【化学课件】金属矿物的开发利用 2022-2023学年高一下学期化学人教版（2019）必修第二册

第八章

第一节自然资源的开发利用第一课时

金属矿物的开发利用黄铜矿赤铁矿铝矿锰矿钨矿自然金自然银自然铜自然铁(1)极少数的不活泼金属(金、铂等)以游离态的形式存在。(2)绝大多数金属以化合物的形式存在。(3)在地壳中，含量最高的金属元素是铝，其次是铁。一、金属矿物的开发利用1、金属元素的存在

冶炼金属的实质是用还原的方法使金属化合物中的金属离子得到电子变成金属单质。（化合态）Mn+得电子M（游离态）（被还原）KCaNaMgAlZnFeSnPb(H)CuHgAgPtAu金属活动性逐渐减弱金属活动性不同，还原方法一样吗？金属活动顺序与金属冶炼有关系吗？2、金属冶炼的实质素材1：古代炼丹术士葛洪所著《抱朴子》中记载：“丹砂烧之成水银。”情景素材素材2：唐代诗人刘禹锡在《浪淘沙九首》中有云：“日照澄洲江雾开，淘金女伴满江隈。美人首饰侯王印，尽是沙中浪底来。”素材3：北宋科学家沈括在《梦溪笔谈》中写道：“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。”2HgO==2Hg＋O2↑∆丹砂:HgS沙里淘金Fe＋CuSO4＝FeSO4＋Cu热分解法物理方法湿法炼铜情景素材素材4：1886年是铝冶炼史上最具有划时代意义的一年，美国大学生霍尔和法国大学生埃鲁各自独立的研究出电解制铝法。在实验中，霍尔发现向氧化铝中加入冰晶石，可以使氧化铝的熔化温度从2050℃降低到950℃左右。这一创新方法，大大降低了能耗，使人们能够大规模工业化生产铝。电解法2Al2O3(熔融)====4Al＋3O2↑电解冰晶石PtAuKCaNaMgAlZnFeSnPbCuHgAg热分解法总结热还原法电解法物理方法(1)热分解法：

不活泼的金属(如Hg、Ag)用高温加热分解其氧化物的方法。2Ag2O==4Ag＋O2↑∆2HgO==2Hg＋O2↑∆3、金属冶炼的方法(2)电解法：K、Ca、Na、Mg、Al还原性太强只能用电解法，通电分解其熔融氯化物或氧化物的方法来冶炼。(适用于一些非常活泼金属)2NaCl(熔融)===2Na＋Cl2↑电解MgCl2(熔融)===Mg＋Cl2↑电解2Al2O3(熔融)

====4Al＋3O2↑电解冰晶石冰晶石的作用：降低氧化铝的熔化温度，减少能耗。根据下表回答,工业生产电解冶炼金属镁应该选择_______作原料，原因是_________________________________________；工业生产电解冶炼金属Al应该选择_________作原料，

原因是_________________________________________。物质MgCl2MgOAlCl3Al2O3熔点714℃2852℃190℃2050℃MgCl2熔点低，电解设备相对简单，成本低Al2O3AlCl3为共价化合物熔融状态下不导电拓展延伸

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对比，你想到了什么？请将你的想法和同学交流。思考与讨论资料卡片：(1)以铝土矿为原料生产1kg铝的资源及能耗铝土矿：4kg煤：0.5kg燃料油：0.25kg纯碱：0.5kg石灰：0.5kg氟化钙：0.04kg焙烧碳素：0.6kg冰晶石：0.03kg电能能耗≥6.7×107J(2)以废旧饮料罐生产1kg铝消耗资源及能耗废旧饮料罐1.01kg，电能能耗≤3.35×106J试从能源消耗和环境污染两个角度分析加强废旧金属回收利用的重要性。用铝土矿生产铝，能耗高，资源消耗量大，在生产过程中会产生大量的废气、废液及废渣，对大气、水体及土壤会产生很大污染；而用废旧饮料罐生产铝，能耗低，资源消耗量小，对环境污染很小，变废为宝，既可以减少废旧金属对环境的污染还可以提高矿物有效利用率，是可持续发展的必然要求。(3)热还原法：

对于较活泼金属(Zn、Fe、Sn、Pb、Cu)在加热的条件下，用还原剂将金属从化合物中还原出来。常用的还原剂有：H2、C、CO、Al等CuO＋H2

==Cu＋H2O∆Fe2O3＋3CO==2Fe＋3CO2

高温高炉炼铁2CuO＋C==2Cu＋CO2↑

高温拓展知识：铝热反应铝与某些难熔金属氧化物(如Fe2O3、MnO2、Cr2O3等)在高温条件下发生的置换反应，冶炼不如铝活泼的金属（Fe、Mn、Cr）。（1）概念：镁条是引燃剂，氯酸钾为助燃剂，点燃镁条，促使氯酸钾分解，释放出氧气，使镁条更剧烈燃烧，单位时间内放出更多热量，从而引发Al和Fe2O3发生反应。拓展知识：铝热反应拓展知识：铝热反应（3）原理：（2）铝热剂：铝与某些难熔金属氧化物(如Fe2O3、MnO2、Cr2O3等)在高温条件下发生的置换反应，冶炼不如铝活泼的金属（Fe、Mn、Cr）。2Al＋Fe2O3===2Fe＋Al2O3（放热反应）高温铝与金属氧化物的混合物（1）概念：镁条是引燃剂，氯酸钾为助燃剂，点燃镁条，促使氯酸钾分解，释放出氧气，使镁条更剧烈燃烧，单位时间内放出更多热量，从而引发Al和Fe2O3发生反应。

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、锰等等高熔点金属。（4）铝热反应的应用3MnO2+4Al2Al2O3+3Mn高温====Cr2O3+2Al==2Cr+Al2O3高温Fe＋CuSO4＝FeSO4＋CuCu2S＋O2==2Cu＋SO2高温(4)金属冶炼的其他方法①物理提取法：适用于极少数不活泼、以游离态存在于地壳中的金属，如金常用水洗法获得。②湿法冶金：利用溶液中发生的化学反应，对原料中的金属进行提取和分离的方法。③火法炼铜：湿法炼铜金属矿物资源有限，金属冶炼也会耗能，容易污染环境合理利用矿物资源途径提高金属矿物的利用率减少金属的使用量加强金属资源的回收和再利用使用其他材料代替金属材料二、合理利用金属资源课堂小结2Al2O3(熔融)====4Al＋3O2↑电解冰晶石PtAuKCaNaMgAlZnFeSnPbCuHgAg热分解法热还原法电解法物理方法必背反应2NaCl(熔融)===2Na＋Cl2↑电解MgCl2(熔融)===Mg＋Cl2↑电解2Al＋Fe2O3===2Fe＋Al2O3（放热反应）高温课堂巩固1．下列有关物质的工业制法中，错误的是()A．

制硅：用焦炭还原二氧化硅得硅B．

制钠：以海水为原料制得NaCl，再电解熔融NaCl得钠C．制铁：以焦炭和铁矿石为原料，用CO还原铁矿石得铁D．制铝：以铝土矿为原料，经一系列过程制得氯化铝，再电解熔融AlCl3得铝D2.下表中金属的冶炼原理与方法不完全正确的是(

)CCA.该反应中Al作还原剂B.该反应中氧化产物与还原产物的物质的量之比为1∶2C.该反应中冶炼1molFe转移2mol