《開(kāi)發(fā)利用金屬礦物和海水資源》(第1課時(shí))

1、2022-4-21第四章第四章 化學(xué)與自然資源的開(kāi)發(fā)利用化學(xué)與自然資源的開(kāi)發(fā)利用第一節(jié)第一節(jié) 開(kāi)發(fā)利用金屬礦物和海水資源開(kāi)發(fā)利用金屬礦物和海水資源第第1 1課時(shí)課時(shí)2022-4-22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自然界礦物中的金屬元素存在形態(tài)自然界礦物中的金屬元素存在形態(tài)?天然金天然金Au天然鉑天然鉑Pt金屬礦物的開(kāi)發(fā)利用金屬礦物的開(kāi)發(fā)利用2022-4-23人類(lèi)最早發(fā)現(xiàn)和應(yīng)用的金屬人類(lèi)最早發(fā)現(xiàn)和應(yīng)用的金屬金屬礦物的開(kāi)發(fā)利用金屬礦物的開(kāi)發(fā)利用2022-4-24C + 2CuO = CO2 + 2Cu高溫高溫銅銅 鏡鏡漢武帝時(shí)銅幣漢武帝時(shí)銅幣先秦刀幣先秦刀幣 銅是人類(lèi)第一

2、種大量使用的金屬，結(jié)束了漫長(zhǎng)銅是人類(lèi)第一種大量使用的金屬，結(jié)束了漫長(zhǎng)的的“石器時(shí)代石器時(shí)代”。 在公元前在公元前6000年到年到7000年左右，年左右，人類(lèi)開(kāi)始邁進(jìn)了象征古代文明開(kāi)端人類(lèi)開(kāi)始邁進(jìn)了象征古代文明開(kāi)端的的“銅器時(shí)代銅器時(shí)代”。資料卡片資料卡片Cu2(OH)2CO3 2CuO + H2O + CO2 孔雀石孔雀石金屬礦物的開(kāi)發(fā)利用金屬礦物的開(kāi)發(fā)利用2022-4-25一、一、 金屬的冶煉金屬的冶煉 人們?nèi)粘?yīng)用的金屬材料，多為人們?nèi)粘?yīng)用的金屬材料，多為合合金金或或純金屬純金屬，這就需要把，這就需要把金屬金屬?gòu)膹牡V石礦石中中提提煉煉出來(lái)，這就是人們常說(shuō)的金屬的出來(lái)，這就是人們常說(shuō)的金屬

3、的冶煉冶煉。1. 1. 金屬冶煉的金屬冶煉的實(shí)質(zhì)實(shí)質(zhì) 利用利用氧化還原反應(yīng)氧化還原反應(yīng)，使金屬化合，使金屬化合物中的金屬陽(yáng)離子物中的金屬陽(yáng)離子得到電子得到電子變成金屬原變成金屬原子。即：子。即：Mn+ + ne-M想一想想一想: :要使金屬礦物轉(zhuǎn)化為金屬要使金屬礦物轉(zhuǎn)化為金屬單質(zhì)單質(zhì), ,金屬元素的化合價(jià)如何變化金屬元素的化合價(jià)如何變化, ,發(fā)生什么反應(yīng)發(fā)生什么反應(yīng)? ?金屬礦物的開(kāi)發(fā)利用金屬礦物的開(kāi)發(fā)利用2022-4-26結(jié)論：結(jié)論：金屬位置越靠后，越易被還原，用一般金屬位置越靠后，越易被還原，用一般的還原方法即可；的還原方法即可； 金屬位置越靠前，越難被還原，要用較金屬位置越靠前，越難被還

4、原，要用較強(qiáng)的還原手段來(lái)還原強(qiáng)的還原手段來(lái)還原金屬活動(dòng)性順序金屬活動(dòng)性順序大約大約100多年前多年前大約大約2500年前年前大約4000年前K Ca Na Mg Al Zn Fe Sn Pb (H) Cu Hg Ag Pt Au金屬礦物的開(kāi)發(fā)利用金屬礦物的開(kāi)發(fā)利用2022-4-27金屬活動(dòng)性順序金屬活動(dòng)性順序K Ca Na Mg Al Zn Fe Sn Pb (H) Cu Hg Ag Pt Au金屬活動(dòng)性由強(qiáng)逐漸減弱金屬活動(dòng)性由強(qiáng)逐漸減弱(1)熱分解法熱分解法(2)熱還原法熱還原法(3)電解法電解法二、金屬冶煉的方法的選擇二、金屬冶煉的方法的選擇快速閱讀課本快速閱讀課本8888頁(yè)內(nèi)容，找出金屬

5、冶煉頁(yè)內(nèi)容，找出金屬冶煉有多少種方法，分別是什么？適用于金有多少種方法，分別是什么？適用于金屬活動(dòng)順序表中的哪些金屬屬活動(dòng)順序表中的哪些金屬? ?金屬礦物的開(kāi)發(fā)利用金屬礦物的開(kāi)發(fā)利用2022-4-28（1）熱分解法）熱分解法練習(xí)練習(xí): :寫(xiě)出寫(xiě)出HgO、Ag2O受熱分解的化學(xué)方程式受熱分解的化學(xué)方程式（適用（適用Hg及其以后的不活潑金屬）及其以后的不活潑金屬）K Ca Na Mg Al Zn Fe Sn Pb (H) Cu Hg AgHg Ag2Hg gO 2Hg g + O22Ag g2O 4Ag g + O2金屬礦物的開(kāi)發(fā)利用金屬礦物的開(kāi)發(fā)利用2022-4-29（2）熱還原法）熱還原法 適

6、用于金屬活動(dòng)性順序表中的適用于金屬活動(dòng)性順序表中的中中間的多數(shù)金屬間的多數(shù)金屬。它是金屬冶煉的。它是金屬冶煉的常用常用方法。方法。常用的常用的還原劑還原劑有：有：活潑金屬活潑金屬、CO、H2、C(焦炭焦炭)K Ca Na Mg Al Zn Fe Sn Pb (H) Cu Hg AgZn Fe Sn Pb (H) Cu金屬礦物的開(kāi)發(fā)利用金屬礦物的開(kāi)發(fā)利用2022-4-210濕法煉銅濕法煉銅:Fe+CuSO4FeSO4+Cu火法煉銅火法煉銅:Cu2S+O22Cu+SO2高溫高溫金屬礦物的開(kāi)發(fā)利用金屬礦物的開(kāi)發(fā)利用2022-4-211實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)4-1 鋁熱反應(yīng)鋁熱反應(yīng)金屬礦物的開(kāi)發(fā)利用金屬礦物的開(kāi)發(fā)利

7、用2022-4-2122Al+Fe2O3 2Fe+Al2O3高溫高溫反應(yīng)現(xiàn)象反應(yīng)現(xiàn)象：鎂條劇烈燃燒，發(fā)出耀眼的鎂條劇烈燃燒，發(fā)出耀眼的白光，紙漏斗內(nèi)劇烈反應(yīng)，紙漏斗被燒穿，白光，紙漏斗內(nèi)劇烈反應(yīng)，紙漏斗被燒穿，有熔融物落入沙中，有熔融物落入沙中，沙子上落有黑色鐵珠。沙子上落有黑色鐵珠。鋁熱劑：鋁熱劑：鋁與氧化鐵的混合物鋁與氧化鐵的混合物鎂條為鎂條為引燃劑引燃劑氯酸鉀為氯酸鉀為助燃劑助燃劑金屬礦物的開(kāi)發(fā)利用金屬礦物的開(kāi)發(fā)利用2022-4-213鋁鋁熱熱反反應(yīng)應(yīng)的的應(yīng)應(yīng)用用 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。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。在冶金工業(yè)上也常用這一反應(yīng)原

8、理，使鋁與金屬氧化物在冶金工業(yè)上也常用這一反應(yīng)原理，使鋁與金屬氧化物反應(yīng)，冶煉鈷、鉻、錳等。反應(yīng)，冶煉鈷、鉻、錳等。金屬礦物的開(kāi)發(fā)利用金屬礦物的開(kāi)發(fā)利用2022-4-214 自從美國(guó)青年化學(xué)家霍爾發(fā)明電解制鋁法后，制鋁工自從美國(guó)青年化學(xué)家霍爾發(fā)明電解制鋁法后，制鋁工 藝不斷改進(jìn)，現(xiàn)在人們已經(jīng)熟練掌握了從鋁土礦（主要成藝不斷改進(jìn)，現(xiàn)在人們已經(jīng)熟練掌握了從鋁土礦（主要成分是分是Al2O3，當(dāng)然還有很多其它雜質(zhì)）中冶煉鋁的技術(shù)，當(dāng)然還有很多其它雜質(zhì)）中冶煉鋁的技術(shù)，使得制鋁成本大大下降，鋁的價(jià)格也一降千丈，走入千家使得制鋁成本大大下降，鋁的價(jià)格也一降千丈，走入千家萬(wàn)戶(hù)。萬(wàn)戶(hù)。金屬礦物的開(kāi)發(fā)利用金屬礦

9、物的開(kāi)發(fā)利用2022-4-215金屬礦物的開(kāi)發(fā)利用金屬礦物的開(kāi)發(fā)利用2022-4-216古代中國(guó)勞動(dòng)人民用木炭煉鐵古代中國(guó)勞動(dòng)人民用木炭煉鐵 我國(guó)古代煉鐵工業(yè)長(zhǎng)期領(lǐng)先于世界，我國(guó)在西漢初時(shí)我國(guó)古代煉鐵工業(yè)長(zhǎng)期領(lǐng)先于世界，我國(guó)在西漢初時(shí)已經(jīng)懂得用木炭與鐵礦石混合高溫冶煉生鐵，領(lǐng)先歐洲已經(jīng)懂得用木炭與鐵礦石混合高溫冶煉生鐵，領(lǐng)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(guó)直到洲最早的英國(guó)直到500年后（相當(dāng)于清朝乾隆末年），才年后（相當(dāng)于清朝乾隆末年），才掌握這一技術(shù)。掌握這一技術(shù)。金屬礦物的開(kāi)發(fā)利用金屬礦物的開(kāi)發(fā)利用2022-4

10、-217Fe2O33CO 2Fe3CO2高溫高溫金屬礦物的開(kāi)發(fā)利用金屬礦物的開(kāi)發(fā)利用2022-4-218爐 喉爐 身爐 腹?fàn)t 腰爐 缸高 爐 煤 氣鐵 礦 石 焦 炭 熔 劑進(jìn) 風(fēng) 口熱 空 氣出 鐵 口出 渣 口爐 渣生 鐵高 爐 煤 氣進(jìn) 風(fēng) 口金屬礦物的開(kāi)發(fā)利用金屬礦物的開(kāi)發(fā)利用2022-4-219電解法電解法 在金屬活動(dòng)性順序中，在金屬活動(dòng)性順序中，K、Na 、Ca、Al 等幾種等幾種金屬的金屬的還原性很強(qiáng)還原性很強(qiáng)，這些金屬的陽(yáng)離子，這些金屬的陽(yáng)離子難得電子難得電子，因，因此不能用一般的方法和還原劑使其從化合物中還原出此不能用一般的方法和還原劑使其從化合物中還原出來(lái)，而只能用來(lái)，而只

11、能用通電通電分解其分解其熔融鹽熔融鹽或或氧化物氧化物的方法來(lái)冶的方法來(lái)冶煉。煉。K Ca Na Mg Al Zn Fe Sn Pb (H) Cu Hg Ag Pt AuK Ca Na Mg Al金屬礦物的開(kāi)發(fā)利用金屬礦物的開(kāi)發(fā)利用2022-4-2202NaCl (熔融熔融) 2Na + Cl2 電解電解金屬礦物的開(kāi)發(fā)利用金屬礦物的開(kāi)發(fā)利用2022-4-221練習(xí)練習(xí): 寫(xiě)出電解寫(xiě)出電解MgCl2、Al2O3的化學(xué)方程式的化學(xué)方程式 MgCl2 Mg + Cl2電解電解(熔融熔融)2Al2O3 4Al +3O2電解電解(熔融熔融)冰晶石冰晶石金屬礦物的開(kāi)發(fā)利用金屬礦物的開(kāi)發(fā)利用2022-4-22

12、2鎂在地殼中含量只有鋁鎂在地殼中含量只有鋁的四分之一，而且鎂比的四分之一，而且鎂比鋁更加活潑，所以要想鋁更加活潑，所以要想礦物質(zhì)中獲取鎂，代價(jià)礦物質(zhì)中獲取鎂，代價(jià)比鋁更高。比鋁更高。海洋中含有大量的氯化海洋中含有大量的氯化鎂，海水又咸又苦鎂，海水又咸又苦。咸是因?yàn)楹新然c，咸是因?yàn)楹新然c，苦是因?yàn)楹新然V苦是因?yàn)楹新然V，同樣道理，粗鹽易潮同樣道理，粗鹽易潮解是因?yàn)槠渲泻休^解是因?yàn)槠渲泻休^多的氯化鎂，而氯化多的氯化鎂，而氯化鎂易吸水。鎂易吸水。據(jù)估算，假如每年從海水中提取據(jù)估算，假如每年從海水中提取1億噸鎂再過(guò)億噸鎂再過(guò)一百萬(wàn)年，海水中鎂的含量也只會(huì)從目前的一百萬(wàn)年，海水中鎂的含

13、量也只會(huì)從目前的0.13%降低到降低到0.12%，即只減少了萬(wàn)分之一。，即只減少了萬(wàn)分之一?？芍^取之不盡，用之不竭?？芍^取之不盡，用之不竭。金屬礦物的開(kāi)發(fā)利用金屬礦物的開(kāi)發(fā)利用2022-4-223合理開(kāi)發(fā)和利用礦物資源，主要途徑有：合理開(kāi)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(qiáng)金屬資源的回收和再利用、加強(qiáng)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 金屬礦物的開(kāi)發(fā)利用金屬礦物的開(kāi)發(fā)利用2022-4-224(1)途徑途徑提高金屬礦物的利用率提高金屬礦物的利用率減少金屬的使用量減少金屬

14、的使用量加強(qiáng)金屬資源的回收和再利用加強(qiáng)金屬資源的回收和再利用使用其他材料代替金屬材料使用其他材料代替金屬材料何為自然資源與可持續(xù)發(fā)展。何為自然資源與可持續(xù)發(fā)展。如何合理利用礦物資源，堅(jiān)持可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略？如何合理利用礦物資源，堅(jiān)持可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略？(2)(2)意義意義節(jié)約礦物資源節(jié)約礦物資源節(jié)約能源節(jié)約能源減少環(huán)境污染減少環(huán)境污染閱讀教材閱讀教材P89P89最后一段最后一段閱讀教材閱讀教材P88P88資料卡片資料卡片金屬礦物的開(kāi)發(fā)利用金屬礦物的開(kāi)發(fā)利用2022-4-225表表4-1 常見(jiàn)金屬的冶煉原理常見(jiàn)金屬的冶煉原理金屬金屬冶煉原理冶煉原理FeFe2O3+3CO=2Fe+3CO2(高爐煉鐵高爐煉鐵)Fe2O3+2Al=2Fe+Al2O3(鋁熱法煉鐵鋁熱法煉鐵)高溫高溫高溫高溫CuCu2S+O2=2Cu+SO2(火法煉銅火法煉銅)Fe+CuSO4=FeSO4+Cu(濕法煉銅濕法煉銅)高溫高溫MgMgO+C=Mg+COMgCl2(熔融熔融)=Mg+Cl2高溫高溫Al2Al2O3(熔融熔融)=4Al+3O2電解電解冰晶石冰晶石Na2NaCl(熔融熔融)=2Na+Cl2電解電解電解電解金屬礦物的開(kāi)發(fā)利用金屬礦物的開(kāi)發(fā)利用2022-4-226K Ca Na Mg g