高中化學(xué) 第四章 化學(xué)與自然資源的開發(fā)利用 4.1.1 金屬礦物的開發(fā)利用課件 新人教版必修2.ppt

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第四章 化學(xué)與自然資源的開發(fā)利用,第一節(jié) 開發(fā)利用金屬礦物和海水資源,第1課時 金屬礦物的開發(fā)利用,自主閱讀,自主檢測,一、金屬在自然界的存在形態(tài) 二、金屬的冶煉 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。,,,,,,自主閱讀,自主檢測,2.電解法 適用于非常活潑金屬的冶煉。請補(bǔ)全下列反應(yīng)的化學(xué)方程式。,,,,,,,自主閱讀,自主檢測,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。請寫出下列冶煉金屬的化學(xué)方程式(下同)。,4.其他方法,,,,,,,自主閱讀,自主檢測,三、有效利用金屬資源的途徑 1.提高金屬礦物的利用率。 2.減少金屬的使用量。 3.加強(qiáng)金屬資源的回收和再利用。 4.使用其他材料代替金屬材料。,,,,,自主閱讀,自主檢測,1.判斷下列說法是否正確。正確的畫“√”,錯誤的畫“”。 (1)在自然界中金屬都以化合態(tài)存在。( ) (2)金屬冶煉過程中,金屬化合物得到電子發(fā)生氧化反應(yīng)。( ) (3)鋁熱劑是純凈物。( ) (4)鋁熱反應(yīng)是放熱反應(yīng)。( ) 解析:(1)部分活動性差的金屬在自然界中以游離態(tài)存在,如金。 (2)金屬冶煉過程中,金屬元素得電子發(fā)生還原反應(yīng)。 (3)鋁熱劑是鋁和金屬氧化物的混合物。 (4)鋁熱反應(yīng)放出大量的熱。 答案:(1) (2) (3) (4)√,自主閱讀,自主檢測,2.想一想,連一連。 金屬 冶煉方法 (1)Na、Mg A.熱分解法 (2)Fe、Cu B.高溫還原法 (3)Hg、Ag C.電解法 答案:(1)C (2)B (3)A,重難點一,重難點二,重難點一金屬的冶煉方法 情景引入,重難點一,重難點二,討論探究 1.根據(jù)金屬冶煉的方法討論,金屬冶煉的實質(zhì)是什么? 提示:金屬冶煉的實質(zhì)是金屬離子得到電子被還原為金屬單質(zhì)的過程,Mn++ne- M。 2.在金屬中,鋁元素在地殼中的含量居第一位,為什么鋁的發(fā)現(xiàn)和使用比銅和鐵要晚得多? 提示:金屬的發(fā)現(xiàn)和使用與金屬的活動性密切相關(guān),金屬活動性越強(qiáng),其相應(yīng)的金屬陽離子得電子的能力越弱,冶煉難度越大。鋁是一種活動性較強(qiáng)的金屬,用一般的還原劑很難將其還原,工業(yè)上采用最強(qiáng)有力的氧化還原手段——電解法進(jìn)行冶煉,而銅和鐵用一般的還原劑就可以達(dá)到目的,所以鋁的發(fā)現(xiàn)和使用比銅和鐵要晚得多。,重難點一,重難點二,知識點撥 1.金屬冶煉方法的選擇 少數(shù)不活潑的金屬在自然界中以單質(zhì)形式存在,如金、鉑等。大部分金屬以化合態(tài)形式存在于自然界,金屬越不活潑,從其化合物中還原出來越容易,金屬越活潑,從其化合物中還原出來越困難。 2.金屬活動性順序與金屬冶煉的關(guān)系,重難點一,重難點二,重難點一,重難點二,3.金屬冶煉的熱還原法 (1)熱還原法的分類。,(2)熱還原法的優(yōu)缺點。 ①用H2作還原劑時,生成產(chǎn)物H2O在高溫下以H2O(g)蒸發(fā)出去,使制得的金屬純度較高,但成本也較高。 ②用CO作還原劑冶煉金屬時,CO一般在冶煉爐中通過下列反應(yīng)生成: 所以用CO還原法冶煉得到的金屬中混有雜質(zhì)C,純度不高。,重難點一,重難點二,③用C作還原劑冶煉得到的金屬往往混有焦炭和碳化物,得不到純度較高的金屬。 ④用鋁熱反應(yīng)冶煉金屬,雖克服了被冶煉金屬及其氧化物熔點高、難冶煉的問題,但是成本較高。,典例引領(lǐng) 例題1導(dǎo)學(xué)號52090106下表中金屬的冶煉原理與方法不完全正確的是( ),重難點一,重難點二,解析:活潑金屬K、Ca、Na、Mg、Al等用電解法冶煉,中等活潑金屬Zn、Fe、Sn、Pb、Cu等用熱還原法冶煉,不活潑金屬Hg、Ag利用熱分解法冶煉,故A、B、D三項正確。C項錯誤,C項為火法煉銅。 答案:C,重難點一,重難點二,重難點一,重難點二,成功體驗1 金屬材料在日常生活、生產(chǎn)中有著廣泛的應(yīng)用,下列關(guān)于金屬的說法不正確的是( ) A.越活潑的金屬越難冶煉 B.合金的性質(zhì)與其成分金屬的性質(zhì)不完全相同 C.金屬冶煉的本質(zhì)是金屬陽離子得到電子變成金屬原子 D.工業(yè)上金屬Mg、Al都是用電解熔融的氯化物制得的 解析:金屬冶煉的本質(zhì)是金屬陽離子得到電子被還原成金屬原子,因此金屬越活潑,對應(yīng)金屬陽離子氧化性越弱,則金屬越難冶煉,A、C正確;合金要比各成分金屬的熔、沸點低,硬度大,B正確;因AlCl3為共價化合物,其熔融態(tài)不導(dǎo)電,因此不能用電解AlCl3的方法來冶煉鋁,而通常用電解Al2O3的方法來冶煉鋁。 答案:D,重難點一,重難點二,重難點二鋁熱反應(yīng) 情景引入 鋁熱反應(yīng)的實驗裝置,重難點一,重難點二,討論探究 1.鋁熱反應(yīng)實驗中鎂條與氯酸鉀的作用是什么? 提示:鎂條的作用是燃燒放出大量的熱引發(fā)KClO3分解,氯酸鉀的作用是供氧劑。 2.能否利用鋁熱反應(yīng)冶煉鎂? 提示:Mg的活動性強(qiáng)于Al,不能用Al還原MgO制得Mg。,重難點一,重難點二,知識點撥 1.鋁熱反應(yīng),重難點一,重難點二,2.鋁熱反應(yīng)實驗,重難點一,重難點二,重難點一,重難點二,典例引領(lǐng) 例題2導(dǎo)學(xué)號52090107用如圖所示的裝置做鋁熱反應(yīng)實驗,回答下列問題:,重難點一,重難點二,(1)寫出該反應(yīng)的化學(xué)方程式: , 在該反應(yīng)中, 是氧化劑, 是還原劑,該反應(yīng)稱為 反應(yīng)。 (2)選出該實驗的實驗現(xiàn)象: (填序號)。 ①鎂條劇烈燃燒 ②放出大量的熱,并發(fā)出耀眼的光芒,火星四射 ③紙漏斗的下部被燒穿 ④有紅熱狀態(tài)的液珠落入蒸發(fā)皿內(nèi)的細(xì)沙上,液珠冷卻后變?yōu)楹谏腆w (3)寫出下列操作或物質(zhì)的作用: 內(nèi)層紙漏斗底部剪一個孔: ;蒸發(fā)皿盛沙: ;鎂條: ;氯酸鉀: 。,重難點一,重難點二,解析:(1)鋁熱反應(yīng)為2Al+Fe2O3 2Fe+Al2O3,該反應(yīng)中Fe2O3作氧化劑,Al作還原劑。 (2)①②③④全為該鋁熱反應(yīng)的現(xiàn)象。 (3)鋁熱反應(yīng)實驗中為使熔融物易落下,通常在內(nèi)層紙漏斗底部剪一個孔;為防止濺落物炸裂蒸發(fā)皿,蒸發(fā)皿內(nèi)盛沙子;反應(yīng)中鎂條提供熱量使氯酸鉀分解;氯酸鉀分解引發(fā)鋁熱反應(yīng)。 答案:(1)2Al+Fe2O3 2Fe+Al2O3 Fe2O3 Al 鋁熱 (2)①②③④ (3)使熔融物易于落下 防止濺落物炸裂蒸發(fā)皿 引起氯酸鉀分解 引發(fā)鋁熱反應(yīng),重難點一,重難點二,成功體驗2 下列氧化物不能與鋁粉組成鋁熱劑的是( ) A.Cr2O3 B.MnO2 C.Na2O D.V2O5 解析:鋁熱反應(yīng)的本質(zhì)是鋁置換活動性比它弱的金屬。 答案:C,1,2,3,4,1.已知一些金屬單質(zhì)的發(fā)現(xiàn)與其金屬活動性存在著某種必然的聯(lián)系,請你推測:下列事件發(fā)生在鐵器時代之前的是( ) A.金屬鋁的冶煉 B.青銅器時代 C.金屬鉀的使用 D.戴維發(fā)現(xiàn)金屬鈉 解析:金屬單質(zhì)的發(fā)現(xiàn)和使用與金屬活動性順序相反,即金屬越不活潑越易被還原成金屬單質(zhì),被發(fā)現(xiàn)和使用的越早,比鐵不活潑的金屬在四個選項中只有Cu,故選B。 答案:B,1,2,3,4,2.下列金屬一般用電解熔融鹽的方法冶煉的是( ) A.活動性強(qiáng)的金屬 B.活動性弱的金屬 C.人類較早使用的金屬 D.明代作貨幣的金屬 解析:金屬活動性強(qiáng)的金屬如Na、K、Mg、Ca等,一般用電解熔融鹽的方法冶煉。 答案:A,1,2,3,4,3.鋁能用于冶煉熔點高的金屬(如Cr、V、Mn等),這是因為鋁具有( ) A.兩性 B.導(dǎo)電性好 C.熔點低 D.還原性,在冶煉反應(yīng)中放出大量的熱量 解析:鋁在冶煉反應(yīng)中放出大量的熱量,利用這一特點可以用來還原一些熔點高的金屬,故該反應(yīng)也稱為鋁熱反應(yīng)。 答案:D,1,2,3,4,4.下列金屬冶煉的反應(yīng)原理,錯誤的是( ) 解析:K~Al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。Zn~Cu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(jìn)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。 答案:B,