必修二第四章 第一節(jié)第一課時 開發(fā)利用金屬礦物和海水資源

1、第一節(jié)開發(fā)利用金屬礦物和海水資源第1課時金屬礦物的開發(fā)利用1.了解金屬冶煉的一般原理及冶煉的一般方法。(重點(diǎn))2. 了解金屬回收的意義，樹立資源保護(hù)意識。金屬礦物的開發(fā)利用閱讀教材P88至P90思考與交流，完成以下問題。1金屬在自然界中的存在形態(tài)2金屬的冶煉(1)熱分解法適用于不活潑金屬的冶煉。請寫出下列反應(yīng)的化學(xué)方程式：加熱分解HgO：2HgO2HgO2。加熱分解Ag2O：2Ag2O4AgO2。(2)電解法適用于非?；顫娊饘俚囊睙挕Ｕ堁a(bǔ)全下列反應(yīng)的化學(xué)方程式：冶煉金屬鈉：2NaCl(熔融)2NaCl2冶煉金屬鎂：MgCl2(熔融)MgCl2冶煉金屬鋁：2Al2O3(熔融)4Al3O2。3高溫

2、還原法適用于大多數(shù)中等活潑金屬的冶煉，常用的還原劑有C、CO、H2等。請寫出下列冶煉金屬化學(xué)方程式(下同)：(1)高爐煉鐵：Fe2O33CO2Fe3CO2。(2)鋁熱反應(yīng)煉鐵：Fe2O32Al2FeAl2O3。(3)用氫氣還原氧化銅：CuOH2CuH2O。4其他方法(1)火法煉銅：Cu2SO22CuSO2。(2)濕法煉銅：FeCuSO4=FeSO4Cu。5合理開發(fā)和利用金屬礦物資源【判斷】1黃金的冶煉需要熱分解法。()2金屬冶煉的實(shí)質(zhì)是把金屬從化合態(tài)還原為游離態(tài)。()3工業(yè)上采用熱還法冶煉金屬鈉。()4氧化鎂與鋁粉混合在一定條件下能發(fā)生鋁熱反應(yīng)制得鎂。()鋁熱反應(yīng)1.鋁熱反應(yīng)概念鋁和金屬氧化物

3、在高溫下發(fā)生劇烈反應(yīng)并放出大量熱的化學(xué)反應(yīng)原理Al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鋁熱劑鋁粉和某些金屬氧化物(Fe2O3、Cr2O3、V2O5等)組成的混合物反應(yīng)特點(diǎn)在高溫下進(jìn)行，反應(yīng)迅速并放出大量的熱，新生成的金屬單質(zhì)呈熔融態(tài)且易與Al2O3分離應(yīng)用冶煉難熔的相對較不活潑的金屬，如V、Cr、Mn等；焊接鋼軌等2鋁熱反應(yīng)實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)裝置實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象鎂帶劇烈燃燒，放出一定的熱量，使氧化鐵粉末和鋁粉在較高溫度下發(fā)生劇烈的反應(yīng)。反應(yīng)放出大量的熱，并發(fā)出耀眼的白光。紙漏斗的下部被燒穿，有熔融物落入沙中實(shí)驗(yàn)結(jié)論在高溫下，鋁與Fe2O3發(fā)生反應(yīng)，放出大量的熱注意事項(xiàng)(1)鎂帶要打磨凈表

4、面的氧化膜，否則難以點(diǎn)燃(2)氧化鐵粉末要干燥，鋁粉要沒有被氧化，否則難以反應(yīng)(3)要保證紙漏斗重疊時四周均為四層，且內(nèi)層紙漏斗一定要用水潤濕，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，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【活學(xué)活用】用如圖所示的裝置做鋁熱反應(yīng)實(shí)驗(yàn)，回答下列問題：(1)寫出該反應(yīng)的化學(xué)方程式：_，在該反應(yīng)中，_是氧化劑，_是還原劑，該反應(yīng)稱為_反應(yīng)。(2)選出該實(shí)驗(yàn)的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象：_(填序號)。鎂帶劇烈燃燒放出大量的熱，并發(fā)出耀眼的光芒，火星四射紙漏斗的下部被燒穿有紅熱狀態(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?/p>

5、體(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孔：_；蒸發(fā)皿盛沙：_；鎂帶：_；氯酸鉀：_?！窘馕觥?1)鋁熱反應(yīng)為2AlFe2O32FeAl2O3，該反應(yīng)中Fe2O3作氧化劑，Al作還原劑。(2)全為該鋁熱反應(yīng)的現(xiàn)象。(3)鋁熱反應(yīng)實(shí)驗(yàn)中為使熔融物易落下，通常在內(nèi)層紙漏斗底部剪一個孔；為防止濺落物炸裂蒸發(fā)皿，蒸發(fā)皿內(nèi)盛沙子；反應(yīng)中鎂帶提供熱量使氯酸鉀分解；氯酸鉀分解引發(fā)鋁熱反應(yīng)。【答案】(1)2AlFe2O32FeAl2O3Fe2O3Al鋁熱(2)(3)使熔融物易于落下防止濺落物炸裂蒸發(fā)皿引起氯酸鉀分解引發(fā)鋁熱反應(yīng)預(yù)習(xí)完成后，請把你認(rèn)為難以解決的問題記錄在下面的表格中：問題1問題2問

6、題3問題4實(shí)驗(yàn)探究鋁熱反應(yīng)的產(chǎn)物探究背景右圖是鋁熱反應(yīng)的實(shí)驗(yàn)裝置圖，該反應(yīng)的化學(xué)方程式為2AlFe2O32FeAl2O3。關(guān)于“鋁熱反應(yīng)”的現(xiàn)象有這樣的描述：“反應(yīng)放出大量的熱，并發(fā)出耀眼的光芒”“紙漏斗的下部被燒穿，有熔融物落入沙中”。探究問題1能否利用鋁熱反應(yīng)冶煉鈉或鎂？【提示】不能。鋁熱反應(yīng)的實(shí)質(zhì)是置換反應(yīng)，利用鋁的活潑性置換出較不活潑的金屬，鈉、鎂比鋁活潑，應(yīng)利用電解法冶煉。2已知，Al、Fe2O3、Al2O3、Fe的熔點(diǎn)、沸點(diǎn)數(shù)據(jù)如下：物質(zhì)AlFe2O3Al2O3Fe熔點(diǎn)()6601 4622 0541 535沸點(diǎn)()2 4672 9802 750據(jù)此有同學(xué)推測，鋁熱反應(yīng)所得到的熔融

7、物應(yīng)是鐵鋁合金，該同學(xué)的推測是否合理？請說明理由?！咎崾尽亢侠?。因?yàn)镕e的熔點(diǎn)比Al的熔點(diǎn)高，但比Al的沸點(diǎn)低，即鐵熔化時，Al已熔化但并沒有氣化，因此Fe、Al熔合在一起形成鐵鋁合金。3實(shí)驗(yàn)室欲在常溫下溶解此熔融物，能否選用稀硫酸？能否選用濃硫酸或NaOH溶液？請說明理由?！咎崾尽磕苓x擇稀硫酸，因?yàn)橄×蛩崮芡耆芙獯巳廴谖?，并且不會造成環(huán)境污染；不能選擇濃硫酸或NaOH溶液，因?yàn)闈饬蛩釙笷e、Al鈍化，NaOH溶液不能溶解單質(zhì)鐵。4請?jiān)O(shè)計(jì)一個簡單的實(shí)驗(yàn)方案，證明所得的塊狀熔融物中是否含有金屬鋁?！咎崾尽咳∵m量樣品置于試管中，加入NaOH溶液，若有氣泡產(chǎn)生，說明熔融物中存在金屬鋁；若不產(chǎn)生氣

8、泡，則證明熔融物中不存在金屬鋁。金屬冶煉方法的選擇冶煉金屬一般有下列4種方法：焦炭法；水煤氣(或氫氣、一氧化碳)法；活潑金屬置換法；電解法。這4種方法在工業(yè)上均有應(yīng)用。古代有：.火燒孔雀石煉銅；.濕法煉銅。現(xiàn)代有：.鋁熱法煉鉻；.從光鹵石(MgCl26H2O)中煉鎂。對它們的冶煉方法的分類，不正確的是()A，B，C， D，【思路點(diǎn)撥】【解析】金屬冶煉方法的選擇與金屬在自然界中存在的狀態(tài)、金屬活動性等有關(guān)，需要在理解的基礎(chǔ)上加以記憶：、發(fā)生的反應(yīng)分別是：.Cu2(OH)2CO32CuOCO2H2OC2CuO2CuCO2.FeCuSO4=FeSO4Cu.2AlCr2O3Al2O32Cr.先從光鹵石

9、中提取MgCl2，再電解熔融的MgCl2：MgCl2(熔融)MgCl2則屬于方法，屬于方法，屬于方法，屬于方法。綜上分析，B選項(xiàng)不正確。【答案】B1從石器、青銅器到鐵器時代，金屬的冶煉體現(xiàn)了人類文明的發(fā)展水平。如圖表示了三種金屬被人類開發(fā)利用的大致年限，之所以有先后，主要取決于()A金屬導(dǎo)電性強(qiáng)弱B金屬在地殼中的含量多少C金屬的化合價高低D金屬的活動性強(qiáng)弱【解析】分析圖表知，Al、Fe、Cu三種金屬活動性逐漸減弱，而三種金屬開發(fā)利用的時間由晚到早，由此可判斷金屬活動性越強(qiáng)，冶煉越困難，開發(fā)利用的時間越晚。【答案】D2下列金屬冶煉的反應(yīng)原理，錯誤的是()A2NaCl(熔融)2NaCl2BMgOH

10、2MgH2OCFe3O44CO3Fe4CO2D2HgO2HgO2【解析】KAl等活潑金屬不能用普通的還原劑把它們還原出來，一般采用的是電解熔融鹽或氧化物的方法冶煉。ZnCu等金屬可以用還原劑(如CO、H2、C)等高溫還原的方法冶煉，必要時再用其他方法(比如銅的精煉)進(jìn)一步精煉。更不活潑的金屬由于它們的化合物更不穩(wěn)定，因此一般采用熱分解法冶煉?！敬鸢浮緽3金屬鋰是密度最小的金屬，等質(zhì)量的金屬鋰能釋放出更多的電子，故常用來制造高能量電池。已知鋰的金屬性介于鈉和鎂之間，則下列能冶煉出金屬鋰的方法是()A電解法 B熱還原法C熱分解法 D鋁熱法【解析】可以根據(jù)金屬活動性與金屬冶煉方法之間的聯(lián)系來判斷，鋰

11、的金屬性介于鈉和鎂之間，應(yīng)該與鈉、鎂的冶煉方法相同，都用電解法才能得到金屬單質(zhì)。【答案】A4下列各組物質(zhì)中，均能使Fe2O3還原成單質(zhì)鐵的是()ACO、O2、H2 BCO、CO2、CCCO2、H2O、O2 DAl、C、H2【解析】還原性強(qiáng)的物質(zhì)(如Al、C、H2、CO等)一定條件下都能把鐵從其氧化物中還原出來?！敬鸢浮緿5根據(jù)CO還原鐵的氧化物的實(shí)驗(yàn)裝置圖(如圖所示)，回答下列問題：(1)怎樣知道硬質(zhì)玻璃管中Fe2O3已開始反應(yīng)？_。(2)在A處點(diǎn)燃，可觀察到的現(xiàn)象是_，為什么要在A處點(diǎn)燃？_。(3)實(shí)驗(yàn)結(jié)束時應(yīng)注意的操作是_。先停止通入CO先熄滅酒精噴燈，并繼續(xù)通入CO熄滅酒精噴燈，同時停止

12、通入CO先熄滅酒精噴燈，繼續(xù)通入CO至被還原的鐵粉冷卻，并點(diǎn)燃排出的CO氣體【解析】(1)開始發(fā)生反應(yīng)時，硬質(zhì)玻璃管中紅色物質(zhì)逐漸變黑，B中澄清石灰水開始變渾濁；(2)CO燃燒可見淺藍(lán)色的火焰；因CO有毒，為防止CO污染空氣，必須點(diǎn)燃處理未反應(yīng)的CO；(3)先熄滅酒精噴燈，繼續(xù)通入CO至被還原的鐵粉冷卻，并點(diǎn)燃排出的CO氣體，這樣可以防止鐵在冷卻過程中被氧化及CO污染空氣或使人中毒?！敬鸢浮?1)當(dāng)硬質(zhì)玻璃管中紅色物質(zhì)開始變黑時，B中澄清石灰水開始變渾濁，說明開始發(fā)生反應(yīng)(2)有淺藍(lán)色的火焰因CO有毒，為防止CO污染空氣，必須點(diǎn)燃處理未反應(yīng)的CO(3)A組基礎(chǔ)過關(guān)1工業(yè)上冶煉金屬一般用熱分解法

13、、熱還原法和電解法，由于金屬的化學(xué)活動性不同，因此選用不同的冶煉方法。你認(rèn)為選擇方法主要依據(jù)()A金屬在自然界的存在形式B金屬元素在地殼中的含量C金屬熔點(diǎn)高低D金屬陽離子得電子能力【解析】冶煉金屬選擇方法是根據(jù)金屬活動性，也可認(rèn)為是對應(yīng)金屬陽離子的得電子能力?！敬鸢浮緿2下列說法中正確的是()A金屬的冶煉都是把金屬單質(zhì)從其礦物中分離出來B金屬冶煉過程中，被冶煉的金屬被氧化C金屬冶煉過程中，被冶煉的金屬被還原D金屬冶煉過程中，被冶煉的金屬既可被氧化，也可被還原【解析】金屬的冶煉是將金屬從其化合物中還原出來，金屬在化合物中只能顯正價。冶煉時化合價只可能降低，被還原?！敬鸢浮緾3下列關(guān)于金屬冶煉的說

14、法不正確的是()A熱分解法適用于制備不活潑金屬B熱還原法的常用還原劑是C、H2、CO、Al等C熔融電解法適用于制備不活潑金屬D水溶液中置換法適用于較活潑金屬制取不活潑金屬【解析】熔融電解法適用于制備活潑金屬，熱還原法適用于制備比較活潑的金屬，熱分解法適用于制備不活潑金屬?！敬鸢浮緾4下表中金屬的冶煉原理與方法不完全正確的是()選項(xiàng)冶煉原理方法A2HgO2HgO2熱分解法B2Al2O3(熔融)4Al3O2電解法CCu2SO22CuSO2熱分解法DFe2O32Al2FeAl2O3熱還原法【解析】活潑金屬K、Ca、Na、Mg、Al等用電解法冶煉，中等活潑金屬Zn、Fe、Sn、Pb、Cu等用熱還原法冶

15、煉，不活潑金屬Hg、Ag利用熱分解法冶煉，故A、B、D正確。C錯誤，C項(xiàng)為火法煉銅。【答案】C5分析推理是化學(xué)學(xué)習(xí)的方法之一。下列實(shí)驗(yàn)推理中，正確的是()A金屬的冶煉方法與金屬的活潑性有很大關(guān)系，所以銀和汞可以用熱分解的方法冶煉B鈉比銅活潑，所以鈉可以從硫酸銅溶液中置換出銅C工業(yè)上電解熔融氯化鎂可制得金屬鎂，所以工業(yè)上電解熔融氯化鋁可制得鋁D將鎂條和鋁片用導(dǎo)線連接再插進(jìn)稀NaOH溶液中，鎂條上產(chǎn)生氣泡，說明鎂比鋁活潑【解析】B項(xiàng)，鈉比銅活潑，但將鈉放入硫酸銅溶液中鈉與水反應(yīng)，不能從硫酸銅溶液中置換出銅；C項(xiàng)，工業(yè)上電解熔融氯化鎂可制得金屬鎂，但熔融氯化鋁不導(dǎo)電，所以不能用電解熔融氯化鋁的方法來

16、制取鋁；D項(xiàng)，由于鋁片能夠與NaOH溶液反應(yīng)，而鎂條與NaOH溶液不反應(yīng)，所以將鎂條和鋁片用導(dǎo)線連接再插進(jìn)稀NaOH溶液中，鎂條為原電池正極，鎂條上產(chǎn)生氣泡，但不能說明鎂比鋁活潑。【答案】A6在冶金工業(yè)上，均不能用通常的化學(xué)還原劑制得的一組是()ANa、Ca、Mg、Al、KBNa、K、Zn、Fe、HgCZn、Fe、Cu、Ag、Sn DMg、Al、Zn、Fe、Pb【解析】A項(xiàng)中的金屬均為活潑金屬，通常用電解法冶煉?！敬鸢浮緼7下列化工原理生產(chǎn)中錯誤的是()可以用電解熔融氯化鈉的方法來制取金屬鈉可以用鈉加入氯化鎂的飽和溶液中制取金屬鎂用電解法冶煉鋁時，原料是氯化鋁工業(yè)上用電解氯化鎂的方法制取金屬鎂

17、A BC D【解析】工業(yè)上一般采用電解熔融氯化鈉的方法冶煉金屬鈉；若將鈉加入到氯化鎂溶液中，發(fā)生反應(yīng)：2Na2H2O=2NaOHH2，MgCl22NaOH=Mg(OH)2NaCl，所以不能冶煉金屬鎂；氯化鋁屬于共價化合物，因此不能用氯化鋁做原料，通過電解的方法得到金屬鋁；由于MgO、MgCl2均為離子化合物且熔點(diǎn)：MgCl2MgO，所以工業(yè)上一般以MgCl2為原料通過電解的方法冶煉金屬鎂?！敬鸢浮緼8成語、詩詞話科學(xué)對下列成語或詩句所描述現(xiàn)象的解釋，你認(rèn)為錯誤的是()成語或詩句用化學(xué)知識解釋A唐代李白詩句“風(fēng)吹柳花滿店香”這是生活中常見的一種分子擴(kuò)散運(yùn)動B“烈火見真金”金的性質(zhì)穩(wěn)定，在烈火中也

18、不會發(fā)生反應(yīng)C明代于謙詩句“粉身碎骨渾不怕”它指石灰石碾碎成粉末狀的物理變化過程D成語“百煉成鋼”通過反復(fù)錘煉，減少鐵合金中碳元素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)【解析】詩句“粉身碎骨渾不怕”，描述的是石灰石經(jīng)高溫煅燒之后變成粉末狀的生石灰，是化學(xué)變化?！敬鸢浮緾9冶煉金屬常用以下幾種方法：以C、CO或H2做還原劑的熱還原法利用鋁熱反應(yīng)原理還原的鋁熱法電解法熱分解法下列金屬各采用哪種方法還原最佳(用序號填寫下列空白)：(1)Fe、Zn、Cu等中等活潑金屬_。(2)Na、Mg、Al等活潑或較活潑金屬_。(3)Hg、Ag等不活潑金屬_。(4)V、Cr、Mn、W等高熔點(diǎn)金屬_?！窘馕觥糠浅；顫姷慕饘?，如Na，Mg、Al用

19、電解法冶煉，不活潑的金屬，如Hg、Ag用熱分解法冶煉，較活潑的金屬，如Fe、Zn、Cu用熱分解法冶煉，較活潑的金屬，如Fe、Zn、Cu用熱還原法冶煉，難熔金屬如V、Cr、Mn、W等用鋁熱反應(yīng)冶煉?！敬鸢浮?1)(2)(3)(4)B組能力提升10用鋁熱法還原下列氧化物，制得金屬各1 mol，消耗鋁最少的是()AMnO2 BWO3CCr2O3 DCo3O4【解析】用鋁熱法還原金屬氧化物時，Al作還原劑，金屬氧化物作氧化劑。在反應(yīng)中金屬氧化物被還原為單質(zhì)，顯然，在氧化物中金屬化合價越高，變?yōu)閱钨|(zhì)時需獲得的電子越多，消耗鋁越多；金屬化合價越低，得電子數(shù)越少，消耗鋁越少。以上金屬氧化物中金屬的化合價分別

20、為：Mn(4)、W(6)、Cr(3)、Co()。Co化合價最低，消耗鋁最少。【答案】D11工業(yè)上制備鋁一般是通過鋁土礦制得純凈的Al2O3，然后得到鋁，而不是電解氯化鋁，其主要原因是()AAlCl3是共價化合物，其熔融態(tài)不導(dǎo)電B電解AlC13生成的Cl2會污染大氣C用氫氣還原氧化鋁即可得到鋁DAlCl3不存在【解析】AlCl3是共價化合物其熔融態(tài)不導(dǎo)電，A正確；Cl2雖然會污染大氣，但電解NaCl制金屬鈉時也產(chǎn)生Cl2，況且Cl2還是重要的化工原料，B錯誤；鋁是活潑金屬只能利用電解法制取，C錯誤；固體、溶液中均存在氯化鋁，D錯誤?！敬鸢浮緼12把鋁粉和四氧化三鐵粉末配成鋁熱劑，分成兩等份。第一

21、份在高溫下恰好完全反應(yīng)，然后將生成物和足量鹽酸反應(yīng)；第二份直接投入足量的NaOH溶液中，充分反應(yīng)。則前后兩種情況下生成氣體的體積之比是(相同狀態(tài)下)()A11 B98C34 D43【解析】根據(jù)鋁粉和四氧化三鐵恰好完全反應(yīng)可得，鋁粉和四氧化三鐵粉末的物質(zhì)的量之比為83，故反應(yīng)前后的鋁粉和鐵粉的物質(zhì)的量之比為89，再通過鐵粉與鹽酸的反應(yīng)，以及鋁粉與NaOH溶液的反應(yīng)可知，生成氣體的體積之比為912，即34?！敬鸢浮緾13(雙選)實(shí)驗(yàn)室將9 g鋁粉跟一定量的金屬氧化物粉末混合形成鋁熱劑。發(fā)生鋁熱反應(yīng)之后，所得固體中含金屬單質(zhì)為18 g，則該氧化物粉末可能是()AFe2O3和MnO2 BMnO2和V2

22、O5CCr2O3和V2O5 DFe3O4和FeO【解析】9 g鋁粉可以提供1 mol電子，則氧化物中的金屬元素每得到1 mol電子對應(yīng)的質(zhì)量就應(yīng)該是18 g。三價Fe得到1 mol電子對應(yīng)的質(zhì)量為18.7 g，四價Mn得到1 mol電子對應(yīng)的質(zhì)量為13.8 g，故A對。五價V得到1 mol電子對應(yīng)的質(zhì)量為10.2 g，三價Cr得到1 mol電子對應(yīng)的質(zhì)量為17.3 g，B、C兩項(xiàng)即使9 g鋁粉全部反應(yīng)，所得金屬單質(zhì)的質(zhì)量也不到18 g，故都錯。Fe3O4中的鐵元素得到1 mol電子對應(yīng)的質(zhì)量為21 g，二價Fe得到1 mol電子對應(yīng)的質(zhì)量為28 g，當(dāng)鋁粉有剩余時，D對。【答案】AD14鈦(Ti)因?yàn)榫哂猩衿娴男阅茉絹碓揭鹑藗兊年P(guān)注。常溫下，鈦不和非金屬、強(qiáng)酸反應(yīng)；紅熱時，卻可與常見的非金屬單質(zhì)反應(yīng)。鈦是航空、軍工、電力等方面的必需原料。地殼中含鈦礦石之一稱金紅石(TiO2)，目前大規(guī)模生產(chǎn)鈦的方法是：第一步：金紅石、炭粉混合，在高溫條件下通入Cl2制得TiCl4和一種可燃性氣體，該反應(yīng)的化學(xué)方程式是_，該反應(yīng)的還原劑是_。第二步：在氬氣的氣氛中，用過量的鎂在加熱條件下與TiCl4反應(yīng)制得金屬鈦