8.1.1+自然资源的开发利用++课件-2025-2026学年高一下学期化学人教版必修第二册

自然资源自然资源是人类社会发展不可或缺的自然物质基础，包括：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、土壤等资料卡片

自然资源是人类社会发展不可或缺的自然物质基础，包括土地与土壤资源、矿产资源、生物资源、水资源、能源资源、环境资源等，根据其能否再生可以分为可再生资源和不可再生资源。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。它包括经济可持续发展、社会可持续发展、资源可持续发展、环境可持续发展等方面。第八章化学与可持续发展第一节自然资源的开发利用第1课时

金属矿物的开发利用学习目标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.以金属矿物的开发利用为例，了解依据物质性质及其变化综合利用资源的方法，体会化学对促进人与自然和谐相处的意义。新课导入思考：人们在生活和生产中使用的金属材料多为合金，它是由金属单质加工获得的。那么人们是如何获得金属单质？多功能军工刀高压钠灯铜导线铁锅不锈钢锅钛合金羽毛球拍镍合金门锁铂合金首饰钠钾合金1、游离态：少数不活波金属铂矿铜银陨铁金矿2、化合态：绝大多数金属以矿物质形式存在蓝铜矿赤铁矿赤铜矿钨矿铝矿孔雀石铅锌矿菱镁矿黄铜矿任务一

金属元素在自然界的存在形式

金属矿物是如何开发利用的呢？1.定义：将金属从其化合物中还原出来的过程，工业上称之为金属的冶炼。2.实质：Mn+M

+ne-得电子，被还原3.冶炼步骤：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任务二金属的冶炼任务二金属的冶炼金属的使用时间NaMgAlZnFeSnPbCuHgAgPtAu约200年前约3000年前铁器时代约5000年前青铜时代约10000年前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泼性。金属越活泼，冶炼时所需条件要求越高，在人类历史上出现相对晚一些。金属越不活泼，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。任务二金属的冶炼富集法：适用于极不活泼的金属的冶炼如

PtAu1、物理方法二、金属冶炼的方法KCaNaMg

Al︱ZnFeSnPb(H)Cu︱

HgAg︱PtAu富集法《浪淘沙》-刘禹锡千淘万漉虽辛苦，吹尽狂沙始到金。美人首饰侯王印，尽是沙中浪底来。

淘金原理：金的密度比沙大直接开采任务二金属的冶炼①热分解法：适用于不活泼的金属冶炼如

Hg

Ag2、化学方法二、金属冶炼的方法KCaNaMg

Al︱ZnFeSnPb(H)Cu︱

HgAg︱PtAu热分解法富集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+S2HgO==2Hg+O2↑2Ag2O==4Ag+O2↑任务二金属的冶炼2、化学方法二、金属冶炼的方法②

热还原法：适用于中等活泼的金属冶炼KCaNaMg

Al︱ZnFeSnPb(H)Cu︱

HgAg︱PtAu热分解法富集法热还原法常用的还原剂一般选用

C、CO、H2及较活泼金属如Al等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高温铝热反应：Fe2O3+2Al===Al2O3+2Fe高温任务二金属的冶炼铝热反应2Al＋Fe2O32Fe＋Al2O3高温实验现象：①镁条剧烈燃烧；②铝热剂发生剧烈的反应；③反应放出大量的热，并发出耀眼的白光；④纸漏斗的下部被烧穿，有熔融物落入沙中。实验步骤：（1）把两张圆形滤纸分别折叠成漏斗状套在已在，取出内层滤纸，在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。

铝热反应概念：铝和金属氧化物在高温下发生剧烈反应并放出大量热的化学反应。原理：铝＋某些金属氧化物金属＋氧化铝

高温铝热剂：铝和某些金属氧化物（如Fe2O3、Cr2O3、V2O5）组成的混合物。镁条作用：提供高温条件（引燃剂）氯酸钾作用：助燃剂任务二金属的冶炼【思考】铝粉和MgO、Na2O等的混合物能否称为铝热剂？不能，金属氧化物对应的金属活动性应该比铝差。探究课堂1、铝热反应需要高温条件，是否还需要持续加热？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。2、实验中，镁条、氯酸钾的作用是什么？引发反应的操作是什么？镁条是引燃剂，氯酸钾为助燃剂，点燃镁条，促使氯酸钾分解，释放出氧气，使镁条更剧烈燃烧，单位时间内放出更多热量，从而引发Al和Fe2O3发生反应。3、蒸发皿中铺少量细沙的作用是什么？一是防止蒸发皿炸裂，二是防止生成的熔融物溅出。沙任务二金属的冶炼①

冶炼高熔点金属，如铬、锰、钨、钒等②

野外金属焊接，如焊接钢轨3MnO2+4Al

3Mn+2Al2O3

高温Cr2O3+2Al

2Cr+Al2O3

高温金属冶炼焊接钢轨铝热反应在工业上有哪些重要应用？19世纪初，戴维成功地利用电化学方法从KOH、NaOH中制得K、Na，他也从开始尝试氧化铝中提取铝。氧化铝高温熔融液态氧化铝电解铝铝的制备思考：氯化铝熔点比氧化铝低得多，工业上为什么不采用电解氯化铝来制备铝呢？物质Al2O3AlCl3熔点2015℃195℃制取流程：由于氧化铝熔点（2015℃）太高，要融化耗能太多，故工业生产中往往加入冰晶石，以降低融化温度。氯化铝的分子结构示意图ClClClClClClAlAl氯化铝是分子晶体，在熔融状态下不导电！任务二金属的冶炼2、化学方法二、金属冶炼的方法③

电解法：适用于非常活泼的金属冶炼KCaNaMg

Al︱ZnFeSnPb(H)Cu︱

HgAg︱PtAu热分解法富集法热还原法电解法Na：

Mg:

Al:

2NaCl(熔融)2Na＋Cl2↑电解MgCl2(熔融)Mg＋Cl2↑电解2Al2O3(熔融)4Al＋3O2↑电解冰晶石能否用MgO？1、能否用AlCl3？2、冰晶石的作用？任务二金属的冶炼3、其他金属的冶炼方法湿法炼铜信州铅山县有苦泉，流以为涧。其水熬之，则成胆矾，烹胆矾则成铜。熬胆矾铁釜，久之异化为铜。——沈括《梦溪笔谈》西汉《淮南万毕术》有“曾青得铁，则化为铜”的记载。Fe+CuSO4=FeSO4+Cu二、金属冶炼的方法用矿(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。——明·陆容《菽园杂记》火法炼铜Cu2S+O2=2Cu+SO2例：铝土矿的主要成分为氧化铝、氧化铁和二氧化硅。工业上经过下列工艺可以冶炼金属铝：铝土矿a过量的NaOHb盐酸①②③c④d电解Al⑤请判断流程中的a、b、c、d分别是什么物质？写出反应①、②、③、④、⑤5步反应反应方程式。*从铝土矿提取铝Al2O3Fe2O3SiO2①HClAlCl3FeCl3SiO2固体②过量NaOH过滤Na[Al(OH)4]Fe(OH)3固体③通过量CO2Al(OH)3④加热Al2O3过滤电解⑤Al原料预处理（得到纯度高、含量高的氧化铝固体）核心反应探究课堂

计算表明，生产1mol铝消耗的电能至少为1.8×106J，回收铝质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8-1和图8-2，你想到了什么？请将你的想法与同学交流。图8-2与生产1kg铝相关联的消耗图8-1铝的成产原理示意图任务三金属矿物的开发和利用(1)_________________________；(2)开发环保高效的金属冶炼方法；(3)________________________；(4)_______________________________；(5)使用其他材料代替金属材料。提高金属矿物的利用率防止金属的腐蚀加强废旧金属的回收和再利用（1）资源有限且分布不均（2）金属的冶炼消耗许多能量（3）金属冶炼造成环境污染（4）金属腐蚀造成大量损失1.原因：2.措施：为什么要合理开发和利用金属矿物资源？如何有效利用金属矿物?Al2O3

Fe2O3

SiO2MgO过滤过量盐酸SiO2AlCl3FeCl3MgCl2NaOH溶液过滤Fe(OH)3Mg(OH)2Na(AlOH)4NaClNaOHCO2过滤Al(OH)3NaHCO3NaCl加热Al2O3电解Al思考2

铝元素在地壳中主要以铝土矿（主要成分是Al2O3，含SiO2、Fe2O3、MgO等杂质）的形式存在，那么如何从铝土矿中提取铝呢？1.酸溶法工业流程写出与Al有关的离子方程式。①__________________________；②__________________________；③_________________________________________。Al2O3＋6H＋==2Al3＋＋3H2OAl3＋＋4OH－==[Al(OH)4]-[Al(OH)4]-＋CO2==Al(OH)3↓＋HCO3-典例思考2

铝元素在地壳中主要以铝土矿（主要成分是Al2O3，含SiO2、Fe2O3、MgO等杂质）的形式存在，那么如何从铝土矿中提取铝呢？Al2O3

Fe2O3

SiO2MgONaOH溶液Fe2O3MgONa(AlOH)4Na2SiO3NaOH盐酸H2SiO3NaClAlCl3氨水Al(OH)3过滤过滤过滤NH4ClNaCl加热Al2O3Al电解2.碱溶法工业流程写出与Al有关的离子方程式。④___________________________；⑤___________________________；⑥_________________________________。Al2O3＋3H2O+2OH－==2[Al(OH)4]-[Al(OH)4]-＋4H＋==

Al3＋＋4H2OAl3＋＋3NH3·H2O==Al(OH)3↓+3NH4+学习评价1．下列说法不正确的是（

）A．自然界中存在游离态的金属单质B．金属活动性不同，冶炼方法也有所不同C．地球上金属矿物资源是取之不尽的，因此，应加大开采金属矿物的

速度，以满足经济发展的需要D．废旧金属的回收利用，有利于环境保护C学习评价2．下列关于金属冶炼的说法正确的是（

）A．由于Al的活泼性强，故工业上采用电解熔融AlCl3的方法生产AlB．可以用钠加入氯化镁饱和溶液中制取镁C．炼铁高炉中所发生的反应都是放热的，故无需加热D．金属冶炼的本质是将化合态金属还原为游离态，冶炼方法由金属

的活泼性决定D学习评价3．铝热反应有广泛用途，实验装置如图1所示。下列说法错误的是（）A．铝热反应的能量变化可用图2表示B．Fe2O3和铝粉的混合物被称为铝热剂C．铝热反