高中化学必修二人教版：41金属矿物的开发利用课件

中国古代冶金史及其启示——金属矿物的开发利用启东中学徐龙胜中国古代冶金史及其启示——金属矿物的开发利用启东中学徐龙胜1高中化学必修二人教版：4-1-金属矿物的开发利用-课件2蛟龙号深潜器辽宁号航空母舰

“辽宁号”航空母舰，简称“辽宁舰”，是中国人民解放军海军第一艘可以搭载固定翼飞机的航空母舰,其主体材料是特种钢。“蛟龙号”载人深潜器是我国首台自主设计、自主集成研制的作业型深海载人潜水器，设计最大下潜深度为7000米级，也是目前世界上下潜能力最深的作业型载人潜水器。其主体材料为钛合金。蛟龙号深潜器辽宁号航空母舰“辽宁号”航空母舰，简3高中化学必修二人教版：4-1-金属矿物的开发利用-课件4中国古代冶金史

“金入于猛火，色不夺精光。自开辟以来，日月不亏明。金不失其重，日月行如常……金性不败朽，故为万物宝”

——《周易参同契》魏伯阳（东汉）

“广西诸洞产生金，洞丁皆能淘取，其碎粒如蚯蚓泥，大者如点瓜子，世名为瓜子金，其碎者如麦片，则名麸皮金，色深紫”

——《癸辛杂识续集》周密（宋）

金的冶炼中国古代冶金史“金入于猛火，色不夺精光。自开辟以来，日5金的性质：金的冶炼方法：

金的冶炼“色深紫”、性质稳定，存在游离态物理方法——淘取中国古代冶金史金的性质：金的冶炼方法：金的冶炼“色深紫”、性质稳定，存6“河上姹女，灵而最神，得火则飞，不见埃尘，鬼隐龙匿，莫知所存。将欲制之，黄芽为根”

——《周易参同契》魏伯阳（东汉）“丹砂烧之成水银，积变又还成丹砂”

——《抱朴子》葛洪（东晋）

汞的冶炼中国古代冶金史HgS汞的冶炼中国古代冶金史HgS7

汞的性质：汞的冶炼：汞的冶炼沸点较低，易与硫反应热分解法：HgSHg+SHgOHg+O2中国古代冶金史汞的冶炼沸点较低，易与硫反应热分解法：HgS8

铜矿二百五十萝，炭七百担，柴一千七百段，雇工八百余。用柴叠烧两次，共六日六夜。烈火亘天夜，则山谷如昼，铜在矿中既经烈火，皆成茱萸头，出于矿面。火愈炽，则溶液成砣，候冷，用铁锤击碎，入大旋风炉，连烹三日三夜，方见成铜，名曰生烹。

——《菽园杂记》陆荣（明）铜的冶炼中国古代冶金史铜矿二百五十萝，炭七百担，柴一千七百段，雇工八9铜的冶炼方法：1.火法炼铜铜的冶炼Cu2S+O22Cu+SO2高温中国古代冶金史铜的冶炼方法：铜的冶炼Cu2S+O22Cu+10铜的冶炼方法：1.火法炼铜2.热还原法铜的冶炼Cu2S+O22Cu+SO2高温Cu2（OH）2CO32CuO+CO2+H2OCuO+CCu+CO2高温中国古代冶金史铜的冶炼方法：铜的冶炼Cu2S+O22Cu+11“白青得铁，即化为铜”

——《淮南万毕术》刘安（西汉）“鸡屎矾……，投苦酒中涂铁，皆作铜色。

——《本草经集注》陶弘景（梁）

“饶州府德兴县大茅山，……铜山在县北三十里，唐置铜场处。山麓有胆泉，土人汲以浸铁，数日辄类朽木，刮取其屑，锻炼成铜。”

——《浸铜要略序》张潜（北宋）铜的冶炼CuSO4一种含CuSO4的矿石地名中国古代冶金史醋“白青得铁，即化为铜”铜12铜的冶炼方法：1.火法炼铜2.热还原法3.湿法炼铜铜的冶炼Cu2S+O22Cu+SO2高温Cu2（OH）2CO32CuO+CO2+H2OCuO+CCu+CO2高温CuSO4+Fe

2Cu+FeSO4中国古代冶金史铜的冶炼方法：铜的冶炼Cu2S+O22Cu+13“凡炉中炽铁用炭，煤炭居十七，木炭居十三。

——《天工开物》宋应星（明）铁和锌的冶炼Fe2O3+3CO===2Fe+3CO2高温中国古代冶金史“凡炉中炽铁用炭，煤炭居十七，木炭居十三。铁和锌14

凡“倭铅”古书本无之，乃近世所立名色。其质用炉甘石熬炼而成，繁产山西太行山一带，而荆衡次之。每炉甘石十斤，装载入一泥罐内，封裹泥固，以渐砑干，勿使见火拆裂。然后逐层用煤炭饼垫盛，其底铺薪，发火燃红。罐中炉甘石熔化成团。冷定毁罐取出，每十耗其二，即倭铅也。此物无铜收伏，入火即成烟飞去。以其似铅而性猛，故名之曰“倭”云。

——《天工开物》宋应星（明）铁和锌的冶炼ZnCO3中国古代冶金史凡“倭铅”古书本无之，乃近世所立名色。其质用炉甘石熬炼15古代炼锌设备古代炼锌设备16

铁和锌的冶炼方法：热还原法铁和锌的冶炼Fe2O3+3CO===2Fe+3CO2Fe2O3+2Al===2Fe+Al2O3高温高温中国冶金之历史铁和锌的冶炼方法：热还原法铁和锌的冶炼Fe2O3+17

铁和锌的冶炼方法：热还原法铁和锌的冶炼Fe2O3+3CO===2Fe+3CO2Fe2O3+2Al===2Fe+Al2O3高温高温中国冶金之历史铁和锌的冶炼方法：热还原法铁和锌的冶炼Fe2O3+18中国古代冶金方法之启示1.冶金方法及其规律2Ag2O==4Ag+O2↑▲2HgO==2Hg+O2↑▲高温Fe2O3+3CO===2Fe+3CO2Fe2O3+2Al===2Fe+Al2O3高温Cu2S+O2===2Cu+SO2高温CuSO4+Fe

===2Cu+FeSO4中国古代冶金方法之启示1.冶金方法及其规律2Ag2O==191.冶金方法及其规律不活泼金属：中等活泼金属：特别活泼金属：物理法或者热分解法热还原法中国古代冶金方法之启示1.冶金方法及其规律不活泼金属：物理法或者热分解法热还原法中202.冶金原理（本质）Ag2OAgCuSO4CuFe2O3Fe+10+30+20

Mn＋＋ne－=M中国古代冶金方法之启示2.冶金原理（本质）Ag2OAgCuSO421e-e-e-e-e-e-＋－Mg2+Cl-阴极反应：Mg2++2e-=Mg阳极反应：2Cl--2e-=Cl2↑总反应：MgCl2（熔融）

Mg+Cl2↑电解中国古代冶金方法之启示注：连接电池负极的叫阴极，连接电池正极的叫阳极电解法电解熔融的MgCl2e-e-e-e-e-e-＋－Mg2+Cl-阴极反应：Mg2+221.冶金方法及其规律不活泼金属：中等活泼金属：特别活泼金属：物理法或者热分解法热还原法电解法（NaMgAl）中国古代冶金方法之启示2Al2O3(熔融)=====4Al+3O2↑电解冰晶石2NaCl(熔融)====2Na+Cl2↑电解MgCl2(熔融)====Mg+Cl2↑

电解1.冶金方法及其规律不活泼金属：物理法或者热分解法热还原法电233.知识应用——铜的冶炼方法探究

孔雀石是铜的表生矿物，所以呈绿色或暗绿色，古时亦称之为“石绿”。据《本草纲目》载：“石绿生铜坑内，乃铜之祖气也，铜得紫阳之气而绿，绿久则成石，谓之石绿。”因其颜色和它特有的同心圆状的花纹犹如孔雀美丽的尾羽，故而得名，也因此尤为珍贵。孔雀石是古人炼铜常用的铜矿之一，其主要成分为（Cu₂(OH)₂CO₃），请你以孔雀石为原料，设计实验方案冶炼（制取）铜。中国古代冶金方法之启示3.知识应用——铜的冶炼方法探究孔雀石是铜的24探究方案一、湿法炼铜原材料（原铜矿）预处理Cu₂(OH)₂CO₃粉末CuSO4溶液Cu酸溶还原中国古代冶金方法之启示探究方案一、湿法炼铜原材料（原铜矿）预处理Cu₂(OH)₂25探究方案二、热还原法Cu₂(OH)₂CO₃粉末CuOCu加热还原中国古代冶金方法之启示探究方案二、热还原法Cu₂(OH)₂CO₃粉末CuOCu加热26探究方案三、电解法e-e-e-e-e-e-＋－Cu2+阴极反应：Cu2++2e-=Cu阳极反应：？？？H2？O2？中国古代冶金方法之启示探究方案三、电解法e-e-e-e-e-e-＋－Cu2+阴极反27金属矿物资源开发利用之现状与展望1.金属矿物资源开发利用之现状能耗大污染重资源枯竭金属矿物资源开发利用之现状与展望1.金属矿物资源开发利用之现282.金属矿物资源开发利用之展望（1）能耗方面（2）环境方面（3）回收利用（4）……金属矿物资源开发利用之展望2.金属矿物资源开发利用之展望（1）能耗方面金属矿物资源开发29科技前沿

生物冶金技术，又称生物浸出技术，通常指矿石的细菌氧化或生物氧化，由自然界存在的微生物进行。它们靠无机物生存，对生命无害。这些细菌“靠吃矿石为生”，化学和生物作用将金属矿物变成可溶性的硫酸盐，不可溶解的贵金属留在残留物中，铁、砷和其他贱金属，如铜、镍和锌进入溶液。溶液可与残留物分离，在溶液中和之前，采取传统的加工方式，如溶剂萃取，来回收贱金属，如铜。残留物中可能存在的贵金属，经细菌氧化后，通过氰化物提取。

生物冶金技术科技前沿生物冶金技术，又称生物浸出技术，通常指矿30科技前沿

海洋采矿，海洋占整个地球面积的71%，约3.6亿平方公里。调查结果表明，陆地上的许多金属和非金属矿在海洋中都已发现，而且有些矿藏的储量巨大。海底矿产资源主要分为海水中溶解的矿物、海底表层矿床和海底基岩矿床。

海洋采矿科技前沿海洋采矿，海洋占整个地球面积的731科技前沿

根据经合组织报告，2017年钢铁产能达到23.6亿吨，比实际需求超过约等三分之一。丹麦物理学家，诺贝尔物理学奖获得者NielsBohr认为，未来的钢材运用纳米合金技术、量子技术，使钢材的强度、延展性大幅提高，钢材的质量达到近乎完美的地步。届时刚才的种类超过10000种（2016年大约3500种）。

新技术炼钢科技前沿根据经合组织报告，2017年钢32课后思考1.电解法可制备活泼金属，为什么用电解法冶炼金属铝用的原料是Al2O3，而其它的活泼金属（如钠、镁）却用的是氯化物？2.铝热反应是个放热反应，可是却需要高温引发，如何在这个实验中创造高温条件？课后思考1.电解法可制备活泼金属，为什么用电解法冶炼金属铝用33高中化学必修二人教版：4-1-金属矿物的开发利用-课件34高中化学必修二人教版：4-1-金属矿物的开发利用-课件35二、中国古代冶金设备二、中国古代冶金设备36宋代吴俣《丹房须知》。图中，3为丹炉，丹砂经灼烧后，生成的汞蒸气经过圆釜。圆釜顶上盖有“密泥”，以防止气体逸出。汞蒸气在圆釜中经过气管(图中5)，冷凝后变成液态汞。宋代吴俣《丹房须知》。37高中化学必修二人教版：4-1-金属矿物的开发利用-课件38清人卢若腾《岛居随录》(卷下)“制伏”条中说:“铸铁不销，以羊头骨灰致之，即消融。”②那么这该是采用含磷质的骨头灰来加速炉料的熔化了，也可算是一项创举<春秋时莫邪“断发剪指，投入炉中”助夫炼铁之事，只是传说，则不可全信)。煤则各处产之，臭者烧熔而闭之成石，再凿而入炉曰礁，可五日不绝火。煎矿煮石，殊为省力。《物理小识》方以智（明）清人卢若腾《岛居随录》(卷下)“制伏”条中说:“铸铁不销，以39高中化学必修二人教版：4-1-金属矿物的开发利用-课件40请结合金属活泼性顺序表总结金属冶炼方法的一般规律：金属的活动顺序KCaNaMgAlZnFeSnPbCuHgAgPtAu金属原子失电子能力金属离子得电子能力主要冶炼方法强弱强弱电解法热还原法热分解法交流·研讨请结合金属活泼性顺序表总结强弱强弱电解法热还原法热分解法交流41中国冶金之将来中国冶金之将来42高中化学必修二人教版：4-1-金属矿物的开发利用-课件43高中化学必修二人教版：4-1-金属矿物的开发利用-课件44高中化学必修二人教版：4-1-金属矿物的开发利用-课件45高中化学必修二人教版：4-1-金属矿物的开发利用-课件46高中化学必修二人教版：4-1-金属矿物的开发利用-课件47高中化学必修二人教版：4-1-金属矿物的开发利用-课件48高中化学必修二人教版：4-1-金属矿物的开发利用-课件49高中化学必修二人教版：4-1-金属矿物的开发利用-课件50中国古代冶金史及其启示——金属矿物的开发利用启东中学徐龙胜中国古代冶金史及其启示——金属矿物的开发利用启东中学徐龙胜51高中化学必修二人教版：4-1-金属矿物的开发利用-课件52蛟龙号深潜器辽宁号航空母舰

“辽宁号”航空母舰，简称“辽宁舰”，是中国人民解放军海军第一艘可以搭载固定翼飞机的航空母舰,其主体材料是特种钢。“蛟龙号”载人深潜器是我国首台自主设计、自主集成研制的作业型深海载人潜水器，设计最大下潜深度为7000米级，也是目前世界上下潜能力最深的作业型载人潜水器。其主体材料为钛合金。蛟龙号深潜器辽宁号航空母舰“辽宁号”航空母舰，简53高中化学必修二人教版：4-1-金属矿物的开发利用-课件54中国古代冶金史

“金入于猛火，色不夺精光。自开辟以来，日月不亏明。金不失其重，日月行如常……金性不败朽，故为万物宝”

——《周易参同契》魏伯阳（东汉）

“广西诸洞产生金，洞丁皆能淘取，其碎粒如蚯蚓泥，大者如点瓜子，世名为瓜子金，其碎者如麦片，则名麸皮金，色深紫”

——《癸辛杂识续集》周密（宋）

金的冶炼中国古代冶金史“金入于猛火，色不夺精光。自开辟以来，日55金的性质：金的冶炼方法：

金的冶炼“色深紫”、性质稳定，存在游离态物理方法——淘取中国古代冶金史金的性质：金的冶炼方法：金的冶炼“色深紫”、性质稳定，存56“河上姹女，灵而最神，得火则飞，不见埃尘，鬼隐龙匿，莫知所存。将欲制之，黄芽为根”

——《周易参同契》魏伯阳（东汉）“丹砂烧之成水银，积变又还成丹砂”

——《抱朴子》葛洪（东晋）

汞的冶炼中国古代冶金史HgS汞的冶炼中国古代冶金史HgS57

汞的性质：汞的冶炼：汞的冶炼沸点较低，易与硫反应热分解法：HgSHg+SHgOHg+O2中国古代冶金史汞的冶炼沸点较低，易与硫反应热分解法：HgS58

铜矿二百五十萝，炭七百担，柴一千七百段，雇工八百余。用柴叠烧两次，共六日六夜。烈火亘天夜，则山谷如昼，铜在矿中既经烈火，皆成茱萸头，出于矿面。火愈炽，则溶液成砣，候冷，用铁锤击碎，入大旋风炉，连烹三日三夜，方见成铜，名曰生烹。

——《菽园杂记》陆荣（明）铜的冶炼中国古代冶金史铜矿二百五十萝，炭七百担，柴一千七百段，雇工八59铜的冶炼方法：1.火法炼铜铜的冶炼Cu2S+O22Cu+SO2高温中国古代冶金史铜的冶炼方法：铜的冶炼Cu2S+O22Cu+60铜的冶炼方法：1.火法炼铜2.热还原法铜的冶炼Cu2S+O22Cu+SO2高温Cu2（OH）2CO32CuO+CO2+H2OCuO+CCu+CO2高温中国古代冶金史铜的冶炼方法：铜的冶炼Cu2S+O22Cu+61“白青得铁，即化为铜”

——《淮南万毕术》刘安（西汉）“鸡屎矾……，投苦酒中涂铁，皆作铜色。

——《本草经集注》陶弘景（梁）

“饶州府德兴县大茅山，……铜山在县北三十里，唐置铜场处。山麓有胆泉，土人汲以浸铁，数日辄类朽木，刮取其屑，锻炼成铜。”

——《浸铜要略序》张潜（北宋）铜的冶炼CuSO4一种含CuSO4的矿石地名中国古代冶金史醋“白青得铁，即化为铜”铜62铜的冶炼方法：1.火法炼铜2.热还原法3.湿法炼铜铜的冶炼Cu2S+O22Cu+SO2高温Cu2（OH）2CO32CuO+CO2+H2OCuO+CCu+CO2高温CuSO4+Fe

2Cu+FeSO4中国古代冶金史铜的冶炼方法：铜的冶炼Cu2S+O22Cu+63“凡炉中炽铁用炭，煤炭居十七，木炭居十三。

——《天工开物》宋应星（明）铁和锌的冶炼Fe2O3+3CO===2Fe+3CO2高温中国古代冶金史“凡炉中炽铁用炭，煤炭居十七，木炭居十三。铁和锌64

凡“倭铅”古书本无之，乃近世所立名色。其质用炉甘石熬炼而成，繁产山西太行山一带，而荆衡次之。每炉甘石十斤，装载入一泥罐内，封裹泥固，以渐砑干，勿使见火拆裂。然后逐层用煤炭饼垫盛，其底铺薪，发火燃红。罐中炉甘石熔化成团。冷定毁罐取出，每十耗其二，即倭铅也。此物无铜收伏，入火即成烟飞去。以其似铅而性猛，故名之曰“倭”云。

——《天工开物》宋应星（明）铁和锌的冶炼ZnCO3中国古代冶金史凡“倭铅”古书本无之，乃近世所立名色。其质用炉甘石熬炼65古代炼锌设备古代炼锌设备66

铁和锌的冶炼方法：热还原法铁和锌的冶炼Fe2O3+3CO===2Fe+3CO2Fe2O3+2Al===2Fe+Al2O3高温高温中国冶金之历史铁和锌的冶炼方法：热还原法铁和锌的冶炼Fe2O3+67

铁和锌的冶炼方法：热还原法铁和锌的冶炼Fe2O3+3CO===2Fe+3CO2Fe2O3+2Al===2Fe+Al2O3高温高温中国冶金之历史铁和锌的冶炼方法：热还原法铁和锌的冶炼Fe2O3+68中国古代冶金方法之启示1.冶金方法及其规律2Ag2O==4Ag+O2↑▲2HgO==2Hg+O2↑▲高温Fe2O3+3CO===2Fe+3CO2Fe2O3+2Al===2Fe+Al2O3高温Cu2S+O2===2Cu+SO2高温CuSO4+Fe

===2Cu+FeSO4中国古代冶金方法之启示1.冶金方法及其规律2Ag2O==691.冶金方法及其规律不活泼金属：中等活泼金属：特别活泼金属：物理法或者热分解法热还原法中国古代冶金方法之启示1.冶金方法及其规律不活泼金属：物理法或者热分解法热还原法中702.冶金原理（本质）Ag2OAgCuSO4CuFe2O3Fe+10+30+20

Mn＋＋ne－=M中国古代冶金方法之启示2.冶金原理（本质）Ag2OAgCuSO471e-e-e-e-e-e-＋－Mg2+Cl-阴极反应：Mg2++2e-=Mg阳极反应：2Cl--2e-=Cl2↑总反应：MgCl2（熔融）

Mg+Cl2↑电解中国古代冶金方法之启示注：连接电池负极的叫阴极，连接电池正极的叫阳极电解法电解熔融的MgCl2e-e-e-e-e-e-＋－Mg2+Cl-阴极反应：Mg2+721.冶金方法及其规律不活泼金属：中等活泼金属：特别活泼金属：物理法或者热分解法热还原法电解法（NaMgAl）中国古代冶金方法之启示2Al2O3(熔融)=====4Al+3O2↑电解冰晶石2NaCl(熔融)====2Na+Cl2↑电解MgCl2(熔融)====Mg+Cl2↑

电解1.冶金方法及其规律不活泼金属：物理法或者热分解法热还原法电733.知识应用——铜的冶炼方法探究

孔雀石是铜的表生矿物，所以呈绿色或暗绿色，古时亦称之为“石绿”。据《本草纲目》载：“石绿生铜坑内，乃铜之祖气也，铜得紫阳之气而绿，绿久则成石，谓之石绿。”因其颜色和它特有的同心圆状的花纹犹如孔雀美丽的尾羽，故而得名，也因此尤为珍贵。孔雀石是古人炼铜常用的铜矿之一，其主要成分为（Cu₂(OH)₂CO₃），请你以孔雀石为原料，设计实验方案冶炼（制取）铜。中国古代冶金方法之启示3.知识应用——铜的冶炼方法探究孔雀石是铜的74探究方案一、湿法炼铜原材料（原铜矿）预处理Cu₂(OH)₂CO₃粉末CuSO4溶液Cu酸溶还原中国古代冶金方法之启示探究方案一、湿法炼铜原材料（原铜矿）预处理Cu₂(OH)₂75探究方案二、热还原法Cu₂(OH)₂CO₃粉末CuOCu加热还原中国古代冶金方法之启示探究方案二、热还原法Cu₂(OH)₂CO₃粉末CuOCu加热76探究方案三、电解法e-e-e-e-e-e-＋－Cu2+阴极反应：Cu2++2e-=Cu阳极反应：？？？H2？O2？中国古代冶金方法之启示探究方案三、电解法e-e-e-e-e-e-＋－Cu2+阴极反77金属矿物资源开发利用之现状与展望1.金属矿物资源开发利用之现状能耗大污染重资源枯竭金属矿物资源开发利用之现状与展望1.金属矿物资源开发利用之现782.金属矿物资源开发利用之展望（1）能耗方面（2）环境方面（3）回收利用（4）……金属矿物资源开发利用之展望2.金属矿物资源开发利用之展望（1）能耗方面金属矿物资源开发79科技前沿

生物冶金技术，又称生物浸出技术，通常指矿石的细菌氧化或生物氧化，由自然界存在的微生物进行。它们靠无机物生存，对生命无害。这些细菌“靠吃矿石为生”，化学和生物作用将金属矿物变成可溶性的硫酸盐，不可溶解的贵金属留在残留物中，铁、砷和其他贱金属，如铜、镍和锌进入溶液。溶液可与残留物分离，在溶液中和之前，采取传统的加工方式，如溶剂萃取，来回收贱金属，如铜。残留物中可能存在的贵金属，经细菌氧化后，通过氰化物提取。

生物冶金技术科技前沿生物冶金技术，又称生物浸出技术，通常指矿80科技前沿

海洋采矿，海洋占整个地球面积的71%，约3.6亿平方