創(chuàng)新設(shè)計(jì)高中化學(xué)4.1.1金屬礦物的開發(fā)利用課件新人教版必修

1、第四章第一節(jié)開發(fā)利用金屬礦物和海水資源1.了解金屬在自然界中的存在形式，掌握金屬冶煉的一般方法和原理。2.掌握鋁熱反應(yīng)原理及實(shí)驗(yàn)步驟。3.了解金屬回收和資源保護(hù)的意義。4.認(rèn)識和體會(huì)化學(xué)在自然資源開發(fā)和利用中的意義和作用。目標(biāo)導(dǎo)航基礎(chǔ)知識導(dǎo)學(xué)重點(diǎn)難點(diǎn)探究隨堂達(dá)標(biāo)檢測欄目索引分層訓(xùn)練一、金屬的冶煉 基礎(chǔ)知識導(dǎo)學(xué)答案1.金屬在自然界中存在的形態(tài)除了 、 等極少數(shù)金屬以外，絕大多數(shù)金屬以的形式存在于自然界。在這些金屬化合物中，金屬元素都顯 化合價(jià)。2.金屬冶煉的原理金屬的冶煉是利用 原理，在一定條件下，使金屬離子電子被還原成 ，從而獲得金屬單質(zhì)。即：mnne=m。金鉑化合物正氧化還原反應(yīng)得到金屬原子

2、答案3.金屬的冶煉方法(1)熱分解法：適用于金屬活動(dòng)性順序表中 及其以后的金屬。(2)熱還原法：適用于金屬活動(dòng)性順序表中、 之間的金屬。2hgo24ago2zncu2fe3co2w3h2oal2o32crhg答案(3)電解法：適用于金屬活動(dòng)性順序表中 及其以前的金屬。提醒(1)電解熔融的nacl和電解nacl溶液的產(chǎn)物不同。(2)工業(yè)上冶煉鎂是電解mgcl2而不是mgo的原因是mgo的熔點(diǎn)比mgcl2的高，冶煉鋁是電解al2o3而不是alcl3的原因是alcl3是共價(jià)化合物，熔融狀態(tài)不導(dǎo)電。al4al3o22nacl2議一議1.判斷正誤，正確的打“”，錯(cuò)誤的打“”(1)黃金的冶煉可用熱分解法(

3、)(2)金屬陽離子被還原，一定會(huì)得到金屬單質(zhì)()(3)工業(yè)上電解mgcl2溶液制取mg()2.利用co冶煉鐵的反應(yīng)是置換反應(yīng)嗎？答案答案3cofe2o3 2fe3co2，不是置換反應(yīng)答案二、金屬礦物的開發(fā)利用答案1.合理開發(fā)利用金屬資源金屬的冶煉需要消耗大量的資源和能源，還會(huì)造成環(huán)境污染，地球上的金屬資源是有限的，是不可再生的，因此金屬資源應(yīng)。2.有效利用金屬資源的途徑(1)提高金屬的利用率，減少金屬的使用量；(2)加強(qiáng)金屬資源的回收和再利用；(3)使用其他材料代替金屬材料。合理地開發(fā)利用議一議請你列舉身邊常見的金屬制品的成分，并討論它們被人類使用的歷史。答案答案(1)銅：使用歷史悠久；(2)

4、鐵：比銅的使用稍晚；(3)鋁：近代才開始廣泛使用；(4)鎂合金、鋰電池：現(xiàn)代才開始使用。答案返回一、金屬冶煉的原理與方法 重點(diǎn)難點(diǎn)探究例1下列金屬冶煉原理錯(cuò)誤的是()解析解析na、mg通常用電解法制取，fe用還原劑法制取，hg可用加熱其化合物的方法制取。mg的活動(dòng)性比h2強(qiáng)，h2不能置換出mg，b項(xiàng)錯(cuò)。b解析答案1.金屬的冶煉原理金屬冶煉的實(shí)質(zhì)是使金屬化合物中的金屬陽離子得到電子被還原為金屬單質(zhì)的過程，即：mnne=m。2.金屬活動(dòng)性順序與金屬冶煉方法的關(guān)系歸納總結(jié)金屬的活動(dòng)性順序k、ca、na、mg、alzn、fe、sn、pb(h)、cuhg、agpt、au金屬原子失電子能力強(qiáng)弱金屬離子得電

5、子能力弱強(qiáng)主要冶煉方法電解法熱還原法熱分解法 物理方法3.常用的熱還原法變式訓(xùn)練1冶煉金屬一般有下列四種方法：焦炭法水煤氣(或氫氣，或一氧化碳)法活潑金屬置換法電解法。四種方法在工業(yè)上均有應(yīng)用。古代有()火燒孔雀石煉銅；()濕法煉銅；現(xiàn)代有()鋁熱法煉鉻；()從光鹵石中煉鎂，對它們的冶煉方法的分析不正確的是()a.()用 b.()用c.()用 d.()用解析答案解析解析選擇金屬的冶煉方法要考慮金屬在自然界中存在的狀態(tài)及金屬的活動(dòng)性。()、()、()、()發(fā)生的反應(yīng)分別是()：fecuso4=feso4cu，符合；答案答案b二、鋁熱反應(yīng)例2如圖為鋁熱反應(yīng)的實(shí)驗(yàn)裝置，請回答下列問題：(1)該實(shí)驗(yàn)裝

6、置中還缺_。引發(fā)鋁熱反應(yīng)的操作為_。解析解析利用鎂條燃燒放熱從而引發(fā)鋁熱反應(yīng)，同時(shí)促使kclo3分解產(chǎn)生o2，使鎂條快速燃燒。鎂條和氯酸鉀在混合物中間插一根鎂條，將氯酸鉀放在混合物上鎂條的周圍，點(diǎn)燃鎂條解析答案(2)若將氧化鐵換成氧化鎂，該反應(yīng)_(填“能”或“不能”)發(fā)生，理由是_。解析解析mg比al活潑，al不能從mgo中置換出mg。不能鎂比鋁活潑，鋁不能置換鎂(3)鋁熱反應(yīng)的用途有哪些_。用于焊接鋼軌；冶煉某些熔點(diǎn)高的金屬(答案合理即可)解析答案1.鋁熱反應(yīng)(1)概念：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(xué)反應(yīng)。(2)原理：al作還原劑，另一種氧化物作氧化劑，用鋁將氧化物中的

7、金屬置換出來。(3)鋁熱劑：鋁粉和某些金屬氧化物(fe3o4、cr2o3、v2o5等)組成的混合物。(4)反應(yīng)特點(diǎn)：在高溫下進(jìn)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al2o3分離。歸納總結(jié)(5)應(yīng)用：冶煉難熔的相對較不活潑的金屬，如v、cr、mn等；焊接鋼軌等。2.鋁熱反應(yīng)實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)操作實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象(1)鎂條劇烈燃燒；(2)氧化鐵粉末和鋁粉發(fā)生劇烈的反應(yīng)；(3)反應(yīng)放出大量的熱，并發(fā)出耀眼的白光；(4)紙漏斗的下部被燒穿，有熔融物落入沙中實(shí)驗(yàn)結(jié)論 在高溫下，鋁與fe2o3發(fā)生反應(yīng)，放出大量的熱相關(guān)視頻變式訓(xùn)練2如圖所示，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

8、內(nèi)層漏斗取出，在底部剪一個(gè)孔，用水潤濕，再跟另一紙漏斗套在一起，架在鐵圈上，下面放置盛沙的蒸發(fā)皿。把5 g炒干的氧化鐵粉末加2 g鋁粉混合均勻，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(diǎn)燃鎂條。觀察發(fā)生的現(xiàn)象。通過以上實(shí)驗(yàn)信息，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，_(填化學(xué)式，下同)是氧化劑，_是還原劑，該反應(yīng)稱為_反應(yīng)。答案2alfe2o32feal2o3fe2o3al鋁熱(2)選出該實(shí)驗(yàn)的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象：_(填寫在橫線上)。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；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(xì)沙上，液珠冷卻后

9、變?yōu)楹谏腆w。答案( 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：_。防止濺落物炸裂蒸發(fā)皿，同時(shí)防止濺落物迸濺過遠(yuǎn)對周圍人使熔融物易于落下造成傷害引燃劑，引起氯酸鉀分解助燃劑，為鎂條繼續(xù)燃燒提供氧氣，引發(fā)鋁熱反應(yīng)(4)如何用簡單的方法證明生成物中有金屬鐵？答案答案答案用磁鐵吸引生成物，磁鐵上有黑色物質(zhì)被吸附，則證明生成物中有金屬鐵。返回1.下列金屬元素在自然界中可以以游離態(tài)形式存在的是()a.k b.na c.ca d.aud 隨堂達(dá)標(biāo)檢測答案2.下列說法錯(cuò)誤的是()a.對廢舊金屬的最好處理方法

10、是回收、再利用b.提煉金屬要經(jīng)過礦石的富集、冶煉、精煉三步c.活潑金屬的冶煉都是通過電解其鹽溶液d.熱還原法中還原劑有焦炭、一氧化碳、氫氣和活潑金屬等解析解析活潑金屬的冶煉是電解其熔融鹽(如mgcl2、nacl等)或熔融氧化物(如al2o3等)制得的，電解其鹽溶液得不到金屬單質(zhì)，c錯(cuò)誤。c解析答案3.用鋁熱法還原下列化合物，若獲得金屬各1 mol，消耗鋁最少的是()a.mno2 b.cr2o3c.wo3 d.cuo解析答案解析解析制備1 mol金屬，根據(jù)氧化還原反應(yīng)中得失電子數(shù)相等的原理，金屬離子得電子數(shù)越多，需要鋁的質(zhì)量越大。而生成1 mol金屬，該金屬在化合物中化合價(jià)越高，則消耗鋁越多；反

11、之則越少。在這四種化合物中只有d項(xiàng)中cu的化合價(jià)最低，故選d。d4.以輝銅礦(cu2s)為原料冶煉銅，其反應(yīng)原理可表示為cu2so22cuso2。下列說法不正確的是()a.化合價(jià)發(fā)生變化的元素有3種b.cu2s在該反應(yīng)中既是氧化劑又是還原劑c.1 mol o2參加反應(yīng)時(shí)，上述反應(yīng)轉(zhuǎn)移電子總物質(zhì)的量為4 mold.so2被分離、回收后氧化生成so3，作為制取硫酸的原料解析答案解析解析分析反應(yīng)中化合價(jià)的變化： ，反應(yīng)過程中cu、s、o三種元素的化合價(jià)均發(fā)生改變；cu2s中cu元素化合價(jià)降低，s元素化合價(jià)升高，因此cu2s既是氧化劑又是還原劑；根據(jù)s元素化合價(jià)的改變可知，當(dāng)1 mol o2參加反應(yīng)時(shí)

12、，共轉(zhuǎn)移電子6 mol；so2催化氧化可得so3，so3被水吸收可得h2so4。答案答案c5.(1)al與fe3o4發(fā)生鋁熱反應(yīng)的化學(xué)方程式為_，該反應(yīng)中氧化劑是_，還原劑是_。(2)工業(yè)上電解冶煉鋁的化學(xué)方程式為_。若電路中通過1 mol電子，可以得到al_g。返回8al3fe3o4 4al2o39fefe3o4al2al2o3(熔融) 4al3o29答案基礎(chǔ)過關(guān)分層訓(xùn)練題組題組1金屬及其冶煉方法的選擇金屬及其冶煉方法的選擇1.從石器、青銅器到鐵器時(shí)代，金屬的冶煉體現(xiàn)了人類文明的發(fā)展水平。如圖表示了三種金屬被人類開發(fā)利用的大致年限，之所以有先后，主要取決于()解析答案a.金屬的導(dǎo)電性強(qiáng)弱 b

13、.金屬在地殼中的含量多少c.金屬的化合價(jià)高低 d.金屬的活動(dòng)性強(qiáng)弱解析解析由于人類掌握科學(xué)知識的局限性，越活潑的金屬越難以冶煉，故發(fā)現(xiàn)年代越晚。答案答案d2.下表中金屬的冶煉原理與方法不完全正確的是()選項(xiàng)冶煉原理方法a2hgo 2hgo2熱分解法b電解法ccu2so2 2cuso2熱分解法dfe2o32al 2feal2o3熱還原法2al2o3(熔融) 4al3o2解析答案解析解析活潑金屬k、ca、na、mg、al等用電解法冶煉，中等活潑金屬zn、fe、sn、pb、cu等用熱還原法冶煉，不活潑金屬hg、ag利用熱分解法冶煉，故a、b、d正確，c錯(cuò)誤。答案答案c3.已知酸性條件下有如下反應(yīng)：2

14、cu=cu2cu。由于反應(yīng)溫度不同，用氫氣還原氧化銅時(shí)，可能產(chǎn)生cu或cu2o，兩者都是紅色固體。一同學(xué)對某次用氫氣還原氧化銅實(shí)驗(yàn)所得的紅色固體產(chǎn)物作了驗(yàn)證，實(shí)驗(yàn)操作和實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象記錄如下：加入試劑稀硫酸濃硫酸、加熱稀硝酸濃硝酸實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象有紅色固體剩余和溶液變?yōu)樗{(lán)色產(chǎn)生無色氣體產(chǎn)生無色氣體、溶液變?yōu)樗{(lán)色產(chǎn)生紅棕色氣體、溶液變?yōu)榫G色由此推出本次氫氣還原氧化銅實(shí)驗(yàn)的產(chǎn)物()a.是cub.是cu2oc.一定有cu，一定有cu2od.一定有cu2o，可能有cu解析答案解析解析濃h2so4(加熱)、硝酸均能氧化cu或cu2o；而稀h2so4與cu不反應(yīng)，與cu2o反應(yīng)。答案答案d4.下列冶煉方法中，不能將化合

15、物中的金屬元素還原為金屬單質(zhì)的是()a.加熱al2o3 b.加熱hgoc.電解熔融nacl d.鋁粉和fe2o3共熱解析解析金屬鈉是活潑金屬，用電解法制取；汞用加熱hgo制??；加熱al2o3難以分解；鋁粉和fe2o3組成鋁熱劑，可將fe2o3中的鐵還原成單質(zhì)。a解析答案5.下列化工生產(chǎn)原理錯(cuò)誤的是()可以電解熔融的氯化鈉來制取金屬鈉可以將鈉加入氯化鎂飽和溶液中制取鎂用電解法冶煉鋁時(shí)，原料是氯化鋁煉鐵時(shí)高爐中所發(fā)生的反應(yīng)都是放熱的，故無需加熱a. b. c. d.解析解析鈉特別活潑，加入氯化鎂溶液時(shí)鈉先與水反應(yīng)生成naoh和h2，mg2和oh反應(yīng)生成mg(oh)2沉淀，錯(cuò)；冶煉鋁使用的是al2o

16、3，錯(cuò)；高爐煉鐵中所發(fā)生的反應(yīng)是放熱反應(yīng)，但仍需要高溫，錯(cuò)。d解析答案6.金屬k與na金屬性相近，用k與鈉鹽共熔時(shí)，很難將na從混合物中分離。若調(diào)整溫度到一定程度，則可用na與kcl反應(yīng)制取金屬k。已知四種物質(zhì)的熔、沸點(diǎn)如下： knakclnacl熔點(diǎn)()63.6597.8770801沸點(diǎn)()774882.91 500(升華)1 431根據(jù)平衡移動(dòng)原理可推知，用na與kcl反應(yīng)制k的適宜溫度是()a.97.8770 b.770774 c.774882.9 d.1 4131 500 解析答案解析解析在金屬活動(dòng)性順序表中，na排在k的后面，似乎不能從k的熔融鹽中置換出k。但將na與kcl共熔，其共

17、熔體中na、k、cl和e自由移動(dòng)，如果繼續(xù)加熱，則na、k、nacl和kcl首先沸騰者先逸出。工業(yè)上，就是采用這種原理用na還原k的，因?yàn)閗的沸點(diǎn)比na、nacl、kcl的沸點(diǎn)都低，且低于nacl的熔點(diǎn)。答案答案c題組題組2鐵的冶煉鐵的冶煉7.實(shí)驗(yàn)室欲使1.6 g氧化鐵完全還原，事先應(yīng)準(zhǔn)備的co在標(biāo)況下的體積為()a.672 ml b.336 mlc.大于672 ml d.小于336 ml解析解析由3cofe2o3 2fe3co2可知消耗co 672 ml，但氣體與固體反應(yīng)不充分，反應(yīng)前要先通入一會(huì)兒co趕盡空氣，fe冷卻要在co的氣氛中，故co實(shí)際用量應(yīng)大于672 ml。c解析答案8.鐵是地

18、殼中含量很豐富的元素， 金屬鐵是在高爐中冶煉的，在冶金工業(yè)中，常用焦炭來冶煉鐵。(1)寫出焦炭在高爐中所參與的兩個(gè)反應(yīng)的化學(xué)方程式：_。解析答案( 2 ) 寫 出 赤 鐵 礦 被 c o 還 原 成 鐵 的 化 學(xué) 方 程 式 ：_。(3)實(shí)驗(yàn)室中可用co還原fe2o3，在加熱fe2o3前應(yīng)_，直到無_現(xiàn)象時(shí)才能點(diǎn)燃酒精燈加熱，否則可能發(fā)生_現(xiàn)象，未反應(yīng)完全的co_ (填“能”或“不能”)排放到大氣中，應(yīng)做_處理。解析解析加熱fe2o3之前應(yīng)先檢驗(yàn)co的純度，否則會(huì)發(fā)生爆炸，由于co有毒，故未完全反應(yīng)的co應(yīng)點(diǎn)燃，以防污染環(huán)境。驗(yàn)純爆鳴爆炸不能點(diǎn)燃解析答案題組題組3稀有金屬的冶煉稀有金屬的冶煉

19、9.諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)獲得者施羅克等人發(fā)現(xiàn)金屬鉬的卡賓化合物可以作為非常有效的烯烴復(fù)分解催化劑。工業(yè)上冶煉鉬的化學(xué)反應(yīng)過程為2mos27o2 2moo34so2moo32nh3h2o=(nh4)2moo4h2o(nh4)2moo42hcl=h2moo42nh4clh2moo4 moo3h2o用還原劑將moo3還原成金屬鉬。則下列說法正確的是()a.mos2煅燒產(chǎn)生的尾氣可直接排放b.moo3是金屬氧化物，也是堿性氧化物c.h2moo4是一種強(qiáng)酸d.利用h2、co和al分別還原等量的moo3，所消耗還原劑的物質(zhì)的量之比為332解析答案解析解析a項(xiàng)明顯錯(cuò)誤，生成物so2對環(huán)境污染嚴(yán)重；b項(xiàng)，根據(jù)中生成物

20、(nh4)2moo4可知，該化合物屬于鹽，對應(yīng)的酸是h2moo4，故moo3不屬于堿性氧化物，b項(xiàng)錯(cuò)；c項(xiàng)，根據(jù)反應(yīng)h2moo4是一種不溶性酸，溶液中c(h)不可能很大，故h2moo4不可能是強(qiáng)酸；d項(xiàng)，1 mol h2、1 mol co和1 mol al作還原劑時(shí)，失去的電子數(shù)分別為2 mol、2 mol和3 mol，還原等量的moo3轉(zhuǎn)移電子相同，此時(shí)n(h2)n(co)n(al)332。答案答案d10.鈦是一種活潑金屬，具有密度小、熔點(diǎn)高、可塑性強(qiáng)、機(jī)械強(qiáng)度高等性能。工業(yè)上常用硫酸分解鐵鈦礦石來制備二氧化鈦，用以冶煉鈦，主要有以下五個(gè)反應(yīng)：fetio32h2so4=tioso4feso4

21、2h2otioso42h2o=h2tio3h2so4(1)針對以上五個(gè)反應(yīng)，下列敘述錯(cuò)誤的是_。a.反應(yīng)是非氧化還原反應(yīng)b.反應(yīng)生成了兩種酸c.反應(yīng)中的tio2是氧化劑d.反應(yīng)表現(xiàn)了金屬鎂比金屬鈦的還原性強(qiáng)解析答案解析解析在反應(yīng)中沒有化合價(jià)的變化，反應(yīng)中，化學(xué)式h2tio3符合酸的一般化學(xué)式，它是鈦酸的化學(xué)式；反應(yīng)中，鈦元素的化合價(jià)保持不變，氯氣是氧化劑，碳是還原劑；反應(yīng)，鎂是還原劑，鈦是還原產(chǎn)物，所以鎂的還原性強(qiáng)于鈦。答案答案c(2)鈦具有很強(qiáng)的耐腐蝕性，以下對其原因的分析正確的是_。a.鈦是像金、鉑一樣的不活潑金屬b.金屬鈦的表面易形成致密的氧化膜c.鈦與氧氣、酸等腐蝕劑不反應(yīng)d.鈦有很高的強(qiáng)度解析解析題目中一開始就指出：鈦是一種活潑的金屬，但是鈦耐腐蝕性強(qiáng)，聯(lián)系金屬鋁的性質(zhì)，鋁表面易形成致密的保護(hù)膜，阻止反應(yīng)繼續(xù)進(jìn)行，以此類推鈦，很容易選擇b。b解析答案11.鐵是應(yīng)用最廣泛的金屬，自遠(yuǎn)古時(shí)代人類就學(xué)會(huì)了煉鐵，到目前為止，人類研制出了很多煉鐵的方法。某研究性學(xué)習(xí)小組同學(xué)在實(shí)驗(yàn)室中模擬工業(yè)煉鐵的過程，實(shí)驗(yàn)裝置如下：能力提升(1)寫出得到單質(zhì)鐵的化學(xué)方程式：_。答案_。(2)實(shí)驗(yàn)過程中看到玻璃管內(nèi)的粉末由紅棕色逐漸變黑，請?jiān)O(shè)計(jì)一個(gè)實(shí)驗(yàn)來驗(yàn)證生成了單質(zhì)鐵：_解析解析檢驗(yàn)是否生成鐵單質(zhì)，在反應(yīng)結(jié)束后，待玻璃管