第1节　自然资源的开发利用第1课时

1、化 学第一节自然资源的开发利用目 标 素 养1.了解金属在自然界中的存在形式。2.掌握金属的冶炼方法。3.掌握铝热反应原理及实验。4.了解金属回收和资源保护的意义,认识和体会化学在自然资源开发和利用中的意义和作用。5.了解海水资源及其利用。6.掌握海水化学资源的开发和利用,即海水制盐,海水提镁、提溴、提碘。7.了解海水综合利用的重要方向。8.了解煤、石油、天然气的组成及其综合利用。9.通过简单实例,了解常见高分子材料的合成,能举例说明高分子材料在生产、生活、科技等领域中的应用及发展。知 识 概 览 第1课时金属矿物的开发利用一、金属的冶炼1.金属在自然界中存在的形态。除了金、铂等极少数金属,绝

2、大多数金属元素以化合物的形式存在于自然界。在这些金属化合物中,金属元素都显正化合价。2.金属冶炼的原理。金属冶炼的实质是根据氧化还原反应,使金属矿物中的金属阳离子得到电子生成金属单质的过程,即Mn+ +ne-=M。3.冶炼方法。 工业上利用电解熔融MgCl2来制取Mg,而MgO比MgCl2更易获得,为什么不电解熔融MgO制取镁呢?(MgO的熔点:2 852 ,MgCl2的熔点:714 )提示:由于MgO的熔点远远高于MgCl2的熔点,将MgO熔融需要的能量较多,所以采用电解熔融MgCl2的方法制取Mg,冶炼金属也要考虑节能减排。二、金属矿物的开发利用1.合理开发利用金属资源。金属的冶炼需要消耗

3、大量的资源和能源,还会造成环境污染,地球上的金属资源是有限的,是不可再生的,因此金属资源应合理地开发利用。2.有效利用金属资源的途径。(1)提高金属矿物的利用率。(2)加强废旧金属的回收和再利用。(3)使用其他材料代替金属材料。(4)开发环保高效的金属冶炼方法,防止金属的腐蚀。一 金属的活动性与冶炼方法重难归纳1.金属活动性顺序与金属冶炼方法的关系。2.常用的热还原法。 (1)人类使用金属的年代先后顺序与金属的活动性有什么关系?提示:金属冶炼方法的选择取决于金属在自然界中的存在状态和金属的活动性。金属越活泼,冶炼时所需条件要求越高,在人类历史上出现得相对晚一些。金属越不活泼,冶炼的方法越简单,

4、人们使用的时间越早,所以有青铜、铁器等时代的发展历程。(2)从自然界中获得金属单质,是否都必须发生氧化还原反应?提示:否。有些金属单质化学性质稳定,如金、铂等,在自然界中主要以游离态形式存在,获得这些金属不需要发生氧化还原反应,可以用富集的方法,如“淘金”。典例剖析金属材料在日常生活、生产中有着广泛的运用,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答案:D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

5、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在熔融态不导电,因此不能用电解AlCl3的方法来冶炼铝,而通常用Al2O3,D错误。学以致用冶炼金属一般有下列四种方法:焦炭法,水煤气(或氢气,或一氧化碳)法,活泼金属置换法,电解法。四种方法在工业上均有应用。古代有()火烧孔雀石炼铜,()湿法炼铜;现代有()铝热法炼铬,()从光卤石中炼镁。对它们的冶炼方法的分析不正确的是()。A.()用B.()用C.()用D.()用答案:B解析:选择金属的冶炼方法要考虑金属在自然界中存在的状态及金属的活动性。()、()、()、()发生的反应分别是二 铝热

6、反应重难归纳1.铝热反应原理。2.铝热反应的实验操作。 (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,氯酸钾的作用是助燃剂。(2)为什么要在承接反应物的蒸发皿中垫有细沙?提示:因为铝热反应是一个典型的放热反应,反应中放出的大量热能够使铁熔化,为了防止蒸发皿炸裂及熔融的金属溅出而造成危险,所以要垫细沙。典例剖析下列金属:铁、镁、锰、钒、铬,可用铝热法制备的有()。A.B.C.D.答案:C解析:铝热法冶炼金属是利用了Al的还原性及反应过程中放出大量的热,可用于金属活动性比Al弱的金属的冶炼,题给五种金属中只有Mg的活动性比Al强,不能用铝热法制

7、备。学以致用如图为铝热反应的实验装置,请回答下列问题:(1)该实验装置中还缺。引发铝热反应的操作为。(2)若将氧化铁换成氧化镁,该反应(填“能”或“不能”)发生,理由是。(3)铝热反应的用途有哪些? 。答案:(1)镁条和氯酸钾在混合物中间插一根镁条,将氯酸钾放在混合物上镁条的周围,点燃镁条(2)不能镁比铝活泼,铝不能置换镁(3)用于焊接钢轨;冶炼某些熔点高的金属(答案合理即可)解析:(1)利用镁条燃烧放热从而引发铝热反应,同时促使KClO3分解产生O2,使镁条快速燃烧。(2)Mg比Al活泼,Al不能从MgO中置换出Mg。1.工业上获得金属镁采用的冶炼方法是()。A.加热分解镁氧化物B.电解熔融

8、氯化镁C.高温下发生铝热反应D.高温下用氢气还原答案:B解析:由于金属镁的活动性较强,因此工业上一般采用电解熔融氯化镁制备金属镁。2.工业炼铁是在高炉中进行的,高炉炼铁的主要反应是:该炼铁工艺中,对焦炭的实际使用量要远远高于按照化学方程式计算所需,其主要原因是()。A.CO过量B.CO与铁矿石接触不充分C.炼铁高炉的高度不够D.CO与Fe2O3的反应有一定限度答案:D解析:高炉炼铁的反应Fe2O3+3CO 2Fe+3CO2为可逆反应,所以对焦炭的实际使用量要远高于按化学方程式计算所需,这样可以提高CO的浓度,促进该反应正向移动。3.在冶金工业上,均能用热还原法制得的一组金属是()。A.Na、M

9、g、AlB.Na、Zn、FeC.Zn、Fe、CuD.Mg、Al、Zn、Fe答案:C解析:Na、Mg、Al的冶炼方法为电解法;Zn、Fe、Cu的冶炼方法为热还原法。4.下列反应原理不符合工业实际的是()。答案:C 解析:根据金属的活动性和特点,这四种金属选用的冶炼方法看似都正确,但是工业上冶炼镁时,并不是电解熔融的氧化镁,而是电解熔融的氯化镁。因为氧化镁的熔点很高,与电解熔融的氯化镁相比会消耗更多的能量。5.研究发现用铝热法可从下列氧化物中冶炼出有关金属,若要制得等物质的量的有关金属单质,需要消耗单质铝最多的是()。A.MnO2B.V2O5C.Cr2O3D.WO3答案:D解析:设得到的金属单质的物质的量为n mol,A项MnO2Mn,化合价由+4价变为0价,化合价降低4价,生成n mol金属锰需要得到4n mol电子;B项V2O5V,化合价从+5价变为0价,化合价降低5价,生成n mol V需要得到5n mol电子;C项Cr2O3Cr,化合价由+3价变为0价,化合价降低3价,生成n mol Cr需要得到3n mol电子;D项WO3W,化合价从+6价变为0价,化合价降低6价,生成n mol W