《金属矿物的开发利用》课件

第一节自然资源的开发利用目

标

素

养1.了解金属在自然界中的存在形式。2.掌握金属的冶炼方法。3.掌握铝热反应原理及实验。4.了解金属回收和资源保护的意义,认识和体会化学在自然资源开发和利用中的意义和作用。5.了解海水资源及其利用。6.掌握海水化学资源的开发和利用,即海水制盐,海水提镁、提溴、提碘。7.了解海水综合利用的重要方向。8.了解煤、石油、天然气的组成及其综合利用。9.通过简单实例,了解常见高分子材料的合成,能举例说明高分子材料在生产、生活、科技等领域中的应用及发展。知

识

概

览

第1课时

金属矿物的开发利用一、金属的冶炼1.金属在自然界中存在的形态。除了

金

、

铂

等极少数金属,绝大多数金属元素以

化合物

的形式存在于自然界。在这些金属化合物中,金属元素都显

正

化合价。

2.金属冶炼的原理。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,即Mn++ne-==M。

3.冶炼方法。

工业上利用电解熔融MgCl2来制取Mg,而MgO比MgCl2更易获得,为什么不电解熔融MgO制取镁呢?(MgO的熔点:2852℃,MgCl2的熔点:714℃)提示:由于MgO的熔点远远高于MgCl2的熔点,将MgO熔融需要的能量较多,所以采用电解熔融MgCl2的方法制取Mg,冶炼金属也要考虑节能减排。二、金属矿物的开发利用1.合理开发利用金属资源。金属的冶炼需要消耗大量的资源和能源,还会造成环境污染,地球上的金属资源是有限的,是不可再生的,因此金属资源应

合理地开发利用

。

2.有效利用金属资源的途径。(1)提高金属矿物的利用率。(2)加强废旧金属的回收和再利用。(3)使用其他材料代替金属材料。(4)开发环保高效的金属冶炼方法,防止金属的腐蚀。一

金属的活动性与冶炼方法重难归纳1.金属活动性顺序与金属冶炼方法的关系。2.常用的热还原法。

(1)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动性。金属越活泼,冶炼时所需条件要求越高,在人类历史上出现得相对晚一些。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。(2)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,获得这些金属不需要发生氧化还原反应,可以用富集的方法,如“淘金”。典例剖析金属材料在日常生活、生产中有着广泛的运用,下列关于金属的说法不正确的是(

)。A.越活泼的金属越难冶炼B.合金的性质与其成分金属的性质不完全相同C.金属冶炼的本质是金属阳离子得到电子变成金属原子D.工业上金属Mg、Al都是用电解熔融的氯化物制得的答案:D解析:金属冶炼的本质是金属阳离子得到电子被还原成金属原子,因此金属越活泼,对应金属阳离子氧化性越弱,则金属越难冶炼,A、C正确;合金要比各成分金属的熔、沸点低,硬度大,B正确;因AlCl3在熔融态不导电,因此不能用电解AlCl3的方法来冶炼铝,而通常用Al2O3,D错误。学以致用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答案:B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。(Ⅰ)、(Ⅱ)、(Ⅲ)、(Ⅳ)发生的反应分别是二

铝热反应重难归纳1.铝热反应原理。2.铝热反应的实验操作。

(1)铝热反应实验中镁条与氯酸钾的作用是什么?提示:镁条的作用是燃烧放出大量的热引发KClO3分解,氯酸钾的作用是助燃剂。(2)为什么要在承接反应物的蒸发皿中垫有细沙?提示:因为铝热反应是一个典型的放热反应,反应中放出的大量热能够使铁熔化,为了防止蒸发皿炸裂及熔融的金属溅出而造成危险,所以要垫细沙。典例剖析下列金属:①铁、②镁、③锰、④钒、⑤铬,可用铝热法制备的有(

)。A.①②④ B.②③⑤C.①③④⑤ D.①②③④⑤答案:C解析:铝热法冶炼金属是利用了Al的还原性及反应过程中放出大量的热,可用于金属活动性比Al弱的金属的冶炼,题给五种金属中只有Mg的活动性比Al强,不能用铝热法制备。学以致用如图为铝热反应的实验装置,请回答下列问题:(1)该实验装置中还缺

。引发铝热反应的操作为

。

(2)若将氧化铁换成氧化镁,该反应

(填“能”或“不能”)发生,理由是

。

(3)铝热反应的用途有哪些?

。

答案:(1)镁条和氯酸钾在混合物中间插一根镁条,将氯酸钾放在混合物上镁条的周围,点燃镁条(2)不能镁比铝活泼,铝不能置换镁(3)用于焊接钢轨;冶炼某些熔点高的金属(答案合理即可)解析:(1)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。(2)Mg比Al活泼,Al不能从MgO中置换出Mg。1．已知一些金属单质的发现与其金属活动性存在着某种必然的联系，请你推测下列事件发生在铁器时代之前的是

(

)A．金属铝的冶炼 B．青铜器时代C．金属钾的使用 D．戴维发现金属钠【答案】B【解析】金属越不活泼，越易被还原成金属单质，被发现和使用得越早。在四个选项中，比铁不活泼的金属只有Cu，B正确。2．海洋是一个巨大的宝藏，期待着人们的开发和利用。下列物质不经过化学变化就能从海水中获得的是 (

)A．单质溴 B．单质镁C．烧碱 D．食盐【答案】D3．下列金属一般用电解熔融盐的方法冶炼的是 (

)A．活动性强的金属 B．活动性弱的金属C．人类较早使用的金属 D．明代作货币的金属【答案】A【解析】金属活动性强的金属如Na、K、Mg、Ca等，一般用电解熔融盐的方法冶炼。4．从海水中可以提取溴，但得到的液溴中常常溶有少量氯气，除去氯气应该采用的方法是 (

)A．加适量的KI溶液

B．通入溴蒸气C．加入适量的NaOH溶液

D．加入适量的NaBr溶液【答案】D【解析】Cl2和Br2均能与KI反应生成I2，A错误；Cl2与Br2不发生反应，B错误；Cl2和Br2均与NaOH发生反应，C错误；Cl2与NaBr发生反应：Cl2＋2NaBr===2NaCl＋Br2，D正确。5．下列是四位同学对于海水淡化供居民用水所提供的方法，其中原理上完全不可行的是 (

)【答案】A【解析】海水淡化的方法：蒸馏法、电渗析法、离子交换法。明矾的主要成分是KAl(SO4)2·12H2O，加明矾不能使海水中的盐沉淀出来，所以不能使海水淡化，A错误。【答案】D【解析】本题错选C的主要原因是忽略了工业生产中冶炼Mg采用电解熔融的MgCl2而不采用熔融的MgO，原因是MgO的熔点远高于MgCl2的熔点，在熔化时要消耗更多的能量。海水中镁元素是以Mg2+形式存在的，应先加入石灰乳使Mg2+沉淀生成Mg(OH)2，B错误。7．自然资源的利用具有广阔前景。(1)冶炼金属常用以下几种方法：a．以C、CO或H2作还原剂b．铝热反应法c．电解法d．热分解法冶炼下列金属各采用哪种方法？①Fe、Zn、Cu等相对较活泼金属________(填序号，下同)。②Na、Mg、Al等活泼金属________。③Hg、Ag等不活泼金属________。④V、Gr、Mn、W等高熔点金属________。(2)从海水中提取溴的主要步骤是向浓缩的海水中通入氯气，将溴离子氧化，该反应的离子方程式是_________________________。(3)下图是从海水中提取镁的简单流程。工业上常用于沉淀Mg2+的试剂A的俗名是________，氢氧化镁转化为MgCl2的离子方程式是______________________________。(4)海带灰中富含以I－形式存在的碘元素。实验室提取I2的途径如下图所示：①灼烧海带至灰烬时所用的主要仪器名称是______。步骤②加热煮沸一会儿的目的是______________________________。②向酸化的滤液中加过氧化氢溶液，写出该反应的离子方程式：__________________。反应结束后，再加入CCl