第四章__化学与自然资源的开发利用学案 下载本文

内容发布更新时间 : 2024/11/1 6:54:19星期一 下面是文章的全部内容请认真阅读。

第四章 化学与自然资源的开发利用学案

第一节 开发利用金属矿物和海水资源(第1课时)

【重点】1、金属的冶炼方法。2、铝热反应原理及实验。 一、金属矿物的开发利用

1、金属在自然界中的存在形式

(1) 态:金、铂等极少数的不活泼金属以 存在(单质的形式)。

(2) 态:绝大多数金属在自然界中是以 (化合物的形式)存在,如铝以铝土矿形式存在,铁以铁矿石形式存在。

注:金属化合物中,金属元素都显 化合价。 2、金属的冶炼:金属冶炼是工业上将金属从含有金属元素的矿石中 出来的生产过程。金属的 不同,可以采用不同的冶炼方法。总的说来,金属的性质越 ,越容易将其从化合物中 出来。 (1)金属冶炼的一般方法:

①热分解法 对于 金属(活动顺序中,Hg及Hg以后)可以直接用 的方法将金属从其化合物中还原出来,例如:_HgO _Ag2O

②热还原法:在金属活动性顺序表中处于 位置的金属(Zn---Cu), 通常是在高温下用还原剂( 、 、 、 等)将金属从其化合物中还原出来,例如: Fe2O3+3 CO WO3 + 3H2ZnO + C Cr2O3+2Al 【演示实验4-1】铝热反应 I.操作:课本P89

Ⅱ.实验现象: Ⅲ.化学反应方程式:Fe2O3+2Al

(铝热反应)

(铝热反应)

Ⅳ.铝热剂及应用:

(1)铝热剂:铝粉与某些金属(比铝不活泼的金属)氧化物的混合物。

在高温下发生反应,放出大量的热,其混合物称为铝热剂;反应称为铝热反应。 (2)铝热反应的特点:在高温下引燃后剧烈反应,放出大量的热,产生高温,使被还原出来的金属熔化,与熔渣分离。体现铝的还原性、氧化铝高熔点的性质。 (3)铝热反应的应用:①焊接钢轨;②冶炼高熔点金属:V、Cr、Mn等。

③电解法:活泼金属(活动顺序中:K--- Al)较难用还原剂还原,通常采用电解熔融的金属化合物的方法冶炼活泼金属,例如: 2NaCl(熔融)

电解 电解

MgCl2(熔融)

电解

2Al2O3 (熔融)??

冰晶石④其他方法:火法炼铜Cu2S+O2 2Cu + SO2

湿法炼铜Fe + CuSO4 === FeSO4 + Cu

【总结】金属活动顺序表中不同金属冶炼方法的选择

K Ca Na Mg Al Zn Fe Sn Pb Cu Hg Ag

电解法 热还原法 热分解法

(2)金属提炼一般步骤:① ; ② ; ③ 。

1

3、有效利用金属资源的途径:①提高金属矿物的 ;②减少金属的 ; ③加强金属资源的 ;④使用 代替金属材料,节约矿产资源、保护矿产资源。

【课堂练习】

( )1、冶炼金属一般有下列四种方法:①焦炭法,②水煤气(或H2或CO)法,③活泼金属置换法,④电解法。四种方法在工业上均有应用。古代有(Ⅰ)火烧孔雀石法炼铜,(Ⅱ)湿法炼铜,现代有(Ⅲ)铝热法炼铬,(Ⅳ)从光卤石(KCl?MgCl2?6H2O)中炼镁,

对它们的冶炼方法分析不正确的是

A.(Ⅰ)用① B.(Ⅱ)用② C.(Ⅲ)用③ D.(Ⅳ)用④

2、工业上用铝土矿(主要成分是Al2O3)生产铝的过程,可用简单示意图表示如下(图中字母代表有关物质的分子式)

请写出①~④反应的方程式。

① ;② ; ③ ;④ 。 【新知巩固】

( )1.关于金属元素在自然界存在的情况的叙述中,正确的是

A、金属元素仅存在于矿物中 B、金属元素存在于矿物和动物体內,但植物体內不含 C、少数金属元素以游离态存在,大多数金属元素以化合态存在

D、金属元素不仅存在矿物中,动物和植物体內也存在少量金属元素 ( )2.下列化学方程式,能用于工业上冶炼金属镁的是

A、2Na+MgCl2==2NaCl+Mg B、MgCl2(熔化)MgO+Cl2 C、2MgO2Mg+O2 D、MgO+CMgO+C ( )3.下列金属①铁、②镁、③锰、④矾、⑤铬。可用铝热法制备的有

A.①②④ B.①②③⑤ C. ①③④⑤ D.①②③④⑤ ( )4.在冶金工业上,通常均不能用化学还原剂制得的金属组是 A.Na、Ba、Mg、A1 B.Zn、Fe、Cu、Ag

C.Na、K、Zn、Fe D.Mg、Al、Zn、Fe

( )5.铝能用于冶炼难熔的金属(如Fe、Mn等),这是因为铝具有一下性质中的

A.两性 B.导电性好 C熔点低 D.还原性及冶炼反应中放出大量的热 ( )6.下列化工生产原理错误的是 ①可以用电解熔融的氯化钠的方法来制取金属钠 ②可以用钠加入氯化镁饱和溶液中制取镁 ③用电冶铝时,原料是氯化铝④炼铁高炉中所发生的反应都是放热的,故无需加热

A.②③ B.①③ C.①②③ D.②③④

( )7.二战期间,丹麦科学家玻尔被迫离开被德军占领的祖国时,为了表明一定要返回祖国的决心,就把自己获得的金质诺贝尔奖章放在盛有王水的玻璃瓶中留了下来;反应的化学方程式为:Au+HNO3+3HCl=AuCl3+NO↑+2H2O;战后,玻尔从溶液中提取金,又重新铸成了奖章。下列方法中,你认为不能从溶有黄金的王水中提取出金的是( )

A.用铁置换 B.电解其水溶液 C.先蒸发水分后灼烧固体 D.过滤

2

( )8.H2作还原剂和金属作还原剂相比,所得金属的纯度的说法正确的是

A.用H2的高 B.用金属的高 C. 二者相同 D. 无法比较

( )9.从金属利用的历史来看,先是青铜器时代,而后是铁器时代,铝的利用是200来年的事。下列跟这个先后顺序有关的是 ①地壳中的金属元素的含量,②金属活动性顺序,③金属的导电性,④金属冶炼的难易程度,⑤金属的延展性

A.①③ B.②⑤ C.③⑤ D.②④

( )10.单质A能从盐溶液中置换出单质B,则下列说法中,不正确的是

A.当A、B都是金属时,A一定比B活动性强 B.当A、B都是非金属时,A一定比B活动性强 C.当A是金属时,B可能是金属,也可能是非金属 D.当A是非金属时,B可能是金属,也可能是非金属

11.汽车尾气(含有烃类、CO、SO2与NO等物质)是城市空气的污染源之一,治理的方法之一是在汽车的排气管上装一个“催化转换器”(用铂、钯合金作催化剂),它的特点是使CO与NO反应,生成可参与大气生态循环的无毒气体,并促使烃类充分燃烧及SO2的转化。

(1)写出一氧化碳与一氧化氮反应的化学方程式: 。 (2)“催化转换器”的缺点是在一定程度上提高了空气的酸度,其原因是

。 (3)控制城市空气污染源的方法可以有 (多选算错)

A.开发氢能源 B.使用电动车 C.植树造林 D.戴上呼吸面具 12.古代的“药金”外观与金子相似,常误认为是金子(现在屡屡发生的“假元宝”骗人事件)。冶炼方法如下:将碳酸锌、赤铜矿(Cu2O)和木炭混合加热至800℃得金光闪闪的“药金”。试回答下列问题: ⑴“药金”的主要成分是_______。⑵有关的化学反应方程式是:_______________________ 。 ⑶利用你所学的化学知识,设计鉴别真假元宝的方法:_____________________________。 13.实验室的废酸液不能直接倒入下水道,是因为_______________________,工厂师傅在切割钢板时,常用硫酸铜溶液画线,是因为(用化学方程式表示) 。14.粉末状试样A是由等物质的量的MgO和Fe2O3组成的混合物。进行如下实验:

①取适量A进行铝热反应,产物中有单质B生成; ②另取20 gA全部溶于0.15 L 6.0 mol · L-1盐酸中,得溶液C; ③将①中得到的单质B和溶液C反应, 放出1.12 L(标况)气体,同时生成溶液D,还残留有固体物质B; ④用KSCN溶液检验时,溶液D不变色。请填空: (1)①中引发铝热反应的实验操作是 ,产物中的单质B

是 。 (2)②中所发生的各反应的化学方程式是 。 (3)③中所发生的各反应的离子方程式是 。 (4)若溶液D的体积仍视为0.15 L,则该溶液中c (Mg2+)为 ,c(Fe2+)

为 。

第一课时参考答案:

1、(1)游离态 游离态 (2)化合态 化合态 正 2、还原 活动性 稳定 还原

(1) ①不活泼 加热分解 2HgO2Hg+O2↑ 2Ag2O4Ag+O2↑ ②中间 C、CO、H2、活泼金属 Fe2O3+3 CO 2Fe + CO2↑ WO3 + 3H2 ZnO + C Zn + CO↑ Cr2O3+2Al 2Cr+ Al2O3

3

W +3H2O