1、第四章化学与自然资源的开发利用第一节开发利用金属矿物和海水资源第1课时金属矿物的开发利用一、金属在自然界中的存在形式1金、铂等极少数金属以_形式存在。2绝大多数金属以_形式存在。在金属化合物中，金属元素都显_。二、金属的冶炼方法1热分解法适用于_金属的冶炼。(1)加热分解HgO：_。(2)加热分解Ag2O：_。2电解法适用于_金属的冶炼。(1)冶炼金属钠：_。(2)冶炼金属镁：_。(3)冶炼金属铝：_。3高温还原法适用于大多数中等活泼金属的冶炼，常用的还原剂有_、_、_等。(1)高炉炼铁：_。(2)铝热反应炼铁：_。(3)用氢气还原氧化铜：_。4其他方法(1)湿法炼铜：_。(2)火法炼铜：_。
2、三、铝热反应实验探究实验装置及操作实验现象镁条_，放出一定的热，使氧化铁粉末和铝粉在较高温度下发生剧烈的反应；反应放出_，并发出_；纸漏斗的下部被烧穿，有熔融物落入沙中；待熔融物冷却后，除去外层熔渣，仔细观察，可以发现落下的是_原因分析镁条燃烧，放出一定的热量，KClO3作为_在受热状态下发生分解，使氧化铁粉末和铝粉在较高温度下发生剧烈的反应：_，该反应放出_，发出_，生成的_在高温下呈熔融状态原理应用该反应中铝在高温下还原出了_，在冶金工业上也常用这一原理制取_的金属，如：钒、铬、锰等，3MnO24Al2Al2O33Mn，另外该反应原理可以应用在生产上，如_等四、有效利用金属资源的途径1提高
3、金属矿物的_；2减少金属的_；3加强金属资源的_；4使用_代替金属材料。知识点一金属的冶炼原理1下列叙述中正确的是()A含金属元素的离子一定是阳离子B在氧化还原反应中，非金属单质一定是氧化剂C某元素由化合态变为游离态，该元素一定被还原D金属阳离子被还原时，不一定得到金属单质2有关金属的冶炼原理下列说法正确的是()A肯定发生的是置换反应B肯定发生的是分解反应C肯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3用铝热法还原下列化合物，制得金属各1 mol，消耗铝最少的是()AMnO2 BWO3 CCo3O4 DCr2O3知识点二金属的冶炼方法4冶炼金属一般有下列四种方法：焦炭法；水煤气(或氢气
4、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()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5下列各组金属最适合用H2或CO把它们从化合物中还原出来的是()ACa、Mg BAl、FeCFe、Cu DHg、Ag6均能将Fe2O3还原成Fe的一组物质是()ACO、O2、H2 BCO、H2、CCCO2、H2O、O2 DCO2、O2、C知识点三铝热反应7铝能用来冶炼难熔金属(如Cr、V、Mn等)，这是因为铝()A有两性B有良好的导电性C熔点低D有还原性，且在反应中放出大量
5、热8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。把内层纸漏斗取出，在底部剪一个小孔，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炒干的氧化铁粉末和2 g铝粉混合均匀，放在纸漏斗中，上面加上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_是氧化剂，_是还原剂，该反应称为_反应。(2)选出该实验的实验现象(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
6、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：_。练基础落实1金属冶炼的实质是()A金属元素失去电子B金属元素获得电子C金属元素被氧化了D金属元素可能被氧化了，也可能被还原了2金属材料在日常生活、生产中有着广泛的运用，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都是用电解其熔融的氯化物制得的3从金属被利用的历史来看，先是青铜器时代，而后是铁器时代，铝的利用是近几百年的事。下列跟这个先后顺序有关的是()地壳中金属元素的含
7、量金属活动性顺序金属的导电性金属冶炼的难易程度金属的延展性A B C D4能用热分解法制得的金属是()AFe BAg CMg DNa5下列化学反应在金属冶炼工业中还没有得到应用的是()A2NaCl(熔融)2NaCl2BAl2O33C2Al3COCFe2O33CO2Fe3CO2D2Ag2O4AgO26金属K与Na金属性相近，用K与钠盐共熔时，很难将Na从混合物中分离。若调整温度到一定程度，则可用Na与KCl反应制取金属K。已知四种物质的熔、沸点如下：KNaKClNaCl熔点()63.6597.8770801沸点()774882.91 500(升华)1 431根据平衡移动原理可推知，用Na与KCl
8、反应制K的适宜温度是()A97.8770 B770774 C774882.9 D1 4131 500 7某无色气体X可和红热的单质固体Y反应，得到另一种无色气体Z，Y和Z都可以和灼热的三氧化二铁反应生成X，则X、Z分别是()ACO2、CO BO2、CO2 CCO、O2 DCO、CO2练方法技巧金属冶炼的计算技巧8有0.4 g铁的氧化物，用足量的CO在高温下将其还原，把生成的CO2全部通入足量澄清石灰水中，得到0.75 g沉淀。这种铁的氧化物的化学式是()AFeO BFe2O3CFe3O4 DFeO和Fe2O39将氢气通过10 g氧化铜粉末加热片刻，冷却后剩余固体的质量为8.4 g，那么下列计算
9、正确的是()A有1.6 g水生成B有8.4 g铜生成C有80%的氧化铜被还原D实验时所消耗的氢气不足0.2 g题号123456789答案练综合拓展10关于铝的冶炼，有以下一些问题，请你通过努力，争取完成。(1)工业制备铝一般是通过铝土矿制得纯净的Al2O3，然后电解Al2O3/Na3AlF6得到铝。也可用电解NaClKClAlCl3共熔体方法制铝，且比电解Al2O3/Na3AlF6制铝节省电能约30%，但现在仍用前一种方法制铝，其主要原因是()AAlCl3是共价化合物，其熔融体不导电B电解AlCl3生成的Cl2会污染大气C自然界不存在富含AlCl3的矿石D生产无水AlCl3较困难，成本又较高(
10、2)把分别盛有熔融的氯化钾、氯化镁、氧化铝的三个电解槽串联，在一定条件下通电一段时间后，析出钾、镁、铝的物质的量之比为()A123 B321 C631 D632(3)讨论：含有活泼金属元素的化合物一定是离子化合物吗？并设计简单实验证明你的结论。_第四章化学与自然资源的开发利用第一节开发利用金属矿物和海水资源第1课时金属矿物的开发利用基础落实一、1游离态2化合态正价二、1不活泼(1)2HgO2HgO2(2)2Ag2O4AgO22活泼(1)2NaCl(熔融)2NaCl2(2)MgCl2(熔融)MgCl2(3)2Al2O3(熔融)4Al3O23焦炭一氧化碳氢气(1)Fe2O33CO2Fe3CO2(2
11、)Fe2O32Al2FeAl2O3(3)CuOH2CuH2O4(1)CuSO4Fe=CuFeSO4(2)Cu2SO22CuSO2三、剧烈燃烧大量的热耀眼的白光铁珠引燃剂2AlFe2O32FeAl2O3大量的热耀眼的白光铁单质铁熔点较高焊接钢轨四、1利用率2使用量3回收和再利用4其他材料对点训练1DA中如MnO、AlO都是阴离子；B中如H2、C在还原金属氧化物时，都作还原剂；C中如2ClCl2，非金属阴离子变成非金属单质时，化合价升高，被氧化；D中如Fe3Fe2，正确。2C金属大部分以化合态形式存在于自然界中，且金属元素无负化合价，所以金属冶炼的实质是将化合态金属元素还原为游离态，必定发生氧化还
12、原反应，但是不一定是置换反应，如CO还原Fe2O3。还原剂可以是金属，如Fe还原CuSO4，也可以是非金属，如H2还原CuO。3C利用电子守恒：制1 mol Mn，需电子4 mol，制1 mol W，需电子6 mol，制1 mol Co，需电子 mol，制1 mol Cr，需电子3 mol，可见制1 mol Co消耗Al最少。4B5C金属活动性顺序中，KAl等较活泼的金属一般用电解法，ZnCu等较不活泼的金属一般用热还原法，Hg等可用热分解法，当然各金属的冶炼方法无严格的界线，如Cu可用热还原法，也可用电解法。6BCO、H2、C等还原剂均可将Fe2O3还原为Fe。7D活泼的金属可以作还原剂，将
13、相对不活泼的金属还原出来，铝热反应放出大量的热，使炼得的金属变为液态，便于分离。8(1)Fe2O32AlAl2O32FeFe2O3Al铝热(2)(3)使熔融物易于落下防止溅落物炸裂蒸发皿引起氯酸钾分解引发铝热反应解析(1)铝热反应为2AlFe2O32FeAl2O3，该反应中Fe2O3作氧化剂，Al作还原剂。(2)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，蒸发皿内盛细沙；反应中镁条引起氯酸钾分解；氯酸钾引发铝热反应。课后作业1B大多数金属元素在自然界中以化合态形式存在，其化合价为正价，在冶炼过程中得电子被还原，故B项正确。2
14、D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；合金要比各成分金属的熔、沸点低，硬度大，B正确；因为AlCl3为共价化合物，其熔融态不导电，因此不能用电解AlCl3的方法来冶炼铝，而通常用电解Al2O3的方法。3D金属的活泼性决定了金属冶炼的难易程度。4B热分解法一般用于很不活泼的银、汞等金属的冶炼，它们的化合物大多数不稳定，受热时能够分解为相应的金属单质；而活泼金属的化合物一般相当稳定，受热难分解。因此，比较活泼的钠、镁和铁不能够通过热分解法制得。5B目前金属铝的制备方法是电解氧化铝，其他选项中所涉及的内容均符合生产
15、实际。6C在金属活动性顺序表中，Na排在K的后面，似乎不能从K的熔融盐中置换出K。但将Na与KCl共熔，其共熔体中Na、K、Cl和e自由移动，如果继续加热，则Na、K、NaCl和KCl首先沸腾者先逸出。工业上，就是采用这种原理用Na还原K的，因为K的沸点比Na、NaCl、KCl的沸点都低，且低于NaCl的熔点。7A由Y和Z都可以和灼热的Fe2O3反应生成X，可判断X为CO2，Y为C。CO2和红热的炭反应制得CO。8BCO和铁的氧化物反应时，氧化物中的一个O原子可以生成一个CO2分子，每一个CO2分子可以生成一个CaCO3，所以有下列的关系式，假设0.4 g该氧化物中含x g OOCO2CaCO
16、316100x0.75 g解得x0.1223。9C10 g CuO粉末反应后固体的质量为8.4 g，即减少了1.6 g，该差量应该是生成的水中氧元素的质量，生成水中氧元素的物质的量为0.1 mol；水的物质的量为0.1 mol，质量为1.8 g，A项不正确；反应的CuO的物质的量为0.1 mol，其质量为8 g，CuO的转化率为80%，C项正确；生成Cu的物质的量为0.1 mol，消耗H2的质量为0.2 g，加上在加热之前排除空气及停止加热后继续冷却通入的氢气，总质量超过0.2 g，D项不正确。所以应该选C。10(1)CD(2)D(3)不一定。将AlCl3固体加热使之熔化，测其导电性，若不导电
17、，即证明AlCl3不是离子化合物，是共价化合物。解析本题是对电解冶炼铝知识的挖掘，考查了学生运用知识分析问题和解决问题的能力，综合性较强，有一定的挑战性。(1)题中已说明：可以用电解NaClKClAlCl3共熔体方法制铝，所以A选项理由不成立；Cl2虽然会污染大气，但电解NaCl制金属钠时也产生Cl2，况且Cl2还是重要的化工原料，所以排除B；AlCl3能溶于水，自然界中不会存在AlCl3矿石，所以C正确；电解炼铝的电解槽中不能有水，而生产无水AlCl3较困难，成本高，所以D正确。(2)按照串联电路的特点可知，各个电极流过电子的物质的量都是相等的，再根据金属离子的价态计算出产生三种金属的物质的量之比为632，所以选D项。(3)铝是活泼金属，但AlCl3是共价化合物。将AlCl3加热使之熔化，测其导电性，若不导电，则说明AlCl3不是离子化合物，而是共价化合物。
