金属矿物的开发利用课件 2023-2024学年高一下学期化学人教版(2019)必修第二册

第八章

化学与可持续发展第一课时金属矿物的开发利用第一节自然资源的开发利用1.了解金属在自然界中的存在形式，掌握金属冶炼的一般方法和原理2.掌握铝热反应的原理学习目标马踏飞燕沧州铁狮子铝制厨具合金汽车青铜时代铁器时代铝器时代合金时代人类使用金属材料的先后顺序

新课导入Cu2(OH)2CO3

=2CuO+H2O+CO2↑C+2CuO==CO2+2Cu高温铜镜汉武帝时铜币先秦刀币孔雀石铜是人类第一种大规模使用的金属，结束了漫长的“石器时代”。

我国古代炼铁工业长期领先于世界，我们在西汉初时已经懂得用木炭与铁矿石混合高温冶炼生铁。古代中国劳动人民用木炭炼铁法国皇帝拿破仑三世是一个奢靡的人，同时也喜欢炫耀自己。他常常大摆宴席，宴请天下宾客。每次宴会，餐桌上的用具几乎全是用银制成的，唯有他自己用的那一个碗却是铝制品。为什么贵为法国皇帝，却不用高贵而亮丽的银碗，而用色泽要暗得多的铝碗呢?《拿破仑的铝碗》《拿破仑的铝碗》原来，在两百多年前的拿破仑时代，冶炼和使用金银的历史已经很久，宫廷中的银器比比皆是，而冶炼铝的技术还非常落后，炼铝十分困难。物以稀为贵，拿破仑用铝碗，就是为了显示自己的高贵。金属大规模开发利用的先后顺序与下列()因素有关①金属的活动性②金属在地壳中的含量③金属冶炼的难易程度A.①②③

B.①③

C.②③

D.③BCu、Fe、Al自学检测

1min1.金属元素在自然界中的存在形态游离态金、铂化合态辉铜矿(Cu2S)赤铁矿(Fe2O3)孔雀石[Cu2(OH)2CO3]教师点拨20min金属矿物的开发利用黄铁矿FeS2金Au铂Pt将金属矿物中的金属从其化合物中还原出来，用于生产各种金属材料，这一过程在工业上称为___________。金属的冶炼是利用氧化还原反应原理，在一定条件下，使金属离子_____电子被_____成金属原子，从而获得金属单质。即Mn＋＋ne－=M。金属的冶炼得到还原金属矿物的开发利用2.金属冶炼的一般原理千淘万漉虽辛苦，吹尽狂沙始到金。美人首饰侯王印，尽是沙中浪底来。

——刘禹锡《浪淘沙》K

Ca

Na

Mg

Al

Zn

Fe

Sn

Pb

(H)

Cu

Hg

Ag

Pt

Au淘金原理：金的密度比沙大物理方法富集对应阳离子的氧化性_____减弱增强金属单质的还原性(活动性)______金属矿物的开发利用3.金属的冶炼方法K

Ca

Na

Mg

Al

Zn

Fe

Sn

Pb

(H)

Cu

Hg

Ag

越容易被还原根据金属的活动性顺序不同，采取不同的冶炼方法2HgO=2Hg+O2↑

2Ag2O=4Ag+O2↑金属矿物的开发利用3.金属的冶炼方法K

Ca

Na

Mg

Al

Zn

Fe

Sn

Pb

(H)

Cu

Hg

Ag

Pt

Au适合一些不活泼金属(热分解法)古代炼丹术家葛洪，曾经在他的著作《抱朴子》中记载有“丹砂烧之成水银”。HgS==Hg+S金属矿物的开发利用3.金属的冶炼方法K

Ca

Na

Mg

Al

Zn

Fe

Sn

Pb

(H)

Cu

Hg

Ag

Pt

Au(热还原法)回忆初中已经学过的高炉炼铁和氢气还原氧化铜。Fe2O3+3CO===2Fe+3CO2高温CuO+H2===Cu+H2O高温常用的还原剂有：CO、H2、C(焦炭)其他还原剂有：某些活泼金属(Al)金属矿物的开发利用3.金属的冶炼方法K

Ca

Na

Mg

Al

Zn

Fe

Sn

Pb

(H)

Cu

Hg

Ag

Pt

Au(热还原法)某些活泼金属也可做还原剂，将相对不活泼的金属从其化合物中置换出来。如铝热反应。P99Fe2O3+2Al===2Fe+Al2O3高温MgCl2(熔融)====Mg+Cl2↑

2Al2O3(熔融)====4Al+3O2↑

2NaCl(熔融)===2Na+Cl2↑

电解电解电解注明熔融、条件电解冰晶石Na3AlF6，助熔剂，降低Al2O3的熔化温度金属矿物的开发利用3.金属的冶炼方法K

Ca

Na

Mg

Al

Zn

Fe

Sn

Pb

(H)

Cu

Hg

Ag

Pt

Au(活泼金属——电解法)【思考】冶炼铝时电解Al2O3(熔点为2045℃)而不是AlCl3(熔点为190℃)？冰晶石的作用是什么？AlCl3是共价化合物，熔融态AlCl3不导电

已知：化合物

MgO

MgCl2

类型

离子化合物

离子化合物

熔点/℃

2800

714

①工业制钾、钠、镁时，电解熔融的KCl、NaCl、MgCl2而不电解熔融的K2O、Na2O、MgO；

。②能否电解饱和的氯化钠溶液来制取钠？K2O、Na2O、MgO的熔点高，熔融时消耗大量热能，增加生产成本不能。2NaCl+2H2O==2NaOH+H2↑+Cl2↑

电解金属矿物的开发利用3.金属的冶炼方法

今天铝的产量已经仅次于钢铁了，铝及铝合金成为现代文明不可缺少的金属，铝在工业上被称为“钢精”，是因为它的合金不但轻，而且强度足以替代钢铁，铝除了用于建材之外，还被用于航天工业，如我国第一颗人造卫星东方红一号，外壳全部用铝合金制成，美国的阿波罗—11号，宇宙飞船所用的金属材料中，铝及合金75%左右，可以说人类送上太空的金属中，铝是最多的了。注意：正常人的人体，每70公斤体重约含61毫克铝。

但铝摄入过多却是对人体有害的，经研究表明，铝元素能渗入人脑，与神经元细胞释放出来的具有传递信息功能的有机碱反应，导致神经系统传递信息受阻，引起老年痴呆。镁在地壳中含量只有铝的四分之一，而且镁比铝更加活泼，所以要想矿物质中获取镁，代价比铝更高。海洋中含有大量的氯化镁，海水又咸又苦。咸是因为含有氯化钠，苦是因为含有氯化镁，同样道理，粗盐易潮解是因为其中含有较多的氯化镁，而氯化镁易吸水。据估算，假如每年从海水中提取1亿吨镁，再过一百万年，海水中镁的含量也只会从目前的0.13%降低到0.12%，即只减少了万分之一。可谓取之不尽，用之不竭。【归纳总结】富集

金属活泼性与冶炼方法的关系如下：金属矿物的开发利用3.金属的冶炼方法——其他冶炼方法熬胆矾铁釜，久之亦化为铜。

用矿(硫化矿，主要成分为Cu2S)二百五十箩……入大旋风炉，连烹(灼烧)三日三夜，方见成铜。湿法炼铜Fe+CuSO4=FeSO4+CuCu2S+O2=2Cu+SO2火法炼铜高温铝热反应实验步骤：(1)将纸漏斗底部剪一小孔后用水润湿，再套回原处，并架在铁圈上，下面放置一盛有沙子的蒸发皿。(2)将5g干燥的氧化铁和2g铝粉均匀混合后放入纸漏斗中，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。(3)用燃着的小木条点燃镁条，观察现象。大本P132镁条:

镁在空气中燃烧放出大量热，为反应提供热量，作引燃剂KClO3：受热分解产生O2，作助燃剂细沙：防止蒸发皿炸裂，防止生成的熔融物溅出。Fe2O3+2Al

=2Fe+Al2O3高温铝热剂(混合物，铝粉和金属氧化物)放热反应铝热反应反应现象：①镁条剧烈燃烧，放出大量的热，发出耀眼的白光②纸漏斗内剧烈反应，纸漏斗被烧穿③有熔融物落入沙中，冷却后变为黑色固体。铝热反应为放热反应，放出的热可以维持反应继续进行，因此不需要持续加热。铝热反应：铝与某些难熔金属氧化物(如Fe2O3、Cr2O3、MnO2等)在高温条件下发生的置换反应。铝热反应(不单指某个反应)3MnO2+4Al===3Mn+2Al2O3高温Cr2O3+2Al===2Cr+Al2O3高温②铝热反应用途：①焊接钢轨

②冶炼高熔点的金属(如钒、铬、锰等)3Fe3O4+8Al===9Fe+4Al2O3高温③特点：反应放出大量的热，能使生成的金属熔化且易于和Al2O3分离。(1)提高金属矿物的利用率。(2)开发环保高效的金属冶炼方法。(3)防止金属的腐蚀。(4)使用其他材料代替金属材料，减少金属的使用量。(5)加强废旧金属的回收和再利用。4.金属矿物资源的开发和利用措施金属矿物的开发利用金属的冶炼需要消耗大量的资源和能源,还会造成环境污染,地球上的金属资源是有限的,是不可再生的，因此金属资源应合理地开发利用。判断正误(正确的打“√”，错误的打“×”)(1)有些活泼金属(如铝)可用作热还原法的还原剂。(

)(2)加强热，使氧化铜在高温条件下分解可制备单质铜。 (

)(3)金属冶炼的实质是金属阳离子得到电子被还原成金属原子。

(

)(4)回收旧金属可以重新制成金属或它们的化合物，这符合可持续发展的理念。

(

)√×√√适合一些不活泼金属(热分解法)实战演练1．下表中金属的冶炼原理与方法不完全正确的是(

)C火法炼铜实战演练

C实战演练3．下列变化过程不属于金属冶炼的是(

)A．电解氧化铝B．铁在氧气中燃烧C．铁矿石与焦炭在高温下反应高温D．铝粉与二氧化锰在高温下反应铁在氧气中燃烧生成氧化物，不属于金属的冶炼。B4Al+3MnO2=3Mn+2Al2O3高温实战演练4．明代《天工开物》记载“火法”冶炼锌：“炉甘石十斤，装载入一泥罐内，……然后逐层用煤炭饼垫盛，其底铺薪，发火煅红，……冷淀，毁罐取出，……，即倭铅也”(注：炉甘石的主要成分为碳酸锌，泥罐中掺有煤炭)。下列说法不正确的是(

)A．倭铅是指金属锌和铅的混合物B．煤炭中起作用的主要成分是碳C．我国历史上铅的使用早于锌D．该冶炼锌的方法属于热还原法被还原生成的金属只有锌，没有铅A实战演练5．金属元素