第1節(jié)　自然資源的開發(fā)利用第1課時(shí)

1、化 學(xué)第一節(jié)自然資源的開發(fā)利用目 標(biāo) 素 養(yǎng)1.了解金屬在自然界中的存在形式。2.掌握金屬的冶煉方法。3.掌握鋁熱反應(yīng)原理及實(shí)驗(yàn)。4.了解金屬回收和資源保護(hù)的意義,認(rèn)識(shí)和體會(huì)化學(xué)在自然資源開發(fā)和利用中的意義和作用。5.了解海水資源及其利用。6.掌握海水化學(xué)資源的開發(fā)和利用,即海水制鹽,海水提鎂、提溴、提碘。7.了解海水綜合利用的重要方向。8.了解煤、石油、天然氣的組成及其綜合利用。9.通過簡單實(shí)例,了解常見高分子材料的合成,能舉例說明高分子材料在生產(chǎn)、生活、科技等領(lǐng)域中的應(yīng)用及發(fā)展。知 識(shí) 概 覽 第1課時(shí)金屬礦物的開發(fā)利用一、金屬的冶煉1.金屬在自然界中存在的形態(tài)。除了金、鉑等極少數(shù)金屬,絕

2、大多數(shù)金屬元素以化合物的形式存在于自然界。在這些金屬化合物中,金屬元素都顯正化合價(jià)。2.金屬冶煉的原理。金屬冶煉的實(shí)質(zhì)是根據(jù)氧化還原反應(yīng),使金屬礦物中的金屬陽離子得到電子生成金屬單質(zhì)的過程,即Mn+ +ne-=M。3.冶煉方法。 工業(yè)上利用電解熔融MgCl2來制取Mg,而MgO比MgCl2更易獲得,為什么不電解熔融MgO制取鎂呢?(MgO的熔點(diǎn):2 852 ,MgCl2的熔點(diǎn):714 )提示:由于MgO的熔點(diǎn)遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于MgCl2的熔點(diǎn),將MgO熔融需要的能量較多,所以采用電解熔融MgCl2的方法制取Mg,冶煉金屬也要考慮節(jié)能減排。二、金屬礦物的開發(fā)利用1.合理開發(fā)利用金屬資源。金屬的冶煉需要消耗

3、大量的資源和能源,還會(huì)造成環(huán)境污染,地球上的金屬資源是有限的,是不可再生的,因此金屬資源應(yīng)合理地開發(fā)利用。2.有效利用金屬資源的途徑。(1)提高金屬礦物的利用率。(2)加強(qiáng)廢舊金屬的回收和再利用。(3)使用其他材料代替金屬材料。(4)開發(fā)環(huán)保高效的金屬冶煉方法,防止金屬的腐蝕。一 金屬的活動(dòng)性與冶煉方法重難歸納1.金屬活動(dòng)性順序與金屬冶煉方法的關(guān)系。2.常用的熱還原法。 (1)人類使用金屬的年代先后順序與金屬的活動(dòng)性有什么關(guān)系?提示:金屬冶煉方法的選擇取決于金屬在自然界中的存在狀態(tài)和金屬的活動(dòng)性。金屬越活潑,冶煉時(shí)所需條件要求越高,在人類歷史上出現(xiàn)得相對晚一些。金屬越不活潑,冶煉的方法越簡單,

4、人們使用的時(shí)間越早,所以有青銅、鐵器等時(shí)代的發(fā)展歷程。(2)從自然界中獲得金屬單質(zhì),是否都必須發(fā)生氧化還原反應(yīng)?提示:否。有些金屬單質(zhì)化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定,如金、鉑等,在自然界中主要以游離態(tài)形式存在,獲得這些金屬不需要發(fā)生氧化還原反應(yīng),可以用富集的方法,如“淘金”。典例剖析金屬材料在日常生活、生產(chǎn)中有著廣泛的運(yùn)用,下列關(guān)于金屬的說法不正確的是()。A.越活潑的金屬越難冶煉B.合金的性質(zhì)與其成分金屬的性質(zhì)不完全相同C.金屬冶煉的本質(zhì)是金屬陽離子得到電子變成金屬原子D.工業(yè)上金屬M(fèi)g、Al都是用電解熔融的氯化物制得的答案:D解析:金屬冶煉的本質(zhì)是金屬陽離子得到電子被還原成金屬原子,因此金屬越活潑,對應(yīng)金屬

5、陽離子氧化性越弱,則金屬越難冶煉,A、C正確;合金要比各成分金屬的熔、沸點(diǎn)低,硬度大,B正確;因AlCl3在熔融態(tài)不導(dǎo)電,因此不能用電解AlCl3的方法來冶煉鋁,而通常用Al2O3,D錯(cuò)誤。學(xué)以致用冶煉金屬一般有下列四種方法:焦炭法,水煤氣(或氫氣,或一氧化碳)法,活潑金屬置換法,電解法。四種方法在工業(yè)上均有應(yīng)用。古代有()火燒孔雀石煉銅,()濕法煉銅;現(xiàn)代有()鋁熱法煉鉻,()從光鹵石中煉鎂。對它們的冶煉方法的分析不正確的是()。A.()用B.()用C.()用D.()用答案:B解析:選擇金屬的冶煉方法要考慮金屬在自然界中存在的狀態(tài)及金屬的活動(dòng)性。()、()、()、()發(fā)生的反應(yīng)分別是二 鋁熱

6、反應(yīng)重難歸納1.鋁熱反應(yīng)原理。2.鋁熱反應(yīng)的實(shí)驗(yàn)操作。 (1)鋁熱反應(yīng)實(shí)驗(yàn)中鎂條與氯酸鉀的作用是什么?提示:鎂條的作用是燃燒放出大量的熱引發(fā)KClO3分解,氯酸鉀的作用是助燃劑。(2)為什么要在承接反應(yīng)物的蒸發(fā)皿中墊有細(xì)沙?提示:因?yàn)殇X熱反應(yīng)是一個(gè)典型的放熱反應(yīng),反應(yīng)中放出的大量熱能夠使鐵熔化,為了防止蒸發(fā)皿炸裂及熔融的金屬濺出而造成危險(xiǎn),所以要墊細(xì)沙。典例剖析下列金屬:鐵、鎂、錳、釩、鉻,可用鋁熱法制備的有()。A.B.C.D.答案:C解析:鋁熱法冶煉金屬是利用了Al的還原性及反應(yīng)過程中放出大量的熱,可用于金屬活動(dòng)性比Al弱的金屬的冶煉,題給五種金屬中只有Mg的活動(dòng)性比Al強(qiáng),不能用鋁熱法制

7、備。學(xué)以致用如圖為鋁熱反應(yīng)的實(shí)驗(yàn)裝置,請回答下列問題:(1)該實(shí)驗(yàn)裝置中還缺。引發(fā)鋁熱反應(yīng)的操作為。(2)若將氧化鐵換成氧化鎂,該反應(yīng)(填“能”或“不能”)發(fā)生,理由是。(3)鋁熱反應(yīng)的用途有哪些? 。答案:(1)鎂條和氯酸鉀在混合物中間插一根鎂條,將氯酸鉀放在混合物上鎂條的周圍,點(diǎn)燃鎂條(2)不能鎂比鋁活潑,鋁不能置換鎂(3)用于焊接鋼軌;冶煉某些熔點(diǎn)高的金屬(答案合理即可)解析:(1)利用鎂條燃燒放熱從而引發(fā)鋁熱反應(yīng),同時(shí)促使KClO3分解產(chǎn)生O2,使鎂條快速燃燒。(2)Mg比Al活潑,Al不能從MgO中置換出Mg。1.工業(yè)上獲得金屬鎂采用的冶煉方法是()。A.加熱分解鎂氧化物B.電解熔融

8、氯化鎂C.高溫下發(fā)生鋁熱反應(yīng)D.高溫下用氫氣還原答案:B解析:由于金屬鎂的活動(dòng)性較強(qiáng),因此工業(yè)上一般采用電解熔融氯化鎂制備金屬鎂。2.工業(yè)煉鐵是在高爐中進(jìn)行的,高爐煉鐵的主要反應(yīng)是:該煉鐵工藝中,對焦炭的實(shí)際使用量要遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于按照化學(xué)方程式計(jì)算所需,其主要原因是()。A.CO過量B.CO與鐵礦石接觸不充分C.煉鐵高爐的高度不夠D.CO與Fe2O3的反應(yīng)有一定限度答案:D解析:高爐煉鐵的反應(yīng)Fe2O3+3CO 2Fe+3CO2為可逆反應(yīng),所以對焦炭的實(shí)際使用量要遠(yuǎn)高于按化學(xué)方程式計(jì)算所需,這樣可以提高CO的濃度,促進(jìn)該反應(yīng)正向移動(dòng)。3.在冶金工業(yè)上,均能用熱還原法制得的一組金屬是()。A.Na、M

9、g、AlB.Na、Zn、FeC.Zn、Fe、CuD.Mg、Al、Zn、Fe答案:C解析:Na、Mg、Al的冶煉方法為電解法;Zn、Fe、Cu的冶煉方法為熱還原法。4.下列反應(yīng)原理不符合工業(yè)實(shí)際的是()。答案:C 解析:根據(jù)金屬的活動(dòng)性和特點(diǎn),這四種金屬選用的冶煉方法看似都正確,但是工業(yè)上冶煉鎂時(shí),并不是電解熔融的氧化鎂,而是電解熔融的氯化鎂。因?yàn)檠趸V的熔點(diǎn)很高,與電解熔融的氯化鎂相比會(huì)消耗更多的能量。5.研究發(fā)現(xiàn)用鋁熱法可從下列氧化物中冶煉出有關(guān)金屬,若要制得等物質(zhì)的量的有關(guān)金屬單質(zhì),需要消耗單質(zhì)鋁最多的是()。A.MnO2B.V2O5C.Cr2O3D.WO3答案:D解析:設(shè)得到的金屬單質(zhì)的物質(zhì)的量為n mol,A項(xiàng)MnO2Mn,化合價(jià)由+4價(jià)變?yōu)?價(jià),化合價(jià)降低4價(jià),生成n mol金屬錳需要得到4n mol電子;B項(xiàng)V2O5V,化合價(jià)從+5價(jià)變?yōu)?價(jià),化合價(jià)降低5價(jià),生成n mol V需要得到5n mol電子;C項(xiàng)Cr2O3Cr,化合價(jià)由+3價(jià)變?yōu)?價(jià),化合價(jià)降低3價(jià),生成n mol Cr需要得到3n mol電子;D項(xiàng)WO3W,化合價(jià)從+6價(jià)變?yōu)?價(jià),化合價(jià)降低6價(jià),生成n mol W