高中化第四章化与自然资源的开发利用4.1.1金属矿物的开发利用课件必修2

重难点一 重难点二
知识点拨
1.铝热反应
定义
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
引发操作 在铝热剂上放 KClO3,插上镁条并点燃镁条
4.其他方法
(1)火法炼铜:Cu2S+O2 2Cu+SO2。 (2)湿法炼铜:Fe+CuSO4 FeSO4+Cu。
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三、有效利用金属资源的途径 1.提高金属矿物的利用率。 2.减少金属的使用量。 3.加强金属资源的回收和再利用。 4.使用其他材料代替金属材料。
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1.判断下列说法是否正确。正确的画“√”,错误的画“×”。 (1)在自然界中金属都以化合态存在。( ) (2)金属冶炼过程中,金属化合物得到电子发生氧化反应。( ) (3)铝热剂是纯净物。( ) (4)铝热反应是放热反应。( ) 解析:(1)部分活动性差的金属在自然界中以游离态存在,如金。 (2)金属冶炼过程中,金属元素得电子发生还原反应。 (3)铝热剂是铝和金属氧化物的混合物。 (4)铝热反应放出大量的热。 答案:(1)× (2)× (3)× (4)√
1234
2.下列金属一般用电解熔融盐的方法冶炼的是( ) A.活动性强的金属 B.活动性弱的金属 C.人类较早使用的金属 D.明代作货币的金属 解析:金属活动性强的金属如Na、K、Mg、Ca等,一般用电解熔融 盐的方法冶炼。 答案:A
1234
3.铝能用于冶炼熔点高的金属(如Cr、V、Mn等),这是因为铝具有 () A.两性 B.导电性好 C.熔点低 D.还原性,在冶炼反应中放出大量的热量 解析:铝在冶炼反应中放出大量的热量,利用这一特点可以用来还 原一些熔点高的金属,故该反应也称为铝热反应。 答案:D
(2)①②③④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。
答案:(1)2Al+Fe2O3
2Fe+Al2O3 Fe2O3 Al 铝热 (2)①
②③④ (3)使熔融物易于落下 防止溅落物炸裂蒸发皿 引起氯
意义和作用
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一、金属在自然界的存在形态
二、金属的冶炼 1.热分解法 适用于不活泼金属的冶炼。请写出下列反应的化学方程式。
(1)加热分解 HgO:2HgO 2Hg+O2↑。
(2)加热分解 Ag2O:2Ag2O 4Ag+O2↑。
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2.电解法 适用于非常活泼金属的冶炼。请补全下列反应的化学方程式。
①镁条剧烈燃烧 ②放出大量的热,并发出耀眼的光芒,火星四
射 ③纸漏斗的下部被烧穿 ④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
(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:
。
重难点一 重难点二
解析:(1)铝热反应为2Al+Fe2O32Fe+Al2O3,该反应中Fe2O3作氧化 剂,Al作还原剂。
实验 结论
在高温下,铝与 Fe2O3 发生反应,放出大量的热
重难点一 重难点二
(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
注意 事项
(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
酸钾分解 引发铝热反应
重难点一 重难点二
成功体验2 下列氧化物不能与铝粉组成铝热剂的是( )
2O3
222O5
解析:铝热反应的本质是铝置换活动性比它弱的金属。
答案:C
1234
1.已知一些金属单质的发现与其金属活动性存在着某种必然的联 系,请你推测:下列事件发生在铁器时代之前的是( ) A.金属铝的冶炼 B.青铜器时代 C.金属钾的使用 D.戴维发现金属钠 解析:金属单质的发现和使用与金属活动性顺序相反,即金属越不 活泼越易被还原成金属单质,被发现和使用的越早,比铁不活泼的 金属在四个选项中只有Cu,故选B。 答案:B

般的还原剂就可以达到目的,所以铝的发现和使用比铜和铁要晚得
多。
重难点一 重难点二
知识点拨 1.金属冶炼方法的选择 少数不活泼的金属在自然界中以单质形式存在,如金、铂等。大 部分金属以化合态形式存在于自然界,金属越不活泼,从其化合物 中还原出来越容易,金属越活泼,从其化合物中还原出来越困难。 2.金属活动性顺序与金属冶炼的关系
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
重难点一 重难点二
典例引领 例题2导学号52090107用如图所示的装置做铝热反应实验,回答 下列问题:
重难点一 重难点二
(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: (填序号)。
电解熔融盐 或氧化物
热还原法
Hg、Ag Pt、Au
热分解 法
富集法
直流电提供 H2、CO、
加热 物理方法或
电子
C、Al 等,加热(△) (△) 化学方法
重难点一 重难点二
3.金属冶炼的热还原法 (1)热还原法的分类。
(2)热还原法的优缺点。 ①用H2作还原剂时,生成产物H2O在高温下以H2O(g)蒸发出去,使 制得的金属纯度较高,但成本也较高。
②用CO作还原剂冶炼金属时,CO一般在冶炼炉中通过下列反 应生成C:+O2 CO2,CO2+C 2CO, 所以用CO还原法冶炼得到的 金属中混有杂质C,纯度不高。
重难点一 重难点二
③用C作还原剂冶炼得到的金属往往混有焦炭和碳化物,得不到 纯度较高的金属。
④用铝热反应冶炼金属,虽克服了被冶炼金属及其氧化物熔点高、 难冶炼的问题,但是成本较高。
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2.想一想,连一连。
金属
冶炼方法
(1)Na、Mg
A.热分解法
(2)Fe、Cu
B.高温还原法
(3)Hg、Ag
C.电解法
答案:(1)C (2)B (3)A
重难点一 重难点二
重难点一金属的冶炼方法 情景引入
重难点一 重难点二
讨论探究
1.根据金属冶炼的方法讨论,金属冶炼的实质是什么?
提示:金属冶炼的实质是金属离子得到电子被还原为金属单质的
重难点一 重难点二
重难点二铝热反应
情景引入
铝热反应的实验装置
重难点一 重难点二
讨论探究 1.铝热反应实验中镁条与氯酸钾的作用是什么? 提示:镁条的作用是燃烧放出大量的热引发KClO3分解,氯酸钾的 作用是供氧剂。 2.能否利用铝热反应冶炼镁? 提示:Mg的活动性强于Al,不能用Al还原MgO制得Mg。
重难点一 重难点二
典例引领
例题1导学号52090106下表中金属的冶炼原理与方法不完全正
确的是( )
选项 冶炼原理
方法
A 2HgO 2Hg+O2↑
热分解法
B 2Al2O3(熔融)
4Al+3O2↑
电解法
C Cu2S+O2 2Cu+SO2
热分解法
D Fe2O3+2Al 2Fe+Al2O3
热还原法
解析:活泼金属K、Ca、Na、Mg、Al等用电解法冶炼,中等活泼金
活动性顺序
K、Ca、Na、Zn、Fe、Sn、 Hg、 Pt、
Mg、Al Pb(H)、Cu
Ag Au
单质还原性(原 子失电子能力)
强弱
阳离子氧化性(离子 得电子能力)
弱
强
重难点一 重难点二
活动性 顺序 金属冶 炼方法 还原剂 或特殊 措施
续表
K、Ca、Na、Zn、Fe、Sn、
Mg、Al Pb(H)、Cu
4.下列金属冶炼的反应原理,错误的是( )
1234
A.2NaCl(熔融) 2Na+Cl2↑ B.MgO+H2 Mg+H2O C.Fe3O4+4CO 3Fe+4CO2 D.2HgO 2Hg+O2↑
解析:K~Al等活泼金属不能用普通的还原剂把它们还原出来,一般 采用的是电解熔融盐或氧化物的方法冶炼。Zn~Cu等金属可以用 还原剂(如CO、H2、C等)高温还原的方法冶炼,必要时再用其他方 法(比如铜的精炼)进一步精炼。更不活泼的金属由于它们的化合 物更不稳定,因此一般采用热分解法冶炼。 答案:B
反应特点 应用
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 Al2O3 分离
冶炼难熔的相对较不活泼的金属,如 V、Cr、Mn 等; 焊接钢轨等
重难点一 重难点二
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
过程,Mn++ne-
M。
2.在金属中,铝元素在地壳中的含量居第一位,为什么铝的发现和
使用比铜和铁要晚得多?
提示:金属的发现和使用与金属的活动性密切相关,金属活动性
越强,其相应的金属阳离子得电子的能力越弱,冶炼难度越大。铝
是一种活动性较强的金属,用一般的还原剂很难将其还原,工业上
采用最强有力的氧化还原手段——电解法进行冶炼,而铜和铁用一
(1)冶炼金属钠:2NaCl(熔融) (2)冶炼金属镁:MgCl2(熔融)
2Na+Cl2↑。 Mg+Cl2↑。
(3)冶炼金属铝:2Al2O3(熔融)
4Al+3O2↑。
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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C、CO、H2 等。请写出下列冶炼金属的化学方程式(下同)。 (1)高炉炼铁:Fe2O3+3CO 2Fe+3CO2。 (2)铝热反应炼铁:Fe2O3+2Al 2Fe+Al2O3。 (3)用氢气还原氧化铜:CuO+H2 Cu+H2O。
高中化第四章化与自然资源的开
发利用4.1.1金属矿物的开发利用 课件必修2
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
学习目标
思维脉络
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
4.了解金属回收和资源
保护的意义
5.认识和体会化学在自 然资源开发和利用中的
谢谢观赏！
2020/11/5
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属Zn、Fe、Sn、Pb、Cu等用热还原法冶炼,不活泼金属Hg、Ag利用
热分解法冶炼,故A、B、D三项正确。C项错误,C项为火法炼铜。
答案:C
重难点一 重难点二
重难点一 重难点二
成功体验1 金属材料在日常生活、生产中有着广泛的应用,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都是用电解熔融的氯化物制得的 解析: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的方法来冶炼铝。 答案:D