8.1.1金属矿物的开发利用课件高一下学期化学人教版

第八章化学与可持续发展

第1节自然资源的开发利用

第1课时

金属矿物的开发利用素养目标1.了解金属在自然界中的存在形式,依据金属的活动性顺序,掌握不同金属冶炼的一般方法和原理。2.了解金属回收和资源保护的意义,体会化学在自然资源开发和利用中的意义和作用。培养科学态度与社会责任意识。【资料卡片】

自然资源与可持续发展

自然资源是人类社会发展不可或缺的自然物质基础，包括土地与土壤资源、矿产资源、生物资源、水资源、能源资源、环境资源等，根据其能否再生可以分为可再生资源和不可再生资源。可持续发展的目标是在满足人类需要的同时，强调人类的行为要受到自然界的制约，强调人类代际之间、人类与其他生物种群之间、不同国家和不同地区之间的公平。它包括经济可持续发展、社会可持续发展、资源可持续发展、环境可持续发展等方面。金属矿物的开发利用问1.金属元素的存在形式？极少数以游离态形式存在，如金、铂大多数以化合态形式存在问2.常见的金属矿物资源有哪些？金矿Au铂矿Pt赤铁矿磁铁矿硫铁矿菱铁矿黄铜矿Cu2FeS4CuFeS2斑铜矿孔雀石Fe2O3Fe3O4FeS2FeCO3CuCO3·Cu(OH)2一金属矿物的开发利用我国矿产种类齐全，总量多，但质量较差，地域分布不均，人均占有量少

一金属矿物的开发利用金属冶炼

富集冶炼精炼为什么要粉碎矿石？增大接触面积，提高反应速率，提高原料利用率由化合态（化合物）制备游离态（单质）除去杂质提高金属的比例制备高纯度的金属1．金属冶炼原理与实质(1)原理：将金属从其化合物中还原出来用于生产制造各种金属材料的过程。(2)实质：用还原剂使化合态的金属得到电子变成金属单质，即：Mn＋＋ne－→M根据金属元素活泼性的不同，金属冶炼的方法也各不相同。2、冶炼方法与金属活动性顺序

KCaNaMgAlZnFeSnPb(H)CuHgAgPtAu电解法热还原法热分解法物理方法活泼惰性焦炭COH2活泼金属让我想一想？K+Ca2+Na+Mg2+Al3+Zn2+

Fe2+

Sn2+Pb2+(H+)Cu2+Hg2+Ag+金属阳离子得电子能力氧化性逐渐增强热分解法热还原法电解法KCaNaMgAlZnFeSnPb(H)CuHgAg

①热分解法（适合一些不活泼金属）

古代炼丹术家葛洪，曾经在他的著作《抱朴子》中记载有“丹砂烧之成水银”。2Ag2O

＝

4Ag+O2↑△2HgO

＝2Hg+O2↑△大约4000年前大约2500年前大约100多年前②热还原法（适用于大部分相对活泼金属）Fe2O3+3CO

＝2Fe+3CO2

高温CuO+H2

＝Cu+H2O△2Fe2O3+3C

＝

4Fe+3CO2

高温常见的还原剂：

冶炼金属要追溯到古代，公元前6000年到7000年左右，人们就能冶炼出铜，铜镜汉武帝时铜币先秦刀币焦碳、一氧化碳、氢气等，古代中国劳动人民用木炭炼铁

我国在西汉初时已经懂得用木炭与铁矿石混合高温冶炼生铁，领先欧洲一千余年。南宋末年的工匠又掌握了用焦炭炼铁，而欧洲最早的英国直到500年后（相当于清朝乾隆末年），才掌握这一技术。铝热剂Fe2O3+2Al

＝2Fe+Al2O3高温其它的铝热反应：3MnO2+4Al

＝

3Mn+2Al2O3高温Cr2O3+2Al

＝2Cr+Al2O3高温3Co3O4+8Al

＝

9Co+4Al2O3高温

一些活泼的金属也可以作还原剂，将相对不活泼的金属从其化合物中置换出来，例如：铝铝热反应以铝粉和金属氧化物反应获得金属单质的反应。【知识拓展】铝热反应1、概念：2、原理：活泼金属置换不活泼金属。【思考】实验中镁条和氯酸钾的作用是什么？镁条为引燃剂，氯酸钾为助燃剂3、现象：Al2O3+2FeFe2O3+2Al高温铝热剂①镁条剧烈燃烧；②氧化铁粉末和铝粉发生剧烈的反应；③反应放出大量的热，并发出耀眼的白光；④纸漏斗的下部被烧穿，有熔融物落入沙中4、注意点：①镁条要打磨净表面的氧化膜，否则难以点燃；

②氧化铁粉末与铝粉要选择干燥的；

③铝粉要用没有被氧化的，否则反应难以进行。④蒸发皿中要放适量细沙。⑴焊接钢轨，⑵冶炼难熔金属，应用：⑶焰火、礼花，⑷国防、军事。MgCl2(熔融)

＝Mg+Cl2↑电解2Al2O3(熔融)＝＝4Al+3O2↑电解冰晶石2NaCl(熔融)

＝2Na+Cl2↑电解思考：电解氯化钠溶液能制得钠吗？③电解法（适用于一些非常活泼的金属）MgCl2的熔点是712℃，MgO的熔点是2800℃。

Al2O3的熔点是2070℃，而AlCl3的熔点是190℃，为什么不选择AlCl3进行电解呢？通电分解其熔融盐或氧化物的方法来冶炼④物理富集法：适用于极不活泼的金属PtAu《浪淘沙》-刘禹锡日照澄洲江雾开,涛金女伴满江隈.美人首饰侯王印,尽是沙中海底来.小结热分解法电解法热还原法其他方法冶炼汞冶炼银冶炼镁

2HgO2Hg+O2↑△2Ag2O4Ag+O2↑△冶炼钠冶炼铝2NaCl(熔融)2Na+Cl2↑电解高炉炼铁铝热反应炼铁Al2O3+2FeFe2O3+2Al高温Fe2O3+3CO2Fe+3CO2高温2Al2O3(熔融)4Al+3O2↑电解MgCl2(熔融)Mg+Cl2↑电解湿法炼铜Fe+CuSO4=Cu+FeSO4问1：冰晶石的作用？助熔剂，降低Al2O3的熔化温度问2：为啥要定期更换碳素电极？高温下，碳会被氧气氧化问3：如何从铝土矿制取氧化铝？启示1:从铝土矿制铝消耗的能量要远远高于回收铝质饮料罐得到铝消耗的能量，可知在实际生产过程中必须考虑投入与产出，要考虑成本。启示2:加强度旧金属的回收和再利用是合理开发和利用金属资源的重要途径。要树立金属垃圾也是一种宝贵资源的理念。在日常生活中，要大力倡导金属垃圾的分类回收和再利用，养成自觉珍惜自然资源、节约资源、爱惜环境和保护环境的意识。启示3:实际工业生产中，从金属矿物到纯净金属的冶炼过程是一个复杂的过程，往往涉及许多其他物质和反应，在得到所需产品的同时，也会产生废弃物。因此必须考虑废弃物的处理和生产对环境的影响，形成绿色化学观念和可持续发展意识。利用铝土矿制取氧化铝：a．酸溶法的工艺流程：上述过程中①、②反应的离子方程式分别为①

；②

；反应③的化学方程式：

。b．碱溶法的工艺流程：上述过程中①、②反应的离子方程式分别为①

；②

。AlO2-＋2H2O＋CO2===Al(OH)3↓＋HCO3-三、合理开发和利用金属资源主要途径：⒈提高金属矿物的利用率⒉开发环保高效的金属冶炼方法⒊防止金属的腐蚀⒋加强废旧金属的回收和再利用⒌使用其他材料代替金属材料金属铝的回收与利用1．下列有关金属冶炼的说法不正确的是A．金属冶炼的实质是金属阳离子被还原成单质B．用炭粉或铝粉还原铁矿石可以获取金属FeC．通过电解MgCl2溶液的方法可以获取金属MgD．冶炼铜的常用方法有火法炼铜和湿法炼铜【答案】C2．从石器、青铜器到铁器时代，金属的冶炼体现了人类文明的发展水平。如图表示了三种金属被人类开发利用的大致年限，之所以有先后，主要取决于（）【答案】DA．金属的导电性强弱B．金属在地壳中的含量多少C．金属的化合价高低D．金属的活动性强弱3．工业制备铝一般是通过铝土矿制得纯净的Al2O3，然后得到铝。而不是电解氯化铝，其主要原因是（）3是共价化合物，其熔融态不导电3生成的Cl2会污染大气3不存在【答案】A4．金属锂是密度最小的金属，等质量的金属锂能释放出更多的电子，故常用来制造高能量电池。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【答案】A5．《五金·铁》中记载：“若造熟铁，则生铁流出时，相连数尺内，低下数寸，筑一方塘，短墙抵之。其铁流入塘内，数人执柳木排立墙上……众人柳棍疾搅，即时炒成熟铁。”以下说法不正确的是（