8.1.1 金属矿物的开发与利用（课件）-高一化学同步教学（人教版2019必修第二册）

第一课时

金属矿物的开发利用第八章化学与可持续发展第一节化学资源的开发利用

资源、能源、材料、环保、健康、安全等是当今社会重要的研究主题，化学与这些主题密切相关，在其研究与应用中发挥着重要作用。按照绿色化学思想和循环经济原则，利用化学变化可以改变原有物质的组成和结构，合成新物质，使之具有更加优异的性能;可以科学、安全、有效和合理地开发自然资源和使用各种化学品，为建设美丽家园发挥化学科学的重要价值。第八章介绍素养要求1.了解金属在自然界中的存在形式，理解金属冶炼的一般原理，掌握活泼性不同的金属冶炼的一般方法，形成金属冶炼方法知识模型，培养证据推理与模型认知能力。2.了解铝的冶炼原理。1．分类任务一

自然资源2．可持续发展经济可持续发展、社会可持续发展资源可持续发展、环境可持续发展1992年6月于巴西里约热内卢举行的联合国环境与发展大会

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。任务一

自然资源【问题情境】生活生产国防科技应用广泛的金属1乙醇的物理性质、组成和结构任务二

金属矿物的开发利用赤铁矿(Fe2O3)磁铁矿(Fe3O4)黄铁矿(FeS2)黄铜矿(CuFeS2)铝土矿(Al2O3)自然金自然铂陨铁金属元素在自然界中有哪些存在形式？游离态任务二

金属矿物的开发利用1.金属元素在自然界中的存在形态游离态：金、铂等极少数金属化合态：绝大多数金属元素。2.金属的冶炼纯铁利用氧化还原反应化合态游离态

Mn＋＋ne－→M金矿Au铂矿Pt赤铁矿(Fe2O3)金属元素铝土矿(Al2O3)软锰矿(MnO2)任务二

金属矿物的开发利用金属的存在状态和活泼性金属越活泼越难被还原，使用的时间越晚。根据下图人类冶炼金属的历史时间分析推测人类发现和使用金属材料受哪些因素的影响？为什么？思考交流任务二

金属矿物的开发利用KCaNaMgAlZnFeSnPb(H)CuHgAgPtAu电解法热还原法热分解法物理方法与金属的存在状态和活泼性有关

古法炼汞电解制钠古法炼铁淘金3.金属的冶炼方法任务二

金属矿物的开发利用KCaNaMgAlZnFeSnPbCuHgAg

PtAu(1)

物理方法(惰性金属Pt、Au)HgSHg+S古代炼丹术士葛洪的《抱朴子》中“丹砂(HgS)烧之成水银”(2)

热分解法(不活泼的金属Hg、Ag)2Ag2O4Ag+O2↑2HgO2Hg+O2↑千淘万漉虽辛苦，吹尽狂沙始到金。美人首饰侯王印，尽是沙中浪底来。——刘禹锡《浪淘沙》任务二

金属矿物的开发利用(2)热还原法(Zn—Cu中等活泼金属

)【回顾】初中已经学过的高炉炼铁和氢气还原氧化铜。Fe2O3+3CO2Fe+3CO2

高温CuO+H2Cu+H2O高温常用的还原剂有：CO、H2、C、活泼金属（eg：Al）任务二

金属矿物的开发利用铝热反应③应用：焊接钢轨、冶炼金属（如Fe、Cr、Mn等）①试剂：氧化铁（金属氧化物）、Al、氯酸钾、镁带②反应原理：反应现象：镁条剧烈燃烧，放出大量的热，发出耀眼白光，纸漏斗内剧烈反应，纸漏斗被烧穿，有熔融物落入沙中。Fe2O3+2Al2Fe+Al2O3高温引燃剂助燃剂任务二

金属矿物的开发利用(4)电解法(KCaNaMgAl很活泼的金属

)2NaCl(熔融)2Na+Cl2↑电解MgCl2(熔融)Mg+Cl2↑电解2Al2O3(熔融)4Al+3O2↑电解冰晶石【特别提示】冰晶石（Na3AlF6）降低熔化Al2O3所需温度，降低能耗。KCaNaMg的冶炼选择电解氯化物，Al的冶炼选择Al2O3

任务二

金属矿物的开发利用【交流讨论】结合下列表格物质的熔沸点数据分析，为什么冶炼镁时，选择MgCl2而不是MgO？为什么冶炼铝时，选择Al2O3而不是AlCl3？物质MgOAl2O3MgCl2AlCl3熔点/℃28522054714190（以分子形式存在）沸点/℃360029801412180MgO熔点高，耗能多AlCl3是共价化合物，熔融状态下不导电。任务二

金属矿物的开发利用(5)其他方法：湿法炼铜火法炼铜信州铅山县有苦泉，流以为涧。其水熬之，则成胆矾，烹胆矾则成铜。熬胆矾铁釜，久之异化为铜。——沈括《梦溪笔谈》用矿(硫化矿，主要成分为Cu2S)二百五十箩……入大旋风炉，连烹(灼烧)三日三夜，方见成铜。——明·陆容《菽园杂记》Fe＋CuSO4=FeSO4＋Cu【归纳总结】任务二

金属矿物的开发利用金属冶炼方法与金属活泼性关系(1)利用化合物冶炼金属时,金属元素一定发生还原反应

（

）(2)越活泼的金属元素,人类利用的越晚

（

）(3)用热还原法冶炼金属时,可以用H2将Mg从其化合物中还原出来

（

）(4)可以通过电解饱和食盐水的方法获取金属钠

（

）(5)可以通过电解熔融的MgO和AlCl3来制备金属Mg、Al （

）概念辨析√√×××任务二

金属矿物的开发利用2合理开发和利用金属矿物资源任务二

合理开发和利用金属矿物资源矿石冶炼过程中的“三废”问题估计一些矿物可开采的年限任务二

合理开发和利用金属矿物资源(1)金属矿物资源有限且分布不均匀。(2)冶炼金属的过程中会消耗大量能量且易造成环境污染。(3)金属腐蚀现象严重会造成大量损失。2．金属资源利用的可持续发展(1)提高金属矿物的利用率(2)开发环保高效的金属冶炼方法(3)防止金属腐蚀(4)加强废旧金属的回收和再利用(5)使用其他材料代替金属材料1.原因任务二

合理开发和利用金属矿物资源计算表明，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得到铝相比，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，你想到了什么？交流讨论任务二

合理开发和利用金属矿物资源启示录1．实际过程中必须考虑投入与产出，要考虑成本。2．加强废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。3．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。任务二

合理开发和利用金属矿物资源Al2O3

Fe2O3

SiO2MgO过滤过量盐酸SiO2AlCl3FeCl3MgCl2NaOH溶液过滤Fe(OH)3Mg(OH)2NaAlO2NaClNaOHCO2过滤Al(OH)3NaHCO3NaCl加热Al2O3电解Al铝元素在地壳中主要以铝土矿（主要成分是Al2O3，含SiO2、Fe2O3、MgO等杂质）的形式存在，那么如何从铝土矿中提取铝呢？【方法一】.酸溶法工业流程写出与Al有关的离子方程式。①________________________；②__________________________；③________________________________。Al2O3＋6H＋=2Al3＋＋3H2OAl3＋＋4OH－=[Al(OH)4]－

工业炼铝铝元素在地壳中主要以铝土矿（主要成分是Al2O3，含SiO2、Fe2O3、MgO等杂质）的形式存在，那么如何从铝土矿中提取铝呢？Al2O3

Fe2O3

SiO2MgONaOH溶液Fe2O3MgONaAlO2Na2SiO3NaOH盐酸H2SiO3NaClAlCl3氨水Al(OH)3过滤过滤过滤NH4ClNaCl加热Al2O3Al电解【方法二】碱熔法工业流程写出与Al有关的离子方程式。④_________________________________；⑤_______________________________；⑥_________________________________。Al2O3＋3H2O+2OH－=2[Al(OH)4]－[Al(OH)4]－＋4H＋=Al3＋＋4H2O

任务二

合理开发和利用金属矿物资源小组小结

KCaNaMgAlZnFeSnPbCuHgAgPtAu电解法热还原法热分解法物理方法当

堂

练

习3任务四

限时训练1.(2023·陕西长安一中高一期中)下列反应中,反应后固体物质增重的是()A.氢气通过灼热的CuO粉末

B.二氧化碳通过Na2O2粉末C.铝与Fe2O3发生铝热反应

D.加热氧化银冶炼AgB任务四

限时训练2.(2023·济南高一检测)下列反应原理中,不符合工业冶炼金属实际情况的是C3.(2023·长沙高一期中)西汉刘安所著的《淮南万毕术》中有“曾青得铁,则化为铜,外化而内不化”,