人教版高一化学必修2第二学期第八章8.1.1金属矿物的开发利用

人教版高一化学必2第八章金属矿物的开发利用第一节自然资源的开发利用金属矿物的开发利用核心素养目标1.宏观辨识与微观探析：了解金属在自然界中的存在形式，掌握金属冶炼的一般方法和原理。2.变化观念与平衡思想：以金属矿物的开发利用为例，了解依据物质的性质及其变化综合利用资源的方。3.证据推理与模型认知：能针对某些化学工艺设计存在的各种问题，提出处理或解决问题的具体方案4.科学探究与创新意识：能运用所学化学知识分析金属矿物、海水资源开发利用对社会可持续发展可能带来的双重影响，并对这些影响从多个方面进行评估5.科学精神与社会责任：主动关心资源开发利用，形成合理利用自然资源的观念化综合利用资源的方法，体会化学对促进人与自然和谐相处的意义。教学目标教学重点：了解金属在自然界中的存在形式，掌握金属冶炼的一般方法和原理。以金属矿物的开发利用为例，了解依据物质的性质及其变化综合利用资源的方。能针对某些化学工艺设计存在的各种问题，提出处理或解决问题的具体方案。教学难点：能运用所学化学知识分析金属矿物、海水资源开发利用对社会可持续发展可能带来的双重影响，并对这些影响从多个方面进行评估金属矿物的冶炼方法海水资源的开发利用合理开发和利用金属资源的有效途径金属矿物的开发利用海水淡化海水中化学资源的利用一、金属矿物的开发利用1．金属元素在自然界中的存在形态金属元素极少数大多数游离态形式存在，如金、铂化合态形式存在2．金属冶炼的一般原理

将金属矿物中的金属从其化合物中还原出来，用于生产各种金属材料，这一过程在工业上称为金属的冶炼。

金属的冶炼是利用氧化还原反应原理，在一定条件下，使金属离子得到电子被还原成金属原子，从而获得金属单质。

即Mn＋＋ne－=M。热分解法电解法热还原法其他方法3．金属的冶炼方法(1)金属活泼性与冶炼方法的关系如下：(2)金属的冶炼方法分解HgO分解Ag2O2HgO2Hg＋O2↑∆2Ag2O4Ag＋O2↑∆2NaCl(熔融)2Na＋Cl2↑电解MgCl2(熔融)Mg＋Cl2↑电解2Al2O3(熔融)

4Al＋3O2↑电解冰晶石Fe2O3＋3CO2Fe＋3CO2∆2Al＋Fe2O3

Al2O3＋2Fe∆Cu2S＋O22Cu＋SO2∆Fe＋CuSO4=FeSO4＋Cu冶炼钠冶炼镁冶炼铝高炉炼铁铝热法炼铁湿法炼铜火法炼铜金属冶炼原理FeCuMgAlNaFe2O3+3CO===2Fe+3CO2(高炉炼铁)Fe2O3+2Al===2Fe+Al2O3(铝热法炼铁)高温高温Cu2S+O2==2Cu+SO2(火法炼铜)Fe+CuSO4=FeSO4+Cu(湿法炼铜)高温电解MgCl2(熔融)===Mg+Cl2↑2Al2O3(熔融)===4Al+3O2↑2NaCl(熔融)===2Na+Cl2↑电解冰晶石电解常见金属的冶炼原理【归纳小结】CuO+H2==Cu+H2O金属的发现与使用、冶炼难度、活泼性三者的关系？AuAgCuFeAl······金属越活泼，冶炼难度越大，发现得通常越晚。公元前一万年公元前八千年公元前七千年十九世纪初期十三世纪初期Fe2O3+2Al2Fe+Al2O3高温3MnO2+4Al3Mn+2Al2O3高温Cr2O3+2Al2Cr+Al2O3高温3Co3O4+8Al9Co+4Al2O3高温3V2O5+10Al6V+5Al2O3高温铝热剂【知识拓展】铝热反应冶炼金属1、概念：2、原理：3、铝热剂：5、氯酸钾作用：6、反应的特点：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。铝＋某些金属氧化物金属＋氧化铝

高温铝和某些金属氧化物（如Fe2O3、Cr2O3、V2O5）组成的混合物。在高温下引燃后剧烈反应，放出大量的热，产生高温，使被还原出来的金属熔化，与熔渣分离。体现铝的还原性、氧化铝熔点高的性质。4、镁条作用：提供高温条件（引燃剂）助燃剂【知识拓展】铝热反应冶炼金属(1)焊接钢轨，(2)冶炼金属。【学以致用】1．金属元素的原子结构决定了金属元素的性质、在自然界中的存在形式及冶炼方法。(1)金属的冶炼一般有下列方法：a.焦炭法b.水煤气(氢气和一氧化碳)法c.活泼金属置换法d.电解法请从上述四种方法中选择相应的字母填入表中空格：写出Al与Cr2O3反应的化学方程式：____________________________。高炉炼铁湿法炼铜铝热法炼铬工业上冶炼铝

a

c

c

d

2Al＋Cr2O3Al2O3＋2Cr高温(2)铜在地壳中的含量远低于铝，但人类利用铜的历史远早于铝，这与古代发生的森林大火有一定的关系，因为人类在大火之后的灰烬中会发现红色发亮的物质。现在人们认识到，这种物质就是孔雀石[主要成分为Cu2(OH)2CO3，热稳定性差]在大火中转化而生成的铜，写出大火中与铜元素有关的三个化学方程式：_____________________________________________________________________________________________________________________________________________________。Cu2(OH)2CO3

2CuO＋H2O＋CO2↑∆2CuO＋C2Cu＋CO2↑CuO＋COCu＋CO2∆∆2．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______，在试剂使用正确且符合要求的情况下引发铝热反应的操作为____________________________________________________，写出铝热反应的化学方程式：_______________________________。(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)若将所得产品置于足量的NaOH溶液中，可能看到的现象是________________________，写出铝热反应的一种主要用途：____________________。(4)假设铝足量且反应充分，设计一种实验方案,证明本实验中有单质铁生成：_____________________________________________________________________________________________________________________________。镁条

在混合物中间插一根用砂纸打磨过的镁条，然后点燃镁条Fe2O3＋2AlAl2O3＋2Fe高温不能镁比铝活泼，铝不能置换出镁

部分固体溶解，有气泡产生焊接或冶炼熔点高的金属混合物中先用NaOH溶液除去铝，再加入稀硫酸，有气泡冒出，说明有铁生成；或用磁铁靠近固体，有固体可被磁铁吸引，说明有铁生成整合归类金属矿物的冶炼方法【归纳总结】金属活动性顺序KCaNaMgAlZnFeSnPb(H)CuHgAgPtAu电解法热还原法铝热法热分解法富集法单质形式存在合理开发和利用金属资源的有效途径1、提高金属矿物的利用率2、开发环保高效的金属冶炼方法3、防止金属的腐蚀4、加强废旧金属的回收和再利用5、使用其他材料代替金属材料(1)在自然界中金属元素都以化合态的形式存在(

)(2)利用化合物冶炼金属时，金属元素一定发生还原反应(

)(3)越活泼的金属元素，人类利用的越晚(

)(4)用热还原法冶炼金属时，可以用H2将Mg从化合物中还原出来(

)(5)铝热反应的本质是用铝将比铝活泼性弱的金属从其化合物中置换出来(

)(6)可以通过电解饱和食盐水的方法获取金属钠(

)(7)可以通过电解熔融的MgO和AlCl3来制备金属Mg、Al(

)×√√×√××(1)在金属活动性顺序中，金属的位置越靠后，其阳离子越容易被还原，金属的位置越靠前，其阳离子越难被还原。(2)冶炼Mg时只能电解MgCl2，不能电解MgO(熔点太高)。(3)冶炼Al时只能电解Al2O3不能电解AlCl3(共价化合物，熔融时不导电)。加入冰晶石(Na3AlF6)的目的是降低Al2O3的熔化温度。二、海水资源的开发利用海水资源水资源化学资源矿产资源生物资源能源空间资源海水资源的特点：分散性广阔性多样性水资源的利用⑴直接利用⑵海水淡化蒸馏法电渗析法离子交换法1、水资源的利用原理:利用液体中各组分沸点的差别,使低沸点物质汽化并随之冷凝,从而实现其与所含组分的分离。（实际生成中将水加热至105℃蒸发汽化,然后将蒸汽冷凝而得到蒸馏水的方法）海水蒸馏原理示意图2．海水中化学资源的开发利用(1)海水中溶解和悬浮着大量的_______和______。海水中含量最多的_______两种元素，加上Cl、Na、Mg、S、Ca、K、Br、C、Sr、B、F元素，其总含量超过99%，其他元素为______。虽然海水中元素的种类很多，总储量______，但许多元素的富集程度却_____。无机物有机物O、H微量很大很低(2)海水制盐

从海水中制得的氯化钠，可以食用，同时也是生产烧碱、纯碱、钠、氯气、盐酸等的化工原料。②制钠和氯气：③制盐酸：④制漂白剂(84消毒液)：⑤制纯碱：电解饱和食盐水，可生产氢氧化钠、氢气和氯气。①氯碱工业：化学反应方程式：2NaOH＋Cl2=NaClO＋NaCl＋H2O。NaCl＋CO2＋H2O＋NH3=NH4Cl＋NaHCO3↓2NaCl＋2H2O2NaOH＋H2↑＋Cl2↑。电解2NaCl(熔融)2Na＋Cl2↑。电解H2＋Cl22HCl点燃2NaHCO3

Na2CO3＋CO2↑＋H2O∆海水淡化后的浓缩海水的利用粗盐的提纯浓缩海水结晶池蒸发池粗盐母液

盐田法(太阳能蒸发法)日晒风吹蒸发水分蒸发结晶继续日晒风吹成为过饱和溶液,析出晶体如何除去NaCI溶液中少量的Mg2+、Ca2+、SO42-(3)海水提溴①海水提溴的方法(吹出法)工艺流程基本操作浓缩氧化吹出吸收蒸馏海水晒盐和海水淡化的过程中副产物Br－得到浓缩向浓缩的海水中通入Cl2，将Br－氧化成Br22Br-＋Cl2=Br2＋2Cl－利用溴的挥发性，通入热空气和水蒸气，吹出溴蒸气吹出的溴蒸气用SO2吸收。SO2＋Br2＋2H2O=4H＋＋SO42-＋2Br－再用Cl2将HBr氧化得到产品溴后蒸馏分离海水中溴元素以Br－形式存在，工业上用空气吹出法从海水中提取溴的工艺流程图如下所示：(1)步骤①反应的离子方程式是_____________________________________。(2)步骤③反应的化学方程式是______________________________________。(3)步骤②中，用热空气将Br2吹出，利用溴的性质为______________，从步骤②到步骤④的目的是____________________________________。(4)从理论上考虑，下列物质也能充分吸收Br2的是________(填字母)。A．NaOHB．FeCl2C．Na2SO3D．H2O(5)步骤⑤蒸馏过程中，温度应控制在80～90℃。温度过高或过低都不利于生产，若温度过高，大量水蒸气随溴排出，溴蒸气中水分增加；若温度过低，则___________________________________。2Br－＋Cl2=Br2＋2Cl－

SO2＋Br2＋2H2O=H2SO4＋2HBr易挥发将溴浓缩，提高Br2的提取率ABC溴不能完全蒸出，产率太低(1)海洋约占地球表面积的71%，因此地球不缺水，人类可以任意使用，不用节约(

)(2)海水淡化的方法中，蒸馏法成本最低(

)(3)海水中含量最多的两种元素为Na元素和Cl元素(

)(4)海水中各种化学资源的开发过程中，必须都要发生化学反应(

)(5)从溴化钾中获取单质溴发生了氧化还原反应(

)(6)除了从海水中获取淡水和化学物质外，其他就没有什么价值了(

)××××√×3．从海水中获取能量(1)从海水提取铀和重水，用于核能开发。(2)开发潮汐能、波浪能等新型能源。随堂演练知识落实1．从本质上讲，工业上冶炼金属的反应一定都属于(

)A．氧化还原反应B．置换反应

C．分解反应D．复分解反应2．下列金属的冶炼方法不正确的是(

)A．汞、银等不活泼金属用热分解法B．钾、钠、钙、镁等活泼金属用电解法C．铝、锌、铁、铅、铜等金属用热还原法D．氢气、碳、铝等都可用作冶炼金属的还原剂AC1.取二张滤纸叠成漏斗状。2.内层滤纸底部剪一个小孔后用水润湿。3.把滤纸架在铁圈上，下面放置一盛沙子的蒸发皿。4.把混合物（5g氧化铁+2g铝粉）放入纸漏斗中。5.在混合物上面加少量氯酸钾固体，中间插一根用砂