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1、第一节开发利用金属矿物和海水资源第一节开发利用金属矿物和海水资源第第1课时金属矿物的开发利用课时金属矿物的开发利用目目标标定定位位1.了了解解金金属属在在自自然然界界中中的的存存在在形形式式，认认识识金金属属冶冶炼炼的的原原理理。2.掌掌握握金金属属的的冶冶炼炼方方法法，能能根根据据不不同同金金属属的的性性质质选选择择出出正正确确的的冶冶炼炼方方法法。3.掌掌握握铝铝热热反反应应原原理理及及实实验验操操作作，能能认认识识铝铝热热反反应应在在工工业业生生产产中中的的迁迁移移应应用用。4.了了解解金金属属回回收收和和资资源源保保护护的的意意义义，体体会会化化学学在在自自然然资资源源开开发发和和利利
2、用用中中的的意意义。义。1金属的存在金属的存在(1)地地球球上上的的绝绝大大多多数数金金属属元元素素是是以以化化合合态态存存在在于于自自然然界界中的，因为多数金属的中的，因为多数金属的 。(2)在在地地壳壳中中含含量量位位于于第第一一位位的的金金属属元元素素为为 ，人人类类最最早早使用的金属是使用的金属是 ，生产、生活中应用最广泛的金属是，生产、生活中应用最广泛的金属是 。化学性质比较活泼化学性质比较活泼AlCuFe2金属的性质金属的性质(1)常见金属的活动性顺序如下：常见金属的活动性顺序如下：(2)Na、Al、Fe、Cu在金属活动顺序中由前至后顺序为在金属活动顺序中由前至后顺序为 ，Na、A
3、l3、Fe3、Cu2的的氧氧化化性性由强至弱的顺序为由强至弱的顺序为 。Na、Al、Fe、CuFe3、Cu2、Al3、Na3初中学过的钢铁冶炼原料和原理初中学过的钢铁冶炼原料和原理(1)炼炼铁铁的的主主要要原原料料是是： 、焦焦炭炭、 和和空空气气，常常见见的的铁铁矿矿石石主主要要有有：赤赤铁铁矿矿 、磁磁铁铁矿矿(Fe3O4)、 (FeCO3)、黄铁矿、黄铁矿(FeS2)。(3)回回收收利利用用废废旧旧金金属属的的意意义义是是：保保护护 ，防防止止环境污染。环境污染。(初中初中)铁矿石铁矿石石灰石石灰石(Fe2O3)菱铁矿菱铁矿金属资源金属资源4(2014武武汉汉中中考考)实实验验室室里里用
4、用如如图图所所示示装装置置还还原原Fe2O3的的过过程程中中，可可能能生生成成Fe3O4、FeO或或Fe等等固固体体物物质质。关关于于该该实实验验，下列说法错误的是下列说法错误的是()A实实验验时时，试试管管中中澄澄清清的的石石灰灰水水变变浑浑浊浊，证证明明该该反反应有二氧化碳生成应有二氧化碳生成 B实实验验结结束束时时，玻玻璃璃管管中中红红色色的的氧氧化化铁铁粉粉末末变变成成黑黑色，该产物不一定是铁色，该产物不一定是铁C反反应应后后，玻玻璃璃管管中中的的固固体体物物质质的的质质量量比比反反应应前前减减少了，证明一定有铁生成少了，证明一定有铁生成D为了减少空气污染，应增加尾气处理装置为了减少空
5、气污染，应增加尾气处理装置【解解析析】 二二氧氧化化碳碳能能使使澄澄清清的的石石灰灰水水变变浑浑浊浊，实实验验时时，试试管管中中澄澄清清的的石石灰灰水水变变浑浑浊浊，说说明明生生成成了了二二氧氧化化碳碳，故故A正正确确；玻玻璃璃管管中中红红色色的的氧氧化化铁铁粉粉末末变变成成黑黑色色，可可能能是是四四氧氧化化三三铁铁，故故B正正确确；在在三三氧氧化化二二铁铁生生成成四四氧氧化化三三铁铁、氧氧化化亚亚铁铁、铁铁的的过过程程中中，固固体体质质量量都都是是减减少少的的，故故质质量量减减少少有有可可能能生生成成四四氧氧化化三三铁铁、氧氧化化亚亚铁铁，故故C错错误误；为为了了减减少少空空气气污污染染，可
6、可以将尾气点燃或收集，故以将尾气点燃或收集，故D正确。正确。【答案答案】 C知识点一知识点一 金属的冶炼金属的冶炼1冶炼原理冶炼原理将金属从其化合物中将金属从其化合物中 出来。出来。2冶炼方法冶炼方法(1)热分解法热分解法适用于适用于 金属的冶炼。金属的冶炼。还原还原不活泼不活泼(3)高温还原法高温还原法适用于大多数中等活泼的金属的冶炼，常用的还原剂有适用于大多数中等活泼的金属的冶炼，常用的还原剂有 等。等。焦炭、一氧化碳、氢气焦炭、一氧化碳、氢气对应练习对应练习1下下列列金金属属元元素素在在自自然然界界中中以以游游离离态态形形式式存存在在的的是是()AFeBNaCAl DAu【解解析析】 金
7、金化化学学性性质质稳稳定定，不不易易与与其其他他物物质质反反应应，所以以单质形态存在，而其他三种金属都以化合态存在。所以以单质形态存在，而其他三种金属都以化合态存在。【答案答案】 D【解解析析】 根根据据金金属属活活动动性性顺顺序序来来判判定定金金属属的的冶冶炼炼方方法法。C项项中中因因为为MgO熔熔点点高高，常常用用作作耐耐火火材材料料，所所以以工工业业上上往往往往不是电解不是电解MgO，而是电解熔融的氯化镁来制取镁。，而是电解熔融的氯化镁来制取镁。【答案答案】 C知识点二知识点二 金属资源的合理开发利用金属资源的合理开发利用1合理开发利用金属资源的意义：金属矿物资源是合理开发利用金属资源的
8、意义：金属矿物资源是再再生生资资源源且且贮贮量量有有限限，冶冶炼炼过过程程中中会会消消耗耗大大量量能能量量，也也易易造成环境污染。故应合理开发利用金属资源。造成环境污染。故应合理开发利用金属资源。不可不可2有效利用金属资源的途径：有效利用金属资源的途径：(1)提高金属矿物的提高金属矿物的 ；(2)减少金属的使用量；减少金属的使用量； (3)加强金属资源的加强金属资源的 ；(4)使用使用 代替金属材料。代替金属材料。利用率利用率回收和再利用回收和再利用其他材料其他材料对应练习对应练习3“垃垃圾圾是是放放错错了了位位置置的的资资源源”，应应该该分分类类回回收收。生生活活中中废废弃弃的的铁铁锅锅、铜
9、铜制制导导线线、铝铝制制易易拉拉罐罐等等，可可以以归归为为一一类类加加以回收，它们属于以回收，它们属于()A氧化物氧化物B金属或合金金属或合金C盐盐 D D碱碱【答案答案】 B4下列说法不正确的是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自然界中不存在游离态的金属单质B金属活动性不同，冶炼方法也有所不同金属活动性不同，冶炼方法也有所不同C地地球球上上金金属属矿矿物物资资源源是是有有限限的的，因因此此，应应提提高高金金属属矿矿物的利用率物的利用率D废旧金属的回收利用，有利于环境保护废旧金属的回收利用，有利于环境保护【解解析析】 自自然然界界中中的的金金属属绝绝大大多多数数以以化化合合
10、态态形形式式存存在在，极极少少数数金金属属如如Au、Pt等等以以游游离离态态存存在在，A错错误误；金金属属活活动动性性不不同同，金金属属阳阳离离子子被被还还原原的的难难易易程程度度不不同同，冶冶炼炼方方法法不不同同，B正正确确；金金属属资资源源是是有有限限的的，既既要要提提高高金金属属矿矿物物的的利利用用率率，又要回收利用废旧金属，又要回收利用废旧金属，C、D正确。正确。【答案答案】 A探究点一金属的冶炼探究点一金属的冶炼1金属冶炼的原理和步骤金属冶炼的原理和步骤(1)原理原理金金属属冶冶炼炼的的实实质质是是根根据据氧氧化化还还原原反反应应，使使金金属属矿矿物物中中的的金金属阳离子得到电子生成
11、金属单质的过程：属阳离子得到电子生成金属单质的过程：MnneM。(2)步骤步骤2金属活动性顺序与金属冶炼方法的关系：金属活动性顺序与金属冶炼方法的关系：3.热还原法的分类及优缺点热还原法的分类及优缺点(1)分类分类(2)优缺点优缺点用用氢氢气气还还原原法法冶冶炼炼金金属属，纯纯度度高高，但但成成本本也也高高；用用一一氧氧化化碳碳和和炭炭还还原原法法冶冶炼炼金金属属，纯纯度度低低，冶冶炼炼成成本本也也低低；用用铝铝热热法法可以冶炼熔点高难冶炼的金属，成本较高。可以冶炼熔点高难冶炼的金属，成本较高。答答：不不对对，两两个个反反应应的的条条件件是是不不同同的的。实实际际上上Fe的的还还原原性性比比H
12、2强。强。(3)为什么越活泼的金属，被人类利用得越晚？为什么越活泼的金属，被人类利用得越晚？答答：因因为为金金属属越越活活泼泼，其其离离子子的的氧氧化化性性越越弱弱，就就越越难难被被还还原，故制取和应用的时间越晚。原，故制取和应用的时间越晚。1.冶冶炼炼金金属属一一般般有有下下列列四四种种方方法法：焦焦炭炭法法；水水煤煤气气(或或氢氢气气，或或一一氧氧化化碳碳)法法；活活泼泼金金属属置置换换法法；电电解解法法。四四种种方方法法在在工工业业上上均均有有应应用用。古古代代有有()火火烧烧孔孔雀雀石石炼炼铜铜；()湿湿法法炼炼铜铜；现现代代有有()铝铝热热法法炼炼铬铬；()从从光光卤卤石石中中炼镁，
13、对它们的冶炼方法的分析不正确的是炼镁，对它们的冶炼方法的分析不正确的是()A()用用B()用用C()用用 D()用用【答案】【答案】 B探究点二铝热反应探究点二铝热反应1铝热反应铝热反应概念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应原理原理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。置换出来。铝热剂铝热剂 铝粉和某些金属氧化物铝粉和某些金属氧化物(Fe3O4、Cr2O3、V2O5等等)组成的混合物组成的混合物反应反应特点特点在高温下进行，反应迅速并
14、放出大量的热，新生成的金属单质在高温下进行，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呈熔融态且易与Al2O3分离分离应用应用冶炼难熔的相对较不活泼的金属，如冶炼难熔的相对较不活泼的金属，如V、Cr、Mn等；焊接钢等；焊接钢轨等轨等2.铝热反应的实验操作铝热反应的实验操作【特特别别提提醒醒】 (1)理理解解铝铝热热反反应应的的实实质质是是置置换换反反应应，利利用用铝铝的的活活泼泼性性置置换换出出较较不不活活泼泼的的金金属属。在在判判断断铝铝热热反反应应是是否否能能发生时，应首先看金属的活泼性。发生时，应首先看金属的活泼性。(1)能否用铝热反应冶炼金属镁？能否用铝热反应冶炼金属镁？答
15、答：不不能能，铝铝热热反反应应的的实实质质是是置置换换反反应应，利利用用铝铝的的活活泼泼性性置置换换出出较较不不活活泼泼的的金金属属，镁镁比比铝铝活活泼泼，只只能能利利用用电电解解法法冶炼。冶炼。(2)铝热反应中镁带和氯酸钾的作用分别是什么？铝热反应中镁带和氯酸钾的作用分别是什么？答答：镁镁带带燃燃烧烧放放出出大大量量的的热热，使使氯氯酸酸钾钾分分解解产产生生氧氧气气，促促使使镁镁带带更更加加剧剧烈烈燃燃烧烧，产产生生更更多多热热量量，从从而而使使铝铝热热剂剂在在高温下发生反应。高温下发生反应。2用如图所示的装置做铝热反应实验，回答下列问题：用如图所示的装置做铝热反应实验，回答下列问题：(1)
16、写写出出该该反反应应的的化化学学方方程程式式：_，在在该该反反应应中中_是是氧氧化化剂剂，_是是还还原原剂剂，该该反反应应称称为为_反应。反应。(2)选出该实验的实验现象选出该实验的实验现象(把序号填写在横线上把序号填写在横线上)：_。镁镁条条剧剧烈烈燃燃烧烧；放放出出大大量量的的热热，并并发发出出耀耀眼眼的的光光芒芒，火火星星四四射射；纸纸漏漏斗斗的的下下部部被被烧烧穿穿；有有红红热热状状态态的的液液珠珠落落入入蒸蒸发皿内的细沙上，液珠冷却后变为黑色固体。发皿内的细沙上，液珠冷却后变为黑色固体。(3)写写出出下下列列操操作作或或物物质质的的作作用用：内内层层纸纸漏漏斗斗底底部部剪剪一一个个孔
17、孔：_；蒸蒸发发皿皿盛盛沙沙：_；镁镁条条：_；氯氯酸酸钾钾：_。【解解析析】 (1)铝铝热热反反应应为为2AlFe2O3 2FeAl2O3，该该反应中反应中Fe2O3作氧化剂，作氧化剂，Al作还原剂。作还原剂。(2)全为该铝热反应的现象。全为该铝热反应的现象。(3)铝铝热热反反应应实实验验中中为为使使熔熔融融物物易易落落下下通通常常在在内内层层纸纸漏漏斗斗底底部部剪剪一一个个孔孔；为为防防止止溅溅落落物物炸炸裂裂蒸蒸发发皿皿，蒸蒸发发皿皿内内盛盛沙沙子；反应中镁条引起氯酸钾分解；氯酸钾引发铝热反应。子；反应中镁条引起氯酸钾分解；氯酸钾引发铝热反应。【答答案案】 (1)Fe2O32Al Al2
18、O32FeFe2O3Al铝热铝热(2)(3)使使熔熔融融物物易易于于落落下下防防止止溅溅落落物物炸炸裂裂蒸蒸发发皿皿引引起起氯氯酸钾分解引发铝热反应酸钾分解引发铝热反应【例例1】 金金属属锂锂是是密密度度最最小小的的金金属属，等等质质量量的的金金属属锂锂能能释释放放出出更更多多的的电电子子，故故常常用用来来制制造造高高能能量量电电池池。已已知知锂锂的的金金属属性介于钠和镁之间，则下列能冶炼出金属锂的方法是性介于钠和镁之间，则下列能冶炼出金属锂的方法是()A电解法电解法 B热还原法热还原法C热分解法热分解法 D铝热法铝热法【解解析析】 可可以以根根据据金金属属活活动动性性与与金金属属冶冶炼炼方方
19、法法之之间间的的联联系系来来推推断断，锂锂的的金金属属性性介介于于钠钠和和镁镁之之间间，应应该该与与钠钠、镁镁的的冶冶炼方法相同，即用电解法。炼方法相同，即用电解法。【答案答案】 A【知能提升知能提升】 金属冶炼方法的选择依据金属冶炼方法的选择依据(1)选选择择何何种种方方法法冶冶炼炼金金属属，应应依依据据金金属属在在自自然然界界中中的的存存在形态和金属的活动性。在形态和金属的活动性。金金属属冶冶炼炼时时，金金属属元元素素由由化化合合态态变变为为游游离离态态，金金属属活活动动性性不不同同，其其阳阳离离子子得得电电子子能能力力不不同同，得得电电子子能能力力强强的的，易易被被还还原原，可可选选用用
20、加加热热法法或或热热还还原原法法，得得电电子子能能力力弱弱的的较较难难被还原，可用电解法。被还原，可用电解法。(2)同同一一种种金金属属可可能能有有不不同同的的冶冶炼炼方方法法，可可根根据据原原料料、生生产产设设备备、金金属属的的用用途途等等来来确确定定，如如金金属属Cu可可用用热热还还原原法法、湿湿法冶炼。法冶炼。(3)铝铝热热反反应应是是利利用用铝铝的的强强还还原原性性，在在高高温温下下将将相相对对不不活活泼泼且且熔熔点点高高的的金金属属从从其其金金属属氧氧化化物物中中还还原原出出来来，因因此此只只有有比比Al活动性弱的金属才能用铝热法冶炼。活动性弱的金属才能用铝热法冶炼。【变式训练变式训
21、练】1不能用热分解法制得的金属是不能用热分解法制得的金属是()FeAgMgHgA BC D【解解析析】 热热分分解解法法一一般般用用于于很很不不活活泼泼的的银银、汞汞等等金金属属的的冶冶炼炼，它它们们的的化化合合物物大大多多不不稳稳定定，比比如如氧氧化化银银受受热热时时能能够够分分解解为为相相应应的的金金属属单单质质，而而活活泼泼金金属属的的化化合合物物一一般般相相当当稳稳定定，加加热热很很难难分分解解。因此，比较活泼的铁和镁不能够通过热分解法制得。因此，比较活泼的铁和镁不能够通过热分解法制得。【答案答案】 A【例例2】 铝铝能能用用于于冶冶炼炼难难熔熔的的金金属属(如如Cr、V、Mn等等)，
22、这不是因为这不是因为()A铝具有还原性铝具有还原性B铝具有导电性铝具有导电性C铝较铝较Cr、V、Mn等价格便宜等价格便宜D冶炼反应放出大量的热冶炼反应放出大量的热【解解析析】 金金属属的的冶冶炼炼过过程程与与电电子子的的得得失失有有关关，与与金金属属的的导电性无关。导电性无关。【答案答案】 B【知能提升知能提升】 铝热反应试题的分析铝热反应试题的分析在在无无机机框框图图推推断断中中常常出出现现反反应应模模式式： ，且且A、C为为单单质质，B、D是是化化合合物物。分分析析该该反反应应的的特特点点：该该反反应应是是置置换换反反应应且且条条件件是是高高温温，可可初初步步确确定定是是铝铝热热反反应应，
23、且且A是是铝铝。再结合其他的条件确定其他物质。再结合其他的条件确定其他物质。【答案答案】 B1我我国国古古代代炼炼丹丹家家魏魏伯伯阳阳所所著著周周易易参参同同契契是是世世界界上上现现存存最最早早的的一一部部炼炼丹丹专专著著。书书中中描描写写到到：“金金入入于于猛猛火火，色色不不夺夺精精光光。”这句话的意思是指黄金的性质在强热条件下这句话的意思是指黄金的性质在强热条件下()A活泼活泼 B稳定稳定C易氧化易氧化 D易还原易还原【解析解析】 金的性质稳定，在强热条件下也不反应。金的性质稳定，在强热条件下也不反应。【答案答案】 B2下列说法中，正确的是下列说法中，正确的是()A简简单单地地说说，金金属
24、属的的冶冶炼炼就就是是把把金金属属单单质质从从其其矿矿物物中中分分离离出出来来B金属冶炼过程中，被冶炼的金属只能被氧化金属冶炼过程中，被冶炼的金属只能被氧化C金属冶炼过程中，被冶炼的金属只能被还原金属冶炼过程中，被冶炼的金属只能被还原D金属冶炼过程中，被冶炼的金属既可被氧化，也可被还原金属冶炼过程中，被冶炼的金属既可被氧化，也可被还原【解解析析】 金金属属冶冶炼炼的的原原理理是是利利用用氧氧化化还还原原反反应应，把把金金属属矿矿物物中中的的金金属属阳阳离离子子还还原原成成金金属属单单质质，因因此此，金金属属冶冶炼炼过过程程中中，被被冶冶炼的金属只能被还原。炼的金属只能被还原。【答案答案】 C3
25、(2016武武汉汉高高一一检检测测)不不同同的的金金属属，其其冶冶炼炼方方法法也也可可能能不同，主要原因是不同，主要原因是()A金属的活动性不同金属的活动性不同B金属在自然界中的分布不同金属在自然界中的分布不同C金属在自然界中的存在形式不同金属在自然界中的存在形式不同D金属在自然界中的含量不同金属在自然界中的含量不同【解解析析】 根根据据金金属属的的活活动动性性不不同同，对对不不同同的的金金属属采采取取不不同的冶炼方法，同的冶炼方法，A正确。正确。【答案答案】 A4下列对铝热反应的说法错误的是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铝热剂中还原剂是铝粉B铝热剂是纯净物铝热剂是纯净物C铝与铝与Fe2O3可组成铝热剂可组成铝热剂D铝热反应是放热反应铝热反应是放热反应【解解析析】 Al与与Fe2O3可可组组成成铝铝热热剂剂，属属于于混混合合物物，其其中中铝铝作还原剂，铝热反应是放热反应。作还原剂，铝热反应是放热反应。【答案答案】 B
