金属矿物的开发利用

关于金属矿物的开发利用第1页，共40页，2022年，5月20日，11点53分，星期六

一、金属矿物的开发和利用请思考1请同学们列举出日常生活中常见金属？越多越好！它们的性质如何？铁锅，铁窗，铁门，金戒指，银戒指，铂戒指，不锈钢水壶……

铁锅的主要成分是铁，性质不稳定，保存不当易生锈，

戒指有金，铂，银，金属合金等之分，不同的成分，性质差异很大……第2页，共40页，2022年，5月20日，11点53分，星期六除了金、铂等极少数金属外，绝大多数金属以化合物的形式存在于自然界。在化合物中金属均为正化合价。

2金属元素在自然界中的存在形式？化合价如何？第3页，共40页，2022年，5月20日，11点53分，星期六金银铂陨铁赤铁矿磁铁矿黄铁矿孔雀石菱镁矿铝土矿氯化钠游离态金属矿化合态金属矿黄铜矿第4页，共40页，2022年，5月20日，11点53分，星期六1.游离态：金、铂等极少数金属（性质极不活泼）。2.化合态：绝大多数金属，且在化合物中金属均为正化合价。（性质较活泼)

一金属元素在自然界中的存在形式第5页，共40页，2022年，5月20日，11点53分，星期六这就需要把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，这个过程就是金属的冶炼。思考：金属在自然界主要以化合物的形式存在；而生产加工金属制品需要的是金属单质；

怎么办？第6页，共40页，2022年，5月20日，11点53分，星期六二、金属的冶炼

1、金属的冶炼定义：将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的过程在工业上称为金属的冶炼第7页，共40页，2022年，5月20日，11点53分，星期六

问题

3、金属冶炼的基本原理是什么？

问题

4、金属冶炼常用的方法？怎样依据不同的金属，选择不同的冶炼方法？

问题

5、什么是铝热反应？

问题展示第8页，共40页，2022年，5月20日，11点53分，星期六问题

3、金属冶炼的基本原理是什么？分析解决问题第9页，共40页，2022年，5月20日，11点53分，星期六回忆：初中学过冶炼铁的方法？Fe2O3+3CO==2Fe+3CO2

高温得电子

能由此找出金属冶炼的实质吗？？

2、金属冶炼的实质

实质是用还原的方法使金属化合物中的金属离子得到电子变成金属原子。M得电子M（被还原）n+还原出金属的难易由谁决定？第10页，共40页，2022年，5月20日，11点53分，星期六分析解决问题4金属冶炼常用的方法？怎样依据不同的金属，选择不同的冶炼方法？

第11页，共40页，2022年，5月20日，11点53分，星期六+nM矿石中的金属是:分析:得电子,被还原化合态(除金铂）M0KCaNaMgAlZnFeSnPb(H)CuHgAgPtAu金属失电子能力逐渐减弱对应阳离子得电子能力逐渐增强KCaNaMgAlZnFeSnPb(H)CuHgAg

PtAu金属活动性不同，所用的还原方法一样吗？第12页，共40页，2022年，5月20日，11点53分，星期六讨论：金属越活泼，越

失电子，该金属离子就越

得电子，还原出该金属就越

。易难难结论：

由于不同的金属离子的得电子能力不同，所以要采用不同强度的冶炼方法

要根据金属的活动性顺序不同，采取不同的冶炼方法第13页，共40页，2022年，5月20日，11点53分，星期六3、金属冶炼的一般方法：(1)物理提取法

(适用于极不活泼的金属——Pt、Au)淘金原理：金的质量较沙重,在淘去粗沙后,用水银滚动吸附金,水银是已知唯一可以粘附金物质.马达加斯加街头淘金者刚果手工金矿开采第14页，共40页，2022年，5月20日，11点53分，星期六(2)热分解法（适合一些不活泼金属）一些不活泼的金属，它们是在金属活动顺序中位于氢后面的金属，如Hg、Ag等，其阳离子得电子能力很强，所以其还原的条件比较容易达到。Hg、Ag的氧化物受热就能分解得到单质。

2HgO==2Hg+O2↑▲2Ag2O==4Ag+O2↑▲第15页，共40页，2022年，5月20日，11点53分，星期六（3）电解法（适合一些非常活泼金属）在金属活动性顺序中，钾、钠、钙、镁、铝等几种金属的还原性很强，这些金属都很容易失去电子，而它们的阳离子很难得到电子，因此不能用一般的方法和还原剂使其从化合物中还原出来，而只能用电解其熔融盐或氧化物的方法来冶炼。

思考：电解氯化钠溶液能制得钠吗？2Al2O3(熔融)=====4Al+3O2↑

2NaCl(熔融)====2Na+Cl2↑MgCl2(熔融)====Mg+Cl2↑

电解冰晶石电解电解第16页，共40页，2022年，5月20日，11点53分，星期六（4）热还原法（适用于大部分金属）KCaNaMgAlZnFeSnPb(H)CuHgAgPtAu对于大多数金属，如位于活动性顺序表中间一段的金属所对应的离子，得电子能力较强，其化合物又不能通过受热分解得到金属单质，必须使用还原剂还原金属阳离子。常见的还原剂有焦炭、CO、H2。一些活泼金属也可作为还原剂，将相对不活泼的金属从其化合物中置换出来第17页，共40页，2022年，5月20日，11点53分，星期六CuO+H2===Cu+H2O高温Fe2O3+3CO===2Fe+3CO2

↑高温2CuO+C===2Cu+CO2

↑▲练习：要求学生写出分别用C、H2、活泼金属的还原剂冶炼赤铁矿的化学方程式。常用还原剂：C、CO、H2、活泼金属等

第18页，共40页，2022年，5月20日，11点53分，星期六KCaNaMgAlZnFeSnPb（H）CuHgAg电解法热还原法KCaNaMgAl

ZnFeSnPb（H）Cu

HgAg

同种金属可以有不同的冶炼方法:如Cu既可用还原法,也可用电解法,根据其不同用途选择不同的冶炼方法。

活泼

中等活

不活泼（C、CO、H2、Al等）（氧化物、氯化物）（氧化物）热分解法第19页，共40页，2022年，5月20日，11点53分，星期六阅读课本89页表4-1常见金属的冶炼原理第20页，共40页，2022年，5月20日，11点53分，星期六1、下列各种冶炼方法中，可以制得相应金属的是（）

A、加热氧化铝B、加热碳酸钙

C、电解熔融氯化钠

D、氯化钠与铝粉高温共热2、根据金属在金属活动顺序表中的位置及性质，推测制取下列金属最适宜的方法：①Na

②Zn

③Hg

④Au

C电解法加热还原法加热分解法物理提取法练习第21页，共40页，2022年，5月20日，11点53分，星期六【提出问题5】①活泼金属能像CO那样做还原剂还原出金属吗？②若能，

Fe2O3跟Al在高温条件下反应生成什么？第22页，共40页，2022年，5月20日，11点53分，星期六1、实验前用磁铁检查室温下有无铁存在。（反应前:无铁存在）

2、演示铝热反应。（反应中：发光、放热、反应剧烈）

3、反应后再用磁铁检查有无铁生成。（反应后：有块状生成物被磁铁吸起）实验4--1第23页，共40页，2022年，5月20日，11点53分，星期六1、镁条的作用是什么？2、氯酸钾的作用是什么？问题在该反应中，镁条和氯酸钾是引燃剂，镁条在空气中可燃烧，氧气是氧化剂。但插入混合物中的部分镁条燃烧时，氯酸钾则是氧化剂，以保证镁条的继续燃烧，同时放出足够的热量引发Fe2O3和Al粉的反应。由于该反应放出大量的热，只要引发反应就可剧烈进行，放出的热使生成的铁熔为液态。

引燃剂第24页，共40页，2022年，5月20日，11点53分，星期六镁条剧烈燃烧，放出大量的热，发出耀眼的白光，纸漏斗内剧烈反应，纸漏斗被烧穿，有熔融物落入沙中——铁。实验时要注意安全，反应装置应远离易燃物；铝粉要细（200目以上），最好用铝银粉（商业名称）；预先擦去镁带的氧化膜，长度约需10cm（过短热量不够，影响实验效果）。这个反应放出的热量可以讲熔点高达2000多度的铁熔化成液态，可以想象这个能量有多大

注意事项：反应现象：第25页，共40页，2022年，5月20日，11点53分，星期六5铝热反应Fe2O3+2Al===2Fe+Al2O3高温还原剂：铝

结论：一些活泼的金属也可作还原剂还原金属铝热剂思考：铝可以用来制取哪些金属？铝热反应的原理：利用铝的还原性，将不及铝活泼的金属从其化合物种置换出来第26页，共40页，2022年，5月20日，11点53分，星期六3MnO2+4Al===高温Cr2O3+2Al===高温3Co3O4+8Al===高温其它铝热反应

3Mn+2Al2O32Cr+Al2O39Co+4Al2O3还原剂：铝第27页，共40页，2022年，5月20日，11点53分，星期六铝热反应的应用

铝热反应的原理可以应用在生产上，如用于焊接钢轨等。在冶金工业上也常用这一反应原理，使铝与金属氧化物反应，冶炼钒、铬、锰等等高熔点金属第28页，共40页，2022年，5月20日，11点53分，星期六2：打磨操作3：探伤操作1：焊接操作西藏铁路发车西藏铁路无缝焊接第29页，共40页，2022年，5月20日，11点53分，星期六4思考：为什么人类使用铁器比使用铜器晚？使用铝

制品又比使用铁制品晚？答：金属越活泼，冶炼难度越大，发现得通常越晚。3、铝能用来冶炼难熔金属（如Fe、V、Mn等），这是因为铝有()A．两性B．良好导电性

C．熔点低D．还原性，在反应中放出大量热D练习第30页，共40页，2022年，5月20日，11点53分，星期六

我们每年数以亿吨计的向自然界索取金属资源，资源就会越来越少，直至有一天枯竭。怎样才能使金属资源可持续发展？讨论：小资料以铝为例，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。阅读：第31页，共40页，2022年，5月20日，11点53分，星期六6、金属资源的可持续发展（1）回收和再利用（2）提高金属矿物的利用率（3）减少金属的使用量（4）使用其他材料代替金属材料……第32页，共40页，2022年，5月20日，11点53分，星期六金属的回收和资源保护第33页，共40页，2022年，5月20日，11点53分，星期六7金属的回收和资源保护回收金属的意义：（1）节约矿物资源；（2）节约能源；（3）减少环境污染第34页，共40页，2022年，5月20日，11点53分，星期六思考与交流课本P90页第35页，共40页，2022年，5月20日，11点53分，星期六小结：冶金的一般方法：可见，越活泼的金属越难冶炼K、Ca、Na、Mg、AlZn、Fe、Sn、Pb（H）、CuHg、Ag强————————————→弱弱————————————→强电解法热还原法热分解法Pt、Au主要冶炼方法金属离子的得电子

金属失电子能力金属活动顺序物理提取法第36页，共40页，2022年，5月20日，11点53分，星期六阅读思考：未来金属——钛(Ti)钛被称为继铁、铝之后的第三金属，也有人说“21世纪将是钛的世纪”。钛是一种性能非常优越的金属。密度小、硬度大、熔点高。钛的化学性质稳定，耐腐蚀。钛和钛的合金大量用于飞机、火箭、导弹、人造卫星和宇宙飞船等领域。钛的主要矿石是金红石（主要成分是T