第一节 自然资源的开发利用
1.掌握金属冶炼的实质与方法,理解金属活动性与冶炼方法之间的关系,了解金属的回收利用与资源的保护方法。
2.了解海水资源的概况,掌握海水水资源和化学资源开发利用的基本方法,树立资源保护意识及合理开发意识。
3.了解煤、石油和天然气的成分,掌握煤气化、液化及干馏等综合利用方法和石油分馏、裂化、裂解的原理及产品。
课时1 金属矿物的开发利用
一、金属元素的存在和金属冶炼的实质
1 自然界中金属元素的存在形式
在一百多种元素中,金属元素占了八十多种。自然界所存在的金属元素中,除了金、铂等极少数金属以单质形式存在外,绝大多数金属都是以化合物的形式存在于自然界中,在化合物中,金属元素的化合价均为正价。
2 金属冶炼的实质
金属与合金材料是现代社会中重要的材料,金属与合金中的金属元素都是以游离态的形式存在,在工业中需要通过金属的冶炼制取各种金属与合金。由于矿石中的金属元素都以化合态存在,所以金属冶炼的实质就是使金属化合物中的金属离子得到电子变成金属原子。即Mn++ne-===M。
二、金属冶炼的方法
1 热分解法
热分解法是直接用加热分解的方法将金属元素从化合物中还原出来。这种方法适用于不活泼金属的冶炼。 例如:
2HgO2Hg+O2↑
2 电解法
电解法是通过电解熔融态的金属氧化物或盐,使金属元素从化合物中还原出来。这种方法适用于非常活泼的金属的冶炼。例如:
2Al2O3(熔融)4Al+3O2↑
MgCl2(熔融)Mg+Cl2↑
2NaCl(熔融)2Na+Cl2↑
3 热还原法
热还原法是在加热或高温条件下,用还原剂将金属元素从化合物中还原出来。这种方法适用于大部分金属的冶炼。常用的还原剂有氢气、碳、一氧化碳、活泼金属等。
(1)用H2作还原剂
CuO+H2Cu+H2O
WO3+3H2W+3H2O
(2)用CO作还原剂
Fe2O3+3CO2Fe+3CO2
CuO+COCu+CO2
(3)用C作还原剂
CuO+CCu+CO↑
ZnO+CZn+CO↑
(4)铝热反应
在高温下,铝与氧化铁反应,放出大量的热,化学方程式为Fe2O3+2Al2Fe+Al2O3。
例题1 金属的冶炼体现了人类文明的发展历程,下列关于工业冶炼金属说法正确的是( )
A.制钠:高温分解NaCl制备Na
B.制镁:电解MgCl2溶液制备Mg
C.制铁:CO在高温下还原铁矿石中铁的氧化物
D.制铜:“曾青(CuSO4)得铁,则化为铜”,原理为2Fe+3Cu2+===2Fe3++3Cu
【解析】钠的性质活泼,工业上采用电解熔融氯化钠的方法制钠,故A错误;工业上采用电解熔融氯化镁的方法冶炼镁,电解氯化镁溶液时,阴极氢离子放电生成氢气,故B错误;工业上采用热还原法冶炼铁,即CO在高温下还原铁矿石中铁的氧化物,故C正确;“曾青(CuSO4)得铁,则化为铜”,原理为Fe+CuSO4===Cu+FeSO4,故D错误。
【答案】C
例题2 下列有关如图所示流程的判断正确的是( )
A.流程中涉及的反应均为非氧化还原反应
B.反应②产生的阴离子主要为C
C.实验室中完成反应③应在蒸发皿中进行
D.反应①的离子方程式为Al2O3+2OH-+3H2O===2[Al(OH)4]-
【解析】电解熔融Al2O3的反应属于氧化还原反应,反应的化学方程式为2Al2O3(熔融)4Al+3O2↑,A错误;四羟基合铝酸钠在溶液中与过量的CO2生成Al(OH)3和NaHCO3,产生的阴离子主要为碳酸氢根离子,B错误;反应③是灼烧固体氢氧化铝,实验室中灼烧固体用坩埚,C错误;反应①是Al2O3与NaOH溶液发生反应产生四羟基合铝酸钠,发生的主要反应为Al2O3+2OH-+3H2O===2[Al(OH)4]-,D正确。
【答案】D
例题3 (不定项选择题)铁是应用最广泛的金属,到目前为止,人类研制出了很多炼铁的方法。某研究性学习小组同学在实验室中模拟工业炼铁的过程,实验装置如图所示:
下列关于此实验的说法正确的是( )
A.根据玻璃管内的粉末由红棕色逐渐变黑的现象,可以判断生成了单质铁
B.反应后取少量玻璃管中的粉末加盐酸,若产生气体则证明生成了单质铁
C.根据试管中澄清石灰水变浑浊的现象,可判断CO在反应中作还原剂
D.实验结束后停止通入CO再停止加热
【解析】氧化亚铁也是黑色的,不能凭颜色的变化判断有没有单质铁生成,如果有单质铁生成,反应后的粉末加入盐酸会生成氢气,所以A项错误,B项正确。试管中澄清石灰水变浑浊说明一氧化碳转化为二氧化碳,C项正确。实验结束后应先停止加热再停止通CO,否则容易产生倒吸现象,D项错误。
【答案】BC
例题4 云南省博物馆收藏的“四牛鎏金骑士铜贮贝器”,是滇青铜文明的代表性文物之一。下列有关该文物的说法正确的是( )
A.青铜是纯净物
B.青铜的熔点低于纯铜
C.表面的铜绿是CuO
D.在青铜器上鎏金是化学变化
【解析】青铜是铜锡组成的合金,是混合物,故A错误;合金的熔点低于成分金属的熔点,青铜的熔点低于纯净的铜单质,故B正确;表面的铜绿是碱式碳酸铜,化学式为Cu2(OH)2CO3,
故C错误;在青铜器上鎏金,没有生成新物质,不是化学变化,故D错误。
【答案】B
例题5 青铜是铜锡合金,明代宋应星所著的《天工开物》曾记载了炼锡的方法,其化学方程式为2C+SnO2Sn+2CO↑。下列有关说法不正确的是( )
A.该反应中,C体现了还原性
B.该化学反应后,固体质量减小
C.SnO2在该过程中发生了氧化反应
D.一氧化碳有毒,可以用气球收集来进行尾气处理
【解析】根据2C+SnO2Sn+2CO↑,碳夺取了SnO2中的氧,结合题意进行分析判断。该反应中,碳夺取了SnO2中的氧,C体现了还原性,故选项A说法正确。该化学反应后,有一氧化碳气体生成,固体质量减小,故选项B说法正确。SnO2在该过程中失去了氧,发生了还原反应,故选项C说法错误。一氧化碳有毒,会污染空气,可以用气球收集来进行尾气处理,故选项D说法正确。
【答案】C
- 6 -第一节 自然资源的开发利用
1.掌握金属冶炼的实质与方法,理解金属活动性与冶炼方法之间的关系,了解金属的回收利用与资源的保护方法。
2.了解海水资源的概况,掌握海水水资源和化学资源开发利用的基本方法,树立资源保护意识及合理开发意识。
3.了解煤、石油和天然气的成分,掌握煤气化、液化及干馏等综合利用方法和石油分馏、裂化、裂解的原理及产品。
课时1 金属矿物的开发利用
一、金属元素的存在和金属冶炼的实质
1 自然界中金属元素的存在形式
在一百多种元素中,金属元素占了八十多种。自然界所存在的金属元素中,除了金、铂等极少数金属以 形式存在外,绝大多数金属都是以 的形式存在于自然界中,在化合物中,金属元素的化合价均为 价。
2 金属冶炼的实质
金属与合金材料是现代社会中重要的材料,金属与合金中的金属元素都是以 态的形式存在,在工业中需要通过金属的冶炼制取各种金属与合金。由于矿石中的金属元素都以化合态存在,所以金属冶炼的实质就是使金属化合物中的金属离子 电子变成金属原子。即Mn++ne-===M。
二、金属冶炼的方法
1 热分解法
热分解法是直接用加热分解的方法将金属元素从化合物中还原出来。这种方法适用于 金属的冶炼。 例如:
2HgO
2 电解法
电解法是通过电解熔融态的金属氧化物或盐,使金属元素从化合物中还原出来。这种方法适用于非常活泼的金属的冶炼。例如:
2Al2O3(熔融)
MgCl2(熔融)
2NaCl(熔融)
3 热还原法
热还原法是在加热或高温条件下,用还原剂将金属元素从化合物中 出来。这种方法适用于大部分金属的冶炼。常用的还原剂有氢气、碳、一氧化碳、活泼金属等。
(1)用H2作还原剂
CuO+H2
WO3+3H2
(2)用CO作还原剂
Fe2O3+3CO
CuO+CO
(3)用C作还原剂
CuO+C
ZnO+C
(4)铝热反应
在高温下,铝与氧化铁反应,放出大量的热,化学方程式为 。
例题1 金属的冶炼体现了人类文明的发展历程,下列关于工业冶炼金属说法正确的是( )
A.制钠:高温分解NaCl制备Na
B.制镁:电解MgCl2溶液制备Mg
C.制铁:CO在高温下还原铁矿石中铁的氧化物
D.制铜:“曾青(CuSO4)得铁,则化为铜”,原理为2Fe+3Cu2+===2Fe3++3Cu
例题2 下列有关如图所示流程的判断正确的是( )
A.流程中涉及的反应均为非氧化还原反应
B.反应②产生的阴离子主要为C
C.实验室中完成反应③应在蒸发皿中进行
D.反应①的离子方程式为Al2O3+2OH-+3H2O===2[Al(OH)4]-
例题3 (不定项选择题)铁是应用最广泛的金属,到目前为止,人类研制出了很多炼铁的方法。某研究性学习小组同学在实验室中模拟工业炼铁的过程,实验装置如图所示:
下列关于此实验的说法正确的是( )
A.根据玻璃管内的粉末由红棕色逐渐变黑的现象,可以判断生成了单质铁
B.反应后取少量玻璃管中的粉末加盐酸,若产生气体则证明生成了单质铁
C.根据试管中澄清石灰水变浑浊的现象,可判断CO在反应中作还原剂
D.实验结束后停止通入CO再停止加热
例题4 云南省博物馆收藏的“四牛鎏金骑士铜贮贝器”,是滇青铜文明的代表性文物之一。下列有关该文物的说法正确的是( )
A.青铜是纯净物
B.青铜的熔点低于纯铜
C.表面的铜绿是CuO
D.在青铜器上鎏金是化学变化
例题5 青铜是铜锡合金,明代宋应星所著的《天工开物》曾记载了炼锡的方法,其化学方程式为2C+SnO2Sn+2CO↑。下列有关说法不正确的是( )
A.该反应中,C体现了还原性
B.该化学反应后,固体质量减小
C.SnO2在该过程中发生了氧化反应
D.一氧化碳有毒,可以用气球收集来进行尾气处理
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