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1、第1课时金属矿物的开发利用目标导航1.了解金属在自然界中的存在形式，掌握金属冶炼的一般方法和原理。2.掌握铝热反应原理及实验步骤。3.了解金属回收和资源保护的意义。4.认识和体会化学在自然资源开发和利用中的意义和作用。一、金属的冶炼1金属在自然界中存在的形态除了金、铂等极少数金属以外，绝大多数金属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的冶炼是利用氧化还原反应原理，在一定条件下，使金属离子得到电子被还原成金属原子，从而获得金属单质。即：Mnne=M。3金属的冶炼方法(1)热分解法：适用于金属活动性顺序表中Hg及其以后的金属。2HgO2HgO2；
2、2Ag2O4AgO2。(2)热还原法：适用于金属活动性顺序表中Zn、Cu之间的金属。Fe2O33CO2Fe3CO2；WO33H2W3H2O；Cr2O32AlAl2O32Cr。(3)电解法：适用于金属活动性顺序表中Al及其以前的金属。2Al2O3(熔融)4Al3O2；2NaCl(熔融)2NaCl2。提醒(1)电解熔融的NaCl和电解NaCl溶液的产物不同。(2)工业上冶炼镁是电解MgCl2而不是MgO的原因是MgO的熔点比MgCl2的高，冶炼铝是电解Al2O3而不是AlCl3的原因是AlCl3是共价化合物，熔融状态不导电。议一议1判断正误，正确的打“”，错误的打“”(1)黄金的冶炼可用热分解法(
3、)(2)金属阳离子被还原，一定会得到金属单质()(3)工业上电解MgCl2溶液制取Mg()答案(1)(2)(3)2利用CO冶炼铁的反应是置换反应吗？答案3COFe2O32Fe3CO2，不是置换反应二、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)提高金属的利用率，减少金属的使用量；(2)加强金属资源的回收和再利用；(3)使用其他材料代替金属材料。议一议请你列举身边常见的金属制品的成分，并讨论它们被人类使用的历史。答案(1)铜：使用历史悠久；(2)铁
4、：比铜的使用稍晚；(3)铝：近代才开始广泛使用；(4)镁合金、锂电池：现代才开始使用。一、金属冶炼的原理与方法例1下列金属冶炼原理错误的是()A2NaCl(熔融)2NaCl2BMgOH2MgH2OCFe3O44CO3Fe4CO2D2HgO2HgO2解析Na、Mg通常用电解法制取，Fe用还原剂法制取，Hg可用加热其化合物的方法制取。Mg的活动性比H2强，H2不能置换出Mg，B项错。答案B归纳总结1金属的冶炼原理金属冶炼的实质是使金属化合物中的金属阳离子得到电子被还原为金属单质的过程，即：Mnne=M。2金属活动性顺序与金属冶炼方法的关系金属的活动性顺序K、Ca、Na、Mg、AlZn、Fe、Sn、
5、Pb(H)、CuHg、AgPt、Au金属原子失电子能力强弱金属离子得电子能力弱强主要冶炼方法电解法热还原法热分解法物理方法3.常用的热还原法变式训练1冶炼金属一般有下列四种方法：焦炭法水煤气(或氢气，或一氧化碳)法活泼金属置换法电解法。四种方法在工业上均有应用。古代有()火烧孔雀石炼铜；()湿法炼铜；现代有()铝热法炼铬；()从光卤石中炼镁，对它们的冶炼方法的分析不正确的是()A()用 B()用C()用 D()用答案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。()、()、()、()发生的反应分别是()：Cu2(OH)2CO32CuOCO2H2O，C2CuO2CuCO2
6、，符合；()：FeCuSO4=FeSO4Cu，符合；()：2AlCr2O3Al2O32Cr，符合；()：先从光卤石中提取MgCl2，再电解MgCl2：MgCl2(熔融)MgCl2，符合。二、铝热反应例2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_。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。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
7、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)归纳总结1铝热反应(1)概念：铝和金属氧化物在高温下发生剧烈反应并放出大量热的化学反应。(2)原理：Al作还原剂，另一种氧化物作氧化剂，用铝将氧化物中的金属置换出来。(3)铝热剂：铝粉和某些金属氧化物(Fe3O4、Cr2O3、V2O5等)组成的混合物。(4)反应特点：在高温下进行。反应迅速并放出大量的热。新生成的金属单质呈熔融态且易与Al2O3分离。(5)应用：冶炼难熔的相对较不活泼的金属，如V、Cr、Mn等；焊接钢轨等。2铝热反应实验实验操作实验现象(1)镁条剧烈燃烧；(2)
8、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，铝与Fe2O3发生反应，放出大量的热变式训练2如图所示，用两张圆形滤纸分别折叠成漏斗状，套在一起，使四周都有四层。把内层漏斗取出，在底部剪一个孔，用水润湿，再跟另一纸漏斗套在一起，架在铁圈上，下面放置盛沙的蒸发皿。把5 g炒干的氧化铁粉末加2 g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，_(填化学式，下同)是氧化剂，_是还原
9、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)。镁条剧烈燃烧；放出大量的热，并发出耀眼的光芒，火星四射；纸漏斗的下部被烧穿；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？答案(1)2AlFe2O32FeAl2O3Fe2O3Al铝热(2)(3)使熔融物易于落下防止溅落物炸裂蒸发皿，同时防止溅落物迸溅过远对周围人造成伤害引燃剂，引起氯酸钾分解助燃剂，为镁条继续燃烧提供氧气，引发铝热反应(4)用磁铁吸引生成物，磁铁上有黑色
10、物质被吸附，则证明生成物中有金属铁。1下列金属元素在自然界中可以以游离态形式存在的是()AK BNa CCa DAu答案D2下列说法错误的是()A对废旧金属的最好处理方法是回收、再利用B提炼金属要经过矿石的富集、冶炼、精炼三步C活泼金属的冶炼都是通过电解其盐溶液D热还原法中还原剂有焦炭、一氧化碳、氢气和活泼金属等答案C解析活泼金属的冶炼是电解其熔融盐(如MgCl2、NaCl等)或熔融氧化物(如Al2O3等)制得的，电解其盐溶液得不到金属单质，C错误。3用铝热法还原下列化合物，若获得金属各1 mol，消耗铝最少的是()AMnO2 BCr2O3CWO3 DCuO答案D解析制备1 mol金属，根据氧
11、化还原反应中得失电子数相等的原理，金属离子得电子数越多，需要铝的质量越大。而生成1 mol金属，该金属在化合物中化合价越高，则消耗铝越多；反之则越少。在这四种化合物中只有D项中Cu的化合价最低，故选D。4以辉铜矿(Cu2S)为原料冶炼铜，其反应原理可表示为Cu2SO22CuSO2。下列说法不正确的是()A化合价发生变化的元素有3种BCu2S在该反应中既是氧化剂又是还原剂C1 mol O2参加反应时，上述反应转移电子总物质的量为4 molDSO2被分离、回收后氧化生成SO3，作为制取硫酸的原料答案C解析分析反应中化合价的变化：2222，反应过程中Cu、S、O三种元素的化合价均发生改变；Cu2S中
12、Cu元素化合价降低，S元素化合价升高，因此Cu2S既是氧化剂又是还原剂；根据S元素化合价的改变可知，当1 mol O2参加反应时，共转移电子6 mol；SO2催化氧化可得SO3，SO3被水吸收可得H2SO4。5(1)Al与Fe3O4发生铝热反应的化学方程式为_，该反应中氧化剂是_，还原剂是_。(2)工业上电解冶炼铝的化学方程式为_。若电路中通过1 mol电子，可以得到Al_g。答案(1)8Al3Fe3O44Al2O39FeFe3O4Al(2)2Al2O3(熔融)4Al3O29基础过关题组1金属及其冶炼方法的选择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()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金属的活动性强弱答案D解
