第一節(jié)自然資源的開發(fā)利用第1課時(shí)金屬礦物的開發(fā)利用第八章化學(xué)與可持續(xù)發(fā)展素養(yǎng)目標(biāo)1.通過金屬冶煉原理的學(xué)習(xí)和冶煉方法的歸納,理解氧化還原反應(yīng)在金屬礦物開發(fā)中的應(yīng)用,構(gòu)建金屬冶煉的思維模型,發(fā)展證據(jù)推理與模型認(rèn)知的學(xué)科核心素養(yǎng)。2.通過鋁的冶煉成本的計(jì)算,認(rèn)識(shí)合理開發(fā)和利用金屬資源的重要性和必要性,發(fā)展科學(xué)態(tài)度與社會(huì)責(zé)任的學(xué)科核心素養(yǎng)?；A(chǔ)落實(shí)

必備知識(shí)全過關(guān)一、自然資源與可持續(xù)發(fā)展1.自然資源(1)自然資源是人類社會(huì)發(fā)展不可或缺的自然物質(zhì)基礎(chǔ),包括土地與土壤資源、

資源、生物資源、

資源、

資源、

資源等。

(2)自然資源根據(jù)其能否再生可以分為

資源和

資源。

2.可持續(xù)發(fā)展可持續(xù)發(fā)展目標(biāo)是在滿足

的同時(shí),強(qiáng)調(diào)人類的行為要受到

的制約,強(qiáng)調(diào)人類代際之間、人類與其他生物種群之間、不同國家和不同地區(qū)之間的公平。

礦產(chǎn)水能源環(huán)境可再生不可再生人類需要自然界二、金屬礦物的開發(fā)利用1.金屬元素在自然界中的存在2.金屬的冶煉

游離態(tài)化合態(tài)還原化合態(tài)游離態(tài)3.金屬冶煉的方法(1)熱分解法對(duì)于一些不活潑金屬,可以直接用加熱分解的方法將其從化合物中還原出來。寫出加熱分解HgO制取Hg的化學(xué)方程式:

。(2)電解法對(duì)一些非?；顫姷慕饘?采用一般的還原劑很難將其從化合物中還原出來,工業(yè)上常采用電解法冶煉。工業(yè)上電解冶煉Na、Mg的化學(xué)方程式分別為

、

。

2HgO2Hg+O2↑2NaCl(熔融)2Na+Cl2↑MgCl2(熔融)Mg+Cl2↑(3)熱還原法大部分金屬的冶煉都是通過在高溫下發(fā)生的氧化還原反應(yīng)來完成的,常用的還原劑有

、

、氫氣等。一些活潑金屬也可作還原劑,將相對(duì)不活潑的金屬從其化合物中置換出來。例如,Fe2O3與Al發(fā)生鋁熱反應(yīng)的原理是

。

焦炭一氧化碳Fe2O3+2Al2Fe+Al2O34.合理開發(fā)和利用金屬礦物資源

5.鋁的工業(yè)生產(chǎn)原理

工業(yè)上采用電解法冶煉金屬鋁的化學(xué)方程式:

。

2Al2O3(熔融)4Al+3O2↑教材拓展化學(xué)與可持續(xù)發(fā)展(1)資源、能源、材料、環(huán)保、健康、安全等是當(dāng)今社會(huì)重要的研究主題,化學(xué)在其研究與應(yīng)用中發(fā)揮著重要作用。(2)人類面臨的巨大壓力是自然資源過度消耗、生態(tài)環(huán)境趨于惡化等。(3)自然資源開發(fā)利用與保護(hù)資源、保護(hù)環(huán)境是人與自然和諧相處的兩個(gè)相輔相成的重要方面。名師點(diǎn)撥金屬的冶煉(1)從金屬礦石中提取金屬的一般步驟:礦石富集→金屬冶煉→精煉。(2)金屬冶煉的實(shí)質(zhì):用還原的方法使金屬化合物中的金屬離子得到電子變成金屬原子,從而獲取金屬單質(zhì)。教材拓展冶煉金屬的其他方法(1)物理方法:某些很不活潑的金屬,如Au、Pt等,在自然界中一般以游離態(tài)存在,可以通過物理方法富集并提純,如利用水洗法“淘金”。(2)濕法冶金:利用溶液中發(fā)生的化學(xué)反應(yīng),對(duì)原料中的金屬進(jìn)行提取和分離的方法。如Fe+CuSO4══FeSO4+Cu(濕法煉銅:“曾青得鐵則化為銅”)。(3)火法冶金:利用高溫加熱從礦石中提取金屬或其化合物的方法稱為火法冶金。如Cu2S+O22Cu+SO2(火法煉銅)。(4)特殊方法:如利用沸點(diǎn)不同,可用高沸點(diǎn)金屬制取低沸點(diǎn)金屬。如Na+KClK↑+NaCl。【注意】該反應(yīng)不符合以前學(xué)習(xí)過的置換反應(yīng)規(guī)律,其之所以能夠發(fā)生,是因?yàn)殁涀優(yōu)闅怏w,脫離了反應(yīng)體系,影響了化學(xué)平衡。深度思考鋁是地殼中含量最高的金屬元素,為什么鋁的發(fā)現(xiàn)和利用卻比銅和鐵晚很多?提示

鋁是非常活潑的金屬,Al3+的氧化性較弱,用一般的熱還原法不能獲得金屬鋁,只能采用電解法冶煉。重難突破

能力素養(yǎng)全提升探究角度1

金屬的冶煉與其活動(dòng)性的關(guān)系例1(2024·江蘇蘇州高一期中)金屬的冶煉體現(xiàn)了人類文明的發(fā)展歷程,下列關(guān)于金屬冶煉的說法正確的是(

)A.制鋁:電解熔融AlCl3B.煉鐵:用焦炭和空氣反應(yīng)產(chǎn)生的CO在高溫下還原鐵礦石中鐵的氧化物C.制銅:“曾青(CuSO4)得鐵則化為銅”的過程發(fā)生了復(fù)分解反應(yīng)D.制鈉:電解NaCl溶液可獲得金屬NaB解析

AlCl3是共價(jià)化合物,熔融時(shí)不導(dǎo)電,工業(yè)上采用電解熔融Al2O3的方法冶煉金屬鋁,A錯(cuò)誤;用焦炭和空氣反應(yīng)產(chǎn)生的CO在高溫下還原鐵礦石中鐵的氧化物冶煉鐵,B正確;“曾青(CuSO4)得鐵則化為銅”的過程發(fā)生反應(yīng)Fe+CuSO4══FeSO4+Cu,屬于置換反應(yīng),C錯(cuò)誤;工業(yè)上采用電解熔融NaCl的方法獲得金屬Na,D錯(cuò)誤。歸納總結(jié)金屬活動(dòng)性順序與金屬冶煉方法的關(guān)系

[對(duì)點(diǎn)訓(xùn)練1](2024·浙江寧波高一期中)下列常見金屬的冶煉原理不合理的是(

)A解析

Al的還原性強(qiáng)于氫氣,氫氣不能與氧化鋁反應(yīng)制Al,A錯(cuò)誤;Hg為不活潑金屬,通常直接加熱其氧化物冶煉Hg,B正確;Al的還原性強(qiáng)于Fe,可利用鋁熱反應(yīng)將Fe從其氧化物中還原出來,C正確;Cu為不活潑金屬,Cu2S與氧氣在高溫條件下反應(yīng)可制得Cu,D正確。探究角度2

鋁熱反應(yīng)的原理及應(yīng)用例2(2024·四川達(dá)州高一期末)利用如圖裝置做鋁熱反應(yīng)實(shí)驗(yàn)。下列說法不正確的是(

)A.實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象為火星四濺,漏斗下方有紅熱熔融物流出B.鋁熱反應(yīng)原理可用于冶煉某些高熔點(diǎn)金屬C.該反應(yīng)的化學(xué)方程式是2Al+Fe2O32Fe+Al2O3D.鋁熱反應(yīng)實(shí)驗(yàn)中不涉及的反應(yīng)類型是化合反應(yīng)D解析

鋁熱反應(yīng)放出大量的熱,產(chǎn)生高溫、發(fā)出強(qiáng)光,可使生成的鐵熔化,因此實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象為火星四濺,漏斗下方有紅熱熔融物流出,A正確;鋁熱反應(yīng)放出大量的熱,產(chǎn)生高溫,因此鋁熱反應(yīng)原理可用于冶煉某些高熔點(diǎn)金屬,B正確;該反應(yīng)為置換反應(yīng),化學(xué)方程式為2Al+Fe2O32Fe+Al2O3,C正確;鎂的燃燒是化合反應(yīng),氯酸鉀的分解是分解反應(yīng),鋁熱反應(yīng)是置換反應(yīng),因此鋁熱反應(yīng)實(shí)驗(yàn)中涉及化合反應(yīng),D錯(cuò)誤。歸納總結(jié)鋁熱反應(yīng)的原理及其應(yīng)用

[對(duì)點(diǎn)訓(xùn)練2](教材改編題)鋁熱反應(yīng)有廣泛的用途,實(shí)驗(yàn)裝置如圖1所示。下列說法正確的是(

)A.鋁熱反應(yīng)的能量變化可用圖2表示B.工業(yè)上可用鋁熱反應(yīng)的方法提取鎂C.在鋁熱反應(yīng)過程中沒有涉及的化學(xué)反應(yīng)類型是置換反應(yīng)D.該鋁熱反應(yīng)的化學(xué)方程式是8Al+3Fe3O44Al2O3+9FeA解析

鋁熱反應(yīng)是放熱反應(yīng),反應(yīng)物的總能量高于生成物的總能量,A正確;由于鎂比鋁更活潑,故不能用鋁熱反應(yīng)的方法提取鎂,B錯(cuò)誤;鋁熱反應(yīng)過程中,鋁可置換出難熔的金屬,C錯(cuò)誤;鋁和氧化鐵發(fā)生鋁熱反應(yīng)的化學(xué)方程式為2Al+Fe2O3Al2O3+2Fe,D錯(cuò)誤。隨堂檢測(cè)

全達(dá)標(biāo)1234題組1金屬冶煉的原理與方法1.(2024·江西宜春高一期末)從石器、青銅器到鐵器時(shí)代,金屬的冶煉體現(xiàn)了人類文明的發(fā)展水平。下列有關(guān)金屬冶煉的說法正確的是(

)A.工業(yè)冶煉鈉使用的方法是電解飽和NaCl溶液B.工業(yè)煉鐵的還原劑是COC.工業(yè)上金屬M(fèi)g、Al都是通過電解熔融的氯化物制得的D.金屬被人類開發(fā)利用的時(shí)間先后順序主要取決于金屬在地殼中的含量B1234解析

工業(yè)冶煉鈉使用的方法是電解熔融的NaCl,A錯(cuò)誤;工業(yè)煉鐵的還原劑是CO,CO和氧化鐵在高溫下反應(yīng)生成鐵和二氧化碳,B正確;工業(yè)上金屬M(fèi)g是用電解熔融的氯化鎂制得的,Al是用電解熔融的氧化鋁制得的,C錯(cuò)誤;金屬被人類開發(fā)利用的時(shí)間先后順序主要取決于金屬的活潑性,活潑性越弱的金屬越先被開發(fā)利用,D錯(cuò)誤。12342.(2024·北京西城區(qū)高一期中)下列冶煉金屬的原理不正確的是(

)A.電解飽和食鹽水和熔融NaCl均可制備金屬鈉B.加熱分解Ag2O制備金屬銀C.Fe2O3與CO高溫下反應(yīng)制備金屬鐵D.Fe與CuSO4溶液反應(yīng)制備金屬銅A解析

鈉與水劇烈反應(yīng),電解飽和食鹽水不能制備Na,A錯(cuò)誤;Ag2O受熱分解可得到Ag和O2,B正確;CO可將Fe2O3還原為Fe,C正確;利用反應(yīng)Fe+CuSO4══Cu+FeSO4可制得Cu,D正確。1234題組2金屬的冶煉過程及分析3.(2024·江西南昌高一期末)合理、高效地開發(fā)、利用金屬礦物,將其中的金屬從其化合物中還原出來,用于生成各種金屬材料,這一過程在工業(yè)上稱為金屬的冶煉。下列有關(guān)金屬冶煉的說法不正確的是(

)A.電解熔融NaCl制取金屬鈉的反應(yīng)中,鈉元素被還原,氯元素被氧化B.古法煉銅“曾青得鐵則化為銅”的反應(yīng)中,利用的是置換反應(yīng)的原理C.用鋁熱法原理煉鐵的反應(yīng)中,1molFe3O4被Al還原成Fe,轉(zhuǎn)移9mole-D.高爐煉鐵的主要反應(yīng)是用CO還原Fe2O3進(jìn)行煉鐵C1234解析

電解熔融NaCl制取金屬鈉的反應(yīng)中,Na+得電子生成Na,Cl-失電子生成Cl2,鈉元素得電子被還原,氯元素失電子被氧化,A正確;“曾青得鐵則化為銅”的原理為鐵與硫酸銅反應(yīng)生成硫酸亞鐵和銅,該反應(yīng)屬于置換反應(yīng),B正確;在鋁熱反應(yīng)煉鐵過程中,1

mol

Fe3O4被Al還原生成Fe,Fe元素化合價(jià)從+2、+3價(jià)降低為0價(jià),轉(zhuǎn)移電子數(shù)為1

mol×2+2

mol×3=8

mol,C錯(cuò)誤;高爐煉鐵主要是利用CO的還原性將Fe2O3還原為Fe,D正確。12344.(2024·廣東東莞高一期末)鋁熱反應(yīng)可冶煉金屬鐵:2Al+Fe2O3Al2O3+2Fe,能量變化如圖所示,下列說法正確的是(

)