归纳与整理课堂实录

第四章

化学与自然资源的开发利用

【教学目标

1.知识目标：

(1)能说出化学方法在金属矿物开发中的作用，能记住金属冶炼的一般原理。

(2)能解决不同金属适用的冶炼方法，认识化学是冶金工业的重要科学基础。

2.能力目标：

(1)通过铝热反应的实验，学会金属冶炼的原理及简单了解元素分析的方法。

(2)通过小组间的交流与合作，提高学生的语言表达能力及思维的严密性。

3.情感、态度和价值观目标：

(1)通过了解金属回收的意义，培养学生的资源环保意识

(2)通过联系知识与生产实践的关系，激发学生对化学学科的兴趣热爱

【重难点】

理解并掌握金属矿物的冶炼原理，解决不同金属适用的冶炼方法。

[资料卡片1]

在我国的奴隶社会时期，在森林大火后的灰烬中，人们发现了铜，这是由于木材燃烧生成的木炭和地表的铜矿石（孔雀石）反应，将铜矿石还原为铜。自此之后，人类开始迈进了象征古代文明开端的“铜器时代”，结束了漫长的“石器时代”。[1]据此写出相关反应方程式：

①

Cu2(OH)2CO3

＝

2CuO

+

H2O

+

CO2↑

②

[资料卡片2]

人类最早是在由天而降的陨石中获得单质铁的，陨石中含铁量高达90%以上。古代阿拉伯人曾传说“天上的金雨落进沙漠里变成了黑色的铁”。

济南陨铁

新疆陨铁

南极洲陨铁

[资料卡片3] 法国皇帝拿破仑是一个喜欢炫耀自己的人。他常常大摆宴席，宴请天下宾客。每次宴会，他总是摆出一副高人一等的样子。餐桌上的用具几乎全是用银制成的，唯有他自己用的那一个碗却是铝制品。

为什么贵为法国皇帝，在当时却不用高贵而亮丽的银碗，而用色泽要暗得多的铝碗呢？

【知识链接】

1、金属活动顺序表

。

2．金属在自然界中存在的形态

除了

、

等极少数金属外，绝大多数金属以

的形式存在于自然界中。在这些金属化合物中，金属元素都显

化合价。

[练习1]从金属被利用的历史来看，器时代，铝的利用是近几百年的事。的是（

）

①地壳中金属元素的含量

②金的导电性

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

【内容导学】

1.金属冶炼的实质

使金属化合物中的金属离子

电子被

为金属单质的过程：

Mn＋ne===M。

＋－先是青铜时代，而后是铁下列跟这个先后顺序有关属活动性顺序

③金属2.金属冶炼的一般步骤

3.金属冶炼是工业上将

从

中

出来的生产过程。金属的活动性不同，可以采用不同的冶炼方法。总的说来，金属的性质越稳定，越容易将其从化合物中还原出来。金属冶炼的方法主要有：

(1)热还原法：在金属活动性顺序表中处于

位置的金属，通常是用还原剂（

、

、

、

等）将金属从其化合物中还原出来。例如：

高温

Fe2O3

+

Al

（铝热反应）；

铝热反应：实验4－1（P89）

现象：

。

讨论：①这个实验说明了什么？

②思考：氧化镁能否与铝在高温下发生反应？为什么？

（特别提醒

在应用铝热反应解决问题时，要理解铝热反应的实质是置换反应，利用铝的活泼性置换出不活泼的金属，在判断铝热反应是否能发生时，应首先看金属的活动性。）

高温

Fe2O3 +

CO

；

高温

WO3 +

H2

；

Fe +

CuSO4

。（湿法炼铜) (2)热分解法：对于

金属，可以直接用

方法将金属从其化合物中还原出来。

HgO

；

Ag2O

。

质疑：HgS与氧气在加热条件下生成什么？

【问题导思】除了在实验室，有多少人在现实生活中见过钾、钙、钠这些金属的真面目？

（自从美国青年化学家霍尔发明电解制铝法后，制铝工艺不断改进，现在人们已经熟练掌握了从铝土矿（主要成分是Al2O3）中冶炼铝的技术，使得制铝成本大大下降，使铝走入千家万户。）

（3）电解法

活泼金属较难用还原剂还原，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：

电解

2NaCl（熔融）

2Na

+

Cl2 ↑ ；

MgCl2（熔融）

电解

；

2Al2O3

。

冰晶石

（4）物理法：Au、Pt在自然界中主要以游离态存在，利用密度。

4、有效利用金属资源的途径：

提高金属矿物的

，减少金属的

，加强金属资源的

，使用代替金属材料。

5、金属的回收和资源的保护：

把废旧金属作为一种资源，加以回收利用，既减少了

，防止了

污染，又缓解了

的矛盾。

【小结】常见金属的冶炼原理：

金属的活

动性顺序

金属原子失电子能力

金属离子得电子能力

主要冶方法

【知能检测】基础练习（A) 填空题

1．冶炼铝的方法：

，相关化学方程式：

。

由_________→__________

由_________→__________

K Ca Na Mg Al Zn Fe Sn Pb (H) Cu Hg Ag Pt Au

2．冶炼铁的方法（高炉）：

，相关化学方程式：

。

冶炼铁的方法（铝热法）：

，相关化学方程式：

。

3．冶炼铜的方法（火法）：

，相关化学方程式：

。

冶炼铜的方法（湿法）：

，相关化学方程式：

。

4．冶炼镁的方法：

，相关化学方程式：

。

冶炼汞：

。

冶炼银：

。

选择题：

1、金属冶炼的目的是

（

）

A.把金属化合物还原为金属单质

B.除去金属中的杂质

C.把金属单质变为氧化物

D.把电能转变为化学能

2、冶炼不同的金属，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

3、常言“真金不怕火炼”从化学的角度对这句话的理解正确的是

(

)

A．金的熔点高，难于熔化

B．金的化学性质稳定，不易变质

C．金越炼越纯

D．金的硬度大，高温下难于变形

4、下列各种冶炼方法中，可以制得相应金属的是

（

）

A、加热氧化铝

B、加热碳酸钙

C、电解熔融氯化钠

D、氯化钠与铝粉高温共热

5、在冶金工业上，均不能用化学还原剂制得的一组金属是（

）

A.Na

Mg

Al

B.Na

K

Zn

Fe

D.Mg

Al

Zn

Fe

C.Zn

Fe

Cu

Ag 6、宋朝初期，我国已将湿法炼铜应用于生产，其反应原理为（

）

A、CuO+H2==Cu+H2O

B、CuO+CO==CO2+Cu

C、Fe+CuSO4==Cu+FeSO4

D、Cu2(OH)2CO3==2CuO+H2O+CO2↑

7、冶炼和提取金属常用以下几种方法：

①以C或CO、H2作还原剂还原

②电解法

③热分解法

④铝热反应

⑤物理提取法，现冶炼

和提取下列金属，试标明适宜的冶炼或提取方法Fe________；

Mg________；

Cu_________；

Hg________；

Na_________；

Au_________。

【科学视野】

青铜：主要含铜和锡、铅，有良好的强度和塑性、耐磨、耐腐蚀，主要用于制机器零件如轴承、齿轮等。

黄铜：主要含铜和锌，有良好的强度和塑性、易加工、耐腐蚀，主要用于制机器零件、仪表和日用品。

白铜：主要含铜和镍，它不容易生铜绿，常用于制造精密仪器和装饰品。

（1）

（2）

（3）

如图（3）这是英法联军洗劫焚毁世界建筑史上最杰出的园林—圆明园后，被劫掠到国外的珍贵文物——铜虎头，2000年在香港被拍卖。由中国派员出高价将其赎回。请同学们勿忘我们的国耻：中国还有上百万件珍贵文物流失海外。

我国古代炼铁工业长期领先于世界，我国在西汉初时已经懂得用木炭与铁矿石混合高温冶炼生铁，领先欧洲一千余年，南宋末年的工匠又掌握了用焦炭炼铁，而欧洲最早的英国直到500年后（相当于清朝乾隆末年），才掌握这一技术。

铝热反应在生活中的应用：1、冶炼难熔的金属；2、焊接钢轨等大截面钢材部件；3、军事上可以制作铝热弹等强杀伤性的武器，还可以用作破坏敌军器材；4、传统的烟火剂。