4.1《开发利用金属矿物和海水资源》教案1.doc

PAGE 1 - 第四章化学与自然资源的开发利用 开发利用金属矿物和海水资源（第1课时） 【导入】人们通常将化学物质进行分类，在原子、分子乃至超分子等不同的结构层次上研究物质及其发生化学变化的规律，认识物质在变化过程中表现出的性质。所有这些都是人类利用自然资源、丰富物质世界的重要科学依据。本节课我们主要以金属矿物和海水资源的充分利用为例，认识和体会化学在自然资源开发和利用中的意义和作用。 ※超分子：通常是指由两种或两种以上的分子依靠分子间作用力结合在一起的具有一定结构和功能的聚集体。 【资料卡片】自然资源与可持续发展 1.自 然 资源：指在一定时间、地点的条件下能够产生经济价值的，以提高人类当前和将来福利的自然环境因素和条件的总称。 2.可持续发展：包括经济的可持续发展，社会的可持续发展、资源可持续发展、环境可持续发展和全球可持续发展。 一.金属矿物的开发和利用 1.金属元素在自然界存在的形态： （1）游离态：极少数的不活泼金属（金、铂等）以游离态存在（单质的形式） （2）化合态：绝大多数金属在自然界中是以化合态（化合物的形式）存在，如铝以铝土矿形式存在，铁以铁矿石形式存在。 2.金属的冶炼：金属冶炼是工业上将金属从含有金属元素的矿石中还原出来的生产过程。 （1）金属冶炼的一般方法：金属的活动性不同，冶炼的方法不同。 ①热分解法：对于不活泼金属（活动顺序中，Hg及Hg以后）可以直接用加热分解的方法将金属从其化合物中还原出来，例如： 2HgO2Hg+O2↑ 2Ag2O4Ag+O2↑ ②热还原法：在金属活动性顺序表中处于中间位置的金属（ZnCu), 通常是在高温下用还原剂（C、CO、H2、活泼金属等）将金属从其化合物中还原出来，例如： Fe2O3+3CO 2Fe + CO2↑ WO3 + 3H2 W +3H2O ZnO + C Zn + CO↑ Fe2O3+2Al 2Fe + Al2O3（铝热反应） Cr2O3+2Al 2Cr+ Al2O3（铝热反应） 【实验4—1】铝热反应 I.操作： (1)把两张滤纸分别折叠成漏斗状套在一起（内层滤纸底 部剪一小孔，用水湿润）架在铁架台上，下面放置一 盛沙子的蒸发皿。 (2)将5g干燥的氧化铁粉末和2g铝粉均匀混合后放入纸 漏斗中，混合物上面加少量氯酸钾固体，中间插一 根用砂纸打磨过的镁条。 (3)用燃着的小木条点燃镁条，观察现象。 Ⅱ.现象： (1)镁条剧烈燃烧，并发出耀眼的白光。 (2)引起混合物剧烈燃烧，发光发热。 (3)纸漏斗的下部被烧穿，有熔融物落入沙中。待熔融 物冷却后，除去外层熔渣（Al2O3)，可以发现落下的是铁珠。 Ⅲ.反应： Fe2O3+2Al 2Fe+Al2O3（铝热反应） Ⅳ.铝热剂及应用： (1)铝热剂：铝粉与某些金属（比铝不活泼的金属）氧化物的混合物。在高温下发生反应，放出大量的热，其混合物称为铝热剂；反应称为铝热反应。 (2)铝热反应的特点：在高温下引燃后剧烈反应，放出大量的热，产生高温，使被还原出来的金属熔化，与熔渣分离。体现铝的还原性、氧化铝高熔点的性质。 (3)铝热反应的应用：①焊接钢轨 ②冶炼高熔点金属：V、Cr、Mn等。 ③电解法：非常活泼的金属（活动顺序中：K Al）用一般的还原剂很难将它们还原出来，通常采用电解熔融的金属化合物的方法冶炼活泼金属，例如： 2NaCl（熔融） 2Na + Cl2↑[来源:Zxxk.Com] MgCl2（熔融） Mg + Cl2↑ 2Al2O3 （熔融）4Al + 3O2↑ ※有些金属可以利用氧气从其硫化物中冶炼出来，例如：冶炼铜[来源:学科网ZXXK] Cu2S + O2 2Cu + SO2 【总结】金属活动顺序表中不同金属冶炼方法的选择 电解法 热还原法 热分解法K Ca Na Mg Al Zn Fe Sn Pb Cu 电解法 热还原法 热分解法 【表4—1】常见金属的冶炼原理[来源:学科网ZXXK] 金 属 冶 炼 原 理 Fe Fe2O3+3CO 2Fe + CO2↑ Fe2O3+2Al 2Fe + Al2O3（铝热反应） Cu Cu2S + O2 2Cu + SO2(火法炼铜) Fe ＋ CuSO4 === FeSO4 ＋ Cu(湿法炼铜) Mg MgO ＋ C Mg(g) ＋ CO(g) MgCl2（熔融） Mg + C