《自然资源的合理开发与利用》第1课时示范公开课教学课件【高中化学】

第八章化学与可持续发展第一节自然资源的合理开发与利用第1课时1.通过金属冶炼原理的学习和冶炼方法的归纳，理解氧化还原反应在金属矿物开发中的应用，构建金属冶炼的思维模型。2.通过对铝的冶炼成本的计算，认识合理开发和利用金属资源的重要性和必要性。重难点学习目标少数不活泼金属以游离态存在大多数金属以化合态存在金属在自然界的存在状态如何从金属矿物中提炼金属呢？依据什么原理呢？金银黄铜矿辉铜矿123我国5000多年前开始使用青铜器3000多年前开始使用铁器20世纪开始大量使用铝型材为什么是按照这个顺序呢？与金属活动性顺序有关金属的冶炼将金属从其化合物中还原出来，用于生产各种金属材料，这一过程在工业上称为金属的冶炼。冶炼金属的依据是用还原剂把金属矿石中的金属离子还原成单质，历经三个步骤。矿石富集：除去杂质，提高矿石中有用成分含量。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。精炼：采用一定方法，提炼金属。金属离子得电子的能力是否相同？与什么有关呢？金属的冶炼

1.不活泼的金属——热分解法2HgO

2Hg+O2↑2Ag2O

4Ag+O2↑在金属活动性顺序中，排在后面的金属，其阳离子得电子的能力强，可以直接用加热的方法将它们从其化合物中还原出来。金属的冶炼2.非常活泼的金属——电解法在金属活动性顺序中，排在前面的金属，其对应的金属阳离子氧化性很弱，很难得到电子，工业上常采用电解法冶炼。MgCl2(熔融)Mg+Cl2↑电解2Al2O3(熔融)4Al+3O2↑电解冰晶石2NaCl(熔融)2Na+Cl2↑电解Na3AlF6助溶剂金属的冶炼2Al2O3(熔融)4Al+3O2↑电解冰晶石思考讨论MgCl2(熔融)Mg+Cl2↑电解为什么工业上炼铝不用AlCl3，而炼镁时不用MgO?工业上冶炼Al时用Al2O3，因为AlCl3为共价化合物，熔融态不能电离。工业上冶炼Mg时用MgCl2，因为MgO的熔点很高，耗能太大。离子化合物KCaNaMgAlZnFeSnPb(H)CuHgAgPtAu金属的冶炼3.其他金属——热还原法焦炭、一氧化碳、氢气对应的离子，得电子能力较强(1)写出用一氧化碳还原氧化铁、用氢气还原氧化铜的化学方程式。3.其他金属——热还原法(2)一些活泼金属也可作还原剂，将相对不活泼的金属从其化合物中置换出来。铝热反应金属的冶炼Fe2O3+3CO2Fe+3CO2↑高温CuO+H2

Cu+H2O高温Fe+CuSO4FeSO4+Cu2Al+Fe2O3

2Fe+Al2O3高温请你从氧化还原角度总结金属冶炼的原理。金属的冶炼3.其他金属——热还原法金属的冶炼按照1∶3的比例将铝粉和氧化铁放入反应炉中在反应炉中发生化学反应，生成金属熔液将金属熔液倒入钢轨接头处的夹具中待焊缝处完全冷区后，取下夹具对钢轨焊接面进行打磨完成焊接铝热反应的应用金属的冶炼金属冶炼的实质是使金属化合物中的金属离子得到电子被还原为金属原子的过程。金属的冶炼原理

金属的活泼性与对应离子得失电子能力的关系为：金属越活泼，其对应离子越难得电子，越难被还原为单质。Mn+(化合态)M（游离态）

ne得电子，被还原金属的冶炼金属活动性单质还原性(原子失电子能力)阳离子氧化性(离子的电子能力)金属冶炼方法电解法热还原法热分解法富集法还原剂或特殊措施K、Ca、Na、Mg、AlZn、Fe、Sn、Pb、(H)、CuHg、Ag强→弱弱→强直流电提供电子H2、CO、Al等加热或高温加热Pt、Au物理方法或化学方法总结金属冶炼的一般规律金属的发现与使用、冶炼难度、活泼性三者的关系？公元前一万年开始使用公元前八千年开始使用金银铝铜铁公元前七千年开始使用十三世纪初期开始使用十九世纪初期开始使用金属的使用与金属的活泼性有关，金属越活泼，冶炼难度越大，发现得通常越晚。合理开发利用金属矿物计算表明，生产1mol铝消耗的电能至少为1.8×106J，回收铝制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，你想到了什么？请将你的想法与同学交流。铝土矿氧化铝萤石冰晶石石油焦和沥青焦碳素电极液态铝铝锭电解铝的生产示意图合理开发利用金属矿物与生产1kg铝相关的消耗合理开发利用金属矿物成果展示铝质饮料罐的回收再利用，可以节约大量的铝土矿资源，使铝土矿得到有效利用。01废旧金属资源的再生利用肩负着提供新资源、改善环境和保护人类生存等任务，是一项功在当代、利在千秋的社会性公益事业。02合理开发利用金属矿物（1）开发环保高效的冶炼方法；（2）防止金属腐蚀；（3）加强废旧金属回收；（4）寻找金属替代品。合理开发和利用矿物资源的途径1.已知锂的金属性介于钠和镁之间，则下列能冶炼出金属锂的方法是（）A.电解法

B.热还原法C.热分解法

D.铝热法A锂是活泼金属，用电解熔融LiCl的方法冶炼。解析2.人类对某金属冶炼技术的掌握程度决定了其应用的广泛性。影响冶炼方法的主要因素是（）A.金属的活泼性大小

B.金属在地壳中的含量多少C.金属的化合价高低D.金属的导电性强弱A3.下列金属冶炼属于热还原法的是（）A.B.C.D.WO3+3H2

W+3H2O

B2NaCl(熔融)2Na+Cl2↑

电解Fe+CuSO4

Cu+FeSO4

2Ag2O

4Ag+O2↑电解熔融的氯化钠制备金属钠为电解法，A错误；加热条件下，氢气还原WO3生成W和水，属于热还原法，B正确；铁与硫酸铜溶液反应生成铜和硫酸亚铁，属于湿法炼铜，C错误；氧化银受热分解生成银和氧气，属于热分解法，D错误。解析4.有关金属的冶炼原理，下列说法正确的是（）

CA．发生的一定是置换反应

B.发生的一定是分解反应

C．发生的一定是还原反应

D．只能用金属做还原剂冶炼金属金属冶炼的本质是金属阳离子得到电子生成金属单质，发生了还原反应，即，发生的反应可能是置换反应，如：可能是分解反应，如：Mn++ne-M2Al+Fe2O3

高温MgCl2(熔融)Mg+Cl2↑，电解CuO+H2

Cu+H2O。高温Al2O3+2Fe，也金属冶炼不一定用金属做还原剂，解析如：我国古代璀璨的科技文明问题：以上金属的冶炼中涉及了哪些金属的“冶炼”？写出相关的化学方程式。北宋科学家沈括在《梦溪笔谈》中写到：“信州铅山县有苦泉，流以为涧。挹其水熬之，则成胆矾，烹胆矾则成铜。熬胆矾铁釜，久之亦化为铜。”沈括(1031-1095年)北宋官员，科学