8-1自然资源的开发利用(讲)(人教版2019必修第二册)(解析版).docxVIP

第1节自然资源的开发利用

知识点1、金属矿产的开发利用

1.金属元素在自然界中的存在形态

在自然界中，金、铂等极少数金属是以单质存在，大多数金属都是以化合物形式存在。

2.金属的冶炼

(1)概念：将金属矿物中的金属从其化合物中还原出来，用于生产各种金属材料，这一过程在工业上称为金属的冶炼。

(2)原理：利用氧化还原反应原理，在一定条件下，使金属离子得到电子被还原成金属原子，从而获得金属单质。即Mn＋＋ne－===M。

3.金属的冶炼方法

(1)金属活泼性与冶炼方法的关系如下：

其中Pt、Au是以单质存在，Hg、Ag部分是以单质存在，另一部分是以氧化物形式存在，而K～Cu却都是以盐的形式存在。

(2)金属的冶炼方法

热分解法

分解HgO

2HgOeq\o(=====,\s\up7(△))2Hg＋O2↑

分解Ag2O

2Ag2Oeq\o(=====,\s\up7(△))4Ag＋O2↑

电解法

冶炼钠

2NaCl(熔融)eq\o(=====,\s\up7(电解))2Na＋Cl2↑

冶炼镁

MgCl2(熔融)eq\o(=====,\s\up7(电解))Mg＋Cl2↑

冶炼铝

2Al2O3(熔融)eq\o(=====,\s\up7(电解),\s\do5(冰晶石))4Al＋3O2↑

热还原法

高炉炼铁

Fe2O3＋3COeq\o(=====,\s\up7(高温))2Fe＋3CO2

铝热法炼铁

2Al＋Fe2O3eq\o(=====,\s\up7(高温))Al2O3＋2Fe

其他方法

湿法炼铜

Fe＋CuSO4===FeSO4＋Cu

火法炼铜

Cu2S＋O2eq\o(=====,\s\up7(高温))2Cu＋SO2

【思考】工业上冶炼镁使用的是MgCl2，不用MgO的原因是MgO熔点太高，但AlCl3的熔点比Al2O3高得多，为什么冶炼铝不能用AlCl3？

【答案】冶炼铝时，由于Al2O3熔点过高，会增加冶炼成本，故加入冰晶石以降低氧化铝熔点。化学方程式为：2Al2O3=4Al+3O2↑。

【注意】常见几种金属的冶炼误区

（1）Au、Pt一般用物理法提取。

（2）工业上冶炼Al时用Al2O3而不用AlCl3，因为AlCl3为共价化合物，熔化后不导电。

（3）Al不能用于冶炼还原性比Al强的金属，如Mg、Na等。

（4）工业上冶炼Mg时用MgCl2而不用MgO，因为MgO的熔点很高，耗能大。

4．铝热反应

（1）实验

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

（2）铝热反应

概念

铝和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

铝作还原剂，金属氧化物作氧化剂，用铝将金属氧化物中的金属置换出来

铝热剂

铝和某些金属氧化物(Fe3O4、Cr2O3、V2O5等)组成的混合物

引发

操作

在铝热剂上放KClO3，插入镁条并将镁条点燃

铝热反应是一个放热反应，并且有熔融的铁产生，所以主要是解决了野外焊接钢轨的问题。

5.金属矿物资源的开发和利用措施

(1)提高金属矿物的利用率。

(2)开发环保高效的金属冶炼方法。

(3)防止金属的腐蚀。

(4)使用其他材料代替金属材料，减少金属的使用量。

(5)加强废旧金属的回收和再利用。

【跟踪练习】1.下列化工原理生产中错误的是()

①可以用电解熔融氯化钠的方法来制取金属钠②可以用钠加入氯化镁的饱和溶液中制取金属镁③用电解法冶炼铝时，原料是氯化铝④工业上用电解熔融氯化镁的方法制取金属镁

A．②③ B．①③

C．①②③ D．②③④

【答案】A

【解析】工业上一般采用电解熔融氯化钠的方法冶炼金属钠；若将钠加入到氯化镁溶液中，发生反应：2Na＋2H2O===2NaOH＋H2↑，MgCl2＋2NaOH===Mg(OH)2↓＋2NaCl，所以不能冶炼金属镁；氯化铝属于共价化合物，因此不能用氯化铝作原料，通过电解的方法得到金属铝；由于MgO、MgCl2均为离子化合物，熔点：MgCl2MgO，所以工业上一般以MgCl2(熔融)为原料通过电解的方法冶炼金属镁。

2．铝热反应有广泛的用途，实验装置如下图所示。下列说法不正确的是

A．该铝热反应的化学方程式是

B．工业上可用铝热反应的方法焊接钢轨

C．在图反应过程中没有涉及到的化学反应类型是化合反应

D．由图2可推出铝热反应是放热的反应

【答案】C

【解析】【详解】A．该铝热反应是高温条件下铝与氧化铁反应生成铁和氧化铝，反应的化学方程式是，选项A正确；B．工业上可利用“铝热反应”焊接钢轨，其原理是在高温下用铝将铁从氧化铁中置换出来且呈液态，选项B正确；C．在图反应过程中镁条在空气燃烧生成氧化镁的反应类型