必修2第四章第一节第1课时

1、第第1 1课时课时2022-6-262022-6-26固始县第一中学固始县第一中学 曾关宝曾关宝 1.1.了解金属冶炼的实质、方法了解金属冶炼的实质、方法; ; 2. 2.通过比较不同金属的冶炼通过比较不同金属的冶炼, ,理解不同活动理解不同活动 性的金属冶炼方法不同的原因性的金属冶炼方法不同的原因; ; 3. 3.了解金属的回收利用与资源的保护了解金属的回收利用与资源的保护. . 广义地讲广义地讲, ,所谓自然资源所谓自然资源, ,是指是指在一定时间、地点的条件下能够产生经济价在一定时间、地点的条件下能够产生经济价值的值的, ,以提高人类当前和将来福利的自然环境以提高人类当前和将来福利的自然

2、环境因素和条件的总称。可持续发展的目标是满因素和条件的总称。可持续发展的目标是满足人类需要足人类需要, ,强调人类的行为要受到自然界的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包括经济的可持续发展, ,社会的可持续发展、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资源可持续发展、环境可持续发展和全球可持续发展。持续发展。 思考思考: :1.1.金属冶炼指什么金属冶炼指什么? ?2.2.为什么不同金属的冶炼方法不同为什么不同金属

3、的冶炼方法不同? ? 3.3.金属活动顺序与金属冶炼有什么关系金属活动顺序与金属冶炼有什么关系? ?阅读教材阅读教材P88-89P88-89 这些金属以何种形式存在于自然界中这些金属以何种形式存在于自然界中? ?请同学们列举出常见金属的名称请同学们列举出常见金属的名称? ? 越多越好！越多越好！K Ca Na Mg Al Zn Fe Sn Pb (H) Cu Hg Ag Pt AuK Ca Na Mg Al Zn Fe Sn Pb (H) Cu Hg Ag Pt Au金矿金矿 Au铂矿铂矿 Pt少数不活泼金属以游离态存在少数不活泼金属以游离态存在( (如如金金和和铂铂) ) 黄铜矿黄铜矿赤铁矿

4、赤铁矿FeFe2 2OO3 3铝矿铝矿AlAl2 2OO3 3锰矿锰矿钨矿钨矿锌矿锌矿 白云石白云石CaMgCOCaMgCO3 3 2 2 辰砂辰砂HgSHgS黄铜矿黄铜矿CuFeSCuFeS2 2菱镁矿菱镁矿MgCOMgCO3 3 金、铂等极少数金属以金、铂等极少数金属以 形式存在形式存在; ; 绝绝大多数金属以大多数金属以 形式存在。金属化合形式存在。金属化合物中金属元素都显物中金属元素都显 价。价。 正正化合物化合物单质单质大多数金属以大多数金属以化合态存在化合态存在如果需要金如果需要金属单质属单质, ,那那怎么办怎么办? ?冶炼金属冶炼金属回忆回忆: :初中学过冶炼铁的方法初中学过冶炼

5、铁的方法? ? Fe2O3 + 3CO = 2Fe + 3CO2 高温得电子得电子 能由此找出金属冶炼的实质吗能由此找出金属冶炼的实质吗? ? 冶炼金属的实质冶炼金属的实质是用是用还原还原的方法使金的方法使金属化合物中的金属离子得到电子变成金属原属化合物中的金属离子得到电子变成金属原子。子。 将金属从其化合物中还原出来用于生产将金属从其化合物中还原出来用于生产和制造各种金属材料的过程在工业上称为和制造各种金属材料的过程在工业上称为金金属的冶炼属的冶炼。MM得电子得电子MM（被还原被还原）n+n+还原出金属的难还原出金属的难易由谁决定易由谁决定? ?金属活动性顺序金属活动性顺序K Ca Na M

6、g Al Zn Fe Sn Pb (H) Cu Hg Ag Pt AuK Ca Na Mg Al Zn Fe Sn Pb (H) Cu Hg Ag Pt Au金属性金属性( (还原性还原性) )逐渐减弱逐渐减弱金属阳离子的氧化性金属阳离子的氧化性 ( (得电子能力得电子能力) )逐渐增强逐渐增强结论：结论：金属位置越靠后金属位置越靠后, ,越易被还原越易被还原, , 用一般的还原方法即可用一般的还原方法即可; ; 金属位置越靠前金属位置越靠前, ,越难被还原越难被还原, , 要用较强的还原手段来还原要用较强的还原手段来还原. . 总的说来总的说来, ,金属的性质越稳定金属的性质越稳定, ,越容

7、易将越容易将其从化合物中还原出来。其从化合物中还原出来。人类最早发现和应用的金属分别是人类最早发现和应用的金属分别是: 适用于极不活泼的金属适用于极不活泼的金属Pt AuPt Au1.1.热分解法热分解法2.2.电解法电解法3.3.热还原法热还原法 (1)(1)热分解法热分解法: :2HgO = Hg+O2HgO = Hg+O2 2 2Ag2Ag2 2O = 4Ag+OO = 4Ag+O2 2 对于对于 金属金属( (金属活动性顺序表中氢金属活动性顺序表中氢以后的金属以后的金属), ),可以直接用可以直接用 方法将金属从方法将金属从其化合物中还原出来冶炼。其化合物中还原出来冶炼。加热分解加热分

8、解一些不活泼一些不活泼 适用于钾、钙、镁、钠、铝等非常活泼金属适用于钾、钙、镁、钠、铝等非常活泼金属电解电解 2NaCl 2NaCl( (熔融熔融) )=2Na+Cl=2Na+Cl2 2 电解电解 2Al 2Al2 2OO3 3( (熔融熔融) )=4Al+3O=4Al+3O2 2 MgCl MgCl2 2( (熔融熔融) )=Mg+Cl=Mg+Cl2 2 电解电解 活泼金属较难用还原剂还原活泼金属较难用还原剂还原, ,通常采用电解熔通常采用电解熔融的金属化合物的方法冶炼活泼金属融的金属化合物的方法冶炼活泼金属思考思考: :电解氯化钠溶液能制得钠吗电解氯化钠溶液能制得钠吗? ?2NaCl (熔

9、融熔融) = 2Na + Cl2 电解电解 原理原理: :在高温下发生氧化还原反应在高温下发生氧化还原反应, ,常用的还原常用的还原剂有焦炭、一氧化碳、氢气等。以及一些活泼金剂有焦炭、一氧化碳、氢气等。以及一些活泼金属也可做还原剂。属也可做还原剂。 在金属活动性顺序表中处于在金属活动性顺序表中处于 位置的金属位置的金属, ,通常是用还原剂通常是用还原剂( ( 、 、 、 等等) )将金属从其化合物中还原出来。将金属从其化合物中还原出来。中间中间一氧化碳一氧化碳铝铝焦炭焦炭氢气氢气实验实验4 -1:P894 -1:P89 铝热反应铝热反应:1.:1.步骤步骤 2.2.实验现象实验现象 3.3.实

10、验原理实验原理 反应现象反应现象: :FeFe2 2OO3 3+2Al = 2Fe + Al+2Al = 2Fe + Al2 2OO3 3 高温高温铝热剂铝热剂 铝是还原剂铝是还原剂, ,在一定的条件下与某些金属氧化在一定的条件下与某些金属氧化物反应物反应, ,把其中的金属还原成单质。所以一些活泼把其中的金属还原成单质。所以一些活泼的金属也可作还原剂的金属也可作还原剂。 反应原理反应原理: :注注: : 镁条、氯酸钾的作用镁条、氯酸钾的作用引燃剂引燃剂 镁条剧烈燃烧镁条剧烈燃烧, ,放出大量的热放出大量的热, ,发出耀发出耀眼的白光眼的白光, ,纸漏斗内剧烈反应纸漏斗内剧烈反应, ,纸漏斗被烧

11、穿纸漏斗被烧穿, ,有熔有熔融物落入沙中。融物落入沙中。1.1.镁条的作用是什么镁条的作用是什么? ?2.2.氯酸钾的作用是什么氯酸钾的作用是什么? ?问题问题铝热反应的应用铝热反应的应用 : :你能总结出铝热反应的规律吗你能总结出铝热反应的规律吗? ?冶冶炼炼高高熔熔点点的的金金属属焊焊接接钢钢轨轨3MnO3MnO2 2+4Al = 3Mn+ 2Al+4Al = 3Mn+ 2Al2 2OO3 3高温高温CrCr2 2OO3 3+2Al = 2Cr + Al+2Al = 2Cr + Al2 2OO3 3 高温高温3Co3Co3 3OO4 4+8Al = 9Co + 4Al+8Al = 9Co

12、+ 4Al2 2OO3 3高温高温 10Al+3V 10Al+3V2 2OO5 5 5Al 5Al2 2OO3 3+6V+6V 高温高温FeFe2 2OO3 3+3 CO =2Fe+3CO+3 CO =2Fe+3CO2 2 高温高温2MgO+ C =2Mg+CO2MgO+ C =2Mg+CO2 2 高温高温2ZnO+ C =2Zn+CO2ZnO+ C =2Zn+CO2 2 高温高温WOWO3 3+3 H+3 H2 2 =W+3H=W+3H2 2OO 高温高温常用还原剂有焦炭常用还原剂有焦炭. .一氧化碳一氧化碳. .氢气及一些活泼金属。氢气及一些活泼金属。金属金属冶冶 炼炼 原原 理理FeFe

13、CuCuMgMgAlAlNaNaFeFe2 2OO3 3+3CO 2Fe+3CO+3CO 2Fe+3CO2 2 ( (高炉炼铁高炉炼铁) )FeFe2 2OO3 3+2Al 2Fe+Al+2Al 2Fe+Al2 2OO3 3 ( (铝热法炼铁铝热法炼铁) )高温高温高温高温CuCu2 2S+OS+O2 2 2Cu+SO2Cu+SO2 2 ( (火法炼铜火法炼铜) )Fe+CuSOFe+CuSO4 4 FeSOFeSO4 4+Cu(+Cu(湿法炼铜湿法炼铜) )高温高温MgO+C Mg+COMgO+C Mg+COMgClMgCl2 2( (熔融熔融) Mg+Cl) Mg+Cl2 2 高温高温2A

14、l2Al2 2OO3 3( (熔融熔融) 4Al+3O) 4Al+3O2 2 电解电解 冰晶石冰晶石 2NaCl( 2NaCl(熔融熔融) 2Na+Cl) 2Na+Cl2 2 电解电解 电解电解湿法炼铜湿法炼铜: :Fe+CuSOFe+CuSO4 4=FeSO=FeSO4 4+Cu+Cu火法炼铜火法炼铜: :CuCu2 2S+OS+O2 2=2Cu+SO=2Cu+SO2 2高温高温K Ca Na Mg AlK Ca Na Mg Al Zn Fe Sn Pb (H) Cu Zn Fe Sn Pb (H) Cu Hg AgHg AgPt AuPt Au电解法电解法热还原法热还原法热分解法热分解法物

15、理提取法物理提取法小结：小结：（1 1）热分解法适用于金属活动顺序中氢以）热分解法适用于金属活动顺序中氢以后的金属冶炼；后的金属冶炼；（2 2）热还原法适用于金属活动顺序中部的）热还原法适用于金属活动顺序中部的金属冶炼；金属冶炼；（3 3）电解熔盐或氧化物法选用于钾、钠、）电解熔盐或氧化物法选用于钾、钠、钙、铝等活泼金属的冶炼。钙、铝等活泼金属的冶炼。KCaNaMgAlKCaNaMgAl ZnFeSnPb(H)CuZnFeSnPb(H)Cu Hg AgHg Ag Pt AuPt Au 电解法电解法 热还原法热还原法 热分解法热分解法 物理提取法物理提取法(1)(1)为什么不同的金属的冶炼方法不

16、同为什么不同的金属的冶炼方法不同? ?(2)(2)为什么人类使用铁器比使用铜器晚为什么人类使用铁器比使用铜器晚? ?1.1.不同的金属不同的金属, ,冶炼方法不同冶炼方法不同n+n+MM得电子得电子MM（被还原）（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。因为金属离子的得电子能力不同，所以冶炼方法不同。2 2、金属活动性顺序金属的冶炼、金属活动性顺序金属的冶炼金属活动金属活动顺序顺序金属失电金属失电子能力子能力 金属离子金属离子的得电子的得电子主要冶炼主要冶炼方法方法K Ca NaK Ca NaMg Al Mg Al Zn Fe Sn Zn Fe Sn Pb (H) CuPb (

17、H) CuHg Hg Ag Ag 强强弱弱弱弱强强电解法电解法热还原法热还原法热分热分解法解法 可见可见, ,越活泼的金属越难冶炼越活泼的金属越难冶炼Pt Pt AuAu物理提物理提取法取法 以铝为例以铝为例, ,生产一吨原铝至少要消耗四吨铝土矿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资源。当前全球原铝的年产量约25002500万吨万吨, ,年消年消耗铝土矿超过一亿吨耗铝土矿超过一亿吨, ,如果照此发展下去如果照此发展下去, ,地球上的地球上的铝土矿资源就会越来越少铝土矿资源就会越来越少, ,直至有一天枯竭。直至有一天枯竭。 如果人类消费的铝能够回收利用如果人类消费的铝能够

18、回收利用, ,只要回收利只要回收利用量达到产量的二分之一用量达到产量的二分之一, ,每年就将减少铝土矿消每年就将减少铝土矿消耗量约耗量约50005000万吨万吨, ,这对保护全球铝土矿资源具有这对保护全球铝土矿资源具有极为重要的意义。其次极为重要的意义。其次, ,利用废杂原料生产一吨合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金铝锭与用铝土矿原料生产一吨原铝锭相比, ,可以可以节省节省9595以上的能源消耗。以上的能源消耗。 怎样才能使金属资源可持续发展怎样才能使金属资源可持续发展? ? 提高金属矿物的提高金属矿物的 , ,减少金属的减少金属的 , ,加强金属资源的加强金属资

19、源的 , ,使用使用代替金属材料。代替金属材料。利用率利用率使用量使用量回收和再利用回收和再利用合理开发和利用矿物资源合理开发和利用矿物资源, ,主要途径有主要途径有: :1.1.提高金属矿物的利用率提高金属矿物的利用率2.2.减少金属的使用量减少金属的使用量3.3.加强金属资源的回收和再利用加强金属资源的回收和再利用4.4.使用其他材料代替金属材料使用其他材料代替金属材料 金属的回收金属的回收金属回收的意义金属回收的意义节约矿物资源节约矿物资源; ;节约能源节约能源; ;减少环境污染减少环境污染. .金属回收的实例金属回收的实例废旧钢铁用于炼钢废旧钢铁用于炼钢; ;废铁屑用于制铁盐废铁屑用于

20、制铁盐; ;定影液用于回收银定影液用于回收银. .据有关资料统计，据有关资料统计， 每生产一吨原铝锭需要消耗能源每生产一吨原铝锭需要消耗能源213.2TJ(213.2TJ(电电能约占能约占8282), ),而生产一吨再生铝合金锭所需能源而生产一吨再生铝合金锭所需能源消耗为消耗为5.5TJ(5.5TJ(燃料约占燃料约占8080), ),仅为原铝锭生产能仅为原铝锭生产能源消耗的源消耗的2.62.6, ,优势比较明显。由于铝可以反复优势比较明显。由于铝可以反复循环使用循环使用, ,从再生铝废料中再生产铝从再生铝废料中再生产铝, ,其节能效果更其节能效果更加显著。另外加显著。另外, ,再生铝生产中二氧

21、化碳的产生量和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排放量与原铝生产相比, ,大为减少。有资料统计大为减少。有资料统计, ,再再生铝生产可比用水电生产原铝减少二氧化碳排放生铝生产可比用水电生产原铝减少二氧化碳排放量量91%,91%,比用燃油发电减少二氧化碳排放量比用燃油发电减少二氧化碳排放量9797以上以上, ,比用煤发电减少的二氧化碳排放量更多比用煤发电减少的二氧化碳排放量更多, ,环保环保效益十分显著。效益十分显著。金属的回收和资源保护金属的回收和资源保护【练习练习1 1】冶炼金属一般有下列四种方法冶炼金属一般有下列四种方法: :焦焦炭法炭法, ,水煤气水煤气( (或或HH2

22、2或或CO)CO)法法, ,活泼金属置换活泼金属置换法法, ,电解法电解法, ,四种方法在工业上均有应用。古代有四种方法在工业上均有应用。古代有（）火烧孔雀石）火烧孔雀石CuCu2 2(OH)(OH)2 2COCO3 3法炼铜法炼铜, , （）湿法炼铜，现代有（）湿法炼铜，现代有（）铝热法炼铬）铝热法炼铬, ,（）从光卤石（）从光卤石（KClMgClKClMgCl2 26H6H2 2OO）中炼镁。）中炼镁。 对它们的冶炼方法分析不正确的是对它们的冶炼方法分析不正确的是 （ ） A.A.（）用）用 B.B.（）用）用 C.C.（）用）用 D.D.（）用）用B B1.1.下列各种冶炼方法中下列各种冶炼方法中, ,可以制得相应金属的可以制得相应金属的是是 （ ）A.A.加热氧化铝加热氧化铝 B.B.加热碳酸钙加热碳酸钙C.C.电解熔融氯化钠电解熔融氯化钠 D.D.氯化钠与铝粉高温共热氯化钠与铝粉高温共热2.2.根据金属在金属活动顺序表中的位置及性根据金属在金属活动顺序表中的位置及性质质, ,推测制取下列金属最适宜的方法推测制取下列金属最适宜的方法: :NaNa ZnZn HgHg AuAu C C电解法电解法加热还原法加热还原法加热分解法加热分解法物理提取法物理提取法4.1004.100多年前多年前, ,为了表彰门捷列夫对化学的杰出贡为了表