资源简介

(共33张PPT)
模块二
无机物的转化与应用
主题4　金属及其化合物
第14讲　金属资源的开发
内容索引
学习目标
活动方案
名卷优选
学 习 目 标
1. 知道常见金属冶炼的一般方法。2. 知道镁、铜及其化合物的性质。3. 以工业上镁、铜的冶炼为例，认识化学在金属矿物资源综合利用方面的重要作用。
活 动 方 案
1. 金属的冶炼可分为热还原法、热分解法、电解法。请你将对应的方法填入下表中。
活动一 常见金属的冶炼方法
增强
2. 分别写出工业上冶炼Na、Mg、Al、Fe、Cu、Hg(煅烧硫化汞)、Ag(加热氧化银)的化学方程式。
1. 下图为镁及其化合物之间的转化关系的价类二维图。写出并记住你所不熟悉的那些反应的化学方程式(是离子反应的写离子方程式)。
活动二 镁及其化合物的性质和镁的冶炼
【答案】 略
2. 工业上对海水资源综合开发利用的部分工艺流程如下图所示。
(1) 由NaCl溶液制备H2、Cl2、NaOH采用的方法是什么？
【答案】 电解
(2) 本工艺流程中先后制得Br2、CaSO4和Mg(OH)2，能否按Br2、Mg(OH)2、CaSO4顺序制备？原因是什么？
【答案】 不能；如果先沉淀Mg(OH)2，则沉淀中会夹杂有CaSO4沉淀，产品不纯。
(3) 上述工艺中所得到的Mg(OH)2可以用来直接生产耐高温材料氧化镁，也可以用来制取金属Mg。
①用Mg(OH)2直接生产MgO的反应类型是什么？
【答案】 分解反应
②若某工厂拟直接利用海水提取镁，请你设计一个简要的工艺流程。
③写出“②”中最后一步反应的电极反应式。
【答案】 阴极：Mg2＋＋2e－===Mg
阳极：2Cl－－2e－===Cl2↑
1. 下图为铜及其化合物之间的转化关系的价类二维图。写出并记住你所不熟悉的那些反应的化学方程式(是离子反应的写离子方程式)。
活动三 铜及其化合物的性质和铜的冶炼
【答案】 略
2. 含铜物质的颜色丰富多彩，请写出并记住下列常见的含铜物质的颜色。
物质 Cu CuO Cu2O CuSO4
颜色
物质 [Cu(H2O)4]2＋ Cu(OH)2 Cu2(OH)2CO3
颜色
紫红色
黑色
砖红色(红色)
白色
蓝色
蓝色
绿色
3. 设计两种简单的实验方案，用Cu、稀硫酸为试剂制取硫酸铜溶液。
【答案】 方案一：将铜在空气中充分灼烧，冷却后，加入稀硫酸中完全溶解。方案二：以铜为电解池的阳极，电解稀硫酸。
4. 利用如图装置模拟工业上对粗铜的提纯。所用的电极材料及电解质溶液分别是什么？
【答案】 阳极：粗铜　阴极：精铜　电解质溶液：硫酸铜溶液
名 卷 优 选
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1 以菱镁矿(主要成分为MgCO3，含少量SiO2、Fe2O3和Al2O3)为原料制备高纯镁砂的工艺流程如下图所示。
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已知浸出时产生的废渣中有SiO2、Fe(OH)3和Al(OH)3。下列说法错误的是(　 　)
A. 浸出镁的反应为MgO＋2NH4Cl===MgCl2＋2NH3↑＋H2O
B. 浸出和沉镁的操作均应在较高温度下进行
C. 流程中可循环使用的物质有NH3、NH4Cl
D. 分离Mg2＋与Al3＋、Fe3＋利用的是它们氢氧化物Ksp的不同
B
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2 一种工业制备无水氯化镁的工艺流程如下图所示。
下列说法错误的是(　 　)
A. 物质X可选用生石灰
B. 工业上常用电解熔融MgCl2的方法制备金属镁
D
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3 [2024南京、盐城一模]下列由废铁屑制取(NH4)2Fe(SO4)2·6H2O的实验装置与操作能达到实验目的的是(　 　)
1
A. 用装置甲称取一定质量的(NH4)2SO4固体
B. 用装置乙除去废铁屑表面的油污
C. 用装置丙将废铁屑充分溶解
D. 用装置丁蒸干溶液得到(NH4)2Fe(SO4)2·6H2O晶体
甲
乙
丙
丁
B
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【解析】 称量固体时，应该“左物右码”，不能达到实验目的，A错误；浓硫酸具有强氧化性，常温下，浓硫酸会使铁表面钝化，不能达到实验目的，C错误；蒸干溶液，会导致(NH4)2Fe(SO4)2·6H2O晶体失去结晶水，然后继续分解，且Fe2＋易被氧化，不能达到实验目的，D错误。
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4 [2024苏锡常镇一调]以电镀废水(主要成分为K2Cr2O7及少量Fe3＋)为原料获得Cr2O3的过程如下：
1
已知：①常温下，BaCr2O7易溶于水。部分难溶物的溶度积常数如下表所示。
难溶物 Fe(OH)3 Cr(OH)3 BaCrO4 BaSO4
Ksp 1×10－38 1×10－32 1.2×10－10 1×10－10
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③pH>5时Cr3＋完全转化为Cr(OH)3，pH>8时Cr(OH)3开始转化为[Cr(OH)4]－。
(1)“除杂”时调节废水pH将其中Fe3＋除去(浓度小于1×10－5 mol/L)，需加入熟石灰控制废水pH大于________。
(2) “沉铬”时先加入Ca(OH)2调节废水pH，
再加入BaCl2使废水中的Cr(Ⅵ)转化为BaCrO4。
调节后的废水pH对Cr(Ⅵ)沉淀率的影响如图甲所
示。
1
甲
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3
①沉铬过程中将K2Cr2O7转化为BaCrO4反应的化学方程式为_____________________________________________________________。
②废水pH<8时，铬沉淀率随pH减小而下降的原因是____________ _________________________________________________________。
③在废水中加入BaCl2沉淀前后废水pH__________(填“增大”“减小”或“不变”)。
1
Ca(OH)2＋K2Cr2O7＋2BaCl2===2BaCrO4↓＋2KCl＋CaCl2＋H2O
减小
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(3)“转化”时将BaCrO4转化为Na2CrO4。BaCrO4的转化率随着Na2SO4浓度的变化如图乙所示。当Na2SO4浓度超过0.450 mol/L时，Cr(Ⅵ)的转化率随Na2SO4浓度增大变化不明显，其原因是_____________ _____________________________________________________________________________________________________________________________________。
1
乙
BaCrO4与BaSO4的Ksp相近，随着Na2SO4浓度增大，促进了BaCrO4转化为BaSO4；反应生成的BaSO4覆盖在BaCrO4表面，难以发生沉淀转化反 应
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(4) 请补充完整由Na2CrO4溶液制取Cr2O3的实验方案：向Na2CrO4溶液中，_______________________________________________________ _____________________________________________________________________________________________________，静置过滤，洗涤，灼烧得到Cr2O3。(可选用的仪器与药品：Na2SO3·7H2O、稀硫酸、NaOH溶液)
1
加入稀硫酸控制溶液的pH在1～4之间，边搅拌边加入Na2SO3·7H2O，当溶液由橙红色变为绿色时，停止加入Na2SO3·7H2O，加入NaOH溶液调节溶液的52
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5 [2025淮安第一次联考]铜阳极泥(含有Au、Ag2Se、Cu2Se、PbSO4等)是一种含贵金属的可再生资源，回收贵金属的化工流程如下：
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回答下列问题。
(1) O属于____区元素，其基态原子的价电子排布式为__________。
(2) “滤液1”中含有H2SeO3，“氧化酸浸”时Ag2Se反应的离子方程式为______________________________________________________。
(3) 在“除金”工序溶液中，Cl－浓度不能超过0.5 mol/L的原因是____________________________________。
1
p
2s22p4
Ag2Se＋3H2O2＋2Cl－＋2H＋===2AgCl＋H2SeO3＋3H2O
防止AgCl固体转化为[AgCl2]－而损失
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0.05
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(5) AgCl经还原也可制得Ag单质。在AgCl沉淀中埋入铁圈并压实，加入足量0.5 mol/L盐酸后静置，充分反应得到Ag和FeCl2。为判断AgCl是否完全转化，补充完整实验方案：取出铁圈，搅拌均匀，取少量混合物过滤，_______________________________________________________ ___________________________________________________________________________________________________________________。[实验中必须使用的试剂和设备：稀硝酸、AgNO3溶液、蒸馏水，通风设备]
1
用蒸馏水洗涤滤渣，至取最后一次洗涤滤液滴加AgNO3溶液无沉淀产生。转移滤渣至烧杯中，打开通风设备，向烧杯中边加稀硝酸边搅拌至无气泡产生，若无固体残留，则AgCl转化完全　
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谢谢观看
Thank you for watching第14讲　金属资源的开发
学习目标　
1. 知道常见金属冶炼的一般方法。
2. 知道镁、铜及其化合物的性质。
3. 以工业上镁、铜的冶炼为例，认识化学在金属矿物资源综合利用方面的重要作用。
活动方案
常见金属的冶炼方法
1. 金属的冶炼可分为热还原法、热分解法、电解法。请你将对应的方法填入下表中。
金属活动性顺序 K、Ca、Na、 Mg、Al Zn、Fe、Sn、Pb、(H)、Cu Hg、Ag
(1) 金属离子得电子能力
(2) 主要冶炼方法
2. 分别写出工业上冶炼Na、Mg、Al、Fe、Cu、Hg(煅烧硫化汞)、Ag(加热氧化银)的化学方程式。
　　　 镁及其化合物的性质和镁的冶炼
1. 下图为镁及其化合物之间的转化关系的价类二维图。写出并记住你所不熟悉的那些反应的化学方程式(是离子反应的写离子方程式)。
2. 工业上对海水资源综合开发利用的部分工艺流程如下图所示。
(1) 由NaCl溶液制备H2、Cl2、NaOH采用的方法是什么？
(2) 本工艺流程中先后制得Br2、CaSO4和Mg(OH)2，能否按Br2、Mg(OH)2、CaSO4顺序制备？原因是什么？
(3) 上述工艺中所得到的Mg(OH)2可以用来直接生产耐高温材料氧化镁，也可以用来制取金属Mg。
①用Mg(OH)2直接生产MgO的反应类型是什么？
②若某工厂拟直接利用海水提取镁，请你设计一个简要的工艺流程。
③写出“②”中最后一步反应的电极反应式。
铜及其化合物的性质和铜的冶炼
1. 下图为铜及其化合物之间的转化关系的价类二维图。写出并记住你所不熟悉的那些反应的化学方程式(是离子反应的写离子方程式)。
2. 含铜物质的颜色丰富多彩，请写出并记住下列常见的含铜物质的颜色。
物质 Cu CuO Cu2O CuSO4
颜色
物质 [Cu(H2O)4]2+ Cu(OH)2 Cu2(OH)2CO3
颜色
3. 设计两种简单的实验方案，用Cu、稀硫酸为试剂制取硫酸铜溶液。
4. 利用如图装置模拟工业上对粗铜的提纯。所用的电极材料及电解质溶液分别是什么？
名卷优选
1 以菱镁矿(主要成分为MgCO3，含少量SiO2、Fe2O3和Al2O3)为原料制备高纯镁砂的工艺流程如下图所示。
已知浸出时产生的废渣中有SiO2、Fe(OH)3和Al(OH)3。下列说法错误的是(　　)
A. 浸出镁的反应为MgO＋2NH4Cl===MgCl2＋2NH3↑＋H2O
B. 浸出和沉镁的操作均应在较高温度下进行
C. 流程中可循环使用的物质有NH3、NH4Cl
D. 分离Mg2+与Al3+、Fe3+利用的是它们氢氧化物Ksp的不同
2 一种工业制备无水氯化镁的工艺流程如下图所示。
下列说法错误的是(　　)
A. 物质X可选用生石灰
B. 工业上常用电解熔融MgCl2的方法制备金属镁
C. “氯化”过程中发生的反应为MgO＋C＋Cl2MgCl2＋CO
D. “煅烧”后的产物中加稀盐酸，将所得溶液加热蒸发也可得到无水MgCl2
3 [2024南京、盐城一模]下列由废铁屑制取(NH4)2Fe(SO4)2·6H2O的实验装置与操作能达到实验目的的是(　　)
甲 乙 丙 丁
A. 用装置甲称取一定质量的(NH4)2SO4固体
B. 用装置乙除去废铁屑表面的油污
C. 用装置丙将废铁屑充分溶解
D. 用装置丁蒸干溶液得到(NH4)2Fe(SO4)2·6H2O晶体
4 [2024苏锡常镇一调]以电镀废水(主要成分为K2Cr2O7及少量Fe3+)为原料获得Cr2O3的过程如下：
已知：①常温下，BaCr2O7易溶于水。部分难溶物的溶度积常数如下表所示。
难溶物 Fe(OH)3 Cr(OH)3 BaCrO4 BaSO4
Ksp 1×10-38 1×10-32 1.2×10-10 1×10-10
②Cr(Ⅵ)在酸性条件下主要以Cr2O(橙红色)的形式存在，pH增大转化为CrO(黄色)。pH＝1～4，Cr(Ⅵ)较易还原生成Cr3+(绿色)。
③pH>5时Cr3+完全转化为Cr(OH)3，pH>8时Cr(OH)3开始转化为[Cr(OH)4]－。
(1) “除杂”时调节废水pH将其中Fe3+除去(浓度小于1×10-5 mol/L)，需加入熟石灰控制废水pH大于________。
(2) “沉铬”时先加入Ca(OH)2调节废水pH，再加入BaCl2使废水中的Cr(Ⅵ)转化为BaCrO4。调节后的废水pH对Cr(Ⅵ)沉淀率的影响如图甲所示。
甲
①沉铬过程中将K2Cr2O7转化为BaCrO4反应的化学方程式为______________
______________________________________________________________________。
②废水pH<8时，铬沉淀率随pH减小而下降的原因是____________________
______________________________________________________________________。
③在废水中加入BaCl2沉淀前后废水pH________(填“增大”“减小”或“不变”)。
(3) “转化”时将BaCrO4转化为Na2CrO4。BaCrO4的转化率随着Na2SO4浓度的变化如图乙所示。当Na2SO4浓度超过0.450 mol/L时，Cr(Ⅵ)的转化率随Na2SO4浓度增大变化不明显，其原因是____________________________________
______________________________________________________________________。
乙
(4) 请补充完整由Na2CrO4溶液制取Cr2O3的实验方案：向Na2CrO4溶液中，________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________，
静置过滤，洗涤，灼烧得到Cr2O3。(可选用的仪器与药品：Na2SO3·7H2O、稀硫酸、NaOH溶液)
5 [2025淮安第一次联考]铜阳极泥(含有Au、Ag2Se、Cu2Se、PbSO4等)是一种含贵金属的可再生资源，回收贵金属的化工流程如下：
已知：①滤渣1成分：Au、AgCl、PbSO4等；②当某离子的浓度低于1.0×10-5 mol/L时，可忽略该离子的存在；③AgCl(s)＋Cl－(aq) [AgCl2]－(aq)　K＝2.0×10-5；④δ表示微粒分布分数，δ{[Ag(SO3)2]3-}＝。
回答下列问题。
(1) O属于______区元素，其基态原子的价电子排布式为________________。
(2) “滤液1”中含有H2SeO3，“氧化酸浸”时Ag2Se反应的离子方程式为____________________________________________________。
(3) 在“除金”工序溶液中，Cl－浓度不能超过0.5 mol/L的原因是__________
______________________________________________________________________。
(4) 在“银转化”体系中，存在：[Ag(SO3)2]3-＋SO [Ag(SO3)3]5-平衡，且[Ag(SO3)2]3-和[Ag(SO3)3]5-浓度之和为0.075 mol/L，两种离子分布分数δ随SO浓度的变化关系如图所示，若SO浓度为1 mol/L，则[Ag(SO3)3]5-的浓度为________mol/L。
(5) AgCl经还原也可制得Ag单质。在AgCl沉淀中埋入铁圈并压实，加入足量0.5 mol/L盐酸后静置，充分反应得到Ag和FeCl2。为判断AgCl是否完全转化，补充完整实验方案：取出铁圈，搅拌均匀，取少量混合物过滤，____________
__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。
[实验中必须使用的试剂和设备：稀硝酸、AgNO3溶液、蒸馏水，通风设备]
第14讲　金属资源的开发
【活动方案】
活动一：
1 (1) 增强　(2) 电解法　热还原法　热分解法
2 2NaCl(熔融)2Na＋Cl2↑　MgCl2(熔融)Mg＋Cl2↑
2Al2O3(熔融)4Al＋3O2↑　Fe2O3＋3CO2Fe＋3CO2或Fe2O3＋2AlAl2O3＋2Fe　CuO＋H2H2O＋Cu　HgS＋O2Hg＋SO2　2Ag2O4Ag＋O2↑
活动二：
1 略
2 (1) 电解　(2) 不能；如果先沉淀Mg(OH)2，则沉淀中会夹杂有CaSO4沉淀，产品不纯。　(3) ①分解反应　②Mg2+Mg(OH)2MgCl2溶液MgCl2固体Mg　③阴极：Mg2+＋2e－===Mg　阳极：2Cl－－2e－===Cl2↑
活动三：
1 略
2 紫红色　黑色　砖红色(红色)　白色　蓝色　蓝色　绿色
3 方案一：将铜在空气中充分灼烧，冷却后，加入稀硫酸中完全溶解。方案二：以铜为电解池的阳极，电解稀硫酸。
4 阳极：粗铜　阴极：精铜　电解质溶液：硫酸铜溶液
【名卷优选】
1 B　2 D
3 B　称量固体时，应该“左物右码”，不能达到实验目的，A错误；浓硫酸具有强氧化性，常温下，浓硫酸会使铁表面钝化，不能达到实验目的，C错误；蒸干溶液，会导致(NH4)2Fe(SO4)2·6H2O晶体失去结晶水，然后继续分解，且Fe2+易被氧化，不能达到实验目的，D错误。
4 (1) 3　(2) ①Ca(OH)2＋K2Cr2O7＋2BaCl2===2BaCrO4↓＋2KCl＋CaCl2＋H2O　②pH减小，溶液中更多Cr(Ⅵ)以Cr2O形式存在，BaCr2O7易溶于水　③减小　(3) BaCrO4与BaSO4的Ksp相近，随着Na2SO4浓度增大，促进了BaCrO4转化为BaSO4；反应生成的BaSO4覆盖在BaCrO4表面，难以发生沉淀转化反应　(4) 加入稀硫酸控制溶液的pH在1～4之间，边搅拌边加入Na2SO3·7H2O，当溶液由橙红色变为绿色时，停止加入Na2SO3·7H2O，加入NaOH溶液调节溶液的5解析：(1) c(Fe3+)<1×10-5 mol/L时，即认为完全除去，c(OH－)＞＝ mol/L＝1×10-11 mol/L，即pH＞3。(2) ③向废水中加入BaCl2，Ba2+与CrO生成难溶的BaCrO4，使反应Cr2O＋H2O 2CrO＋2H＋的平衡正向移动，溶液中H＋浓度增大，pH减小。(4) Na2CrO4―→Cr(OH)3―→Cr2O3，先“还原”后“加热分解”，已知：pH＝1～4，Cr(Ⅵ)(Cr2O，橙红色)较易还原生成Cr3+(绿色)，故“还原”应该在酸性条件下发生；pH>5时Cr3+完全转化为Cr(OH)3，pH>8时Cr(OH)3开始转化为[Cr(OH)4]－，故生成Cr(OH)3沉淀时的pH范围是5～8，具体实验方案见答案。
5 (1) p　2s22p4　(2) Ag2Se＋3H2O2＋2Cl－＋2H＋===2AgCl＋H2SeO3＋3H2O　(3) 防止AgCl固体转化为[AgCl2]－而损失　(4) 0.05　(5) 用蒸馏水洗涤滤渣，至取最后一次洗涤滤液滴加AgNO3溶液无沉淀产生。转移滤渣至烧杯中，打开通风设备，向烧杯中边加稀硝酸边搅拌至无气泡产生，若无固体残留，则AgCl转化完全
解析：(4) 由图可知，[Ag(SO3)2]3-、[Ag(SO3)3]5-浓度相等时，c(SO)＝0.5 mol/L，则[Ag(SO3)2]3-＋SO [Ag(SO3)3]5-的平衡常数K＝ eq \f(c{[Ag(SO3)3]5-},c{[Ag(SO3)2]3-}·c（SO）)＝ eq \f(1,c（SO）)＝＝2，当c(SO)＝1 mol/L时，＝2，且c{[Ag(SO3)2]3- }＋c{[Ag(SO3)3]5-}＝0.075 mol/L，解得c{[Ag(SO3)3]5-}＝0.05 mol/L、c{[Ag(SO3)2]3- }＝0.025 mol/L。

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