《開發(fā)利用金屬礦物》課件

1、1第四章第四章 化學(xué)與自然資源的開發(fā)與利用化學(xué)與自然資源的開發(fā)與利用第一節(jié)第一節(jié) 開發(fā)利用金屬礦物和海水資源開發(fā)利用金屬礦物和海水資源 2 一、金屬礦物的開發(fā)和利用一、金屬礦物的開發(fā)和利用1、請思考、請思考（1）請同學(xué)們列舉出常見金屬的請同學(xué)們列舉出常見金屬的名稱？越多越好！它們的活動順序名稱？越多越好！它們的活動順序如何？如何？（2）、金屬元素在自然界中的存）、金屬元素在自然界中的存在形式？在形式？化合價如何？化合價如何？ 3n除了金、鉑等極少數(shù)金屬外，絕大多數(shù)金屬以除了金、鉑等極少數(shù)金屬外，絕大多數(shù)金屬以化合物的形式存在于自然界。在化合物中金屬化合物的形式存在于自然界。在化合物中金屬均為正

2、化合價。均為正化合價。 4 黃銅礦黃銅礦赤鐵礦赤鐵礦鋁礦鋁礦錳礦錳礦鎢礦鎢礦鋅礦鋅礦5人們在生活和生產(chǎn)中使用的金屬材料多是合人們在生活和生產(chǎn)中使用的金屬材料多是合金或純金屬，這就需要金或純金屬，這就需要把金屬從其化合物中把金屬從其化合物中還原出來，用于生產(chǎn)和制造各種金屬材料，還原出來，用于生產(chǎn)和制造各種金屬材料，這個過程就是金屬的冶煉。這個過程就是金屬的冶煉。62 2、金屬的冶煉金屬的冶煉 冶煉金屬的實質(zhì)是用還原的方法使冶煉金屬的實質(zhì)是用還原的方法使金屬化合物中的金屬離子得到電子變成金屬化合物中的金屬離子得到電子變成金屬。金屬。n+n+M M得電子得電子M M（被還原）（被還原）7+n+nM

3、M礦石中的金屬是礦石中的金屬是: :分析分析: :得得電子電子, , 被還原被還原化合態(tài)化合態(tài)( (除金鉑）除金鉑）M M0 0K Ca Na Mg Al Zn Fe Sn Pb(H)Cu Hg Ag Pt AuK Ca Na Mg Al Zn Fe Sn Pb(H)Cu Hg Ag Pt Au金屬失電子能力逐漸減弱金屬失電子能力逐漸減弱對應(yīng)陽離子得電子能力逐漸增強對應(yīng)陽離子得電子能力逐漸增強K Ca Na Mg AlK Ca Na Mg Al Zn Fe Sn Pb(H)Cu Zn Fe Sn Pb(H)Cu Hg AgHg Ag Pt AuPt Au金屬活動性不同，所用的還原方法金屬活動性

4、不同，所用的還原方法一樣一樣嗎？嗎？8熱分解法熱分解法: :適用于金屬活動性順序表中適用于金屬活動性順序表中銅以銅以后后的金屬冶煉。的金屬冶煉。 Hg AgHg Ag電解法電解法:適用于鉀、鈉、鈣、鋁等適用于鉀、鈉、鈣、鋁等活潑金屬活潑金屬的冶煉。的冶煉。 K Ca Na Mg Al熱還原法熱還原法: :適用于金屬活動性順序表適用于金屬活動性順序表中部中部的的金屬冶煉金屬冶煉 Zn Fe Sn Pb (H) CuZn Fe Sn Pb (H) Cu K Ca Na Mg Al Zn Fe Sn Pb(H)Cu Hg Ag3 3、金屬冶煉的方法、金屬冶煉的方法9簡單，實用，節(jié)省的原則簡單，實用，

5、節(jié)省的原則1.1.熱分解法熱分解法 有些不活潑金屬僅用熱分解法就能制得。有些不活潑金屬僅用熱分解法就能制得。 在金屬活動性順序表中，位于銅后面的某些在金屬活動性順序表中，位于銅后面的某些金屬的氧化物受熱能分解。金屬的氧化物受熱能分解。冶煉方法的選擇原則冶煉方法的選擇原則: :2Ag2Ag2 2O = 4Ag + OO = 4Ag + O2 22HgO = 2Hg + O2HgO = 2Hg + O2 2102 2電解法電解法 在金屬活動性順序中，鉀、鈉、鈣、鎂、鋁在金屬活動性順序中，鉀、鈉、鈣、鎂、鋁等幾種金屬的等幾種金屬的還原性還原性很強很強，這些金屬都很容易失，這些金屬都很容易失去電子，而

6、它們的陽離子很難得到電子，因此不去電子，而它們的陽離子很難得到電子，因此不能用一般的方法和還原劑使其從化合物中還原出能用一般的方法和還原劑使其從化合物中還原出來，而只能用來，而只能用電解電解其其熔融鹽熔融鹽或或氧化物氧化物的方法來冶的方法來冶煉。煉。2Al2Al2 2O O3 3( (熔融熔融)= 4Al + 3O)= 4Al + 3O2 2 電解電解冰晶石冰晶石2NaCl(2NaCl(熔融熔融) = 2Na + Cl) = 2Na + Cl2 2電解電解MgClMgCl2 2( (熔融熔融) = Mg + Cl) = Mg + Cl2 2 電解電解11高溫高溫FeFe2 2O O3 3 +

7、3CO = 2Fe + 3CO+ 3CO = 2Fe + 3CO2 23.3.熱還原法熱還原法 多數(shù)金屬的冶煉過程屬于熱還原法。多數(shù)金屬的冶煉過程屬于熱還原法。 常用的還原劑有常用的還原劑有焦炭、一氧化碳、氫氣和活潑金屬焦炭、一氧化碳、氫氣和活潑金屬2CuO+ 2CuO+ C = 2Cu + C = 2Cu + CO2 2加熱加熱FeFe2 2O O3 3 + 2 Al = 2Fe + Al+ 2 Al = 2Fe + Al2 2O O3 3高溫高溫12K Ca Na Mg Al Zn Fe Sn PbK Ca Na Mg Al Zn Fe Sn Pb（H H）Cu Hg AgCu Hg Ag

8、電解法電解法熱還原法熱還原法K Ca Na Mg AlK Ca Na Mg Al Zn Fe Sn PbZn Fe Sn Pb（H H）CuCu Hg AgHg Ag 同種同種金屬可以有金屬可以有不同不同的冶煉方法的冶煉方法: : 如如 Cu Cu 既既可用可用還原法還原法, , 也可用也可用電解法電解法, , 根據(jù)其不同用途選根據(jù)其不同用途選擇不同的冶煉方法。擇不同的冶煉方法。 活潑活潑 中等活中等活 不活潑不活潑（C C、COCO、H H2 2、AlAl等）等）（氧化物、氯化物）（氧化物、氯化物）（氧化物）（氧化物）13實驗實驗4 41 1 鋁熱反應(yīng)鋁熱反應(yīng)1 1、鎂條鎂條的作用是什么？的

9、作用是什么？2 2、氯酸鉀氯酸鉀的作用是什么？的作用是什么？引燃劑引燃劑反應(yīng)現(xiàn)象反應(yīng)現(xiàn)象：鎂條劇烈燃燒，火：鎂條劇烈燃燒，火星四射，放出大量的熱，發(fā)出星四射，放出大量的熱，發(fā)出耀眼的白光，紙漏斗內(nèi)劇烈反耀眼的白光，紙漏斗內(nèi)劇烈反應(yīng)，紙漏斗被燒穿，有熔融物應(yīng)，紙漏斗被燒穿，有熔融物落入沙中。落入沙中。FeFe2 2O O3 3+ 2Al = 2Fe + Al+ 2Al = 2Fe + Al2 2O O3 3高溫高溫鋁熱劑鋁熱劑14結(jié)論：結(jié)論：鋁是鋁是常用常用的的還原劑還原劑，在一定的條件下，在一定的條件下與某些金屬氧化物反應(yīng)，把其中的金屬與某些金屬氧化物反應(yīng)，把其中的金屬還原還原成成單質(zhì)單質(zhì)。F

10、eFe2 2O O3 3 + 2Al = 2Fe + Al+ 2Al = 2Fe + Al2 2O O3 3高溫高溫常見的鋁熱反應(yīng)常見的鋁熱反應(yīng) 高溫高溫3V3V2 2O O5 5 + 10Al = 6V + 5Al+ 10Al = 6V + 5Al2 2O O3 33MnO3MnO2 2 + 4Al = 3Mn + 2Al+ 4Al = 3Mn + 2Al2 2O O3 3高溫高溫CrCr2 2O O3 3 + 2Al = 2Cr + Al+ 2Al = 2Cr + Al2 2O O3 3高溫高溫15鋁熱反應(yīng)的應(yīng)用鋁熱反應(yīng)的應(yīng)用 鋁熱反應(yīng)的原理鋁熱反應(yīng)的原理可以應(yīng)用在生產(chǎn)上，可以應(yīng)用在生產(chǎn)上

11、，如用于如用于焊接鋼軌焊接鋼軌等。等。在冶金工業(yè)上也常用在冶金工業(yè)上也常用這一反應(yīng)原理，使鋁這一反應(yīng)原理，使鋁與金屬氧化物反應(yīng)，與金屬氧化物反應(yīng)，冶煉冶煉釩、鉻、錳釩、鉻、錳等等等等高熔點高熔點金屬金屬16合理開發(fā)和利用礦物資源，主要途徑有：合理開發(fā)和利用礦物資源，主要途徑有：1、提高金屬礦物的利用率、提高金屬礦物的利用率2、減少金屬的使用量、減少金屬的使用量3、加強金屬資源的回收和再利用、加強金屬資源的回收和再利用4、使用其他材料代替金屬材料、使用其他材料代替金屬材料 171 1、不同的金屬，冶煉方法不同、不同的金屬，冶煉方法不同+nM得電子得電子M（被還原）（被還原）因為金屬離子的得電子能

12、力不同，所以冶煉方法不同。因為金屬離子的得電子能力不同，所以冶煉方法不同。2、金屬活動、金屬活動 性順序金屬的冶煉性順序金屬的冶煉金屬活動金屬活動順序順序金屬失電金屬失電子能力子能力 金屬離子金屬離子的得電子的得電子主要冶煉主要冶煉方法方法K、Ca、Na、Mg、AlZn、Fe、Sn、Pb（H）、）、CuHg、Ag、強強弱弱弱弱強強電解法電解法熱還原法熱還原法熱分解法熱分解法181、下列各種冶煉方法中，可以制得、下列各種冶煉方法中，可以制得 相應(yīng)金屬的是（相應(yīng)金屬的是（ ）A、加熱氧化鋁、加熱氧化鋁 B、加熱碳酸鈣、加熱碳酸鈣C、電解熔融氯化鈉、電解熔融氯化鈉 D、氯化鈉與鋁粉高溫共熱、氯化鈉與

13、鋁粉高溫共熱2、根據(jù)金屬在金屬活動順序表中的位置、根據(jù)金屬在金屬活動順序表中的位置及性質(zhì)，推測制取下列金屬最適宜的方法，及性質(zhì)，推測制取下列金屬最適宜的方法，并寫出有關(guān)反應(yīng)的化學(xué)方程式并寫出有關(guān)反應(yīng)的化學(xué)方程式Na Zn Hg Au C電解法電解法加熱還原法加熱還原法加熱分解法加熱分解法物理提取法物理提取法19請思考請思考 比較制取金屬單質(zhì)和非金屬單質(zhì)的反應(yīng)原理，它們有哪些相同點和不同點？2021 由于早期煉鋁十分困難，所以鋁的價格十分昂貴，一度超越金銀由于早期煉鋁十分困難，所以鋁的價格十分昂貴，一度超越金銀之上，直至之上，直至19世紀(jì)上半葉，鋁還是歐洲許多高級珠寶店的高檔貨。世紀(jì)上半葉，鋁還是歐洲許多高級珠寶店的高檔貨。 然而自從美國青