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第四章 化学与自然资源的开发利用

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 情景设疑 目标定位 随着经济和社会的发展,各种各样的金属应用越来越广,但绝大多数的金属元素以化合物的形式存在于自然界的金属矿物中.

那么,怎样从金属矿物中得到金属呢?不同的金属冶炼方法是否相同呢?(附录见下页) 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意义和作用.

(二)金属的冶炼1.冶炼原理金属冶炼的实质是根据_使金属矿物中的金属阳离子________生成金属单质的过程:Mn++ne-===M. 氧化还原反应 得到电子 2.冶炼方法 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. (3)用C作还原剂冶炼得到的金属往往混有焦炭和金属碳化物,得不到纯度较高的金属.(4)用铝热反应冶炼金属,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.[特别提醒] 同一种金属可能有不同的冶炼方法,可根据原料、生产设备、金属的用途等来确定,如金属Cu可用热还原法、湿法冶炼. 解析:Na、Mg很活泼,应用电解法,A正确,B错误;

铁属较活泼金属,可用热还原法,C正确;

较不活泼金属汞可用热分解法,D正确.答案:B 实验操作 实验现象 镁条剧烈燃烧,放出一定的热,使氧化铁粉末和铝粉在较高温度下发生剧烈的反应.反应放出大量的热,并发出耀眼的白光.纸漏斗的下部被烧穿,有熔融物落入沙中 实验结论 在高温下,铝与Fe2O3发生反应,放出大量的热 2.铝热反应 概念 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(Fe3O

4、Cr2O

3、V2O5等)组成的混合物 反应特点 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 应用 冶炼难熔的相对较不活泼的金属,如V、Cr、Mn等;

焊接钢轨等 [特别提醒] 实验注意事项:(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;

(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. 2.铝用来焊接钢轨是利用 ( )A.铝同氧气反应生成稳定的保护层B.铝是热的良导体C.铝是强还原剂,铝热反应放热D.铝合金强度大解析: 铝是强还原剂,铝热反应放出大量的热,可达到很高的温度,生成了Al2O3和液态铁,从而将钢轨焊接在一起.答案:C 解析: 活泼金属K、Ca、Na、Mg、Al等用电解法冶炼,中等活泼金属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正确,C错误.答案: C [规律方法] 选择金属冶炼的方法要依据金属在自然界中的存在形态和金属的活泼性.金属活动性顺序表中,金属的位置越靠前越难被还原,金属的位置越靠后越容易被还原. 1.下列金属的工业制法正确的是( )A.制钛:用金属钠置换出氯化钛(TiCl4)溶液中的钛 B.炼铁:用焦炭和空气反应产生的一氧化碳在高温下还原铁矿石中的铁C.制钠:用海水作原料制得精盐,再电解纯净氯化钠溶液得到金属钠D.炼铜:用黄铜矿经电解精炼得到纯度为99.9%的铜 解析: 金属钠在溶液中无法置换出金属钛,因为钠首先与水发生反应,A项错误;