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1、第四章 化学与自然资源的开发利用 4.1开发利用金属矿物和海水资源4.1.1金属矿物的开发利用【学习目标】掌握冶炼金属的一般原理，了解适用于不同金属的冶炼方法，知道铝热反应。1.自 然 资源：指在一定时间、地点的条件下能够产生经济价值的，以提高人类当前和将来福利的自然环境因素和条件的总称。2.可持续发展：包括经济的可持续发展，社会的可持续发展、资源可持续发展、环境可持续发展和全球可持续发展。【自主思考（思）】一.金属矿物的开发和利用1金属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金属冶炼的涵义：将其中的金属从其中出来用于生
2、产和制造各种金属材料，这一过程在工业上称为金属的冶炼。也就是在一定条件下，使金属离子 电子被还原成，聚集成为金属单质金属的活动性不同，可以采用不同的冶炼方法，大部分金属的冶炼都是在高温下发生的3常见金属的冶炼方法（1）热分解法：适用于冶炼金属活动性较差的金属（金属活动顺序表中及其以后的金属），如：_（2）电解法：适合冶炼活动性很强的金属（一般在金属活动性顺序表中排在及其以前的金属）。如： ； ； ；（3）热还原法：用还原剂（C、CO、H2、Al等）还原金属氧化物，适用于金属活动性顺序表中的与之间的大多数金属的冶炼。如： ； ； ； ；铝热反应实验现象及化学方程式：现象 燃烧，火珠 ，沙里有火红
3、熔融物铝与氧化铁反应的化学方程式实验说明：铝热剂：铝粉与某些金属（比铝不活泼的金属）氧化物的混合物。在高温下发生反应，放出大量的热，其混合物称为铝热剂；反应称为铝热反应。Al【学习笔记】与Fe2O3能发生铝热反应，与其它较不活泼金属氧化物也能发生铝热反应。铝热反应的最大特点是放出大量的热，在生产上利用这一特点，可用于焊接钢轨，冶金工业上也常用这一原理，使铝与金属氧化物反应，冶炼高熔点金属钒、铬、锰等。如： Al MnO2= 有些金属可以利用氧气从其硫化物中冶炼出来，例如： Cu2S + O2 2Cu + SO2(火法炼铜)Fe CuSO4 = FeSO4 Cu(湿法炼铜)【小组合作学习（议、展
4、、评）】1、工业上制备金属铝，采用电解熔融的Al2O3（加冰晶石时）而不电解熔融的AlCl3；而工业上制备金属镁，则采用电解熔融的MgCl2，不采用电解MgO的原因是什么？2、为什么人类使用铁器比使用铜器晚？3、你能总结出金属活动性顺序与金属冶炼方法的关系？金属冶炼有哪些步骤？ 矿石的富集、除杂； 冶炼； 精炼。4、地球上的金属矿物资源是有限的，如何合理开发和有效使用金属资源？5、在海底发现的大量多金属结核矿是人类重要的金属资源，思考目前开发这些海底金属资源可能遇到的主要问题是什么？【课堂训练（检）】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。下图表示了三种金属被人类开发利
5、用的大致年限，之所以有先后，主要取决于 ( D ) A金属导电性强弱 B金属在地壳中含量多少 C金属的化合价高低 D金属的活动性强弱2定向爆破建筑物时，应同时切断钢筋和炸碎水泥，除适宜的炸药外，还需用 ( ) A氧炔焰 B铝热剂 C液氯 D电弧 解析：炸药可炸碎水泥，还需要铝热剂发生铝热反应放出热量使钢筋熔断。3下列有关金属冶炼的说法中，不正确的是 ( B ) A用电解熔融氯化钠的方法得到活泼金属钠 B在加热的情况下用氢气还原Al203得到金属铝【学习笔记】 C用铝热反应原理炼得熔点较高的金属铬 D热分解法直接加热HgO得到金属Hg4下列不符合工业冶炼金属实际情况的是 ( C )5用铝热法还原
6、下列氧化物，制得金属各1 mol，消耗铝最少的是 ( )AMn02 BW03 CCr203 DCo3046铝的活泼性较强，直到18世纪人类才开始将Al从它的化合物中冶炼出来。当时铝价格十分昂贵，拿破仑的头盔就是用Al制作的，现在还保存在英国博物馆中。电解熔融的氧化铝(冰晶石作助熔剂)时，当电路中通过10mol电子时，理论上析出铝的质量是 ( ) A90 g B180 g C270 g D540 g7热还原法冶炼金属的反应一定是 ( ) A氧化还原反应 B置换反应 C分解反应 D复分解反应8工业上冶炼金属钙可使用的方法是 ( ) A热分解法 B热还原法 C铝热剂法 D电解法【总结】金属活动顺序表
7、中不同金属冶炼方法的选择电解法 热还原法 热分解法K Ca Na Mg Al Zn Fe Sn Pb Cu Hg Ag【课后练习（练）】1、冶炼金属一般有下列四种方法：焦炭法，水煤气（或H2或CO）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（）火烧孔雀石法炼铜，（）湿法炼铜，现代有（）铝热法炼铬，（）从光卤石（KClMgCl26H2O）中炼镁，对它们 的冶炼方法分析不正确的是（ B ） A（）用 B（）用 C（）用 D（）用2工业上用铝土矿（主要成分是Al2O3）生产铝的过程，可用简单示意图表示如下（图中字母代表有关物质的分子式）请写出反应的方程式。【学习笔记】 Al2O3
8、+ 2NaOH = 2NaAlO2 + H2O ； 2NaAlO2 + CO2 + 3H2O = 2Al(OH)3+ Na2CO3 ； Na2CO3 + Ca(OH)2 = CaCO3+ 2NaOH 2Al(OH)3Al2O3 + 3H2O 。3.关于金属元素在自然界存在的情况的叙述中，正确的是（CD）A、金属元素仅存在于矿物中。B、金属元素存在于矿物和动物体內，但植物体內不含。C、少数金属元素以游离态存在，大多数金属元素以化合态存在。D、金属元素不仅存在矿物中，动物和植物体內也存在少量金属元素。4.下列化学方程式，能用于工业上冶炼金属镁的是-( BD) A、2Na+MgCl2=2NaCl+Mg B、MgCl2(熔化)MgO+Cl2C、2MgO2Mg+O2 D、MgO+CMgO+C5.下列金属铁、镁、锰、矾、铬。可用铝热法制备的有-( C ) A. B. C. D.6在冶金工业上，通常均不能用化学还原剂制得的金属组是-( A ) ANa、Ba、Mg、A1 BZn、Fe、Cu、Ag CNa、K、Zn、Fe DMg、Al、Zn、Fe疑点反馈：（通过本课学习、作业后你还有哪些没有搞懂的知识，请记录下来）_
