高中化學(xué)第四章化學(xué)與自然資源的開發(fā)利用4.1.1金屬礦物的開發(fā)利用課件新人教版.ppt

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第一節(jié) 開發(fā)利用金屬礦物和海水資源 第1課時(shí) 金屬礦物的開發(fā)利用 [目標(biāo)定位] 1.了解金屬在自然界中的存在形式，認(rèn)識(shí)金屬冶煉的原理。2.掌握金屬的冶煉方法，能根據(jù)不同金屬的性質(zhì)選擇出正確的冶煉方法。3.掌握鋁熱反應(yīng)原理及實(shí)驗(yàn)操作，能認(rèn)識(shí)鋁熱反應(yīng)在工業(yè)生產(chǎn)中的遷移應(yīng)用。4.了解金屬回收和資源保護(hù)的意義，體會(huì)化學(xué)在自然資源開發(fā)和利用中的意義。,1．金屬的存在 (1)地球上的絕大多數(shù)金屬元素是以化合態(tài)存在于自然界中的，因?yàn)槎鄶?shù)金屬的 。 (2)在地殼中含量位于第一位的金屬元素為 ，人類最早使用的金屬是 ，生產(chǎn)、生活中應(yīng)用最廣泛的金屬是 。,化學(xué)性質(zhì)比較活潑,Al,Cu,Fe,2．金屬的性質(zhì) (1)常見金屬的活動(dòng)性順序如下： (2)Na、Al、Fe、Cu在金屬活動(dòng)順序中由前至后順序?yàn)?，Na＋、Al3＋、Fe3＋、Cu2＋的氧化性由強(qiáng)至弱的順序?yàn)? 。,Na、Al、Fe、Cu,Fe3＋、Cu2＋、Al3＋、Na＋,3．初中學(xué)過的鋼鐵冶煉原料和原理 (1)煉鐵的主要原料是： 、焦炭、 和空氣，常見的鐵礦石主要有：赤鐵礦 、磁鐵礦(Fe3O4)、 (FeCO3)、黃鐵礦(FeS2)。 (3)回收利用廢舊金屬的意義是：保護(hù) ，防止環(huán)境污染。(初中),鐵礦石,石灰石,(Fe2O3),菱鐵礦,金屬資源,4．(2014·武漢中考)實(shí)驗(yàn)室里用如圖所示裝置還原Fe2O3的過程中，可能生成Fe3O4、FeO或Fe等固體物質(zhì)。關(guān)于該實(shí)驗(yàn)，下列說法錯(cuò)誤的是( ),A．實(shí)驗(yàn)時(shí)，試管中澄清的石灰水變渾濁，證明該反應(yīng)有二氧化碳生成 B．實(shí)驗(yàn)結(jié)束時(shí)，玻璃管中紅色的氧化鐵粉末變成黑色，該產(chǎn)物不一定是鐵 C．反應(yīng)后，玻璃管中的固體物質(zhì)的質(zhì)量比反應(yīng)前減少了，證明一定有鐵生成 D．為了減少空氣污染，應(yīng)增加尾氣處理裝置,【解析】 二氧化碳能使澄清的石灰水變渾濁，實(shí)驗(yàn)時(shí)，試管中澄清的石灰水變渾濁，說明生成了二氧化碳，故A正確；玻璃管中紅色的氧化鐵粉末變成黑色，可能是四氧化三鐵，故B正確；在三氧化二鐵生成四氧化三鐵、氧化亞鐵、鐵的過程中，固體質(zhì)量都是減少的，故質(zhì)量減少有可能生成四氧化三鐵、氧化亞鐵，故C錯(cuò)誤；為了減少空氣污染，可以將尾氣點(diǎn)燃或收集，故D正確。 【答案】 C,知識(shí)點(diǎn)一 金屬的冶煉 1．冶煉原理 將金屬從其化合物中 出來。 2．冶煉方法 (1)熱分解法 適用于 金屬的冶煉。,還原,不活潑,(3)高溫還原法 適用于大多數(shù)中等活潑的金屬的冶煉，常用的還原劑有 等。,焦炭、一氧化碳、氫氣,[對應(yīng)練習(xí)] 1．下列金屬元素在自然界中以游離態(tài)形式存在的是( ) A．Fe B．Na C．Al D．Au 【解析】 金化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定，不易與其他物質(zhì)反應(yīng)，所以以單質(zhì)形態(tài)存在，而其他三種金屬都以化合態(tài)存在。 【答案】 D,【解析】 根據(jù)金屬活動(dòng)性順序來判定金屬的冶煉方法。C項(xiàng)中因?yàn)镸gO熔點(diǎn)高，常用作耐火材料，所以工業(yè)上往往不是電解MgO，而是電解熔融的氯化鎂來制取鎂。 【答案】 C,知識(shí)點(diǎn)二 金屬資源的合理開發(fā)利用 1．合理開發(fā)利用金屬資源的意義：金屬礦物資源是 再生資源且貯量有限，冶煉過程中會(huì)消耗大量能量，也易造成環(huán)境污染。故應(yīng)合理開發(fā)利用金屬資源。,,不可,2．有效利用金屬資源的途徑： (1)提高金屬礦物的 ； (2)減少金屬的使用量； (3)加強(qiáng)金屬資源的 ； (4)使用 代替金屬材料。,利用率,回收和再利用,其他材料,[對應(yīng)練習(xí)] 3．“垃圾是放錯(cuò)了位置的資源”，應(yīng)該分類回收。生活中廢棄的鐵鍋、銅制導(dǎo)線、鋁制易拉罐等，可以歸為一類加以回收，它們屬于( ) A．氧化物 B．金屬或合金 C．鹽 D．堿 【答案】 B,4．下列說法不正確的是( ) A．自然界中不存在游離態(tài)的金屬單質(zhì) B．金屬活動(dòng)性不同，冶煉方法也有所不同 C．地球上金屬礦物資源是有限的，因此，應(yīng)提高金屬礦物的利用率 D．廢舊金屬的回收利用，有利于環(huán)境保護(hù) 【解析】 自然界中的金屬絕大多數(shù)以化合態(tài)形式存在，極少數(shù)金屬如Au、Pt等以游離態(tài)存在，A錯(cuò)誤；金屬活動(dòng)性不同，金屬陽離子被還原的難易程度不同，冶煉方法不同，B正確；金屬資源是有限的，既要提高金屬礦物的利用率，又要回收利用廢舊金屬，C、D正確。 【答案】 A,探究點(diǎn)一 金屬的冶煉 1．金屬冶煉的原理和步驟 (1)原理 金屬冶煉的實(shí)質(zhì)是根據(jù)氧化還原反應(yīng)，使金屬礦物中的金屬陽離子得到電子生成金屬單質(zhì)的過程： Mn＋＋ne－M。,(2)步驟,2．金屬活動(dòng)性順序與金屬冶煉方法的關(guān)系：,3.熱還原法的分類及優(yōu)缺點(diǎn) (1)分類,(2)優(yōu)缺點(diǎn) 用氫氣還原法冶煉金屬，純度高，但成本也高；用一氧化碳和炭還原法冶煉金屬，純度低，冶煉成本也低；用鋁熱法可以冶煉熔點(diǎn)高難冶煉的金屬，成本較高。,答：不對，兩個(gè)反應(yīng)的條件是不同的。實(shí)際上Fe的還原性比H2強(qiáng)。 (3)為什么越活潑的金屬，被人類利用得越晚？ 答：因?yàn)榻饘僭交顫?，其離子的氧化性越弱，就越難被還原，故制取和應(yīng)用的時(shí)間越晚。,1.冶煉金屬一般有下列四種方法：①焦炭法；②水煤氣(或氫氣，或一氧化碳)法；③活潑金屬置換法；④電解法。四種方法在工業(yè)上均有應(yīng)用。古代有(Ⅰ)火燒孔雀石煉銅；(Ⅱ)濕法煉銅；現(xiàn)代有(Ⅲ)鋁熱法煉鉻；(Ⅳ)從光鹵石中煉鎂，對它們的冶煉方法的分析不正確的是( ) A．(Ⅰ)用① B．(Ⅱ)用② C．(Ⅲ)用③ D．(Ⅳ)用④,,,【答案】 B,探究點(diǎn)二 鋁熱反應(yīng) 1．鋁熱反應(yīng),2.鋁熱反應(yīng)的實(shí)驗(yàn)操作,【特別提醒】 (1)理解鋁熱反應(yīng)的實(shí)質(zhì)是置換反應(yīng)，利用鋁的活潑性置換出較不活潑的金屬。在判斷鋁熱反應(yīng)是否能發(fā)生時(shí)，應(yīng)首先看金屬的活潑性。,(1)能否用鋁熱反應(yīng)冶煉金屬鎂？ 答：不能，鋁熱反應(yīng)的實(shí)質(zhì)是置換反應(yīng)，利用鋁的活潑性置換出較不活潑的金屬，鎂比鋁活潑，只能利用電解法冶煉。 (2)鋁熱反應(yīng)中鎂帶和氯酸鉀的作用分別是什么？ 答：鎂帶燃燒放出大量的熱，使氯酸鉀分解產(chǎn)生氧氣，促使鎂帶更加劇烈燃燒，產(chǎn)生更多熱量，從而使鋁熱劑在高溫下發(fā)生反應(yīng)。,2．用如圖所示的裝置做鋁熱反應(yīng)實(shí)驗(yàn)，回答下列問題：,(1)寫出該反應(yīng)的化學(xué)方程式：____________________，在該反應(yīng)中________是氧化劑，________是還原劑，該反應(yīng)稱為________反應(yīng)。 (2)選出該實(shí)驗(yàn)的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象(把序號填寫在橫線上)：_______。 ①鎂條劇烈燃燒；②放出大量的熱，并發(fā)出耀眼的光芒，火星四射；③紙漏斗的下部被燒穿；④有紅熱狀態(tài)的液珠落入蒸發(fā)皿內(nèi)的細(xì)沙上，液珠冷卻后變?yōu)楹谏腆w。 (3)寫出下列操作或物質(zhì)的作用：內(nèi)層紙漏斗底部剪一個(gè)孔：________；蒸發(fā)皿盛沙：________；鎂條：_______；氯酸鉀：________。,【解析】 (1)鋁熱反應(yīng)為2Al＋Fe2O3 2Fe＋Al2O3，該反應(yīng)中Fe2O3作氧化劑，Al作還原劑。 (2)①②③④全為該鋁熱反應(yīng)的現(xiàn)象。 (3)鋁熱反應(yīng)實(shí)驗(yàn)中為使熔融物易落下通常在內(nèi)層紙漏斗底部剪一個(gè)孔；為防止濺落物炸裂蒸發(fā)皿，蒸發(fā)皿內(nèi)盛沙子；反應(yīng)中鎂條引起氯酸鉀分解；氯酸鉀引發(fā)鋁熱反應(yīng)。,【答案】 (1)Fe2O3＋2Al Al2O3＋2Fe Fe2O3 Al 鋁熱 (2)①②③④ (3)使熔融物易于落下 防止濺落物炸裂蒸發(fā)皿 引起氯酸鉀分解 引發(fā)鋁熱反應(yīng),【例1】 金屬鋰是密度最小的金屬，等質(zhì)量的金屬鋰能釋放出更多的電子，故常用來制造高能量電池。已知鋰的金屬性介于鈉和鎂之間，則下列能冶煉出金屬鋰的方法是( ) A．電解法 B．熱還原法 C．熱分解法 D．鋁熱法,【解析】 可以根據(jù)金屬活動(dòng)性與金屬冶煉方法之間的聯(lián)系來推斷，鋰的金屬性介于鈉和鎂之間，應(yīng)該與鈉、鎂的冶煉方法相同，即用電解法。 【答案】 A,【知能提升】 金屬冶煉方法的選擇依據(jù) (1)選擇何種方法冶煉金屬，應(yīng)依據(jù)金屬在自然界中的存在形態(tài)和金屬的活動(dòng)性。 金屬冶煉時(shí)，金屬元素由化合態(tài)變?yōu)橛坞x態(tài)，金屬活動(dòng)性不同，其陽離子得電子能力不同，得電子能力強(qiáng)的，易被還原，可選用加熱法或熱還原法，得電子能力弱的較難被還原，可用電解法。,(2)同一種金屬可能有不同的冶煉方法，可根據(jù)原料、生產(chǎn)設(shè)備、金屬的用途等來確定，如金屬Cu可用熱還原法、濕法冶煉。 (3)鋁熱反應(yīng)是利用鋁的強(qiáng)還原性，在高溫下將相對不活潑且熔點(diǎn)高的金屬從其金屬氧化物中還原出來，因此只有比Al活動(dòng)性弱的金屬才能用鋁熱法冶煉。,【變式訓(xùn)練】 1．不能用熱分解法制得的金屬是( ) ①Fe ②Ag ③Mg ④Hg A．①③ B．②④ C．①④ D．②③ 【解析】 熱分解法一般用于很不活潑的銀、汞等金屬的冶煉，它們的化合物大多不穩(wěn)定，比如氧化銀受熱時(shí)能夠分解為相應(yīng)的金屬單質(zhì)，而活潑金屬的化合物一般相當(dāng)穩(wěn)定，加熱很難分解。因此，比較活潑的鐵和鎂不能夠通過熱分解法制得。 【答案】 A,【例2】 鋁能用于冶煉難熔的金屬(如Cr、V、Mn等)，這不是因?yàn)? ) A．鋁具有還原性 B．鋁具有導(dǎo)電性 C．鋁較Cr、V、Mn等價(jià)格便宜 D．冶煉反應(yīng)放出大量的熱 【解析】 金屬的冶煉過程與電子的得失有關(guān)，與金屬的導(dǎo)電性無關(guān)。 【答案】 B,【知能提升】 鋁熱反應(yīng)試題的分析 在無機(jī)框圖推斷中常出現(xiàn)反應(yīng)模式： ，且A、C為單質(zhì)，B、D是化合物。分析該反應(yīng)的特點(diǎn)：該反應(yīng)是置換反應(yīng)且條件是高溫，可初步確定是鋁熱反應(yīng)，且A是鋁。再結(jié)合其他的條件確定其他物質(zhì)。,【答案】 B,1．我國古代煉丹家魏伯陽所著《周易參同契》是世界上現(xiàn)存最早的一部煉丹專著。書中描寫到：“金入于猛火，色不奪精光?！边@句話的意思是指黃金的性質(zhì)在強(qiáng)熱條件下( ) A．活潑 B．穩(wěn)定 C．易氧化 D．易還原 【解析】 金的性質(zhì)穩(wěn)定，在強(qiáng)熱條件下也不反應(yīng)。 【答案】 B,2．下列說法中，正確的是( ) A．簡單地說，金屬的冶煉就是把金屬單質(zhì)從其礦物中分離出來 B．金屬冶煉過程中，被冶煉的金屬只能被氧化 C．金屬冶煉過程中，被冶煉的金屬只能被還原 D．金屬冶煉過程中，被冶煉的金屬既可被氧化，也可被還原 【解析】 金屬冶煉的原理是利用氧化還原反應(yīng)，把金屬礦物中的金屬陽離子還原成金屬單質(zhì)，因此，金屬冶煉過程中，被冶煉的金屬只能被還原。 【答案】 C,3．(2016·武漢高一檢測)不同的金屬，其冶煉方法也可能不同，主要原因是( ) A．金屬的活動(dòng)性不同 B．金屬在自然界中的分布不同 C．金屬在自然界中的存在形式不同 D．金屬在自然界中的含量不同 【解析】 根據(jù)金屬的活動(dòng)性不同，對不同的金屬采取不同的冶煉方法，A正確。 【答案】 A,4．下列對鋁熱反應(yīng)的說法錯(cuò)誤的是( ) A．鋁熱劑中還原劑是鋁粉 B．鋁熱劑是純凈物 C．鋁與Fe2O3可組成鋁熱劑 D．鋁熱反應(yīng)是放熱反應(yīng) 【解析】 Al與Fe2O3可組成鋁熱劑，屬于混合物，其中鋁作還原劑，鋁熱反應(yīng)是放熱反應(yīng)。 【答案】 B,