《学霸笔记·同步精讲》专题9 金属与人类文明 第1单元 金属的冶炼方法（课件）高中化学苏教版必修二
文档属性
| 名称 | 《学霸笔记·同步精讲》专题9 金属与人类文明 第1单元 金属的冶炼方法（课件）高中化学苏教版必修二 |
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| 格式 | pptx | ||
| 文件大小 | 1.8MB | ||
| 资源类型 | 试卷 | ||
| 版本资源 | 苏教版（2019） | ||
| 科目 | 化学 | ||
| 更新时间 | 2026-03-02 00:00:00 | ||
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文档简介
(共42张PPT)
专题9 金属与人类文明
第一单元 金属的冶炼方法
自主预习·新知导学
合作探究·释疑解惑
课 堂 小 结
课标定位
素养阐释
1.知道金属在自然界中的存在形态,熟知金属冶炼的方法及其原理。
2.掌握铝热反应的原理和实验。
3.知道金属回收的意义,树立环保意识;通过对金属冶炼的原理和方法的学习,了解金属冶炼遵循的一般规律。
自主预习·新知导学
一、金属的存在形式
1.金属材料的性质:金属材料既有良好的可塑性,坚固耐用,而且还有导电、导热等诸多优良性能。
2.金属元素的存在。
(1)游离态:在自然界中,只有少量的金属元素以游离态形式存在于地壳中,如自然金和自然银等,铁元素的单质主要存在于陨石中。
(2)化合态:地壳中的大部分金属元素都是以化合态形式存在的。例如,铁元素存在于赤铁矿(主要成分为Fe2O3)中,铝元素存在于铝土矿(主要成分为Al2O3)中,银元素也有辉银矿(Ag2S)、碲银矿(Ag2Te)等形式存在。
3.金属使用的发展历程:金属铜在约6 000年前已被大规模利用,铁的使用在约2 500年前,而铝的使用在约200年前,这与金属的活动性及人类冶炼金属的技术有关。
二、金属的冶炼
1.金属冶炼的含义:利用化学反应使金属元素从化合态变为游离态的过程称为金属冶炼。
2.常用方法。
(1)热分解法:像银这样的不活泼金属,可以采用热分解法进行冶炼,即通过加热它们的氧化物使其分解生成金属单质和氧气。氧化银分解的化学方程式为2Ag2O 4Ag+O2↑。
(2)高温还原法。
①含义:高温下借助还原剂的冶炼方法称为高温还原法。
②常用的还原剂:C、CO、H2和活泼金属等。
③高炉炼铁。
a.原料:铁矿石、焦炭和石灰石等;
④铝热反应:利用铝热反应原理焊接钢轨的化学方程式为Fe2O3+2Al 2Fe+Al2O3。
(3)电解法: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,常采用电解熔融的化合物来制备这些金属。
【自主思考1】 金属单质的还原性与其阳离子的氧化性有怎样的关系
提示:金属单质的还原性越强,其阳离子的氧化性一般越弱。
【自主思考2】 金属的活动性与其冶炼难易有什么关系
提示:金属活动性越强,即还原性越强,其阳离子的氧化性越弱,越难还原为金属单质,冶炼越困难。
【效果自测】
1.判断正误,正确的画“√”,错误的画“×”。
(1)金属在自然界中的存在形式只有化合态没有游离态。( )
(2)地壳中含量最高的金属元素是铁,其次是铝。( )
(3)金属越活泼往往越难冶炼,发现的越晚。( )
(4)化合态的金属元素被还原时,一定得到相应的金属单质。( )
×
×
√
×
(5)金属冶炼过程中,被冶炼的金属既可被氧化,也可被还原。( )
(6)Na、K等活泼金属可用CO还原法冶炼。( )
(7)铝的冶炼方法是电解熔融的AlCl3。( )
×
×
×
2.从石器、青铜器到铁器时代,金属的冶炼体现了人类文明的发展水平。下图表示了三种金属被人类大规模开发利用的大致年限,之所以有先后,主要取决于( )。
A.金属的化合价高低
B.金属的活动性强弱
C.金属的导电性强弱
D.金属在地壳中的含量多少
答案:B
解析:活动性越弱的金属,其化合态越易被还原,越易被冶炼成单质。
3.冶炼金属常用以下几种方法。
①以C、CO或H2作还原剂 ②以活泼金属Na、Mg等还原 ③利用铝热反应原理还原 ④电解法 ⑤热分解法
把上述冶炼方法填入下列横线上(用序号填写)。
(1)Fe、Zn、Cu等中等活泼金属 。
(2)Na、Mg、Al等活泼或较活泼金属 。
(3)Hg、Ag等不活泼金属 。
(4)V、Cr、Mn、W等高熔点金属 。
(5)K、Rb、Cs、Ti等金属通常还原方法是 。
答案:(1)① (2)④ (3)⑤ (4)③ (5)②
解析:中等活泼的金属用高温还原法冶炼,活泼金属用电解法冶炼,不活泼金属用热分解法冶炼,高熔点金属用铝热法冶炼。
合作探究·释疑解惑
探究任务1
探究任务2
探究任务1 金属的冶炼方法
问题引领
化学科学的发展是人类文明进步的重要推动力。金属冶炼技术的进步是人类文明进步的重要体现。
1.从自然界中获得金属单质,是否必须发生氧化还原反应
提示:不是。金、铂采用物理富集的方法,不发生化学反应。
2.写出高炉炼铁(CO还原氧化铁)和电解法制铝反应的化学方程式,指出金属元素化合价的变化,并总结归纳金属冶炼的实质。
3.金属冶炼的方法有哪些 我们如何选择合适的方法冶炼金属
提示:金属冶炼的方法有热分解法、高温还原法和电解法等。根据金属的活动性选择金属的冶炼方法。很活泼的金属一般用电解法(如Na、Mg、Al等),较活泼的金属用高温还原法(如Fe、Cu等),不活泼的金属用热分解法(如Hg等)。
归纳提升
1.金属冶炼的实质。
金属化合物中的金属阳离子得电子被还原为金属原子,即Mn++ne-══M。金属的活动性不同,冶炼方法不同。
2.金属冶炼的方法。
(1)热分解法。
适用于金属活动性顺序中Cu之后Pt之前的金属,如Hg、Ag的氧化物受热就能分解。
(2)高温还原法。
在金属活动性顺序中居于Al之后Hg之前的金属都可以用高温还原法。常用的还原剂:焦炭、一氧化碳、氢气和活泼金属等。
(3)电解法。
适用于K、Ca、Na、Mg、Al等具有强还原性的金属的冶炼。
电解法冶炼金属,解决了很多活泼金属阳离子难以被还原的问题。
(4)物理方法。
适用于Pt、Au的冶炼。由于Pt、Au在自然界中多以游离态的形式存在,经多次淘洗去掉矿粒、泥沙等杂质,便可得到Pt、Au。
典型例题
【例题1】 下表中金属的冶炼原理与方法不完全正确的是( )。
答案:C
解析:活泼金属K、Ca、Na、Mg、Al等用电解法冶炼,中等活泼金属Zn、Fe、Sn、Pb、Cu等用高温还原法冶炼,不活泼金属Hg、Ag利用热分解法冶炼,故A、B、D正确。C错误,C项为火法炼铜。
金属活动性与冶炼方法的关系。
【变式训练1】 下列反应原理不符合工业冶炼金属实际情况的是( )。
答案:C
解析:Mg是活泼金属,用电解的方法冶炼,由于氧化镁的熔点太高,应电解熔融氯化镁,C项错误。
探究任务2 铝热反应
问题引领
我国高铁的发展极大地方便了人们的出行,增强了地域之间的联系。高铁钢轨为无缝钢轨,工人在野外常利用铝热反应焊接钢轨。
1.铝热反应实验中铝粉、镁条与氯酸钾的作用是什么
提示:铝粉作还原剂,镁条的作用是燃烧放出大量的热引发KClO3分解,氯酸钾的作用是助燃剂。
2.为什么要在承接生成物的蒸发皿中垫细沙
提示:因为铝热反应是一个典型的放热反应,反应中放出的大量热能够使铁熔化,为了防止蒸发皿炸裂及熔融的金属溅出伤人,所以要垫细沙。
3.铝热反应在工业上有哪些重要应用
提示:(1)冶炼熔点高的金属,如钒、铬、锰等;
(2)焊接钢轨。
归纳提升
铝热反应实验。
典型例题
【例题2】 铝热剂并不单指Fe2O3与铝粉的混合物,实际上铝粉可以与许多金属氧化物配成铝热剂。如铝粉与Fe3O4、V2O5或MnO2等均可发生铝热反应。
(1)写出上述铝热反应的化学方程式。
① ;
② ;
③ 。
(2)据上述反应可总结出铝热反应的特点:①铝热反应实际上属于四大基本反应类型中的 ,其中铝表现了其
性,作 剂;②铝热反应常用于冶炼金属性比铝
(填“强”或“弱”)的金属。
(2)①置换反应 还原 还原 ②弱
解析:铝热反应的实质是在较高温度下,用较活泼的还原剂铝,把活动性相对较弱的金属从其氧化物中还原出来。
铝热反应的拓展应用。
定义 铝与某些金属氧化物在高温下发生剧烈反应并放出大量热的化学反应
原理 Al作还原剂,另一种氧化物作氧化剂,用铝将氧化物中的金属置换出来
铝热剂 铝粉与某些难熔的金属氧化物(如Fe2O3、Cr2O3、V2O5等)以一定比例形成的混合物
反应 特点 在高温下进行,反应迅速并放出大量的热,新生成的金属单质呈熔融态且易与Al2O3分离
应用 冶炼熔点较高的相对较不活泼的金属,如V、Cr、Mn等;焊接钢轨等
【变式训练2】 铝热反应的实验装置如图所示,下列有关说法错误的是( )。
A.X物质为KClO3
B.镁条燃烧提供引发反应
所需的热量
C.若转移0.3 mol电子,
被还原的Fe2O3为16 g
D.可利用铝热反应冶炼铁
答案:C
解析:KClO3受热分解产生氧气,作助燃剂,图示装置中X物质为KClO3,A项正确;镁条燃烧放出大量热,可为引发铝热反应提供反应所需的热量,B项正确;在反应2Al+Fe2O3 Al2O3+2Fe中,Fe元素化合价从+3价变为0价,还原1 mol Fe2O3转移6 mol电子,则转移0.3 mol电子还原Fe2O3的物质的量为
=0.05 mol,其质量为160 g·mol-1×0.05 mol=8 g,C项错误;Fe的活动性弱于Al,可利用铝热反应冶炼铁,D项正确。
课 堂 小 结
专题9 金属与人类文明
第一单元 金属的冶炼方法
自主预习·新知导学
合作探究·释疑解惑
课 堂 小 结
课标定位
素养阐释
1.知道金属在自然界中的存在形态,熟知金属冶炼的方法及其原理。
2.掌握铝热反应的原理和实验。
3.知道金属回收的意义,树立环保意识;通过对金属冶炼的原理和方法的学习,了解金属冶炼遵循的一般规律。
自主预习·新知导学
一、金属的存在形式
1.金属材料的性质:金属材料既有良好的可塑性,坚固耐用,而且还有导电、导热等诸多优良性能。
2.金属元素的存在。
(1)游离态:在自然界中,只有少量的金属元素以游离态形式存在于地壳中,如自然金和自然银等,铁元素的单质主要存在于陨石中。
(2)化合态:地壳中的大部分金属元素都是以化合态形式存在的。例如,铁元素存在于赤铁矿(主要成分为Fe2O3)中,铝元素存在于铝土矿(主要成分为Al2O3)中,银元素也有辉银矿(Ag2S)、碲银矿(Ag2Te)等形式存在。
3.金属使用的发展历程:金属铜在约6 000年前已被大规模利用,铁的使用在约2 500年前,而铝的使用在约200年前,这与金属的活动性及人类冶炼金属的技术有关。
二、金属的冶炼
1.金属冶炼的含义:利用化学反应使金属元素从化合态变为游离态的过程称为金属冶炼。
2.常用方法。
(1)热分解法:像银这样的不活泼金属,可以采用热分解法进行冶炼,即通过加热它们的氧化物使其分解生成金属单质和氧气。氧化银分解的化学方程式为2Ag2O 4Ag+O2↑。
(2)高温还原法。
①含义:高温下借助还原剂的冶炼方法称为高温还原法。
②常用的还原剂:C、CO、H2和活泼金属等。
③高炉炼铁。
a.原料:铁矿石、焦炭和石灰石等;
④铝热反应:利用铝热反应原理焊接钢轨的化学方程式为Fe2O3+2Al 2Fe+Al2O3。
(3)电解法: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,常采用电解熔融的化合物来制备这些金属。
【自主思考1】 金属单质的还原性与其阳离子的氧化性有怎样的关系
提示:金属单质的还原性越强,其阳离子的氧化性一般越弱。
【自主思考2】 金属的活动性与其冶炼难易有什么关系
提示:金属活动性越强,即还原性越强,其阳离子的氧化性越弱,越难还原为金属单质,冶炼越困难。
【效果自测】
1.判断正误,正确的画“√”,错误的画“×”。
(1)金属在自然界中的存在形式只有化合态没有游离态。( )
(2)地壳中含量最高的金属元素是铁,其次是铝。( )
(3)金属越活泼往往越难冶炼,发现的越晚。( )
(4)化合态的金属元素被还原时,一定得到相应的金属单质。( )
×
×
√
×
(5)金属冶炼过程中,被冶炼的金属既可被氧化,也可被还原。( )
(6)Na、K等活泼金属可用CO还原法冶炼。( )
(7)铝的冶炼方法是电解熔融的AlCl3。( )
×
×
×
2.从石器、青铜器到铁器时代,金属的冶炼体现了人类文明的发展水平。下图表示了三种金属被人类大规模开发利用的大致年限,之所以有先后,主要取决于( )。
A.金属的化合价高低
B.金属的活动性强弱
C.金属的导电性强弱
D.金属在地壳中的含量多少
答案:B
解析:活动性越弱的金属,其化合态越易被还原,越易被冶炼成单质。
3.冶炼金属常用以下几种方法。
①以C、CO或H2作还原剂 ②以活泼金属Na、Mg等还原 ③利用铝热反应原理还原 ④电解法 ⑤热分解法
把上述冶炼方法填入下列横线上(用序号填写)。
(1)Fe、Zn、Cu等中等活泼金属 。
(2)Na、Mg、Al等活泼或较活泼金属 。
(3)Hg、Ag等不活泼金属 。
(4)V、Cr、Mn、W等高熔点金属 。
(5)K、Rb、Cs、Ti等金属通常还原方法是 。
答案:(1)① (2)④ (3)⑤ (4)③ (5)②
解析:中等活泼的金属用高温还原法冶炼,活泼金属用电解法冶炼,不活泼金属用热分解法冶炼,高熔点金属用铝热法冶炼。
合作探究·释疑解惑
探究任务1
探究任务2
探究任务1 金属的冶炼方法
问题引领
化学科学的发展是人类文明进步的重要推动力。金属冶炼技术的进步是人类文明进步的重要体现。
1.从自然界中获得金属单质,是否必须发生氧化还原反应
提示:不是。金、铂采用物理富集的方法,不发生化学反应。
2.写出高炉炼铁(CO还原氧化铁)和电解法制铝反应的化学方程式,指出金属元素化合价的变化,并总结归纳金属冶炼的实质。
3.金属冶炼的方法有哪些 我们如何选择合适的方法冶炼金属
提示:金属冶炼的方法有热分解法、高温还原法和电解法等。根据金属的活动性选择金属的冶炼方法。很活泼的金属一般用电解法(如Na、Mg、Al等),较活泼的金属用高温还原法(如Fe、Cu等),不活泼的金属用热分解法(如Hg等)。
归纳提升
1.金属冶炼的实质。
金属化合物中的金属阳离子得电子被还原为金属原子,即Mn++ne-══M。金属的活动性不同,冶炼方法不同。
2.金属冶炼的方法。
(1)热分解法。
适用于金属活动性顺序中Cu之后Pt之前的金属,如Hg、Ag的氧化物受热就能分解。
(2)高温还原法。
在金属活动性顺序中居于Al之后Hg之前的金属都可以用高温还原法。常用的还原剂:焦炭、一氧化碳、氢气和活泼金属等。
(3)电解法。
适用于K、Ca、Na、Mg、Al等具有强还原性的金属的冶炼。
电解法冶炼金属,解决了很多活泼金属阳离子难以被还原的问题。
(4)物理方法。
适用于Pt、Au的冶炼。由于Pt、Au在自然界中多以游离态的形式存在,经多次淘洗去掉矿粒、泥沙等杂质,便可得到Pt、Au。
典型例题
【例题1】 下表中金属的冶炼原理与方法不完全正确的是( )。
答案:C
解析:活泼金属K、Ca、Na、Mg、Al等用电解法冶炼,中等活泼金属Zn、Fe、Sn、Pb、Cu等用高温还原法冶炼,不活泼金属Hg、Ag利用热分解法冶炼,故A、B、D正确。C错误,C项为火法炼铜。
金属活动性与冶炼方法的关系。
【变式训练1】 下列反应原理不符合工业冶炼金属实际情况的是( )。
答案:C
解析:Mg是活泼金属,用电解的方法冶炼,由于氧化镁的熔点太高,应电解熔融氯化镁,C项错误。
探究任务2 铝热反应
问题引领
我国高铁的发展极大地方便了人们的出行,增强了地域之间的联系。高铁钢轨为无缝钢轨,工人在野外常利用铝热反应焊接钢轨。
1.铝热反应实验中铝粉、镁条与氯酸钾的作用是什么
提示:铝粉作还原剂,镁条的作用是燃烧放出大量的热引发KClO3分解,氯酸钾的作用是助燃剂。
2.为什么要在承接生成物的蒸发皿中垫细沙
提示:因为铝热反应是一个典型的放热反应,反应中放出的大量热能够使铁熔化,为了防止蒸发皿炸裂及熔融的金属溅出伤人,所以要垫细沙。
3.铝热反应在工业上有哪些重要应用
提示:(1)冶炼熔点高的金属,如钒、铬、锰等;
(2)焊接钢轨。
归纳提升
铝热反应实验。
典型例题
【例题2】 铝热剂并不单指Fe2O3与铝粉的混合物,实际上铝粉可以与许多金属氧化物配成铝热剂。如铝粉与Fe3O4、V2O5或MnO2等均可发生铝热反应。
(1)写出上述铝热反应的化学方程式。
① ;
② ;
③ 。
(2)据上述反应可总结出铝热反应的特点:①铝热反应实际上属于四大基本反应类型中的 ,其中铝表现了其
性,作 剂;②铝热反应常用于冶炼金属性比铝
(填“强”或“弱”)的金属。
(2)①置换反应 还原 还原 ②弱
解析:铝热反应的实质是在较高温度下,用较活泼的还原剂铝,把活动性相对较弱的金属从其氧化物中还原出来。
铝热反应的拓展应用。
定义 铝与某些金属氧化物在高温下发生剧烈反应并放出大量热的化学反应
原理 Al作还原剂,另一种氧化物作氧化剂,用铝将氧化物中的金属置换出来
铝热剂 铝粉与某些难熔的金属氧化物(如Fe2O3、Cr2O3、V2O5等)以一定比例形成的混合物
反应 特点 在高温下进行,反应迅速并放出大量的热,新生成的金属单质呈熔融态且易与Al2O3分离
应用 冶炼熔点较高的相对较不活泼的金属,如V、Cr、Mn等;焊接钢轨等
【变式训练2】 铝热反应的实验装置如图所示,下列有关说法错误的是( )。
A.X物质为KClO3
B.镁条燃烧提供引发反应
所需的热量
C.若转移0.3 mol电子,
被还原的Fe2O3为16 g
D.可利用铝热反应冶炼铁
答案:C
解析:KClO3受热分解产生氧气,作助燃剂,图示装置中X物质为KClO3,A项正确;镁条燃烧放出大量热,可为引发铝热反应提供反应所需的热量,B项正确;在反应2Al+Fe2O3 Al2O3+2Fe中,Fe元素化合价从+3价变为0价,还原1 mol Fe2O3转移6 mol电子,则转移0.3 mol电子还原Fe2O3的物质的量为
=0.05 mol,其质量为160 g·mol-1×0.05 mol=8 g,C项错误;Fe的活动性弱于Al,可利用铝热反应冶炼铁,D项正确。
课 堂 小 结