1、专题专题9 9 金属与人类文明金属与人类文明 第一单元第一单元 金属的冶炼方法金属的冶炼方法 从青铜器时代开始，人类就开始使用金属制作各种各样的工具。随着金属冶炼的从青铜器时代开始，人类就开始使用金属制作各种各样的工具。随着金属冶炼的方法越来越先进，人们能够制备的金属种类也越来越多，金属在生产、生活中的应用方法越来越先进，人们能够制备的金属种类也越来越多，金属在生产、生活中的应用也越来越广泛。也越来越广泛。情境思考情境思考1 1、熟知金属冶炼的方法及其原理。熟知金属冶炼的方法及其原理。2 2、掌握铝热反应的原理和实验。掌握铝热反应的原理和实验。1 1、能从物质性质与反应条件角度解释不同金属冶炼
2、方法的差异。、能从物质性质与反应条件角度解释不同金属冶炼方法的差异。（科学探究与创新意识）（科学探究与创新意识）2 2、认识我国古代文明与金属冶炼的关系。、认识我国古代文明与金属冶炼的关系。（科学态度与社会责任）（科学态度与社会责任）3 3、感受物质制备中丰富的化学思想。、感受物质制备中丰富的化学思想。（变化观念与平衡思想）（变化观念与平衡思想）陨陨铁铁金金银银铂铂磁磁铁铁矿矿赤赤铁铁矿矿黄黄铁铁矿矿黄黄铜铜矿矿菱菱镁镁矿矿孔孔雀雀石石铝铝土土矿矿氯氯化化钠钠游游离离态态金金属属矿矿化化合合态态金金属属矿矿一、金属的存在形式一、金属的存在形式【探究导学】【探究导学】【提示提示】在化合物中，金属
3、元素都显正价态。在化合物中，金属元素都显正价态。将金属从其化合物中将金属从其化合物中还原出来，用于生产和制造各种金属材料，这一过程在工业上称为还原出来，用于生产和制造各种金属材料，这一过程在工业上称为金属的冶炼。金属的冶炼。【思考与讨论】【思考与讨论】自然界中绝大多数金属元素以化合物的形式存在，自然界中绝大多数金属元素以化合物的形式存在，怎样将它们转变为金属单质呢？怎样将它们转变为金属单质呢？（科学探究与创新意识）（科学探究与创新意识）得电子，被还原得电子，被还原Mn+ M + n e-金属冶炼的实质：金属冶炼的实质：化合态化合态游离态游离态常见金属大规模开发利用的大致年限常见金属大规模开发利
4、用的大致年限思考：根据以上金属的活动性和人类开发利用这些金属时间的数据，你发现了什么规律？思考：根据以上金属的活动性和人类开发利用这些金属时间的数据，你发现了什么规律？1 1、金属的存在形式与其活动性有关金属的存在形式与其活动性有关。一般而言，活动性较强的金属，在自然界以各种各。一般而言，活动性较强的金属，在自然界以各种各样的化合态存在；活动性较弱的金属，有可能以游离态形式存在。有的金属元素的存在形样的化合态存在；活动性较弱的金属，有可能以游离态形式存在。有的金属元素的存在形式既有游离态又有化合态。式既有游离态又有化合态。2 2、金属利用时间与金属活动性的关系金属利用时间与金属活动性的关系：金
5、属活动性：金属活动性越强越强，人类开发、利用该金属的时间，人类开发、利用该金属的时间就就越晚越晚；金属活动性；金属活动性越弱越弱，人类开发、利用该金属的时间就，人类开发、利用该金属的时间就越早越早。二、二、金属的冶炼金属的冶炼1 1、定义：、定义：利用化学反应使金属元素从化合态变为游离态的过程。利用化学反应使金属元素从化合态变为游离态的过程。2 2、原理：、原理：利用利用氧化还原氧化还原反应的原理，在一定条件下把反应的原理，在一定条件下把金属金属化合物化合物还原为还原为金属金属单质单质。3 3、实质：、实质：4 4、冶炼方法：、冶炼方法：金属离子金属离子 金属单质，即金属单质，即Mnne=M。
6、热分解法、高温还原法、电解法、湿法、火法等。热分解法、高温还原法、电解法、湿法、火法等。（1 1）热分解法。）热分解法。适合一些不活泼金属适合一些不活泼金属（一般是金属活动性顺序表中排在氢后的金属）（一般是金属活动性顺序表中排在氢后的金属）2HgO 2HgO22Ag2O 4AgO2 古代炼丹家葛洪，曾经在他的著作古代炼丹家葛洪，曾经在他的著作抱朴子抱朴子中记载有中记载有“丹丹砂烧之成水银砂烧之成水银”，此处的丹砂为硫化汞。，此处的丹砂为硫化汞。（2 2）高温还原法。）高温还原法。适合大部分金属适合大部分金属（金属活动性顺序表中活动性介于金属活动性顺序表中活动性介于Zn与与Cu之间的之间的金属）
7、金属）高炉炼铁高炉炼铁的反应的反应Fe2O3 3CO 2Fe 3CO2 高温高温2CuO + C 2Cu + CO2 高温高温WO3 + 3H2 W + 3H2O 高温高温常用的还原剂有焦炭、一氧化碳、氢气等。常用的还原剂有焦炭、一氧化碳、氢气等。高高炉炉炼炼铁铁高炉炼铁原理高炉炼铁原理: FeFe2 2O O3 33CO 2Fe3CO 2Fe3CO3CO2 2 高温高温 将两张圆形滤纸分别折叠成漏斗状，将两张圆形滤纸分别折叠成漏斗状，在其中一个纸漏斗的底部剪一个小孔，用在其中一个纸漏斗的底部剪一个小孔，用水湿润，再与另一个纸漏斗套在一起，有水湿润，再与另一个纸漏斗套在一起，有孔纸漏斗置于内层
8、（使纸漏斗每边都是孔纸漏斗置于内层（使纸漏斗每边都是4 4层），架在铁架台的铁圈上，其下方放置层），架在铁架台的铁圈上，其下方放置盛有细沙的蒸发皿或铁盘。盛有细沙的蒸发皿或铁盘。 将将5g5g干燥的氧化铁粉末和干燥的氧化铁粉末和2g2g铝粉均匀铝粉均匀混合后放入纸漏斗中，在混合物的上面加混合后放入纸漏斗中，在混合物的上面加适量氯化钾，再在混合物中间插一根镁条。适量氯化钾，再在混合物中间插一根镁条。点燃镁条，观察并记录实验现象。点燃镁条，观察并记录实验现象。【观察思考】【观察思考】一些活泼金属也可作还原剂，将相对不活泼的金属从其化合物中置换出来一些活泼金属也可作还原剂，将相对不活泼的金属从其化合
9、物中置换出来FeFe2 2O O3 3 +2Al = 2Fe + Al+2Al = 2Fe + Al2 2O O3 3 高温高温铝热剂铝热剂反应现象：镁条剧烈燃反应现象：镁条剧烈燃烧，放出大量的热，发烧，放出大量的热，发出耀眼的白光，纸漏斗出耀眼的白光，纸漏斗的下部被烧穿，有熔融的下部被烧穿，有熔融物落入蒸发皿。物落入蒸发皿。镁条为引燃剂镁条为引燃剂氯酸钾为助燃剂氯酸钾为助燃剂铝热反应：铝热反应：铝粉与某些金属氧化物（如铝粉与某些金属氧化物（如Fe2O3、MnO2、Cr2O3、V2O5等）等）的混合物在高温下进行的反应。的混合物在高温下进行的反应。铝热剂：铝热剂：铝粉与铝粉与Fe2O3、MnO
10、2、Cr2O3、V2O5等金属氧化物的混合物称等金属氧化物的混合物称为铝热剂。为铝热剂。3MnO2 + 4Al = 3Mn + 2Al2O3高温高温Cr2O3 + 2Al = 2Cr + Al2O3高温高温3Co3O4+8Al = 9Co + 4Al2O3 高温高温【提示提示】铝热反应的应用铝热反应的应用冶炼难熔的金属冶炼难熔的金属焊接钢轨焊接钢轨【思考与交流】【思考与交流】铝热反应有哪些实际应用？铝热反应有哪些实际应用？（科学态度与社会责任）（科学态度与社会责任）【多识一点】【多识一点】 由于早期炼铝十分困难，所以铝的价格十分昂贵，一度超越金由于早期炼铝十分困难，所以铝的价格十分昂贵，一度超
11、越金银之上，直至银之上，直至19世纪上半叶，铝还是欧洲许多高级珠宝店的高档货。世纪上半叶，铝还是欧洲许多高级珠宝店的高档货。 自从美国青年化学家霍尔发明电解制铝法后，制铝工艺不断改进，自从美国青年化学家霍尔发明电解制铝法后，制铝工艺不断改进，现在人们已经熟练掌握了从铝土矿（主要成分是现在人们已经熟练掌握了从铝土矿（主要成分是Al2O3）中冶炼铝的）中冶炼铝的技术，使得制铝成本大大下降，使铝走入千家万户技术，使得制铝成本大大下降，使铝走入千家万户。（3 3）电解法电解法较活泼的金属（钠、镁、铝等），较活泼的金属（钠、镁、铝等），一般的还原剂很难将它们从化合物中还原出来，常采一般的还原剂很难将它们
12、从化合物中还原出来，常采用电解熔融化合物的方法来制备这些金属。用电解熔融化合物的方法来制备这些金属。从铝土矿中提取铝从铝土矿中提取铝2Al(OH)3 = Al2O3 + 3H2O高温高温电解电解2Al2O3 = 4Al + 3O2冰晶石冰晶石Fe + CuSO4 = Cu + FeSO4Cu2S + O2 = 2Cu + SO2 高温高温火法炼铜：火法炼铜：（4 4）其他方法。）其他方法。Cu + 2AgNO3 = 2Ag + Cu(NO3)2湿法冶金湿法冶金用活泼金属把不活泼的金属从它的盐溶液中置换出来。用活泼金属把不活泼的金属从它的盐溶液中置换出来。【讨论与交流】【讨论与交流】你能举例说明
13、生活中回收金属的例子吗？你能举例说明生活中回收金属的例子吗？（科学态度与社会责任）（科学态度与社会责任）【提示】【提示】（1 1）废旧钢铁用于炼钢；）废旧钢铁用于炼钢；（2 2）废铁屑用于制铁盐；）废铁屑用于制铁盐；（3 3）定影液用于回收银。）定影液用于回收银。金属铝的回收与利用金属铝的回收与利用金属活动性顺序表与金属的冶炼：金属活动性顺序表与金属的冶炼：电解法电解法高温还原法高温还原法热分热分解法解法金属单质的还原性减弱，金属离子的氧化性增强金属单质的还原性减弱，金属离子的氧化性增强物理物理方法方法K Ca Na Mg Al Zn Fe Sn Pb (H) Cu Hg Ag Pt AuK
14、Ca Na Mg Al Zn Fe Sn Pb (H) Cu Hg Ag Pt Au金属的冶金属的冶炼方法炼方法金属的存在金属的存在形式形式金属的冶炼金属的冶炼实质实质游离态（不游离态（不活泼金属）活泼金属）化合态（绝化合态（绝大数金属）大数金属）金属化合物被还金属化合物被还原成金属单质原成金属单质越活泼的金属越越活泼的金属越不容易被冶炼不容易被冶炼铝热反应铝热反应冶炼方法冶炼方法放热反应放热反应铝的还原性铝的还原性电解法电解法高温还原法高温还原法热分解法热分解法【课堂小结】【课堂小结】1.下列对铝热反应的说法错误的是下列对铝热反应的说法错误的是 ( ) A铝热剂中还原剂是铝粉铝热剂中还原剂是
15、铝粉B铝热剂是纯净物铝热剂是纯净物C铝与铝与Fe2O3可组成铝热剂可组成铝热剂D铝热反应是放热反应铝热反应是放热反应B【随堂训练】【随堂训练】2.在冶金工业上，均能用化学还原剂制得的一组金属是在冶金工业上，均能用化学还原剂制得的一组金属是( )ANa、Mg、AlBNa、Zn、FeCZn、Fe、Cu DMg、Al、Zn、FeC3氧化还原反应广泛应用于金属的冶炼，下列说法不正确的是氧化还原反应广泛应用于金属的冶炼，下列说法不正确的是()A电解熔融氯化钠制取金属钠的反应中，钠离子被还原，氯离子被氧化电解熔融氯化钠制取金属钠的反应中，钠离子被还原，氯离子被氧化B湿法炼铜与火法炼铜的反应中，铜元素都发生
16、还原反应湿法炼铜与火法炼铜的反应中，铜元素都发生还原反应C用磁铁矿炼铁的反应中，用磁铁矿炼铁的反应中，1 mol Fe3O4被被CO还原成还原成Fe，转移，转移9 mol eD铝热法还原铁的反应中，放出的热量能使铁熔化铝热法还原铁的反应中，放出的热量能使铁熔化C提示：提示：FeFe3 3O O4 44CO=3Fe4CO=3Fe4CO4CO2,2,1 mol Fe1 mol Fe3 3O O4 43Fe3Fe，转移，转移8 8 mol emol e，选项，选项C C错误。错误。高温高温4用铝热法还原下列化合物，若获得金属各用铝热法还原下列化合物，若获得金属各1 mol，消耗铝最，消耗铝最少的是少的是()AMnO2 BCr2O3CWO3 DCuO提示：制备提示：制备1 mol1 mol金属，根据氧化还原反应中得失电子数相等的原金属，根据氧化还原反应中得失电子数相等的原理，金属离子得电子数越多，该金属在化合物中化合价越高，则消耗铝理，金属离子得电子数越多，该金属在化合物中化合价越高，则消耗铝越多，反之则越少。在这四种化合物中只有越多，反之则越少。在这四种化合物中只有D D项中项中CuCu的化合价最低，故的化合价最低，故选选D D。D
