人教版高中化学必修2《金属矿物的开发和利用》(第一课时)

第一节 自然资源的开发利用
第1课时
金属矿物的开发利用
1
基础落实·必备知识全过关
2
重难探究·能力素养全提升
3
学以致用·随堂检测全达标
1.通过金属冶炼原理的学习和冶炼方法的归纳，理解氧化还原反应在金属矿物
开发中的应用，构建金属冶炼的思维模型，发展证据推理与模型认知的学科
素养
核心素养。
目标
2.通过铝的冶炼成本的计算，认识合理开发和利用金属资源的重要性和必要
____________________________________________
方法突破
1.金属活动性顺序与金属冶炼方法的关系
2.金属冶炼的常用方法
应用体验
1.下列有关金属的工业制法不正确的是( A )
A.制镁：用铝与氧化镁的混合物作铝热剂冶炼镁
B.制铝：以铝土矿为原料获得氧化铝固体，电解熔融的氧化铝得到铝
价的变化，并总结归纳金属冶炼的实质。
高温
提示： Fe2 O3 + 3CO
2Fe + 3CO2 ， Fe 元素由 +3 价变为0价；
___________________________________________________________________________
电解
2Al
4Al + 3O2 ↑ ， Al 元素由 +3 价变为0价；金属冶炼的实质是化合态
[解析] 金属被人类开发利用的时间先后顺序主要取决于金属的活动性，A错误；氯化
铝为共价化合物，因此工业上采用电解熔融氧化铝的方法冶炼金属铝、电解熔融氯化
镁的方法制取镁，B错误；生铁为铁碳合金，合金的硬度一般大于其组分金属，则生

金属的冶炼
➢ 铝热反应
金属的冶炼
实验现象
镁条剧烈燃烧，放出大量的热，发出耀眼白光，纸漏斗 内剧烈反应，纸漏斗被烧穿，有熔融物落入沙中。
镁条的作用
引燃剂
氯酸钾的作用
助燃剂
高温
化学方程式： Fe2O3+2Al ==== 2Fe+Al2O3
金属的冶炼
铝热反应的应用： ①利用铝热反应焊接钢轨。
②冶金工业中，冶炼钒、铬、锰等金属。
课堂小结
金属的 存在形式
金属的 冶炼原理
金属的 冶炼方法
合理 开发利用
1．中国的炼丹术延续了一千多年，虽然人们梦想的长生不老之药没
能制出，但炼丹家们却积累了丰富的经验。“金丹”卷中记述：“丹
砂烧之成水银，积变又还成丹砂”。丹砂就是硫化汞，从中可以看出
P4具有正四面体结构，PCl5中P—Cl键的键能为c kJ/mol，PCl3中P—Cl键的键能为1．2c kJ/mol。下列叙述正确的是
A.电解氯化钠溶液冶炼金属钠
B.电解熔融的氯化铝冶炼金属铝
P4具有正四面体结构，PCl5中P—Cl键的键能为c kJ/mol，PCl3中P—Cl键的键能为1．2c kJ/mol。下列叙述正确的是
C.将铁粉与氧化镁混合A．加P—热P键冶的键炼(能镁大于) P—Cl键的键能 D.用一氧化碳还原B氧．可化求铁CCl2．(冶gC)＋l—炼PCCl铁l键3(的g)=键=能=P为Cl5k(Js/)m的o反l 应热ΔH
20世纪开始大量使用铝型材
3000多年前开始使用铁器
3
我国5000多年前开始使用青铜器
2
1
思考：为什么是按照这个顺序呢？ 与金属活动性顺序有关
金属的冶炼

【学而后思】 (1)能否用铝热反应冶炼金属镁?
提示:不能,铝热反应的实质是置换反应,利用铝的活泼性置换
出较不活泼的金属,镁比铝活泼,只能利用电解法冶炼。
(2)铝热反应中镁带和氯酸钾的作用分别是什么?
提示:镁带燃烧放出大量的热,使氯酸钾分解产生氧气,促使镁 带更加剧烈燃烧,产生更多热量,从而使铝热剂在高温下发生反 应。
(1)写出该反应的化学方程式:,反应 中 是氧化剂, 是还原剂,该反
应属于
反应(填四种基本反应类型)。
(2)选出该实验的实验现象(填写序号):
。
①镁带剧烈燃烧;②放出大量的热,并发出耀眼的光芒,火星四 射;③纸漏斗的下部被烧穿;④有红热状态的液珠落入蒸发皿内 的细沙上,液珠冷却后变为黑色固体。 (3)写出下列操作或物质的作用: 内层纸漏斗底部剪一小孔:;
4.(双选)下列金属冶炼的反应原理,错误的是( A.2NaCl(熔融)2Na+Cl ==== 2↑ B.MgO+H2Mg+H 2O ==== C.Fe3O43Fe+2O ==== 2↑ D.2HgO2Hg+O ==== 2↑
分析:金属冶炼的实质是利用氧化还原反应将金属从化合物中
还原出来。
2.问题思考:
(1)利用CO冶炼铁的反应是置换反应吗? 分析:不是。CO冶炼铁的反应是3CO+Fe2O32Fe+3CO ==== 2,该反 应不是置换反应。 (2)化学反应4H2+Fe3O4====3Fe+4H2O和3Fe+4H2O====Fe3O4+4H2 在一定条件下都能进行,说明氢气和铁的还原性是不确定的,对 吗?
二、金属的冶炼
1.冶炼原理:将金属从化合物中还原出来。 2.冶炼方法①: 金属冶炼的常用方法有: (1)热分解法,如①汞、②银; (2)电解法,如③钠、④镁、⑤铝; (3)热还原法,如⑥高炉炼铁、⑦铝热法炼铁;

5.不同金属的冶炼,其冶炼方法也可能不同,主要原因 是( ) A.金属在自然界的分布不同 B.金属在自然界中的含量不同 C.金属在自然界中存在形式不同 D.金属的活动性不同
【解析】选D。冶炼很活泼的金属用电解法,较活泼的 金属一般用还原法,不活泼的金属用分解法。
6.下列反应原理不符合工业冶炼金属实际情况的是
探究1:金属的冶炼 【问题探究】 1.金属冶炼原理: (1)所有金属单质必须通过化学反应才能获得吗? 提示:不一定。有些金属在自然界中以游离态存在,不 必通过化学反应获得,比如金、铂等通过物理方法获得。
(2)利用化合物冶炼金属时,金属元素一定发生还原反 应吗? 提示:是的。因为在化合物中金属元素一定为正价,变 为单质时化合价降低,得电子,发生还原反应。
(2)在金属冶炼过程中,一定使用还原剂吗? 提示:不一定。有的冶炼过程不需要还原剂,如Ag、Hg 的冶炼过程。
2.(2017·大连高一检测)金属K与Na金属性相近,用K与 钠盐共熔时,很难将Na从混合物中分离。若调整温度到
一定程度,则可用Na与KCl反应制取金属K。已知4种物
质的熔、沸点如下:
K
(3)铝热反应利用了铝的哪些性质? 提示:利用了铝的强还原性、铝的熔点较低及反应放出 大量的热等。
2.铝热反应的实验:
实验操作
(2)能否利用此法冶炼铝? 提示:不能。因为铝的化学性质太活泼,不能用热还原 法冶炼。
探究2:铝热反应 【问题探究】 1.铝热反应的原理: (1)只有铝粉与Fe2O3的反应才是铝热反应吗? 提示:不是。铝粉与其他金属氧化物的反应都可以称为 铝热反应。
(2)铝可以与所有金属氧化物发生铝热反应吗? 提示:不是。铝只能与活泼性比铝弱的金属的氧化物反 应。如Al与MgO不反应。