人教課標(biāo)實(shí)驗(yàn)版-化學(xué)2-化學(xué)與自然資源的開發(fā)利用-開發(fā)利用金屬礦物和海水資源【區(qū)一等獎(jiǎng)】

《開發(fā)利用金屬礦物和海水資源》教學(xué)參考教材預(yù)讀區(qū)學(xué)習(xí)目標(biāo)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。5．認(rèn)識和體會化學(xué)在自然資源開發(fā)和利用中的意義和作用。1．金屬活動性順序?yàn)镵、Ca、Na、Mg、Al、Zn、Fe、Sn、Pb(H)、Cu、Hg、Ag、Pt、Au_。2．金屬的存在(1)地殼中含量最高的金屬元素是鋁，其次是鐵。(2)金、鉑等少數(shù)金屬以游離態(tài)的形式存在，絕大多數(shù)金屬以化合態(tài)的形式存在于自然界中。3．金屬冶煉的含義：將金屬礦物中的金屬從其化合物中還原出來用于生產(chǎn)和制造各種金屬材料的過程。4．常見金屬的冶煉方法(1)冶煉鋁的方法：電解法，化學(xué)方程式：。(2)冶煉鐵的方法：熱還原法、鋁熱法，化學(xué)方程式：Fe2O3＋3COeq\o(=,\s\up7(高溫))2Fe＋3CO2、Fe2O3＋2Aleq\o(=,\s\up7(高溫))2Fe＋Al2O3。(3)冶煉銀的方法：熱分解法，化學(xué)方程式：2Ag2Oeq\o(=,\s\up7(△))4Ag＋O2↑。(4)冶煉銅的方法：火法煉銅、濕法煉銅，化學(xué)方程式：Cu2S＋O2eq\o(=,\s\up7(高溫))2Cu＋SO2、Fe＋CuSO4=FeSO4＋Cu。5．金屬資源的合理開發(fā)利用(1)提高金屬礦物的利用率。(2)減少金屬的使用量。(3)加強(qiáng)金屬資源的回收和再利用。(4)使用其他材料代替金屬材料。[新知探究]1．金屬冶煉的實(shí)質(zhì)是用還原的方法使金屬化合物中的金屬離子得到電子變成金屬原子。2．金屬冶煉的方法有哪些？完成下表。續(xù)表3.工業(yè)上冶煉鎂、鋁的原理是什么？可否電解熔融MgO和AlCl3制取鎂、鋁，為什么？提示：MgCl2(熔融)Mg＋Cl2↑，2Al2O3(熔融)eq\o(=,\s\up7(電解),\s\do5(冰晶石))4Al＋3O2↑。MgO的熔點(diǎn)遠(yuǎn)高于MgCl2，而AlCl3屬于共價(jià)化合物，熔融狀態(tài)不導(dǎo)電，故工業(yè)上冶煉Mg、Al是電解熔融的MgCl2、Al2O3而不是電解MgO和AlCl3。[名師點(diǎn)撥]1．金屬冶煉方法的選擇金屬冶煉方法的選擇依據(jù)是：金屬在自然界中的存在形態(tài)和金屬的活潑性。金屬活動性越強(qiáng)，金屬陽離子的氧化性越弱，常用電解法；金屬活動性越弱，金屬陽離子的氧化性越強(qiáng)，用一般還原劑還原即可。2．金屬冶煉的三個(gè)步驟和目的3.常用的熱還原法各種熱還原法的優(yōu)缺點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)缺點(diǎn)H2還原法金屬純度高工業(yè)成本高CO和C還原法工業(yè)成本低金屬純度低，產(chǎn)生污染性氣體CO鋁熱法可以冶煉高熔點(diǎn)、難以冶煉的金屬工業(yè)成本較高[對點(diǎn)演練]1．下列金屬冶煉的反應(yīng)原理，不合理的是()A．2NaCl(熔融)eq\o(=,\s\up7(電解))2Na＋Cl2↑B．MgO＋H2eq\o(=,\s\up7(△))Mg＋H2OC．FeO＋COeq\o(=,\s\up7(高溫))Fe＋CO2D．2HgOeq\o(=,\s\up7(△))2Hg＋O2↑解析：選B鎂是較活潑的金屬，應(yīng)用電解熔融MgCl2的方法冶煉。[新知探究]鋁熱反應(yīng)實(shí)驗(yàn)探究完成下列表格：實(shí)驗(yàn)操作續(xù)表實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象鎂帶劇烈燃燒；鋁熱劑發(fā)生劇烈的反應(yīng)；反應(yīng)放出大量的熱，并發(fā)出耀眼的白光；紙漏斗的下部被燒穿，有熔融物落入沙子中鋁與氧化鐵反應(yīng)的化學(xué)方程式Fe2O3＋2Aleq\o(=,\s\up7(高溫))2Fe＋Al2O3(1)鋁熱反應(yīng)中利用了鋁的哪些性質(zhì)？提示：還原性、反應(yīng)放出大量的熱及鋁的熔點(diǎn)低。(2)金屬鋁可用于還原哪些金屬？能否利用鋁熱反應(yīng)冶煉鎂？提示：能冶煉活動性比鋁差的難熔金屬。不能利用鋁熱反應(yīng)冶煉鎂，原因是Mg比Al活潑。(3)什么是鋁熱劑？鎂條和KClO3的作用是什么？提示：鋁熱劑是鋁粉和某些金屬氧化物(Fe3O4、Cr2O3、V2O5等)組成的混合物。鎂條和KClO3的作用分別是引燃劑、助燃劑。(4)引發(fā)鋁熱反應(yīng)的操作是什么？提示：在鋁熱劑上放KClO3，插上鎂條并將鎂條點(diǎn)燃(5)鋁熱反應(yīng)有何應(yīng)用？提示：冶煉難熔的相對較不活潑的金屬，如V、Cr、Mn等；焊接鋼軌等。[名師點(diǎn)撥]鋁熱反應(yīng)的原理與特點(diǎn)(1)反應(yīng)原理：鋁作還原劑，金屬氧化物作氧化劑，該反應(yīng)是鋁將金屬氧化物中的金屬置換出來的反應(yīng)；反應(yīng)的實(shí)質(zhì)是鋁將金屬陽離子還原為金屬單質(zhì)。(2)反應(yīng)特點(diǎn)：①高溫；②劇烈燃燒，放出大量的熱；③新生成的液態(tài)金屬單質(zhì)易與Al2O3(固態(tài))分離。[對點(diǎn)演練]2．下列對鋁熱反應(yīng)的說法錯(cuò)誤的是()A．鋁熱劑中還原劑是鋁粉B．鋁熱劑是純凈物C．鋁與Fe2O3可組成鋁熱劑D．鋁熱反應(yīng)是放熱反應(yīng)解析：選BAl和Fe2O3可組成鋁熱劑，屬于混合物，其中鋁作還原劑，鋁熱反應(yīng)是放熱反應(yīng)。3．下列金屬①鐵②鈣③錳④釩⑤鉻，可用鋁熱法制備的有()A．①②④B．①②③⑤C．①③④⑤D．①②③④⑤解析：選C可用鋁熱法制備的金屬通常具有較高的熔點(diǎn)，且不能比鋁活潑。1．金屬冶煉的實(shí)質(zhì)是()A．金屬元素失去電子B．金屬元素獲得電子C．金屬元素被氧化了D．金屬元素可能被氧化了，也可能被還原了解析：選B大多數(shù)金屬元素在自然界中以化合態(tài)形式存在，其化合價(jià)為正價(jià)，在冶煉過程中得電子被還原，故B項(xiàng)正確。2．下列關(guān)于金屬冶煉的說法不正確的是()A．熱分解法適用于制備不活潑金屬B．熱還原法的常用還原劑是C、H2、CO、Al等C．熔融電解法適用于制備不活潑金屬D．水溶液中置換法適用于較活潑金屬制取不活潑金屬解析：選C熔融電解法適用于制備活潑金屬，熱還原法適用于制備較活潑的金屬，熱分解法適用于制備不活潑金屬。3．從金屬被利用的歷史來看，先是青銅器時(shí)代，而后是鐵器時(shí)代，鋁的利用是近幾百年的事。下列跟這個(gè)先后順序有關(guān)的是()①地殼中金屬元素的含量②金屬活動性順序③金屬的導(dǎo)電性④金屬冶煉的難易程度⑤金屬的延展性A．①③B．②⑤C．③⑤D．②④解析：選D金屬的活潑性決定了金屬冶煉的難易程度，金屬冶煉的難易程度決定了金屬被利用的先后順序。4．能用熱分解法制得的金屬是()A．FeB．AgC．MgD．Na解析：選B熱分解法一般用于很不活潑的銀、汞等金屬的冶煉，它們的化合物大多數(shù)不穩(wěn)定，受熱時(shí)能夠分解為相應(yīng)的金屬單質(zhì)；而活潑金屬的化合物一般相當(dāng)穩(wěn)定，受熱難分解。因此，比較活潑的鈉、鎂和鐵不能夠通過熱分解法制得。5．金屬鋰是密度最小的金屬，等質(zhì)量的金屬，鋰可以釋放出更多的電子，故常用來制造高性能電池。已知鋰的金屬性介于鈉和鎂之間，則冶煉金屬鋰應(yīng)采用的方法是()A．電解法B．熱還原法C．熱分解法D．鋁熱法解析：選A可以根據(jù)金屬活潑性與金屬冶煉方法之間的聯(lián)系解答本題，鋰的金屬性介于鈉和鎂之間，應(yīng)該與鈉、鎂的冶煉方法相同，即采用電解法。6．如圖為鋁熱反應(yīng)的實(shí)驗(yàn)裝置，請回答有關(guān)問題：(1)紙漏斗中鋪在氧化鐵和鋁粉混合物上面的物質(zhì)為________。(2)引發(fā)該鋁熱反應(yīng)的操作為________________。(3)若將氧化鐵換成氧化鎂，該反應(yīng)能否發(fā)生？________(填“能”或“不能”)，理由是_______________。(4)鋁熱反應(yīng)的用途有哪些(列舉兩條)?_______________，