通用版高中化学第四章第一节开发利用金属矿物和海水资源第1课时金属矿物的开发利用.docx
《通用版高中化学第四章第一节开发利用金属矿物和海水资源第1课时金属矿物的开发利用.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《通用版高中化学第四章第一节开发利用金属矿物和海水资源第1课时金属矿物的开发利用.docx（18页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。
通用版高中化学第四章第一节开发利用金属矿物和海水资源第1课时金属矿物的开发利用
第1课时 金属矿物的开发利用
一、金属的冶炼
1．金属元素在自然界存在的形态
（1）极少数的不活泼金属（金、铂等）以游离态的形式存在。
（2）绝大多数金属以化合态的形式存在。
（3）在地壳中，含量最高的金属元素是铝，其次是铁。
2．金属冶炼原理与实质
（1）原理：
将金属从其化合物中还原出来用于生产和制造各种金属材料的过程。
（2）实质：
用还原剂使化合态的金属得到电子变成金属单质。
3．金属冶炼方法
（1）常用方法
（2）其他方法
4．金属矿物资源的开发和利用
（1）原因
①地球上金属矿物资源有限；
②金属冶炼消耗很多能量；
③金属冶炼造成环境污染。
（2）措施
①提高金属矿物的利用率；
②使用其他材料代替金属材料，减少金属的使用量；
③加强金属资源的回收和再利用。
金属的活泼性与冶炼方法的关系
金属单质还原性、失电子能力依次减弱
金属阳离子氧化性、得电子能力依次增强
例1
关于废旧金属处理的下列说法中不正确的是（ ）
A．对废旧金属的最好处理方法是回收、再利用
B．重金属对人体有害，对废旧重金属材料的处理方法是填埋
C．废旧钢铁可用于炼钢，废铁屑可用于制铁盐
D．照相业、科研单位和医院X光室回收的定影液中，可以提取金属银
答案 B
解析 重金属材料填埋将会对环境造成污染。
思维启迪
废旧金属的最好处理方法是回收利用，回收利用废旧金属可节约矿物资源、节约能源、减少环境污染。
因此，我们要增强社会责任意识，养成回收利用废旧材料的好习惯。
例2
冶炼金属一般有下列四种方法：
①焦炭法 ②水煤气（或氢气，或一氧化碳）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）火烧孔雀石炼铜；（Ⅱ）湿法炼铜；现代有（Ⅲ）铝热法炼铬；（Ⅳ）从光卤石中炼镁，对它们的冶炼方法的分析不正确的是（ ）
A．（Ⅰ）用①B．（Ⅱ）用②C．（Ⅲ）用③D．（Ⅳ）用④
答案 B
解析 选择金属的冶炼方法要考虑金属在自然界中存在的状态及金属的活动性。
（Ⅰ）、（Ⅱ）、（Ⅲ）、（Ⅳ）发生的反应分别是
（Ⅰ）：
Cu2（OH）2CO32CuO＋CO2↑＋H2O，
C＋2CuO2Cu＋CO2↑，符合①；
（Ⅱ）：
Fe＋CuSO4===FeSO4＋Cu，符合③；
（Ⅲ）：
2Al＋Cr2O3Al2O3＋2Cr，符合③；
（Ⅳ）：
先从光卤石中提取MgCl2，再电解MgCl2：
MgCl2（熔融）Mg＋Cl2↑，符合④。
二、铝热反应
1．实验探究
实验装置
实验现象
（1）镁带剧烈燃烧。
（2）氧化铁粉末和铝粉发生剧烈的反应。
（3）反应放出大量的热，并发出耀眼的白光。
（4）纸漏斗的下部被烧穿，有熔融物落入沙中，熔融物冷却后变为黑色物质
实验结论
在高温下，氧化铁与铝发生置换反应，并放出大量的热
化学方程式
2Al＋Fe2O32Fe＋Al2O3
2.注意事项
（1）镁带要打磨净表面的氧化膜，否则难以点燃；氧化铁粉末与铝粉要选择干燥的；铝粉要用没有被氧化的，否则反应难以进行。
（2）氧化铁粉末与铝粉两者要混合均匀，以保证氧化铁与铝都完全反应。
（3）内层滤纸要用水润湿，以防纸漏斗燃烧。
（4）蒸发皿中的细沙要适量，既要防止蒸发皿炸裂，又要防止熔融的液体溅出伤人。
（1）铝热反应的引燃剂为镁带，助燃剂为氯酸钾。
（2）铝热剂为混合物，是由铝粉和金属氧化物（Fe2O3、Fe3O4、Cr2O3、V2O5、MnO2等）粉末组成的。
（3）铝热反应的实质是铝为还原剂，金属氧化物为氧化剂，铝将金属阳离子还原为金属单质，为置换反应。
（4）铝热反应具有剧烈燃烧、放出大量的热、新生成的液态金属单质易与Al2O3（固态）分离等特点。
例3
下列关于铝热反应的说法错误的是（ ）
A．铝热反应中的还原剂是铝粉
B．铝热剂是纯净物
C．铝与Fe2O3可组成铝热剂
D．铝热反应是放热反应
答案 B
解析 Al和Fe2O3可组成铝热剂，铝热剂属于混合物，其中铝作还原剂，铝热反应是放热反应。
思维启迪
铝热反应中，一是体现了铝的还原性，二是说明铝热反应为放热反应。
例4
用铝热法还原下列化合物，制得金属各1mol时，消耗铝最少的是（ ）
A．MnO2B．WO3C．Co3O4D．CrO3
答案 C
解析 根据得失电子守恒有如下关系：
～ ～2 ～ ～2，所以C消耗铝最少。
1．工业上冶炼金属一般用热分解法、热还原法和电解法。
你认为选择方法的主要依据是（ ）
A．金属在自然界的存在形式
B．金属元素在地壳中的含量
C．金属熔点高低
D．金属阳离子得电子的能力
答案 D
解析 冶炼金属选择方法是根据金属的活动性，金属冶炼是金属阳离子得电子的过程，即金属冶炼方法与金属阳离子得电子能力有关。
2．下列说法错误的是（ ）
A．有些活泼金属（如铝）可用作热还原法的还原剂
B．加强热，使氧化铜在高温条件下分解可制备单质铜
C．金属冶炼的实质是金属阳离子得到电子被还原成金属原子
D．回收旧金属可以重新制成金属或它们的化合物
答案 B
解析 A项，铝可以作还原剂冶炼一些高熔点的金属，如2Al＋Fe2O32Fe＋Al2O3，正确；B项，制备单质Cu用热还原法，错误；C项，金属冶炼的实质就是把金属阳离子还原为金属原子，正确；D项，将旧金属回收，重新利用，变废为宝，正确。
3．下列说法中正确的是（ ）
A．金属的冶炼原理，就是利用氧化还原反应原理，在一定条件下将金属从其化合物中还原出来
B．冶炼金属时，必须加入一种物质作为还原剂
C．金属由化合态变为游离态，可能被还原，也可能被氧化
D．金属单质被发现和应用得越早，其在地壳中的含量越大
答案 A
解析 A项，金属冶炼是将金属化合物转化为金属单质，正确；B项，冶炼金属并不一定要加入还原剂，如电解法制取钠和镁，错误；C项，金属由化合态变为游离态，都是由高价态降低到0价，故一定被还原，错误；D项，金属被发现的早晚与其在地壳中的含量无关，如在地壳中铝的含量虽然最大，但被发现的时间却比铁、铜晚得多，错误。
4．铝能用于冶炼难熔的金属（如Cr、V、Mn等），这不是因为（ ）
A．铝具有还原性
B．铝具有导电性
C．铝较Cr、V、Mn等价格便宜
D．冶炼反应放出大量的热
答案 B
5．
（1）下列反应原理不符合工业冶炼金属实际情况的是________（填字母）。
A．2HgO2Hg＋O2↑
B．Fe3O4＋4CO3Fe＋4CO2
C．2MgO2Mg＋O2↑
D．2Ag2O4Ag＋O2↑
（2）简要说明不符合工业实际的原因：
________________________________________
________________________________________________________________________。
答案
（1）C
（2）MgO熔点高，电解耗能大，实际工业生产中采用电解熔融态的MgCl2冶炼镁
[对点训练]
题组一 金属的存在与冶炼原理
1．下列关于金属在自然界中存在形态的说法不正确的是（ ）
A．地壳中含量最高的金属是铁，其次是铝
B．铝在自然界中主要存在于铝土矿（主要成分是氧化铝）中
C．铁主要存在于铁矿石（磁铁矿、赤铁矿、菱铁矿等）中
D．金、铂等不活泼的金属以游离态形式存在
考点 金属的存在与冶炼原理
题点 金属元素在自然界中的存在
答案 A
解析 地壳中含量最高的金属是铝，其次是铁。
金属在自然界中的存在形态与其化学活动性有关，化学性质比较活泼的金属铝、铁等在自然界中以化合态存在，汞、金、铂等化学性质不活泼的金属在自然界中以游离态存在。
2．下列说法中，正确的是（ ）
A．金属的冶炼是把金属单质从其矿物中分离出来
B．金属冶炼过程中，被冶炼的金属只能被氧化
C．金属冶炼过程中，被冶炼的金属只能被还原
D．金属冶炼过程中，被冶炼的金属既可被氧化，也可被还原
考点 金属的存在与冶炼原理
题点 金属的冶炼原理
答案 C
解析 金属冶炼的原理是利用氧化还原反应，把金属矿物中的金属阳离子还原成金属单质。
在金属的冶炼过程中，被冶炼的金属只能得到电子被还原。
3．（2017·河北邢台一中高一下月考）下列金属冶炼的反应原理，不正确的是（ ）
A．2NaCl（熔融）2Na＋Cl2↑
B．MgO＋H2Mg＋H2O
C．Fe2O3＋3CO2Fe＋3CO2
D．2Ag2O4Ag＋O2↑
考点 金属的存在与冶炼原理
题点 金属的冶炼原理
答案 B
解析 由于Na的金属性很强，Na＋不容易获得电子，因此只能用电解熔融NaCl的方法制取金属Na：
2NaCl（熔融）2Na＋Cl2↑，A正确；Mg的金属性很强，用一般的还原剂不能把Mg从化合物中还原出来，因此用电解熔融MgCl2的方法制取金属Mg，B错误；Fe是比较活泼的金属，在高温条件下用还原剂将Fe从其化合物中还原出来：
Fe2O3＋3CO2Fe＋3CO2，C正确；Ag是不活泼金属，可以用热分解法制得金属Ag：
2Ag2O4Ag＋O2↑，D正确。
题组二 金属的冶炼方法
4．下列金属的冶炼方法中正确的是（ ）
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
C．将铁粉与氧化镁混合加热冶炼镁
D．用一氧化碳还原氧化铁冶炼铁
考点 金属的冶炼方法
题点 金属冶炼方法的选择
答案 D
解析 冶炼金属钠应电解熔融的氯化钠，而不是氯化钠溶液；冶炼金属铝应电解熔融的三氧化二铝，而不是氯化铝；铁不能将氧化镁中的镁还原出来。
5．金属锂是密度最小的金属，等质量的不同金属，锂可以释放出更多的电子，故常用来制造高性能电池。
已知锂的金属性介于钠和镁之间，则冶炼金属锂应采用的方法是（ ）
A．电解法B．热还原法
C．热分解法D．铝热法
考点 金属的冶炼方法
题点 典型金属的冶炼方法
答案 A
解析 金属的冶炼方法与金属活动性顺序的关系：
金属锂的活动性介于钠与镁之间，应采用电解法冶炼金属锂。
6．金属矿物通常色彩缤纷、形状各异。
下列冶炼金属的方法属于热还原法的是（ ）
A．2NaCl（熔融）2Na＋Cl2↑
B．WO3＋3H2W＋3H2O
C．Fe＋CuSO4===Cu＋FeSO4
D．2Ag2O4Ag＋O2↑
考点 金属的冶炼方法
题点 常见金属冶炼方法的识别
答案 B
解析 钠性质活泼，用电解法制取；钨性质较不活泼，用热还原法制取；Fe＋CuSO4===Cu＋FeSO4为湿法炼铜的反应原理，不属于热还原法；银性质不活泼，可用热分解法制取。
题组三 金属冶炼的综合与应用
7．热还原法冶炼金属的反应一定是（ ）
A．氧化还原反应B．置换反应
C．复分解反应D．分解反应
考点 金属冶炼的综合与应用
题点 金属冶炼的相关综合
答案 A
解析 热还原法冶炼金属的反应一定不是复分解反应，也一定不是分解反应，不一定是置换反应，如3CO＋Fe2O32Fe＋3CO2，但一定是氧化还原反应。
8．（2017·成都七中期末考试）我国古代“药金”的冶炼方法是将炉甘石（ZnCO3）和赤铜矿（Cu2O）与木炭按一定的比例混合后加热至800℃，这种方法可炼出有金子般光泽的“药金”。
下列叙述正确的是（ ）
A．“药金”实质上是铜锌合金
B．冶炼炉中炉甘石直接被木炭还原为锌
C．用王水可区别黄金和“药金”
D．用灼烧法不能区别黄金和“药金”
考点 金属冶炼的综合与应用
题点 金属冶炼的相关综合
答案 A
解析 冶炼“药金”的相关反应方程式为ZnCO3ZnO＋CO2↑，2ZnO＋C2Zn＋CO2↑，2Cu2O＋C4Cu＋CO2↑，故A项正确，B项错误；王水可以溶解黄金和“药金”，故C项错误；用灼烧法可以区别黄金和“药金”，因为高温下黄金与氧气不反应，而“药金”可以与氧气反应，故灼烧后的“药金”颜色有变化，D项错误。
9．以辉铜矿（Cu2S）为原料冶炼铜，其反应原理可表示为Cu2S＋O22Cu＋SO2。
下列说法不正确的是（ ）
A．化合价发生变化的元素有3种
B．Cu2S在该反应中既是氧化剂又是还原剂
C．1molO2参加反应时，上述反应转移电子总物质的量为4mol
D．SO2被分离、回收后氧化生成SO3，作为制取硫酸的原料
考点 金属冶炼的综合与应用
题点 金属冶炼的相关综合
答案 C
解析 分析反应中化合价的变化：
2＋22＋2，反应过程中Cu、S、O三种元素的化合价均发生改变；Cu2S中Cu元素化合价降低，S元素化合价升高，因此Cu2S既是氧化剂又是还原剂；根据S元素化合价的改变可知，当1molO2参加反应时，共转移电子6mol；SO2催化氧化可得SO3，SO3被水吸收可得H2SO4。
10．下列说法不正确的是（ ）
A．自然界中不存在游离态的金属
B．金属活动性不同，冶炼方法也有所不同
C．地球上金属矿物资源有限，因此应提高金属矿物的利用率
D．废旧金属的回收利用有利于环境保护
考点 金属冶炼的综合与应用
题点 废旧金属的回收利用
答案 A
解析 自然界中存在游离态的金属，如金、铂等。
题组四 铝热反应
11．关于铝热反应，下列说法不正确的是（ ）
A．铝热反应是吸热反应
B．铝热剂是混合物
C．铝热反应为氧化还原反应
D．铝热反应需在高温条件下进行
考点 铝热反应
题点 铝热反应及其应用
答案 A
解析 铝热反应是放热反应，选项A错误。
12．能用铝作原料来冶炼难熔的金属是因为（ ）
A．铝的密度小，熔点较低
B．铝在空气中燃烧放出大量的热
C．铝在金属活动性顺序表中排在较前面
D．铝具有还原性，发生铝热反应时放出大量热
考点 铝热反应
题点 铝热反应及其应用
答案 D
解析 利用铝来冶炼难熔的金属是利用铝热反应来进行的。
在铝热反应中，铝表现出还原性，可置换出其他金属；另外铝热反应还有一个特点就是反应能放出大量的热，可使置换出的金属熔化，达到冶炼的目的。
[综合强化]
13．如图为铝热反应的实验装置，请回答下列问题：
（1）该实验装置中还缺______________，引发铝热反应的操作为________________
________________________________________________________________________。
（2）若将氧化铁换成氧化镁，该反应________（填“能”或“不能”）发生，理由是____________。
（3）写出铝热反应的两个用途__________________________________________。
考点 铝热反应
题点 铝热反应的实验
答案
（1）镁条和氯酸钾 在混合物中间插一根镁条，将氯酸钾放在混合物上镁条的周围，点燃镁条
（2）不能 镁比铝活泼，铝不能置换镁
（3）用于焊接钢轨；冶炼某些熔点高的金属
解析
（1）利用镁条燃烧放热从而引发铝热反应，同时促使KClO3分解产生O2，使镁条快速燃烧。
（2）根据金属活动性顺序表，Mg比Al活泼，Al不能从MgO中置换出Mg。
14．孔雀石的主要成分为CuCO3·Cu（OH）2，某同学设计从孔雀石中冶炼金属铜的方案如下：
①将孔雀石粉碎后加过量的稀硫酸；
②将反应后的混合物过滤；
③向滤液中加入一种金属粉末。
根据上述实验方案，试回答：
（1）第①步反应中的现象为_______________________________________________。
（2）第③步加入的金属粉末是__________，理由是____________________________
________________________________________________________________________。
（3）若向滤液中加入过量生石灰后，过滤，将沉淀加热灼烧后再通入________________气体，可制得较纯净的铜。
考点 金属冶炼的综合与应用
题点 金属冶炼的相关综合
答案
（1）固体溶解，有无色气体生成，溶液变成蓝色
（2）Fe 铁的活泼性比铜强，可从溶液中置换出铜
（3）氢气
解析 孔雀石的主要成分是碱式碳酸铜，当加入过量稀硫酸时发生反应，固体逐渐溶解，产生二氧化碳气体、水和硫酸铜；为冶炼金属铜，可加入过量的铁粉，把铜从硫酸铜溶液中置换出来；若向滤液中加入过量生石灰后生成氢氧化铜，过滤，将沉淀氢氧化铜加热灼烧后生成氧化铜，通入氢气生成铜和水。
15．钛（Ti）被称为继铁、铝之后的第三金属，钛白（TiO2）是目前最好的白色颜料。
制备TiO2和Ti的原料是钛铁矿，我国的钛铁矿储量居世界首位。
用含Fe2O3的钛铁矿（主要成分为FeTiO3）制备TiO2流程如下：
（1）步骤①加Fe的目的是________________________________________________；
步骤②冷却的目的是__________________________________________________。
（2）上述制备TiO2的过程中，可以利用的副产物是__________________；考虑成本和废物综合利用因素，废液中应加入____________处理。
（3）由金红石（TiO2）制取单质钛（Ti），涉及到的步骤为
―→
反应TiCl4＋2Mg===2MgCl2＋Ti在Ar气氛中进行的理由是_____________________。
考点 金属冶炼的综合与应用
题点 金属冶炼的相关综合
答案
（1）将Fe3＋还原为Fe2＋ 析出绿矾（FeSO4·7H2O）
（2）绿矾（FeSO4·7H2O） 生石灰（或碳酸钙、废碱）
（3）防止高温下镁或钛与O2、N2等反应
解析
（1）分析框图知，铁最终转化成副产品绿矾，所以要将＋3价Fe转化为＋2价Fe，降温减小FeSO4·7H2O的溶解度，有利于绿矾结晶。
（2）水浸后发生的离子反应为TiO2＋＋2H2O===H2TiO3↓＋2H＋，废液主要呈酸性，所以应加入CaO、CaCO3或碱。
（3）反应后Ti和Mg易与空气中O2、N2等反应，故应在Ar气氛中进行。
实抓好班级安全工作，实现班级安全教育的三结合，形成班级整体育人优势。
一、班主任是实现班级安全教育三结合的中枢。
班级安全工作是通过学生的学习、生活、活动、劳动对学生进行有目的、有计划、经常性的安全教育和管理。
班主任是组织和发挥班级各方面教育力量，实现安全目标，做好班级安全工作，形成班级整体育人优势的核心力量。
班主任是班级管理的组织者和领导者，是联系班级科任教师的纽带，是沟通学校教育、家庭教育、社会教育的桥梁。
在具体实践中，班主任必须做到一要制定班级安全工作目标，与其他教育力量形成共识。
二要落实班级安全教育的内容，这是实现班级安全工作目标的保证。
三要强化班级安全教育的过程管理，这是实现班级安全目标，使教育力量形成合力，增强实效的关键。
二、只有实现三结合，才能形成班级安全教育合力。
班级安全工作是由各个方面的教育力量共同进行的。
要实现班级安全工作目标，班主任必须与各科教学、班队活动、家庭教育相结合，形成教育合力。
与任课教师的学科教学结合
科任教师是班级安全教育工作的重要力量，班级安全教育工作主要通过科任教师把握学科特点，延伸教材内涵，拓展学生知识视野，从而达到科学、稳定和潜移默化的教育目的，更具有防患于未然的功效。
要做好这一结合，一是要强化结合意识，进一步使每位教师以安全教育为已任；二是要在教学中认真探索安全教育的最佳结合点，不断改进结合的形式和方法，把安全教育与学科的教学结合落到实处；三是要加强班主任和科任教师的联系，统一目标，严格要求，齐抓共管，以增强安全育人的效果。
与班队活动相结合。
班主任、少先队辅导员要充分发挥班集体和少先队组织作用，开展好自主性教育活动，让学生在活动中自我认识，自我体验，自我感悟，自我教育。
要做好这一结合，一要在传统的活动中有机地穿插渗透安全教育，如庆祝六一儿童节过程中，根据《义务教育法》、《未成年人保护法》、《交通法》等法规中的有关内容，有目的地编排一些节目，让学生在看演出过程中受到教育和启迪。
二要开展主题性教育活动与经常性训练相结合，如主题活动：
珍爱生命、远离毒品签名活动，逃生自救演练、学校是我家，平安靠大家征文活动等；经常性训练：
每期组织一项雏鹰争章活动，举行一次消防知识手抄报比赛，办一期用电常识黑板报等。
与家庭教育相结合
学生家长的影响和教育的效力是构成学生接受班级教育的基础。
家长的教育作用，不仅直接影响其学生本人，而且还影响到班级整体面貌和教育效果，因此班级安全教育必须与家庭教育相结合。
要做好这一结合，一是建立班级家长委员会，办好家长学校，提高家长的安全育人素养。
二是发挥家校联系卡的作用，做好家访工作，主动与家长联系配合，了解学生在家的情况，汇报在校表现，统一教育要求，增强教育针对性和实效性。
三是定期举办讲座，有目的地请家长参与，从而端正家长的教育思想，求得家长的合作，共同为学生创造良好的整体育人氛围。
班级安全教育总结2 安全稳定工作，是班级顺利开展教育教学工作的前提和基础。
没有安全稳定的班级，班级的各项工作都无法正常进行。
为此我班以对家长和学生高度负责的精神，认真开展好安全教育活动，并在安全教育基础上普遍开展了安全检查和建章立制工作。
现将我班安全教育工作作如下总结：
一、抓安全工作措施得力，成效显著。
我班对安全教育工作非常重视，常抓不懈。
一是从平时的安全教育入手，消除思想上的隐患。
每学期的开学要讲安全；放归宿假、寒暑假时，在给家长一封信也强调安全；同时加强对学生平时的安全教育与管理，充分利用板报、电视、广播宣传安全常识；利用班会讲安全。
二是加大安全检查力度，不留死角，防范于未然。
本期我多次对教室、寝室、学生活动场所的每一角落，每一个电源开关、灯头、插座，进行了全面检查，发现问题当场解决，对破损的电源开头、灯头及时更换。
三是明确责任、建立规章，狠抓落实。
班上发动同学个个参与，按区域划分了责任，对教室、寝室、学生经常聚集的场所等易发生火灾
升级会员 