学习目标 1.以金属矿物开发利用为例,认识化学方法在实现物质间转化中的作用,体会保护金属资源的重要性。2.掌握金属冶炼的一般原理,了解适用于不同金属的冶炼方法。3.掌握铝热反应原理及实验步骤。 一、金属的存在形式 1.金属的存在形式 (1)金属的使用:地壳中含量最高的金属元素是 ,人类最早使用的金属是 ,使用最广泛的金属是 。 (2)金属的存在形式 (3)金属活动性顺序(从强到弱)和开发利用年限 2.金属的存在形式与其活动性的关系 活动性较强的金属,在自然界中以 态形式存在;活动性较弱的金属,有可能以 态形式存在。有的金属元素的存在形式既有 态又有 态,如铁元素、银元素。 1.(2023·苏州高一期末)下列元素中,在自然界只以化合态形式存在的是 ( ) A.氮元素 B.铁元素 C.硫元素 D.钠元素 2.下列关于金属在自然界中存在形态的说法不正确的是 ( ) A.地壳中含量最高的金属是铁,其次是铝 B.铝在自然界中主要存在于铝土矿(主要成分是氧化铝)中 C.铁主要存在于铁矿石(磁铁矿、赤铁矿、菱铁矿等)中 D.金、铂等不活泼的金属以游离态形式存在 3.下列叙述正确的是 ( ) A.所有金属元素都只存在于地壳中 B.铁元素主要以化合态存在于自然界 C.常温下所有的金属都是固态 D.金属元素大多数以游离态存在于自然界 二、金属的冶炼 1.金属的冶炼 (1)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。 (2)金属冶炼的原理:利用氧化还原反应的原理,在一定条件下,用还原剂或者加热、电解方法把金属化合物还原为金属单质。 (3)金属冶炼的实质:金属离子金属单质,即Mn++ne-M。 (4)金属冶炼的方法 ①方法选择的原则:依据金属活动性。 ②常用方法 热分解法:适用于金属活动性顺序中排在H以后的金属。 2HgO2Hg+O2↑ 2Ag2O4Ag+O2↑ 高温还原法:适用于金属活动性顺序中处于中间或金属活动性与之相当的金属。常用还原剂有焦炭、CO、H2等。 WO3+3H2W+3H2O 电解法:适用于活泼金属,电解熔融盐或氧化物,也可以电解铜、银盐溶液进行精炼。 2NaCl(熔融)2Na+Cl2↑ 2.工业冶炼铁 (1)铁元素的存在 ①含量:铁元素在地壳中的含量居第 位。 ②形态:主要以 形式存在,铁单质只有在陨石中存在。 (2)炼铁设备及原料 ①设备: 。 ②原料: 、 、 、 等。 (3)原理:高温下,用 把铁从铁矿石中还原出来。 (4)主要反应 ①还原剂的生成: 。 ②铁矿石的还原: 。 ③炉渣的形成: 。 (5)铁合金 含C 2%~4.5%的为生铁,含C 0.03%~2%的为钢。 3.铝热反应 (1)实验探究 概念 将 和 混合,在高温条件下发生反应,该反应能够放出大量的热,生成 和 ,该反应叫作铝热反应 实验 装置 实验 现象 (1)镁条剧烈燃烧 (2)氧化铁粉末和铝粉发生剧烈的反应 (3)反应放出大量的热,并发出耀眼的白光 (4)纸漏斗的下部被烧穿,有熔融物落入沙中,熔融物冷却后变成黑色物质 实验 结论 在高温下,氧化铁与铝发生置换反应,并放出大量的热 化学 方程式 2Al+Fe2O32Fe+Al2O3 应用 工业上常利用铝热反应来冶炼熔点较高的金属,如V、Cr、Mn等;也可用于焊接钢轨等 (2)注意事项 ①镁条要打磨净表面的氧化膜,否则难以点燃;氧化铁粉末与铝粉要选择干燥的;铝粉要用没有被氧化的,否则反应难以进行。 ②氧化铁粉末与铝粉两者要混合均匀,以保证氧化铁与铝都完全反应。 ③内层滤纸要用水润湿,以防纸漏斗燃烧。 ④蒸发皿中的细沙要适量,既要防止蒸发皿炸裂,又要防止熔融的液体溅出伤人。 ⑤铝热反应中镁条作引燃剂,KClO3作助燃 ... ...
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