81自然資源的開發(fā)利用第1課時(shí)金屬礦物的開發(fā)利用講與練2020-2021學(xué)年人教版高一化學(xué)必修二

金屬礦物的開發(fā)利用講與練知識點(diǎn)一金屬礦物的開發(fā)利用基本知識：1.金屬在自然界中的存在形式(1)除了金、鉑等極少數(shù)金屬,絕大多數(shù)金屬元素以的形式存在于自然界。在這些金屬化合物中,金屬元素都顯價(jià)。

(2)在地殼中含量位于前四位的元素為。其中第一位的金屬元素為,人類最早使用的金屬是,生產(chǎn)生活中應(yīng)用最廣泛的金屬是。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。答案：1.（1）化合態(tài)正（2）氧、鋁、硅、鐵鋁銅鐵2．金屬的冶煉。得到還原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)金屬的冶煉方法熱分解法分解HgO2HgOeq\o(=,\s\up7(△))2Hg＋O2↑分解Ag2O2Ag2Oeq\o(=,\s\up7(△))4Ag＋O2↑電解法冶煉鈉2NaCl(熔融)eq\o(=,\s\up7(電解))2Na＋Cl2↑冶煉鎂MgCl2(熔融)eq\o(=,\s\up7(電解))Mg＋Cl2↑冶煉鋁2Al2O3(熔融)eq\o(=,\s\up7(電解),\s\do5(冰晶石))4Al＋3O2↑熱還原法高爐煉鐵Fe2O3＋3COeq\o(=,\s\up7(高溫))2Fe＋3CO2鋁熱法煉鐵2Al＋Fe2O3eq\o(=,\s\up7(高溫))Al2O3＋2Fe其他方法濕法煉銅Fe＋CuSO4=FeSO4＋Cu火法煉銅Cu2S＋O2eq\o(=,\s\up7(高溫))2Cu＋SO2隨堂演練1.判斷正誤，錯(cuò)誤打“×”，正確打“√”(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(shí)，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(shí)，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M(fèi)g、Al()【答案】⑴×⑵√⑶×⑷×⑸√⑹×⑺×【解析】(2)金屬冶煉的本質(zhì)就是利用還原劑，將金屬從化合物中還原出來。(3)(4)Mg是活潑金屬，其活潑性大于H，不能用熱還原法制備。(5)鋁熱反應(yīng)本質(zhì)是置換反應(yīng)，是利用金屬鋁的還原性將比鋁活潑性弱的金屬從其化合物中還原出來。(6)電解飽和食鹽水，發(fā)生反應(yīng)的原理為2NaCl＋2H2Oeq\o(=,\s\up7(電解))2NaOH＋H2↑＋Cl2↑，不能獲取金屬鈉。(7)MgO熔點(diǎn)太高；AlCl3為共價(jià)化合物，熔融時(shí)不導(dǎo)電。2．金屬鋰是密度最小的金屬，等質(zhì)量的不同金屬，鋰可以釋放出更多的電子，故常用來制造高性能電池。已知鋰的金屬性介于鈉和鎂之間，則冶煉金屬鋰應(yīng)采用的方法是()A．電解法 B．熱還原法C．熱分解法 D．鋁熱法【答案】A【解析】鋰是活潑金屬，應(yīng)采用電解法冶煉鋰。3.冶煉金屬一般有以下幾種方法:①熱分解法;②焦炭法;③水煤氣法(CO或H2);④活潑金屬置換法;⑤電解法。這幾種方法各有優(yōu)缺點(diǎn),它們在工業(yè)上均有應(yīng)用。古代有:a.火燒孔雀石煉銅;b.濕法煉銅;現(xiàn)代有:c.鋁熱法煉鐵;d.光鹵石法煉鎂。對它們的冶煉方法分析不正確的是 ()A.a—② B.b—③ C.c—④ D.d—⑤【答案】A【解析】工業(yè)上采用電解熔融MgCl2的方法冶煉Mg,而電解法適用于冶煉非?；顫姷慕饘?如Na、Mg、知識點(diǎn)二從鋁土礦中提取鋁基本知識：工業(yè)煉鋁的流程鋁是地殼中含量最多的金屬元素，在自然界主要以化合態(tài)的形式存在于氧化鋁中。鋁土礦的主要成分是Al2O3，此外還含有少量SiO2、Fe2O3等雜質(zhì)，冶煉金屬鋁很重要的一個(gè)過程是Al2O3的提純。由于Al2O3是兩性氧化物，而雜質(zhì)SiO2是酸性氧化物，F(xiàn)e2O3是堿性氧化物，因而可設(shè)計(jì)出兩種提純氧化鋁的方案。方案一：堿溶法討論回答下列問題：(1)寫出①③兩步驟中可能發(fā)生反應(yīng)的離子方程式。(2)步驟③中不用鹽酸(或H2SO4)酸化的理由是________________________________________________。(3)步驟④中得到較純的Al2O3，可能含有____________雜質(zhì)，在電解時(shí)它不會(huì)影響鋁的純度的原因：__________________________________________________________________________。答案（1）①Al2O3＋2OH－=2AlOeq\o\al(－,2)＋H2O，SiO2＋2OH－=SiOeq\o\al(2－,3)＋H2O。③AlOeq\o\al(－,2)＋CO2＋2H2O=Al(OH)3↓＋HCOeq\o\al(－,3)，SiOeq\o\al(2－,3)＋2CO2＋2H2O=H2SiO3↓＋2HCOeq\o\al(－,3)。（2）因?yàn)锳lOeq\o\al(－,2)與酸反應(yīng)生成的Al(OH)3具有兩性，可溶于強(qiáng)酸，不易控制酸的量；CO2廉價(jià)而且生成的副產(chǎn)物NaHCO3用途廣泛，經(jīng)濟(jì)效益好（3）SiO2由于SiO2的熔點(diǎn)很高，在加熱到1000℃左右時(shí)不會(huì)熔化，因而不影響鋁的純度方案二：酸溶法討論回答下列問題：(1)寫出①②中可能發(fā)生反應(yīng)的離子方程式。________________________________。(2)步驟②中不用氨水沉淀Fe3＋的原因：____________________________________________。答案（1）①Al2O3＋6H＋=2Al3＋＋3H2O，F(xiàn)e2O3＋6H＋=2Fe3＋＋3H2O。②Al3＋＋4OH－=AlOeq\o\al(－,2)＋2H2O，F(xiàn)e3＋＋3OH－=Fe(OH)3↓。（2）Al(OH)3只能溶于強(qiáng)堿，不能溶于氨水，用氨水不能將Fe(OH)3和Al(OH)3分離隨堂演練1.鋁土礦的主要成分中含有氧化鋁、氧化鐵和二氧化硅等,工業(yè)上經(jīng)過下列工藝可以冶煉金屬鋁。下列說法不正確的是 ()鋁土礦abcdAlA.①②中除加試劑外,還需要進(jìn)行過濾操作B.a、b中鋁元素的化合價(jià)相同C.③中需要通入過量的氨D.④進(jìn)行的操作是加熱,而且d一定是氧化鋁【答案】C【解析】加入鹽酸后二氧化硅不反應(yīng),需要通過過濾操作除去二氧化硅,加入過量的氫氧化鈉溶液后需要通過過濾操作除去氫氧化鐵,A正確;a、b中鋁元素的化合價(jià)均為+3,B正確;③中要將偏鋁酸根離子轉(zhuǎn)化為氫氧化鋁,需通入二氧化碳?xì)怏w,C錯(cuò)誤;④主要是氫氧化鋁受熱分解,故進(jìn)行的操作為加熱,電解熔融Al2O3制取Al,D正確。2.利用如圖L811裝置做鋁熱反應(yīng)實(shí)驗(yàn),下列說法不正確的是 ()圖L811A.鋁熱反應(yīng)的化學(xué)方程式是2Al+Fe2O32Fe+Al2O3B.該實(shí)驗(yàn)會(huì)放出大量的熱、發(fā)出強(qiáng)光C.根據(jù)鋁熱反應(yīng)的原理,可以冶煉某些高熔點(diǎn)金屬D.若鋁熱反應(yīng)中轉(zhuǎn)移3mol電子,則消耗氧化劑的物質(zhì)的量是1mol【答案】D【解析】利用鋁粉和氧化鐵的混合物做鋁熱劑,高溫下發(fā)生反應(yīng)為Fe2O3+2Al2Fe+Al2O3,Fe2O3是氧化劑,反應(yīng)中轉(zhuǎn)移3mol電子,則消耗0.5molFe2O3。3．V鐵是地殼中含量非常豐富的元素，金屬鐵是在高爐中冶煉的，在冶金工業(yè)中，常用焦炭來冶煉鐵。(1)寫出焦炭在高爐中所參加的兩個(gè)反應(yīng)的化學(xué)方程式：_____________________________________________________________________________________________________________。(2)寫出赤鐵礦被CO還原成鐵的化學(xué)方程式：________________________________________。(3)實(shí)驗(yàn)室中可用CO還原Fe2O3，在加熱Fe2O3前應(yīng)先________，否則可能發(fā)生________現(xiàn)象；未反應(yīng)完的CO________(填“能”或“不能”)排放到大氣中，應(yīng)做______處理?！敬鸢浮?1)C＋O2eq\o(=,\s\up7(點(diǎn)燃))CO2、C＋CO2eq\o(=,\s\up7(高溫))2CO(2)3CO＋Fe2O3eq\o(=,\s\up7(高溫))2Fe＋3CO2(3)驗(yàn)純爆炸不能點(diǎn)燃【解析】(1)在冶煉鐵的過程中，為提高C的利用率，先發(fā)生反應(yīng)C＋O2eq\o(=,\s\up7(點(diǎn)燃))CO2，再發(fā)生反應(yīng)CO2＋Ceq\o(=,\s\up7(高溫))2CO。(3)加熱Fe2O3之前應(yīng)先檢驗(yàn)CO的純度，否則可能發(fā)生爆炸；由于CO有毒，故未反應(yīng)完的CO應(yīng)點(diǎn)燃，以防污染環(huán)境。4.鋁土礦(主要成分為Al2O3,還含有SiO2、Fe2O3)是工業(yè)上制備金屬鋁的主要原料,工業(yè)上提取鋁的工藝流程如下:圖L812(1)沉淀A的化學(xué)式是,試劑a為。

(2)步驟③中通入過量CO2,產(chǎn)生沉淀C的離子方程式為。

(3)步驟③中通入過量CO2而不加入過量鹽酸的理由是。

(4)Al2O3中所含的化學(xué)鍵的類型為。

(5)工業(yè)上用電解熔融Al2O3的方法制備金屬鋁,化學(xué)方程式為。

(6)在生活中,常利用Al與Fe2O3的鋁熱反應(yīng)來進(jìn)行焊接鋼軌。除了Fe2O3,鋁粉還可以與很多金屬氧化物組成鋁熱劑。下列氧化物中不能與鋁粉組成鋁熱劑的是。

a.MgO b.V2O5 c.Fe3O4 d.MnO2【答案】(1)SiO2NaOH溶液(2)AlO2-+2H2O+CO2Al(OH)3↓+HC(3)Al(OH)3溶于過量鹽酸(4)離子鍵(5)2Al2O3(熔融)4Al+3O2↑