2024-2025学年高中化学第四章化学与自然资源的开发利用4.1.1金属矿物的开发利用学案新人教版必修2

PAGEPAGE1第1课时金属矿物的开发利用学习目标1、了解金属在自然界的存在形态，体会爱护金属资源的重要性。2、以金属矿物的开发和利用为例，相识化学方法在实现物质间转化中的作用。3、知道金属冶炼的原理，了解金属冶炼的方法以及步骤，会依据金属活动性的不同，选择不同的冶炼方法，并能写出相关的化学方程式4、了解铝热反应及其应用。新知预习1、除了等极少数金属以游离态形式存在外，绝大多数金属元素以的形式存在于自然界中。2、在金属化合物中，金属元素都显。3、地壳中含量最高的金属元素是，其次是。人们日常应用的金属材料，多为合金或纯金属，这就须要冶炼金属。学问点一：金属的冶炼金属的冶炼原理得电子、被还原金属冶炼是利用_____反应的原理，在肯定条件下，把金属矿物中的金属离子_成金属单质，即：（化合态）（游离态）。得电子、被还原2、金属冶炼的一般步骤：(1)除杂：提高矿石中有用成分的含量。(2)冶炼：利用氧化还原反应原理，在肯定条件下，用还原剂把金属从其矿石中还原出来，得到金属单质（粗）。(3)精炼：采纳肯定的方法，提炼纯金属。3、金属冶炼的方法①热分解法在金属活动依次中，位于汞以后的不活泼金属可以干脆用的方法从其化合物中还原出来。例如：氧化汞分解：氧化银分解：②热还原法对于金属活动依次表中Zn-Cu段的金属的冶炼可以通过来完成，常用的还原剂有、、等。例如：氧化铁和一氧化碳反应：氧化铜和氢气反应：对于一些高熔点的金属如铁、铬、锰、钨等可以用冶炼。③电解法对于金属活动依次表中Zn前面特别活泼的金属，采纳一般的还原剂很难将它们还原出来，工业上常用冶炼，例如：电解熔融的氯化镁：电解熔融的氯化钠：电解熔融的氧化铝：④其它方法：湿法炼铜：火法炼铜：【归纳总结】金属冶炼方法与金属活泼性的关系：在金属活泼性依次表中，金属的位置越靠后，其阳离子越被还原，用一般的还原方法就能使金属还原；金属的位置越靠前，其阳离子越被还原，最活泼的金属只能用最强的还原手段来还原（电解法）。金属活动性依次KCaNaMgAlZnFeSnPb(H)CuHgAgPtAu原子失电子实力离子得电子实力主要冶炼方法物理法学问点二：铝热反应概念铝和金属氧化物在高温下发生猛烈反应并放出大量热的化学反应铝热剂铝粉和某些金属氧化物（Fe3O4Cr2O3V2O5等）组成的混合物原理方程式aa教材实验bdcbdc现象应用焊接钢轨；冶炼高熔点的金属如铁、铬、锰、钨等【思索与沟通】①教材铝热反应试验中，为什么要在铝与氧化铁混合粉末的上面加少量的氯酸钾固体？中间插一根用砂纸打磨过的镁条有什么作用？②已知有关物质的熔沸点数据如下表:物质MgOAl2O3MgCl2AlCl3熔点/oC28522054714190（以分子形式存在）沸点/oC360029801412180参考上述数据回答：(1)工业上为什么常用电解熔融MgCl2的方法生产金属镁,而不用电解MgO的方法生产镁?(2)工业上为什么常用电解Al2O3冰晶石熔融混合物的方法生产金属铝，而不用电解AlCl3的方法生产铝？学问点四：金属资源的有效利用1、提高金属矿物的；2、削减金属的，用其它材料代替金属材料；3、加强金属资源的。1．工业上冶炼金属一般用热分解法、热还原法和电解法。你认为选择方法的主要依据是()A．金属在自然界的存在形式B．金属元素在地壳中的含量C．金属熔点凹凸D．金属阳离子得电子的实力答案D解析冶炼金属选择方法是依据金属的活动性，金属冶炼是金属阳离子得电子的过程，即金属冶炼方法与金属阳离子得电子实力有关。2．下列说法错误的是()A．有些活泼金属(如铝)可用作热还原法的还原剂B．加强热，使氧化铜在高温条件下分解可制备单质铜C．金属冶炼的实质是金属阳离子得到电子被还原成金属原子D．回收旧金属可以重新制成金属或它们的化合物答案B解析A项，铝可以作还原剂冶炼一些高熔点的金属，如2Al＋Fe2O3eq\o(=,\s\up7(高温))2Fe＋Al2O3，正确；B项，制备单质Cu用热还原法，错误；C项，金属冶炼的实质就是把金属阳离子还原为金属原子，正确；D项，将旧金属回收，重新利用，变废为宝，正确。3．下列说法中正确的是()A．金属的冶炼原理，就是利用氧化还原反应原理，在肯定条件下将金属从其化合物中还原出来B．冶炼金属时，必需加入一种物质作为还原剂C．金属由化合态变为游离态，可能被还原，也可能被氧化D．金属单质被发觉和应用得越早，其在地壳中的含量越大答案A解析A项，金属冶炼是将金属化合物转化为金属单质，正确；B项，冶炼金属并不肯定要加入还原剂，如电解法制取钠和镁，错误；C项，金属由化合态变为游离态，都是由高价态降低到0价，故肯定被还原，错误；D项，金属被发觉的早晚与其在地壳中的含量无关，如在地壳中铝的含量虽然最大，但被发觉的时间却比铁、铜晚得多，错误。4．铝能用于冶炼难熔的金属(如Cr、V、Mn等)，这不是因为()A．铝具有还原性B．铝具有导电性C．铝较Cr、V、Mn等价格便宜D．冶炼反应放出大量的热答案B5．(1)下列反应原理不符合工业冶炼金属实际状况的是________(填字母)。A．2HgOeq\o(=,\s\up7(△))2Hg＋O2↑B．Fe3O4＋4COeq\o(=,\s\up7(高温))3Fe＋4CO2C．2MgOeq\o(=,\s\up7(电解))2Mg＋O2↑D．2Ag2Oeq\o(=,\s\up7(△))4Ag＋O2↑(2)简要说明不符合工业实际的缘由：________________________________________________________________________________________________________________。答案(1)C(2)MgO熔点高，电解耗能大，实际工业生产中采纳电解熔融态的MgCl2冶炼镁[对点训练]题组一金属的存在与冶炼原理1．下列关于金属在自然界中存在形态的说法不正确的是()A．地壳中含量最高的金属是铁，其次是铝B．铝在自然界中主要存在于铝土矿(主要成分是氧化铝)中C．铁主要存在于铁矿石(磁铁矿、赤铁矿、菱铁矿等)中D．金、铂等不活泼的金属以游离态形式存在考点金属的存在与冶炼原理题点金属元素在自然界中的存在答案A解析地壳中含量最高的金属是铝，其次是铁。金属在自然界中的存在形态与其化学活动性有关，化学性质比较活泼的金属铝、铁等在自然界中以化合态存在，汞、金、铂等化学性质不活泼的金属在自然界中以游离态存在。2．下列说法中，正确的是()A．金属的冶炼是把金属单质从其矿物中分别出来B．金属冶炼过程中，被冶炼的金属只能被氧化C．金属冶炼过程中，被冶炼的金属只能被还原D．金属冶炼过程中，被冶炼的金属既可被氧化，也可被还原考点金属的存在与冶炼原理题点金属的冶炼原理答案C解析金属冶炼的原理是利用氧化还原反应，把金属矿物中的金属阳离子还原成金属单质。在金属的冶炼过程中，被冶炼的金属只能得到电子被还原。3．(2024·河北邢台一中高一下月考)下列金属冶炼的反应原理，不正确的是()A．2NaCl(熔融)eq\o(=,\s\up7(电解))2Na＋Cl2↑B．MgO＋H2eq\o(=,\s\up7(△))Mg＋H2OC．Fe2O3＋3COeq\o(=,\s\up7(高温))2Fe＋3CO2D．2Ag2Oeq\o(=,\s\up7(△))4Ag＋O2↑考点金属的存在与冶炼原理题点金属的冶炼原理答案B解析由于Na的金属性很强，Na＋不简单获得电子，因此只能用电解熔融NaCl的方法制取金属Na：2NaCl(熔融)eq\o(=,\s\up7(电解))2Na＋Cl2↑，A正确；Mg的金属性很强，用一般的还原剂不能把Mg从化合物中还原出来，因此用电解熔融MgCl2的方法制取金属Mg，B错误；Fe是比较活泼的金属，在高温条件下用还原剂将Fe从其化合物中还原出来：Fe2O3＋3COeq\o(=,\s\up7(高温))2Fe＋3CO2，C正确；Ag是不活泼金属，可以用热分解法制得金属Ag：2Ag2Oeq\o(=,\s\up7(△))4Ag＋O2↑，D正确。题组二金属的冶炼方法4．下列金属的冶炼方法中正确的是()A．电解氯化钠溶液冶炼金属钠B．电解熔融的氯化铝冶炼金属铝C．将铁粉与氧化镁混合加热冶炼镁D．用一氧化碳还原氧化铁冶炼铁考点金属的冶炼方法题点金属冶炼方法的选择答案D解析冶炼金属钠应电解熔融的氯化钠，而不是氯化钠溶液；冶炼金属铝应电解熔融的三氧化二铝，而不是氯化铝；铁不能将氧化镁中的镁还原出来。5．金属锂是密度最小的金属，等质量的不同金属，锂可以释放出更多的电子，故常用来制造高性能电池。已知锂的金属性介于钠和镁之间，则冶炼金属锂应采纳的方法是()A．电解法 B．热还原法C．热分解法 D．铝热法考点金属的冶炼方法题点典型金属的冶炼方法答案A解析金属的冶炼方法与金属活动性依次的关系：金属锂的活动性介于钠与镁之间，应采纳电解法冶炼金属锂。6．金属矿物通常色调缤纷、形态各异。下列冶炼金属的方法属于热还原法的是()A．2NaCl(熔融)eq\o(=,\s\up7(电解))2Na＋Cl2↑B．WO3＋3H2eq\o(=,\s\up7(△))W＋3H2OC．Fe＋CuSO4=Cu＋FeSO4D．2Ag2Oeq\o(=,\s\up7(△))4Ag＋O2↑考点金属的冶炼方法题点常见金属冶炼方法的识别答案B解析钠性质活泼，用电解法制取；钨性质较不活泼，用热还原法制取；Fe＋CuSO4=Cu＋FeSO4为湿法炼铜的反应原理，不属于热还原法；银性质不活泼，可用热分解法制取。题组三金属冶炼的综合与应用7．热还原法冶炼金属的反应肯定是()A．氧化还原反应 B．置换反应C．复分解反应 D．分解反应考点金属冶炼的综合与应用题点金属冶炼的相关综合答案A解析热还原法冶炼金属的反应肯定不是复分解反应，也肯定不是分解反应，不肯定是置换反应，如3CO＋Fe2O3eq\o(=,\s\up7(高温))2Fe＋3CO2，但肯定是氧化还原反应。8．(2024·成都七中期末考试)我国古代“药金”的冶炼方法是将炉甘石(ZnCO3)和赤铜矿(Cu2O)与木炭按肯定的比例混合后加热至800℃，这种方法可炼出有金子般光泽的“药金”。下列叙述正确的是()A．“药金”实质上是铜锌合金B．冶炼炉中炉甘石干脆被木炭还原为锌C．用王水可区分黄金和“药金”D．用灼烧法不能区分黄金和“药金”考点金属冶炼的综合与应用题点金属冶炼的相关综合答案A解析冶炼“药金”的相关反应方程式为ZnCO3eq\o(=,\s\up7(高温))ZnO＋CO2↑，2ZnO＋Ceq\o(=,\s\up7(高温))2Zn＋CO2↑，2Cu2O＋Ceq\o(=,\s\up7(高温))4Cu＋CO2↑，故A项正确，B项错误；王水可以溶解黄金和“药金”，故C项错误；用灼烧法可以区分黄金和“药金”，因为高温下黄金与氧气不反应，而“药金”可以与氧气反应，故灼烧后的“药金”颜色有变更，D项错误。9．以辉铜矿(Cu2S)为原料冶炼铜，其反应原理可表示为Cu2S＋O2eq\o(=,\s\up7(高温))2Cu＋SO2。下列说法不正确的是()A．化合价发生变更的元素有3种B．Cu2S在该反应中既是氧化剂又是还原剂C．1molO2参与反应时，上述反应转移电子总物质的量为4molD．SO2被分别、回收后氧化生成SO3，作为制取硫酸的原料考点金属冶炼的综合与应用题点金属冶炼的相关综合答案C解析分析反应中化合价的变更：eq\o(Cu,\s\up6(＋1))2eq\o(S,\s\up6(－2))＋eq\o(O,\s\up6(0))2eq\o(=,\s\up7(高温))2eq\o(Cu,\s\up6(0))＋eq\o(S,\s\up6(＋4))eq\o(O,\s\up6(－2))2，反应过程中Cu、S、O三种元素的化合价均发生变更；Cu2S中Cu元素化合价降低，S元素化合价上升，因此Cu2S既是mol；SO2催化氧化可得SO3，SO3被水汲取可得H2SO4。10．下列说法不正确的是()A．自然界中不存在游离态的金属B．金属活动性不同，冶炼方法也有所不同C．地球上金属矿物资源有限，因此应提高金属矿物的利用率D．废旧金属的回收利用有利于环境爱护考点金属冶炼的综合与应用题点废旧金属的回收利用答案A解析自然界中存在游离态的金属，如金、铂等。题组四铝热反应11．关于铝热反应，下列说法不正确的是()A．铝热反应是吸热反应B．铝热剂是混合物C．铝热反应为氧化还原反应D．铝热反应需在高温条件下进行考点铝热反应题点铝热反应及其应用答案A解析铝热反应是放热反应，选项A错误。12．能用铝作原料来冶炼难熔的金属是因为()A．铝的密度小，熔点较低B．铝在空气中燃烧放出大量的热C．铝在金属活动性依次表中排在较前面D．铝具有还原性，发生铝热反应时放出大量热考点铝热反应题点铝热反应及其应用答案D解析利用铝来冶炼难熔的金属是利用铝热反应来进行的。在铝热反应中，铝表现出还原性，可置换出其他金属；另外铝热反应还有一个特点就是反应能放出大量的热，可使置换出的金属熔化，达到冶炼的目的。[综合强化]13．如图为铝热反应的试验装置，请回答下列问题：(1)该试验装置中还缺______________，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)写出铝热反应的两个用途__________________________________________。考点铝热反应题点铝热反应的试验答案(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四周，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)依据金属活动性依次表，Mg比Al活泼，Al不能从MgO中置换出Mg。14．孔雀石的主要成分为CuCO3·Cu(OH)2，某同学设计从孔雀石中冶炼金属铜的方案如下：①将孔雀石粉碎后加过量的稀硫酸；②将反应后的混合物过滤；③向滤液中加入一种金属粉末。依据上述试验方案，试回答：(1)第①步反应中的现象为_______________________________________________。(2)第③步加入的金属粉末是__________，理由是____________________________________________________________________________________________________。(3)若向滤液中加入过量生石灰后，过滤，将沉淀加热灼烧后再通入________________气体，可制得较纯净的铜。考点金属冶炼的综合与应用题点金属冶炼的相关综合答案(1)固体溶解，有无色气体生成，溶液变成蓝色(2)Fe铁的活泼性比铜强，可从溶液中置换出铜(3)氢气解析孔雀石的主要成分是碱式碳酸铜，当加入过量稀硫酸时发生反应，固体渐渐溶解，产生二氧化碳气体、水和硫酸铜；为冶炼金属铜