1、第四章 第一节 开发利用金属矿物和海水资源金属矿物的开发利用（1）【学习目标】1. 了解金属元素在自然界中的存在形态 2.重点掌握金属冶炼的原理，熟悉金属冶炼的步骤以及方法。【教学重点】 了解化学方法在金属矿物开发中的作用【教学难点】 学生在掌握金属冶炼的一般原理基础上，了解适用于不同金属的冶炼方法【教学方法】 探究法【知识链接】金属活动顺序表【学习内容】知识点：1、金属的存在：除了金、铂等少数金属外，绝大多数金属以 的形式存在于自然界。得电子、被还原2、金属冶炼的含义：简单地说，金属的冶炼就是把金属从矿石中提炼出来。金属冶炼的实质是把金属元素从化合态还原为游离态，即M(+n)（化合态） M(
2、0)（游离态）。3、金属冶炼的一般步骤： (1) ： ，提高矿石中有用成分的含量。(2) ：利用氧化还原反应原理，在一定条件下，用还原剂把金属从其矿石中还原出来，得到金属单质（粗）。(3) ：采用一定的方法，提炼纯金属。4、金属冶炼的方法 热分解法 在金属活动顺序中，位于汞以后的不活泼金属可以直接用 的方法从其化合物中还原出来。例如：氧化汞分解： 氧化银分解： 热还原法 来完成，常用的还原剂有 、 、 等。例如： 氧化铁和一氧化碳反应： 氧化铜和氢气反应： 对于一些高熔点的金属如铁、铬、锰、钨等可以用 冶炼。实验： 观察实验4-1，完成下列表格现象铝与氧化铁反应的化学方程式 讨论：在实验中为什
3、么要在铝与氧化铁混合粉末的上面加少量的氯酸钾固体，中间插一根用砂纸打磨过的镁条？这个实验说明什么？ 电解法 对于金属活动顺序表中Zn前面非常活泼的金属，采用一般的还原剂很难将它们还原出来，工业上常用 冶炼，例如： 电解熔融的氯化镁： 电解熔融的氯化钠：电解熔融的氧化铝：5、 (1)回收金属的意义：节约矿物资源，节约能源，减少环境污染。(2)废旧金属的处理方法:回收利用。回收金属的实例：a.废旧钢铁用于炼钢； b.废铁屑用于制铁盐；c.从电影业、照相业、科研单位和医院X光室回收的定影液中，可以提取金属银。【归纳小结】常见金属的冶炼原理K、Ca、Na、Mg、AlZn、Fe、Sn、Pb、(H)、Cu
4、Hg、AgPt、Au金属原子失电子能力金属离子得电子能力主要冶炼方法还原剂或特殊措施【基础达标】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量金属活动性顺序金属的
5、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)2NaCl2BAl2O33C=2Al3COCFe2O33CO2Fe3CO2D2Ag2O4AgO26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反应制K的适宜温度是
6、()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，那么下列计算正确的是()A有1.
7、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【拓展提升】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(2)把分别盛有熔融
8、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。_【参考答案】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。2D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，
9、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
10、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 OOCO2CaCO316100x0.75 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
11、；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，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。【疑点反馈】：（通过本课学习、作业后你还有哪些没有搞懂的知识，请记录下来）