化學與自然資源的開發(fā)利用

1、第四章化學與自然資源的開發(fā)利用第四章化學與自然資源的開發(fā)利用第一節(jié)開發(fā)利用金屬礦物和海水資源第一節(jié)開發(fā)利用金屬礦物和海水資源第第1課時金屬礦物的開發(fā)利用課時金屬礦物的開發(fā)利用情景設(shè)疑情景設(shè)疑目標定位目標定位隨著經(jīng)濟和社會的發(fā)展，隨著經(jīng)濟和社會的發(fā)展，各種各樣的金屬應(yīng)用越各種各樣的金屬應(yīng)用越來越廣，但絕大多數(shù)的來越廣，但絕大多數(shù)的金屬元素以化合物的形金屬元素以化合物的形式存在于自然界的金屬式存在于自然界的金屬礦物中。那么，怎樣從礦物中。那么，怎樣從金屬礦物中得到金屬呢？金屬礦物中得到金屬呢？不同的金屬冶煉方法是不同的金屬冶煉方法是否相同呢？否相同呢？(附錄見下頁附錄見下頁)1.了解金屬在自然界了

2、解金屬在自然界中的存在形式。中的存在形式。2.掌握金屬的冶煉方掌握金屬的冶煉方法。法。3.掌握鋁熱反應(yīng)原理掌握鋁熱反應(yīng)原理及實驗。及實驗。4.了解金屬回收和資了解金屬回收和資源保護的意義。源保護的意義。5.認識和體會化學在認識和體會化學在自然資源開發(fā)和利用自然資源開發(fā)和利用中的意義和作用。中的意義和作用。(二二)金屬的冶煉金屬的冶煉1冶煉原理冶煉原理金屬冶煉的實質(zhì)是根據(jù)金屬冶煉的實質(zhì)是根據(jù)_，使金屬，使金屬礦物中的金屬陽離子礦物中的金屬陽離子_生成金屬單質(zhì)的生成金屬單質(zhì)的過程：過程：mnne=m。氧化還原反應(yīng)氧化還原反應(yīng)得到電子得到電子2冶煉方法冶煉方法2熱還原法的優(yōu)缺點熱還原法的優(yōu)缺點(1)

3、用用h2作還原劑時，生成產(chǎn)物作還原劑時，生成產(chǎn)物h2o在高溫下以在高溫下以h2o(g)蒸發(fā)出去，使制得的金屬純度較高，但蒸發(fā)出去，使制得的金屬純度較高，但成本也較高。成本也較高。(3)用用c作還原劑冶煉得到的金屬往往混有焦炭作還原劑冶煉得到的金屬往往混有焦炭和金屬碳化物，得不到純度較高的金屬。和金屬碳化物，得不到純度較高的金屬。(4)用鋁熱反應(yīng)冶煉金屬，克服了被冶煉金屬及用鋁熱反應(yīng)冶煉金屬，克服了被冶煉金屬及其氧化物熔點高、難冶煉的問題，但是成本較其氧化物熔點高、難冶煉的問題，但是成本較高。高。特別提醒特別提醒同一種金屬可能有不同的冶煉方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

4、屬的用途等來法，可根據(jù)原料、生產(chǎn)設(shè)備、金屬的用途等來確定，如金屬確定，如金屬cu可用熱還原法、濕法冶煉?？捎脽徇€原法、濕法冶煉。解析：解析：na、mg很活潑，應(yīng)用電解法，很活潑，應(yīng)用電解法，a正確，正確，b錯誤；鐵屬較活潑金屬，可用熱還原法，錯誤；鐵屬較活潑金屬，可用熱還原法，c正正確；較不活潑金屬汞可用熱分解法，確；較不活潑金屬汞可用熱分解法，d正確。正確。答案：答案：b實驗實驗操作操作實驗實驗現(xiàn)象現(xiàn)象鎂條劇烈燃燒，放出一定的熱，使氧化鎂條劇烈燃燒，放出一定的熱，使氧化鐵粉末和鋁粉在較高溫度下發(fā)生劇烈的鐵粉末和鋁粉在較高溫度下發(fā)生劇烈的反應(yīng)。反應(yīng)放出大量的熱，并發(fā)出耀眼反應(yīng)。反應(yīng)放出大量的熱

5、，并發(fā)出耀眼的白光。紙漏斗的下部被燒穿，有熔融的白光。紙漏斗的下部被燒穿，有熔融物落入沙中物落入沙中實驗實驗結(jié)論結(jié)論在高溫下，鋁與在高溫下，鋁與fe2o3發(fā)生反應(yīng)，放出大發(fā)生反應(yīng)，放出大量的熱量的熱2.鋁熱反應(yīng)鋁熱反應(yīng)概念概念鋁和金屬氧化物在高溫下發(fā)生劇烈反應(yīng)鋁和金屬氧化物在高溫下發(fā)生劇烈反應(yīng)并放出大量熱的化學反應(yīng)并放出大量熱的化學反應(yīng)原理原理al作還原劑，另一種氧化物作氧化劑，作還原劑，另一種氧化物作氧化劑，用鋁將氧化物中的金屬置換出來用鋁將氧化物中的金屬置換出來鋁熱鋁熱劑劑鋁粉和某些金屬氧化物鋁粉和某些金屬氧化物(fe3o4、cr2o3、v2o5等等)組成的混合物組成的混合物反應(yīng)反應(yīng)特點特

6、點在高溫下進行，反應(yīng)迅速并放出大量的在高溫下進行，反應(yīng)迅速并放出大量的熱，新生成的金屬單質(zhì)呈熔融態(tài)且易與熱，新生成的金屬單質(zhì)呈熔融態(tài)且易與al2o3分離分離應(yīng)用應(yīng)用冶煉難熔的相對較不活潑的金屬，如冶煉難熔的相對較不活潑的金屬，如v、cr、mn等；焊接鋼軌等等；焊接鋼軌等特別提醒特別提醒實驗注意事項：實驗注意事項：(1)鎂條要打磨凈表面的氧化膜鎂條要打磨凈表面的氧化膜,否則難以點燃；否則難以點燃；(2)氧化鐵粉末要干燥，鋁粉要沒有被氧化，否氧化鐵粉末要干燥，鋁粉要沒有被氧化，否則難以反應(yīng)；則難以反應(yīng)；(3)要保證紙漏斗重疊時四周均為四層，且內(nèi)層要保證紙漏斗重疊時四周均為四層，且內(nèi)層紙漏斗一定要用

7、水潤濕，以防高溫物質(zhì)從四周紙漏斗一定要用水潤濕，以防高溫物質(zhì)從四周濺出；濺出；(4)蒸發(fā)皿中的細沙要適量，既要防止蒸發(fā)皿炸蒸發(fā)皿中的細沙要適量，既要防止蒸發(fā)皿炸裂，又要防止熔融的液體濺出傷人；裂，又要防止熔融的液體濺出傷人；(5)實驗裝置要與人有一定距離實驗裝置要與人有一定距離,防止人被燒傷。防止人被燒傷。2鋁用來焊接鋼軌是利用鋁用來焊接鋼軌是利用 ()a鋁同氧氣反應(yīng)生成穩(wěn)定的保護層鋁同氧氣反應(yīng)生成穩(wěn)定的保護層b鋁是熱的良導(dǎo)體鋁是熱的良導(dǎo)體c鋁是強還原劑，鋁熱反應(yīng)放熱鋁是強還原劑，鋁熱反應(yīng)放熱d鋁合金強度大鋁合金強度大解析：解析： 鋁是強還原劑，鋁熱反應(yīng)放出大量的熱，鋁是強還原劑，鋁熱反應(yīng)放出

8、大量的熱，可達到很高的溫度，生成了可達到很高的溫度，生成了al2o3和液態(tài)鐵，從和液態(tài)鐵，從而將鋼軌焊接在一起。而將鋼軌焊接在一起。答案：答案：c解析：解析：活潑金屬活潑金屬k、ca、na、mg、al等用等用電解法冶煉，中等活潑金屬電解法冶煉，中等活潑金屬zn、fe、sn、pb、cu等用熱還原法冶煉，不活潑金屬等用熱還原法冶煉，不活潑金屬hg、ag利利用熱分解法冶煉，故用熱分解法冶煉，故a、b、d正確，正確，c錯誤。錯誤。答案：答案：c規(guī)律方法規(guī)律方法選擇金屬冶煉的方法要依據(jù)金屬選擇金屬冶煉的方法要依據(jù)金屬在自然界中的存在形態(tài)和金屬的活潑性。金屬在自然界中的存在形態(tài)和金屬的活潑性。金屬活動性順

9、序表中，金屬的位置越靠前越難被還活動性順序表中，金屬的位置越靠前越難被還原，金屬的位置越靠后越容易被還原。原，金屬的位置越靠后越容易被還原。1下列金屬的工業(yè)制法正確的是下列金屬的工業(yè)制法正確的是()a制鈦：用金屬鈉置換出氯化鈦制鈦：用金屬鈉置換出氯化鈦(ticl4)溶液溶液中的鈦中的鈦 b煉鐵：用焦炭和空氣反應(yīng)產(chǎn)生的一氧化碳煉鐵：用焦炭和空氣反應(yīng)產(chǎn)生的一氧化碳在高溫下還原鐵礦石中的鐵在高溫下還原鐵礦石中的鐵c制鈉：用海水作原料制得精鹽，再電解純制鈉：用海水作原料制得精鹽，再電解純凈氯化鈉溶液得到金屬鈉凈氯化鈉溶液得到金屬鈉d煉銅：用黃銅礦經(jīng)電解精煉得到純度為煉銅：用黃銅礦經(jīng)電解精煉得到純度為9

10、9.9%的銅的銅解析：解析：金屬鈉在溶液中無法置換出金屬鈦，金屬鈉在溶液中無法置換出金屬鈦，因為鈉首先與水發(fā)生反應(yīng)，因為鈉首先與水發(fā)生反應(yīng)，a項錯誤；電解氯項錯誤；電解氯化鈉溶液得不到金屬鈉，實際生產(chǎn)中是在高溫化鈉溶液得不到金屬鈉，實際生產(chǎn)中是在高溫條件下電解熔融條件下電解熔融nacl制得鈉和氯氣，制得鈉和氯氣，c項錯誤；項錯誤；一般是用黃銅礦制得粗銅，然后再用電解精煉一般是用黃銅礦制得粗銅，然后再用電解精煉法得到純度很高的銅，法得到純度很高的銅，d項錯誤。項錯誤。答案：答案：b如右圖所示，用兩張圓形濾紙分別折疊成漏斗如右圖所示，用兩張圓形濾紙分別折疊成漏斗狀，套在一起，使四周都有四層。把內(nèi)層

11、濾紙狀，套在一起，使四周都有四層。把內(nèi)層濾紙取出，在底部剪一個小孔，用水潤濕，再跟另取出，在底部剪一個小孔，用水潤濕，再跟另一紙漏斗套在一起，架在鐵圈上，下面放置一一紙漏斗套在一起，架在鐵圈上，下面放置一盛沙的蒸發(fā)皿。把盛沙的蒸發(fā)皿。把5 g干燥的氧化鐵粉末和干燥的氧化鐵粉末和2 g鋁鋁粉混合均勻，放在紙漏斗中，上面加少量氯酸粉混合均勻，放在紙漏斗中，上面加少量氯酸鉀并在混合物中間插一根鎂條，用小木條點燃鉀并在混合物中間插一根鎂條，用小木條點燃鎂條，觀察發(fā)生的現(xiàn)象。鎂條，觀察發(fā)生的現(xiàn)象。通過以上實驗信息，回答下列問題：通過以上實驗信息，回答下列問題：(1)寫出該反應(yīng)的化學方程式：寫出該反應(yīng)的化

12、學方程式：_，在該反應(yīng)中在該反應(yīng)中_是氧化劑，是氧化劑，_是還是還原劑，該反應(yīng)稱為原劑，該反應(yīng)稱為_反應(yīng)。反應(yīng)。(2)選出該實驗的實驗現(xiàn)象選出該實驗的實驗現(xiàn)象(填寫在橫線上填寫在橫線上)：_。鎂條劇烈燃燒；放出大量的熱，并發(fā)出耀鎂條劇烈燃燒；放出大量的熱，并發(fā)出耀眼的光芒，火星四射眼的光芒，火星四射;紙漏斗的下部被燒穿；紙漏斗的下部被燒穿；有紅熱狀態(tài)的液珠落入蒸發(fā)皿內(nèi)的細沙上，有紅熱狀態(tài)的液珠落入蒸發(fā)皿內(nèi)的細沙上，液珠冷卻后變?yōu)楹谏腆w。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)層紙漏斗底寫出下列操作或物質(zhì)的作用：內(nèi)層紙漏斗底部剪一個孔：部剪一個孔：_；蒸發(fā)皿盛沙：；蒸發(fā)皿盛沙

13、：_；鎂條：鎂條：_；氯酸鉀：；氯酸鉀：_。思路點撥：思路點撥：解答該題應(yīng)注意以下三點：解答該題應(yīng)注意以下三點：(1)鋁熱反應(yīng)為典型置換反應(yīng)，條件為高溫。鋁熱反應(yīng)為典型置換反應(yīng)，條件為高溫。(2)鋁熱反應(yīng)中鋁熱劑為鋁熱反應(yīng)中鋁熱劑為al粉粉(還原劑還原劑)和金屬氧和金屬氧化物化物(氧化劑氧化劑)，引燃劑為，引燃劑為kclo3。(3)鋁熱反應(yīng)放出大量的熱量。鋁熱反應(yīng)放出大量的熱量。誤區(qū)警示誤區(qū)警示鋁熱反應(yīng)是利用鋁的強還原性，鋁熱反應(yīng)是利用鋁的強還原性，在高溫下將相對不活潑且熔點高的金屬從其金在高溫下將相對不活潑且熔點高的金屬從其金屬氧化物中還原出來，因此只有屬氧化物中還原出來，因此只有al和比和

14、比al活動活動性弱的金屬形成的氧化物組成的混合物才能稱性弱的金屬形成的氧化物組成的混合物才能稱之為鋁熱劑，如之為鋁熱劑，如al和和mgo組成的混合物不能稱組成的混合物不能稱之為鋁熱劑。之為鋁熱劑。2下圖為鋁熱反應(yīng)的實驗裝置，請回答下列問下圖為鋁熱反應(yīng)的實驗裝置，請回答下列問題：題：(1)引發(fā)該鋁熱反應(yīng)的操作為引發(fā)該鋁熱反應(yīng)的操作為_。(2)若將氧化鐵換成氧化鎂，該反應(yīng)能否發(fā)生？若將氧化鐵換成氧化鎂，該反應(yīng)能否發(fā)生？_(填填“能能”或或“不能不能”)，理由是，理由是_。(3)鋁熱反應(yīng)的用途有哪些鋁熱反應(yīng)的用途有哪些_。解析：解析：(1)利用鎂條燃燒放熱促使利用鎂條燃燒放熱促使kclo3分解分解產(chǎn)

15、生產(chǎn)生o2從而引發(fā)鋁熱反應(yīng)。從而引發(fā)鋁熱反應(yīng)。(2)mg比比al活潑，活潑，al不能從不能從mgo中置換出中置換出mg。答案：答案：(1)在混合物中間插一根鎂帶，并用燃在混合物中間插一根鎂帶，并用燃著的小木條著的小木條(或火柴或火柴)點燃鎂帶點燃鎂帶(2)不能鎂比鋁活潑，鋁不能置換鎂不能鎂比鋁活潑，鋁不能置換鎂(3)用于焊接鋼軌；冶煉某些金屬用于焊接鋼軌；冶煉某些金屬熱點實驗一氧化碳還原氧化銅的實驗探究熱點實驗一氧化碳還原氧化銅的實驗探究探究舉例探究舉例以下是一學生用以下是一學生用co干燥氣體還原干燥氣體還原w g不純氧化銅不純氧化銅(所含雜質(zhì)不與通入的氣體反應(yīng)所含雜質(zhì)不與通入的氣體反應(yīng))測定

16、氧化銅純度的實驗。所給出的氣體和試劑測定氧化銅純度的實驗。所給出的氣體和試劑都是足量的。請根據(jù)實驗操作過程回答下面的都是足量的。請根據(jù)實驗操作過程回答下面的問題。問題。(1)點燃酒精燈前先要檢查點燃酒精燈前先要檢查_，原因是，原因是_。(2)尾氣處理裝置是尾氣處理裝置是_(填填或或)，產(chǎn)生，產(chǎn)生的現(xiàn)象是的現(xiàn)象是_。裝置裝置中發(fā)生反應(yīng)的化學方程式是中發(fā)生反應(yīng)的化學方程式是_。選用尾氣處理裝置中發(fā)生反應(yīng)的化學方程式是選用尾氣處理裝置中發(fā)生反應(yīng)的化學方程式是_。(3)把最后逸出的氣體尾氣收入球膽中，目的是把最后逸出的氣體尾氣收入球膽中，目的是_。(4)請你根據(jù)上圖，寫出兩種測定氧化銅純度的請你根據(jù)上

17、圖，寫出兩種測定氧化銅純度的方法，用文字簡述其原理和需要測定的數(shù)據(jù)。方法，用文字簡述其原理和需要測定的數(shù)據(jù)。方法一：方法一：_；方法二：方法二：_。解析：解析：(1)co為可燃性氣體，與空氣混合后為可燃性氣體，與空氣混合后受熱易發(fā)生爆炸，因此點燃酒精燈前應(yīng)先檢驗受熱易發(fā)生爆炸，因此點燃酒精燈前應(yīng)先檢驗co的純度。的純度。(2)co還原還原cuo生成生成co2，co2能使澄清石灰水能使澄清石灰水變渾濁變渾濁(合理即可合理即可)。(3)co具有可燃性且有毒，尾氣收入球膽中既具有可燃性且有毒，尾氣收入球膽中既安全又能防止環(huán)境污染。安全又能防止環(huán)境污染。(4)通過測定裝置通過測定裝置中硬質(zhì)玻璃管減少的

18、質(zhì)量或中硬質(zhì)玻璃管減少的質(zhì)量或裝置裝置中石灰水增加的質(zhì)量，可推知中石灰水增加的質(zhì)量，可推知cuo的質(zhì)的質(zhì)量、進而計算量、進而計算cuo樣品中樣品中cuo的純度。的純度。(3)既防止既防止co與空氣混合加熱發(fā)生爆炸，又防與空氣混合加熱發(fā)生爆炸，又防止環(huán)境污染止環(huán)境污染(4)方法一：測定裝置方法一：測定裝置中石灰水增加的質(zhì)量，中石灰水增加的質(zhì)量，利用物質(zhì)的量關(guān)系利用物質(zhì)的量關(guān)系cuoco2，推出，推出cuo質(zhì)量、質(zhì)量、進而計算進而計算cuo樣品的純度樣品的純度方法二：測定裝置方法二：測定裝置中硬質(zhì)玻璃管減小的質(zhì)量，中硬質(zhì)玻璃管減小的質(zhì)量，利用物質(zhì)的量關(guān)系利用物質(zhì)的量關(guān)系cuocum推出推出cuo質(zhì)

19、質(zhì)量，進而計算量，進而計算cuo樣品的純度樣品的純度1.從金屬被利用的歷史來看，先是青銅器時代從金屬被利用的歷史來看，先是青銅器時代,而后是鐵器時代，鋁的利用是近幾百年的事。而后是鐵器時代，鋁的利用是近幾百年的事。下列跟這個先后順序有關(guān)的是下列跟這個先后順序有關(guān)的是()地殼中金屬元素的含量金屬活動性順序地殼中金屬元素的含量金屬活動性順序金屬的導(dǎo)電性金屬冶煉的難易程度金屬的導(dǎo)電性金屬冶煉的難易程度金屬的延展性金屬的延展性abc d解析：解析：金屬活動性順序表中，金屬的位置越金屬活動性順序表中，金屬的位置越靠后，越容易被還原，用一般的還原方法就能靠后，越容易被還原，用一般的還原方法就能使金屬離子還

20、原，人們開發(fā)、利用的時間就較使金屬離子還原，人們開發(fā)、利用的時間就較早；金屬的位置越靠前，越難被還原，最活潑早；金屬的位置越靠前，越難被還原，最活潑的金屬只能用最強的還原手段的金屬只能用最強的還原手段(電解電解)來使金屬來使金屬離子還原，人們開發(fā)利用的時間就較晚。離子還原，人們開發(fā)利用的時間就較晚。答案：答案：d2下列關(guān)于金屬冶煉的說法不正確的是下列關(guān)于金屬冶煉的說法不正確的是()a熱分解法適用于制備不活潑金屬熱分解法適用于制備不活潑金屬b熱還原法的常用還原劑是熱還原法的常用還原劑是c、h2、co、a1等等c熔融電解法適用于制備不活潑金屬熔融電解法適用于制備不活潑金屬d水溶液中置換法適用于活潑

21、金屬制取不活水溶液中置換法適用于活潑金屬制取不活潑金屬潑金屬解析：解析：熔融電解法適用于制備活潑金屬，熱熔融電解法適用于制備活潑金屬，熱還原法適用于制備比較活潑的金屬，熱分解法還原法適用于制備比較活潑的金屬，熱分解法適用于制備不活潑金屬。適用于制備不活潑金屬。答案：答案：c3鋁的活潑性較強，直到鋁的活潑性較強，直到18世紀人類才開始將世紀人類才開始將al從它的化合物中冶煉出來。當時鋁價格十分從它的化合物中冶煉出來。當時鋁價格十分昂貴，拿破侖的頭盔就是用昂貴，拿破侖的頭盔就是用al制作的，現(xiàn)在還制作的，現(xiàn)在還保存在大英博物館中。下列冶煉鋁的方法正確保存在大英博物館中。下列冶煉鋁的方法正確的是的是

22、()解析：解析：從從al的還原性和的還原性和alcl3熔融的導(dǎo)電性兩熔融的導(dǎo)電性兩個方面分析。個方面分析。h2、co、c等皆不能使等皆不能使al2o3或或al(oh)3還原為還原為al，c、d不正確；不正確；alcl3是分子是分子晶體，熔融后不導(dǎo)電，晶體，熔融后不導(dǎo)電，b不正確。不正確。答案：答案：a4下列說法錯誤的是下列說法錯誤的是()a回收照相業(yè)中的定影液可提取鎂回收照相業(yè)中的定影液可提取鎂b回收不銹鋼可提取鉻或鎳以及鐵回收不銹鋼可提取鉻或鎳以及鐵c回收可口可樂易拉罐可回收鋁回收可口可樂易拉罐可回收鋁d回收精煉銅的陽極泥可得金、銀等貴重金回收精煉銅的陽極泥可得金、銀等貴重金屬屬解析：解析：a中，照相業(yè)中的定影液主要含有硫中，照相業(yè)中的定影液主要含有硫代硫酸鈉代硫酸鈉(na2s2o3)，能與底片上的感光材料上，能與底片上的感光材料上未感光的未感光的agbr形成絡(luò)離子，溶解在定影液中。形成絡(luò)離子，溶解在定影液中。然后將定影液中的然后將定影液中的ag轉(zhuǎn)化為單質(zhì)銀而回收。轉(zhuǎn)化為單質(zhì)銀而回收。b中，不銹鋼主要含有中，不銹鋼主要含有fe、cr、ni等金屬；等金屬；c中中易拉罐主要成分是易拉罐主要成分是a