8.1.1金属的冶炼课件高一下学期化学人教版

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第八章高一化学21本节重点本节难点不同金属的冶炼方法金属矿物的开发利用可再生资源:是指能够通过自然力以某一增长率保持或增加蕴藏量的自然资源。不可再生资源：指经人类开发利用后，在相当长的时期内不可能再生的自然资源。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自然资源经济可持续发展、社会可持续发展资源可持续发展、环境可持续发展可再生资源不可再生资源植物、微生物、可降解塑料袋、水资源、地热资源等金属矿产和非金属矿产(煤、石油、天然气、土壤等)、核能等可持续发展目标世界各国冲突——自然资源的争夺世界铁矿储量图示世界锂矿储量图示赤铁矿(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？游离态游离态：金、铂等极少数金属

化合态：绝大多数金属元素。

概念：Mn＋＋ne－→M纯铁利用氧化还原反应化合态游离态

赤铁矿(Fe2O3)

什么是金属的冶炼?实质：

将金属矿物中的金属从其化合物中还原出来，用于生产各种金属材料的工业过程。Mn+氧化性越强M对应还原性越弱越活泼得金属越难冶炼越不活泼得金属越容易冶炼金属的存在状态和活泼性

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？金属的使用时间NaMgAlZnFeSnPbCuHgAgPtAu约200年前约3000年前铁器时代约5000年前青铜时代约10000年前金属越活泼越难被还原，使用的时间越晚。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金属的冶炼方法

金属的冶炼富集法：适用于极不活泼的金属的冶炼如

PtAuK

Ca

Na

Mg

Al

Zn

Fe

Sn

Pb

(H)

Cu

Hg

Ag

Pt

Au《浪淘沙》-刘禹锡千淘万漉虽辛苦，吹尽狂沙始到金。美人首饰侯王印，尽是沙中浪底来。

淘金原理：金的密度比沙大直接开采物理方法材料:物理方法2HgO

2Hg+O2↑2Ag2O

4Ag+O2↑化学方法——热分解法①热分解法：适用于不活泼的金属冶炼如

Hg

AgHgS

2Hg+S↑丹砂K

Ca

Na

Mg

Al

Zn

Fe

Sn

Pb

(H)

Cu

Hg

Ag

Pt

Au水银乃至阴毒物，因火煅丹砂(HgS)而出——《本草纲目》化学方法——电解法③

电解法：适用于非常活泼的金属冶炼MgCl2(熔融)===Mg+Cl2↑电解2Al2O3(熔融)===4Al+3O2↑电解冰晶石2NaCl(熔融)===2Na+Cl2↑电解K

Ca

Na

Mg

Al

Zn

Fe

Sn

Pb

(H)

Cu

Hg

Ag

Pt

Au为什么为什么冶炼Na、Mg都是电解其熔融氯化物，而冶炼Al却电解其熔融氧化物?电解铝时加入冰晶石的作用是什么?NaCl、MgCl2的熔点更低AlCl3虽然熔点很低，但是AlCl3是共价化合物，在熔融条件下不能导电【特别提示】冰晶石（Na3AlF6）降低熔化Al2O3所需温度，降低能耗。化学方法——电解法氯化铝的分子结构示意图ClClClClClClAlAl古代中国劳动人民用木炭炼铁常见的还原剂：焦碳一氧化碳氢气活泼金属等CuO+H2Cu+H2OFe2O3+3CO2Fe+3CO2高温化学方法——热还原法现代炼铁高炉燃烧温度控制在2250-2350℃铝热反应实验现象1.镁条剧烈燃烧，放出大量的热，发出耀眼的白光。2.纸漏斗的下部被烧穿，有熔融物落入沙中。3.熔融物可以被磁铁吸引。化学方法——热还原法铝热反应Fe2O3+2Al2Fe+Al2O3

在高温条件下，金属铝与金属氧化物发生置换反应，得到相应的金属单质，同时释放出大量的热(放出的热可以将置换出的金属融化）。铝热剂：铝与金属氧化物混合物助燃剂：KClO3，分解得O2，加速镁带燃烧，放出更多的热注意：高温是反应的引发条件，反应本身放出大量的热化学方法——热还原法铝热反应Fe2O3+2Al2Fe+Al2O3

铝热反应通常用来冶炼熔点很高但活动性比铝弱的金属，如钴、锰、钒、钨等，也可以用于野外焊接。Cr2O3+2Al=2Cr+Al2O3高温化学方法——热还原法

铝热反应为放热反应，放出的热可以维持反应继续进行，因此不需要持续加热。

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。一是防止蒸发皿炸裂，二是防止生成的熔融物溅出。1.铝热反应需要高温条件，是否还需要持续加热？3.蒸发皿中铺少量细沙的作用是什么？2.实验中，镁条、氯酸钾的作用是什么？引发反应的操作是什么？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》。高温高温湿法炼铜火法炼铜综合成本、转化率、环境友好等因素，你会选择哪种方案?热还原法

Cu2S+O2===2Cu+SO2;2CuO+C===2Cu+CO2↑

Fe+CuSO4

=FeSO4+Cu化学方法——其他方法Na(l)+KCl==K(g)+NaCl高温化学方法——其他方法K极易溶解在熔融的KCl中利用沸点的差异使钾从其中蒸发出来任务二：总结归纳金属冶炼规律人类历史冶炼金属时间表：金属元素符号冶炼时间冶炼原理冶炼条件金Au前6000年物理富集、筛选法银Ag前5000年热分解法400℃汞Hg前3000年热分解法500℃铜、锡Cu、Sn前5000年800℃1200℃铁Fe前2500年锌Zn1746年铝Al1827年镁、钙Mg、Ca1808年钠、钾Na、K1807年热还原法汉弗莱·戴维(H.Davy，1778-1829)？1807年戴维用电解的方法得到钠、钾，1808年又电解得到镁、钙、锶、钡。电解法KCaNaMgAlZnFeSnPb(H)CuHgAgPtAu活泼电解法(氧化物、氯化物)较活泼热还原法(C、CO、H2、Al等)不活泼热分解法(氧化物)物理方法钒、铬、锰、钴制备方法模型：金属使用、冶炼与金属活动性的关系很稳定铜、银、金器约5000年前铁器约2500年前铝器约200年总结：人类使用金属年代的先后跟金属的那些因素有关？①金属的活动性②与人类的冶炼技术有关(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 （

）√√×××铝土矿的主要成分为氧化铝、氧化铁和二氧化硅。工业如何得到金属铝：铝土矿a过量的NaOHb盐酸①②③c④d电解Al⑤

请判断流程中的a、b、c、d分别是什么物质？写出反应①、②、③、④、⑤5步反应反应方程式。了解从铝土矿提取铝的流程，明晰工业流程分析模型Al2O3Fe2O3SiO2①HClAlCl3FeCl3SiO2固体②过量NaOH过滤Na[Al(OH)4]Fe(OH)3固体③通过量CO2Al(OH)3④加热Al2O3过滤电解⑤Al原料预处理（得到纯度高、含量高的氧化铝固体）核心反应自然资源开发面临的问题矿石冶炼过程中的“三废”问题估计一些矿物可开采的年限合理开发利用自然资源（1）资源有限且分布不均