2017-2018学年高一化学人教版必修二教学案：第四章 第一节 开发利用金属矿物和海水资源 Word版含答案

第1课时 金属矿物的开发利用

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。

1．金属活动性顺序为K、Ca、Na、Mg、Al、Zn、Fe、Sn、Pb(H)、Cu、Hg、Ag、Pt、Au_。

2．金属的存在

(1)地壳中含量最高的金属元素是铝，其次是铁。

(2)金、铂等少数金属以游离态的形式存在，绝大多数金属以化合态的形式存在于自然界中。

3．金属冶炼的含义：将金属矿物中的金属从其化合物中还原出来用于生产和制造各种金属材料的过程。

4．常见金属的冶炼方法

(1)冶炼铝的方法：电解法，化学方程式：高温

。

(2)冶炼铁的方法：热还原法、铝热法，化学方程式：Fe2O3＋3CO=====2Fe＋3CO2 、Fe2O3＋2Al=====2Fe＋Al2O3。

(3)冶炼银的方法：热分解法，化学方程式：2Ag2O=====4Ag＋O2↑。 (4)冶炼铜的方法：火法炼铜、湿法炼铜，化学方程式：Cu2S＋O2=====2Cu＋SO2、Fe＋CuSO4===FeSO4＋Cu。

5．金属资源的合理开发利用 (1)提高金属矿物的利用率。 (2)减少金属的使用量。

(3)加强金属资源的回收和再利用。 (4)使用其他材料代替金属材料。

高温△

高温

[新知探究]

1．金属冶炼的实质是用还原的方法使金属化合物中的金属离子得到电子变成金属原子。 2．金属冶炼的方法有哪些？完成下表。

续表

3.工业上冶炼镁、铝的原理是什么？可否电解熔融MgO和AlCl3制取镁、铝，为什么？ 提示：MgCl2(熔融)

Mg＋Cl2↑，2Al2O3(熔融)=====4Al＋3O2↑。MgO的熔点远高冰晶石

电解

于MgCl2，而AlCl3属于共价化合物，熔融状态不导电，故工业上冶炼Mg、Al是电解熔融

的MgCl2、Al2O3而不是电解MgO和AlCl3。

[名师点拨]

1．金属冶炼方法的选择

金属冶炼方法的选择依据是：金属在自然界中的存在形态和金属的活泼性。金属活动性越强，金属阳离子的氧化性越弱，常用电解法；金属活动性越弱，金属阳离子的氧化性越强，用一般还原剂还原即可。

2．金属冶炼的三个步骤和目的

3.常用的热还原法

各种热还原法的优缺点： 优点 H2还原法 金属纯度高 CO和C 工业成本低 缺点 工业成本高 金属纯度低，产生污染性气体CO 可以冶炼高熔点、难以冶炼的金属 [对点演练] 1．下列金属冶炼的反应原理，不合理的是( ) A．2NaCl(熔融)=====2Na＋Cl2↑ B．MgO＋H2=====Mg＋H2O C．FeO＋CO=====Fe＋CO2

高温△电解

还原法 铝热法 工业成本较高 D．2HgO=====2Hg＋O2↑

解析：选B 镁是较活泼的金属，应用电解熔融MgCl2的方法冶炼。

[新知探究]

铝热反应实验探究 完成下列表格：

△

实验操作 镁带剧烈燃烧；铝热剂发生剧烈的反应；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，有熔融物落入沙子中 Fe2O3＋2Al=====2Fe＋Al2O3 高温续表 实验现象 铝与氧化铁反应的化学方程式 (1)铝热反应中利用了铝的哪些性质？ 提示：还原性、反应放出大量的热及铝的熔点低。

(2)金属铝可用于还原哪些金属？能否利用铝热反应冶炼镁？

提示：能冶炼活动性比铝差的难熔金属。不能利用铝热反应冶炼镁，原因是Mg比Al活泼。

(3)什么是铝热剂？镁条和KClO3的作用是什么？

提示：铝热剂是铝粉和某些金属氧化物(Fe3O4、Cr2O3、V2O5等)组成的混合物。镁条和KClO3的作用分别是引燃剂、助燃剂。

(4)引发铝热反应的操作是什么？

提示：在铝热剂上放KClO3，插上镁条并将镁条点燃 (5)铝热反应有何应用？

提示：冶炼难熔的相对较不活泼的金属，如V、Cr、Mn等；焊接钢轨等。

[名师点拨]

铝热反应的原理与特点

(1)反应原理：铝作还原剂，金属氧化物作氧化剂，该反应是铝将金属氧化物中的金属置换出来的反应；反应的实质是铝将金属阳离子还原为金属单质。

(2)反应特点：①高温；②剧烈燃烧，放出大量的热；③新生成的液态金属单质易与Al2O3(固态)分离。

[对点演练]

2．下列对铝热反应的说法错误的是( ) A．铝热剂中还原剂是铝粉 B．铝热剂是纯净物

C．铝与Fe2O3可组成铝热剂 D．铝热反应是放热反应

解析：选B Al和Fe2O3可组成铝热剂，属于混合物，其中铝作还原剂，铝热反应是放热反应。

3．下列金属①铁 ②钙 ③锰 ④钒 ⑤铬，可用铝热法制备的有( ) A．①②④B．①②③⑤

C．①③④⑤ D．①②③④⑤

解析：选C 可用铝热法制备的金属通常具有较高的熔点，且不能比铝活泼。

1．金属冶炼的实质是( ) A．金属元素失去电子 B．金属元素获得电子 C．金属元素被氧化了

D．金属元素可能被氧化了，也可能被还原了

解析：选B 大多数金属元素在自然界中以化合态形式存在，其化合价为正价，在冶炼过程中得电子被还原，故B项正确。

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、Al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较活泼金属制取不活泼金属

解析：选C 熔融电解法适用于制备活泼金属，热还原法适用于制备较活泼的金属，热分解法适用于制备不活泼金属。

3．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．②⑤ C．③⑤ D．②④ 解析：选D 金属的活泼性决定了金属冶炼的难易程度，金属冶炼的难易程度决定了金属被利用的先后顺序。

4．能用热分解法制得的金属是( ) A．Fe B．Ag C．Mg D．Na

解析：选B 热分解法一般用于很不活泼的银、汞等金属的冶炼，它们的化合物大多数不稳定，受热时能够分解为相应的金属单质；而活泼金属的化合物一般相当稳定，受热难分解。因此，比较活泼的钠、镁和铁不能够通过热分解法制得。

5．金属锂是密度最小的金属，等质量的金属，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，则冶炼金属锂应采用的方法是( )

A．电解法 B．热还原法 C．热分解法 D．铝热法 解析：选A 可以根据金属活泼性与金属冶炼方法之间的联系解答本题，锂的金属性介于钠和镁之间，应该与钠、镁的冶炼方法相同，即采用电解法。

6．如图为铝热反应的实验装置，请回答有关问题：

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