金属矿物的开发利用课件高一下学期化学人教版

金属矿物的开发利用自然资源的开发利用地壳中含有的主要元素及含量你知道吗？自然界中金属元素的存在形式是怎样的？游离态：极少数化学性质不活泼的金属（金、铂等）化合态：绝大多数（除金、铂等）金属铂黄金原石黄铜矿赤铁矿人类使用的金属材料中金属的存在状态：多功能军工刀高压钠灯铜导线信号弹铁锅宇航员铝制外衣随着经济和社会的发展，各种各样的金属应用越来越广，但绝大多数金属元素以化合物的形式存在于自然界中。那么，怎样从金属矿物中得到金属呢？金属的冶炼原理问题探究1.如图是我国古代和现代冶炼金属的两张图片,那么人类使用金属的年代先后顺序与金属的活动性有什么关系?提示:金属冶炼方法的选择取决于金属在自然界中的存在状态和金属的活动性。金属活动性越强,冶炼时所需条件要求越高,在人类历史上出现的时间就相对越晚一些。金属活动性越弱,冶炼的方法越简单,人们使用的时间越早,所以有青铜、铁器等时代的发展历程。2.根据金属冶炼的方法讨论,金属冶炼的实质是什么?提示:金属冶炼的实质是金属离子得到电子被还原为金属单质的过程：Mn++ne-=M3、一般步骤采矿→矿石富集→金属冶炼→精炼除杂,提高矿石中有用成分的含量提纯金属富集精炼金属冶炼CuO＋H2

Cu＋H2O△Fe2O3＋3CO

2Fe＋3CO2高温2CuO＋C

2Cu＋CO2↑高温CuSO4＋Fe＝Cu＋FeSO4原理：将金属从其化合物中还原出来用于生产互溶制造各种金属材料的过程。实质：用还原剂使化合态的金属得到电子变成金属单质，即:Mn++ne-=M思考：以前学过哪些还原金属的方法？一般的金属（Zn、Fe、Sn、Pb、Cu）湿法炼铜火法炼铜②其他方法：西汉《淮南万毕术》有“曾青得铁，则化为铜”的记载。CuSO4＋Fe＝Cu＋FeSO4Cu2S＋O2

2Cu＋SO2高温①热还原法：加热或高温下与还原剂反应。常用的还原剂：C、CO、H2等。CuO＋H2

Cu＋H2O△Fe2O3＋3CO

2Fe＋3CO2高温2CuO＋C

2Cu＋CO2↑高温铝热反应实验装置镁条KClO3Fe2O3和Al粉的混合物如：铝热反应①热还原法一些活泼金属也可做还原剂，将相对不活泼金属从其化合物中还原出来。铝热反应①热还原法一些活泼金属也可做还原剂，将相对不活泼金属从其化合物中还原出来。Fe2O3＋2Al2Fe＋Al2O3高温反应原理实验现象1、镁条剧烈燃烧，发出耀眼白光2、漏斗内剧烈反应，放出大量的热，火星四射3、纸漏斗的下部被烧穿，有红热熔融物落入沙中，冷却后变为黑色固体易错警示利用铝热反应不能冶炼还原性比Al强的金属，如Mg、Na等。Mg条和KClO3的作用镁条作用：作引燃剂，引起氯酸钾分解，并产生高温条件，引发反应。KClO3作用：作助燃剂，为镁条继续燃烧提供氧气。铝热剂铝热剂为混合物，是由铝粉和金属氧化物(Fe2O3、Fe3O4、Cr2O3、V2O5、MnO2等)粉末组成的。原料的选择细沙的作用镁条要打磨净表面的氧化膜，否则难以点燃；氧化铁粉末与铝粉要选择干燥的；铝粉要用没有被氧化的，否则反应难以进行。蒸发皿中的细沙要适量，既要防止蒸发皿炸裂，又要防止熔融的液体溅出伤人。问题探究1.当铁轨有缝隙时，维修工人常将铝粉与氧化铁的混合物引燃，使熔融的铁水流入铁轨的裂缝，冷却后就将铁轨牢牢地粘结在一起。你知道其工作原理吗？铝热反应提示：高温条件下,铝粉与氧化铁发生铝热反应。Fe2O3+2Al2Fe+Al2O3其它铝热反应a、用于焊接火车铁轨b、冶炼难熔金属，如钒、铬、锰铝热反应用途：3MnO2+4Al3Mn+2Al2O3高温Cr2O3+2Al2Cr+Al2O3高温3Co3O4+8Al9Co+4Al2O3高温坩埚熔渣钢水砂型钢轨思考：对于Na、Mg等活泼金属，能否用H2或C作还原剂还原其金属化合物呢？Na、Mg等活泼金属的还原性非常强，因此对应的金属阳离子Na+、Mg2+的氧化性非常弱，很难得到电子，因此很难被还原剂还原为金属单质。非常活泼的金属（K、Ca、Na、Mg、Al）——一般采用电解法冰晶石的化学式是Na3AlF6（六氟合铝酸钠），其作用就是降低氧化铝熔化所需温度，降低能耗。2NaCl(熔融）

2Na＋Cl2↑电解MgCl2(熔融）Mg＋Cl2↑电解2Al2O3(熔融）4Al＋3O2↑电解冰晶石③电解法【提示】MgO熔点比MgCl2高很多，要使MgO熔融需要多消耗很多能量，故用电解熔融MgCl2的方法生产镁。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?易错警示思考与讨论物质MgOAl2O3MgCl2AlCl3熔点/oC28522054714190（以分子形式存在）沸点/oC360029801412180易错警示【提示】因为AlCl3属于共价化合物，熔融时以中性分子形式存在，不能电离出氯离子，不导电。故冶炼金属铝是用电解熔融Al2O3的方法。但冶炼Al时需加入冰晶石(Na3AlF6)，以降低熔化温度。Al2O3熔点比AlCl3高很多，工业上为什么常用电解熔融Al2O3生产金属铝，而不用电解AlCl3的方法生产铝?思考与讨论物质MgOAl2O3MgCl2AlCl3熔点/oC28522054714190（以分子形式存在）沸点/oC360029801412180不活泼的金属（Hg、Ag）——一般采用④热分解法④热分解法2Ag2O4Ag＋O2↑△2HgO

2Hg＋O2↑△非常不活泼的金属（Pt、Au）一般采用物理方法（比如沙淘金）2HgS

2Hg＋

S△古代炼丹术士葛洪的《抱朴子》中“丹砂烧之成水银”小结KCaNaMgAlZnFeSnPt（H）CuHgAgPtAu3、后面的不活泼金属可以通过直接加热氧化物分解的方法得到金属单质。2、中间一段的金属一般采用热还原法，加热时，用合适的还原剂。如H2、C、CO、或者较活泼的金属Al（铝热反应）进行冶炼。1、Al之前的金属很活泼，用电解熔融盐或氧化物的方法冶炼。4、铂、金等非常不活泼的金属通常采用物理方法获得。1.工业上冶炼金属一般用热分解法、热还原法和电解法。你认为选择方法的主要依据是（）A.金属在自然界的存在形式

B.金属元素在地壳中的含量C.金属熔点高低

D.金属阳离子得电子的能力D2.在冶金工业上，①均能用热还原法制得的一组金属是(

)。Na、Mg、AlB.Na、Zn、FeC.Zn、Fe、CuD.Mg、Al、Zn、FeC②常采用电解法冶炼的金属是（

）A.FeB.CuC.AlD.Ag③可用热分解法就可能制得的金属有（

）A.CuZnB.CaKC.AgHgD.NaAlCC3.在熔融状态下可用Na与KCl反应制金属K，Na+KCl=K+NaCl。调整合适的温度，可以分离出K单质。已知四种物质的熔、沸点如下：

KNaKClNaCl熔点(℃)63.6597.8770801沸点(℃)774882.91500(升华)1431根据上表数据，用Na与KCl反应制K的适宜温度是(

)A．97.8～770℃B．770～774℃C．774～882.9℃D．1413～1500℃C铝土矿萤石石油焦和沥青焦氧化铝冰晶石碳素电极液态铝铝锭电解图1铝生产原理示意图计算表明，生产1mol铝消耗的电能至少为1.8×106J，回收铝制饮料罐得到铝与从铝土矿制铝相比，前者的能耗仅为后者的3%~5%。通过对上述数据的分析和比较，结合图1和图2，你想到了什么？计算表明，生产1mol铝消耗的电能至少为1.8×106J，回收铝制饮料罐得到铝与从铝土矿制铝相比，前者的能耗仅为后者的3%~5%。通过对上述数据的分析和比较，结合图1和图2，你想到了什么？图2

与生产1Kg铝相关联的消耗水体污染大气污染自然资源：一定时间、地点的条件下能够产生经济价值的以提高人类当前和将来福利的自然环境因素和条件的总称。可持续发展：是指满足当前需要而又不剥削子孙后代，满足其需要之能力的发展。合理利