第3章 3.第3节 金属资源的开发利用（PPT课件）-【高考突破新方案】2027年高考化学大一轮复习学案

该高中化学高考复习课件聚焦“金属资源的开发利用”专题，覆盖金属冶炼（电解法、热还原法、热分解法）、镁铝铜及其化合物性质与转化、金属材料与工业流程（海水提镁、铝土矿提铝）等核心考点。依据高考评价体系，分析近五年真题明确“金属冶炼原理”“工业流程分析”占比超60%的高频考点，归纳选择题（冶炼方法判断）、填空题（流程分析、Ksp计算）等常考题型，体现备考针对性。 课件亮点在于“真题解析+素养导向+应试技巧”的融合，如以金属冶炼原理判断真题（D选项Ag的冶炼方法错误分析）为例，培养科学思维中的证据推理能力。通过工业流程中“中和除杂pH范围确定”（结合沉淀pH表控制5.2≤pH<7.3），强化科学探究与实践素养。特设“易错点警示”（如电解MgCl₂防水解、保护气选择），帮助学生掌握流程题解题模板，教师可据此精准突破高频考点，提升复习效率。

第3节　金属资源的开发利用 返回目录 一、金属冶炼 1.金属冶炼的实质:用还原剂将金属从其化合物中还原出来。 2.金属冶炼的方法 根据金属活动性不同,选择不同的冶炼方法。   (1)电解法:适合冶炼金属活动性很强的金属。 知识清单 返回目录 2NaCl(熔融)  2Na+Cl2↑ 2Al2O3(熔融)  4Al+3O2↑ MgCl2(熔融)  Mg+Cl2↑ 注意 ①在电解熔融NaCl时,生成的Na易挥发,同时易分散在熔融盐中难以分离,常加入CaCl2 来避免上述情况发生。②钾的沸点低于钠,冶炼金属钾一般用:KCl+Na  NaCl+K↑。 返回目录 (2)热还原法:用还原剂(C、CO、H2、Al等)还原金属氧化物,适合冶炼较活泼的金属。 Fe2O3+3CO  2Fe+3CO2 2Al+Cr2O3  Al2O3+2Cr 4Na+TiCl4(熔融)  4NaCl+Ti WO3+3H2  W+3H2O (3)热分解法:适合冶炼不活泼的金属。 2HgO  2Hg+O2↑ 2Ag2O  4Ag+O2↑ 注意 湿法炼铜:Fe+CuSO4  FeSO4+Cu 返回目录 　 二、镁、铝、铜及其化合物 1.镁及其化合物 (1)镁(Mg) ①物理性质:银白色、有金属光泽的固体,密度、硬度较小,导电性、导热性、延展性良 好。 返回目录   ③用途:用于信号弹和焰火,镁合金用于制造航天部件等。 (2)氧化镁(MgO):白色粉末,熔点高,可作耐高温、耐火材料,是一种碱性氧化物。 (3)氢氧化镁[Mg(OH)2]:白色固体,难溶于水,溶解度小于碳酸镁,是一种中强碱。 ②化学性质 返回目录 (4)从海水中提取金属镁的方法   注意 ①脱水时,为防止MgCl2水解,应在HCl氛围中进行;②应电解熔融氯化镁制取镁。 返回目录 　 2.铝及其化合物 (1)铝(Al) ①物理性质:银白色、有金属光泽的固体,密度、硬度较小,导电性、导热性、延展性良 好。 返回目录   ③用途:制作导线,铝合金用于制造汽车、飞机、生活用品等。 (2)氧化铝(Al2O3) ①物理性质及用途:白色固体,难溶于水,熔、沸点高;可作耐火材料、冶炼铝的原料。 ②化学性质 返回目录 ②化学性质 a.两性氧化物:Al2O3+6H+ 2Al3++3H2O、Al2O3+2OH-+3H2O 2[Al(OH)4]-。 b.发生分解:2Al2O3(熔融)  4Al+3O2↑。 (3)氢氧化铝[Al(OH)3] ①物理性质及用途:白色不溶于水的固体,可用于制药。 ②两性氢氧化物:Al(OH)3+3H+ Al3++3H2O、Al(OH)3+OH- [Al(OH)4]-。 (4)四羟基合铝酸钠{Na[Al(OH)4]} ①与少量盐酸反应:[Al(OH)4]-+H+  Al(OH)3↓+H2O。 ②与足量盐酸反应:[Al(OH)4]-+4H+  Al3++4H2O。 返回目录 ③与足量CO2反应:[Al(OH)4]-+CO2  Al(OH)3↓+HC 。 ④与AlCl3溶液反应:3[Al(OH)4]-+Al3+  4Al(OH)3↓。 (5)明矾[KAl(SO4)2·12H2O] ①电离方程式:KAl(SO4)2·12H2O  K++Al3++2S +12H2O ②Al3+水解产生的Al(OH)3胶体具有吸附性,可用于净水。 (6)从铝土矿中获取金属Al 返回目录 　 知识拓展 铝制品的表面处理 　　在空气中,铝的表面自然形成的氧化膜比较薄,耐腐蚀性不够强,为了适用于不同的 用途常增加膜的厚度、对氧化膜着色(如用铬酸作氧化剂进行化学氧化,可以使氧化膜 呈现美丽的颜色)。 返回目录 3.铜及其化合物 (1)铜(Cu) ①物理性质:紫红色固体,导热性、导电性、延展性良好。 ②化学性质   返回目录 　 注意 铜与氧化性强的Cl2、O2反应生成+2价铜的化合物,与氧化性弱的S反应生成+1价铜的 化合物。 (2)铜的化合物及转化   返回目录 ①氧化亚铜(Cu2O):砖红色固体,难溶于水,在稀硫酸中发生歧化反应:Cu2O+2H+  Cu2++Cu+H2O。 ②无水CuSO4:遇水变蓝色(生成CuSO4·5H2O),可用于检验水。 三、金属材料 1.金属材料:包括纯金属和它们的合金。 2.合金 (1)组成:两种或两种以上的金属(或金属与非金属)加热熔合生成的具有金属特性的物 质。 (2)性能:熔点一般比各成分金属低,硬度和强度一般比各成分金属大。 返回目录 3.几种常见的合金 返回目录 返回目录 　 知识拓展 稀土金属 　　元素周期表中原子序数从57~71(从镧到镥,称为镧系元素)的15种元素以及钪和钇, 共17种金属元素,它们性质相似,并在自然界中共生,它们就是稀土元素。稀土金属既可 以单独使用,也可以用于生产合金。它们又被称为“冶金工业的维生素”。 返回目录 1.金属的冶炼与生产、生活及国防军事等领域密切相关。下列有关金属冶炼的原理错 误的是　     (　　　 ) A.用电解法制取金属钠:2NaCl(熔融)  2Na+Cl2↑ B.用Na等活泼金属为还原剂冶炼Ti:4Na+TiCl4  Ti+4NaCl C.用Al作还原剂(铝热剂)冶炼金属V:3V2O5+10Al  6V+5Al2O3 D.用H2作还原剂冶炼金属Ag:Ag2O+H2  2Ag+H2O 即练即清 D 返回目录 　 解析　根据 ,可知电解熔 融NaCl可制取金属Na, A正确。Na的金属活动性大于Ti,可将Ti从TiCl4中还原出来,反 应的化学方程式为4Na+TiCl4  Ti+4NaCl,B正确。金属活动性:Al>V,可用Al作还原 剂冶炼金属V(铝热反应),反应的化学方程式为3V2O5+10Al  6V+5Al2O3,C正确。根 据A中信息,可知冶炼Ag一般用热分解法,即2Ag2O  4Ag+O2↑,D错误。 返回目录 2.用镁还原TiCl4可制取高熔点的金属钛,工艺流程如图。下列说法不正确的是(　　　 )   A.工业上电解熔融MgCl2可制备金属Mg B.“高温还原”时,发生反应的化学方程式为2Mg+TiCl4  Ti+2MgCl2 C.用金属镁还原TiCl4过程中需通入N2或Ar作保护气 D.“真空蒸馏”的目的是使Mg、MgCl2气化,实现与Ti的分离 C 返回目录 　 解析　由题中信息:“用镁还原TiCl4可制取高熔点的金属钛”,可知电解镁的二元化合 物得到单质镁,高温还原时发生反应2Mg+TiCl4  Ti+2MgCl2。真空蒸馏时将生成的 MgCl2以及未反应的Mg与Ti分离。MgO的熔点高,工业生产中一般采用电解熔融MgCl2 的方法制备金属Mg,A、B正确。在高温下Mg和N2能发生反应,故不能用N2作保护气, 可用Ar作保护气,C错误。由于金属钛的熔点很高,故可通过“真空蒸馏”使Mg、 MgCl2以气体形式存在,实现与Ti的分离,D正确。 返回目录 3.硫酸锰是一种重要的化工中间体。一种以高硫锰矿(主要成分为含锰化合物及FeS) 为原料制备硫酸锰的工艺流程如下:   已知:①“混合焙烧”后烧渣含MnSO4、Fe2O3及少量FeO、Al2O3、MgO; 返回目录 ②金属离子在水溶液中沉淀的pH范围如下表所示(25 ℃): 物质 Fe(OH)3 Fe(OH)2 Mn(OH)2 Al(OH)3 开始沉淀 1.9 7.6 7.3 3.0 完全沉淀 3.2 9.6 9.3 5.2 返回目录 ③离子浓度≤10-5 mol·L-1时,认为离子沉淀完全。 (1)传统工艺处理高硫锰矿时,不经“混合焙烧”,而是直接用H2SO4浸出,其缺点为 _________________________________________________。 (2)为提高原料利用率,“混合焙烧”时常采取的措施______________________________。 (3)“氧化”步骤发生反应的离子方程式为_____________________________________, 若省略“氧化”步骤,造成的影响是____________________________________________ __________________________________。 (4)“中和除杂”时,应控制溶液的pH范围是__________________。 　5.2≤pH<7.3     Fe2+完全沉淀时,Mn2+已经完全沉淀,造成Mn2+损失 MnO2+4H++2Fe2+  Mn2++2Fe3++2H2O     将矿石粉碎(或通入足量的空气等)     　产生H2S等气体,污染环境(或锰的浸出率低等)     (或Fe2+去除不完全,影响产品纯度)     返回目录 (5)“氟化除杂”后,c(F-)=0.05 mol/L,则溶液中c(Mg2+)和c(Ca2+)的比值=_________[已知: Ksp(MgF2)=6.4×10-10;Ksp(CaF2)=3.6×10-12]。 (6)“碳化结晶”生成MnCO3沉淀时发生反应的离子方程式为____________________ ____________________。 MnCO3↓+CO2↑+H2O     　Mn2++2HC   返回目录 流程分析 返回目录 　 解析    (1)不经“混合焙烧”,直接用H2SO4浸出,FeS与H2SO4反应生成H2S气体,污染环 境。(2)将矿石粉碎可增大矿石与空气的接触面积,能提高原料利用率;通入足量的空 气,也可提高原料利用率。(3)MnO2将Fe2+氧化为Fe3+,自身被还原为Mn2+,根据得失电子 守恒可得MnO2+2Fe2+  Mn2++2Fe3+,结合电荷守恒和体系环境呈酸性,可知在左边加 “4H+”,最后结合原子守恒可知在右边加“2H2O”,则反应的离子方程式为MnO2+4H+ +2Fe2+  Mn2++2Fe3++2H2O;若不将Fe2+氧化为Fe3+,根据题表中给出的金属离子完全沉 淀时的pH可知,Fe2+完全沉淀时,Mn2+已经完全沉淀,造成Mn2+损失。(4)“中和除杂”时, 加入CaCO3调节pH,将Fe3+、Al3+沉淀完全,Mn2+不沉淀,则根据金属离子在水溶液中沉淀 的pH范围知,应控制溶液pH范围为5.2≤pH<7.3。(5)“氟化除杂”后,Ca2+、Mg2+转化 返回目录 为CaF2、MgF2,除杂后的溶液为MgF2、CaF2的饱和溶液,溶液中c(F-)=0.05 mol/L,则有  = = = = 。(6)“碳化结晶”时,Mn2+和HC  反应生成MnCO3沉淀,促进了HC 的电离,HC 电离出的H+与HC 结合生成CO2和H2 O,根据电荷守恒和原子守恒,可知离子方程式为Mn2++2HC   MnCO3↓+CO2↑+H2O。 返回目录 $