金属矿物的开发利用含解析.docx

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1、第一节自然资源的开发利用第1课时 金属矿物的开发利用/学案设计+ +学习目标1 .知道金属在自然界中的存在形态。2 .熟悉金属冶炼的方法及原理。3 .认识金属冶炼的原理、方法和理解金属冶炼遵循的一般规律。4 .掌握铝热反应的原理和实验。5 .认识金属回收的意义病立环保意识。重、难点重点:金属冶炼的原理。难点:金属活动性JII页序与金属冶炼方法的关系。i果堂探究主题学习探究过程提升素养每课一题古代炼丹术士葛洪所著抱朴子中记载：“丹砂烧之成水银立献中田利的公屋加 北宋科学家沈括在梦溪笔谈中写道：“信州铅山县有苦泉，流以为鬻中用到叫属的涧。挹其水熬之，则成胆矶，烹胆研则成铜。熬胆帆铁釜，久之亦化为7

2、0-铜。”以上文献中涉及了哪些金属的冶炼?写出相关的化学方程式。主题学习探究过程提升素养知识回顾1.金属活动性顺序：一02.金属元素的金属性与金属单质的还原性和金属阳离子氧化整的关 系在元素周期律中我们已经知道金属越活泼，金属单质的还原性，而对应的金属阳离子的氧化性，即金属阳离子越难得电子被还原。【评价反馈1】从石器、青铜器到铁器时代，金属的冶炼体现了人类 文明的发展水平。下图表示了三种金属被人类开发利用的大致年限， 之所以有先后，主要取决于（）金属元素的金属性与 冶炼难易的关系：O约200年吧1|J6000tliJK Ca Na Mg Al Zn Fe Sn Pb(H) Cu Hg Ag P

3、t Au| 约 2 5OOWA金属的导电性强弱B金属在地壳中的含量多少C金属的化合价高低D金属的活动性强弱续表一、金属在自然界中的存在形式1 .极少数的不活泼金属（如金、笆等）以金属制品的使用早晚的形式存在。绝与金属的活泼性有什么关一、金属在自然界中的存在形式大多数金属以的形式存在。在化合物中，金属元素都系?显 O2.在地壳中，含量最高的金属元素是，其次是3.使用的最早的金属是【思考】从人类使用金属的历史来看，先是青铜器时代,而后是铁器时 代，铝的使用是近百年的事,从中获得什么启示？二、金属的 冶炼原理 及步骤二、金属的冶炼原理及步骤1 .金属冶炼的原理与实质(1)原理:将金属从其化合物中出来

4、用于生产和制造各种金属材料的过程。(2)实质:让化合物中的金属阳离子电子变成金属单质.可表不为_02 .金属冶炼的一般步骤；:提高矿石中有用成分的含量.: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彳导到金属单质(粗)。：采用一定的方法,提炼纯金属。金属冶炼用到的原理是_三、金属冶 炼 的方法3.金属冶炼的方法根据金属活动性顺序中金属的活动性差异，思考选择金属冶炼方法3 的依据是什么？1 .物理提取法:适用于极不活泼的金属，如2 .热分解法:适用于一些不活泼的金属，如i HgO：_.(2)Ag2O：_.【思考】能用加热加0、MgO的方法来冶炼Na和Yg吗？1 .金属冶炼

5、方法的选 择依据：一2.不活泼金属的冶炼方 法续表主题学习探究过程提升素养3.热还原法:适用于金属活动性顺序中处于中间位置的金属， 如_3.热分解法：三, 金属冶 炼 的方法(l)Cu0：_o(2)FeA：_0常见辰原剂:【知蜂展】氧化铁与铝(1)实验装置：03反应的实验(铝热反应)上铁条4.热还原法：1 悯二氨酸钾、粒V 化铁和貂粉Ljz的混合物5.铝热反应的原理：(2)反应的化学方程式：_.实验现象:【总结】铝热反应的定义:-主题镁条的作用:_氨酸钾的作用:_(4)铝热反应的应用冶炼铭、铳、钢等。写出铝与V。反应冶炼钢的化学方程式焊接钢轨。4.电解法:适用于非常活泼的金属，如 NaCJ(2

6、)MgCL：_.ALO【思考】电解制备Mg时所采用的原料为MgCL而不用我0,为什么？6 .铝热反应的特点:_7 .电解法：电解制备A1时所采用的原料为A1。,能不能采用A1CL?【思考与讨论】计算表明，生产Imol铝消耗的电能至少为1. 8X 101； 回收铝制饮料罐得到铝与从铝土矿制铝相比,前者的能耗仅为后者： 的3%5%.通过对上述数据的分析和比较。结合教材中图87和图： 8-2,你想到了什么？启示!：_.；启示2：_。-5.其他方法：(1)湿法炼铜：_。火法炼铜:_【评价反馈百冶炼金属常用以下几种方法:以c、C0或H二作还原剂还原;利用铝热反应原理用A1还原;电解法;热分解法。选出下列

7、金属各采 用哪种方法还原最佳(填序号)。(l)Fe、Zn、Cu等中等活泼的金属：。合理开发利用矿物资源的 途径:提高矿物资源的利用 率；开发环保高效的金属冶炼 方法；防止金属的腐蚀；加强废旧金属的回收利用； 使用其他材料代替金属材 料等.(2)Na、Mg、Al等活泼金属：.(3)Hg、Ag等不活泼金属:。(4)V、Cr、Mn、W等高熔点金属:。主题学习探究过程提升素养【归纳小结】常见金属的冶炼原理和方法项目项目K、 Ca、 Na、 Zn、 Fe、 Sn、Mg. Al Pb、（H）、& gPt、Au金属原子失电子的能力总结金属阳离子得电子的能力主要冶炼方法电解法增强还原剂或特殊措施通电热还原法

8、c、CO、出、 活泼 金属等热分解法物理方法一般分解对应的 富集氧化物核心素养专练L工业上冶炼金属T殳用热分解法、热还原法和电解法。你认为选择方法的主要依据是（）A.金属在自然界的存在形式B.金属元素在地壳中的含量C.金属熔点的高低1 ）.金属阳离子得电子的能力2 .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，使氧化铜在高温条件下分解可制备单质铜C.金属冶炼的实质是金属阳离子得到电子被还原成金属单质D.回收旧金属可以重新制成金属或它们的化合物3 .铝能用于冶炼难熔的金属（如Cr、V、Mn等），这不是因为（）A.铝具有还原性8 .铝具有导电性C.铝较Cr、V、M

9、n等价格便宜D.冶炼反应放出大量的热4.工业制备铝一般是通过铝土矿制得纯净的A1O,然后得到铝。而不是电解氯化铝,其主要原因是 ）A. A1C1 ；是共价化合物，其熔融态不导电B.电解A1CL生成的CL会污染大气C.用氢气还原氧化铝即可得到铝D.A1CL不存在5.宋朝初期，我国已将湿法炼洞应用于生产，其反应原理为（）A. CuO+HiCu+H2OB. CuO+COC&+CUC. Fe+CuSO?!Cu+FeSO4D. Cu2（OH）2CO32CuO+H2O+CO2 tE. 下列关于金属冶炼的说法不正确的是（）A.金属冶炼是指用化学方法将金属由化合态转变为游离态B.天然矿藏很少只含有一种金属元素

10、，往往含有较多杂质C.金属的冶炼方法主要有热分解法、热还原法和电解法三种方法D.金属冶炼一定要用到还原剂COF. 铁是应用最广泛的金属启远古时代人类就学会了炼铁，到目前为止，人类研制出了很多炼铁的方 法。某研究性学习小组同学在实验室中模拟工业炼铁的过程，实验装置如下：（1）写出得到单质铁的化学方程式：实验过程中看到玻璃管内的粉末由红棕色逐渐变黑,请设计一个实验来验证生成了单质 铁:。（3）装置末端气球的作用为o实验结束时，应该先停止加热还是先停止通入co?原因是什么?0G. 镁铝合金在工业上有着广泛的用途，氧化铝是冶炼金属铝的主要原料。从铝土矿（主要成分是A 1, 含有Si（k FeG、MgO

11、等杂质）中提取氧化铝的两种工艺流程如下图所示：回答下列问题：（1）A1。、Si6、Fe。、MgO四种物质中,属于酸性氧化物的是，属于碱性氧化物的是 O流程一中，沉淀是（填化学式，下同）,沉淀是。流程二中,加入烧碱溶解SiO2的化学方程式为。（4）滤液中的可溶性盐是NaC 1、（填化学式），滤液与过量氨水反应的离子方程 式为。在电解氧化铝制取金属铝的反应中,氧化产物与还原产物的质量之比为.INI参考答案课堂探究【每课一题】Hg、Cu；HgSHg+Sx Ie+CuSOf_TeSO+Cu。【提升素养】热分解和置换法【知识回顾】1 . K、Ca、Na、Mg、Al、Zn、Fe、Sn、Pb（H）、Cu、H

12、g、Ag、Pt、Au。2 .越强越弱【提升素养】金属元素的金属性越强,阳离子的氧化性越弱，越难被还原，冶炼越难 【评价反馈1】D一、金属在自然界中的存在形式L游离态（或单质）化合态正价3 .铝（或A1）铁（或Fe）4 .铜（或Cu）【思考】不活泼的金属易得到，使用的越早。【提升素养】越活泼的金属，越难冶炼，使用的越晚二、金属的冶炼原理及步骤1 .还原 得 /（化合态）+小71（游离态）2 .富集冶炼精炼【提升素养】氧化还原反应三、金属冶炼的方法1. Pt、Au2. Hgx Ag （l）2Hg0-2Hg+Pt（2）2Ag2O4Ag+O21【思考】不能,NaQ、MgO加热时不易分解3. Zn、Fe

13、、Sn、Pb、Cu 一 高温H?+CuOIhO+Cu 或 2CuO+C2Cu+C& t高温(2)3C0+Fe：a2Fe+3CO2(合理即可)(3)C、CO、也活泼金属等【知识拓展】高温(2)Fe2O3+2AlAl2O3+2Fe镁条剧烈燃烧，放出大量的热,发出耀眼白光，纸漏斗内剧烈反应，有火星喷射，纸漏斗被烧穿,有熔融 物落入沙中。待熔融物冷却后,除去外层熔渣(A 1。),可以发现落下的是铁珠。【总结】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引燃剂助燃剂(4) 3 V2O5+10A1 -6V+5A12034.K、Ca、Na、Mg、Al2NaCl(熔融)些2Na+Ck f上电解(

14、2)VgCL(熔融)-Mg+Ch t曳解(3)2A1C(熔融)冰晶石 4A1+302 t【提升素养】1 .金属在自然界中的存在形式口金属的活动性2 .物理方法3 . 一般加热分解不活泼金属的氧化物狷到金属单质4 .在加热条件下用还原剂将金属从其氧化物中置换出来5 .利用铝的还原性将不如铝活泼的金属在高温条件下置换出来6 .剧烈的放热反应7 .用电解熔融的金属化合物的方法冶炼活泼金属【思考】MgO的熔点很高，熔融时需要消耗很多的能量,不经济不能,A1C1是共价化合物，熔融状态下没有自由移动的A1二【思考与讨论】启示I ：从铝土矿制铝消耗的能量要远远多于回收铝制饮料罐得到铝消耗的能量，因而在实际生

15、产过 程中要考虑成本。启示2：加强废旧金属的回收和再利用是合理开发和利用金属资源的重要途径。在日常生活中要大力 倡导金属垃圾的分类回收和再利用(或实际生产中,从金属矿物到纯净金属的冶炼过程是一个复杂的过程, 在得到所需产品的同时也会产生废弃物，因此必须考虑废弃物的处理对环境的影响,形成绿色化学观念和 可持续发展的意识。5. (l)Fe+CuSO.FeSO+Cu高温 Cu2s+0?2Cu+S6【评价反馈2】(2) (3)核心素养专练1 .D 2. B 3. B 4. A 5. C 6. D高温7. (l)Fe20；i+3C0 -2Fe+3C0?取少量粉末放于试管中，加入少量稀盐酸,若产生无色、无味气体，则证明生成了单质铁(合理即可)收集CO,防止污染空气先停止加热，防止生成的铁再次被氧化8. (l)SiO2 Fe。,、MgOFe(0lh Mg(0H)2 Al(0II)3 Si(V2aOHNaSiOMW(4)NalICO： H+NH, HQ- NHj+H,Ox A产+3阳？. H;0A1(OH)31 +3NH：(5)8 ： 9