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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、Mg A.热分解法 (2)Fe、Cu B.高温还原法 (3)Hg、Ag C.电解法 答案:(1)C (2)B (3)A,重难点一,重难点二,重难点一金属的冶炼方法 情景引入,重难点一,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。,重难点一,重难点二,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,重难点一,重难点二,重难点一,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C,纯度不高。,重难点一,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 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( ),重难点一,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,重难点一,重难点二,重难点一,重难点二,成功体验1 金属材料在日常生活、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,重难点一,重难点二,重难点二铝热反应 情景引入 铝热反应的实验装置,重难点一,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。,重难点一,重难点二,知识点拨 1.铝热反应,重难点一,重难点二,2.铝热反应实验,重难点一,重难点二,重难点一,重难点二,典例引领 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:,重难点一,重难点二,(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: 。,重难点一,重难点二,解析:(1)铝热反应为2Al+Fe2O3 2Fe+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;氯酸钾分解引发铝热反应。 答案:(1)2Al+Fe2O3 2Fe+Al2O3 Fe2O3 Al 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,重难点一,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.Cr2O3 B.MnO2 C.Na2O D.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:C,1,2,3,4,1.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:B,1,2,3,4,2.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:A,1,2,3,4,3.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:D,1,2,3,4,4.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,
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