人教版高一化學(xué)必修2第二學(xué)期第八章8.1.1金屬礦物的開發(fā)利用

人教版高一化學(xué)必2第八章金屬礦物的開發(fā)利用第一節(jié)自然資源的開發(fā)利用金屬礦物的開發(fā)利用核心素養(yǎng)目標(biāo)1.宏觀辨識與微觀探析：了解金屬在自然界中的存在形式，掌握金屬冶煉的一般方法和原理。2.變化觀念與平衡思想：以金屬礦物的開發(fā)利用為例，了解依據(jù)物質(zhì)的性質(zhì)及其變化綜合利用資源的方。3.證據(jù)推理與模型認(rèn)知：能針對某些化學(xué)工藝設(shè)計存在的各種問題，提出處理或解決問題的具體方案4.科學(xué)探究與創(chuàng)新意識：能運用所學(xué)化學(xué)知識分析金屬礦物、海水資源開發(fā)利用對社會可持續(xù)發(fā)展可能帶來的雙重影響，并對這些影響從多個方面進(jìn)行評估5.科學(xué)精神與社會責(zé)任：主動關(guān)心資源開發(fā)利用，形成合理利用自然資源的觀念化綜合利用資源的方法，體會化學(xué)對促進(jìn)人與自然和諧相處的意義。教學(xué)目標(biāo)教學(xué)重點：了解金屬在自然界中的存在形式，掌握金屬冶煉的一般方法和原理。以金屬礦物的開發(fā)利用為例，了解依據(jù)物質(zhì)的性質(zhì)及其變化綜合利用資源的方。能針對某些化學(xué)工藝設(shè)計存在的各種問題，提出處理或解決問題的具體方案。教學(xué)難點：能運用所學(xué)化學(xué)知識分析金屬礦物、海水資源開發(fā)利用對社會可持續(xù)發(fā)展可能帶來的雙重影響，并對這些影響從多個方面進(jìn)行評估金屬礦物的冶煉方法海水資源的開發(fā)利用合理開發(fā)和利用金屬資源的有效途徑金屬礦物的開發(fā)利用海水淡化海水中化學(xué)資源的利用一、金屬礦物的開發(fā)利用1．金屬元素在自然界中的存在形態(tài)金屬元素極少數(shù)大多數(shù)游離態(tài)形式存在，如金、鉑化合態(tài)形式存在2．金屬冶煉的一般原理

將金屬礦物中的金屬從其化合物中還原出來，用于生產(chǎn)各種金屬材料，這一過程在工業(yè)上稱為金屬的冶煉。

金屬的冶煉是利用氧化還原反應(yīng)原理，在一定條件下，使金屬離子得到電子被還原成金屬原子，從而獲得金屬單質(zhì)。

即Mn＋＋ne－=M。熱分解法電解法熱還原法其他方法3．金屬的冶煉方法(1)金屬活潑性與冶煉方法的關(guān)系如下：(2)金屬的冶煉方法分解HgO分解Ag2O2HgO2Hg＋O2↑?2Ag2O4Ag＋O2↑?2NaCl(熔融)2Na＋Cl2↑電解MgCl2(熔融)Mg＋Cl2↑電解2Al2O3(熔融)

4Al＋3O2↑電解冰晶石Fe2O3＋3CO2Fe＋3CO2?2Al＋Fe2O3

Al2O3＋2Fe?Cu2S＋O22Cu＋SO2?Fe＋CuSO4=FeSO4＋Cu冶煉鈉冶煉鎂冶煉鋁高爐煉鐵鋁熱法煉鐵濕法煉銅火法煉銅金屬冶煉原理FeCuMgAlNaFe2O3+3CO===2Fe+3CO2(高爐煉鐵)Fe2O3+2Al===2Fe+Al2O3(鋁熱法煉鐵)高溫高溫Cu2S+O2==2Cu+SO2(火法煉銅)Fe+CuSO4=FeSO4+Cu(濕法煉銅)高溫電解MgCl2(熔融)===Mg+Cl2↑2Al2O3(熔融)===4Al+3O2↑2NaCl(熔融)===2Na+Cl2↑電解冰晶石電解常見金屬的冶煉原理【歸納小結(jié)】CuO+H2==Cu+H2O金屬的發(fā)現(xiàn)與使用、冶煉難度、活潑性三者的關(guān)系？AuAgCuFeAl······金屬越活潑，冶煉難度越大，發(fā)現(xiàn)得通常越晚。公元前一萬年公元前八千年公元前七千年十九世紀(jì)初期十三世紀(jì)初期Fe2O3+2Al2Fe+Al2O3高溫3MnO2+4Al3Mn+2Al2O3高溫Cr2O3+2Al2Cr+Al2O3高溫3Co3O4+8Al9Co+4Al2O3高溫3V2O5+10Al6V+5Al2O3高溫鋁熱劑【知識拓展】鋁熱反應(yīng)冶煉金屬1、概念：2、原理：3、鋁熱劑：5、氯酸鉀作用：6、反應(yīng)的特點：鋁和金屬氧化物在高溫下發(fā)生劇烈反應(yīng)并放出大量熱的化學(xué)反應(yīng)。鋁＋某些金屬氧化物金屬＋氧化鋁

高溫鋁和某些金屬氧化物（如Fe2O3、Cr2O3、V2O5）組成的混合物。在高溫下引燃后劇烈反應(yīng)，放出大量的熱，產(chǎn)生高溫，使被還原出來的金屬熔化，與熔渣分離。體現(xiàn)鋁的還原性、氧化鋁熔點高的性質(zhì)。4、鎂條作用：提供高溫條件（引燃劑）助燃劑【知識拓展】鋁熱反應(yīng)冶煉金屬(1)焊接鋼軌，(2)冶煉金屬?！緦W(xué)以致用】1．金屬元素的原子結(jié)構(gòu)決定了金屬元素的性質(zhì)、在自然界中的存在形式及冶煉方法。(1)金屬的冶煉一般有下列方法：a.焦炭法b.水煤氣(氫氣和一氧化碳)法c.活潑金屬置換法d.電解法請從上述四種方法中選擇相應(yīng)的字母填入表中空格：寫出Al與Cr2O3反應(yīng)的化學(xué)方程式：____________________________。高爐煉鐵濕法煉銅鋁熱法煉鉻工業(yè)上冶煉鋁

a

c

c

d

2Al＋Cr2O3Al2O3＋2Cr高溫(2)銅在地殼中的含量遠(yuǎn)低于鋁，但人類利用銅的歷史遠(yuǎn)早于鋁，這與古代發(fā)生的森林大火有一定的關(guān)系，因為人類在大火之后的灰燼中會發(fā)現(xiàn)紅色發(fā)亮的物質(zhì)?，F(xiàn)在人們認(rèn)識到，這種物質(zhì)就是孔雀石[主要成分為Cu2(OH)2CO3，熱穩(wěn)定性差]在大火中轉(zhuǎn)化而生成的銅，寫出大火中與銅元素有關(guān)的三個化學(xué)方程式：_____________________________________________________________________________________________________________________________________________________。Cu2(OH)2CO3

2CuO＋H2O＋CO2↑?2CuO＋C2Cu＋CO2↑CuO＋COCu＋CO2??2．如圖為鋁熱反應(yīng)的實驗裝置，請回答下列問題：(1)該實驗裝置中還缺______，在試劑使用正確且符合要求的情況下引發(fā)鋁熱反應(yīng)的操作為____________________________________________________，寫出鋁熱反應(yīng)的化學(xué)方程式：_______________________________。(2)若將氧化鐵換成氧化鎂，該反應(yīng)_________(填“能”或“不能”)發(fā)生，理由是_________________________________________。(3)若將所得產(chǎn)品置于足量的NaOH溶液中，可能看到的現(xiàn)象是________________________，寫出鋁熱反應(yīng)的一種主要用途：____________________。(4)假設(shè)鋁足量且反應(yīng)充分，設(shè)計一種實驗方案,證明本實驗中有單質(zhì)鐵生成：_____________________________________________________________________________________________________________________________。鎂條

在混合物中間插一根用砂紙打磨過的鎂條，然后點燃鎂條Fe2O3＋2AlAl2O3＋2Fe高溫不能鎂比鋁活潑，鋁不能置換出鎂

部分固體溶解，有氣泡產(chǎn)生焊接或冶煉熔點高的金屬混合物中先用NaOH溶液除去鋁，再加入稀硫酸，有氣泡冒出，說明有鐵生成；或用磁鐵靠近固體，有固體可被磁鐵吸引，說明有鐵生成整合歸類金屬礦物的冶煉方法【歸納總結(jié)】金屬活動性順序KCaNaMgAlZnFeSnPb(H)CuHgAgPtAu電解法熱還原法鋁熱法熱分解法富集法單質(zhì)形式存在合理開發(fā)和利用金屬資源的有效途徑1、提高金屬礦物的利用率2、開發(fā)環(huán)保高效的金屬冶煉方法3、防止金屬的腐蝕4、加強廢舊金屬的回收和再利用5、使用其他材料代替金屬材料(1)在自然界中金屬元素都以化合態(tài)的形式存在(

)(2)利用化合物冶煉金屬時，金屬元素一定發(fā)生還原反應(yīng)(

)(3)越活潑的金屬元素，人類利用的越晚(

)(4)用熱還原法冶煉金屬時，可以用H2將Mg從化合物中還原出來(

)(5)鋁熱反應(yīng)的本質(zhì)是用鋁將比鋁活潑性弱的金屬從其化合物中置換出來(

)(6)可以通過電解飽和食鹽水的方法獲取金屬鈉(

)(7)可以通過電解熔融的MgO和AlCl3來制備金屬Mg、Al(

)×√√×√××(1)在金屬活動性順序中，金屬的位置越靠后，其陽離子越容易被還原，金屬的位置越靠前，其陽離子越難被還原。(2)冶煉Mg時只能電解MgCl2，不能電解MgO(熔點太高)。(3)冶煉Al時只能電解Al2O3不能電解AlCl3(共價化合物，熔融時不導(dǎo)電)。加入冰晶石(Na3AlF6)的目的是降低Al2O3的熔化溫度。二、海水資源的開發(fā)利用海水資源水資源化學(xué)資源礦產(chǎn)資源生物資源能源空間資源海水資源的特點：分散性廣闊性多樣性水資源的利用⑴直接利用⑵海水淡化蒸餾法電滲析法離子交換法1、水資源的利用原理:利用液體中各組分沸點的差別,使低沸點物質(zhì)汽化并隨之冷凝,從而實現(xiàn)其與所含組分的分離。（實際生成中將水加熱至105℃蒸發(fā)汽化,然后將蒸汽冷凝而得到蒸餾水的方法）海水蒸餾原理示意圖2．海水中化學(xué)資源的開發(fā)利用(1)海水中溶解和懸浮著大量的_______和______。海水中含量最多的_______兩種元素，加上Cl、Na、Mg、S、Ca、K、Br、C、Sr、B、F元素，其總含量超過99%，其他元素為______。雖然海水中元素的種類很多，總儲量______，但許多元素的富集程度卻_____。無機物有機物O、H微量很大很低(2)海水制鹽

從海水中制得的氯化鈉，可以食用，同時也是生產(chǎn)燒堿、純堿、鈉、氯氣、鹽酸等的化工原料。②制鈉和氯氣：③制鹽酸：④制漂白劑(84消毒液)：⑤制純堿：電解飽和食鹽水，可生產(chǎn)氫氧化鈉、氫氣和氯氣。①氯堿工業(yè)：化學(xué)反應(yīng)方程式：2NaOH＋Cl2=NaClO＋NaCl＋H2O。NaCl＋CO2＋H2O＋NH3=NH4Cl＋NaHCO3↓2NaCl＋2H2O2NaOH＋H2↑＋Cl2↑。電解2NaCl(熔融)2Na＋Cl2↑。電解H2＋Cl22HCl點燃2NaHCO3

Na2CO3＋CO2↑＋H2O?海水淡化后的濃縮海水的利用粗鹽的提純濃縮海水結(jié)晶池蒸發(fā)池粗鹽母液

鹽田法(太陽能蒸發(fā)法)日曬風(fēng)吹蒸發(fā)水分蒸發(fā)結(jié)晶繼續(xù)日曬風(fēng)吹成為過飽和溶液,析出晶體如何除去NaCI溶液中少量的Mg2+、Ca2+、SO42-(3)海水提溴①海水提溴的方法(吹出法)工藝流程基本操作濃縮氧化吹出吸收蒸餾海水曬鹽和海水淡化的過程中副產(chǎn)物Br－得到濃縮向濃縮的海水中通入Cl2，將Br－氧化成Br22Br-＋Cl2=Br2＋2Cl－利用溴的揮發(fā)性，通入熱空氣和水蒸氣，吹出溴蒸氣吹出的溴蒸氣用SO2吸收。SO2＋Br2＋2H2O=4H＋＋SO42-＋2Br－再用Cl2將HBr氧化得到產(chǎn)品溴后蒸餾分離海水中溴元素以Br－形式存在，工業(yè)上用空氣吹出法從海水中提取溴的工藝流程圖如下所示：(1)步驟①反應(yīng)的離子方程式是_____________________________________。(2)步驟③反應(yīng)的化學(xué)方程式是______________________________________。(3)步驟②中，用熱空氣將Br2吹出，利用溴的性質(zhì)為______________，從步驟②到步驟④的目的是____________________________________。(4)從理論上考慮，下列物質(zhì)也能充分吸收Br2的是________(填字母)。A．NaOHB．FeCl2C．Na2SO3D．H2O(5)步驟⑤蒸餾過程中，溫度應(yīng)控制在80～90℃。溫度過高或過低都不利于生產(chǎn)，若溫度過高，大量水蒸氣隨溴排出，溴蒸氣中水分增加；若溫度過低，則___________________________________。2Br－＋Cl2=Br2＋2Cl－

SO2＋Br2＋2H2O=H2SO4＋2HBr易揮發(fā)將溴濃縮，提高Br2的提取率ABC溴不能完全蒸出，產(chǎn)率太低(1)海洋約占地球表面積的71%，因此地球不缺水，人類可以任意使用，不用節(jié)約(

)(2)海水淡化的方法中，蒸餾法成本最低(

)(3)海水中含量最多的兩種元素為Na元素和Cl元素(

)(4)海水中各種化學(xué)資源的開發(fā)過程中，必須都要發(fā)生化學(xué)反應(yīng)(

)(5)從溴化鉀中獲取單質(zhì)溴發(fā)生了氧化還原反應(yīng)(

)(6)除了從海水中獲取淡水和化學(xué)物質(zhì)外，其他就沒有什么價值了(

)××××√×3．從海水中獲取能量(1)從海水提取鈾和重水，用于核能開發(fā)。(2)開發(fā)潮汐能、波浪能等新型能源。隨堂演練知識落實1．從本質(zhì)上講，工業(yè)上冶煉金屬的反應(yīng)一定都屬于(

)A．氧化還原反應(yīng)B．置換反應(yīng)

C．分解反應(yīng)D．復(fù)分解反應(yīng)2．下列金屬的冶煉方法不正確的是(

)A．汞、銀等不活潑金屬用熱分解法B．鉀、鈉、鈣、鎂等活潑金屬用電解法C．鋁、鋅、鐵、鉛、銅等金屬用熱還原法D．氫氣、碳、鋁等都可用作冶煉金屬的還原劑AC1.取二張濾紙疊成漏斗狀。2.內(nèi)層濾紙底部剪一個小孔后用水潤濕。3.把濾紙架在鐵圈上，下面放置一盛沙子的蒸發(fā)皿。4.把混合物（5g氧化鐵+2g鋁粉）放入紙漏斗中。5.在混合物上面加少量氯酸鉀固體，中間插一根用砂