金属矿物的开发利用课件

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,古代中国劳动人民用木炭炼铁,金属矿物的开发利用,黄铜矿CuFeS2,菱镁矿MgCO3,黄铁矿FeS2,金属矿石,磁铁矿Fe3O4,蓝铜矿,赤铁矿,Fe2O3,Cu2(OH)2CO3,天然金Au,自然界中金属元素多数以形式存在,少数以形式存在.,萤石CaF2,化合态,游离态(Au、Pt),现代使用的金属铝、铁合金等多样化的材料,-,金属的冶炼,利用金属矿物，将其中的金属从其化合物中还原出来用于生产和制造各种金属材料，这一过程在工业上称为金属的冶炼。,金属冶炼的步骤,第一步：矿石的富集。第二步：冶炼。第三步：精炼。,金属冶炼的方法,实质是还原的方法。金属阳离子得电子变成金属原子金属的化学活动性不同，金属阳离子得电子的能力也不同。三种冶炼方法。,不活泼的金属,K、Ca、Na、Mg、Al、,Zn、Fe、Sn、Pb、(H)、Cu、,Hg、Ag、Pt、Au,非常活泼的金属,一般活泼的金属,金属活动顺序表,金属活泼性不同，金属冶炼的方法不同。,热分解法,氧化汞,氧化汞分解成氧原子和汞原子,氧化汞分解成汞和氧分子,热还原法,热还原法,热还原法,原料：铁矿石、焦炭、空气、石灰石,CuO+H2=Cu+H2OCuO+CO=Cu+CO22CuO+C=2Cu+CO2Fe2O3+3CO=2Fe+3CO2,还原剂,金属能不能作还原剂?,高温,高温,高温,思考与交流,铝热反应,1.取二张滤纸叠成漏斗状。2.内层滤纸底部剪一小孔后用水润湿。3.把滤纸架在铁圈上,下面放置一盛沙子的蒸发皿。4.把混合物（5g氧化铁+2g铝粉）放入纸漏斗中。5.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条。6.用火柴点燃镁条。观察现象。,实验步骤:,1.,2.参加反应的是_和_,它们混合物叫_.3.镁条的作用是_.4.氯酸钾的作用是_.5.此反应证明_作还原剂,此反应叫_反应.6.此反应有什么特点?7.铝热反应有什么实际应用?（参考铝热反应的特点）,1.现象：镁条剧烈燃烧，并发出耀眼的光芒。纸漏斗下部被烧穿，有红热的熔融物落入沙中，待熔融物冷却后，除去外层熔渣，可以发现落下的是铁珠。,铝,氧化铁,铝热剂,引燃物,助燃剂,铝,铝热,反应放出大量的热，产生高温。,关于实验的几点内容：,其它铝热反应:,V、Mn、Cr的熔点比较高,铝热反应的应用,2.冶炼高熔的金属，如冶炼钒、铬、锰等,1.焊接钢轨,电解法,在金属活动性顺序中，钾、钠、钙等几种金属的还原性很强，只能用通电分解其熔融盐或氧化物的方法来冶炼。,电解法,电解法,电解法,电解法冶铝,电解铜车间精炼铜,不同金属冶炼方法的选择,不活泼,电解法,热还原法,热分解法,物理法,KCaNaMgAlZnFeSnPb（H)CuHgAgPtAu,非常活泼,一般活泼金属,极不活泼,总结,-通电分解金属的熔融盐或氧化物的方法。,加热或者高温下与还原剂反应,加热金属氧化物的方法,冰晶石：Na3AlF6(六氟合铝酸钠),-高炉炼铁,铜的冶炼,热还原法：Cu2(OH)2CO3=2CuO+CO2+H2O2CuO+C=2Cu+CO2Cu2(OH)2CO3+C=2Cu+2CO2+H2O湿法炼铜：Fe+CuSO4=FeSO4+Cu火法炼铜：Cu2S+O2=2Cu+SO2电解精炼铜：2CuSO4+2H2O=2Cu+2H2SO4+O2,高温,高温,高温,高温,电解,1、用铝热剂冶炼难熔金属，是因为铝是（）A具有导电性B具有延展性C既能与酸反应又能与碱反应D被氧化过程中放出大量的热,D,2、宋朝初期，我国已将湿法炼铜应用于生产，其反应原理为（）A、CuO+H2=Cu+H2OB、CuO+CO=CO2+CuC、Fe+CuSO4=Cu+FeSO4D、Cu2(OH)2CO3=2CuO+H2O+CO2,C,3、冶炼金属常用以下几种方法：以C或H2、CO作为还原剂还原法；热分解法；电解法；铝热法。现冶炼下列金属：Al、Mg、Cu、Hg、Mn，试标明适宜的冶炼方法。Al：；Mg：；Cu：；Hg：；Mn：。,金属的回收和资源保护,提高金属矿物的利用率减少金属的使用率加强金属资料的回收和再利用使用其他材料代替金属材料,资源保护的主要途径,（1）节约矿物资源；（2）节约能源；（3）减少环境污染,（1）废旧钢铁用于炼钢；（2）废铁屑用于制铁盐；（3）定影液用于回收银,回收金属的实例,回收金属的意义,以铝为例，生产一吨原铝至少要消耗四吨铝土矿资源。当前全球原铝的年产量约2500万吨，年消耗铝土矿超过一亿吨，如果照此发展下去，地球上的铝土矿资源就会越来越少，直至有一天枯竭。如果人类消费的铝能够回收利用，只要回收利用量达到产量的二分之一，每年就将减少铝土矿消耗量约5000万吨，这对保护全球铝土矿资源具有极为重要的意义。其次，利用废弃原料生产一吨合金铝锭与用铝土矿原料生产一吨原铝锭相比，可以节省95以上的能源消耗。,资料:,据有关资料统计:每生产一吨原铝锭需要消耗能源2132TJ(电能约占82)，而生产一吨再生铝合金锭所需能源消耗为55TJ(燃料约占80)，仅为原铝锭生产能源消耗的26，优势比较明显。由于铝可以反复循环使用，从再生铝废料中再生产铝，其节能效果更加显著。另外，再生铝生产中二氧化碳的产生量和排放量与原铝生产相比，大为减少。有资料统计，再生铝生产可比用水电生产原铝减少二氧化碳排放量91%，比用燃油发电减少二氧化碳排放量97以上，比用煤发电减少的二氧化碳排放量更多，环保效益十分显著。,4.铝热剂并不单指Fe2O3与铝粉的混合物，实际上铝粉可以与许多金属氧化物配成铝热剂。如铝粉与Fe3O4、V2O5、MnO2等均可以发生铝热反应。1）写出铝粉与V2O5发生铝热反应的化学方程式：_2)根据上述反应可总结出铝热反应的特点:铝热反应实际上属于四大基本反应类型中的_,其中铝表现了其_性,作_剂铝热反应常用于冶炼熔点_的金属.,3V2O5+10Al=高温=5A