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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自主阅读自主检测一、金属在自然界的存在形态二、金属的冶炼1.热分解法适用于不活泼金属的冶炼。请写出下列反应的化学方程式。自主阅读自主检测2.电解法适用于非常活泼金属的冶炼。请补全下列反应的化学方程式。自主阅读自主检测3.高温还原法适用于大多数中等活泼金属的冶炼,常用的还原剂有C、CO、H2等。请写出下列冶炼金属的化学方程式(下同)。4.其他方法 自主阅读自主检测三、有效利用金属资源的途径1.提高金属矿物的利用率。2.减少金属的使用量。3.加强金属资源的回收和再利用。4.使用其他材料代替金属材料。自主阅读自
2、主检测1.判断下列说法是否正确。正确的画“”,错误的画“”。(1)在自然界中金属都以化合态存在。()(2)金属冶炼过程中,金属化合物得到电子发生氧化反应。()(3)铝热剂是纯净物。()(4)铝热反应是放热反应。()解析:(1)部分活动性差的金属在自然界中以游离态存在,如金。(2)金属冶炼过程中,金属元素得电子发生还原反应。(3)铝热剂是铝和金属氧化物的混合物。(4)铝热反应放出大量的热。答案:(1)(2)(3)(4)自主阅读自主检测2.想一想,连一连。金属冶炼方法(1)Na、MgA.热分解法(2)Fe、CuB.高温还原法(3)Hg、AgC.电解法答案:(1)C(2)B(3)A重难点重难点一重难
3、点重难点二重难点重难点一金属的冶炼方法金属的冶炼方法情景引入情景引入重难点重难点一重难点重难点二讨论探究1.根据金属冶炼的方法讨论,金属冶炼的实质是什么?提示:金属冶炼的实质是金属离子得到电子被还原为金属单质的过程,Mn+ne-M。2.在金属中,铝元素在地壳中的含量居第一位,为什么铝的发现和使用比铜和铁要晚得多?提示:金属的发现和使用与金属的活动性密切相关,金属活动性越强,其相应的金属阳离子得电子的能力越弱,冶炼难度越大。铝是一种活动性较强的金属,用一般的还原剂很难将其还原,工业上采用最强有力的氧化还原手段电解法进行冶炼,而铜和铁用一般的还原剂就可以达到目的,所以铝的发现和使用比铜和铁要晚得多
4、。重难点重难点一重难点重难点二知识点拨知识点拨1.金属冶炼方法的选择少数不活泼的金属在自然界中以单质形式存在,如金、铂等。大部分金属以化合态形式存在于自然界,金属越不活泼,从其化合物中还原出来越容易,金属越活泼,从其化合物中还原出来越困难。2.金属活动性顺序与金属冶炼的关系重难点重难点一重难点重难点二重难点重难点一重难点重难点二3.金属冶炼的热还原法(1)热还原法的分类。(2)热还原法的优缺点。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。用CO作还原剂冶炼金属时,CO一般在冶炼炉中通过下列反应生成:所以用CO还原法冶炼得到的金属中混有杂质
5、C,纯度不高。重难点重难点一重难点重难点二用C作还原剂冶炼得到的金属往往混有焦炭和碳化物,得不到纯度较高的金属。用铝热反应冶炼金属,虽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。典例引领典例引领例题例题1导学号52090106下表中金属的冶炼原理与方法不完全正确的是()重难点重难点一重难点重难点二解析: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三项正确。C项错误,C项为火法炼铜。答案:C重难点重难点一重难点重难点二重难点重难点一重难点重难点二成功体验1金属材料在
6、日常生活、生产中有着广泛的应用,下列关于金属的说法不正确的是()A.越活泼的金属越难冶炼B.合金的性质与其成分金属的性质不完全相同C.金属冶炼的本质是金属阳离子得到电子变成金属原子D.工业上金属Mg、Al都是用电解熔融的氯化物制得的解析:金属冶炼的本质是金属阳离子得到电子被还原成金属原子,因此金属越活泼,对应金属阳离子氧化性越弱,则金属越难冶炼,A、C正确;合金要比各成分金属的熔、沸点低,硬度大,B正确;因AlCl3为共价化合物,其熔融态不导电,因此不能用电解AlCl3的方法来冶炼铝,而通常用电解Al2O3的方法来冶炼铝。答案:D重难点重难点一重难点重难点二重难点重难点二铝热反应铝热反应情景引
7、入情景引入铝热反应的实验装置重难点重难点一重难点重难点二讨论探究1.铝热反应实验中镁条与氯酸钾的作用是什么?提示:镁条的作用是燃烧放出大量的热引发KClO3分解,氯酸钾的作用是供氧剂。2.能否利用铝热反应冶炼镁?提示:Mg的活动性强于Al,不能用Al还原MgO制得Mg。重难点重难点一重难点重难点二知识点拨知识点拨1.铝热反应 重难点重难点一重难点重难点二2.铝热反应实验 重难点重难点一重难点重难点二重难点重难点一重难点重难点二典例引领典例引领例题例题2导学号52090107用如图所示的装置做铝热反应实验,回答下列问题:重难点重难点一重难点重难点二(1)写出该反应的化学方程式:,在该反应中,是氧
8、化剂,是还原剂,该反应称为反应。(2)选出该实验的实验现象:(填序号)。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:。重难点重难点一重难点重难点二解析:(1)铝热反应为2Al+Fe2O32Fe+Al2O3,该反应中Fe2O3作氧化剂,Al作还原剂。(2)全为该铝热反应的现象。(3)铝热反应实验中为使熔融物易落下,通常在内层纸漏斗底部剪一个孔;为防止溅落物炸裂蒸发皿,蒸发皿内盛沙子;反应中镁条提供热量使氯酸钾分解;氯酸钾分解
9、引发铝热反应。答案:(1)2Al+Fe2O32Fe+Al2O3Fe2O3Al铝热(2)(3)使熔融物易于落下防止溅落物炸裂蒸发皿引起氯酸钾分解引发铝热反应重难点重难点一重难点重难点二成功体验2下列氧化物不能与铝粉组成铝热剂的是()A.Cr2O3B.MnO2C.Na2OD.V2O5解析:铝热反应的本质是铝置换活动性比它弱的金属。答案:C12341.已知一些金属单质的发现与其金属活动性存在着某种必然的联系,请你推测:下列事件发生在铁器时代之前的是()A.金属铝的冶炼B.青铜器时代C.金属钾的使用D.戴维发现金属钠解析:金属单质的发现和使用与金属活动性顺序相反,即金属越不活泼越易被还原成金属单质,被
10、发现和使用的越早,比铁不活泼的金属在四个选项中只有Cu,故选B。答案:B12342.下列金属一般用电解熔融盐的方法冶炼的是()A.活动性强的金属B.活动性弱的金属C.人类较早使用的金属D.明代作货币的金属解析:金属活动性强的金属如Na、K、Mg、Ca等,一般用电解熔融盐的方法冶炼。答案:A12343.铝能用于冶炼熔点高的金属(如Cr、V、Mn等),这是因为铝具有()A.两性B.导电性好C.熔点低D.还原性,在冶炼反应中放出大量的热量解析:铝在冶炼反应中放出大量的热量,利用这一特点可以用来还原一些熔点高的金属,故该反应也称为铝热反应。答案:D12344.下列金属冶炼的反应原理,错误的是()解析:KAl等活泼金属不能用普通的还原剂把它们还原出来,一般采用的是电解熔融盐或氧化物的方法冶炼。ZnCu等金属可以用还原剂(如CO、H2、C等)高温还原的方法冶炼,必要时再用其他方法(比如铜的精炼)进一步精炼。更不活泼的金属由于它们的化合物更不稳定,因此一般采用热分解法冶炼。答案:B
