高中化學(xué) 第4章 化學(xué)與自然資源的開(kāi)發(fā)利用 第1節(jié) 第1課時(shí) 金屬礦物的開(kāi)發(fā)利用課件 新人教版必修2-新人教版高一必修2化學(xué)課件

1、第一節(jié)開(kāi)發(fā)利用金屬礦物和海水資源第一節(jié)開(kāi)發(fā)利用金屬礦物和海水資源第第1課時(shí)金屬礦物的開(kāi)發(fā)利用課時(shí)金屬礦物的開(kāi)發(fā)利用學(xué)習(xí)目標(biāo)學(xué)習(xí)目標(biāo)核心素養(yǎng)建構(gòu)核心素養(yǎng)建構(gòu)1.了解金屬在自然界中的存在了解金屬在自然界中的存在形式。形式。2掌握金屬的冶煉方法。掌握金屬的冶煉方法。3掌握鋁熱反應(yīng)原理及實(shí)掌握鋁熱反應(yīng)原理及實(shí)驗(yàn)。驗(yàn)。4了解金屬回收和資源保護(hù)了解金屬回收和資源保護(hù)的意義，認(rèn)識(shí)和體會(huì)化學(xué)在自的意義，認(rèn)識(shí)和體會(huì)化學(xué)在自然資源開(kāi)發(fā)和利用中的意義和然資源開(kāi)發(fā)和利用中的意義和作用。作用。知知 識(shí)識(shí) 梳梳 理理一、金屬的冶煉一、金屬的冶煉1金屬在自然界中存在的形態(tài)金屬在自然界中存在的形態(tài)除了除了_、 _等極少數(shù)金屬

2、以外，絕大多數(shù)金屬以等極少數(shù)金屬以外，絕大多數(shù)金屬以_的形式存在于自然界中。在這些金屬化合物中，金屬元素的形式存在于自然界中。在這些金屬化合物中，金屬元素都顯都顯_化合價(jià)?；蟽r(jià)。2金屬冶煉的原理金屬冶煉的原理金屬冶煉的實(shí)質(zhì)是根據(jù)金屬冶煉的實(shí)質(zhì)是根據(jù)_，使金屬礦物中的，使金屬礦物中的金屬陽(yáng)離子金屬陽(yáng)離子_生成金屬單質(zhì)的過(guò)程：生成金屬單質(zhì)的過(guò)程：Mnne=M。金金鉑鉑化合物化合物正正氧化還原反應(yīng)氧化還原反應(yīng)得到電子得到電子3冶煉方法冶煉方法【自主思考自主思考】工業(yè)上利用電解熔融工業(yè)上利用電解熔融MgCl2來(lái)制取來(lái)制取Mg，而，而MgO比比MgCl2更更易獲得，為什么不電解熔融易獲得，為什么不電解

3、熔融MgO制取鎂呢？制取鎂呢？(MgO的熔點(diǎn)：的熔點(diǎn)：2 852 ，MgCl2的熔點(diǎn)：的熔點(diǎn)：714 )提示提示由于由于MgO的熔點(diǎn)遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于的熔點(diǎn)遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于MgCl2的熔點(diǎn)，將的熔點(diǎn)，將MgO熔熔融需要能量較多，所以采用電解熔融融需要能量較多，所以采用電解熔融MgCl2的方法制取的方法制取Mg，冶煉金屬也要考慮節(jié)能減排。，冶煉金屬也要考慮節(jié)能減排。二、金屬礦物的開(kāi)發(fā)利用二、金屬礦物的開(kāi)發(fā)利用1合理開(kāi)發(fā)利用金屬資源合理開(kāi)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，因此金染，地球上的金屬

4、資源是有限的，是不可再生的，因此金屬資源應(yīng)屬資源應(yīng)_。2有效利用金屬資源的途徑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。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。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。使用其他材料代替金屬材料。合理地開(kāi)發(fā)利用合理地開(kāi)發(fā)利用效效 果果 自自 測(cè)測(cè)1判斷正誤，正確的打判斷正誤，正確的打“”，錯(cuò)誤的打，錯(cuò)誤的打“”。(1)黃金的冶煉可用熱分解法黃金的冶煉可用熱分解法()(2)金屬陽(yáng)離子被還原，一定會(huì)得到金屬單質(zhì)金屬陽(yáng)離子被還原，一定會(huì)得到金屬單質(zhì)()(3)工業(yè)上電解工業(yè)上電解MgCl2溶液制取溶液

5、制取Mg()答案答案(1)(2)(3)2.下列有關(guān)金屬的工業(yè)制法中，正確的是下列有關(guān)金屬的工業(yè)制法中，正確的是()A制鈉：用海水為原料制得精鹽，再電解純凈的制鈉：用海水為原料制得精鹽，再電解純凈的NaCl溶液溶液B制鐵：以鐵礦石為原料，制鐵：以鐵礦石為原料，CO還原得鐵還原得鐵C制鎂：用海水為原料，經(jīng)一系列過(guò)程制得氧化鎂固體，制鎂：用海水為原料，經(jīng)一系列過(guò)程制得氧化鎂固體， H2還原得鎂還原得鎂D制鋁：從鋁土礦中獲得氧化鋁再得到氯化鋁固體，電解制鋁：從鋁土礦中獲得氧化鋁再得到氯化鋁固體，電解 熔融的氯化鋁得到鋁熔融的氯化鋁得到鋁解析解析電解法制取金屬鈉時(shí)，需要電解熔融的電解法制取金屬鈉時(shí)，需要

6、電解熔融的NaCl，而不是，而不是其溶液，其溶液，A項(xiàng)錯(cuò)誤；鎂的還原性很強(qiáng)，不能用熱還原法來(lái)制項(xiàng)錯(cuò)誤；鎂的還原性很強(qiáng)，不能用熱還原法來(lái)制取，而應(yīng)用電解熔融氯化鎂的方法，取，而應(yīng)用電解熔融氯化鎂的方法，C項(xiàng)錯(cuò)誤；熔融的氯化鋁項(xiàng)錯(cuò)誤；熔融的氯化鋁不導(dǎo)電，故不能電解其熔融物制取金屬鋁，而應(yīng)電解熔融的氧不導(dǎo)電，故不能電解其熔融物制取金屬鋁，而應(yīng)電解熔融的氧化鋁，化鋁，D項(xiàng)錯(cuò)誤。項(xiàng)錯(cuò)誤。答案答案B探究一、金屬的活潑性與冶煉方法探究一、金屬的活潑性與冶煉方法【合作交流合作交流】1人類使用金屬的年代先后順序與金屬的活動(dòng)性有什么關(guān)人類使用金屬的年代先后順序與金屬的活動(dòng)性有什么關(guān)系系？提示提示金屬冶煉方法的選擇

7、取決于金屬在自然界中的存在金屬冶煉方法的選擇取決于金屬在自然界中的存在狀態(tài)和金屬的活潑性。金屬越活潑，冶煉時(shí)所需條件要求狀態(tài)和金屬的活潑性。金屬越活潑，冶煉時(shí)所需條件要求越高，在人類歷史上出現(xiàn)的相對(duì)晚一些。金屬越不活潑，越高，在人類歷史上出現(xiàn)的相對(duì)晚一些。金屬越不活潑，冶煉的方法越簡(jiǎn)單，人們使用的時(shí)間越早，所以有青銅、冶煉的方法越簡(jiǎn)單，人們使用的時(shí)間越早，所以有青銅、鐵器等時(shí)代的發(fā)展歷程。鐵器等時(shí)代的發(fā)展歷程。2從自然界中獲得金屬單質(zhì)，是否都必須發(fā)生氧化還原反從自然界中獲得金屬單質(zhì)，是否都必須發(fā)生氧化還原反應(yīng)應(yīng)？提示提示否。有些金屬單質(zhì)化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定，如金、鉑等，在否。有些金屬單質(zhì)化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定，

8、如金、鉑等，在自然界中主要以游離態(tài)形式存在，獲得這些金屬就不需要自然界中主要以游離態(tài)形式存在，獲得這些金屬就不需要發(fā)生氧化還原反應(yīng)，用富集的方法就可以，如淘金。發(fā)生氧化還原反應(yīng)，用富集的方法就可以，如淘金。3在金屬中，鋁元素在地殼中的含量居第一位，為什么鋁的在金屬中，鋁元素在地殼中的含量居第一位，為什么鋁的發(fā)現(xiàn)和使用比銅和鐵要晚得多發(fā)現(xiàn)和使用比銅和鐵要晚得多？提示提示金屬的發(fā)現(xiàn)和使用與金屬的活動(dòng)性密切相關(guān)，金屬金屬的發(fā)現(xiàn)和使用與金屬的活動(dòng)性密切相關(guān)，金屬活動(dòng)性越強(qiáng)，其相應(yīng)的金屬陽(yáng)離子得電子的能力越弱，冶活動(dòng)性越強(qiáng)，其相應(yīng)的金屬陽(yáng)離子得電子的能力越弱，冶煉難度越大。鋁是一種活動(dòng)性較強(qiáng)的金屬，用一

9、般的還原煉難度越大。鋁是一種活動(dòng)性較強(qiáng)的金屬，用一般的還原劑很難將其還原，工業(yè)上采用最強(qiáng)有力的氧化還原手段劑很難將其還原，工業(yè)上采用最強(qiáng)有力的氧化還原手段電解法進(jìn)行冶煉，而銅和鐵用一般的還原劑就可以達(dá)到電解法進(jìn)行冶煉，而銅和鐵用一般的還原劑就可以達(dá)到目的，所以鋁的發(fā)現(xiàn)和使用比銅和鐵要晚得多。目的，所以鋁的發(fā)現(xiàn)和使用比銅和鐵要晚得多?！军c(diǎn)撥提升點(diǎn)撥提升】1金屬的冶煉原理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(yáng)離子得到電子金屬冶煉的實(shí)質(zhì)是使金屬化合物中的金屬陽(yáng)離子得到電子被還原為金屬單質(zhì)的過(guò)程，即：被還原為金屬單質(zhì)的過(guò)程，即：Mnne=M。2金屬活動(dòng)性順序與金屬冶煉方法的關(guān)系金屬活動(dòng)性

10、順序與金屬冶煉方法的關(guān)系金屬的活動(dòng)金屬的活動(dòng)性順序性順序K、Ca、Na、Mg、AlZn、Fe、Sn、Pb(H)、CuHg、AgPt、Au金屬原子失金屬原子失電子能力電子能力強(qiáng)強(qiáng)弱弱金屬離子得金屬離子得電子能力電子能力弱弱強(qiáng)強(qiáng)主要冶煉主要冶煉方法方法電解法電解法熱還原法熱還原法熱分熱分解法解法物理物理方法方法3. 常用的熱還原法常用的熱還原法【典題例證典題例證1】金屬材料在日常生活、生產(chǎn)中有著廣泛的運(yùn)金屬材料在日常生活、生產(chǎn)中有著廣泛的運(yùn)用，下列關(guān)于金屬的說(shuō)法不正確的是用，下列關(guān)于金屬的說(shuō)法不正確的是()A越活潑的金屬越難冶煉越活潑的金屬越難冶煉B合金的性質(zhì)與其成分金屬的性質(zhì)不完全相同合金的性質(zhì)

11、與其成分金屬的性質(zhì)不完全相同C金屬冶煉的本質(zhì)是金屬陽(yáng)離子得到電子變成金屬原子金屬冶煉的本質(zhì)是金屬陽(yáng)離子得到電子變成金屬原子D工業(yè)上金屬工業(yè)上金屬M(fèi)g、Al都是用電解熔融的氯化物制得的都是用電解熔融的氯化物制得的解析解析金屬冶煉的本質(zhì)是金屬陽(yáng)離子得到電子被還原成金屬原金屬冶煉的本質(zhì)是金屬陽(yáng)離子得到電子被還原成金屬原子，因此金屬越活潑，對(duì)應(yīng)金屬陽(yáng)離子氧化性越弱，則金屬越子，因此金屬越活潑，對(duì)應(yīng)金屬陽(yáng)離子氧化性越弱，則金屬越難冶煉，難冶煉，A、C正確；合金要比各成分金屬的熔、沸點(diǎn)低，硬正確；合金要比各成分金屬的熔、沸點(diǎn)低，硬度大，度大，B正確；因正確；因AlCl3為共價(jià)化合物，其熔融態(tài)不導(dǎo)電，因此為

12、共價(jià)化合物，其熔融態(tài)不導(dǎo)電，因此不能用電解不能用電解AlCl3的方法來(lái)冶煉鋁，而通常用的方法來(lái)冶煉鋁，而通常用電解熔融電解熔融Al2O3的的方法來(lái)冶煉鋁方法來(lái)冶煉鋁。答案答案D【學(xué)以致用學(xué)以致用1】冶煉金屬一般有下列四種方法：冶煉金屬一般有下列四種方法：焦炭法焦炭法水煤氣水煤氣(或氫氣，或一氧化碳或氫氣，或一氧化碳)法法活潑金屬置換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。古代有電解法。四種方法在工業(yè)上均有應(yīng)用。古代有()火燒火燒孔雀石煉銅；孔雀石煉銅；()濕法煉銅；現(xiàn)代有濕法煉銅；現(xiàn)代有()鋁熱法煉鉻；鋁熱法煉鉻；()從光鹵石中煉鎂，對(duì)它們的冶煉方法的分析不正確的是從光鹵石中煉鎂，對(duì)

13、它們的冶煉方法的分析不正確的是()A()用用B()用用C()用用 D()用用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)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。及金屬的活動(dòng)性。()、()、()、()發(fā)生的反應(yīng)分別是發(fā)生的反應(yīng)分別是答案答案B探究二、鋁熱反應(yīng)探究二、鋁熱反應(yīng)【合作交流合作交流】1鋁熱反應(yīng)實(shí)驗(yàn)中鎂條與氯酸鉀的作用是什么鋁熱反應(yīng)實(shí)驗(yàn)中鎂條與氯酸鉀的作用是什么？提示提示鎂條的作用是燃燒放出大量的熱引發(fā)鎂條的作用是燃燒放出大量的熱引發(fā)KClO3分解，分解，氯酸鉀的作用是供氧劑。氯酸鉀的作用是供氧劑。2為什么要在承接反應(yīng)物的蒸發(fā)皿中墊有細(xì)沙？為什么要在承

14、接反應(yīng)物的蒸發(fā)皿中墊有細(xì)沙？提示提示因?yàn)殇X熱反應(yīng)是一個(gè)典型的放熱反應(yīng)，反應(yīng)中放出因?yàn)殇X熱反應(yīng)是一個(gè)典型的放熱反應(yīng)，反應(yīng)中放出的大量熱能夠使鐵熔化，為了防止蒸發(fā)皿炸裂及熔融的金的大量熱能夠使鐵熔化，為了防止蒸發(fā)皿炸裂及熔融的金屬濺出傷人，所以要墊細(xì)沙。屬濺出傷人，所以要墊細(xì)沙。3鋁熱反應(yīng)在工業(yè)上有哪些重要應(yīng)用？鋁熱反應(yīng)在工業(yè)上有哪些重要應(yīng)用？提示提示(1)冶煉熔點(diǎn)高的金屬，如釩、鉻、錳等；冶煉熔點(diǎn)高的金屬，如釩、鉻、錳等；(2)在野外在野外焊接鋼軌。焊接鋼軌?！军c(diǎn)撥提升點(diǎn)撥提升】1鋁熱反應(yīng)鋁熱反應(yīng)概念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

15、化學(xué)反應(yīng)熱的化學(xué)反應(yīng)原理原理Al作還原劑，另一種氧化物作氧化劑，用鋁將氧化作還原劑，另一種氧化物作氧化劑，用鋁將氧化物中的金屬置換出來(lái)物中的金屬置換出來(lái)鋁熱鋁熱劑劑鋁粉和某些金屬氧化物鋁粉和某些金屬氧化物(Fe2O3、Cr2O3、V2O5等等)組組成的混合物成的混合物反應(yīng)反應(yīng)特點(diǎn)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)且易與的金屬單質(zhì)呈熔融態(tài)且易與Al2O3分離分離應(yīng)用應(yīng)用冶煉難熔的相對(duì)較不活潑的金屬，如冶煉難熔的相對(duì)較不活潑的金屬，如V、Cr、Mn等；焊接鋼軌等等；焊接鋼軌等2. 鋁熱反應(yīng)實(shí)驗(yàn)鋁熱反應(yīng)實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)操作實(shí)驗(yàn)操作實(shí)

16、驗(yàn)現(xiàn)象實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象(1)鎂條劇烈燃燒；鎂條劇烈燃燒；(2)氧化鐵粉末和鋁粉發(fā)生劇烈氧化鐵粉末和鋁粉發(fā)生劇烈的反應(yīng)；的反應(yīng)；(3)反應(yīng)放出大量的熱，并發(fā)出耀眼的白反應(yīng)放出大量的熱，并發(fā)出耀眼的白光；光；(4)紙漏斗的下部被燒穿，有熔融物落入沙中紙漏斗的下部被燒穿，有熔融物落入沙中實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)結(jié)論結(jié)論在高溫下，鋁與在高溫下，鋁與Fe2O3發(fā)生反應(yīng)，放出大量的熱發(fā)生反應(yīng)，放出大量的熱注意注意事項(xiàng)事項(xiàng)(1)鎂條要打磨凈表面的氧化膜，否則難以點(diǎn)燃鎂條要打磨凈表面的氧化膜，否則難以點(diǎn)燃(2)氧化鐵粉末要干燥，鋁粉要沒(méi)有被氧化，否則難氧化鐵粉末要干燥，鋁粉要沒(méi)有被氧化，否則難以反應(yīng)以反應(yīng)(3)要保證紙漏斗重疊時(shí)四周

17、均為四層，且內(nèi)層紙漏要保證紙漏斗重疊時(shí)四周均為四層，且內(nèi)層紙漏斗一定要用水潤(rùn)濕，以防高溫物質(zhì)從四周濺出斗一定要用水潤(rùn)濕，以防高溫物質(zhì)從四周濺出(4)蒸發(fā)皿中的細(xì)沙要適量，既要防止蒸發(fā)皿炸裂，蒸發(fā)皿中的細(xì)沙要適量，既要防止蒸發(fā)皿炸裂，又要防止熔融的液體濺出傷人又要防止熔融的液體濺出傷人(5)實(shí)驗(yàn)裝置要與人有一定距離，防止人被燒傷實(shí)驗(yàn)裝置要與人有一定距離，防止人被燒傷【典題例證典題例證2】如右圖所示，用兩張圓如右圖所示，用兩張圓形濾紙分別折疊成漏斗狀，套在一形濾紙分別折疊成漏斗狀，套在一起，使四周都有四層。把內(nèi)層漏斗取起，使四周都有四層。把內(nèi)層漏斗取出，在底部剪一個(gè)孔，用水潤(rùn)濕，再出，在底部剪一個(gè)

18、孔，用水潤(rùn)濕，再跟另一紙漏斗套在一起，架在鐵圈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。把上，下面放置盛沙的蒸發(fā)皿。把5 g炒干的氧化鐵粉末加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。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(guò)以上實(shí)驗(yàn)信息，回答下列問(wèn)題。觀察發(fā)生的現(xiàn)象。通過(guò)以上實(shí)驗(yàn)信息，回答下列問(wèn)題。(1)寫出該反應(yīng)的化學(xué)方程式：寫出該反應(yīng)的化學(xué)方程式：_；在該反應(yīng)中，在該反應(yīng)中，_(填化學(xué)式，下同填化學(xué)式，下同)是氧化劑，是氧化劑，_是還原劑，

19、該反應(yīng)稱為是還原劑，該反應(yīng)稱為_(kāi)反應(yīng)。反應(yīng)。(2)選出該實(shí)驗(yàn)的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象：選出該實(shí)驗(yàn)的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象：_(填寫在橫線上填寫在橫線上)。鎂條劇烈燃燒；鎂條劇烈燃燒；放出大量的熱，并發(fā)出耀眼的光芒，火星放出大量的熱，并發(fā)出耀眼的光芒，火星四射；四射；紙漏斗的下部被燒穿；紙漏斗的下部被燒穿；有紅熱狀態(tài)的液珠落入蒸發(fā)有紅熱狀態(tài)的液珠落入蒸發(fā)皿內(nèi)的細(xì)沙上，液珠冷卻后變?yōu)楹谏腆w。皿內(nèi)的細(xì)沙上，液珠冷卻后變?yōu)楹谏腆w。(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：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：蒸發(fā)皿盛沙：_；鎂條：鎂條：_；氯酸鉀：氯酸鉀：_。(4)如何用簡(jiǎn)單的方法證明生成物