第四章 第一節 開發利用金屬礦物和海水資源金屬礦物的開發利用（1）【學習目標】1. 了解金屬元素在自然界中的存在形態 2.重點掌握金屬冶煉的原理，熟悉金屬冶煉的步驟以及方法?！窘虒W重點】 了解化學方法在金屬礦物開發中的作用【教學難點】 學生在掌握金屬冶煉的一般原理基礎上，了解適用于不同金屬的冶煉方法【教學方法】 探究法【知識鏈接】金屬活動順序表【學習內容】知識點：1、金屬的存在：除了金、鉑等少數金屬外，絕大多數金屬以 的形式存在于自然界。得電子、被還原2、金屬冶煉的含義：簡單地說，金屬的冶煉就是把金屬從礦石中提煉出來。金屬冶煉的實質是把金屬元素從化合態還原為游離態，即（化合態） （游離態）。3、金屬冶煉的一般步驟： (1) ： ，提高礦石中有用成分的含量。(2) ：利用氧化還原反應原理，在一定條件下，用還原劑把金屬從其礦石中還原出來，得到金屬單質（粗）。(3) ：采用一定的方法，提煉純金屬。4、金屬冶煉的方法 熱分解法 在金屬活動順序中，位于汞以后的不活潑金屬可以直接用 的方法從其化合物中還原出來。例如：氧化汞分解： 氧化銀分解： 熱還原法 來完成，常用的還原劑有 、 、 等。例如： 氧化鐵和一氧化碳反應： 氧化銅和氫氣反應： 對于一些高熔點的金屬如鐵、鉻、錳、鎢等可以用 冶煉。實驗： 觀察實驗4-1，完成下列表格現象鋁與氧化鐵反應的化學方程式 討論：在實驗中為什么要在鋁與氧化鐵混合粉末的上面加少量的氯酸鉀固體，中間插一根用砂紙打磨過的鎂條？這個實驗說明什么？ 電解法 對于金屬活動順序表中zn前面非?；顫姷慕饘?，采用一般的還原劑很難將它們還原出來，工業上常用 冶煉，例如： 電解熔融的氯化鎂： 電解熔融的氯化鈉：電解熔融的氧化鋁：5、 (1)回收金屬的意義：節約礦物資源，節約能源，減少環境污染。(2)廢舊金屬的處理方法:回收利用。回收金屬的實例：a.廢舊鋼鐵用于煉鋼； b.廢鐵屑用于制鐵鹽；c.從電影業、照相業、科研單位和醫院x光室回收的定影液中，可以提取金屬銀?！練w納小結】常見金屬的冶煉原理k、ca、na、mg、alzn、fe、sn、pb、(h)、cuhg、agpt、au金屬原子失電子能力金屬離子得電子能力主要冶煉方法還原劑或特殊措施【基礎達標】1金屬冶煉的實質是()a金屬元素失去電子b金屬元素獲得電子c金屬元素被氧化了d金屬元素可能被氧化了，也可能被還原了2金屬材料在日常生活、生產中有著廣泛的運用，下列關于金屬的說法不正確的是()a越活潑的金屬越難冶煉b合金的性質與其成分金屬的性質不完全相同c金屬冶煉的本質是金屬陽離子得到電子變成金屬原子d工業上金屬mg、al都是用電解其熔融的氯化物制得的3從金屬被利用的歷史來看，先是青銅器時代，而后是鐵器時代，鋁的利用是近幾百年的事。下列跟這個先后順序有關的是()地殼中金屬元素的含量金屬活動性順序金屬的導電性金屬冶煉的難易程度金屬的延展性a b c d4能用熱分解法制得的金屬是()afe bag cmg dna5下列化學反應在金屬冶煉工業中還沒有得到應用的是()a2nacl(熔融)2nacl2bal2o33c=2al3cocfe2o33co2fe3co2d2ag2o4ago26金屬k與na金屬性相近，用k與鈉鹽共熔時，很難將na從混合物中分離。若調整溫度到一定程度，則可用na與kcl反應制取金屬k。已知四種物質的熔、沸點如下：knakclnacl熔點()63.6597.8770801沸點()774882.91 500(升華)1 431根據平衡移動原理可推知，用na與kcl反應制k的適宜溫度是()a97.8770 b770774 c774882.9 d1 4131 500 7某無色氣體x可和紅熱的單質固體y反應，得到另一種無色氣體z，y和z都可以和灼熱的三氧化二鐵反應生成x，則x、z分別是()aco2、co bo2、co2 cco、o2 dco、co2練方法技巧金屬冶煉的計算技巧8有0.4 g鐵的氧化物，用足量的co在高溫下將其還原，把生成的co2全部通入足量澄清石灰水中，得到0.75 g沉淀。這種鐵的氧化物的化學式是()afeo bfe2o3cfe3o4 dfeo和fe2o39將氫氣通過10 g氧化銅粉末加熱片刻，冷卻后剩余固體的質量為8.4 g，那么下列計算正確的是()a有1.6 g水生成b有8.4 g銅生成c有80%的氧化銅被還原d實驗時所消耗的氫氣不足0.2 g題號123456789答案【拓展提升】10關于鋁的冶煉，有以下一些問題，請你通過努力，爭取完成。(1)工業制備鋁一般是通過鋁土礦制得純凈的al2o3，然后電解al2o3/na3alf6得到鋁。也可用電解naclkclalcl3共熔體方法制鋁，且比電解al2o3/na3alf6制鋁節省電能約30%，但現在仍用前一種方法制鋁，其主要原因是()aalcl3是共價化合物，其熔融體不導電b電解alcl3生成的cl2會污染大氣c自然界不存在富含alcl3的礦石d生產無水alcl3較困難，成本又較高(2)把分別盛有熔融的氯化鉀、氯化鎂、氧化鋁的三個電解槽串聯，在一定條件下通電一段時間后，析出鉀、鎂、鋁的物質的量之比為()a123 b321 c631 d632(3)討論：含有活潑金屬元素的化合物一定是離子化合物嗎？并設計簡單實驗證明你的結論。_【參考答案】1b大多數金屬元素在自然界中以化合態形式存在，其化合價為正價，在冶煉過程中得電子被還原，故b項正確。2d金屬冶煉的本質是金屬陽離子得到電子被還原成金屬原子，因此金屬越活潑，對應金屬陽離子氧化性越弱，則金屬越難冶煉，a、c正確；合金要比各成分金屬的熔、沸點低，硬度大，b正確；因為alcl3為共價化合物，其熔融態不導電，因此不能用電解alcl3的方法來冶煉鋁，而通常用電解al2o3的方法。3d金屬的活潑性決定了金屬冶煉的難易程度。4b熱分解法一般用于很不活潑的銀、汞等金屬的冶煉，它們的化合物大多數不穩定，受熱時能夠分解為相應的金屬單質；而活潑金屬的化合物一般相當穩定，受熱難分解。因此，比較活潑的鈉、鎂和鐵不能夠通過熱分解法制得。5b目前金屬鋁的制備方法是電解氧化鋁，其他選項中所涉及的內容均符合生產實際。6c在金屬活動性順序表中，na排在k的后面，似乎不能從k的熔融鹽中置換出k。但將na與kcl共熔，其共熔體中na、k、cl和e自由移動，如果繼續加熱，則na、k、nacl和kcl首先沸騰者先逸出。工業上，就是采用這種原理用na還原k的，因為k的沸點比na、nacl、kcl的沸點都低，且低于nacl的熔點。7a由y和z都可以和灼熱的fe2o3反應生成x，可判斷x為co2，y為c。co2和紅熱的炭反應制得co。8bco和鐵的氧化物反應時，氧化物中的一個o原子可以生成一個co2分子，每一個co2分子可以生成一個caco3，所以有下列的關系式，假設0.4 g該氧化物中含x g ooco2caco316100x0.75 g解得x0.1223。9c10 g cuo粉末反應后固體的質量為8.4 g，即減少了1.6 g，該差量應該是生成的水中氧元素的質量，生成水中氧元素的物質的量為0.1 mol；水的物質的量為0.1 mol，質量為1.8 g，a項不正確；反應的cuo的物質的量為0.1 mol，其質量為8 g，cuo的轉化率為80%，c項正確；生成cu的物質的量為0.1 mol，消耗h2的質量為0.2 g，加上在加熱之前排除空氣及停止加熱后繼續冷卻通入的氫氣，總質量超過0.2 g，d項不正確。所以應該選c。10(1)cd(2)d(3)不一定。將alcl3固體加熱使之熔化，測其導電性，若不導電，即證明alcl3不是離子化合物，是共價化合物。解析本題是對電解冶煉鋁知識的挖掘，考查了學生運用知識分析問題和解決問題的能力，綜合性較強，有一定的挑戰性。(1)題中已說明：可以用電解naclkclalcl3共熔體方法制鋁，所以a選項理由不成立；cl2雖然會污染大氣，但電解nacl制金屬鈉時也產生cl2，況且cl2還是重要的化工原料，所以排除b；alcl3能溶于水，自然界中不會存在alcl3礦石，所以c正確；電解煉鋁的電解槽中不能有水，而生產無水alcl3較困難，成本高，所以d正確。(2