人教版高中化学必修化学2第四章第一节开发利用金属矿物和海水资源（第1课时）（完整版）2

江西省教育信息技术研究“十二五”规划2012年度课题《基于网络的高中化学课件库的建设与应用研究》

（课题编号：GDK-2012-G-72883）

主持人：桂耀荣2024/8/612024/8/62第四章化学与自然资源的开发利用第一节开发利用金属矿物和海水资源第1课时新课标人教版高中化学课件系列化学必修22024/8/63黄铜矿赤铁矿铝矿锰矿钨矿锌矿自然界矿物中的金属元素存在形态?天然金Au天然铂Pt金属矿物的开发利用2024/8/64人类最早发现和应用的金属金属矿物的开发利用2024/8/65C+2CuO==CO2↑+2Cu高温铜镜汉武帝时铜币先秦刀币

铜是人类第一种大量使用的金属，结束了漫长的“石器时代”。

在公元前6000年到7000年左右，人类开始迈进了象征古代文明开端的“铜器时代”。资料卡片Cu2(OH)2CO3＝2CuO+H2O+CO2↑孔雀石金属矿物的开发利用2024/8/66这是英法联军洗劫焚毁世界建筑史上最杰出的园林——圆明园后，被劫掠到国外的珍贵文物——铜虎头，2000年在香港被拍卖。由中国派员出高价将其赎回。记住我们的国耻：中国还有上百万件珍贵文物流失海外金属矿物的开发利用2024/8/67人类最早是在由天而降的陨石中获得单质铁的，陨石中含铁量高达90%以上。古代阿拉伯人曾传说“天上的金雨落进沙漠里变成了黑色的铁”。济南陨铁新疆陨铁南极洲陨铁金属矿物的开发利用2024/8/68一、金属的冶炼人们日常应用的金属材料，多为合金或纯金属，这就需要把金属从矿石中提炼出来，这就是人们常说的金属的冶炼。1.金属冶炼的实质利用氧化还原反应，使金属化合物中的金属阳离子得到电子变成金属原子。即：Mn++ne-M想一想:要使金属矿物转化为金属单质,金属元素的化合价如何变化,发生什么反应?金属矿物的开发利用2024/8/69结论：①金属位置越靠后，越易被还原，用一般的还原方法即可；

②金属位置越靠前，越难被还原，要用较强的还原手段来还原金属活动性顺序大约100多年前大约2500年前大约4000年前KCaNaMgAlZnFeSnPb(H)CuHgAgPtAu金属矿物的开发利用2024/8/610金属活动性顺序KCaNaMgAlZnFeSnPb(H)CuHgAgPtAu金属活动性由强逐渐减弱(1)热分解法(2)热还原法(3)电解法二、金属冶炼的方法的选择快速阅读课本88页内容，找出金属冶炼有多少种方法，分别是什么？适用于金属活动顺序表中的哪些金属?要根据金属的活动性顺序不同，采取不同的冶炼方法金属矿物的开发利用2024/8/611（1）热分解法练习:写出HgO、Ag2O受热分解的化学方程式（适用Hg及其以后的不活泼金属）KCaNaMgAlZnFeSnPb(H)CuHgAgHgAg2HgO＝2Hg+O2↑△2Ag2O＝4Ag+O2↑△金属矿物的开发利用2024/8/612（2）热还原法

适用于金属活动性顺序表中的中间的多数金属。它是金属冶炼的常用方法。常用的还原剂有：活泼金属、CO、H2、C(焦炭)KCaNaMgAlZnFeSnPb(H)CuHgAgZnFeSnPb(H)Cu金属矿物的开发利用2024/8/613湿法炼铜:Fe+CuSO4＝FeSO4+Cu火法炼铜:Cu2S+O2＝2Cu+SO2高温金属矿物的开发利用2024/8/614实验4-1铝热反应金属矿物的开发利用2024/8/6152Al+Fe2O32Fe+Al2O3高温反应现象：镁条剧烈燃烧，发出耀眼的白光，纸漏斗内剧烈反应，纸漏斗被烧穿，有熔融物落入沙中，沙子上落有黑色铁珠。铝热剂：铝与氧化铁的混合物镁条为引燃剂氯酸钾为助燃剂金属矿物的开发利用2024/8/616铝热反应的应用

铝热反应的原理可以应用在生产上，如用于焊接钢轨。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，冶炼钴、铬、锰等。金属矿物的开发利用2024/8/617请写出MnO2、Cr2O3分别与Al反应的化学方程式。结论：铝也是还原剂，在一定的条件下与某些金属氧化物反应，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。铝＋某些金属氧化物Al2O3＋金属高温3MnO2+4Al===3Mn+2Al2O3高温Cr2O3+2Al===2Cr+Al2O3高温金属矿物的开发利用2024/8/618

法国皇帝拿破仑是一个喜欢炫耀自己的人。他常常大摆宴席，宴请天下宾客。每次宴会，他总是摆出一副高人一等的样子。餐桌上的用具几乎全是用银制成的，唯有他自己用的那一个碗却是铝制品。为什么贵为法国皇帝，在当时却不用高贵而亮丽的银碗，而用色泽要暗得多的铝碗呢？思考金属矿物的开发利用2024/8/619拿破仑与铝碗100多年前，为了表彰门捷列夫对化学的杰出贡献，英国皇家学会不惜重金制作了一个比黄金还要贵重的奖杯——铝杯，赠送给门捷列夫。金属矿物的开发利用2024/8/620

由于早期炼铝十分困难，所以铝的价格十分昂贵，一度超越金银之上，直至19世纪上半叶，铝还是欧洲许多高级珠宝店的高档货。金属矿物的开发利用2024/8/621

自从美国青年化学家霍尔发明电解制铝法后，制铝工艺不断改进，现在人们已经熟练掌握了从铝土矿（主要成分是Al2O3，当然还有很多其它杂质）中冶炼铝的技术，使得制铝成本大大下降，铝的价格也一降千丈，走入千家万户。金属矿物的开发利用2024/8/622金属矿物的开发利用2024/8/623

今天铝的产量仅次于钢铁了，铝及铝合金成为现代文明不可缺少的金属，铝在工业上被称为“钢精”，因为它的合金不但轻，而且强度足以替代钢铁，铝除了用于建材之外，还被用于航天工业，如我国第一颗人造卫星东方红一号，外壳全部用铝合金制成，美国的阿波罗—11号宇宙飞船所用的金属材料中，铝及合金占75%左右，可以说人类送上太空的金属中，铝是最多的了。注意：正常人的人体内，每70公斤体重约含61毫克铝。铝摄入过多却是对人体有害的，经研究表明，铝元素能渗入人脑，与神经元细胞释放出来的具有传递信息功能的有机碱反应，导致神经系统传递信息受阻，引起老年痴呆。金属矿物的开发利用2024/8/624古代中国劳动人民用木炭炼铁

我国古代炼铁工业长期领先于世界，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。金属矿物的开发利用2024/8/625Fe2O3＋3CO2Fe＋3CO2高温高炉炼铁金属矿物的开发利用2024/8/626金属矿物的开发利用2024/8/627⑶电解法在金属活动性顺序中，K、Na、Ca、Al等几种金属的还原性很强，这些金属的阳离子难得电子，因此不能用一般的方法和还原剂使其从化合物中还原出来，而只能用通电分解其熔融盐或氧化物的方法来冶炼。KCaNaMgAlZnFeSnPb(H)CuHgAgPtAuKCaNaMgAl金属矿物的开发利用2024/8/6282NaCl(熔融)═2Na+Cl2↑电解金属矿物的开发利用2024/8/629练习:

写出电解MgCl2、Al2O3的化学方程式MgCl2

═Mg+Cl2↑电解(熔融)2Al2O3═4Al+3O2↑电解(熔融)冰晶石金属矿物的开发利用2024/8/630镁在地壳中含量只有铝的四分之一，而且镁比铝更加活泼，所以要想矿物质中获取镁，代价比铝更高。海洋中含有大量的氯化镁，海水又咸又苦。咸是因为含有氯化钠，苦是因为含有氯化镁，同样道理，粗盐易潮解是因为其中含有较多的氯化镁，而氯化镁易吸水。据估算，假如每年从海水中提取1亿吨镁再过一百万年，海水中镁的含量也只会从目前的0.13%降低到0.12%，即只减少了万分之一。可谓取之不尽，用之不竭。金属矿物的开发利用2024/8/631

以铝为例，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2500万吨，年消耗铝土矿超过一亿吨，如果照此发展下去，地球上的铝土矿资源就会越来越少，直至有一天枯竭。如果人类消费的铝能够回收利用，只要回收利用量达到产量的二分之一，每年就将减少铝土矿消耗量约5000万吨，这对保护全球铝土矿资源具有极为重要的意义。其次，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，可以节省95％以上的能源消耗。你知道吗？金属矿物的开发利用2024/8/632据有关资料统计，每生产一吨原铝锭需要消耗能源213.2TJ(电能约占82％)，而生产一吨再生铝合金锭所需能源消耗为5.5TJ(燃料约占80％)，仅为原铝锭生产能源消耗的2.6％，优势比较明显。由于铝可以反复循环使用，从再生铝废料中再生产铝，其节能效果更加显著。另外，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，大为减少。有资料统计，再生铝生产可比用水电生产原铝减少二氧化碳排放量91%，比用燃油发电减少二氧化碳排放量97％以上，比用煤发电减少的二氧化碳排放量更多，环保效益十分显著。

小资料金属矿物的开发利用2024/8/633合理开发和利用矿物资源，主要途径有：1、提高金属矿物的利用率2、减少金属的使用量3、加强金属资源的回收和再利用4、使用其他材料代替金属材料……………金属矿物的开发利用2024/8/634(1)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何为自然资源与可持续发展。如何合理利用矿物资源，坚持可持续发展战略？(2)意义节约矿物资源节约能源减少环境污染阅读教材P89最后一段阅读教材P88资料卡片金属矿物的开发利用2024/8/635金属的回收和环境保护回收金属的意义：（1）节约矿物资源（2）节约能源（3）减少环境污染金属铝的回收与利用金属矿物的开发利用2024/8/636表4-1常见金属的冶炼原理金属冶炼原理FeFe2O3+3CO===2Fe+3CO2(高炉炼铁)Fe2O3+2Al===2Fe+Al2O3(铝热法炼铁)高温高温CuCu2S+O2===2Cu+SO2(火法炼铜)Fe+CuSO4===FeSO4+Cu(湿法炼铜)高温MgMgO+C===Mg+CO↑MgCl2(熔融)===Mg+Cl2↑高温Al2Al2O3(熔融)===4Al+3O2↑电解冰晶石Na2NaCl(熔融)===2Na+Cl2↑电解电解金属矿物的开发利用2024/8/637KCaNaMgAlZnFeSnPb(H)CuHgAgPtAu金属单质的还原性减弱，金属离子的氧化性增强电解法热还原法热分解法物理提取法金属活动性顺序与金属的冶炼方法小结(1)为什么不同的金属的冶炼方法不同?(2)为什么人类使用铁器比使用铜器晚?金属矿物的开发利用2024/8/638练习1、下列各种冶炼方法中，可以制得相应金属的是（）A、加热氧化铝