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第四章 化学与自然资源的开发利用学案

第一节 开发利用金属矿物和海水资源（第1课时）

【重点】1、金属的冶炼方法。2、铝热反应原理及实验。 一、金属矿物的开发利用

1、金属在自然界中的存在形式

（1） 态：金、铂等极少数的不活泼金属以 存在（单质的形式）。

（2） 态：绝大多数金属在自然界中是以 （化合物的形式）存在，如铝以铝土矿形式存在，铁以铁矿石形式存在。

注：金属化合物中，金属元素都显 化合价。 2、金属的冶炼：金属冶炼是工业上将金属从含有金属元素的矿石中 出来的生产过程。金属的 不同，可以采用不同的冶炼方法。总的说来，金属的性质越 ，越容易将其从化合物中 出来。 （1）金属冶炼的一般方法：

①热分解法 对于 金属（活动顺序中，Hg及Hg以后）可以直接用 的方法将金属从其化合物中还原出来，例如：＿HgO ＿Ag2O

②热还原法：在金属活动性顺序表中处于 位置的金属（Zn---Cu), 通常是在高温下用还原剂（ 、 、 、 等）将金属从其化合物中还原出来，例如： Fe2O3+3 CO WO3 + 3H2ZnO + C Cr2O3+2Al 【演示实验4-1】铝热反应 I.操作：课本P89

Ⅱ.实验现象： Ⅲ.化学反应方程式：Fe2O3+2Al

（铝热反应）

（铝热反应）

Ⅳ.铝热剂及应用：

(1)铝热剂：铝粉与某些金属（比铝不活泼的金属）氧化物的混合物。

在高温下发生反应，放出大量的热，其混合物称为铝热剂；反应称为铝热反应。 (2)铝热反应的特点：在高温下引燃后剧烈反应，放出大量的热，产生高温，使被还原出来的金属熔化，与熔渣分离。体现铝的还原性、氧化铝高熔点的性质。 (3)铝热反应的应用：①焊接钢轨；②冶炼高熔点金属：V、Cr、Mn等。

③电解法：活泼金属（活动顺序中：K--- Al）较难用还原剂还原，通常采用电解熔融的金属化合物的方法冶炼活泼金属，例如： 2NaCl（熔融）

电解 电解

MgCl2（熔融）

电解

2Al2O3 （熔融）??

冰晶石④其他方法：火法炼铜Cu2S+O2 2Cu + SO2

湿法炼铜Fe ＋ CuSO4 === FeSO4 ＋ Cu

【总结】金属活动顺序表中不同金属冶炼方法的选择

K Ca Na Mg Al Zn Fe Sn Pb Cu Hg Ag

电解法 热还原法 热分解法

（2）金属提炼一般步骤：① ； ② ； ③ 。

1

3、有效利用金属资源的途径：①提高金属矿物的 ；②减少金属的 ； ③加强金属资源的 ；④使用 代替金属材料，节约矿产资源、保护矿产资源。

【课堂练习】

（ ）1、冶炼金属一般有下列四种方法：①焦炭法，②水煤气（或H2或CO）法，③活泼金属置换法，④电解法。四种方法在工业上均有应用。古代有（Ⅰ）火烧孔雀石法炼铜，（Ⅱ）湿法炼铜，现代有（Ⅲ）铝热法炼铬，（Ⅳ）从光卤石（KCl?MgCl2?6H2O）中炼镁，

对它们的冶炼方法分析不正确的是

A．（Ⅰ）用① B．（Ⅱ）用② C．（Ⅲ）用③ D．（Ⅳ）用④

2、工业上用铝土矿（主要成分是Al2O3）生产铝的过程，可用简单示意图表示如下（图中字母代表有关物质的分子式）

请写出①～④反应的方程式。

① ；② ； ③ ；④ 。 【新知巩固】

（ ）1.关于金属元素在自然界存在的情况的叙述中，正确的是

A、金属元素仅存在于矿物中 B、金属元素存在于矿物和动物体內，但植物体內不含 C、少数金属元素以游离态存在，大多数金属元素以化合态存在

D、金属元素不仅存在矿物中，动物和植物体內也存在少量金属元素 ( )2.下列化学方程式，能用于工业上冶炼金属镁的是

A、2Na+MgCl2==2NaCl+Mg B、MgCl2(熔化)MgO+Cl2 C、2MgO2Mg+O2 D、MgO+CMgO+C ( )3．下列金属①铁、②镁、③锰、④矾、⑤铬。可用铝热法制备的有

A.①②④ B.①②③⑤ C. ①③④⑤ D.①②③④⑤ ( )4．在冶金工业上，通常均不能用化学还原剂制得的金属组是 A．Na、Ba、Mg、A1 B．Zn、Fe、Cu、Ag

C．Na、K、Zn、Fe D．Mg、Al、Zn、Fe

( )5．铝能用于冶炼难熔的金属(如Fe、Mn等)，这是因为铝具有一下性质中的

A.两性 B.导电性好 C熔点低 D．还原性及冶炼反应中放出大量的热 ( )6．下列化工生产原理错误的是 ①可以用电解熔融的氯化钠的方法来制取金属钠 ②可以用钠加入氯化镁饱和溶液中制取镁 ③用电冶铝时，原料是氯化铝④炼铁高炉中所发生的反应都是放热的，故无需加热

A.②③ B.①③ C.①②③ D.②③④

( )7．二战期间，丹麦科学家玻尔被迫离开被德军占领的祖国时，为了表明一定要返回祖国的决心，就把自己获得的金质诺贝尔奖章放在盛有王水的玻璃瓶中留了下来；反应的化学方程式为：Au＋HNO3＋3HCl＝AuCl3＋NO↑＋2H2O；战后，玻尔从溶液中提取金，又重新铸成了奖章。下列方法中，你认为不能从溶有黄金的王水中提取出金的是( )

A.用铁置换 B.电解其水溶液 C.先蒸发水分后灼烧固体 D.过滤

2

( )8．H2作还原剂和金属作还原剂相比，所得金属的纯度的说法正确的是

A．用H2的高 B．用金属的高 C． 二者相同 D． 无法比较

( )9．从金属利用的历史来看，先是青铜器时代，而后是铁器时代，铝的利用是200来年的事。下列跟这个先后顺序有关的是 ①地壳中的金属元素的含量，②金属活动性顺序，③金属的导电性，④金属冶炼的难易程度，⑤金属的延展性

A．①③ B．②⑤ C．③⑤ D．②④

( )10．单质A能从盐溶液中置换出单质B，则下列说法中，不正确的是

A.当A、B都是金属时，A一定比B活动性强 B.当A、B都是非金属时，A一定比B活动性强 C.当A是金属时，B可能是金属，也可能是非金属 D.当A是非金属时，B可能是金属，也可能是非金属

11．汽车尾气(含有烃类、CO、SO2与NO等物质)是城市空气的污染源之一，治理的方法之一是在汽车的排气管上装一个“催化转换器”(用铂、钯合金作催化剂)，它的特点是使CO与NO反应，生成可参与大气生态循环的无毒气体，并促使烃类充分燃烧及SO2的转化。

(1)写出一氧化碳与一氧化氮反应的化学方程式： 。 (2)“催化转换器”的缺点是在一定程度上提高了空气的酸度，其原因是

。 (3)控制城市空气污染源的方法可以有 (多选算错)

A.开发氢能源 B.使用电动车 C.植树造林 D.戴上呼吸面具 12．古代的“药金”外观与金子相似，常误认为是金子(现在屡屡发生的“假元宝”骗人事件)。冶炼方法如下：将碳酸锌、赤铜矿(Cu2O)和木炭混合加热至800℃得金光闪闪的“药金”。试回答下列问题： ⑴“药金”的主要成分是_______。⑵有关的化学反应方程式是：_______________________ 。 ⑶利用你所学的化学知识，设计鉴别真假元宝的方法：_____________________________。 13．实验室的废酸液不能直接倒入下水道，是因为_______________________，工厂师傅在切割钢板时，常用硫酸铜溶液画线，是因为（用化学方程式表示） 。14．粉末状试样A是由等物质的量的MgO和Fe2O3组成的混合物。进行如下实验：

①取适量A进行铝热反应，产物中有单质B生成； ②另取20 gA全部溶于0.15 L 6.0 mol · L-1盐酸中，得溶液C； ③将①中得到的单质B和溶液C反应， 放出1．12 L（标况）气体，同时生成溶液D，还残留有固体物质B； ④用KSCN溶液检验时，溶液D不变色。请填空： （1）①中引发铝热反应的实验操作是 ，产物中的单质B

是 。 （2）②中所发生的各反应的化学方程式是 。 （3）③中所发生的各反应的离子方程式是 。 （4）若溶液D的体积仍视为0．15 L，则该溶液中c (Mg2+)为 ，c(Fe2+)

为 。

第一课时参考答案：

1、（1）游离态 游离态 （2）化合态 化合态 正 2、还原 活动性 稳定 还原

（1） ①不活泼 加热分解 2HgO2Hg+O2↑ 2Ag2O4Ag+O2↑ ②中间 C、CO、H2、活泼金属 Fe2O3+3 CO 2Fe + CO2↑ WO3 + 3H2 ZnO + C Zn + CO↑ Cr2O3+2Al 2Cr+ Al2O3

3

W +3H2O