【化學(xué)課件】金屬礦物的開發(fā)利用 2022-2023學(xué)年高一下學(xué)期化學(xué)人教版（2019）必修第二冊(cè)

第八章

第一節(jié)自然資源的開發(fā)利用第一課時(shí)

金屬礦物的開發(fā)利用黃銅礦赤鐵礦鋁礦錳礦鎢礦自然金自然銀自然銅自然鐵(1)極少數(shù)的不活潑金屬(金、鉑等)以游離態(tài)的形式存在。(2)絕大多數(shù)金屬以化合物的形式存在。(3)在地殼中，含量最高的金屬元素是鋁，其次是鐵。一、金屬礦物的開發(fā)利用1、金屬元素的存在

冶煉金屬的實(shí)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單質(zhì)。（化合態(tài)）Mn+得電子M（游離態(tài)）（被還原）KCaNaMgAlZnFeSnPb(H)CuHgAgPtAu金屬活動(dòng)性逐漸減弱金屬活動(dòng)性不同，還原方法一樣嗎？金屬活動(dòng)順序與金屬冶煉有關(guān)系嗎？2、金屬冶煉的實(shí)質(zhì)素材1：古代煉丹術(shù)士葛洪所著《抱樸子》中記載：“丹砂燒之成水銀?！鼻榫八夭乃夭?：唐代詩(shī)人劉禹錫在《浪淘沙九首》中有云：“日照澄洲江霧開，淘金女伴滿江隈。美人首飾侯王印，盡是沙中浪底來(lái)。”素材3：北宋科學(xué)家沈括在《夢(mèng)溪筆談》中寫道：“信州鉛山縣有苦泉，流以為澗。挹其水熬之則成膽礬，烹膽礬則成銅。熬膽礬鐵釜，久之亦化為銅?！?HgO==2Hg＋O2↑?丹砂:HgS沙里淘金Fe＋CuSO4＝FeSO4＋Cu熱分解法物理方法濕法煉銅情景素材素材4：1886年是鋁冶煉史上最具有劃時(shí)代意義的一年，美國(guó)大學(xué)生霍爾和法國(guó)大學(xué)生埃魯各自獨(dú)立的研究出電解制鋁法。在實(shí)驗(yàn)中，霍爾發(fā)現(xiàn)向氧化鋁中加入冰晶石，可以使氧化鋁的熔化溫度從2050℃降低到950℃左右。這一創(chuàng)新方法，大大降低了能耗，使人們能夠大規(guī)模工業(yè)化生產(chǎn)鋁。電解法2Al2O3(熔融)====4Al＋3O2↑電解冰晶石PtAuKCaNaMgAlZnFeSnPbCuHgAg熱分解法總結(jié)熱還原法電解法物理方法(1)熱分解法：

不活潑的金屬(如Hg、Ag)用高溫加熱分解其氧化物的方法。2Ag2O==4Ag＋O2↑?2HgO==2Hg＋O2↑?3、金屬冶煉的方法(2)電解法：K、Ca、Na、Mg、Al還原性太強(qiáng)只能用電解法，通電分解其熔融氯化物或氧化物的方法來(lái)冶煉。(適用于一些非?；顫娊饘?2NaCl(熔融)===2Na＋Cl2↑電解MgCl2(熔融)===Mg＋Cl2↑電解2Al2O3(熔融)

====4Al＋3O2↑電解冰晶石冰晶石的作用：降低氧化鋁的熔化溫度，減少能耗。根據(jù)下表回答,工業(yè)生產(chǎn)電解冶煉金屬鎂應(yīng)該選擇_______作原料，原因是_________________________________________；工業(yè)生產(chǎn)電解冶煉金屬Al應(yīng)該選擇_________作原料，

原因是_________________________________________。物質(zhì)MgCl2MgOAlCl3Al2O3熔點(diǎn)714℃2852℃190℃2050℃MgCl2熔點(diǎn)低，電解設(shè)備相對(duì)簡(jiǎn)單，成本低Al2O3AlCl3為共價(jià)化合物熔融狀態(tài)下不導(dǎo)電拓展延伸

計(jì)算表明，生產(chǎn)1mol鋁消耗的電能至少為1.8×106J，回收鋁質(zhì)飲料罐得到鋁與從鋁土礦制鋁相比，前者的能耗僅為后者的3%~5%。通過對(duì)上述數(shù)據(jù)的分析和對(duì)比，你想到了什么？請(qǐng)將你的想法和同學(xué)交流。思考與討論資料卡片：(1)以鋁土礦為原料生產(chǎn)1kg鋁的資源及能耗鋁土礦：4kg煤：0.5kg燃料油：0.25kg純堿：0.5kg石灰：0.5kg氟化鈣：0.04kg焙燒碳素：0.6kg冰晶石：0.03kg電能能耗≥6.7×107J(2)以廢舊飲料罐生產(chǎn)1kg鋁消耗資源及能耗廢舊飲料罐1.01kg，電能能耗≤3.35×106J試從能源消耗和環(huán)境污染兩個(gè)角度分析加強(qiáng)廢舊金屬回收利用的重要性。用鋁土礦生產(chǎn)鋁，能耗高，資源消耗量大，在生產(chǎn)過程中會(huì)產(chǎn)生大量的廢氣、廢液及廢渣，對(duì)大氣、水體及土壤會(huì)產(chǎn)生很大污染；而用廢舊飲料罐生產(chǎn)鋁，能耗低，資源消耗量小，對(duì)環(huán)境污染很小，變廢為寶，既可以減少?gòu)U舊金屬對(duì)環(huán)境的污染還可以提高礦物有效利用率，是可持續(xù)發(fā)展的必然要求。(3)熱還原法：

對(duì)于較活潑金屬(Zn、Fe、Sn、Pb、Cu)在加熱的條件下，用還原劑將金屬?gòu)幕衔镏羞€原出來(lái)。常用的還原劑有：H2、C、CO、Al等CuO＋H2

==Cu＋H2O?Fe2O3＋3CO==2Fe＋3CO2

高溫高爐煉鐵2CuO＋C==2Cu＋CO2↑

高溫拓展知識(shí)：鋁熱反應(yīng)鋁與某些難熔金屬氧化物(如Fe2O3、MnO2、Cr2O3等)在高溫條件下發(fā)生的置換反應(yīng)，冶煉不如鋁活潑的金屬（Fe、Mn、Cr）。（1）概念：鎂條是引燃劑，氯酸鉀為助燃劑，點(diǎn)燃鎂條，促使氯酸鉀分解，釋放出氧氣，使鎂條更劇烈燃燒，單位時(shí)間內(nèi)放出更多熱量，從而引發(fā)Al和Fe2O3發(fā)生反應(yīng)。拓展知識(shí)：鋁熱反應(yīng)拓展知識(shí)：鋁熱反應(yīng)（3）原理：（2）鋁熱劑：鋁與某些難熔金屬氧化物(如Fe2O3、MnO2、Cr2O3等)在高溫條件下發(fā)生的置換反應(yīng)，冶煉不如鋁活潑的金屬（Fe、Mn、Cr）。2Al＋Fe2O3===2Fe＋Al2O3（放熱反應(yīng)）高溫鋁與金屬氧化物的混合物（1）概念：鎂條是引燃劑，氯酸鉀為助燃劑，點(diǎn)燃鎂條，促使氯酸鉀分解，釋放出氧氣，使鎂條更劇烈燃燒，單位時(shí)間內(nèi)放出更多熱量，從而引發(fā)Al和Fe2O3發(fā)生反應(yīng)。

鋁熱反應(yīng)的原理可以應(yīng)用在生產(chǎn)上，如用于焊接鋼軌等。在冶金工業(yè)上也常用這一反應(yīng)原理，使鋁與金屬氧化物反應(yīng)，冶煉釩、鉻、錳等等高熔點(diǎn)金屬。（4）鋁熱反應(yīng)的應(yīng)用3MnO2+4Al2Al2O3+3Mn高溫====Cr2O3+2Al==2Cr+Al2O3高溫Fe＋CuSO4＝FeSO4＋CuCu2S＋O2==2Cu＋SO2高溫(4)金屬冶煉的其他方法①物理提取法：適用于極少數(shù)不活潑、以游離態(tài)存在于地殼中的金屬，如金常用水洗法獲得。②濕法冶金：利用溶液中發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)，對(duì)原料中的金屬進(jìn)行提取和分離的方法。③火法煉銅：濕法煉銅金屬礦物資源有限，金屬冶煉也會(huì)耗能，容易污染環(huán)境合理利用礦物資源途徑提高金屬礦物的利用率減少金屬的使用量加強(qiáng)金屬資源的回收和再利用使用其他材料代替金屬材料二、合理利用金屬資源課堂小結(jié)2Al2O3(熔融)====4Al＋3O2↑電解冰晶石PtAuKCaNaMgAlZnFeSnPbCuHgAg熱分解法熱還原法電解法物理方法必背反應(yīng)2NaCl(熔融)===2Na＋Cl2↑電解MgCl2(熔融)===Mg＋Cl2↑電解2Al＋Fe2O3===2Fe＋Al2O3（放熱反應(yīng)）高溫課堂鞏固1．下列有關(guān)物質(zhì)的工業(yè)制法中，錯(cuò)誤的是()A．

制硅：用焦炭還原二氧化硅得硅B．

制鈉：以海水為原料制得NaCl，再電解熔融NaCl得鈉C．制鐵：以焦炭和鐵礦石為原料，用CO還原鐵礦石得鐵D．制鋁：以鋁土礦為原料，經(jīng)一系列過程制得氯化鋁，再電解熔融AlCl3得鋁D2.下表中金屬的冶煉原理與方法不完全正確的是(

)CCA.該反應(yīng)中Al作還原劑B.該反應(yīng)中氧化產(chǎn)物與還原產(chǎn)物的物質(zhì)的量之比為1∶2C.該反應(yīng)中冶煉1molFe轉(zhuǎn)移2mol