高一化学金属矿物的开发利用

高一化学金属矿物的开发利用第一页，共56页。第四章化学与自然资源的开发利用第一页第二页，共56页。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第二页第三页，共56页。情景设疑目标定位随着经济和社会的发展，各种各样的金属应用越来越广，但绝大多数的金属元素以化合物的形式存在于自然界的金属矿物中。那么，怎样从金属矿物中得到金属呢？不同的金属冶炼方法是否相同呢？(附录见下页)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。5.认识和体会化学在自然资源开发和利用中的意义和作用。第三页第四页，共56页。第四页第五页，共56页。第五页第六页，共56页。(二)金属的冶炼1．冶炼原理金属冶炼的实质是根据____________，使金属

矿物中的金属阳离子________生成金属单质的

过程：Mn＋＋ne－===M。氧化还原反应得到电子第六页第七页，共56页。2．冶炼方法第七页第八页，共56页。第八页第九页，共56页。第九页第十页，共56页。2．热还原法的优缺点(1)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。第十页第十一页，共56页。(3)用C作还原剂冶炼得到的金属往往混有焦炭和金属碳化物，得不到纯度较高的金属。(4)用铝热反应冶炼金属，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。[特别提醒]

同一种金属可能有不同的冶炼方法，可根据原料、生产设备、金属的用途等来确定，如金属Cu可用热还原法、湿法冶炼。第十一页第十二页，共56页。第十二页第十三页，共56页。解析：Na、Mg很活泼，应用电解法，A正确，B错误；铁属较活泼金属，可用热还原法，C正确；较不活泼金属汞可用热分解法，D正确。答案：B第十三页第十四页，共56页。实验操作第十四页第十五页，共56页。实验现象镁条剧烈燃烧，放出一定的热，使氧化铁粉末和铝粉在较高温度下发生剧烈的反应。反应放出大量的热，并发出耀眼的白光。纸漏斗的下部被烧穿，有熔融物落入沙中实验结论在高温下，铝与Fe2O3发生反应，放出大量的热第十五页第十六页，共56页。2.铝热反应概念铝和金属氧化物在高温下发生剧烈反应并放出大量热的化学反应原理Al作还原剂，另一种氧化物作氧化剂，用铝将氧化物中的金属置换出来铝热剂铝粉和某些金属氧化物(Fe3O4、Cr2O3、V2O5等)组成的混合物反应特点在高温下进行，反应迅速并放出大量的热，新生成的金属单质呈熔融态且易与Al2O3分离应用冶炼难熔的相对较不活泼的金属，如V、Cr、Mn等；焊接钢轨等第十六页第十七页，共56页。[特别提醒]

实验注意事项：(1)镁条要打磨净表面的氧化膜,否则难以点燃；(2)氧化铁粉末要干燥，铝粉要没有被氧化，否则难以反应；(3)要保证纸漏斗重叠时四周均为四层，且内层纸漏斗一定要用水润湿，以防高温物质从四周溅出；(4)蒸发皿中的细沙要适量，既要防止蒸发皿炸裂，又要防止熔融的液体溅出伤人；(5)实验装置要与人有一定距离,防止人被烧伤。第十七页第十八页，共56页。2．铝用来焊接钢轨是利用(

)A．铝同氧气反应生成稳定的保护层B．铝是热的良导体C．铝是强还原剂，铝热反应放热D．铝合金强度大解析：铝是强还原剂，铝热反应放出大量的热，可达到很高的温度，生成了Al2O3和液态铁，从而将钢轨焊接在一起。答案：C第十八页第十九页，共56页。第十九页第二十页，共56页。第二十页第二十一页，共56页。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正确，C错误。答案：

C第二十一页第二十二页，共56页。[规律方法]

选择金属冶炼的方法要依据金属在自然界中的存在形态和金属的活泼性。金属活动性顺序表中，金属的位置越靠前越难被还原，金属的位置越靠后越容易被还原。第二十二页第二十三页，共56页。1．下列金属的工业制法正确的是(

)A．制钛：用金属钠置换出氯化钛(TiCl4)溶液中的钛B．炼铁：用焦炭和空气反应产生的一氧化碳在高温下还原铁矿石中的铁C．制钠：用海水作原料制得精盐，再电解纯净氯化钠溶液得到金属钠D．炼铜：用黄铜矿经电解精炼得到纯度为99.9%的铜第二十三页第二十四页，共56页。解析：金属钠在溶液中无法置换出金属钛，因为钠首先与水发生反应，A项错误；电解氯化钠溶液得不到金属钠，实际生产中是在高温条件下电解熔融NaCl制得钠和氯气，C项错误；一般是用黄铜矿制得粗铜，然后再用电解精炼法得到纯度很高的铜，D项错误。答案：

B第二十四页第二十五页，共56页。第二十五页第二十六页，共56页。如右图所示，用两张圆形滤纸分别折叠成漏斗状，套在一起，使四周都有四层。把内层滤纸取出，在底部剪一个小孔，用水润湿，再跟另一纸漏斗套在一起，架在铁圈上，下面放置一盛沙的蒸发皿。把5

g干燥的氧化铁粉末和2

g铝粉混合均匀，放在纸漏斗中，上面加少量氯酸钾并在混合物中间插一根镁条，用小木条点燃镁条，观察发生的现象。第二十六页第二十七页，共56页。通过以上实验信息，回答下列问题：(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(填写在横线上)：_______________________________。第二十七页第二十八页，共56页。①镁条剧烈燃烧；②放出大量的热，并发出耀眼的光芒，火星四射;③纸漏斗的下部被烧穿；④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：________。第二十八页第二十九页，共56页。思路点拨：解答该题应注意以下三点：(1)铝热反应为典型置换反应，条件为高温。(2)铝热反应中铝热剂为Al粉(还原剂)和金属氧化物(氧化剂)，引燃剂为KClO3。(3)铝热反应放出大量的热量。第二十九页第三十页，共56页。第三十页第三十一页，共56页。第三十一页第三十二页，共56页。[误区警示]

铝热反应是利用铝的强还原性，在高温下将相对不活泼且熔点高的金属从其金属氧化物中还原出来，因此只有Al和比Al活动性弱的金属形成的氧化物组成的混合物才能称之为铝热剂，如Al和MgO组成的混合物不能称之为铝热剂。第三十二页第三十三页，共56页。2．下图为铝热反应的实验装置，请回答下列问题：第三十三页第三十四页，共56页。(1)引发该铝热反应的操作为_______________________________。(2)若将氧化铁换成氧化镁，该反应能否发生？________(填“能”或“不能”)，理由是_______________________________。(3)铝热反应的用途有哪些_______________________________。第三十四页第三十五页，共56页。解析：

(1)利用镁条燃烧放热促使KClO3分解产生O2从而引发铝热反应。(2)Mg比Al活泼，Al不能从MgO中置换出Mg。答案：

(1)在混合物中间插一根镁带，并用燃着的小木条(或火柴)点燃镁带(2)不能镁比铝活泼，铝不能置换镁(3)用于焊接钢轨；冶炼某些金属第三十五页第三十六页，共56页。热点实验一氧化碳还原氧化铜的实验探究[探究举例]以下是一学生用CO干燥气体还原W

g不纯氧化铜(所含杂质不与通入的气体反应)测定氧化铜纯度的实验。所给出的气体和试剂都是足量的。请根据实验操作过程回答下面的问题。第三十六页第三十七页，共56页。第三十七页第三十八页，共56页。(1)点燃酒精灯前先要检查________，原因是________________________________________________________________________。(2)尾气处理装置是________(填Ⅱ或Ⅲ)，产生的现象是________________________________________________________________________。第三十八页第三十九页，共56页。装置Ⅰ中发生反应的化学方程式是_______________________________。选用尾气处理装置中发生反应的化学方程式是________________________________________________________________________。(3)把最后逸出的气体尾气收入球胆中，目的是________________________________________________________________________。第三十九页第四十页，共56页。(4)请你根据上图，写出两种测定氧化铜纯度的方法，用文字简述其原理和需要测定的数据。方法一：________________________________________________________________；方法二：________________________________________________________________________。第四十页第四十一页，共56页。解析：

(1)CO为可燃性气体，与空气混合后受热易发生爆炸，因此点燃酒精灯前应先检验CO的纯度。(2)CO还原CuO生成CO2，CO2能使澄清石灰水变浑浊(合理即可)。(3)CO具有可燃性且有毒，尾气收入球胆中既安全又能防止环境污染。(4)通过测定装置Ⅰ中硬质玻璃管减少的质量或装置Ⅱ中石灰水增加的质量，可推知CuO的质量、进而计算CuO样品中CuO的纯度。第四十一页第四十二页，共56页。第四十二页第四十三页，共56页。(3)既防止CO与空气混合加热发生爆炸，又防止环境污染(4)方法一：测定装置Ⅱ中石灰水增加的质量，利用物质的量关系CuO～CO2，推出CuO质量、进而计算CuO样品的纯度方法二：测定装置Ⅰ中硬质玻璃管减小的质量，利用物质的量关系CuO～Cu～Δm推出CuO质量，进而计算CuO样品的纯度第四十三页第四十四页，共56页。1.从金属被利用的历史来看，先是青铜器时代,而后是铁器时代，铝的利用是近几百年的事。下列跟这个先后顺序有关的是(

)①地壳中金属元素的含量②金属活动性顺序③金属的导电性④金属冶炼的难易程度⑤金属的延展性A．①③ B．②⑤C．③⑤ D．②④第四十四页第四十五页，共56页。解析：金属活动性顺序表中，金属的位置越靠后，越容易被还原，用一般的还原方法就能使金属离子还原，人们开发、利用的时间就较早；金属的位置越靠前，越难被还原，最活泼的金属只能用最强的还原手段(电解)来使金属离子还原，人们开发利用的时间就较晚。答案：

D第四十五页第四十六页，共56页。2．下列关于金属冶炼的说法不正确的是(

)A．热分解法适用于制备不活泼金属B．热还原法的常用还原剂是C、H2、CO、A1等C．熔融电解法适用于制备不活泼金属D．水溶液中置换法适用于活泼金属制取不活泼金属第四十六页第四十七页，共56页。解析：熔融电解法适用于制备活泼金属，热还原法适用于制备比较活泼的金属，热分解法适用于制备不活泼金属。答案：

C第四十七页第四十八页，共56页。3．铝的活泼性较强，直到18世纪人类才开始将Al从它的化合物中冶炼出来。当时铝价格十分昂贵，拿破仑的头盔就是用Al制作的，现在还保存在大英博物馆中。下列冶炼铝的方法正确的是(

)第四十八页第四十九页，共56页。解析：从Al的还原性和AlCl3熔融的导电性两个方面分析。H2、CO、C等皆不能使Al2O3或Al(OH)3还原为Al，C、D不正确；AlCl3是分子晶体，熔融后不导电，B不正确。答案：A第四十九页第五十页，共56页。4．下列说法错误的是(

)A．回收照相业中的定影液可提取镁B．回收不锈钢可提取铬或镍以及铁C．回收可口可乐易拉罐可回收铝D．回收精炼铜的阳极泥可得金、银等贵重金属第五十页第五十一页，共56页。解析：

A中，照相业中的定影液主要含有硫代硫酸钠(Na2S2O3)，能与底片上的感光材料上未感光的AgBr形成络离子，溶解在定影液中。然后将定影液中的Ag＋转化为单质银而回收。B中，不锈钢主要含有Fe、Cr、Ni等金属；C中易拉罐主要成分是Al；D中阳极泥含有未溶解的不活泼金属Au、Ag等。答案：

A第五十一页第五十二页，共56页。5．(1)在一次化学晚会上，一位同学表演了一个有趣的魔术：用蘸有饱和硫酸铜溶液的玻璃棒在一洁