开发利用金属矿物和海水资源(第1课时)

1、第一节 开发利用金属矿物和海水资源,第一课时,金,银,人类最早发现和应用的金属分别是：,铜,教学目标,1、了解金属冶炼的实质、方法 2、通过比较不同金属的冶炼，理解不同 活动性的金属冶炼方法不同的原因 3、了解金属的回收利用与资源的保护,自然资源与可持续发展 广义地讲，所谓自然资源，是指在一定时间、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。可持续发展的目标是满足人类需要，强调人类的行为要受到自然界的制约、强调代际之间、人类和其它生物种群之间、不同国家和不同地区之间的公平。它包括经济的可持续发展，社会的可持续发展、资源可持续发展、环境可持续发展和全球可持

2、续发展。,思考： 1、金属冶炼指什么？ 2、为什么不同金属的冶炼方法不同？ 3、金属活动顺序与金属冶炼有什么关系？,阅读教材,一、金属矿物的开发和利用,请同学们列举出常见金属的名称？ 这些金属以何种形式存在于自然界中？,金属元素种类多，分布广，活动性差 别大，在自然界的存在形式各异，少数不 活泼金属以游离态存在（如金和铂等）， 多数金属以化合态存在。人们在生活和生 产中使用的金属材料多是合金或纯金属， 这就需要把金属从矿石中提炼出来，提炼 的过程就是金属的冶炼过程。,金属冶炼是把金属矿石中的金属离子还原成单质的过程，经过三个步骤。 冶炼的步骤： 第一步：矿石的富集： 除去杂质，提高矿石中有用成

3、分含量。 第二步：冶炼： 利用氧化还原反应，在一定条件下，把金属离子还原成单质。 第三步：精炼：采用一定方法，提炼纯金属。,大多数金属矿石里含有杂质，如石英、石灰石等，因此在冶炼金属时首先需要富集矿石。,在富集好的矿石中利用不同方法将金属还原出来，最后进行提纯。,金属活动性顺序,K Ca Na Mg Al Zn Fe Sn Pb (H) Cu Hg Ag Pt Au,金属活动性逐渐减弱,金属离子的得电子能力逐渐增强,(一)、金属冶炼的方法,1、热分解法,2、电解法,3、热还原法,1、热分解法:适用于金属活动性顺序表中氢以后的金属冶炼。,2、电解法:适用于钾、钠、钙、铝等非常活泼金属的冶炼。,3

4、、热还原法:适用于金属活动性顺序表中部的金属冶炼,原理：在高温下发生氧化还原反应， 常用的还原剂有焦炭、一氧化 碳、氢气等。以及一些活泼金 属也可做还原剂。,实验探究,铝热反应：1、步骤 2、实验现象 3、实验原理,铝热反应,反应现象：,镁条剧烈燃烧，放出一定的热量，使氧化铁粉末和铝粉在较高温度下发生剧烈的反应。反应放出大量的热，并发出耀眼的光芒。纸漏斗的下部被烧穿，有熔融物落入沙中。待熔融物冷却后，除去外层熔渣，仔细观察，可以发现落下的是铁珠,铝热反应的应用,铝热反应的原理可以应用在生产上，如用于焊接钢轨等。在冶金工业上也常用这一反应原理，使铝与金属氧化物反应，冶炼钒、铬、锰等,3MnO2+

5、4Al = 3Mn+ 2Al2O3,高温,Cr2O3+2Al = 2Cr + Al2O3,高温,3Co3O4+8Al = 9Co + 4Al2O3,高温,2、铝热反应,焊接钢轨,冶炼高熔点的金属,利用热还原法冶炼的金属还有:,1、不同的金属，冶炼方法不同,n +,M,得电子,M,（被还原）,因为金属离子的得电子能力不同，所以冶炼方法不同。,2、金属活动 性顺序金属的冶炼,K、Ca、Na、Mg、Al,Zn、Fe、Sn、Pb（H）、Cu,Hg、Ag、,强弱,弱强,电解法,热还原法,热分解法,以铝为例，生产一吨原铝至少要消耗四吨铝土矿资源。当前全球原铝的年产量约2500万吨，年消耗铝土矿超过一亿吨，

6、如果照此发展下去，地球上的铝土矿资源就会越来越少，直至有一天枯竭。如果人类消费的铝能够回收利用，只要回收利用量达到产量的二分之一，每年就将减少铝土矿消耗量约5000万吨，这对保护全球铝土矿资源具有极为重要的意义。其次，利用废杂原料生产一吨合金铝锭与用铝土矿原料生产一吨原铝锭相比，可以节省95以上的能源消耗。,你知道吗？,据有关资料统计， 每生产一吨原铝锭需要消耗能源2132TJ(电能约占82)，而生产一吨再生铝合金锭所需能源消耗为55TJ(燃料约占80)，仅为原铝锭生产能源消耗的26，优势比较明显。由于铝可以反复循环使用，从再生铝废料中再生产铝，其节能效果更加显著。另外，再生铝生产中二氧化碳的产生量和排放量与原铝生产相比，大为减少。有资料统计，再生铝生产可比用水电生产原铝减少二氧化碳排放量91%，比用燃油发电减少二氧化碳排放量