第一单元 应用广泛的金属材料优质课教案内容

金属元素的概述

金属的冶炼

学习目标

1、回忆金属的通性、合金的概念及其重要应用

2、重点了解金属矿物的开发和利用，冶炼的几种类型及综合应用

3、分析高考试题的出题特点及整理思路

一、金属的通性及合金

1．金属的通性

金属在通常状况下都是不透明、有金属光泽的固体(汞除外)，都能导电、导热、有 。

大多数金属原子最外层有

个电子，少数金属原子最外层有

个电子，金属元素在同周期元素中

较大

。

＋4＋7金属元素的主要化合价为

价，也有少数金属能表现较高的化合价如Sn、Mn、＋6Cr等。金属元素原子只能

电子，不能

电子，所以金属只有

化合价，没有

化合价。金属单质只有

性，没有

性。

2．合金

(1)定义：把两种或两种以上的 (或 与 )____而成的具有 特性的物质叫做合金。

(2)特点

①多数合金的熔点比其成分金属的都要 ，而不是介于两种成分金属的熔点之间。

②有比成分金属更好的 、 和 加工性能等。

二、金属矿物的开发和利用

1．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。

2．金属冶炼的实质

n＋－使金属化合物中的金属离子 电子被 为金属单质的过程：M＋ne===M。

3．金属冶炼的一般步骤

4．金属冶炼方法

(1)热分解法

△△例如：2HgO=====2Hg＋O2↑, 2Ag2O=====4Ag＋O2↑。

用热分解冶炼法冶炼金属的特点是：金属元素的金属性 ，金属元素的原子 失去电子，其金属离子 得到电子，该金属元素所形成的化合物稳定性 。

(2)热还原法冶炼金属

①焦炭还原法。例如：C还原ZnO、CuO，其化学方程式依次为

_____________________________________________________。

②一氧化碳还原法。例如：CO还原Fe2O3、CuO，其化学方程式依次为_____________________ 。

③氢气还原法。例如：H2还原WO3、Fe3O4,其化学方程式依次为 1

。

④活泼金属还原法。例如：Al还原Cr2O3、V2O5，其化学方程式依次为 。

做铝热反应实验时，铝热剂是指铝粉和金属氧化物(如Fe2O3等)组成的混合物。镁条和KClO3的作用是作__________________________。反应时的现象是_______________________。常用铝热反应冶炼 的金属。可用热还原法冶炼的金属，其金属性 ，金属在常见金属活动性顺序表中居于 区域。

思考1

能否用电解AlCl3和MgO的方法冶炼Al、Mg?

思考2

铝是地壳中含量最高的金属元素，为什么人类对铝的使用比铁、铜晚得多？

5．金属的回收和资源保护

金属制品在使用过程中被腐蚀或损坏，每年有大量废旧金属产生，把废旧的金属作为一种资源加以回收利用，既减少了垃圾量，防止污染环境，又缓解了资源短缺的矛盾。回收的废旧金属，大部分可以重新制成金属或它们的化合物再利用。

考点精讲

考点一

金属活动性顺序表的应用

常见金属的活动顺序为： 金属在化学反应中失去电子生成阳离子的能力依次减弱，对应阳离子得电子能力依次增强

该规律有多种应用，归纳如下：

1．判断金属与酸能否发生置换反应：排在H前边的金属可与非氧化性酸发生置换氢的反应

2．判断金属与盐溶液能否发生置换反应

排在前边的较活泼的金属能把排在后边的金属从其盐溶液中置换出来，生成新盐和新金属。

3．判断金属与水能否发生置换反应

(1)极活泼金属(K、Ca、Na)可与冷水发生置换氢的反应；

(2)活泼金属(Mg、Al)可与热水发生置换氢的反应；

(3)较活泼金属(Zn、Fe)与水蒸气在高温下反应，可置换水中的氢生成氢气，但生成的氢氧化物受热分解，最后得到金属氧化物；

(4)排在氢后边的金属与水不反应。

4．判断原电池正、负极及电极反应

由两种金属构成的原电池电极，位于金属活动顺序表前面的金属为负极。

(1)负极反应：电极金属失电子被氧化，形成金属阳离子进入溶液。

＋(2)正极反应：溶液中微粒(酸性条件下为H，中性条件下为H2O和O2)在正极上得到电子被还原。

5．判断金属在自然界中的存在状态

2

6．判断金属氢氧化物的热稳定性强弱

金属活动顺序表中越位于前面的金属，其氢氧化物越稳定，越不易分解，越后面的金属氢氧化物越易分解，极不活泼的金属Pt、Au甚至无氢氧化物。

7．判断金属的冶炼方法

金属冶炼是金属离子得到电子，被还原成金属原子的过程。金属活动顺序表中的不同金属，因金属离子结合电子能力不等，所以冶炼方法不同。

例1 X、Y、Z、M、N代表五种金属。有以下化学反应：

①水溶液中：X＋Y2＋===X2＋＋Y ②Z＋2H2O(冷)===Z(OH)2＋H2↑

③M、N为电极与N盐溶液组成原电池，发生的电极反应为：M―2e－===M2＋

④Y可以溶于稀H2SO4中，M不被稀H2SO4氧化，则这五种金属的活泼性由弱到强的顺序是（A．M＜N＜Y＜X＜Z B．N＜M＜X＜Y＜Z C．N＜M＜Y＜X＜Z D．X＜Z＜N＜M＜Y 规律方法 元素的金属性强弱的判断

金属性强弱

①与水或酸反应置换氢的难易

②最高价氧化物对应的水化物碱性强弱

③单质的还原性或离子的氧化性

④相互置换反应(金属活动性顺序表) ⑤原电池反应中正负极(负极活泼) 即时巩固

某单质x能从含元素y的溶液中置换出y单质，由此可知 (

) A．当x、y均为金属时，x一定比y活泼

B．当x、y均为非金属时，y一定比x活泼

C．当x是金属时，y一定是金属

D．当x是非金属时，y可能是金属，也可能是非金属

考点二

金属的冶炼

1．金属活动性顺序与金属冶炼方法的关系(见下表) K、Ca、

金属的活

Zn、Fe、Sn、

Na、Mg、

Hg、 Ag Pt、 Au 动性顺序 Pb(H)、Cu Al 金属原子

强―→弱 失电子能力 金属离子

弱―→强 得电子能力 主要冶

热分

物理

电解法 热还原法 炼方法 解法 方法 2.铝热反应

(1)本质：利用铝的还原性，将难熔金属从其氧化物中置换出来：

3

)

高温2mAl+3MnOm=====

mAl2O3＋3nM (2)实验(以Al和Fe2O3的反应为例) ①实验步骤 把两张圆形滤纸分别折叠成漏斗状，套在一起使四周都有四层。把内层滤纸取出，在其底部剪一个孔，用水润湿，再套回架在铁圈上的玻璃漏斗上(如图所示)，下面放置一盛沙子的蒸发皿。

(3)反应特点：在高温下进行，反应迅速，放出大量的热。新生成的金属单质呈液态且易与Al2O3分离。

(4)铝热剂

①在铝热反应中，反应混合物(铝、金属氧化物)称为铝热剂。

②能与Al组成铝热剂的金属氧化物常见的有Fe2O3、Fe3O4、Cr2O3、MnO2、V2O5等。

(5)应用：①在生产上，可用于焊接钢轨等。②在冶金工业上用于冶炼难熔金属。

例2 冶炼金属一般有下列方法：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。

(1)请对下表中的金属冶炼方法进行分析，从上述四种方法中选择相应的序号填入下表中空格。

火烧孔雀

石炼铜

湿法炼铜 铝热法炼铬 从光卤石

中炼镁

火烧孔雀石炼铜所发生反应的化学方程式(写主要的两个)：________、________。

(2)请再举出使用上述方法冶炼金属的例子各一个(用化学方程式表示)：①________；②________；③____________；④____________。

即时巩固2 2005年诺贝尔化学奖获得者施罗克等人发现金属钼的卡宾化合物可以作为非常有效的烯烃复分解催化剂。工业上冶炼钼的化学原理为：

高温①2MoS2＋7O2=====2MoO3＋4SO2；②MoO3＋2NH3·H2O===(NH4)2MoO4＋H2O；

△③(NH4)2MoO4＋2HCl===H2MoO4↓＋2NH4Cl；④H2MoO4=====MoO3＋H2O；

⑤用还原剂将MoO3还原成金属钼。则下列说法正确的是 (

) A.MoS2煅烧产生的尾气可直接排入空气中 B.MoO3是金属氧化物，也是碱性氧化物

C．H2MoO4是一种强酸

D．利用H2、CO和铝分别还原等量的MoO3，所消耗还原剂的物质的量之比为3∶3∶2

4

高考集训

题组一

金属与合金

1．判断正误

(1)电解熔融氯化镁制取金属镁( )(2010·上海－8A) (2)电解饱和氯化镁溶液，可制得金属镁

（ ）(2009·上海－5D) (3)目前我国流通的硬币是由合金材料制造的

( )(2009·广东理基－23A) (4)生铁、普通钢和不锈钢中的碳含量依次增加 ( )(2009·广东理基－23B) 题组二

铜及其化合物

3．(2010·北京理综，11)自然界地表层原生铜的硫化物经氧化、淋滤作用后变成CuSO4溶液，向地下深层渗透，遇到难溶的ZnS或PbS，慢慢转变为铜蓝(CuS)。下列分析正确的是

(

) A．CuS的溶解度大于PbS的溶解度

B．原生铜的硫化物具有还原性，而铜蓝没有还原性

2＋2－C．CuSO4与ZnS反应的离子方程式是Cu＋S===CuS↓

D．整个过程涉及的反应类型有氧化还原反应和复分解反应

4．(2009·广东，10改编)出土的锡青铜(铜锡合金)文物常有Cu2(OH)3Cl覆盖在其表面。下列说法不正确的是(

) A．锡青铜的熔点比纯铜低

B．在自然环境中，锡青铜中的锡可对铜起保护作用

C．锡青铜文物在潮湿环境中的腐蚀比干燥环境中快

D．生成Cu2(OH)3Cl覆盖物是电化学腐蚀过程，但不是化学反应过程

5．(2010·课标全国卷，26)物质A～G有下图所示转化关系(部分反应物、生成物没有列出)。其中A为某金属矿的主要成分，经过一系列反应可得到B和C。单质C可与E的浓溶液发生反应，G为红色沉淀。

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