《第一單元-金屬的冶煉方法》參考課件

專題9金屬與人類文明第一單元金屬的冶煉方法發(fā)展目標(biāo)體系構(gòu)建1.能從物質(zhì)性質(zhì)與反應(yīng)條件角度解釋不同金屬冶煉方法的差異。2.認(rèn)識我國古代文明與金屬冶煉的關(guān)系。3.感受物質(zhì)制備中豐富的化學(xué)思想。一、金屬的物理性質(zhì)1．金屬材料的優(yōu)異性能有良好的可塑性，堅固耐用，具有導(dǎo)電、導(dǎo)熱性能?；A(chǔ)知識填充2．金屬的存在形式(1)在自然界中，只有少量的金屬元素以游離態(tài)形式存在于地殼中，如自然金和自然銀。通過熔鑄的方法即可對金屬進行加工和鍛造。(2)地殼中的大部分金屬元素都是以化合態(tài)形式存在的。例如鐵元素存在于赤鐵礦(主要成分是

)中，鋁元素存在于鋁土礦(主要成分是

)中。Fe2O3Al2O3微點撥：金屬的存在形式與其活動性有關(guān)。一般而言，活動性較強的金屬，在自然界以各種各樣的化合態(tài)存在；活動性較弱的金屬，可能以游離態(tài)存在。有的金屬元素還能以游離態(tài)和化合態(tài)兩種形式存在。二、金屬的冶煉1．金屬冶煉利用化學(xué)反應(yīng)使金屬元素從

變?yōu)?/p>

的過程稱為金屬冶煉。工業(yè)上常用的金屬冶煉方法有

、

和

等?；蠎B(tài)游離態(tài)熱分解法高溫還原法電解法2．常用金屬冶煉方法(1)金屬活動性順序與金屬冶煉方法的關(guān)系(2)冶煉方法的應(yīng)用實例

高溫

高溫

電解

電解

電解冰晶石實驗原理Al作還原劑，金屬氧化物作氧化劑，用鋁將氧化物中的金屬置換出來實驗操作(3)鋁熱反應(yīng)實驗實驗現(xiàn)象(1)鎂條劇烈燃燒(2)氧化鐵粉末和鋁粉發(fā)生劇烈的反應(yīng)(3)反應(yīng)放出大量的熱，并發(fā)出耀眼的白光(4)紙漏斗的下部被燒穿，有熔融物落入沙中實驗結(jié)論在高溫下，鋁粉與Fe2O3發(fā)生反應(yīng)，放出大量的熱，化學(xué)方程為：

2Al＋Fe2O3

2Fe＋Al2O3高溫微點撥：(1)鋁熱反應(yīng)的引燃劑為鎂帶，助燃劑為氯酸鉀。(2)鋁熱劑為混合物，是由鋁粉和某些難溶的金屬氧化物(Fe2O3、Fe3O4、Cr2O3、V2O5、MnO2等)粉末組成的。(3)鎂帶要打磨除去表面的氧化膜，否則難以點燃；氧化鐵粉末與鋁粉要選擇干燥的；鋁粉要用沒有被氧化的，否則反應(yīng)難以進行。(4)蒸發(fā)皿中的細沙要適量，既要防止蒸發(fā)皿炸裂，又要防止熔融的液體濺出傷人。當(dāng)鐵軌有縫隙時，維修工人常將鋁粉與氧化鐵的混合物引燃，使熔融的鐵水流入鐵軌的裂縫，冷卻后就將鐵軌牢牢地粘結(jié)在一起。你知道其工作原理嗎？[提示]

高溫條件下，鋁粉與氧化鐵發(fā)生鋁熱反應(yīng)：Fe2O3＋2Al2Fe＋Al2O3。高溫1．判斷正誤(正確的打“√”，錯誤的打“×”)(1)有些活潑金屬(如鋁)可用作熱還原法的還原劑。()(2)加強熱，使氧化銅在高溫條件下分解可制備單質(zhì)銅。

()(3)金屬冶煉的實質(zhì)是金屬陽離子得到電子被還原成金屬原子。

()(4)回收舊金屬可以重新制成金屬或它們的化合物，這符合可持續(xù)發(fā)展的理念。 ()√√√×即時驗證2．下列金屬冶煉原理錯誤的是(

)A．2NaCl(熔融)2Na＋Cl2↑B．MgO＋H2

Mg＋H2OC．Fe3O4＋4CO

3Fe＋4CO2D．2HgOHg＋O2↑電解高溫B

[Na、Mg通常用電解法制取，F(xiàn)e可用熱還原法制取，Hg可用加熱其氧化物的方法制取。Mg的活動性比H強，H不能置換出Mg，B項錯。]3．實驗室中可用CO還原Fe2O3，在加熱Fe2O3前應(yīng)________，直到無________現(xiàn)象時才能點燃酒精燈加熱，否則可能發(fā)生________現(xiàn)象，未反應(yīng)完全的CO________(填“能”或“不能”)直接排放到大氣中，應(yīng)做________處理。[答案]

驗純爆鳴爆炸不能點燃重難點1探究正確選擇金屬冶煉的原理與方法(素養(yǎng)養(yǎng)成——宏觀辨識與微觀探析)化學(xué)科學(xué)的發(fā)展是人類文明進步的重要推動力。金屬冶煉技術(shù)的進步，是人類文明進步的一個體現(xiàn)。核心突破[問題1]自然界中絕大多數(shù)的金屬是以化合態(tài)的形式存在，怎樣將它們轉(zhuǎn)變?yōu)榻饘賳钨|(zhì)呢？金屬冶煉的實質(zhì)是什么？[提示]

在化合物中，金屬元素都顯正價態(tài)。將金屬從其化合物中還原出來，用于生產(chǎn)和制造各種金屬材料，這一過程在工業(yè)上稱為金屬冶煉。金屬冶煉的實質(zhì)是Mn＋＋ne－===M。[問題2]如圖是我國古代和現(xiàn)代冶金的兩張圖片，那么人類使用金屬的年代先后順序與金屬的活動性有什么關(guān)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(tài)和金屬的活潑性。金屬越活潑，冶煉時所需條件要求越高，在人類歷史上出現(xiàn)的時間越晚；金屬越不活潑，冶煉的方法越簡單，人們使用的時間越早，所以有青銅、鐵器等時代的發(fā)展歷程。[問題3]根據(jù)上述圖片，分析從自然界中獲得金屬單質(zhì)是否都必須發(fā)生氧化還原反應(yīng)。[提示]

否。有些金屬單質(zhì)化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定，如金、鉑等，在自然界中主要以游離態(tài)形式存在，獲得這些金屬就不需要發(fā)生氧化還原反應(yīng)，用富集的方法就可以，如淘金。常見幾種金屬的冶煉誤區(qū)(1)工業(yè)上冶煉Al時用Al2O3而不用AlCl3，因為AlCl3為共價化合物，熔化后不導(dǎo)電。此外，冶煉Al時需加入冰晶石(Na3AlF6)，以降低熔化溫度。(2)工業(yè)上冶煉Mg時用MgCl2而不用MgO，因為MgO的熔點很高，耗能大。(3)Au、Pt一般用物理法提取。(4)利用鋁熱反應(yīng)不能冶煉還原性比Al強的金屬，如Mg、Na等。核心突破1．冶煉金屬一般有下列四種方法：①焦炭法②水煤氣(或氫氣或一氧化碳)法③活潑金屬置換法④電解法。四種方法在工業(yè)上均有應(yīng)用。古代有(Ⅰ)火燒孔雀石煉銅、(Ⅱ)濕法煉銅、現(xiàn)代有(Ⅲ)鋁熱法煉鉻；(Ⅳ)從光鹵石中煉鎂。對它們的冶煉方法的分析不正確的是(

)A．(Ⅰ)用① B．(Ⅱ)用②C．(Ⅲ)用③ D．(Ⅳ)用④對點練習(xí)B

[選擇金屬的冶煉方法要考慮金屬在自然界中存在的狀態(tài)及金屬的活潑性。(Ⅰ)、(Ⅱ)、(Ⅲ)、(Ⅳ)發(fā)生的反應(yīng)分別是(Ⅰ)：Cu2(OH)2CO32CuO＋CO2↑＋H2O，C＋2CuO2Cu＋CO2↑，符合①；(Ⅱ)：Fe＋CuSO4===FeSO4＋Cu，符合③；(Ⅲ)：2Al＋Cr2O3Al2O3＋2Cr，符合③；(Ⅳ)：先從光鹵石中提取MgCl2，再電解MgCl2：MgCl2(熔融)Mg＋Cl2↑，符合④。]電解2．如圖所示，兩張圓形濾紙分別折疊成漏斗狀，并套在一起，使四周都有四層。把內(nèi)層紙漏斗取出，在底部剪一個孔，用水潤濕，再跟另一個紙漏斗套在一起，架在鐵圈上，下面放置盛沙的蒸發(fā)皿。把5g干燥的氧化鐵粉末和2g鋁粉混合均勻，放在紙漏斗中，上面加少量氯酸鉀，并在混合物中間插一根鎂條。用小木條點燃鎂條，觀察發(fā)生的現(xiàn)象。通過以上實驗信息，回答下列問題。(1)寫出該反應(yīng)的化學(xué)方程式：_______________，在該反應(yīng)中________是氧化劑，________是還原劑，該反應(yīng)稱為________反應(yīng)。(2)選出該實驗的實驗現(xiàn)象：________(填寫在橫線上)。①鎂條劇烈燃燒；②放出大量的熱，并發(fā)出耀眼的光芒，火星四射；③紙漏斗的下部被燒穿；④有紅熱狀態(tài)的液珠落入蒸發(fā)皿內(nèi)的細沙上，液珠冷卻后變?yōu)楹谏腆w。(3)寫出下列操作或物質(zhì)的作用：內(nèi)層紙漏斗底部剪一個孔：______________________________________________________；蒸發(fā)皿盛沙：_______________________________________；鎂條：_____________________________________________；氯酸鉀：___________________________________________。(4)如何用簡單的方法證明生成物中有金屬鐵？___________________________________________[解析]

鋁粉和某些難熔的金屬氧化物(如Fe2O3、Cr2O3、V2O5等)組成的混合物叫鋁熱劑，在高溫下發(fā)生鋁熱反應(yīng)，可用來冶煉難熔的相對較不活潑的金屬(如V、Cr、Mn等)、焊接鋼軌等。利用鎂條燃燒放熱從而引發(fā)鋁熱反應(yīng)，同時促使KClO3分解產(chǎn)生O2，使鎂條快速燃燒。[答案]

(1)2Al＋Fe2O32Fe＋Al2O3

Fe2O3

Al鋁熱(2)①②③④

(3)使熔融物易于落下防止濺落物炸裂蒸發(fā)皿引燃劑，引發(fā)鋁熱反應(yīng)，并引起氯酸鉀分解助燃劑，為鎂條繼續(xù)燃燒提供氧氣(4)用磁鐵吸引生成物，磁鐵上有黑色物質(zhì)被吸附，則證明生成物中有金屬鐵。高溫1．從石器、青銅器到鐵器時代，金屬的冶煉體現(xiàn)了人類文明的發(fā)展水平。如圖表示了三種金屬被人類開發(fā)利用的大致年限，之所以有先后，主要取決于(

)隨堂檢測A．金屬的導(dǎo)電性強弱B．金屬在地殼中的含量多少C．金屬的化合價高低D．金屬的活潑性強弱D

[由于人類掌握科學(xué)知識的局限性，越活潑的金屬越難以冶煉，故發(fā)現(xiàn)年代越晚。]2．下列說法中正確的是(

)A．金屬的冶煉是把金屬單質(zhì)從其礦物中分離出來B．金屬冶煉過程中，被冶煉的金屬只能被氧化C．金屬冶煉過程中，被冶煉的金屬只能被還原D．金屬冶煉過程中，被冶煉的金屬既可被氧化，也可被還原C

[金屬冶煉的原理是利用氧化還原反應(yīng)，把金屬礦物中的金屬陽離子還原成金屬單質(zhì)。在金屬的冶煉過程中，被冶煉的金屬只能得到電子被還原。]3．下列冶煉方法中不能將化合物中的金屬元素還原為金屬單質(zhì)的是(

)A．加熱Al2O3

B．加熱HgOC．電解熔融NaCl D．鋁粉和Fe2O3共熱A

[汞用加熱HgO制??；金屬鈉是活潑金屬，用電解法制?。籄項中加熱Al2O3難以分解；D項中鋁粉和Fe2O3組成鋁熱劑，可將Fe2O3中的鐵還原成單質(zhì)。]4．金屬鋰是密度最小的金屬，與等質(zhì)量的其他金屬相比，鋰可以釋放出更多的電子，故常用來制造高性能電池。已知鋰的金屬性介于鈉和鎂之間，則冶煉金屬鋰應(yīng)采用的方法是(

)A．電解法 B．熱還原法C．熱分解法 D．鋁熱法A

[金屬冶煉方法與金屬活動性順序的關(guān)系：金屬鋰的活動性介于鈉與鎂之間，應(yīng)采用電解法冶煉金屬鋰。]5．鐵是應(yīng)用最廣泛的金屬，自遠古時代人類就學(xué)會了煉鐵，到目前為止，人類研制出了很多煉鐵的方法。某研究性學(xué)習(xí)小組同學(xué)在實驗室中模擬工業(yè)煉鐵的過程，實驗裝置如下：(1)寫出得到單質(zhì)鐵的化學(xué)方程式：_______________________。(2)實驗過程中看到玻璃管內(nèi)的粉末由紅棕色逐漸變黑，請設(shè)計一個實驗來驗證生成了單質(zhì)鐵：___________________。(3)裝置末端氣球的作用為_________________________。實驗結(jié)束時，應(yīng)該先停止加熱還是先停止通入CO并說明原因_____________________________