1、化 學第一節自然資源的開發利用目 標 素 養1.了解金屬在自然界中的存在形式。2.掌握金屬的冶煉方法。3.掌握鋁熱反應原理及實驗。4.了解金屬回收和資源保護的意義,認識和體會化學在自然資源開發和利用中的意義和作用。5.了解海水資源及其利用。6.掌握海水化學資源的開發和利用,即海水制鹽,海水提鎂、提溴、提碘。7.了解海水綜合利用的重要方向。8.了解煤、石油、天然氣的組成及其綜合利用。9.通過簡單實例,了解常見高分子材料的合成,能舉例說明高分子材料在生產、生活、科技等領域中的應用及發展。知 識 概 覽 第1課時金屬礦物的開發利用一、金屬的冶煉1.金屬在自然界中存在的形態。除了金、鉑等極少數金屬,絕

2、大多數金屬元素以化合物的形式存在于自然界。在這些金屬化合物中,金屬元素都顯正化合價。2.金屬冶煉的原理。金屬冶煉的實質是根據氧化還原反應,使金屬礦物中的金屬陽離子得到電子生成金屬單質的過程,即Mn+ +ne-=M。3.冶煉方法。 工業上利用電解熔融MgCl2來制取Mg,而MgO比MgCl2更易獲得,為什么不電解熔融MgO制取鎂呢?(MgO的熔點:2 852 ,MgCl2的熔點:714 )提示:由于MgO的熔點遠遠高于MgCl2的熔點,將MgO熔融需要的能量較多,所以采用電解熔融MgCl2的方法制取Mg,冶煉金屬也要考慮節能減排。二、金屬礦物的開發利用1.合理開發利用金屬資源。金屬的冶煉需要消耗

3、大量的資源和能源,還會造成環境污染,地球上的金屬資源是有限的,是不可再生的,因此金屬資源應合理地開發利用。2.有效利用金屬資源的途徑。(1)提高金屬礦物的利用率。(2)加強廢舊金屬的回收和再利用。(3)使用其他材料代替金屬材料。(4)開發環保高效的金屬冶煉方法,防止金屬的腐蝕。一 金屬的活動性與冶煉方法重難歸納1.金屬活動性順序與金屬冶煉方法的關系。2.常用的熱還原法。 (1)人類使用金屬的年代先后順序與金屬的活動性有什么關系?提示:金屬冶煉方法的選擇取決于金屬在自然界中的存在狀態和金屬的活動性。金屬越活潑,冶煉時所需條件要求越高,在人類歷史上出現得相對晚一些。金屬越不活潑,冶煉的方法越簡單,

4、人們使用的時間越早,所以有青銅、鐵器等時代的發展歷程。(2)從自然界中獲得金屬單質,是否都必須發生氧化還原反應?提示:否。有些金屬單質化學性質穩定,如金、鉑等,在自然界中主要以游離態形式存在,獲得這些金屬不需要發生氧化還原反應,可以用富集的方法,如“淘金”。典例剖析金屬材料在日常生活、生產中有著廣泛的運用,下列關于金屬的說法不正確的是()。A.越活潑的金屬越難冶煉B.合金的性質與其成分金屬的性質不完全相同C.金屬冶煉的本質是金屬陽離子得到電子變成金屬原子D.工業上金屬Mg、Al都是用電解熔融的氯化物制得的答案:D解析:金屬冶煉的本質是金屬陽離子得到電子被還原成金屬原子,因此金屬越活潑,對應金屬

5、陽離子氧化性越弱,則金屬越難冶煉,A、C正確;合金要比各成分金屬的熔、沸點低,硬度大,B正確;因AlCl3在熔融態不導電,因此不能用電解AlCl3的方法來冶煉鋁,而通常用Al2O3,D錯誤。學以致用冶煉金屬一般有下列四種方法:焦炭法,水煤氣(或氫氣,或一氧化碳)法,活潑金屬置換法,電解法。四種方法在工業上均有應用。古代有()火燒孔雀石煉銅,()濕法煉銅;現代有()鋁熱法煉鉻,()從光鹵石中煉鎂。對它們的冶煉方法的分析不正確的是()。A.()用B.()用C.()用D.()用答案:B解析:選擇金屬的冶煉方法要考慮金屬在自然界中存在的狀態及金屬的活動性。()、()、()、()發生的反應分別是二 鋁熱

6、反應重難歸納1.鋁熱反應原理。2.鋁熱反應的實驗操作。 (1)鋁熱反應實驗中鎂條與氯酸鉀的作用是什么?提示:鎂條的作用是燃燒放出大量的熱引發KClO3分解,氯酸鉀的作用是助燃劑。(2)為什么要在承接反應物的蒸發皿中墊有細沙?提示:因為鋁熱反應是一個典型的放熱反應,反應中放出的大量熱能夠使鐵熔化,為了防止蒸發皿炸裂及熔融的金屬濺出而造成危險,所以要墊細沙。典例剖析下列金屬:鐵、鎂、錳、釩、鉻,可用鋁熱法制備的有()。A.B.C.D.答案:C解析:鋁熱法冶煉金屬是利用了Al的還原性及反應過程中放出大量的熱,可用于金屬活動性比Al弱的金屬的冶煉,題給五種金屬中只有Mg的活動性比Al強,不能用鋁熱法制

7、備。學以致用如圖為鋁熱反應的實驗裝置,請回答下列問題:(1)該實驗裝置中還缺。引發鋁熱反應的操作為。(2)若將氧化鐵換成氧化鎂,該反應(填“能”或“不能”)發生,理由是。(3)鋁熱反應的用途有哪些? 。答案:(1)鎂條和氯酸鉀在混合物中間插一根鎂條,將氯酸鉀放在混合物上鎂條的周圍,點燃鎂條(2)不能鎂比鋁活潑,鋁不能置換鎂(3)用于焊接鋼軌;冶煉某些熔點高的金屬(答案合理即可)解析:(1)利用鎂條燃燒放熱從而引發鋁熱反應,同時促使KClO3分解產生O2,使鎂條快速燃燒。(2)Mg比Al活潑,Al不能從MgO中置換出Mg。1.工業上獲得金屬鎂采用的冶煉方法是()。A.加熱分解鎂氧化物B.電解熔融

8、氯化鎂C.高溫下發生鋁熱反應D.高溫下用氫氣還原答案:B解析:由于金屬鎂的活動性較強,因此工業上一般采用電解熔融氯化鎂制備金屬鎂。2.工業煉鐵是在高爐中進行的,高爐煉鐵的主要反應是:該煉鐵工藝中,對焦炭的實際使用量要遠遠高于按照化學方程式計算所需,其主要原因是()。A.CO過量B.CO與鐵礦石接觸不充分C.煉鐵高爐的高度不夠D.CO與Fe2O3的反應有一定限度答案:D解析:高爐煉鐵的反應Fe2O3+3CO 2Fe+3CO2為可逆反應,所以對焦炭的實際使用量要遠高于按化學方程式計算所需,這樣可以提高CO的濃度,促進該反應正向移動。3.在冶金工業上,均能用熱還原法制得的一組金屬是()。A.Na、M

9、g、AlB.Na、Zn、FeC.Zn、Fe、CuD.Mg、Al、Zn、Fe答案:C解析:Na、Mg、Al的冶煉方法為電解法;Zn、Fe、Cu的冶煉方法為熱還原法。4.下列反應原理不符合工業實際的是()。答案:C 解析:根據金屬的活動性和特點,這四種金屬選用的冶煉方法看似都正確,但是工業上冶煉鎂時,并不是電解熔融的氧化鎂,而是電解熔融的氯化鎂。因為氧化鎂的熔點很高,與電解熔融的氯化鎂相比會消耗更多的能量。5.研究發現用鋁熱法可從下列氧化物中冶煉出有關金屬,若要制得等物質的量的有關金屬單質,需要消耗單質鋁最多的是()。A.MnO2B.V2O5C.Cr2O3D.WO3答案:D解析:設得到的金屬單質的物質的量為n mol,A項MnO2Mn,化合價由+4價變為0價,化合價降低4價,生成n mol金屬錳需要得到4n mol電子;B項V2O5V,化合價從+5價變為0價,化合價降低5價,生成n mol V需要得到5n mol電子;C項Cr2O3Cr,化合價由+3價變為0價,化合價降低3價,生成n mol Cr需要得到3n mol電子;D項WO3W,化合價從+6價變為0價,化合價降低6價,生成n mol W