第八章自然資源的開發(fā)利用第一課時課件-高一下學(xué)期化學(xué)人教版（2019）必修第二冊

第一節(jié)

自然資源的開發(fā)利用第1課時金屬礦物的開發(fā)利用高一—人教版—化學(xué)—必修第二冊—第八章學(xué)習(xí)目標(biāo)1.通過金屬冶煉原理的學(xué)習(xí)和冶煉方法的歸納，理解氧化還原反應(yīng)在金屬礦物開發(fā)中的應(yīng)用，構(gòu)建金屬冶煉的思維模型。2.通過鋁的冶煉成本的計算，認識合理開發(fā)和利用金屬資源的重要性和必要性。金屬生活生產(chǎn)國防科技一、金屬元素在自然界中的存在形式天然金Au天然鉑Pt赤鐵礦Fe2O3

藍銅礦Cu3(CO3)2(OH)2

螢石CaF2

游離態(tài)化合態(tài)（絕大多數(shù)）圖片來源于網(wǎng)絡(luò)二、金屬冶煉1.定義：將金屬從其化合物中還原出來，用于生產(chǎn)各種金屬材料的過程。2.實質(zhì)：Mn＋＋ne－→M3.一般步驟：采礦→礦石富集→金屬冶煉→精煉4.金屬冶煉的一般方法KCaNaMgAlZnFeSnPbCuHgAgPtAu約200年前約3000年前鐵器時代約6000年前青銅時代人類冶煉金屬歷史時間：【思考】請分析推測人類發(fā)現(xiàn)和使用金屬材料，可能受哪些因素的影響？為什么？金屬在自然界中的存在狀態(tài)和金屬的活潑性。因為金屬越活潑還原性就越強，其離子的氧化性越弱，得電子能力越弱，就越難被還原，故使用的時間越晚。KCaNaMgAlZnFeSnPbCuHgAgPtAu閱讀課本P98總結(jié)金屬冶煉常用方法4.金屬冶煉的一般方法電解法熱還原法熱分解法物理方法圖片來源于網(wǎng)絡(luò)KCaNaMgAlZnFeSnPbCuHgAgPtAu(1)物理方法—富集(極不活潑金屬Pt、Au)4.金屬冶煉的一般方法《浪淘沙》-劉禹錫日照澄洲江霧開，淘金女伴滿江隈。

美人首飾侯王印，盡是沙中浪底來。

淘金原理：金的密度比沙大KCaNaMgAlZnFeSnPbCuHgAg

PtAu(2)

熱分解法(不活潑的金屬Hg、Ag)4.金屬冶煉的一般方法2HgO2Hg+O2↑2Ag2O4Ag+O2↑HgSHg+S古代煉丹術(shù)士葛洪的《抱樸子》中“丹砂(HgS)燒之成水銀”KCaNaMgAlZnFeSnPbCu

HgAg

PtAu(3)熱還原法(Zn—Cu中等活潑金屬

)4.金屬冶煉的一般方法【回顧】初中已經(jīng)學(xué)過的高爐煉鐵和氫氣還原氧化銅。Fe2O3+3CO2Fe+3CO2

高溫CuO+H2Cu+H2O高溫常用的還原劑有：Fe2O3+2Al2Fe+Al2O3

高溫鋁熱反應(yīng)

CO、H2、C、活潑金屬【思考】鎂條與氯酸鉀的作用分別是什么？

鎂條為引燃劑，氯酸鉀為助燃劑；應(yīng)用：焊接鐵軌，F(xiàn)e2O3+2Al2Fe+Al2O3

高溫冶煉金屬。Cr2O3MnO2法國皇帝拿破侖是一個喜歡炫耀自己的人。他常常大擺宴席，宴請?zhí)煜沦e客。每次宴會，他總是擺出一副高人一等的樣子。餐桌上的用具幾乎全是用銀制成的，唯有他自己用的那一個碗?yún)s是鋁制品。為什么貴為法國皇帝，在當(dāng)時卻不用高貴而亮麗的銀碗，而用色澤要暗得多的鋁碗呢？材料1：有人說，如果時光可以倒流，他最想做的事情是背上行囊，裝滿鋁，回到拿破侖時代換回許多金子。材料2：1827年，德國化學(xué)家維勒將金屬鉀和無水氯化鋁共熱，冷卻后投入水中，得到銀灰色的金屬鋁粉末。30年后，法國化學(xué)家德維爾用金屬鈉還原氯化鋁，使鋁成為工業(yè)產(chǎn)品。但當(dāng)時金屬鈉價格昂貴，導(dǎo)致鋁比黃金還要貴好幾倍。材料3：1886年，美國大學(xué)生霍爾和法國大學(xué)生埃魯各自獨立地研究出電解制鋁法，通過電解熔融氧化鋁的方法成功制得鋁。在實驗中霍爾發(fā)現(xiàn)向氧化鋁中加入冰晶石，可以把氧化鋁熔點降低，這一創(chuàng)新方法大大降低了能耗，冶煉鋁的成本大大降低，從此鋁制品這一曾經(jīng)的奢侈品走進了千家萬戶，可謂“舊時王謝堂前燕，飛入尋常百姓家”。

金屬冶煉實質(zhì)：Mn＋＋ne－→M還原劑：CO、H2、C、活潑金屬等外加電源（電解法）最強有力的氧化還原手段適用于Na，Mg，Al等非常活潑的金屬，一般還原劑難以將其還原出來適用于Fe，Cu等中等活潑性的金屬。KCaNaMgAl

ZnFeSnPbCu

HgAg

PtAu4.金屬冶煉的一般方法材料3：1886年，美國大學(xué)生霍爾和法國大學(xué)生埃魯各自獨立地研究出電解制鋁法，通過電解熔融氧化鋁的方法成功制得鋁。在實驗中霍爾發(fā)現(xiàn)向氧化鋁中加入冰晶石，可以把氧化鋁熔點降低，這一創(chuàng)新方法大大降低了能耗，冶煉鋁的成本大大降低，從此鋁制品這一曾經(jīng)的奢侈品走進了千家萬戶，可謂“舊時王謝堂前燕，飛入尋常百姓家”?！舅伎肌空埜鶕?jù)材料3，寫出上述過程中冶煉鋁的化學(xué)方程式。2Al2O3(熔融)4Al+3O2↑電解冰晶石KCaNaMgAl

ZnFeSnPbCu

HgAg

PtAu(4)電解法(很活潑的金屬

)4.金屬冶煉的一般方法2NaCl(熔融)2Na+Cl2↑電解MgCl2(熔融)Mg+Cl2↑電解2Al2O3(熔融)4Al+3O2↑電解冰晶石物質(zhì)MgCl2MgOAlCl3Al2O3熔點/oC71428521902054已知有關(guān)物質(zhì)的熔點數(shù)據(jù)如下表:【思考】為什么工業(yè)上冶煉鎂時電解熔融MgCl2而不是MgO？而冶煉鋁時電解Al2O3冰晶石熔融混合物而不是AlCl3

？MgO熔點高，MgCl2熔點低，耗能少，成本低。

AlCl3雖然熔點低，但其是共價化合物，熔融狀態(tài)下不導(dǎo)電。三、合理開發(fā)和利用金屬礦物資源【思考與討論】計算表明，生產(chǎn)1mol鋁消耗的電能至少為1.8×106J，回收鋁制飲料罐得到鋁與從鋁土礦相比，前者的能耗僅為后者的3%-5%。通過對上述數(shù)據(jù)的分析和比較，并結(jié)合圖8-1和圖8-2，你想到了什么？圖8-1圖8-2

1.

從鋁土礦制鋁消耗的能量要遠遠高于回收鋁制飲料罐得到鋁消耗的能量，因而實際生產(chǎn)過程中必須考慮投入與產(chǎn)出，要考慮成本。

2.

加強廢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(dǎo)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。

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(fù)雜的過程，往往涉及許多其他物質(zhì)和反應(yīng)，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(xué)觀念和可持續(xù)發(fā)展意識?！練w納】合理開發(fā)和利用金屬礦物資源的措施：(1)提高金屬礦物的利用率(2)開發(fā)環(huán)保高效的金屬冶煉方法(4)加強金屬資源的回收和再利用(5)使用其他材料代替金屬材料，減少金屬的使用量(3)防止金屬的腐蝕1.北宋沈括《夢溪筆談》中記載：“信州鉛山有苦泉，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”。下列有關(guān)敘述錯誤的是

A．膽礬的化學(xué)式為CuSO4

B．膽礬可作為濕法冶銅的原料

C．“熬之則成膽礬”是濃縮結(jié)晶過程

D．“熬膽礬鐵釜，久之亦化為銅”是發(fā)生了置換反應(yīng)練習(xí)2.下列各種冶煉方法中，可以制得相應(yīng)金屬的是(

)A.

加熱氧化鋁B.電解熔融氯化鈉C.

加熱碳酸鈣D.氯化鈉與鋁粉高溫共熱B練習(xí)3.

冶煉金屬一般有下列四種方法：①焦炭法②水煤氣(或氫氣或一氧化碳)法③活潑金屬置換法④電解法。四種方法在工業(yè)上均有應(yīng)用。古代有(Ⅰ)火燒孔雀石煉銅；(Ⅱ)濕法煉銅；現(xiàn)代有(Ⅲ)鋁熱法煉鉻；(Ⅳ)從光鹵石中煉鎂，對它們的冶煉方法的分析不正確的是()A.(Ⅰ)用①

B.(Ⅱ)用②C.(Ⅲ)用③

D.(Ⅳ)用④B練習(xí)【課堂小結(jié)】金屬礦物的開發(fā)利用1.金屬冶煉實質(zhì)：Mn＋＋ne－→M2.金屬冶煉的常用方法：KCaNaMgAlZnFeSnPbCuHgAgPtAu電解法熱還原法熱分解法物理方法3.合理開發(fā)和利用金屬礦物資源1.下列說法中正確的是()A．金屬的冶煉原理，就是利用氧化還原反應(yīng)原理，在一定條件下將金屬從其化合物中還原出來B．冶煉金屬時，必須加入一種物質(zhì)作為還原劑C．金屬由化合態(tài)變?yōu)橛坞x態(tài)，可能被還原，也可能被氧化D．金屬單質(zhì)被發(fā)現(xiàn)和應(yīng)用得越早，其在地殼中的含量越大A練習(xí)與應(yīng)用2.下列關(guān)于金屬冶煉的說法正確的是(

)A．由于Al的活潑性強，故工業(yè)上采用電解熔融AlCl3的方法生產(chǎn)AlB．可以用鈉加入氯化鎂溶液中制取鎂C．煉鐵高爐中所發(fā)生的反應(yīng)都是放熱的，故無需加熱D．金屬冶煉的方法由金屬的活潑性決定D練習(xí)與應(yīng)用3.

以輝銅礦(Cu2S)為原料冶煉銅，其反應(yīng)原理可表示為Cu2S＋O22Cu＋SO2。下列說法不正確的是(

)A．化合價發(fā)生變化的元素有3種B．Cu2S在該反應(yīng)中既是氧化劑又是還原劑C．1molO2參加反應(yīng)時，上述反應(yīng)轉(zhuǎn)移電子總物質(zhì)的量為4molD．SO2被分離、回收后氧化生成SO3，作為制取硫酸的原料高溫