《专题4.1.1 金属矿物的开发利用--高一化学人教版（必修2）》由会员分享，可在线阅读，更多相关《专题4.1.1 金属矿物的开发利用--高一化学人教版（必修2）（18页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、第四章 化学与自然资源的开发利用第一节 开发利用金属矿物和海水资源第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_、_等极少数金属以外，绝大多数金属以_的形式存在于自然界。在这些金属化合物中，金属元素都显_化合价。2金属冶炼的原理金属的冶炼是利用_原理，在一定条件下，使金属离子_电子被还原成_，从而获得金属单质。即：Mn+ne=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_及其以后的金属。2HgO_；2Ag2O_。(2)热还原法：适用于金属活动性顺序表中_、_之间的金属。Fe2O3+3CO_；WO3+3H2_；Cr2O3+2Al_。(3)电解法：适用于金
2、属活动性顺序表中_及其以前的金属。2Al2O3(熔融)_ _；2NaCl(熔融)_。【特别提醒】电解熔融的NaCl和电解NaCl溶液的产物不同。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。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_。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。【答
3、案】一、1金铂化合物正2氧化还原反应得到金属原子3(1)Hg2Hg+O24Ag+O2(2)ZnCu2Fe+3CO2W+3H2OAl2O3+2Cr(3)Al4Al+3O22Na+Cl2二、1合理地开发利用一、金属冶炼的原理与方法1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、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2常用的热还原法二、铝热反应1铝热反应的概念与特点(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
4、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)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，放出大量的热典例1 (北京市20182019石景山第一学期高三期末考试)下列常见金
5、属的冶炼原理不合理的是A还原法炼铝：3H2+Al2O32Al+3H2OB加热法炼汞：2HgO2Hg+O2C铝热法炼铁：Fe2O3+2A2Fe+Al2O3D火法炼铜：Cu2S+O22Cu+SO2【答案】A【解析】金属冶炼是工业上将金属从含有金属元素的矿石中还原出来的生产过程。金属的活动性不同，可以采用不同的冶炼方法，总的说来，金属的性质越稳定，越容易将其从化合物中还原出来，金属冶炼的方法主要有：(1)热分解法：对于不活泼金属，可以直接用加热分解的方法将金属从其化合物中还原出来；(2)热还原法：在金属活动性顺序表中处于中间位置的金属，通常是用还原剂(C、CO、H2、活泼金属等)将金属从其化合物中还
6、原出来；(3)电解法：活泼金属较难用还原剂还原，通常采用电解熔融的金属化合物的方法冶炼活泼金属。A项、Al为活泼金属，通常用电解熔融的Al2O3的方法冶炼，故A错误；B项、Hg为不活泼金属，可以直接用加热分解的方法将金属从其化合物中还原出来，故B正确；C项、Fe处于金属活动性顺序表中处于中间位置的金属，通常是用还原剂(C、CO、H2、活泼金属Al等)将金属从其化合物中还原出来，故C正确；D项、Cu是金属活动性顺序表中处于中间位置的金属，所以可以采用热氧化还原法冶炼Cu，故D正确。故选A。典例2 (湖南省衡阳市第一中学20182019学年高一上学期期末考试)自然界里常见金属元素存在最多的是Al，
7、其次是铁，接着是铜。然而人类冶炼金属获得成功最早的反而是含量少的铜，含量最多的铝最迟冶炼出来，究其原因，合理的是A铜矿较易还原，铝矿很难还原B铜矿颜色较深，易发现，铝矿颜色较浅，不易发现C矿石在地下埋藏，铜矿最浅，容易开发，铝矿埋得深，难开发D以上说法都是错误的【答案】A【解析】铝属于亲氧元素，极易被氧气氧化生成氧化物，铜属于较不活泼金属，铜元素较易被还原生成铜单质。A铝较活泼，极易被氧气氧化生成氧化物，所以在自然界中以化合态存在，且冶炼铝时应该采用电解法冶炼，一般条件下铝矿石难被还原，铜较不活泼，铜离子较易被还原，所以冶炼铜比铝早，选项A正确；B金属的冶炼难易程度与金属的颜色无关，选项B错误
8、；C金属的冶炼难易程度与矿石在地下埋藏深浅无关，选项C错误；D选项A正确，选项B、C错误，故选项D错误；答案选A。典例3 某研究性学习小组对铝热反应实验展开研究，对“铝热反应”的现象有这样的描述：“反应放出大量的热，并发出耀眼的光芒”“纸漏斗的下部被烧穿，有熔融物落入沙中”。已知Al、Al2O3、Fe、Fe2O3的熔、沸点数据如下表：物质AlAl2O3FeFe2O3熔点/6602 0541 5351 565沸点/2 4672 9802 750(1)某同学推测，铝热反应所得到的熔融物可能是铁铝合金。理由是_。(2)设计一个简单的实验方案，证明上述所得的块状熔融物中含有金属铝。该实验用的试剂是_，
9、反应的离子方程式是_。(3)实验室欲溶解该熔融物，下列试剂中最好选用_(填字母)。A浓硫酸 B稀硫酸 C稀硝酸 D浓硝酸 E氢氧化钠溶液【答案】(1)铝热反应放出大量的热，能使铁熔化，而铝的熔点比铁低，故熔融物可能是液态的铁铝熔合形成的合金(2)NaOH溶液2Al+2H2O+2OH=2+3H2(3)B【解析】(1)根据表中所列熔点数据，可知铝的熔点低于铁的熔点，故当铁熔化时，适当的铝与铁熔合在一起形成铝铁合金。(2)要证明铁铝合金中有铝，选择NaOH溶液。(3)要溶解铁铝合金，选择稀H2SO4为宜，因为浓H2SO4、浓HNO3使Fe、Al钝化，与稀HNO3的反应产生氮氧化物污染环境，NaOH溶
10、液不溶解铁。K基础1(云南省普洱市景东一中20182019学年上学期期末考试)我国古代的湿法冶金术是世界闻名的，我国在世界上最先应用湿法冶金的金属是A铁 B铜 C银 D汞2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3(镇海中学2018学年第一学期高一期末考试)下列关于物质制备原理错误的是A工业制备金属钠：2NaCl2Na+Cl2B工业生产铁：Fe2O3+3COFe+3CO2C湿法炼铜：Fe+CuSO4=Cu+FeSO4D以S为
11、原料，工业生产硫酸在沸腾炉中的反应：2S+3O22SO34(湖南省衡阳县2018届高三第一学期期末考试)唐朝诗人刘禹锡的浪淘沙“美人首饰侯王印，尽是沙中浪底来”从中可以得出古人从沙子中得到黄金的方法为A热还原法 B热分解法 C重力沉降法 D电解法5下列冶炼方法中，不能将化合物中的金属元素还原为金属单质的是A加热Al2O3 B加热HgOC电解熔融NaCl D铝粉和Fe2O3共热6下列对铝热反应的说法错误的是A铝热剂中还原剂是铝粉B铝热剂是纯净物C铝与Fe2O3可组成铝热剂D铝热反应是放热反应7(吉林省扶余市第一中学2017-2018学年高二上学期期末考试)下列化学反应在金属冶炼工业中还没有得到应
12、用的是A2NaCl(熔融)2Na+Cl2B2Ag2O4Ag+O2CFe2O3+3CO2Fe+3CO2DAl2O3+3C2Al+3CO8下列各组物质中，均能使Fe2O3还原成单质铁的是ACO、O2、H2 BCO、CO2、CCCO2、H2O、O2 DAl、C、H29下列说法不正确的是A自然界中不存在游离态的金属单质B金属活泼性不同，冶炼方法也有所不同C地球上金属矿物资源是有限的，因此，应提高金属矿物的利用率D废旧金属的回收利用，有利于环境保护10(北京四中2017-2018学年上学期高一年级期末考试)下列冶炼金属的方法错误的是A加热分解HgO制金属HgB高温下用CO还原赤铁矿炼铁C电解NaCl溶液
13、制金属NaDFe和CuSO4溶液湿法炼铜11(河南省周口中英文学校2019届高三上学期第三次月考)铝土矿的主要成分中含有氧化铝、氧化铁和二氧化硅等，工业上经过下列工艺可以冶炼金属铝。下列说法不正确的是铝土矿a bcdAlAb中铝元素是以阳离子形式存在B、中除加试剂外，还需要进行过滤操作C进行的操作是加热，而且d一定是氧化铝D中需要通入过量的二氧化碳12冶炼金属常用以下几种方法：以C、CO或H2做还原剂的热还原法利用铝热反应原理还原的铝热法电解法热分解法下列金属各采用哪种方法还原最佳(用序号填写下列空白)：(1)Fe、Zn、Cu等中等活泼金属_。(2)Na、Mg、Al等活泼或较活泼金属_。(3)Hg、Ag等不活泼金属_。(4)V
