1、第1课时 金属矿物的开发利用 课程目标 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步骤。4了解金属回收和资源保护的意义，认识和体会化学在自然资源开发和利用中的意义和作用。图说考点 新知预习一、金属的冶炼1金属在自然界中存在的形态(1)除了、等极少数金属以外，绝大多数金属以的形式存在于自然界。(2)在这些金属化合物中，金属元素都显化合价2金属冶炼的原理金属冶炼的实质是根据，使金属矿物中的金属阳离子生成金属单质的过程：Mnne=M。金铂化合物正氧化还原反应得到电子3冶炼方法 二、有效利用金属资源的途径1提高金属的，减少金属的。2加强金属资源的。3使用其他代替金属
2、材料。利用率使用量回收和再利用材料即时性自测1判断正误，正确的打“”，错误的打“”(1)金属冶炼的本质是金属阳离子得到电子变成金属原子()(2)黄金的冶炼可用热分解法()(3)金属阳离子被还原，一定会得到金属单质()(4)铁是人类在生产、生活中最早使用的金属()(5)工业上金属 Mg、Al 都是用电解熔融氯化物制得的()(6)工业上电解熔融状态的 Al2O3 制备 Al 涉及氧化还原反应()2下列金属元素在自然界中可以以游离态形式存在的是()AK BNaCCaDAu答案：D3不同的金属，其冶炼方法也可能不同，主要原因是()A金属的活动性不同B金属在自然界中的分布不同C金属在自然界中的存在形式不
3、同D金属在自然界中的含量不同答案：A4在冶金工业上，均不能用化学还原剂制得的金属是()ANa、Mg、AlBNa、K、ZnCFe、Cu、AgDNa、Ca、Cu解析：A 项，钠、镁、铝都是活泼金属，工业上采用电解其熔融盐或氧化物的方法冶炼，正确；B 项，锌属于较活泼金属，工业上可以采用热还原法冶炼，错误；C 项，Fe、Cu 可以采用热还原法冶炼，错误；D 项，铜属于较不活泼金属，工业上可以采用热还原法冶炼，错误。答案：A技能素养提升点一 由金属活动顺序判断金属冶炼方法例 1 冶炼金属一般有下列四种方法：焦炭法 水煤气(或氢气，或一氧化碳)法 活泼金属置换法 电解法。四种方法在工业上均有应用。古代有
4、()火烧孔雀石炼铜；()湿法炼铜；现代有()铝热法炼铬；()从光卤石中炼镁，对它们的冶炼方法的分析不正确的是()A()用B()用C()用D()用【解析】选择金属的冶炼方法要考虑金属在自然界中存在的状态及金属的活动性。()、()、()、()发生的反应分别是()：Cu2(OH)2CO3=2CuO CO2 H2O，C 2CuO=2CuCO2，符合；()：FeCuSO4=FeSO4Cu，符合；()：2AlCr2O3=高温 Al2O32Cr，符合；()：先从光卤石中提取 MgCl2，再电解 MgCl2：MgCl2(熔融)=电解 MgCl2，符合。【答案】B状元随笔 金属冶炼方法的选择原则提升 1 下列金
5、属冶炼的反应原理，符合生产实际的有()a2NaCl(熔融)=通电 2NaCl2bMgOH2=MgH2OcFe2O33H2=高温 2Fe3H2Od2HgO=2HgO2e2AlCl3(熔融)=通电 2Al3Cl2fCuOCO=CuCO2gTiCl44Na=高温 4NaClTiA3 项B4 项C5 项D6 项解析：本例涉及 Na、Mg、Fe、Hg、Al、Cu、Ti 这 7 种金属的冶炼方法。只有用电解熔融的 NaCl 获取 Na，热分解法获取Hg，热还原法冶炼钛等 3 项是符合生产实际的。b、e 项原理错误，c、f 项不符合工业生产实际。答案：A关键能力金属活动性与冶炼方法的关系金属的活动性顺序K、
6、Ca、Na、Mg、AlZn、Fe、Sn、Pb(H)、CuHg、AgPt、Au金属原子失电子能力强弱金属离子得电子能力弱强 主要冶炼方法电解法热还原法热分解法物理方法状元随笔 常用的热还原法提升点二 铝热反应及实验例 2 如图为铝热反应的实验装置，请回答下列问题：(1)该实验装置中还缺_。引发铝热反应的操作为_。镁条和氯酸钾在混合物中间插一根镁条，将氯酸钾放在混合物上镁条的周围，点燃镁条(2)若将氧化铁换成氧化镁，该反应_(填“能”或“不能”)发生，理由是_。(3)铝热反应的用途有哪些？_。不能镁比铝活泼，铝不能置换镁用于焊接钢轨；冶炼某些熔点高的金属【解析】(1)利用镁条燃烧放热从而引发铝热反
7、应，同时促使 KClO3分解产生 O2，使镁条快速燃烧。(2)Mg 比 Al 活泼，Al 不能从 MgO 中置换出 Mg。提升 2 如图所示，用两张圆形滤纸分别折叠成漏斗状，套在一起，使四周都有四层。把内层漏斗取出，在底部剪一个孔，用水润湿，再跟另一纸漏斗套在一起，架在铁圈上，下面放置盛沙的蒸发皿。把 5 g 炒干的氧化铁粉末加 2 g 铝粉混合均匀，放在纸漏斗中，上面加少量氯酸钾并在混合物中间插一根镁条，用小木条点燃镁条。观察发生的现象。通过以上实验信息，回答下列问题。(1)写出该反应的化学方程式：_；在该反应中，_(填化学式，下同)是氧化剂，_是还原剂，该反应称为_反应。(2)选出该实验的
8、实验现象：_(填写在横线上)。镁条剧烈燃烧；放出大量的热，并发出耀眼的光芒，火星四射；纸漏斗的下部被烧穿；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。2AlFe2O3=高温 2FeAl2O3 Fe2O3 Al铝热(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：_。(4)如何用简单的方法证明生成物中有金属铁？使熔融物易于落下 防止溅落物炸裂蒸发皿，同时防止溅落物迸溅过远对周围人造成伤害引燃剂，引起氯酸钾分解助燃剂，为镁条继续燃烧提供氧气，引发铝热反应用磁铁吸引生成物，磁铁上有黑色物质被吸附，则证明生成物中有金属铁。解析：(1)铝热反
9、应为 2AlFe2O3=高温 2FeAl2O3，该反应中Fe2O3 作氧化剂，Al 作还原剂。(2)均为铝热反应的现象。(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；为防正溅落物炸裂蒸发皿，蒸发皿内盛沙子；反应中镁条提供热量使氯酸钾分解；氯酸钾分解引发铝热反应。关键能力1铝热反应概念铝和金属氧化物在高温下发生剧烈反应并放出大量热的化学反应原理Al 作还原剂，另一种氧化物作氧化剂，用铝将氧化物中的金属元素置换出来铝热剂铝粉和某些金属氧化物(Fe2O3、Cr2O3、V2O5 等)组成的混合物反应特点在高温下进行；反应迅速并放出大量的热；新生成的金属单质呈熔融态且易与 Al2O
10、3 分离应用冶炼难熔的相对较不活泼的金属，如 V、Cr、Mn 等；金属焊接，如焊接钢轨等状元随笔 铝热反应实验注意点：(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)要保证纸漏斗重叠时四周均为四层，且内层纸漏斗一定要用水润湿，以防高温物质从四周溅出(4)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(5)实验装置要与人有一定距离，防止人被烧伤2铝热反应实验实验装置实验现象(1)镁条剧烈燃烧；(2)氧化铁粉末和铝粉发生剧烈的反应；(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，有熔融物落入沙中实验结
11、论 在高温下，铝与 Fe2O3 发生反应，放出大量的热形成性自评1有关金属的冶炼原理下列说法正确的是()A一定发生的是置换反应B一定发生的是分解反应C一定发生的是氧化还原反应D只能用金属作还原剂冶炼金属答案：C2下列各组物质中，均能使 Fe2O3 还原成单质铁的是()ACO、O2、H2 BCO、CO2、CCCO2、H2O、O2DAl、C、H2解析：还原性强的物质(如 Al、C、H2、CO 等)在一定条件下都能把铁从其氧化物中还原出来。答案：D3下列说法错误的是()A有些活泼金属(如铝)可用作热还原法的还原剂B加强热，使 CuO 在高温条件下分解可制备单质 CuC金属冶炼的实质是金属阳离子得到电
12、子被还原成金属原子D回收旧金属可以重新制成金属或它们的化合物解析：A 项，铝可以作还原剂冶炼一些高熔点的金属，如2AlFe2O3=高温 2FeAl2O3，正确；B 项，制备单质 Cu 用热还原法制备，错误；C 项，金属冶炼的实质就是把金属阳离子还原为金属原子，正确；D 项，将旧金属回收，重新利用，变废为宝，正确。答案：B4下列反应原理不符合工业实际的是()A2Ag2O=高温 4AgO2B4Al3MnO2=高温 3Mn2Al2O3C2MgO=电解 2MgO2D2CuOC=高温 2CuCO2解析：根据金属的活动性和特点，这四种金属选用的冶炼方法看似都正确，但是工业上冶炼镁时，并不是电解熔融的氧化镁
13、，而是电解熔融的氯化镁。因为氧化镁的熔点很高，与电解熔融的氯化镁相比会消耗更多的能量。答案：C5 (1)Al 与 Fe3O4 发 生 铝 热 反 应 的 化 学 方 程 式 为_，该 反 应 中 氧 化 剂 是_，还原剂是_。(2)工业上电解冶炼铝的化学方程式为_。若电路中通过 1 mol 电子，可以得到 Al_g。8Al3Fe3O4=高温 4Al2O39Fe Fe3O4 Al2Al2O3(熔融)=电解冰晶石4Al3O2 9练后感悟 常见热还原法的优缺点优点缺点H2 还原法金属纯度高工业成本高CO 和 C还原法工业成本低金属纯度低，尾气中的 CO 会污染环境铝热法可以冶炼高熔点、难以冶炼的金属工业成本较高