开发利用金属矿物和海水资源》

《第一节开发利用金属矿物和海水资源》（第一课时）导学案编写人：付姬编写时间：2014—5—13班级：组号：姓名：等级：金属在自然界中的分布很广，一般广泛分布于矿物中，动植物体内及海洋等区域中。【质疑】金属元素在自然界中，又是如何存在的呢？这又与什么性质有关？一、金属的存在：游离态：少数不活泼的金属；化合态：多数比较活泼的金属【思考】金属在自然界中的存在状态与其（化学活动性）有关【引入】我们日常使用的金属材料大多是金属单质或合金。因此必须把化合态的金属转化为金属单质－金属的冶炼。二、金属的冶炼：1、金属冶炼的步骤：第一步：矿石的富集：除去杂质，提高矿石中有用成分含量。第二步：冶炼：利用氧化还原反应，在一定条件下，用还原剂还原。第三步：精炼：采用一定方法，提炼纯金属。【分析探讨】金属离子的得电子能力是否全都相同？这与什么有关？由于金属的活动性不同，金属离子得到电子还原成金属原子的能力也就不同，因此，对于不同活性的金属离子就必须采取不同的还原方法进行冶炼2、金属冶炼的实质：实质是使金属化合物中的金属阳离子（“得到”或“失去”）电子被（“氧化”或“还原”）为金属单质的过程：Mn++ne-==M3、金属冶炼的一般方法：阅读教材P86—P90的【思考与交流】，对照金属活动顺序表，总结金属的冶炼方法：KCaNaMgAlZnFeSnPb（H）CuHgAgPtAu；单质的还原性逐渐对应的阳离子的氧化性逐渐①物理分离法(适用于极不活泼的金属，例如：Au、Pt)。典例：沙里淘金。②热分解法（适用于一些不活泼金属，例如：）；请写出用热分解法冶炼金属的化学方程式。（一些不活泼的金属，它们是在金属活动顺序中位于氢后面的金属，如Hg、Ag等，其阳离子得电子能力很强，所以其还原的条件比较容易达到。Hg、Ag的氧化物受热就能分解得到单质）（1）（2）③热还原法（适用于大多数中等活泼金属，例如：），常用的还原剂有C、CO、H2、活泼金属等。请写出用热还原法冶炼金属的化学方程式。（1）高炉炼铁：（2）铝热反应炼铁：（3）氢气还原氧化铜：（4）焦炭还原氧化铜：④电解法（适合一些非常活泼金属，例如：）。请写出用电解法冶炼金属的化学方程式。（位于活动性顺序表中前端的金属如K、Na、Ca、Al等金属，我们知道其还原性很强，容易失去电子，而其对应的阳离子则氧化性很弱，很难得到电子；一般的还原剂都无法把它的阳离子还原出来。我们只能使用通电分解其熔融盐或氧化物的方法来冶炼。）（1）冶炼金属钠：（2）冶炼金属镁：（3）冶炼金属铝：⑤其他方法：火法炼铜：湿法炼铜：4、铝热反应：活泼金属Al能像CO一样做还原剂还原出金属，化学上把Al与金属氧化物发生的反应叫铝热反应。在反应中（装置如图）,镁条作引燃物，氯酸钾作助燃剂，铝粉和某些金属氧化物的混合物作铝热剂。在Al与Fe2O3反应中，试回答：【说明】在该反应中，镁条和氯酸钾是引燃剂，镁条在空气中可以燃烧，氧气是氧化剂。但插入混合物中的部分镁条燃烧时，氯酸钾则是氧化剂，以保证镁条的继续燃烧，同时放出足够的热量引发氧化铁和铝粉的反应。由于该反应放出大量的热，只要反应已经引发，就可剧烈进行，放出的热使生成的铁熔为液态。①如何引发铝热反应（在把铝热剂加入漏斗后的其他操作）在铝热剂的表面撒一层氯酸钾，在其中央插一根镁条并点燃镁条。②该实验发生的现象。镁条剧烈燃烧，放出大量的热，发出耀眼的白光，纸漏斗内剧烈反应，纸漏斗被烧穿，有熔融物落入沙中。③发生反应的化学方程式，找出氧化剂和还原剂。5、铝热反应的应用：a：野外焊接；b：冶炼难熔金属请分别写出铝与MnO2、Cr2O3、V2O5发生铝热反应的化学方程式。地球上的金属矿产资源是有限的，无法再生，而且随着金属的使用，金属会被腐蚀而污染环境，那么我们应该具体怎么做呢？三、有效利用金属资源的途径1、提高金属矿物的利用率2、减少金属的使用量3、加强金属资源的回收和再利用4、使用其他材料代替金属材料【思维拓展】1、工业上用电解熔融的MgCl2冶炼镁而不用MgO，原因是:MgO的熔点高。2、工业上用电解熔融的Al2O3冶炼镁而不用AlCl3，原因是：AlCl3是共价化合物【自我检测】1、下列金属在自然界中以游离态存在的是(D)A．NaB．MgC．AlD．Au2、为什么人类使用铁器比使用铜器晚？金属的使用先后顺序与金属的冶炼的难易有关，下列金属按使用的先后顺序排列的是(A)A．Cu、Fe、Al、TiB．Fe、Al、Cu、TiC．Cu、Fe、Ti、AlD．Fe、Cu、Al、Ti3、金属锂是密度最小的金属，等质量的金属锂能释放出更多的电子，故常用来制造高能量电池。已知锂的金属性介于钠和镁之间，则下列能冶炼出金属锂的方法是(A)A．电解法B．热还原法C．热分解法D．铝热法4、冶炼金属一般有下列四种方法：①焦炭法②水煤气（或CO、或H2）法③活泼金属置换法④电解法。四种方法在工业上均有应用。古代有：（1）火烧孔雀石炼铜；（2）湿法炼铜。现代有：（3）铝热法炼铬；（4）从光卤石中炼镁。其中对它们的冶炼方法的分析不正确的是（B）A．（1）①B．（2）②C．（3）③D．（4）④5、下列有关金属冶炼的说法正确的是(D)A．利用铝热反应制单质镁B．工业炼铁是通过置换反应得到单质铁C．用氢气还原氧化镁炼镁D.电解熔融的氯化钠制钠【温馨提示】1、同一种金属可能有不同的冶炼方法，如Cu可用热还原法、火法冶炼、湿法冶炼。2、越活泼的金属，越难被冶炼，发现、使用时间越晚。3、铝热反应的实质是利用铝的强还原性，置换出较不活泼的金属，因此，利用该原理只能冶炼出活泼性比铝差的金属，如Al与MgO不反应。