8.1.1金屬礦物的開發(fā)利用課件高一下學期化學人教版

第八章化學與可持續(xù)發(fā)展

第1節(jié)自然資源的開發(fā)利用

第1課時

金屬礦物的開發(fā)利用素養(yǎng)目標1.了解金屬在自然界中的存在形式,依據(jù)金屬的活動性順序,掌握不同金屬冶煉的一般方法和原理。2.了解金屬回收和資源保護的意義,體會化學在自然資源開發(fā)和利用中的意義和作用。培養(yǎng)科學態(tài)度與社會責任意識。【資料卡片】

自然資源與可持續(xù)發(fā)展

自然資源是人類社會發(fā)展不可或缺的自然物質(zhì)基礎，包括土地與土壤資源、礦產(chǎn)資源、生物資源、水資源、能源資源、環(huán)境資源等，根據(jù)其能否再生可以分為可再生資源和不可再生資源?？沙掷m(xù)發(fā)展的目標是在滿足人類需要的同時，強調(diào)人類的行為要受到自然界的制約，強調(diào)人類代際之間、人類與其他生物種群之間、不同國家和不同地區(qū)之間的公平。它包括經(jīng)濟可持續(xù)發(fā)展、社會可持續(xù)發(fā)展、資源可持續(xù)發(fā)展、環(huán)境可持續(xù)發(fā)展等方面。金屬礦物的開發(fā)利用問1.金屬元素的存在形式？極少數(shù)以游離態(tài)形式存在，如金、鉑大多數(shù)以化合態(tài)形式存在問2.常見的金屬礦物資源有哪些？金礦Au鉑礦Pt赤鐵礦磁鐵礦硫鐵礦菱鐵礦黃銅礦Cu2FeS4CuFeS2斑銅礦孔雀石Fe2O3Fe3O4FeS2FeCO3CuCO3·Cu(OH)2一金屬礦物的開發(fā)利用我國礦產(chǎn)種類齊全，總量多，但質(zhì)量較差，地域分布不均，人均占有量少

一金屬礦物的開發(fā)利用金屬冶煉

富集冶煉精煉為什么要粉碎礦石？增大接觸面積，提高反應速率，提高原料利用率由化合態(tài)（化合物）制備游離態(tài)（單質(zhì)）除去雜質(zhì)提高金屬的比例制備高純度的金屬1．金屬冶煉原理與實質(zhì)(1)原理：將金屬從其化合物中還原出來用于生產(chǎn)制造各種金屬材料的過程。(2)實質(zhì)：用還原劑使化合態(tài)的金屬得到電子變成金屬單質(zhì)，即：Mn＋＋ne－→M根據(jù)金屬元素活潑性的不同，金屬冶煉的方法也各不相同。2、冶煉方法與金屬活動性順序

KCaNaMgAlZnFeSnPb(H)CuHgAgPtAu電解法熱還原法熱分解法物理方法活潑惰性焦炭COH2活潑金屬讓我想一想？K+Ca2+Na+Mg2+Al3+Zn2+

Fe2+

Sn2+Pb2+(H+)Cu2+Hg2+Ag+金屬陽離子得電子能力氧化性逐漸增強熱分解法熱還原法電解法KCaNaMgAlZnFeSnPb(H)CuHgAg

①熱分解法（適合一些不活潑金屬）

古代煉丹術家葛洪，曾經(jīng)在他的著作《抱樸子》中記載有“丹砂燒之成水銀”。2Ag2O

＝

4Ag+O2↑△2HgO

＝2Hg+O2↑△大約4000年前大約2500年前大約100多年前②熱還原法（適用于大部分相對活潑金屬）Fe2O3+3CO

＝2Fe+3CO2

高溫CuO+H2

＝Cu+H2O△2Fe2O3+3C

＝

4Fe+3CO2

高溫常見的還原劑：

冶煉金屬要追溯到古代，公元前6000年到7000年左右，人們就能冶煉出銅，銅鏡漢武帝時銅幣先秦刀幣焦碳、一氧化碳、氫氣等，古代中國勞動人民用木炭煉鐵

我國在西漢初時已經(jīng)懂得用木炭與鐵礦石混合高溫冶煉生鐵，領先歐洲一千余年。南宋末年的工匠又掌握了用焦炭煉鐵，而歐洲最早的英國直到500年后（相當于清朝乾隆末年），才掌握這一技術。鋁熱劑Fe2O3+2Al

＝2Fe+Al2O3高溫其它的鋁熱反應：3MnO2+4Al

＝

3Mn+2Al2O3高溫Cr2O3+2Al

＝2Cr+Al2O3高溫3Co3O4+8Al

＝

9Co+4Al2O3高溫

一些活潑的金屬也可以作還原劑，將相對不活潑的金屬從其化合物中置換出來，例如：鋁鋁熱反應以鋁粉和金屬氧化物反應獲得金屬單質(zhì)的反應?！局R拓展】鋁熱反應1、概念：2、原理：活潑金屬置換不活潑金屬?！舅伎肌繉嶒炛墟V條和氯酸鉀的作用是什么？鎂條為引燃劑，氯酸鉀為助燃劑3、現(xiàn)象：Al2O3+2FeFe2O3+2Al高溫鋁熱劑①鎂條劇烈燃燒；②氧化鐵粉末和鋁粉發(fā)生劇烈的反應；③反應放出大量的熱，并發(fā)出耀眼的白光；④紙漏斗的下部被燒穿，有熔融物落入沙中4、注意點：①鎂條要打磨凈表面的氧化膜，否則難以點燃；

②氧化鐵粉末與鋁粉要選擇干燥的；

③鋁粉要用沒有被氧化的，否則反應難以進行。④蒸發(fā)皿中要放適量細沙。⑴焊接鋼軌，⑵冶煉難熔金屬，應用：⑶焰火、禮花，⑷國防、軍事。MgCl2(熔融)

＝Mg+Cl2↑電解2Al2O3(熔融)＝＝4Al+3O2↑電解冰晶石2NaCl(熔融)

＝2Na+Cl2↑電解思考：電解氯化鈉溶液能制得鈉嗎？③電解法（適用于一些非?；顫姷慕饘伲㎝gCl2的熔點是712℃，MgO的熔點是2800℃。

Al2O3的熔點是2070℃，而AlCl3的熔點是190℃，為什么不選擇AlCl3進行電解呢？通電分解其熔融鹽或氧化物的方法來冶煉④物理富集法：適用于極不活潑的金屬PtAu《浪淘沙》-劉禹錫日照澄洲江霧開,濤金女伴滿江隈.美人首飾侯王印,盡是沙中海底來.小結熱分解法電解法熱還原法其他方法冶煉汞冶煉銀冶煉鎂

2HgO2Hg+O2↑△2Ag2O4Ag+O2↑△冶煉鈉冶煉鋁2NaCl(熔融)2Na+Cl2↑電解高爐煉鐵鋁熱反應煉鐵Al2O3+2FeFe2O3+2Al高溫Fe2O3+3CO2Fe+3CO2高溫2Al2O3(熔融)4Al+3O2↑電解MgCl2(熔融)Mg+Cl2↑電解濕法煉銅Fe+CuSO4=Cu+FeSO4問1：冰晶石的作用？助熔劑，降低Al2O3的熔化溫度問2：為啥要定期更換碳素電極？高溫下，碳會被氧氣氧化問3：如何從鋁土礦制取氧化鋁？啟示1:從鋁土礦制鋁消耗的能量要遠遠高于回收鋁質(zhì)飲料罐得到鋁消耗的能量，可知在實際生產(chǎn)過程中必須考慮投入與產(chǎn)出，要考慮成本。啟示2:加強度舊金屬的回收和再利用是合理開發(fā)和利用金屬資源的重要途徑。要樹立金屬垃圾也是一種寶貴資源的理念。在日常生活中，要大力倡導金屬垃圾的分類回收和再利用，養(yǎng)成自覺珍惜自然資源、節(jié)約資源、愛惜環(huán)境和保護環(huán)境的意識。啟示3:實際工業(yè)生產(chǎn)中，從金屬礦物到純凈金屬的冶煉過程是一個復雜的過程，往往涉及許多其他物質(zhì)和反應，在得到所需產(chǎn)品的同時，也會產(chǎn)生廢棄物。因此必須考慮廢棄物的處理和生產(chǎn)對環(huán)境的影響，形成綠色化學觀念和可持續(xù)發(fā)展意識。利用鋁土礦制取氧化鋁：a．酸溶法的工藝流程：上述過程中①、②反應的離子方程式分別為①

；②

；反應③的化學方程式：

。b．堿溶法的工藝流程：上述過程中①、②反應的離子方程式分別為①

；②

。AlO2-＋2H2O＋CO2===Al(OH)3↓＋HCO3-三、合理開發(fā)和利用金屬資源主要途徑：⒈提高金屬礦物的利用率⒉開發(fā)環(huán)保高效的金屬冶煉方法⒊防止金屬的腐蝕⒋加強廢舊金屬的回收和再利用⒌使用其他材料代替金屬材料金屬鋁的回收與利用1．下列有關金屬冶煉的說法不正確的是A．金屬冶煉的實質(zhì)是金屬陽離子被還原成單質(zhì)B．用炭粉或鋁粉還原鐵礦石可以獲取金屬FeC．通過電解MgCl2溶液的方法可以獲取金屬MgD．冶煉銅的常用方法有火法煉銅和濕法煉銅【答案】C2．從石器、青銅器到鐵器時代，金屬的冶煉體現(xiàn)了人類文明的發(fā)展水平。如圖表示了三種金屬被人類開發(fā)利用的大致年限，之所以有先后，主要取決于（）【答案】DA．金屬的導電性強弱B．金屬在地殼中的含量多少C．金屬的化合價高低D．金屬的活動性強弱3．工業(yè)制備鋁一般是通過鋁土礦制得純凈的Al2O3，然后得到鋁。而不是電解氯化鋁，其主要原因是（）3是共價化合物，其熔融態(tài)不導電3生成的Cl2會污染大氣3不存在【答案】A4．金屬鋰是密度最小的金屬，等質(zhì)量的金屬鋰能釋放出更多的電子，故常用來制造高能量電池。已知鋰的金屬性介于鈉和鎂之間，則下列能冶煉出金屬鋰的方法是（）A．電解法 B．熱還原法C．熱分解法 D．鋁熱法【答案】A5．《五金·鐵》中記載：“若造熟鐵，則生鐵流出時，相連數(shù)尺內(nèi)，低下數(shù)寸，筑一方塘，短墻抵之。其鐵流入塘內(nèi)，數(shù)人執(zhí)柳木排立墻上……眾人柳棍疾攪，即時炒成熟鐵?！币韵抡f法不正確的是（