择金属冶炼的原理与方法(素养养成——宏观辨识与微观探析)化学科学的发展是人类文明进步的重要推动力。金属冶炼技术的进步，是人类文明进步的一个体现。核心突破[问题1]自然界中绝大多数的金属是以化合态的形式存在，怎样将它们转变为金属单质呢？金属冶炼的实质是什么？[提示]

在化合物中，金属元素都显正价态。将金属从其化合物中还原出来，用于生产和制造各种金属材料，这一过程在工业上称为金属冶炼。金属冶炼的实质是Mn＋＋ne－===M。[问题2]如图是我国古代和现代冶金的两张图片，那么人类使用金属的年代先后顺序与金属的活动性有什么关系？[提示]

金属冶炼方法的选择取决于金属在自然界中的存在状态和金属的活泼性。金属越活泼，冶炼时所需条件要求越高，在人类历史上出现的时间越晚；金属越不活泼，冶炼的方法越简单，人们使用的时间越早，所以有青铜、铁器等时代的发展历程。[问题3]根据上述图片，分析从自然界中获得金属单质是否都必须发生氧化还原反应。[提示]

否。有些金属单质化学性质稳定，如金、铂等，在自然界中主要以游离态形式存在，获得这些金属就不需要发生氧化还原反应，用富集的方法就可以，如淘金。常见几种金属的冶炼误区(1)工业上冶炼Al时用Al2O3而不用AlCl3，因为AlCl3为共价化合物，熔化后不导电。此外，冶炼Al时需加入冰晶石(Na3AlF6)，以降低熔化温度。(2)工业上冶炼Mg时用MgCl2而不用MgO，因为MgO的熔点很高，耗能大。(3)Au、Pt一般用物理法提取。(4)利用铝热反应不能冶炼还原性比Al强的金属，如Mg、Na等。核心突破1．冶炼金属一般有下列四种方法：①焦炭法②水煤气(或氢气或一氧化碳)法③活泼金属置换法④电解法。四种方法在工业上均有应用。古代有(Ⅰ)火烧孔雀石炼铜、(Ⅱ)湿法炼铜、现代有(Ⅲ)铝热法炼铬；(Ⅳ)从光卤石中炼镁。对它们的冶炼方法的分析不正确的是(

)A．(Ⅰ)用① B．(Ⅱ)用②C．(Ⅲ)用③ D．(Ⅳ)用④对点练习B

[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泼性。(Ⅰ)、(Ⅱ)、(Ⅲ)、(Ⅳ)发生的反应分别是(Ⅰ)：Cu2(OH)2CO32CuO＋CO2↑＋H2O，C＋2CuO2Cu＋CO2↑，符合①；(Ⅱ)：Fe＋CuSO4===FeSO4＋Cu，符合③；(Ⅲ)：2Al＋Cr2O3Al2O3＋2Cr，符合③；(Ⅳ)：先从光卤石中提取MgCl2，再电解MgCl2：MgCl2(熔融)Mg＋Cl2↑，符合④。]电解2．如图所示，两张圆形滤纸分别折叠成漏斗状，并套在一起，使四周都有四层。把内层纸漏斗取出，在底部剪一个孔，用水润湿，再跟另一个纸漏斗套在一起，架在铁圈上，下面放置盛沙的蒸发皿。把5g干燥的氧化铁粉末和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，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)。①镁条剧烈燃烧；②放出大量的热，并发出耀眼的光芒，火星四射；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：内层纸漏斗底部剪一个孔：______________________________________________________；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？___________________________________________[解析]

铝粉和某些难熔的金属氧化物(如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。利用镁条燃烧放热从而引发铝热反应，同时促使KClO3分解产生O2，使镁条快速燃烧。[答案]

(1)2Al＋Fe2O32Fe＋Al2O3

Fe2O3

Al铝热(2)①②③④

(3)使熔融物易于落下防止溅落物炸裂蒸发皿引燃剂，引发铝热反应，并引起氯酸钾分解助燃剂，为镁条继续燃烧提供氧气(4)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。高温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(

)随堂检测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．金属的活泼性强弱D

[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。]2．下列说法中正确的是(

)A．金属的冶炼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C

[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。在金属的冶炼过程中，被冶炼的金属只能得到电子被还原。]3．下列冶炼方法中不能将化合物中的金属元素还原为金属单质的是(

)A．加热Al2O3

B．加热HgOC．电解熔融NaCl D．铝粉和Fe2O3共热A

[汞用加热HgO制取；金属钠是活泼金属，用电解法制取；A项中加热Al2O3难以分解；D项中铝粉和Fe2O3组成铝热剂，可将Fe2O3中的铁还原成单质。]4．金属锂是密度最小的金属，与等质量的其他金属相比，锂可以释放出更多的电子，故常用来制造高性能电池。已知锂的金属性介于钠和镁之间，则冶炼金属锂应采用的方法是(

)A．电解法 B．热还原法C．热分解法 D．铝热法A

[金属冶炼方法与金属活动性顺序的关系：金属锂的活动性介于钠与镁之间，应采用电解法冶炼金属锂。]5．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_____________________________