高中化学第八章化学与可持续发展第一节第1课时金属矿物的开发利用课件新人教版必修第二册 30页

第 1 课时 　 金属矿物的开发利用 知识铺垫 新知预习 自主测试 1 . 地壳中含量最高的金属元素是 Al , 人类最早使用的金属是 Cu , 使用最广泛的金属是 Fe 。 2 . 金属活动性顺序的内容是什么 ? 试比较 Na + 、 Al 3+ 、 H + 、 Cu 2+ 、 Ag + 的氧化性强弱并按由强到弱的顺序排列。 答案 : 金属活动性顺序为 K 、 Ca 、 Na 、 Mg 、 Al 、 Zn 、 Fe 、 Sn 、 Pb(H) 、 Cu 、 Hg 、 Ag 、 Pt 、 Au; 氧化性由强到弱的顺序为 Ag + >Cu 2+ >H + >Al 3+ >Na + 。 3 . 工业上冶炼铁的化学方程式为 知识铺垫 新知预习 自主测试 一、金属在自然界 中 的存在形态 二、金属的冶炼 金属的冶炼 : 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的过程。 1 . 热分解法 适用于 不活泼 金属的冶炼。请写出下列反应的化学方程式。 知识铺垫 新知预习 自主测试 2 . 电解法 适用于 非常活泼 金属的冶炼。请补全下列反应的化学方程式。 铝的生产原理示意图如下 : 知识铺垫 新知预习 自主测试 3 . 高温还原法 适用于大部分中等活泼的金属 , 常用的还原剂有焦炭、一氧化碳、氢气、一些活泼金属等。请完成下列冶炼金属的化学方程式。 【微思考】 除了上述方法外 , 你还能列举出哪些获得金属铜的方法 ? 知识铺垫 新知预习 自主测试 三、有效利用金属资源的途径 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。 知识铺垫 新知预习 自主测试 1 . 判断正误 ( 正确的打“ √ ” , 错误的打“ ×”) (1) 在自然界中金属都以化合态存在。 ( 　　 ) (2) 金属冶炼过程中 , 金属化合物得到电子发生氧化反应。 ( 　　 ) (3) 铝热剂是纯净物。 ( 　　 ) (4) 铝热反应是放热反应。 ( 　　 ) 答案 : (1)× 　 (2)× 　 (3)× 　 (4) √ 解析 : (1) 部分活动性差的金属在自然界中以游离态存在 , 如金。 (2) 金属冶炼过程中 , 金属化合物得电子发生还原反应。 (3) 铝热剂是铝和金属氧化物的混合物。 (4) 铝热反应放出大量的热。 知识铺垫 新知预习 自主测试 2 . 想一想 , 连一连。 　金属　　　　　　　 冶炼方法 (1)Na 、 Mg A. 热分解法 (2)Fe 、 Cu B. 高温还原法 (3)Hg 、 Ag C. 电解法 答案 : (1)C 　 (2)B 　 (3)A 任务一 任务二 素养脉络 随堂检测 金属的冶炼原理 问题探究 1 . 根据金属冶炼的方法讨论 , 金属冶炼的实质是什么 ? 提示 金属冶炼的实质是金属离子得到电子被还原为金属单质的过程 , 即 + n e - === M 。 2 . 电解法制备活泼金属时 , 是电解其化合物的水溶液 , 还是电解熔融态的化合物 ? 用惰性电极电解氯化钠溶液时 , 其产物是什么 ? 提示 熔融态的化合物 ; 氯气、氢气、氢氧化钠。 任务一 任务二 素养脉络 随堂检测 3 . 能否用电解熔融氯化铝的方法来制备铝 ? 提示 不能 , 因为氯化铝为共价化合物 , 熔融态不导电 , 且氯化铝的沸点比熔点低 , 加热易升华。 4 . 为什么不用电解氧化镁而选用电解氯化镁的方法来制备镁 ?( 已知 :MgO 的熔点为 2 852 ℃ ,MgCl 2 的熔点为 118 ℃ ) 提示 氯化镁的熔点比氧化镁的熔点低 , 用氯化镁作原料制备镁更节约能源。 任务一 任务二 素养脉络 随堂检测 知识拓展 1 . 金属冶炼方法的选择 少数不活泼的金属在自然界中以单质形式存在 , 如金、铂等 ; 大部分金属以化合态形式存在于自然界。金属越不活泼 , 从其化合物中还原出来越容易 ; 金属越活泼 , 从其化合物中还原出来越困难。 2 . 金属活动性顺序与金属冶炼方法的关系 任务一 任务二 素养脉络 随堂检测 任务一 任务二 素养脉络 随堂检测 3 . 金属冶炼的热还原法 (1) 热还原法的分类。 任务一 任务二 素养脉络 随堂检测 (2) 热还原法的优缺点。 ① 用 H 2 作还原剂时 , 生成的产物 H 2 O 在高温下以水蒸气的形式蒸发出去 , 使制得的金属纯度较高 , 但成本也较高。 ③ 用 C 作还原剂冶炼得到的金属往往混有焦炭和碳化物 , 得不到纯度较高的金属。 ④ 用铝热反应冶炼金属 , 虽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。 任务一 任务二 素养脉络 随堂检测 素能应用 典例 1 下表中金属的冶炼原理与方法不完全正确的是 ( 　　 ) 答案 : C 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 三项正确。 C 项错误 ,C 项为火法炼铜。 任务一 任务二 素养脉络 随堂检测 变式训练 1 金属材料在日常生活、生产中有着广泛的应用 , 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 , 对应金属阳离子氧化性越弱 , 则金属越难冶炼 ,A 、 C 正确 ; 合金一般比各成分金属的熔、沸点更低 , 硬度更大 ,B 正确 ; 因 AlCl 3 为共价化合物 , 其熔融态不导电 , 因此不能用电解 AlCl 3 的方法来冶炼铝 , 而通常用电解 Al 2 O 3 的方法来冶炼铝。 任务一 任务二 素养脉络 随堂检测 铝热反应 问题探究 1 . 铝热反应实验装置如图 : 【实验现象】 (1) 镁带 剧烈燃烧 。 (2) 氧化铁粉末和铝粉在 较高温度 下发生剧烈的反应。 (3) 反应放出 大量的热 , 并发出 耀眼的白光 。 (4) 纸漏斗的下部被烧穿 , 有熔融物落入沙子中。 【实验结论】 在高温下 , 铝与 Fe 2 O 3 发生反应 , 放出大量的热。 任务一 任务二 素养脉络 随堂检测 2 . 铝热反应中 , 镁条和氯酸钾分别有什么作用 ? 提示 点燃镁条用来提供引发反应的热能 , 氯酸钾的作用是分解提供氧气 , 使镁条快速充分燃烧。 3 . 铝与哪些物质能组成铝热剂 ? 提示 铝与比铝活动性弱的金属形成的氧化物如 V 2 O 5 、 MnO 2 等组成的混合物才能称之为铝热剂。 任务一 任务二 素养脉络 随堂检测 知识拓展 1 . 铝热反应 任务一 任务二 素养脉络 随堂检测 2 . 铝热反应实验注意事项 (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) 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。 (4) 确保实验装置与人之间有一定安全距离 , 防止受伤。 任务一 任务二 素养脉络 随堂检测 素能应用 典例 2 用如图所示的装置做铝热反应实验 , 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。   任务一 任务二 素养脉络 随堂检测 (2) 选出该实验的实验现象 : 　 ( 填序号 ) 。   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 : 　　　　　　　　 。   任务一 任务二 素养脉络 随堂检测 (2) ①②③④ (3) 使熔融物易于落下　防止溅落物炸裂蒸发皿　燃烧放热 , 促使氯酸钾分解　引发铝热反应 (2) ①②③④ 全为该铝热反应的现象。 (3) 铝热反应实验中为使熔融物易落下 , 通常在内层纸漏斗底部剪一个孔 ; 为防止溅落物炸裂蒸发皿 , 在蒸发皿内加入适量沙子 ; 反应中镁条燃烧提供热量使氯酸钾分解 ; 氯酸钾分解引发铝热反应。 任务一 任务二 素养脉络 随堂检测 变式训练 2 下列氧化物不能与铝粉组成铝热剂的是 ( 　　 ) A.Cr 2 O 3 B.MnO 2 C.Na 2 O D.V 2 O 5 答案 : C 任务一 任务二 素养脉络 随堂检测 任务一 任务二 素养脉络 随堂检测 1 . 已知一些金属单质的发现与其金属活动性存在着某种必然的联系 , 请你推测 : 下列事件发生在铁器时代之前的是 ( 　　 ) A. 金属铝的冶炼 B. 青铜器时代 C. 金属钾的使用 D. 戴维发现金属钠 答案 : B 解析 : 金属越不活泼 , 越易被还原成金属单质 , 被发现和使用得越早。在四个选项中 , 比铁不活泼的金属只有 Cu, 故选 B 。 2 . 下列金属一般用电解熔融盐的方法冶炼的是 ( 　　 ) A. 活动性强的金属 B. 活动性弱的金属 C. 人类较早使用的金属 D. 明代作货币的金属 答案 : A 解析 : 金属活动性强的金属如 Na 、 K 、 Mg 、 Ca 等 , 一般用电解熔融盐的方法冶炼。 任务一 任务二 素养脉络 随堂检测 3 . 铝能用于冶炼熔点高的金属 ( 如 Cr 、 V 、 Mn 等 ), 这是因为铝具有 ( 　　 ) A. 两性 B. 导电性好 C. 熔点低 D. 还原性 , 在冶炼反应中放出大量的热量 答案 : D 任务一 任务二 素养脉络 随堂检测 4 . 下列金属冶炼的反应原理 , 错误的是 ( 　　 ) 答案 : B 解析 : K 、 Ca 、 Na 、 Mg 、 Al 等活泼金属不能用普通的还原剂把它们从其相应的氧化物中还原出来 , 一般采用的是电解熔融盐或氧化物的方法冶炼。 任务一 任务二 素养脉络 随堂检测 5 . 冶炼金属常用以下几种方法 : ① 以 C 、 CO 或 H 2 作还原剂　 ② 铝热反应法　 ③ 电解法　 ④ 热分解法。下列金属各采用哪种方法 ? (1)Fe 、 Zn 、 Cu 等相对较活泼金属 　　　 ( 填序号 , 下同 );   (2)Na 、 Mg 、 Al 等活泼金属 　　　　 ;   (3)Hg 、 Ag 等不活泼金属 　　　　 ;   (4)V 、 Cr 、 Mn 、 W 等高熔点金属 　　　　 。   答案 : (1) ① 　 (2) ③ 　 (3) ④ 　 (4) ②