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1、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第四章 化学与自然资源的开发利用情景设疑目标定位随着经济经济 和社会的发发展 ，各种各样样的金属应应用 越来越广，但绝绝大多数 的金属元素以化合物的 形式存在于自然界的金 属矿矿物中。那么，怎样样 从金属矿矿物中得到金属 呢？不同的金属冶炼炼方 法是否相同呢？(附录见录见 下页页)1.了解金属在自然界 中的存在形式。 2.掌握金属的冶炼炼方 法。 3.掌握铝热铝热 反应应原理 及实验实验 。 4.了解金属回收和资资 源保护护的意义义。 5.认识认识 和体会化学在 自然资资源开发发和利用 中的意义义和作用。(二)金属的冶炼 1冶炼原
2、理 金属冶炼的实质是根据_，使金属 矿物中的金属阳离子_生成金属单质的 过程： Mnne=M。氧化还原反应 得到电子2冶炼方法2热还原法的优缺点 (1)用H2作还原剂时，生成产物H2O在高温下以 H2O(g)蒸发出去，使制得的金属纯度较高，但 成本也较高。(3)用C作还原剂冶炼得到的金属往往混有焦炭 和金属碳化物，得不到纯度较高的金属。 (4)用铝热反应冶炼金属，克服了被冶炼金属及 其氧化物熔点高、难冶炼的问题，但是成本较 高。 特别提醒 同一种金属可能有不同的冶炼方法 ，可根据原料、生产设备、金属的用途等来确 定，如金属Cu可用热还原法、湿法冶炼。解析：Na、Mg很活泼，应用电解法，A正确，
3、 B错误；铁属较活泼金属，可用热还原法，C正 确；较不活泼金属汞可用热分解法，D正确。 答案：B实验实验 操作实验实验 现现象镁镁条剧剧烈燃烧烧，放出一定的热热，使氧化铁铁 粉末和铝铝粉在较较高温度下发发生剧剧烈的反应应 。反应应放出大量的热热，并发发出耀眼的白光 。纸纸漏斗的下部被烧烧穿，有熔融物落入沙 中实验实验 结论结论在高温下，铝铝与Fe2O3发发生反应应，放出大 量的热热2.铝热反应概念铝铝和金属氧化物在高温下发发生剧剧烈反应应 并放出大量热热的化学反应应原理Al作还还原剂剂，另一种氧化物作氧化剂剂， 用铝铝将氧化物中的金属置换换出来 铝热铝热 剂剂铝铝粉和某些金属氧化物(Fe3O4
4、、Cr2O3、 V2O5等)组组成的混合物反应应 特点在高温下进进行，反应应迅速并放出大量的 热热，新生成的金属单质单质 呈熔融态态且易与 Al2O3分离应应用冶炼难炼难 熔的相对较对较 不活泼泼的金属，如V 、Cr、Mn等；焊焊接钢轨钢轨 等特别提醒 实验注意事项： (1)镁条要打磨净表面的氧化膜,否则难以点燃； (2)氧化铁粉末要干燥，铝粉要没有被氧化，否 则难以反应； (3)要保证纸漏斗重叠时四周均为四层，且内层 纸漏斗一定要用水润湿，以防高温物质从四周 溅出； (4)蒸发皿中的细沙要适量，既要防止蒸发皿炸 裂，又要防止熔融的液体溅出伤人； (5)实验装置要与人有一定距离,防止人被烧伤。
5、2铝用来焊接钢轨是利用 ( ) A铝同氧气反应生成稳定的保护层 B铝是热的良导体 C铝是强还原剂，铝热反应放热 D铝合金强度大 解析： 铝是强还原剂，铝热反应放出大量的热 ，可达到很高的温度，生成了Al2O3和液态铁， 从而将钢轨焊接在一起。 答案：C解析： 活泼金属K、Ca、Na、Mg、Al等用电 解法冶炼，中等活泼金属Zn、Fe、Sn、Pb、 Cu等用热还原法冶炼，不活泼金属Hg、Ag利 用热分解法冶炼，故A、B、D正确，C错误。 答案： C规律方法 选择金属冶炼的方法要依据金属在 自然界中的存在形态和金属的活泼性。金属活 动性顺序表中，金属的位置越靠前越难被还原 ，金属的位置越靠后越容易
6、被还原。1下列金属的工业制法正确的是( ) A制钛：用金属钠置换出氯化钛(TiCl4)溶液中 的钛 B炼铁：用焦炭和空气反应产生的一氧化碳在 高温下还原铁矿石中的铁 C制钠：用海水作原料制得精盐，再电解纯 净氯化钠溶液得到金属钠 D炼铜：用黄铜矿经电解精炼得到纯度为 99.9%的铜解析： 金属钠在溶液中无法置换出金属钛， 因为钠首先与水发生反应，A项错误；电解氯 化钠溶液得不到金属钠，实际生产中是在高温 条件下电解熔融NaCl制得钠和氯气，C项错误 ；一般是用黄铜矿制得粗铜，然后再用电解精 炼法得到纯度很高的铜，D项错误。 答案： B如右图所示，用两张圆形滤纸分别折叠成漏斗 状，套在一起，使四
7、周都有四层。把内层滤纸 取出，在底部剪一个小孔，用水润湿，再跟另 一纸漏斗套在一起，架在铁圈上，下面放置一 盛沙的蒸发皿。把5 g干燥的氧化铁粉末和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_是氧化剂，_是还 原剂，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
8、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：_。思路点拨： 解答该题应注意以下三点： (1)铝热反应为典型置换反应，条件为高温。 (2)铝热反应中铝热剂为Al粉(还原剂)和金属氧 化物(氧化剂)，引燃剂为KClO3。 (3)铝热反应放出大量的热量。误区警示 铝热反应是利用铝的强还原性，在 高温下将相对不活泼且熔点高的金属从其金属 氧化物中还原出来，因此只有Al和比Al活动性 弱的金属形成的氧化物组成的混合物才能称之 为铝热剂，如Al和MgO组成的混合物不能称之 为铝热剂。2下图为铝热反应的实验装置，请回答下列问 题：(1)引发该铝热反应的操作为 _
9、。 (2)若将氧化铁换成氧化镁，该反应能否发生？ _(填“能”或“不能”)，理由是 _。 (3)铝热反应的用途有哪些 _。解析： (1)利用镁条燃烧放热促使KClO3分解 产生O2从而引发铝热反应。 (2)Mg比Al活泼，Al不能从MgO中置换出Mg。 答案： (1)在混合物中间插一根镁带，并用燃 着的小木条(或火柴)点燃镁带 (2)不能 镁比铝活泼，铝不能置换镁 (3)用于焊接钢轨；冶炼某些金属热点实验 一氧化碳还原氧化铜的实验探究 探究举例 以下是一学生用CO干燥气体还原 W g不纯氧化铜(所含杂质不与通入的气体反应) 测定氧化铜纯度的实验。所给出的气体和试剂 都是足量的。请根据实验操作过
10、程回答下面的 问题。(1)点燃酒精灯前先要检查_，原因是 _ _。 (2)尾气处理装置是_(填或)，产生 的现象是 _ _。装置中发生反应的化学方程式是 _。选用尾气处理装置中发生反应的化学方程式是 _ _。 (3)把最后逸出的气体尾气收入球胆中，目的是 _ _。(4)请你根据上图，写出两种测定氧化铜纯度的 方法，用文字简述其原理和需要测定的数据。 方法一：_ _；方法二： _ _。解析： (1)CO为可燃性气体，与空气混合后受 热易发生爆炸，因此点燃酒精灯前应先检验CO 的纯度。 (2)CO还原CuO生成CO2，CO2能使澄清石灰水 变浑浊(合理即可)。 (3)CO具有可燃性且有毒，尾气收入
11、球胆中既安 全又能防止环境污染。 (4)通过测定装置中硬质玻璃管减少的质量或 装置中石灰水增加的质量，可推知CuO的质 量、进而计算CuO样品中CuO的纯度。(3)既防止CO与空气混合加热发生爆炸，又防止 环境污染 (4)方法一：测定装置中石灰水增加的质量， 利用物质的量关系CuOCO2，推出CuO质量 、进而计算CuO样品的纯度 方法二：测定装置中硬质玻璃管减小的质量 ，利用物质的量关系CuOCum推出CuO 质量，进而计算CuO样品的纯度1.从金属被利用的历史来看，先是青铜器时代, 而后是铁器时代，铝的利用是近几百年的事。 下列跟这个先后顺序有关的是( ) 地壳中金属元素的含量 金属活动性
12、顺序 金属的导电性 金属冶炼的难易程度 金属的延展性 A B C D解析： 金属活动性顺序表中，金属的位置越 靠后，越容易被还原，用一般的还原方法就能 使金属离子还原，人们开发、利用的时间就较 早；金属的位置越靠前，越难被还原，最活泼 的金属只能用最强的还原手段(电解)来使金属离 子还原，人们开发利用的时间就较晚。 答案： D2下列关于金属冶炼的说法不正确的是( ) A热分解法适用于制备不活泼金属 B热还原法的常用还原剂是C、H2、CO、A1 等 C熔融电解法适用于制备不活泼金属 D水溶液中置换法适用于活泼金属制取不活 泼金属解析： 熔融电解法适用于制备活泼金属，热 还原法适用于制备比较活泼的
13、金属，热分解法 适用于制备不活泼金属。 答案： C3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 保存在大英博物馆中。下列冶炼铝的方法正确 的是( )解析： 从Al的还原性和AlCl3熔融的导电性两 个方面分析。H2、CO、C等皆不能使Al2O3或 Al(OH)3还原为Al，C、D不正确；AlCl3是分子 晶体，熔融后不导电，B不正确。 答案： A4下列说法错误的是( ) A回收照相业中的定影液可提取镁 B回收不锈钢可提取铬或镍以及铁 C回收可口可乐易拉罐可回收铝 D回收精炼铜的阳极泥可得金、银等贵重金 属解析： A中，照相业中的定影液主要含有硫 代硫酸钠(Na2S2O3)，能与底片上的感光材料上 未感光的AgBr形成络离子，溶解在定影液中。 然后将定影液中的Ag转化为单质银而回收。B 中，不锈钢主要含有Fe、Cr、Ni等金属；C中 易拉罐主要成分是Al；D中阳极泥含有未溶解 的不活泼金属Au、Ag等。 答案： A5(1)在一次化学晚会上，一位同学表演了一个 有趣的魔术：用蘸有饱和硫酸铜溶液的玻璃棒 在一洁净的铁片上点上数处，所点之处，点铁 成“金”。你知道其中的奥妙吗？请用化学方程 式表示其反应原理： _ _
