第4章 第1节 第1课时.ppt

金属在自然界中的分布很广，无论是矿物，还是动植物体内，或多或少地都含有金属元素。由于不同金属的化学活动性相差很大，因此，它们在自然界中的存在形式也各不相同。 少数化学性质不活泼的金属，在自然界中能以游离态存在，如金和铂以及少量的银和铜。化学性质比较活泼的金属，在自然界中总是以化合态存在。化学要研究如何合理、高效地利用这些金属矿物，将其中的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，这一过程在工业上称为金属的冶炼。 地球上的金属矿物资源是有限的，金属冶炼常会消耗许多能量，也易造成环境污染。我们必须学会合理开发和利用这些矿物资源，有效地使用金属产品、材料，主要的途径有提高金属矿物的利用率，减少金属的使用量，加强金属资源的回收和再利用，使用其他材料代替金属材料等。 有机反应往往产生副产物和废弃物，对环境造成污染。将原料分子中的原子百分之百地转化为产物，实现零排放是化学家的理想，这就是“原子经济性”。现在有的反应的原子利用率已经达到100%，一个经典的例子就是环氧乙烷的生产。原工艺使用的氯乙醇法，要用氯气并产生大量氯化钙，原子利用率只有25%；现在用银催化氧化乙烯，原子利用率达100%。提高有机反应的原子利用率应从选择新原料、采用新型催化剂、改用新的反应路线等方面不断地探索。按照可持续发展的要求，有机化学还有许多要研究和解决的问题。从反应原料到反应产品，从反应条件到反应路线，将原来依赖矿物资源转变为开发生物质资源的新路线。 现在我们家庭中大多都是不锈钢或陶瓷餐具，铝制餐具已逐渐退出，但在铝刚被提炼出来的19世纪，拿破仑大宴宾客及大臣时，其他人用银做的餐具而他自己却用铝做的餐具。1889年，德国著名的化学家门捷列夫到英国伦敦访问和讲学，英国科学家为表彰他在化学上的杰出贡献，尤其是在发现元素周期律和建立元素周期表上的贡献，赠给他一件贵重的奖品，就是用金和铝制成的一架天平。为什么在地壳中含量比铁还多的金属铝，在19世纪比金还贵重呢？ 随着经济和社会的发展，各种各样的金属应用越来越广，但绝大多数的金属元素以化合物的形式存在于自然界的金属矿物中。那么，怎样从金属矿物中得到金属呢？不同的金属冶炼方法是否相同呢？ 一、金属在自然界中的存在形态 点拨：金属在自然界中的存在形式与金属的活泼性有关。 二、金属的冶炼 1．冶炼的原理和实质 2．冶炼的方法 (1)常用方法。 (2)其他方法。 点拨：冶炼铝时不用氯化铝，因为氯化铝为共价化合物；冶炼镁时不用氧化镁，因为氧化镁的熔点高。 三、金属资源的合理开发利用 1．合理开发利用金属资源 金属矿产资源是不可再生资源。 2．有效利用金属资源的途径 (1)提高金属矿物的__________； (2)减少金属的使用量； (3)加强金属资源的__________和再利用； (4)使用其他材料代替金属材料。 1．(2018·江南十校联考)从石器、青铜器到铁器时代，金属的冶炼体现了人类文明的发展水平。如图表示三种金属被人类开发利用的大致年限，之所以有先后，主要取决于(　　) A．金属的导电性 B．金属在地壳中的含量 C．金属的化合价 D．金属的活动性 解析：铝、铁、铜在自然界中主要以化合态形式存在，它们的金属活动性依次减弱，金属阳离子的氧化性逐渐增强，三种金属中铜较易冶炼，铝最难还原。 2．(2018·北京昌平期末质量监控)下列金属用热还原法冶炼的是(　　) A．钠 B．铁 C．银 D．汞 解析：根据金属活动性与冶炼方法的关系分析，铁可以用热还原法冶炼，故B项正确。 3．(2018·江西宜春奉新一中期末)下列说法正确的是(　　) A．使元素的化合态转化成游离态的过程就是还原的过程 B．金属冶炼的实质是金属元素被氧化 C．电解熔融氧化铝时，每还原出1 kg铝，必有约111 mol 电子转移 D．工业上常用电解NaCl水溶液的方法制取金属钠 4．(2018·湖南湘潭高一质检)下列金属：①铁、②镁、③锰、④矾、⑤铬，可用铝热法制备的有(　　) A．①②④ B．①②③⑤ C．①③④⑤ D．①②③④⑤ 解析：可用铝热法制备的金属通常具有较高的熔点，且不能比铝活泼。 5．下列冶炼金属的反应，一定是置换反应的是(　　) A．热分解法 B．电解法 C．铝热法炼铁 D．高炉炼铁 解析：铝热法炼铁是铝单质与铁的氧化物反应生成铁，一定为置换反应。 问题探究： 1．根据金属冶炼的方法讨论，金属冶炼的实质是什么？ 2．在金属中，铝元素在地壳中的含量居第一位，为什么铝的发现和使用比铜和铁要晚得多？ 探究提示：1.金属冶炼的实质是金属离子得到电子被还原为金属单质的过程，Mn＋＋ne－===M。 2．金属的发现和使用与金属的活动性密切相关，金属活动性越强，其相应的金属阳离子得电子的能力越弱，冶炼难度越大。铝是一种活动性较强