高中化學(xué) 第4章 第1節(jié) 開發(fā)利用金屬礦物和海水資源（第1課時）學(xué)案 新人教版必修21

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開發(fā)利用金屬礦物和海水資源（第1課時）【學(xué)習(xí)目標(biāo)】1了解金屬在自然界中的存在形式。2掌握金屬的冶煉方法。3掌握鋁熱反應(yīng)原理及實驗。4了解金屬回收和資源保護的意義。5.認識和體會化學(xué)在自然資源開發(fā)和利用中的意義和作用?！緦W(xué)習(xí)過程】1金屬單質(zhì)在自然界中的存在形式：少數(shù)化學(xué)性質(zhì)不活潑的金屬，在自然界中能以游離態(tài)存在，如金、鉑、銅、銀；化學(xué)性質(zhì)比較活潑的金屬，在自然界中以化合態(tài)存在。大多數(shù)金屬在自然界中是以化合態(tài)存在的，如鋁以鋁土礦形式存在，鐵以鐵礦石形式存在。金屬在自然界的分布特點是：量大，自然界中的金屬元素種類約占全部元素種類的80%；面廣，礦物中、動植物體中、水中都含有金屬元素；形態(tài)不一，有游離態(tài)，也有化合態(tài)；數(shù)量不均，自然界中以化合態(tài)形式存在的金屬元素多，以游離態(tài)形式存在的金屬元素少；有的金屬元素含量高，有的金屬元素含量低。2.金屬的冶煉：（1）用化學(xué)的方法把化合態(tài)的金屬變成游離態(tài)金屬。將金屬從其化合物中還原出來用于生產(chǎn)和制造各種金屬材料的過程在工業(yè)上稱為金屬的冶煉。（2）金屬冶煉的實質(zhì)：用還原的方法使金屬化合物中的金屬離子得到電子變成金屬原子。K Ca Na Mg Al Zn Fe Sn Pb H Cu Hg Ag Pt Au金屬活動性逐漸減弱、金屬離子的的電子能力逐漸增強（3）金屬冶煉的步驟：礦石的富集：減少雜質(zhì)，提高礦石中有用成分的含量；冶煉：利用氧化還原反應(yīng)原理，在一定條件下，用還原劑把金屬礦石中以化合態(tài)存在的金屬還原成金屬單質(zhì)；精煉，采用一定的方法，提煉純金屬。3.金屬的冶煉方法：不同金屬冶煉方法的選擇(1)熱分解法：適用于不活潑金屬的冶煉。請寫出下列反應(yīng)的化學(xué)方程式：加熱分解HgO：2HgO2HgO2加熱分解Ag2O：2Ag2O4AgO2(2)電解法：適用于非?；顫娊饘俚囊睙?。請補全下列反應(yīng)的化學(xué)方程式：冶煉金屬鈉：2NaCl(熔融)2NaCl2冶煉金屬鎂：MgCl2(熔融)MgCl2冶煉金屬鋁：2Al2O3(熔融)4Al3O2（3）高溫還原法：適用于大多數(shù)中等活潑金屬的冶煉，常用的還原劑有C、CO、H2等。高爐煉鐵：Fe2O33CO2Fe3CO2鋁熱反應(yīng)煉鐵：Fe2O32Al2FeAl2O3用氫氣還原氧化銅：CuOH2CuH2O（4）其他方法火法煉銅：Cu2SO22CuSO2濕法煉銅：FeCuSO4=FeSO4Cu4.鋁熱反應(yīng)：鋁和金屬氧化物在高溫下發(fā)生劇烈反應(yīng)并放出大量熱的化學(xué)反應(yīng)，Al作還原劑，另一種氧化物作氧化劑，用鋁將氧化物中的金屬置換出來。鋁粉和某些金屬氧化物(Fe3O4、Cr2O3、V2O5等)組成的混合物。5合理開發(fā)和利用金屬礦物資源【歸納總結(jié)】（1）工業(yè)上用電解熔融MgCl2冶煉鎂而不用MgO,原因是MgO的熔點高。（2）工業(yè)上用電解熔融Al2O3冶煉鋁而不用AlCl3,原因是AlCl3是共價化合物。（3）鋁熱反應(yīng)的實質(zhì)是利用鋁的強還原性,置換出較不活潑的金屬，因此，利用鋁熱反應(yīng)只能冶煉出活潑性比Al差的金屬,如Al與MgO不反應(yīng)。（4）金屬單質(zhì)的發(fā)現(xiàn)與應(yīng)用和金屬活潑性有一定關(guān)系,一般金屬發(fā)現(xiàn)的越早，則活潑性越差，金屬發(fā)現(xiàn)的越晚，則活潑性越強?！井?dāng)堂檢測】1. 下列金屬冶煉的反應(yīng)原理，錯誤的是()A2NaCl(熔融)2NaCl2BMgOH2MgH2OCFe3O44CO3Fe4CO2 D2HgO2HgO22.分析推理是化學(xué)學(xué)習(xí)的方法之一。下列實驗推理中，正確的是()A金屬的冶煉方法與金屬的活潑性有很大關(guān)系，所以銀和汞可以用熱分解的方法冶煉B鈉比銅活潑，所以鈉可以從硫酸銅溶液中置換出銅C工業(yè)上電解熔融氯化鎂可制得金屬鎂，所以工業(yè)上電解熔融氯化鋁可制得鋁D將鎂條和鋁片用導(dǎo)線連接再插進稀NaOH溶液中，鎂條上產(chǎn)生氣泡，說明鎂比鋁活潑3.成語、詩詞話科學(xué)對下列成語或詩句所描述現(xiàn)象的解釋，你認為錯誤的是()成語或詩句用化學(xué)知識解釋A唐代李白詩句“風(fēng)吹柳花滿店香”這是生活中常見的一種分子擴散運動B“烈火見真金”金的性質(zhì)穩(wěn)定，在烈火中也不會發(fā)生反應(yīng)C明代于謙詩句“粉身碎骨渾不怕”它指石灰石碾碎成粉末狀的物理變化過程D成語“百煉成鋼”通過反復(fù)錘煉，減少鐵合金中碳元素的質(zhì)量分數(shù)4. 工業(yè)上制備鋁一般是通過鋁土礦制得純凈的Al2O3，然后得到鋁，而不是電解氯化鋁，其主要原因是()AAlCl3是共價化合物，其熔融態(tài)不導(dǎo)電 B電解AlC13生成的Cl2會污染大氣C用氫氣還原氧化鋁即可得到鋁 DAlCl3不存在5. 根據(jù)CO還原鐵的氧化物的實驗裝置圖(如圖所示)，回答下列問題：(1)怎樣知道硬質(zhì)玻璃管中Fe2O3已開始反應(yīng)？_。(2)在A處點燃，可觀察到的現(xiàn)象是_，為什么要在A處點燃？_。(3)實驗結(jié)束時應(yīng)注意的操作是_。先停止通入CO先熄滅酒精噴燈，并繼續(xù)通入CO熄滅酒精噴燈，同時停止通入CO先熄滅酒精噴燈，繼續(xù)通入CO至被還原的鐵粉冷卻，并點燃排出的CO氣體答案與解析題號答案解析1BKAl等活潑金屬不能用普通的還原劑把它們還原出來，一般采用的是電解熔融鹽或氧化物的方法冶煉。ZnCu等金屬可以用還原劑(如CO、H2、C)等高溫還原的方法冶煉，必要時再用其他方法(比如銅的精煉)進一步精煉。更不活潑的金屬由于它們的化合物更不穩(wěn)定，因此一般采用熱分解法冶煉2CB項，鈉比銅活潑，但將鈉放入硫酸銅溶液中鈉與水反應(yīng)，不能從硫酸銅溶液中置換出銅；C項，工業(yè)上電解熔融氯化鎂可制得金屬鎂，但熔融氯化鋁不導(dǎo)電，所以不能用電解熔融氯化鋁的方法來制取鋁；D項，由于鋁片能夠與NaOH溶液反應(yīng)，而鎂條與NaOH溶液不反應(yīng)，所以將鎂條和鋁片用導(dǎo)線連接再插進稀NaOH溶液中，鎂條為原電池正極，鎂條上產(chǎn)生氣泡，但不能說明鎂比鋁活潑3C詩句“粉身碎骨渾不怕”，描述的是石灰石經(jīng)高溫煅燒之后變成粉末狀的生石灰，是化學(xué)變化4AAlCl3是共價化合物其熔融態(tài)不導(dǎo)電，A正確；Cl2雖然會污染大氣，但電解NaCl制金屬鈉時也產(chǎn)生Cl2，況且Cl2還是重要的化工原料，B錯誤；鋁是活潑金屬只能利用電解法制取，C錯誤；固體、溶液中均存在氯化鋁，D錯誤5(1) 當(dāng)硬質(zhì)玻璃管中紅色物質(zhì)開始變黑時，B中澄清石灰水開始變渾濁，說明開始發(fā)生反應(yīng)(2)有淺藍色的火焰因CO有毒，為防止CO污染空氣，必須點燃處理未反應(yīng)的CO(3)(1)開始發(fā)生反應(yīng)時，硬質(zhì)玻璃管中紅色物質(zhì)逐漸變黑，B中澄清石灰水開始變渾濁；(2)CO燃燒可見淺藍色的火焰；因CO有毒，為防止CO污染空氣，必須點燃處理未反應(yīng)的CO；(3)先熄滅酒精噴燈，繼續(xù)通入CO至被還原的鐵粉冷卻，并點燃排出的CO氣體，這樣可以防止鐵在冷卻過程中被氧化及CO污染空氣或使人中毒