归纳与整理教案设计范例

4.1.1 金属矿物的开发利用

一．金属在自然界中的存在形态

二．金属的冶炼

(1)冶炼的原理

①原理：将金属从其化合物中还原出来。

②实质：根据氧化还原反应，使金属矿物中的金属阳离子得到电子生成金属单质：Mn＋ne＋－===M。

(2)冶炼方法

①热分解法

适用于不活泼金属的冶炼：

△a．加热分解HgO：2HgO=====2Hg＋O2↑。

△b．加热分解Ag2O：2Ag2O=====4Ag＋O2↑。

②电解法

适用于非常活泼金属的冶炼：

电解a．冶炼金属钠，电解熔融NaCl：2NaCl(熔融)=====2Na＋Cl2↑。

电解b．冶炼金属镁，电解熔融MgCl2：MgCl2(熔融)=====Mg＋Cl2↑。

电解c．冶炼金属铝，电解熔融Al2O3：2Al2O3(熔融)=====4Al＋3O2↑。

冰晶石③热还原法

适用于大多数中等活泼金属的冶炼，常用的还原剂有C、H2、CO、Al等：

高温a．高炉炼铁：Fe2O3＋3CO=====2Fe＋3CO2。

高温b．铝热反应炼铁：Fe2O3＋2Al=====2Fe＋Al2O3。

△c．用氢气还原氧化铜：CuO＋H2=====Cu＋H2O。

典例1在冶金工业上，均能用化学还原剂制得的一组金属是(

) A．Na、Mg、Al C．Zn、Fe、Cu ④其他方法

高温a．火法炼铜：Cu2S＋O2=====2Cu＋SO2。

B．Na、Zn、Fe D．Mg、Al、Zn、Fe

b．湿法炼铜：Fe＋CuSO4===FeSO4＋Cu。

三．金属资源的合理开发利用

(1)合理开发利用金属资源的意义

金属矿物资源是不可再生资源且贮量有限，冶炼过程中会消耗大量能量，也易造成环境污染。故应合理开发利用金属资源。

(2)有效利用金属资源的途径

①提高金属矿物的利用率。

②减少金属的使用量。

③加强金属资源的回收和再利用。

④使用其他材料代替金属材料等。

【知识升华】

1．金属活动性顺序与金属冶炼方法的关系

金属活动性顺序

金属原子失电子能力

金属离子得电子能力

主要冶炼方法

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

弱→强

电解法

热还原法

热分解法

物理方法

典例2下列化工原理生产中错误的是(

) ①可以用电解熔融氯化钠的方法来制取金属钠

②可以用钠加入氯化镁的饱和溶液中制取金属镁

③用电解法冶炼铝时，原料是氯化铝

④工业上用电解熔融氯化镁的方法制取金属镁

A．②③

C．①②③

2．铝热反应

B．①③

D．②③④

实验现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。

象

④纸漏斗的下部被烧穿，有熔融物落入沙中，液珠冷却后变为黑色固体。

原因分析

镁带燃烧，放出大量的热；KClO3作为引燃剂在受热状态下发生分解，使氧化铁粉末和高温铝粉在较高温度下发生反应：2Al＋Fe2O3=====2Fe＋Al2O3，生成的铁在高温下呈熔化状态。铝热反应体现了Al较强的还原性。

注意事①氯酸钾的作用是分解提供氧气，使镁带快速充分燃烧，要放在混合物的上面。

②要保证纸漏斗重叠的四周均为四层，且内层纸漏斗一定要用水润湿，以防高温物质从四周溅出，同时损坏纸漏斗。

项

③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．铝热反应是指金属铝与某些金属氧化物的混合物在高温条件下发生置换反应，生成氧化铝和金属单质的过程。实质是用较活泼的还原剂铝，把活泼性相对较弱的金属从其氧化物中还原出来。

2．铝热反应实验中，镁和KClO3的作用是为铝热反应提供引发反应所需的高温，但该反应属放热反应且放出大量的热，能使生成的金属熔化为液态。铝热反应可应用于冶炼一些高熔点金属，如铁、锰、钒等。

典例3下列对铝热反应的说法错误的是(

) A．铝热剂中还原剂是铝粉

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

典例4 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)铝热反应的用途有哪些________________________________________ _______________________________________________________________。

课后练习：

1．我国古代曾用火烧孔雀石和焦炭的混合物的方法炼铜。孔雀石的主要成分是Cu2(OH)2CO3，其冶炼方法是(

) A．焦炭还原法

C．铝热还原法

B．湿法炼铜

D．电解冶炼法

2．用铝热法还原下列化合物，制得金属各1 mol，消耗铝最少的是(

) A．MnO2

C．Fe3O4

B．WO3

D．Cr2O3

3．金属钛的机械强度高，抗腐蚀能力强，常用做反应釜和金属记忆材料，有“未来金属”之称。工业上常用硫酸分解钛铁矿(FeTiO3)的方法来制取TiO2，再由TiO2制取金属钛，主要反应如下：

①FeTiO3＋3H2SO4===Ti(SO4)2＋FeSO4＋3H2O；

②Ti(SO4)2＋3H2O===H2TiO3＋2H2SO4；

③H2TiO3===TiO2＋H2O；

④TiO2＋2C＋2Cl2===TiCl4＋2CO；

⑤TiCl4＋2Mg===Ti＋2MgCl2。

．．下列叙述中错误的是(

) A．反应①是非氧化还原反应

B．反应②是复分解反应

C．反应④中TiO2是氧化剂

D．反应⑤说明了镁的还原性比钛强