必修2422环境保护与绿色化学.docx
- 文档编号:26876394
- 上传时间:2023-06-23
- 格式:DOCX
- 页数:38
- 大小:133.24KB
必修2422环境保护与绿色化学.docx
《必修2422环境保护与绿色化学.docx》由会员分享,可在线阅读,更多相关《必修2422环境保护与绿色化学.docx(38页珍藏版)》请在冰豆网上搜索。
必修2422环境保护与绿色化学
第四章化学与自然资源的开发利用
第一节开发利用金属矿物和海水资源(第1课时)
【分层学习目标】
A级:
1、通过阅读教材,知道金属在自然界中的存在形态。
2、以金属矿物的开发和利用为例,体会保护金属资源的重要性。
B级:
1、了解金属冶炼的一般原理。
2、通过金属冶炼的基本原理,使学生认识到化学是冶金工业的重要科学基础。
C级:
1、在掌握金属冶炼的一般原理基础上,能选择适用于不同金属的冶炼方法。
2、通过一些实验,思考和讨论,改进金属冶炼的工艺条件,节能降耗,回收废旧金属制品等。
自我确定目标:
(级别),理由:
学习方式:
【重点学习内容】
1、学生在掌握金属冶炼的一般原理的基础上,了解适用于不同金属的冶炼方法。
2、知识回顾:
氧化还原反应的特征及本质。
【难点问题预设】
1、从氧化还原反应的角度认识金属冶炼的本质。
难于理解的是:
2、通过对几种金属冶炼方法的探究,确定归纳不同金属的冶炼的一般方法。
难点在于:
【高效预习探究案】
下图表示金属活动性顺序中铜、锡、铁和铝元素被人类大规模开发、利用的大致年限。
约6000年前
约200年前
KCaNaMgAlZnFeSnPb(H)CuHgAgPtAu
约3000年前
根据以上数据和有关的化学知识,你能否说明这些金属的活动性与人类开发利用这些金属的时间先后的关系?
【预习思考选题】
1、绝大多数金属在自然界中以什么形式存在?
人类最先使用的是哪些金属?
2、根据氧化还原反应的知识金属元素从其化合物中提炼成金属单质,发生了怎样的过程?
这一过程工业上称为什么?
3、通过阅读课本,你知道如何冶炼Hg、Ag、Al、Mg、Na吗?
写出化学方程式。
4、通过自主学习,你知道金属的冶炼一般有哪几种方法?
如何根据金属活动性顺序选择合适的方法?
5、金属冶炼过程中,常用的还原剂有哪些?
【重难点合作探究】
探究:
铝热反应的原理
1、把两张圆形滤纸分别折叠成漏斗状套在一起,取出内层滤纸,
在其底部剪一小孔后用水润湿,再套回原处,并架在铁圈上
(如图4—l所示),下面放置一盛沙子的蒸发皿。
2、将5g干燥的氧化铁粉末和2g铝粉均匀混合后放入纸漏斗中,在混合物上面加少量氯酸钾固体,中间插一根用砂纸打磨过的镁带。
3、用燃着的小木条点燃镁带,观察现象(反应时会产生高温、发出强光,观察时请注意安全不要直视)。
(1)该实验的实验现象为。
①镁条剧烈燃烧②放出大量的热,并发出耀眼的光芒,火星四射③纸漏斗的下部被烧穿④有红热状态的液珠落入蒸发皿内的细沙上,液珠冷却后变为黑色固体。
(2)该实验中的操作或物质的作用:
内层纸漏斗底部剪一个孔,蒸发皿盛沙镁条氯酸钾。
(3)铝与氧化铁反应的化学方程式该反应中是氧化剂
是还原剂,该反应称为。
结论:
铝热反应的原理是
铝热反应的重要条件是
(4)铝热反应的重要应用:
①铝热反应常用于冶炼金属,如V、Cr、Mn等,你能完成下列反应方程吗?
MnO2+Al
V2O5+Al
Cr2O3+Al
②用于野外焊接钢轨等
【预习探究自我评价】
1、在冶金工业中,均不能用通常化学还原剂制得的金属组是()
A、Na、Ca、K、AlB、Na、K、Zn、Fe
C、Zn、Fe、Cu、AgD、Mg、Al、Zn、Fe
2、下列叙述错误的是()
A、炼铁时,还原剂CO将铁从铁矿中还原出来
B、活泼金属Na用电解法冶炼
C、汞的冶炼能用热分解法
D、铝的冶炼一般用非金属还原剂法
3、从金属被利用的历史来看,先是青铜器时代,而后是铁器时代,铝的利用是近几百年的事。
下列跟这个先后顺序有关的是()
①地壳中的金属元素的含量②金属活动性顺序③金属的导电性
④金属冶炼的难易程度⑤金属的延展性
A、①③B、②⑤C、③⑤D、②④
4、用铝热反应冶炼出的金属的状态是()
A、固态B、气态C、液态D、三种状态都有可能
5、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
B、湿法炼铜与火法炼铜的反应中,铜元素都发生还原
C、用磁铁砂炼铁的反应中,1molFe3O4被CO还原成Fe,转移9mole-
D、铝热法还原铁的反应中,放出的热量能使铁熔化
6、某地产孔雀石的主要成分是Cu3(OH)4CO3
(1)试写出该孔雀石高温分解的化学方程式:
(2)试以
(1)中所得金属氧化物为原料,分别采用湿法冶炼和高温冶炼的方式制取金属铜。
供选择的试剂有:
①木炭②铁屑③生石灰④稀H2SO4,不得另选其他试剂,写出反应的化学方程式。
A、湿法冶炼:
,
。
(可不填满,也可补充,下同)
B、高温冶炼:
,
。
自我小结:
质疑问难:
【高效练习拓展案】
【拓展训练】
1、19世纪末,被认为是稀罕的贵金属铝,价格却大大下降,这是因为当时发现了()
A、自然界有大量铝土矿B、用金属钠还原氧化铝制取铝的方法
C、电解冰晶石和氧化铝熔融混合物制取铝的方法
D、电解纯净的氧化铝熔融液制取铝的方法
2、制印刷电路板时常用氯化铁溶液做“腐蚀液”,发生的反应为2FeCl3+Cu==2FeCl2+CuCl2,向盛氯化铁溶液的烧杯中同时加入铁粉和铜粉,反应结束后,下列结果中不可能出现的是
()
A、烧杯中有铜无铁B、烧杯中有铁无铜
C、烧杯中铁、铜都有D、烧杯中铁、铜都无
3、工业上铝常用于冶炼难熔金属,这一用途主要是由于铝()
A、具强还原性,反应中放出大量的热
B、高温时在空气中能燃烧
C、具有良好的导热性
D、反应后生成熔点更高的氧化铝
高温
△
4、下列反应原理中不符合工业冶炼金属实际情况的是()
高温
电解
A、2HgO====2Hg+O2↑B、4Al+3MnO2====2Al2O3+3Mn
C、2MgO====2Mg+O2↑D、4CO+Fe3O4====3Fe+4CO2
5、用足量的CO还原32克某种氧化物,将生成的气体入足量澄清石灰水中,得60克沉淀,则该氧化物是()
A、MgOB、Fe2O3C、CaOD、Cu2O
6、某无色气体X可和红热的单质固体Y反应,得到另一种无色气体Z,Y和Z都可以和灼热的三氧化二铁反应生成X,则X、Z分别是()
A、CO2COB、O2CO2C、COO2D、COCO2
7、下列氧化物不能与铝粉发生铝热反应的是()
A、Cr2O3B、MnO2C、V2O5D、MgO
8、X、Y、Z、M代表四种金属元素,已知①金属X和Z用导线连接放入稀H2SO4中时,X溶解,Z极上有H2放出②M2+的氧化性强于X2+③若向X2+和Z2+共存的溶液中加入比它们活泼的金属,先置换出Y。
则这四种金属的活泼性由强到弱的顺序为()
A、X>Z>Y>MB、X>Y>Z>MC、M>Z>X>YD、X>Z>M>Y
9、某单质X能从盐溶液中置换出单质Y,由此可知()
A、当X、Y均为金属时,X不一定比Y活泼
B、当X、Y均为非金属时,Y一定比X活泼
C、当X是金属时,Y可能是金属,也可能是非金属
D、当X是非金属时,Y可能是金属,也可能是非金属
10、为确定某铝热剂(含氧化铁和铝)的组成,分别进行下列实验,
(1)若取ag样品,向其中加入足量的NaOH溶液,测得生成的气体(标准状况,下同)体积为bL,反应的化学方程式是,样品中铝的质量是。
(2)若取ag样品将其高温加热,恰好完全反应,该反应的化学方程式是,氧化铁与铝的质量比是。
(3)待
(2)中反应产物冷却后,加入足量盐酸,测得生成的气体体积为CL,该气体与
(1)中所得气体的体积比c:
b=。
【达标自查】
1、(5分)不同金属的冶炼,其冶炼方法也可能不同,主要原因是()
A、金属在自然界中的分布不同B、金属在自然界中的含量不同
C、金属在自然界中存在形式不同D、金属的活动性不同
2、(5分)冶炼金属一般有下列四种方法:
①焦炭法②水煤气(或H2或CO)法③活泼金属置换④电解法。
四种方法在工业上均有应用。
左代有(I)火烧孔雀石炼铜(II)湿法炼铜;现代有(III)铝热法炼铭(VI)从光卤石中炼镁。
对它们冶炼方法的分析不正确的是()
A、(I)用①B、(II)用②
C、(III)用③D、(IV)用④
3、(5分)二战期间丹麦科学家玻尔被迫离开德军占领的祖国。
为了表明一定要返回祖国的决心,他把心爱的金质诺贝尔奖章放在盛有王水(盐酸与硝酸的混合物)的玻璃容器中:
ACl+HNO3+3HCl===AuCl3+NO↑+2H2O战后玻尔返回祖国,从溶液中提取出金,又重新铸造成奖章,下列方法中,不能从溶有黄金的王水中提取出金的方法是()
A、萃取B、蒸发灼烧C、用Fe置换D、电解
4、(5分)下列化工生产原理错误的是()
①可以用电解熔融的氯化钠的方法来制取金属钠
②可以用钠加入氯化镁饱和溶液中制取镁
③用电解法制铝时,原料是氯化铝
④炼铁高炉中所发生的反应都是放热的,故无需加热
A、②B、②③C、①②③D、②③④
5、(5分)将氢气通过10gCuO粉末加热片刻,冷却后剩余固体的质量为8.4g,那么下列计算正确的是()
A、有1.6gH2O生成B、有8.4gCu生成
C、有80%CuO被还原D、实验过程中所消耗的氢气为0.2g
高温
6、(5分)2005年诺贝尔化学奖获得者施罗克等人发现金属钼的卡宾化合物可以作为非常有效的烯烃复分解催化剂。
工业上冶炼钼的化学原理为:
①2MoS2+7O2====2MoO3+4SO2
②MoO3+2NH3H2O====(NH4)2MoO4+H2O
△
③(NH4)2MoO4+2HCl====H3MoO4+2MH4Cl
④H2MoO4====MoO3+H2O
⑤用还原剂将MoO3还原成金属钼
则下列说法正确的是()
A、MoS2锻烧产生的尾气可直接排入空气中
B、MoO3是金属氧化物,也是碱性氧化物
C、H2MoO4是一种强酸
D、利用H2、CO和铝分别还原等量的MoO3,所消耗还原剂的物质的量之比为3:
3:
2
7、(15分)在一定条件下可实现如图所示物质之间的变化,请填写下列空白:
H2O
沉淀
A
NaOH溶液
明矾
(过量)
B
F
溶液
电解
G
孔雀石
D
E
H2O
(1)孔雀石的主要成分是CuCO3·Cu(OH)2,受热易分解。
图中的F是。
(2)写出明矾与过量NaOH溶液反应的离子方程式:
(3)图中所得G和D都是固体,混合后在高温下可发生反应,写出该反应的化学方程式:
(4)每生成1molD,同时生成molE。
8、(15分)据下图信息完成下列问题
(1)A是(填化学式,下同),E是。
(2)元素C位于周期表中第周期族。
(3)写出下列反应的方程式:
A→C:
C+D→A+E:
(4)已知电解氧化物A的过程中得到C单质1mol,同时生成的气体在标准状况下的体积为L。
9、(15分)钛(Ti)因为具有神奇的性能越来越受到人们的关注,常温下钛不和非金属、强酸反应,红热时,却可以与常见非金属单质反应。
钛是航空、军事、电力等方面的必需原料。
地壳中有一种含钛矿石称金红石(TiO2),目前大规模生产钛的方法是:
第一步:
金红石(TiO2)、炭粉混合在高温条件下通入C12制取们C14和一种可燃性气体。
该反应的化学方程式为,该反应的还原剂是。
第二步:
在氩气的气氛中,用过量的镁在加热条件下与TiC14反应制得金属钛。
(1)写出此反应的化学方程式
(2)如何由上述所得产物获取金属钛?
简述步骤并写出有关反应的化学方程式:
10、选做题(10分)粉末状试样A是由等物质的量的MgO和Fe2O3组成的混合物,进行如下实验:
①取适量A进行铝热反应,产物中有单质B生成
②另取20gA全部溶于0.15L6.0mol/L盐酸中,得溶液C
③将中得到的单质B和溶液C反应,放出1.12L(标准状况)气体,同时生成溶液D还残留有固体物质B
④用KSCN溶液检验时,溶液D不变色
请填空:
(1)①中引发铝热反应的实验操作是,产物中的单质B是。
(2)②中所发生的各反应的化学方程式是。
(3)③中所发生的各反应的离子方程式是。
(4)若溶液D的体积仍视为0.15L,则该溶液中c(Mg2+)为,c(Fe2+)为.
自查小结:
(5分)
挑战题:
(20分)
有一铝粉和Fe3O4粉末组成的铝热剂,在隔绝空气的条件下加热使之充分反应。
将反应后所得混合物研细,并分成均匀的两等份,在一份中加足量的氢氧化钠溶液,另一份中加入中足量的盐酸,反应后,前者消耗mmolNaOH,放出气体0.336L;后者消耗n molHCl,放出气体VL,若将等质量的铝热剂直接与足量稀硫酸作用,可得3.36L气体(上述气体体积均已换算成标准状况),试求铝热剂中Al的质量分数。
参考答案
【预习思考选题】
1、绝大多数金属在自然界中以化合物的形式存在。
人类最先使用的是Cu、Fe、Au等金属。
2、金属元素从其化合物中提炼成金属单质,发生了还原过程,这一过程工业上称为金属的冶炼。
电解
加热
3、2HgO====2Hg+O2↑
冰晶石
电解
2Al2O3(熔融)====4Al+3O2↑
电解
MgCl2(熔融)====Mg+Cl2↑
2NaCl(熔融)====2Na+Cl2↑
4、金属的冶炼一般有热分解法、热还原法和电解法
金属活动性较差的金属加Hg和Ag选用热分解法;金属活动性介于Mg~Cu之间的金属选用热还原法;金属活动性很强的金属选用电解法。
5、金属冶炼过程中,常用的还原剂有C、CO、H2、Al等。
【重难点合作探究】
(1)①②③④
(2)使熔融物易于落下;防止溅落物炸烈蒸发皿;引起氯酸钾分解;引发铝热反应。
(3)Al+Fe2O3
Fe+Al2O3Fe2O3;Al;铝热反应
铝热反应的原理是:
Al是还原剂,另一种氧化物作氧化剂,铝将氧化物中化合态的金属还原为金属单质。
铝热反应的重要条件是高温条件。
(4)①难熔3MnO2+4Al
3Mn+2Al2O33V2O5+10Al
6V+5Al2O3
Cr2O3+2Al
2Cr+Al2O3
【预习探究自我评价】
1、答案:
A
解析:
金属的活泼性不同,冶炼方法也不同,活泼金属K~Al用电解法;较活泼金属Zn~Cu用还原剂还原法;不活泼金属如Hg和Ag用加热法。
2、答案:
D
3、答案:
D
4、答案:
C
解析:
铝热反应放出大量的热,使冶炼出的金属呈液态。
5、答案:
C
6、
(1)Cu3(OH)4CO3
3CuO+2H2O↑+CO2↑
(2)a.CuO+H2SO4==CuSO4+Cu
Fe+CuSO4==FeSO4+Cu
b.2CuO+C
2Cu+CO2↑(或CuO+C
Cu+CO↑)
【高效练习拓展案】
【拓展训练】
1、答案:
C
2、答案:
B
解析:
FeCl3具有氧化性,Fe、Cu具有还原性,且还原性Fe比Cu强,即FeCl3优先与Fe反应,Fe不足才与Cu反应。
在题设条件下,如果氯化铁溶液足量,铁粉和铜粉都可与之完全反应,在此情况下,烧杯中既无铁也无铜;如果铁粉和铜粉足够多,氯化铁溶液相对不足,则反应后铁和铜都会存在;如果氯化铁溶液与铁粉、铜粉适量,则下列反应优先发生:
Fe+2FeCl3=3FeCl2,这样,烧杯中将有铜,而铁粉没有剩余。
无论如何有铁无铜的现象不可能存在。
4、答案:
C
解析:
工业上采用电解法冶炼Mg时,采用的原料为MgCl2而不是MgO,因为MgO是难熔物质,其熔点远高于MgCl2,会消耗大量的电能,成本较高。
5、答案:
B
解析:
由题意可知,CO在还原该氧化物的同时,本身被氧化为CO2,利用CO2和Ca(OH)2生成CaCO3可以求出CO2的量,然后利用原子守恒法来巧解该题。
6、答案:
A
解析:
由Y和Z都可以和灼热的Fe2O3反应生成X,可判断X为CO2,Y为C。
CO2和红热的C反应得到CO。
7、答案:
D
8、答案:
A
解析:
两金属形成原电池,活泼金属作负极,失电子而溶解,所以金属的活泼性:
X>Z;氧化性:
M2+>Y2+,则金属的活泼性:
M Y2+>Z2+,则金属的活泼性: Y 9、答案: C 解析: X、Y均为金属,X可以把Y的阳离子还原,说明X失电子能力大于Y,即X一定比Y活泼,A不正确;X、Y均为非金属时,说明X得电子能力大于Y,X比Y活泼,B不正确;分析C时,可举我们熟悉的例子: 2Na+2H2O==2NaOH+H2↑,Fe+Cu2+==Fe2++Cu,由此可知C说法正确;若X为非金属,Y为非金属时,说明X的氧化性大于Y,当X为非金属,Y为金属时,说明X的还原性大于Y,所以当X为非金属时,Y不可能既是非金属又是金属,D不正确。 10、 (1)2Al+2NaOH+2H2O==2NaAlO2+3H2↑ (2)2Al+Fe2O3 Al2O3+2Fe80: 27 (3)2: 3 解析: 在氧化铁和铝中只有铝能与氢氧化钠溶液发生化学反应。 在铝热剂发生化学反应的生成物中,铁和氧化铝都与盐酸反应,但反应生成气体(氢气)只有铁。 [达标自查] 1、答案: D 2、答案: B 解析: 对于(I)、(II)、(III)、(VI) (I)Cu2(OH)2CO3 2CuO+CO2↑+H2OC+2CuO 2Cu+CO2↑适用于① (II)Fe+CuSO4==FeSO4+Cu适用于③ (III)2Al+Cr2O3 Al2O3+2Cr适用于③ (VI)先从光卤石中提取MgCl2,再电解MgCl2MgCl2 Mg+Cl2↑适用于④ 3、答案: A 解析: Au不是活泼金属,用铁置换或电解的方法才能得到金。 蒸发水分后得到AuCl3固体,灼烧发生下列反应: 2AuCl3 2Au+3Cl2↑ 4、答案: D 5、答案: C 解析: CuO+H2==H2O+Cu固体质量减少 802186416 XYM(H2O)M(Cu)10-8.4=1.6 M(H2O)=1.8gM(Cu)=6.4g 被还原的CuO为 反应消耗H2为0.2g,但实际提供的氢气大于0.2g 6、答案: D 解析: A项,MoS2煅烧产生的SO2是大气污染物,不能直接排入空气,A不正确;B项,MoO3和氨水反应表现出酸性氧化物的性质,B不正确;C项,H2MoO4不溶于水,受热易分解,不是强酸,C不正确;D项还原1molMoO3得6mol电子,消耗H2、CO、Al的物质的量分别为 ,D正确。 7、答案: (1)CO2 (2)Al3++4OH—==AlO +2H2O (3)3CuO+2Al Al2O3+3Cu (4)0.75根据电子守恒可知,电解Al2O3在生成1molAl的同时生成 molO2 8、答案: (1)Al2O3Fe (2)三IIIA 冰晶石 通电 (3)2Al2O3(熔融)====4Al+3O2↑ 2Al+Fe2O3 2Fe+Al2O3 (4)16.8 解析: 解推断题关键是找出突破口,由B是红褐色氢氧化物可知B为Fe(OH)3,则D为Fe2O3;由C是通过电解熔融氧化物A而得到的,且C与Fe2O3在高温下反应可知C为Al,则A为Al2O3,E为Fe;电解Al2O3时发生的反应为: 冰晶石 通电 2Al2O3(熔融)====4Al+3O2↑ 43 1moln(O2) n(O2)= , V(O2)=22.4L/mol×0.75mol=16.8L。 9、答案: TiO2+2C+2Cl2 TiCl4+2COC △ Ar (1)TiCl4+2Mg====Ti+2MgCl2 (2)加入足量的盐酸除去过量的镁,过滤,并用蒸馏水洗涤固体可得到金属钛, Mg+2HCl==MgCl2+Cl2↑ 解析: 本题通过金属冶炼的方法考查氧化还原反应方程式的书写,可根据化合价升降数值相等配平。 由反应物金红石、炭粉及Cl2和产物之一TiCl4,可知另一产物为碳的氧化物,又知该气体具有可燃性,故为CO。 显然钛的化合价不变,Cl2中的Cl的化合价降低,化合价升高的是碳元素,因此C是还原剂。 利用上述方法可得到镁与TiCl4反应的产物为Ti和MgCl2。 因反应中镁是过量的,故反应后的混合物中含有钛、镁粉和MgCl2,获取金属钛必须除去其中的Mg、MgCl2两种物质,可加足量的盐酸除去镁粉并过滤,将滤渣用蒸馏水洗涤可得到钛。 10、答案: (1)在铝热剂的上面加少量KClO3,插上Mg条并将其点燃 铁 (2)Fe2O3+6HCl==2FeCl3+3H2O MgO+2HCl==MgCl2+H2O (3)Fe+2H+==Fe2++H2↑ Fe+2Fe3+==3Fe2+ (4)0.67mol/L2.3mol/L 挑战题: 答案: 28.0% 解析: 铝热剂直接与H2SO4反应生成气体如下: 2Al+3H2SO4===Al2(SO4)3+3H2↑ 54.0g67.2L m(Al)3.36L 列式可解得m(Al)=2.70g 铝热反应后的混合物遇NaOH能放出H2,表明铝热反应Al剩余,另由于产物分为两份,则: 2Al+2NaOH+2H2O===2NaAlO2+3H2↑ 54.0g67.2L 0.336 m余(Al)=0.540g 铝热剂中Fe3O4的质量: 3Fe3O4+8Al 4Al2O3+9Fe 696g216g m(Fe3O4)2.70g—0.540g 列式可求得m(Fe3O4)=6.96g 则W(Al)= 第四章化学与自然资源的开发利用 第一节开发利用金属矿物和海水资源 第2课时海水资源的开发利用 【高效学习指导案】 【分层学习目标】 A级: 1、海水中所含的元素丰富,知道开发利用的意义。 2、认识到关心科学、研究科学和探索科学的意义。 B级: 1、认识开发利用海水资源所带来的环境问题和预防措施。 2、知道自然资源合理开发与综合利用的重要价值。 C级: 1、掌握从海水中提取溴、碘的原理,了解非金属置换反应。 2、知道海水淡化的几种方法,掌握海水蒸馏的原理。 自我确定目标: (级别),理由: 学习方式 【重点学习内容】 1、海水蒸馏的原理。 2、蒸馏仪器的认识和使用的注意事项。 3、海水中提取溴、碘的原理,氧化还原的离子方程式的书写。 4、提取溴、碘的实验步骤和实验流程。 【难点问题预设】 1、请设计从海水中溴离子变成溴单质的实验方案。 难点在于
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 必修 2422 环境保护 绿色 化学