高中 化学 必修 第二册 第八章 化学与可持续发展《第一节 第1课时 金属矿物、海水资源的开发利用》教学设计.docx

第一节自然资源的开发利用

第1课时金属矿物、海水资源的开发利用

[学习目标]1.了解金属在自然界中的存在形式，理解金属冶炼的一般原理，掌握活泼性不同的金属冶炼的一般方法。2.了解海水的主要组成元素，了解海水资源及开发利用的主要方式。

任务一金属矿物的开发利用

1．金属元素在自然界中的存在形态

2．金属的冶炼

(1)概念：将金属矿物中的金属从其化合物中还原出来，用于生产各种金属材料，这一过程在工业上称为金属的冶炼。

(2)原理：利用氧化还原反应原理，在一定条件下，使金属离子得到电子被还原成金属原子，从而获得金属单质。即Mn＋＋ne－===M。

3．金属冶炼方法

热分解法

分解HgO

2HgOeq\o(=====,\s\up7(△))2Hg＋O2↑

电解

法

冶炼钠

2NaCl（熔融）eq\o(=====,\s\up7(电解))2Na＋Cl2↑

冶炼镁

MgCl2（熔融）eq\o(=====,\s\up7(电解))Mg＋Cl2↑

冶炼铝

2Al2O3（熔融）eq\o(=====,\s\up7(电解),\s\do5(冰晶石))4Al＋3O2↑

热还

原法

高炉炼铁

Fe2O3＋3COeq\o(=====,\s\up7(高温))2Fe＋3CO2

铝热法

炼铁

2Al＋Fe2O3eq\o(=====,\s\up7(高温))2Fe＋Al2O3

其他

方法

湿法炼铜

Fe＋CuSO4===FeSO4＋Cu

火法炼铜

Cu2S＋O2eq\o(=====,\s\up7(高温))2Cu＋SO2

[交流研讨1]结合下列表格物质的熔、沸点数据分析，为什么冶炼镁时，选择MgCl2而不是MgO？为什么冶炼铝时，选择Al2O3而不是AlCl3?

物质

MgO

Al2O3

MgCl2

AlCl3

熔点/℃

2852

2054

714

190（以分子形式存在）

沸点/℃

3600

2980

1412

180

提示：从表中可以发现，MgO熔点高，耗能多；AlCl3的沸点比熔点低，易升华，是共价化合物，熔融状态下不导电。

eq\a\vs4\al()

金属活泼性与冶炼方法的关系

4.铝热反应

(1)概念：铝与某些难熔金属氧化物（如Fe2O3、Cr2O3、MnO2等）在高温条件下发生的置换反应称为铝热反应。

(2)实验探究

[反应原理]

以铝和氧化铁反应为例：Fe2O3＋2Aleq\o(=====,\s\up7(高温))2Fe＋Al2O3。

[实验操作]

[实验现象]

①镁条剧烈燃烧；

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；

④纸漏斗的下部被烧穿，有熔融物落入沙中。

eq\a\vs4\al()

铝热反应

1．铝热剂：铝粉和某些难熔金属氧化物（如Fe2O3、Cr2O3、V2O5、MnO2等）的混合物。

2．反应特点：在高温下进行，反应迅速并放出大量的热，新生成的金属单质呈熔融态且易与Al2O3（固态）分离。

3．应用：在冶金工业上常用这一原理制取熔点较高的金属，如V、Cr、Mn等；也可用于焊接钢轨等。

5．金属矿物资源的开发和利用措施

(1)提高金属矿物的利用率。

(2)开发环保高效的金属冶炼方法。

(3)防止金属的腐蚀。

(4)使用其他材料代替金属材料，减少金属的使用量。

(5)加强废旧金属的回收和再利用。

1．下列关于金属冶炼的说法中错误的是()

A．电解法获得镁时，不可在CO2或N2中降温冷却

B．热还原法常用的还原剂有CO、H2、C、Al等

C．金属Na、Mg、Al均能通过电解熔融氯化物的方法获得

D．人类历史上金属被发现的顺序与金属的活泼性有关

答案：C

解析：A．镁与CO2或N2都能反应，因此电解法获得镁时，不可在CO2或N2中降温冷却，故A正确；B.热还原法常用的有CO、H2、C、Al等四种还原剂，故B正确；C．金属Na、Mg均能通过电解熔融氯化物的方法获得，金属Al通过电解熔融氧化铝的方法获得，故C错误；D.人类历史上金属被发现的顺序与金属的活泼性有关，一般越不活泼的金属越早发现，故D正确。综上所述，答案为C。

2．（2024·哈密市期末）下列金属冶炼：①MgCl2→Mg、②MnO2→Mn、③ZnO→Zn、④HgO→Hg、⑤磁铁矿→Fe、⑥NaCl→Na，其中最适宜用热还原法冶炼的有()

A．②③⑤ B．③④

C．①②④⑥ D．②③④⑤

答案：A

解析：金属的冶炼一般有电解法、热还原法、热分解法、物理分离法，金属活动顺序表中的金属冶炼：活泼金属K、Ca、Na、Mg、Al一般用电解法制得；较不活泼的金属Zn、Fe、Sn、Pb、Cu等用热还原法制得，常用还原剂有（C、CO、H2等）；Hg、Ag用加热分解氧化物的方法制得，Pt、