81金属矿物的开发利用课件-高一下学期化学人教版

人民教育出版社（2019）必修二第八章

第一节第1课时

金属矿物的开发利用

诗情化意炼金属明港中学

林薇莹任务一：赏宝——倾听历史的声音u越王勾践剑——天下第一剑任务一：赏宝——倾听历史的声音我1965年出土于湖北荆州，

科学家们对我体检后发现我的含铜量约为83%、含锡量约为17%，还有少量的铝、铁、镍、硫。我颜值高，制作精美，虽已深埋地下2400多年，但出土时依旧光洁如新，锋利无比，被誉为“天下第一剑”u曾侯乙编钟——改写世界音乐史任务一：赏宝——倾听历史的声音我1978年出土于湖北随州曾侯乙墓，整套编钟的平均含铜量81.22%，含锡量13.75%，含铅量1.79%，通过元素测定发现我老家可能在大冶县铜绿山古矿遗址。是中国先秦社会的文化符号，更是中国青铜时代巅峰的艺术精品。任务二：寻宝——追寻先贤的足迹公元前4500年Au公元前6000年

CuSn公元前5000年1792年左右

MgNa、K1807年左右1808年

Ca★Al1825年公元前4000年Zn500年★★★Ag公元前500年

Fe【小组讨论1】请结合金属活动性顺序，分析人类冶炼金属的历史年代数据，你有什么发现？又有什么疑问？任务二：寻宝——追寻先贤的足迹u疑问：①为何铜的利用比金、银还要早？②从铜的冶炼到铁的冶炼，历经近5500年；从铁的冶炼到钠的冶炼，历经

约

2300年，而之后的几种活泼金属冶炼的时间却相对集中，为什么？③铝不如钠活泼，但铝的冶炼却比钠晚了近20年，这又是为什么？美人首饰侯王印，尽是沙中浪底来。

—刘禹锡《浪淘沙》千淘万漉虽辛苦，吹尽狂沙始到金。

—刘禹锡《浪淘沙》任务三：炼宝——探索内在的奥秘【情境1】炼金任务三：炼宝——探索内在的奥秘金属铜

Cu金

Au地壳中的丰度（含量）5×10-3

%5×10-7

%资料卡片思考1：

为何金的利用比铜晚？【情境1】炼金任务三：炼宝——探索内在的奥秘【情境2】炼汞材料1：“丹砂(HgS)烧之成水银,积变又还成丹砂。”

——葛洪《抱朴子》炼汞原理：HgS===Hg+S任务三：炼宝——探索内在的奥秘【情境3】炼铜材料2：（1）信州铅山县有苦泉，流以为涧，挹其水熬之，则成胆矾，熬胆矾铁釜，久之亦化为铜。

——北宋

·

沈括《梦溪笔谈》（2）炼矿曰扯铜，其法矿千斤

(氧化矿，灼烧得CuO)用炭七八百斤不等，炉如夹墙，底作圆窠，铺以炭末，始加矿炭……而铜沉于低，有流碣，即铜成之候矣。

·

——清

·

张泓《滇南新语》

任务三：炼宝——探索内在的奥秘【情境3】炼铜材料2：（1）信州铅山县有苦泉，流以为涧，挹其水熬之，则成胆矾，熬胆矾铁釜，久之亦化为铜。

——北宋

·

沈括《梦溪笔谈》（2）炼矿曰扯铜，其法矿千斤

(氧化矿，灼烧得CuO)用炭七八百斤不等，炉如夹墙，底作圆窠，铺以炭末，始加矿炭……而铜沉于低，有流碣，即铜成之候矣。

——清

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张泓《滇南新语》

小组活动2：请根据文献记载讨论炼铜的方法，并尝试用化学方程式表示其原理。任务三：炼宝——探索内在的奥秘

炼铜工艺的发展史技术的创新推动着文明的进步【情境3】炼铜任务三：炼宝——探索内在的奥秘【情境4】炼铁思考2：我国早在西汉初年就掌握了高温冶炼生铁的技术，领先西方国家1000多年，但依然比铜的冶炼晚了约5500年。请阅读资料，分析当时的技术难题可能是什么？并写出其冶炼原理。Fe2O3+3CO2Fe+3CO2高温任务三：炼宝——探索内在的奥秘【情境4】炼铁1、镁条剧烈燃烧，发出耀眼白光2、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实验现象铝热反应反应方程式Fe2O3+2Al2Fe+Al2O3高温铝热反应实验装置引燃剂：点燃镁条，促使氯酸钾分解产生氧气，使得镁条燃烧更为剧烈，释放大量热量，从而使得铝热反应发生。助燃剂：氯酸钾分解供氧，使镁条燃烧更为剧烈。铝热剂【思考】实验中，镁条、氯酸钾的作用是什么？Fe2O3+2Al2Fe+Al2O3高温【思考】细沙的作用是什么？1、防止蒸发皿破裂2、防止生成的熔融物溅出【思考】铝热反应条件为高温，是否需要持续加热？铝热反应为放热反应，不需要持续加热。铝热反应2、金属焊接，如用于焊接钢轨。铝热反应的应用1、冶炼熔点高金属。如铁、钒、铬、锰、镍等MnO2+Al高温Cr2O3+Al高温343Mn+2Al2O322Cr+Al2O3铝热剂任务三：炼宝——探索内在的奥秘【情境5】炼钠MgCl2(熔融)Mg+Cl2↑电解戴维，英国化学家，无机化学之父。发现化学元素最多的人，他利用电解法发现和研究了钠、钙、锶、镁、钾、钡、氯、碘等元素。电解狂魔任务三：炼宝——探索内在的奥秘【情境6】炼铝

思考3：铝不如钠活泼，且铝的含量是钠含量的2.8倍，但铝的发现却比钠晚了近20年，这是为什么？化学式MgOMgCl2Na2ONaClAl2O3AlCl3熔点2852℃712℃1132℃801℃2054℃190℃化合物类型离子化合物共价化合物拆解问题1：钠、镁为什么电解熔融氯化物？拆解问题2：铝为什么不能电解氯化物，只能电解氧化物？

电解2Al2O3

(熔融)

4Al

+

3O2

↑===冰晶石作用：降低Al2O3的熔化温度。任务三：炼宝——探索内在的奥秘工业上以铝土矿（主要成分可表示为Al2O3·nH2O）为原料生产铝，主要包括下列过程：【情境6】炼铝①将粉碎、筛选后的铝土矿溶解在NaOH溶液中；②通入过量CO2，使①所得溶液中析出Al(OH)3固体；③使Al(OH)3脱水生成Al2O3；④电解熔融Al2O3生成铝。请写出上述各有关反应的化学方程式推测哪一步转化过程消耗的能量最多，为什么？Al2O3

·nH2O

+2NaOH=2Na[Al(OH)4]

+（n-3）H2ONa[Al(OH)4]+CO2=Al(OH)3

↓+NaHCO32Al(OH)3

=Al2O3

+3H2O2Al2O3

(熔融）

=4

Al+3O2

↑电解任务三：炼宝——探索内在的奥秘【情境6】炼铝计算表明，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?用废旧饮料罐生产铝，能耗低，资源消耗小，对环境污染小，变废为宝，提高矿物有效利用率，是可持续发展的必然要求。(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)加强废旧金属的回收和再利用。(5)使用其他材料代替金属材料，减少金属的使用量。任务三：炼宝——探索内在的奥秘金属冶炼原理的认知模型KCa

NaMg

Al

Zn

Fe

Sn

Pb

Cu

Hg

Ag

Pt

Au电解法热还原法热分解法物理提取法适用于极不活泼的金属的冶炼适用于不活泼的金属的冶炼适用于中等活泼的金属的冶炼适用于非常活泼的金属的冶炼任务四：用宝——见证大国的崛起稀土是元素周期表中的镧系元素和钪、钇共17种金属元素的总称。自然界中有250种稀土矿。任务四：用宝——见证大国的崛起中国的稀土之父徐光宪课后活动：请查阅资料，设计