【學(xué)習(xí)目標(biāo)與核心素養(yǎng)】
學(xué)習(xí)目標(biāo)1、知道金屬在自然界中的存在形態(tài)。2、熟知金屬冶煉的方法及其原理。3、掌握鋁熱反應(yīng)的原理和實(shí)驗(yàn)。
核心素養(yǎng)1、變化觀念：認(rèn)識(shí)金屬冶煉的原理、方法和理解金屬冶煉遵循的一般規(guī)律。2、社會(huì)責(zé)任：認(rèn)識(shí)金屬回收的意義，樹(shù)立環(huán)保意識(shí)。
我國(guó)古代煉鐵工業(yè)長(zhǎng)期領(lǐng)先于世界，我們?cè)谖鳚h初時(shí)已經(jīng)懂得用木炭與鐵礦石混合高溫冶煉生鐵，領(lǐng)先歐洲一千余年，南宋末年的工匠又掌握了用焦炭煉鐵，而歐洲最早的英國(guó)直到500年后（相當(dāng)于清朝乾隆末年），才掌握這一技術(shù)。
金屬礦物是如何開(kāi)發(fā)利用的呢？化學(xué)要研究如何合理、高效地開(kāi)發(fā)利用這些金屬礦物， 將其中的金屬?gòu)钠浠衔餆o(wú)中還原出來(lái)，用于生成各種金屬材料。
一、金屬礦物的開(kāi)發(fā)利用
(1) 極少數(shù)的不活潑金屬(金、鉑等)以游離態(tài)的形式存在。(2) 絕大多數(shù)金屬以化合物的形式存在。(3) 在地殼中，含量最高的金屬元素是鋁，其次是鐵。
冶煉金屬的實(shí)質(zhì)是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單質(zhì)。
K Ca Na Mg Al Zn Fe Sn Pb(H)Cu Hg Ag Pt Au
金屬活動(dòng)性不同，還原方法一樣嗎？金屬活動(dòng)順序與金屬冶煉有關(guān)系嗎？
① 物理提取法：適用于極不活潑的金屬的冶煉。Pt Au② 熱 分 解 法：適用于金屬活動(dòng)性順序表中氫以后的金屬冶煉。 Hg Ag③ 熱 還 原 法：適用于金屬活動(dòng)性順序表中部的金屬冶煉。 Zn Fe Sn Pb Cu ④ 電 解 法：適用于鉀、鈉、鈣、鋁等活潑金屬的冶煉。 K Ca Na Mg Al
Fe＋CuSO4===FeSO4＋Cu
1. 為什么冶煉鎂時(shí)電解MgCl2而不是MgO，冶煉鋁時(shí)電解Al2O3而不是AlCl3？(已知：MgO的熔點(diǎn)為2 852 ℃，MgCl2的熔點(diǎn)為118 ℃)
工業(yè)上采用電解法冶煉鋁的材料是Al2O3，而不是AlCl3，這是因?yàn)锳lCl3是共價(jià)化合物，熔融時(shí)無(wú)法電離出自由移動(dòng)的離子，不能導(dǎo)電；工業(yè)上采用電解法冶煉鎂的材料是MgCl2，而不是MgO，這是因?yàn)镸gO雖是離子化合物，但其熔點(diǎn)太高，熔融時(shí)會(huì)消耗大量熱能，成本較高。
2.為什么越活潑的金屬被人類(lèi)利用越晚？
因?yàn)榻饘僭交顫?，其離子的氧化性越弱，就越難被還原，故制取和利用的時(shí)間越晚。
金屬的活潑性與冶煉方法的關(guān)系?金屬單質(zhì)還原性、失電子能力依次減弱 金屬陽(yáng)離子氧化性、得電子能力依次增強(qiáng)
現(xiàn)象：鎂條劇烈燃燒，放出大量的熱，發(fā)出耀眼的白光，紙漏斗內(nèi)劇烈反應(yīng)，紙漏斗被燒穿，有熔融物落入沙中。
大部分金屬的冶煉都是通過(guò)在高溫下發(fā)生的氧化還原反應(yīng)來(lái)完成的，常用的還原劑有焦炭、一氧化碳、氫氣等。一些活潑的金屬也可以作為還原劑，將相對(duì)不活潑的金屬?gòu)钠浠衔镏兄脫Q出來(lái)，如鋁熱反應(yīng)。
1、鋁熱反應(yīng)需要高溫條件，是否還需要持續(xù)加熱？
鋁熱反應(yīng)為放熱反應(yīng)，放出的熱可以維持反應(yīng)繼續(xù)進(jìn)行，因此不需要持續(xù)加熱。
2、實(shí)驗(yàn)中，鎂條、氯酸鉀的作用是什么？引發(fā)反應(yīng)的操作是什么？
鎂條是引燃劑，氯酸鉀為助燃劑，點(diǎn)燃鎂條，促使氯酸鉀分解，釋放出氧氣，使鎂條更劇烈燃燒，單位時(shí)間內(nèi)放出更多熱量，從而引發(fā)Al和Fe2O3發(fā)生反應(yīng)。
3、蒸發(fā)皿中鋪少量細(xì)沙的作用是什么？
一是防止蒸發(fā)皿炸裂，二是防止生成的熔融物濺出。
??? ?鋁熱反應(yīng)的原理可以應(yīng)用在生產(chǎn)上，如用于焊接鋼軌等。在冶金工業(yè)上也常用這一反應(yīng)原理，使鋁與金屬氧化物反應(yīng)，冶煉釩、鉻、錳等等高熔點(diǎn)金屬。
計(jì)算表明，生產(chǎn)1 ml 鋁消耗的電能至少為1.8 ×106J，回收鋁質(zhì)飲料罐得到鋁與從鋁土礦制鋁相比，前者的能耗僅為后者的3%~5%。通過(guò)對(duì)上述數(shù)據(jù)的分析和對(duì)比，你想到了什么？請(qǐng)將你的想法和同學(xué)交流。
試從能源消耗和環(huán)境污染兩個(gè)角度分析加強(qiáng)廢舊金屬回收利用的重要性。
用鋁土礦生產(chǎn)鋁，能耗高，資源消耗量大，在生產(chǎn)過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生大量的廢氣、廢液及廢渣，對(duì)大氣水體及土壤會(huì)產(chǎn)生很大污染；而用廢舊飲料罐生產(chǎn)鋁，能耗低，資源消耗量小，對(duì)環(huán)境污染很小，變廢為寶，既可以減少?gòu)U舊金屬對(duì)環(huán)境的污染還可以提高礦物有效利用率，是可持續(xù)發(fā)展的必然要求。
金屬礦物資源有限，金屬冶煉也會(huì)耗能，容易污染環(huán)境
加強(qiáng)金屬資源的回收和再利用
使用其他材料代替金屬材料
自然資源與可持續(xù)發(fā)展 自然資源是人類(lèi)社會(huì)發(fā)展不可或鑄的自然物質(zhì)基礎(chǔ)，包括土地與土壕資源、礦產(chǎn)資源、生物資源、水資源、能源資源、環(huán)境資源等，根據(jù)其能否再生可以分為可再生資源和不可再生資源。可持續(xù)發(fā)展的目標(biāo)是在滿(mǎn)足人類(lèi)需要的同時(shí)，強(qiáng)調(diào)人類(lèi)的行為要受到自然界的制約，強(qiáng)調(diào)人類(lèi)代際之間、人類(lèi)與其他生物種群之間、不同國(guó)家和不同地區(qū)之間的公平。它包括經(jīng)濟(jì)可椅續(xù)發(fā)展、社會(huì)可持續(xù)發(fā)展、資源可持續(xù)發(fā)展、環(huán)境可持續(xù)發(fā)展等方面。
1.工業(yè)上冶煉金屬一般用熱分解法、熱還原法和電解法。你認(rèn)為選擇方法的主要依據(jù)是（ ）A.金屬在自然界的存在形式B.金屬元素在地殼中的含量C.金屬熔點(diǎn)高低D.金屬陽(yáng)離子得電子的能力
2.已知一些金屬的發(fā)現(xiàn)和使用與其金屬活動(dòng)性有著必然的聯(lián)系。據(jù)此推測(cè)，下列事件發(fā)生在鐵器時(shí)代之前的是（ ）A.金屬鈉的使用 B.青銅器的大量使用C.海水提鎂 D.鋁熱法制鉻
3.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?、刍顫娊饘僦脫Q法?、茈娊夥?。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(duì)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
4.關(guān)于廢舊金屬處理的下列說(shuō)法中不正確的是（ ）A.對(duì)廢舊金屬的最好處理方法是回收、再利用B.重金屬對(duì)人體有害，對(duì)廢舊重金屬材料的處理方法是填埋C.廢舊鋼鐵可用于煉鋼，廢鐵屑可用于制鐵鹽D.照相業(yè)、科研單位和醫(yī)院X光室回收的定影液中，可以提取金屬銀
5.鋁能用于冶煉難熔的金屬(如Cr、V、Mn等)，這不是因?yàn)椋? ）A.鋁具有還原性B.鋁具有導(dǎo)電性C.鋁較Cr、V、Mn等價(jià)格便宜D.冶煉反應(yīng)放出大量的熱

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第一節(jié) 自然資源的開(kāi)發(fā)利用

版本： 人教版 (2019)

年級(jí)： 必修 第二冊(cè)

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