開發(fā)利用金屬礦物和海水資源第一課時(shí)

第四章化學(xué)與自然資源的開發(fā)利用第一節(jié)開發(fā)利用金屬礦物和海水資源第1課時(shí)金屬礦物的開發(fā)利用長(zhǎng)沙市第十一中學(xué)高一化學(xué)2020年上學(xué)期長(zhǎng)沙市第十一中學(xué)高一化學(xué)2020年上學(xué)期學(xué)習(xí)目標(biāo)

1了解金屬在自然界中存在的形態(tài)。2掌握金

屬冶煉的一般方法和原理，了解適用于不同

金屬的冶煉方法。3

掌握鋁熱反應(yīng)的原理及實(shí)驗(yàn)方法4了解金屬回收意義，樹立環(huán)保意識(shí)。一、金屬在自然界中的存在形態(tài)游離化合【聯(lián)想】金屬在自然界中的存在形式與金屬的活潑性有關(guān)。基礎(chǔ)認(rèn)知長(zhǎng)沙市第十一中學(xué)高一化學(xué)2020年上學(xué)期二、金屬冶煉1冶煉原理和實(shí)質(zhì)：還原長(zhǎng)沙市第十一中學(xué)高一化學(xué)2020年上學(xué)期基礎(chǔ)認(rèn)知2冶煉方法：1常用方法。長(zhǎng)沙市第十一中學(xué)高一化學(xué)2020年上學(xué)期【注意】冶煉鋁時(shí)不用氯化鋁，因?yàn)槁然X為共價(jià)化合物；冶煉鎂時(shí)不用氧化鎂，因?yàn)檠趸V的熔點(diǎn)高?；A(chǔ)認(rèn)知2其他方法。FeCuSO4====FeSO4CuCu2SO22CuSO2高溫====長(zhǎng)沙市第十一中學(xué)高一化學(xué)2020年上學(xué)期基礎(chǔ)認(rèn)知三、金屬資源的合理開發(fā)利用1合理開發(fā)利用金屬資源：金屬礦產(chǎn)資源是不可再生資源。長(zhǎng)沙市第十一中學(xué)高一化學(xué)2020年上學(xué)期2有效利用金屬資源的途徑：1提高金屬礦物的_______；2減少金屬的使用量；3加強(qiáng)金屬資源的_____和再利用；4使用其他材料代替金屬材料。利用率回收基礎(chǔ)認(rèn)知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，也可能被還原了長(zhǎng)沙市第十一中學(xué)高一化學(xué)2020年上學(xué)期2不同金屬的冶煉，其冶煉方法也可能不同，主要原因是A金屬的活動(dòng)性不同B金屬在自然界中的分布不同C金屬在自然界中的存在形式不同D金屬在自然界中的含量不同3有關(guān)金屬的冶煉原理下列說法正確的是A肯定發(fā)生的是置換反應(yīng)B肯定發(fā)生的是分解反應(yīng)C肯定發(fā)生的是氧化還原反應(yīng)D只能用金屬作還原劑冶煉金屬基礎(chǔ)檢測(cè)1【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。長(zhǎng)沙市第十一中學(xué)高一化學(xué)2020年上學(xué)期2【解析】選A。根據(jù)金屬的活動(dòng)性不同，對(duì)不同的金屬采取不同的冶煉方法，A正確。3【解析】選C。金屬大部分以化合態(tài)存在于自然界中，且金屬元素?zé)o負(fù)化合價(jià)，所以金屬冶煉的實(shí)質(zhì)是將化合態(tài)金屬元素還原為游離態(tài)，必定發(fā)生氧化還原反應(yīng)，但是不一定是置換反應(yīng)，如CO還原Fe2O3。還原劑可以是金屬，如Fe還原CuSO4，也可以是非金屬，如H2還原CuO?；A(chǔ)檢測(cè)4能用熱分解法制得的金屬是

長(zhǎng)沙市第十一中學(xué)高一化學(xué)2020年上學(xué)期5下列各組物質(zhì)中，均能使Fe2O3還原成單質(zhì)鐵的是、O2、H2 、CO2、C2、H2O、O2 、C、H26下列化學(xué)反應(yīng)在金屬冶煉工業(yè)中還沒有得到應(yīng)用的是熔融2NaCl2↑ 33C2Al3CO↑33CO2Fe3CO2 4AgO2↑

電解====高溫====高溫====加熱====基礎(chǔ)檢測(cè)4【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。長(zhǎng)沙市第十一中學(xué)高一化學(xué)2020年上學(xué)期5【解析】選D。Fe是化學(xué)性質(zhì)較活潑的金屬，用強(qiáng)還原劑如Al、C、H2、CO等在一定條件下都能把鐵從其氧化物中還原出來。6【解析】選B。目前金屬鋁的制備方法是電解氧化鋁，其他選項(xiàng)中所涉及的內(nèi)容均符合生產(chǎn)實(shí)際?；A(chǔ)檢測(cè)一、金屬的活潑性與冶煉方法1金屬的冶煉原理：金屬冶煉的實(shí)質(zhì)是使金屬化合物中的金屬陽(yáng)離子得到電子被還原為金屬單質(zhì)的過程，即：Mnne-====M。長(zhǎng)沙市第十一中學(xué)高一化學(xué)2020年上學(xué)期2金屬活動(dòng)性順序與金屬冶煉方法的關(guān)系：金屬的活動(dòng)性順序KCaNaMgAlZnFeSnPb(H)CuHgAgPtAu金屬原子失電子能力強(qiáng)→弱金屬離子得電子能力弱→強(qiáng)主要冶煉方法電解法熱還原法熱分解法物理方法拓展提升3金屬冶煉的三個(gè)步驟及目的：步驟目的礦石富集除去雜質(zhì)、提高礦石中有效成分的含量冶煉用適當(dāng)還原劑把礦石中的化合態(tài)金屬還原，得到粗金屬單質(zhì)精煉加入試劑除雜或電解精煉，得到純金屬長(zhǎng)沙市第十一中學(xué)高一化學(xué)2020年上學(xué)期【易錯(cuò)提醒】1金屬冶煉方法并不是唯一的，如銅的冶煉方法有濕法、火法，并不一定是熱還原法。2金屬冶煉方法的選擇，還應(yīng)該注意金屬元素在自然界中的存在形式。拓展提升1各種熱還原法的比較長(zhǎng)沙市第十一中學(xué)高一化學(xué)2020年上學(xué)期2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)成本較高拓展提升1在冶金工業(yè)上，均能用化學(xué)還原劑制得的一組金屬是、Mg、Al、n、Fe、Fe、Cu 、Al、n、Fe長(zhǎng)沙市第十一中學(xué)高一化學(xué)2020年上學(xué)期2金屬鋰是密度最小的金屬，等質(zhì)量的金屬鋰能釋放出更多的電子，故常用來制造高能量電池。已知鋰的金屬性介于鈉和鎂之間，則下列能冶煉出金屬鋰的方法是A電解法 B熱還原法 C熱分解法 D鋁熱法針對(duì)訓(xùn)練1【解題指南】解答本題注意以下兩點(diǎn)：1熟記金屬活動(dòng)性順序。2中等活潑的金屬利用熱還原法冶煉。長(zhǎng)沙市第十一中學(xué)高一化學(xué)2020年上學(xué)期【解析】選C。Na、Mg、Al的冶煉方法為電解法；n、Fe、Cu的冶煉方法為化學(xué)還原劑還原法?！狙由焯骄俊?上題中均采用電解法冶煉的一組金屬是________。提示：選A。Na、Mg、Al活潑性很強(qiáng)，冶煉方法為電解法。2工業(yè)用火法冶煉金屬銅的化學(xué)方程式為_______。提示：Cu2SO22CuSO2。高溫====2【解題指南】解答本題應(yīng)注意以下兩點(diǎn)：1金屬的活潑性決定其冶煉方法。2明確各類冶煉方法的適用范圍?！窘馕觥窟xA。鋰的金屬性介于鈉、鎂之間，應(yīng)該與Na、Mg的冶煉方法相同。針對(duì)訓(xùn)練3，然后得到鋁。而不是電解氯化鋁，其主要原因是3是共價(jià)化合物，其熔融態(tài)不導(dǎo)電2會(huì)污染大氣C用氫氣還原氧化鋁即可得到鋁3不存在長(zhǎng)沙市第十一中學(xué)高一化學(xué)2020年上學(xué)期4下列敘述錯(cuò)誤的是A煉鐵時(shí)，還原劑CO將鐵從鐵礦中還原出來用電解法冶煉C汞的冶煉只能用還原劑法D鋁的冶煉一般用還原劑法針對(duì)訓(xùn)練3【解析】選A。AlCl3是共價(jià)化合物，其熔融態(tài)不導(dǎo)電，A正確；Cl2雖然會(huì)污染大氣，但電解NaCl制金屬鈉時(shí)也產(chǎn)生Cl2，況且Cl2還是重要的化工原料，B錯(cuò)誤；鋁是活潑金屬只能利用電解法制取，C錯(cuò)誤；固體、溶液中均存在氯化鋁，D錯(cuò)誤。長(zhǎng)沙市第十一中學(xué)高一化學(xué)2020年上學(xué)期4【解析】選C、D?；顫娊饘?、Na、Ca、Al用電解法冶煉，故D錯(cuò)；多數(shù)金屬的冶煉用熱還原法如Fe、W、Cr等；有些不活潑金屬用熱分解法就可制得，如Hg、Ag等，故C錯(cuò)。針對(duì)訓(xùn)練二、鋁熱反應(yīng)思考探究：鋁熱反應(yīng)在工業(yè)生產(chǎn)中用途廣泛，根據(jù)鋁熱反應(yīng)的實(shí)驗(yàn)操作和裝置，思考下列問題：1鋁熱反應(yīng)的工作原理是什么？鋁起什么作用？2鋁熱反應(yīng)有什么特點(diǎn)和用途？長(zhǎng)沙市第十一中學(xué)高一化學(xué)2020年上學(xué)期拓展提升1鋁熱反應(yīng)：概念鋁和金屬氧化物在高溫下發(fā)生劇烈反應(yīng)并放出大量熱的化學(xué)反應(yīng)原理Al作還原劑，另一種金屬氧化物作氧化劑，用鋁將金屬氧化物中的金屬置換出來長(zhǎng)沙市第十一中學(xué)高一化學(xué)2020年上學(xué)期鋁熱劑鋁粉和某些金屬氧化物(Fe3O4、Cr2O3、V2O5等)組成的混合物反應(yīng)特點(diǎn)在高溫下進(jìn)行，反應(yīng)迅速并放出大量的熱，新生成的金屬單質(zhì)呈熔融態(tài)且易與Al2O3分離應(yīng)用冶煉難熔的相對(duì)較不活潑的金屬(V、Cr、Mn等)、焊接鋼軌等拓展提升2鋁熱反應(yīng)實(shí)驗(yàn)：長(zhǎng)沙市第十一中學(xué)高一化學(xué)2020年上學(xué)期【實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象】1鎂帶劇烈燃燒。2氧化鐵粉末和鋁粉在較高溫度下發(fā)生劇烈的反應(yīng)。3反應(yīng)放出大量的熱，并發(fā)出耀眼的白光。4紙漏斗的下部被燒穿，有熔融物落入沙子中。【實(shí)驗(yàn)結(jié)論】在高溫下，鋁與Fe2O3發(fā)生反應(yīng)，放出大量的熱。拓展提升3鋁熱反應(yīng)的注意事項(xiàng)：1氯酸鉀的作用是提供氧氣，使鎂帶快速充分反應(yīng)。2要保證紙漏斗重疊時(shí)四周均為四層，且內(nèi)層紙漏斗一定要用水潤(rùn)濕，以防高溫物質(zhì)從紙漏斗四周濺出。3要用盛有細(xì)沙的蒸發(fā)皿接收熔融物，既要防止蒸發(fā)皿炸裂，又要防止熔融的液體濺出傷人。長(zhǎng)沙市第十一中學(xué)高一化學(xué)2020年上學(xué)期2鋁熱反應(yīng)實(shí)驗(yàn)：【易錯(cuò)提醒】有關(guān)鋁熱反應(yīng)的兩個(gè)易錯(cuò)點(diǎn)1鋁熱反應(yīng)可以用于焊接鋼軌，但工業(yè)上不用該方法煉鐵，因?yàn)殇X比鐵的冶煉成本更高。2由于鋁只能冶煉活潑性比其弱的金屬，所以并不是鋁與所有金屬氧化物的混合物都叫鋁熱劑，如Al和MgO的混合物不能叫鋁熱劑。拓展提升1鋁熱反應(yīng)的使用范圍：利用鋁熱反應(yīng)解決問題時(shí)，要理解鋁熱反應(yīng)的實(shí)質(zhì)是置換反應(yīng)，利用鋁置換出相對(duì)不活潑的金屬，在判斷鋁熱反應(yīng)能否發(fā)生時(shí)，應(yīng)首先比較鋁與被還原金屬的活動(dòng)性強(qiáng)弱。即不能利用鋁熱反應(yīng)冶煉Na、Mg等活潑性比其強(qiáng)的金屬。長(zhǎng)沙市第十一中學(xué)高一化學(xué)2020年上學(xué)期2鋁熱反應(yīng)中的“三劑”：引燃劑：鎂條助燃劑：氯酸鉀鋁熱劑：鋁粉與金屬氧化物Fe2O3、Cr2O3等粉末組成的混合物。拓展提升1如圖所示進(jìn)行鋁熱反應(yīng)，回答下列問題：長(zhǎng)沙市第十一中學(xué)高一化學(xué)2020年上學(xué)期1寫出該反應(yīng)的化學(xué)方程式：__________________________，反應(yīng)中________是氧化劑，______是還原劑，該反應(yīng)屬于________反應(yīng)填四種基本反應(yīng)類型。2選出該實(shí)驗(yàn)的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象填寫序號(hào)：__。①鎂帶劇烈燃燒；②放出大量的熱，并發(fā)出耀眼的光芒；③紙漏斗的下部被燒穿；④有紅熱狀態(tài)的液珠落入蒸發(fā)皿內(nèi)的細(xì)沙上，液珠冷卻后變?yōu)楹谏腆w。3寫出下列操作或物質(zhì)的作用：①內(nèi)層紙漏斗底部剪一小孔：_________；②蒸發(fā)皿盛沙：_____________________；③鎂帶：__________________________；④氯酸鉀：________________________。針對(duì)訓(xùn)練【解題指南】解答本題需注意以下3點(diǎn)：1鋁熱反應(yīng)為置換反應(yīng)，利用了鋁的強(qiáng)還原性；2鋁熱反應(yīng)放出大量的熱使難熔金屬熔化；3鎂帶燃燒放熱使氯酸鉀分解，從而引發(fā)鋁熱反應(yīng)。長(zhǎng)沙市第十一中學(xué)高一化學(xué)2020年上學(xué)期【解析】1鋁熱反應(yīng)為2AlFe2O32FeAl2O3，該反應(yīng)中Fe2O3作氧化劑，Al作還原劑。2①②③④全為該鋁熱反應(yīng)的現(xiàn)象。3鋁熱反應(yīng)實(shí)驗(yàn)中①為使熔融物易落下通常在內(nèi)層紙漏斗底部剪一小孔；②為防止濺落物炸裂蒸發(fā)皿，蒸發(fā)皿內(nèi)盛沙子；③反應(yīng)中鎂帶引起氯酸鉀分解；④氯酸鉀引發(fā)鋁熱反應(yīng)。高溫====答案：1Fe2O32AlAl2O32FeFe2O3Al置換2①②③④3使熔融物易于落下防止濺落物炸裂蒸發(fā)皿引起氯酸鉀分解引發(fā)鋁熱反應(yīng)高溫====針對(duì)訓(xùn)練2.下列關(guān)于鋁熱反應(yīng)2Al+Fe2O3Al2O3+2Fe的說法不正確的是(

)A.該反應(yīng)中Al作還原劑B.該反應(yīng)中氧化產(chǎn)物與還原產(chǎn)物的物質(zhì)的量之比為1∶2C.該反應(yīng)中冶煉1