金属矿物的开发利用（课件精讲）化学必修第二册课件精讲及好题精练（人教版2019）

第八章化学与可持续发展

资源、能源、材料、环保、健康、安全等是当今社会重要的研究主题,化学与这些主题密切相关,在其研究与应用中发挥着重要作用。按照绿色化学思想和循环经济原则,利用化学变化可以改变原有物质的组成和结构,合成新物质,使之具有更加优异的性能;可以科学、安全、有效和合理地开发自然资源和使用各种化学品,为建设美丽家园发挥化学科学的重要价值。第一节自然资源的开发利用土地与土壤资源矿产资源生物资源水资源能源资源环境资源可再生资源不可再生资源自然资源能否再生自然资源是人类社会发展不可或缺的自然物质基础植物、微生物、可降解塑料袋、水资源、地热资源金属矿产和非金属矿产（煤、石油、天然气、土壤等第一节自然资源的开发利用可持续发展的目标是在满足人类需要的同时,强调人类的行为要受到自然界的制约,强调人类代际之间、人类与其他生物种群之间、不同国家和不同地区之间的公平。经济可持续发展社会可持续发展资源可持续发展环境可持续发展等可持续发展第一课时金属矿物的开发利用学习目标:1.能够从金属在自然界存在状态分析出金属冶炼的实质,并能说出金属治炼方法与金属活泼性的关系。2.了解常见金属矿石的主要成分。3.知道常用分解法和电解法治炼的金属,并能够写出相应的方程式。金属的存在游离态金属矿(Pt、Au等)金属的存在化合态金属矿金属的冶炼将金属从其化合物中还原出来用于生产和制造金属材料的过程在工业上叫做金属的冶炼。金属治炼的一般步骤富集除杂,提高矿石中有用成分的含量利用氧化还原反应将金属化合物还原成单质提纯金属冶炼精炼金属的冶炼KCaNaMgAlZnFeSnPb(H)CuHgAgPtAu分析为什么呢?约200年前约3000年前金属的冶炼和使用顺序和其活泼性有关，越不活泼的金属冶炼方法越简单约5000年前金属的冶炼方法一、物理方法美人首饰侯王印，尽是沙中海底来。

—刘禹锡《浪淘沙》淘金原理：金的密度比沙大金属的冶炼方法一、物理方法淘金原理：金的密度比沙大淘去粗沙后的砂金混汞黄金提炼法(汞齐化)湿法黄金提练法(王水溶解)金属的冶炼方法二、化学方法KCaNaMgAlZnFeSnPb(H)CuHgAgPtAu古代炼丹术士葛洪的《抱朴子》中“丹砂烧之成水银”1.热分解法2HgO===2Hg+O2↑2Ag2O===4Ag+O2↑HgS===2Hg+S2.热还原法常用的还原剂有：CO、H2、C(焦炭)、活泼金属Fe2O3+3CO===2Fe+3CO2

高温KCaNaMgAlZnFeSnPb(H)CuHgAgPtAu金属的冶炼方法炉火照天地，红星乱紫烟。

——李白《秋浦歌》火法炼铜金属的冶炼方法金属的冶炼方法古代用火烧孔雀石炼铜湿法炼铜：Fe+CuSO4=FeSO4+Cu火法炼铜(高温冶炼黄铜矿)Cu2(OH)2CO32CuO+CO2↑+H2OC+2CuO2Cu+CO2↑2CuFeS2+4O2Cu2S+3SO2↑+2FeOCu2S+O2

2Cu+SO2↑Fe2O3+2Al2Fe+Al2O3高温金属的冶炼方法铝热法：用金属铝做还原剂冶炼活泼性不如铝且高熔点的金属（Fe、V、Cr、Mn等）应用:焊接钢轨说明:点燃镁条用来提供引发反应的热能,引燃剂氢酸钾的作用是分解提供氧气,使镁条快速充分燃烧,助燃剂。Fe2O3+2Al2Fe+Al2O3高温3MnO2+4Al3Mn+2Al2O3高温Cr2O3+2Al2Cr+Al2O3高温3Co3O4+8Al9Co+4Al2O3高温3V2O5+10Al6V+5Al2O3高温铝热剂金属的冶炼方法金属的冶炼方法3.用铝热反应冶炼金属,虽克服了被冶炼金属及其氧化物熔点高、难冶炼的问题,但是成本较高。热还原法常用的还原剂:C、CO、H2、Al1.用H2作还原剂时,生成的产物H2O在高温下以水蒸气的形式蒸发出去,使制得的金属纯度较高,但成本也较高。2.用CO,C作还原剂冶炼金属时,CO一般在治炼炉中通过下列反应生成:C+O2=CO₂、CO+C=2CO,所以用CO还原法冶炼得到的金属中混有杂质C,纯度不高MgCl2(熔融)Mg＋Cl2↑电解2NaCl(熔融)2Na＋Cl2↑电解2Al2O3(熔融)4Al＋3O2↑电解冰晶石铝土矿金属的冶炼方法冰晶石的作用是降低Al2O3的熔化温度

KCaNaMgAlZnFeSnPb(H)CuHgAgPtAu3.电解法物质MgOAl2O3MgCl2AlCl3熔点/oC28522054714190（以分子形式存在）沸点/oC360029801412180已知有关物质的熔沸点数据如下表:参考上述数据填空和回答问题.(1)工业上为什么常用电解熔融MgCl2的方法生产金属镁,而不用电解MgO的方法生产镁?(2)工业上为什么常用电解Al2O3冰晶石熔融混合物的方法生产金属铝,而不用电解AlCl3的方法生产铝?因为MgO的熔点远高于MgCl2,所以电解熔融的MgO需要更多的能量,更高的温度,成本更高。从表中可以发现,AlCl3的熔点很低,且沸点比熔点低,易升华;熔融时不存在离子,不能导电,故不能被电解。

金属的冶炼方法热还原法电解Al2O3设备虽说铝是地壳中含量最多的金属,但是由于早期炼铝比较困难,所以铝的价格十分昂贵,一度超越金和银的价格,直到十九世纪上半叶,铝还是很多欧洲珠宝店中的高档货。金属的冶炼方法1886年,美国大学生霍尔和法国大学生爱罗,各自独立研究出电解制铝法。现在人们已经能够熟练掌握了从铝土矿中冶炼铝的技术,使得铝成为生产生活中用途最多的金属之一金属的冶炼方法氧化铝冰晶石碳素电极液态铝铝土矿石油焦和沥青焦萤石电解铝锭课本99页金属的冶炼方法启示1.从铝土矿中制铝消耗的能量要远远高于回收后制铝消耗的能量,因而,在实际生产过程中必须要考虑成本。启示2.加强废旧金属的回收再利用是合理开发和利用金属资源的重要途径,树立金属垃圾也是一种重要资源的理念.在日常生活当中大力提倡垃圾分类回收再利用,养成珍惜自然资源,节约资源,爱护环境,保护环境的意识。启示3.实际生产过程中,金属的冶炼过程是个复条过程,在得到所需产品的同时也会产生废弃物。必须考虑废弃物的处理和生产过程对环境的影响。怎样合理开发利用金属资源？（1）提高金属矿物的利用率（2）防止金属的腐蚀（3）加强金属资源的回收和再利用（5）使用其他材料代替金属材料金属的冶炼方法（4）开发环保高效的金属冶炼方法铝是一种应用广泛的金属,工业上用Al2O3和冰晶石(Na3AIF6)混合熔融电解制得。I.铝土矿的主要成分是Al2O3和SiO2、Fe2O3等。从铝土矿中提炼Al2O3的流程如下:(1)反应1的化学方程是

(2)滤液I中加入CaO生成的沉淀是反应2的离子方程式是Al2O3SiO2Fe2O3Fe2O3CaSiO3NaAlO2Na2SiO3AlO2-CO2Al(OH)32NaOH+Al2O3=2NaAlO2+H2OCaSiO32AlO2-+CO2+3H2O=2Al(OH)3↓+CO32-金属的冶炼方法金属的冶炼方法Ⅱ.以萤石(Ca