金屬礦物的開發(fā)和利用 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)利用內(nèi)容一金屬礦物的開發(fā)利用第八章化學(xué)與可持續(xù)發(fā)展內(nèi)容二海水資源的開發(fā)利用內(nèi)容三煤、石油和天然氣的綜合利用1.什么是自然資源？可持續(xù)發(fā)展的目標(biāo)指什么？2.金屬元素在自然界以化合態(tài)還是游離態(tài)存在？3.金屬冶煉指什么？4.為什么不同金屬的冶煉方法不同？5.金屬活動順序與金屬冶煉有什么關(guān)系？6.鋁熱反應(yīng)？7.合理開發(fā)和利用金屬礦物資源有哪些主要途徑？閱讀課本P98—99，完成下列問題：

一、金屬礦物的開發(fā)利用思、議

6分鐘課本P98資料卡片歸納整理1、金屬元素在自然界的存在游離態(tài)：化合態(tài)：少數(shù)不活波金屬例：金、鉑及少量銅、銀、隕鐵金鉑絕大多數(shù)金屬以礦物質(zhì)形式存在銅銀隕鐵隕鐵：從外太空隕落到地面的含鐵較多的隕石或純鐵。隕鐵的使用始于4500多年前化合態(tài)金屬礦氯化鈉赤鐵礦磁鐵礦黃鐵礦FeS2

黃銅礦CuFeS2孔雀石

Cu2(OH)2CO3翠銅礦CuSiO3.6H2O菱鎂礦MgCO3鋁土礦

Al2O3

Fe2O3

Fe3O4螢石CaF2

輝沸石NaCa2Al5Si13O36?14H2O鈣鈾云母

Ca(UO2)2(PO4)2?12H2O

白云石CaMg[CO3]2

辰砂HgS1.什么是自然資源？可持續(xù)發(fā)展的目標(biāo)指什么？2.金屬元素在自然界以化合態(tài)還是游離態(tài)存在？3.金屬冶煉指什么？4.為什么不同金屬的冶煉方法不同？5.金屬活動順序與金屬冶煉有什么關(guān)系？6.鋁熱反應(yīng)？7.合理開發(fā)和利用金屬礦物資源有哪些主要途徑？閱讀課本P88—90，完成下列問題：

一、金屬礦物的開發(fā)利用3.金屬冶煉指什么？4.為什么不同金屬的冶煉方法不同？用化學(xué)的方法把化合態(tài)的金屬變成游離態(tài)金屬即：Mn++ne-M3、金屬的冶煉:即，用還原的方法，使化合態(tài)的金屬陽離子得到電子形成金屬單質(zhì)歸納整理金屬離子(Mn+)被還原的難易程度不同4.為什么不同金屬的冶煉方法不同？或說，由于不同的金屬離子得電子的能力不同,所以冶煉的方法不同。不活潑的金屬金屬活動順序表K、Ca、Na、Mg、Al、Zn、Fe、Sn、Pb、(H)、Cu、Hg、Ag、Pt、Au非?；顫姷慕饘僦械然顫姷慕饘俳饘僭讲换顫?，金屬陽離子的氧化性越

，金屬越

被還原出來強(qiáng)易(強(qiáng)或弱)(難或易)金屬冶煉的方法馬達(dá)加斯加街頭淘金者

剛果手工金礦開采沙里淘金原理金的質(zhì)量較沙重,在淘去粗沙后,用水銀滾動吸附金,水銀是已知唯一可以粘附金的物質(zhì).KCaNaMgAl

ZnFeSnPb(H)Cu

HgAg

PtAu①物理提取法金屬冶煉的方法2HgO==Hg+O2↑2Ag2O==4Ag+O2↑實(shí)質(zhì)：Hg2+具有較強(qiáng)的氧化性，

加熱時(shí)，Hg2+奪取了O2—中的e—變成了Hg單質(zhì)(適用于不活潑金屬)KCaNaMgAl

ZnFeSnPb(H)Cu

HgAg

PtAu②熱分解法制備汞：制備銀：CuO+H2==Cu+H2O2CuO+C==Cu+2CO2↑Fe2O3+3CO==2Fe+3CO2金屬冶煉的方法(適用于中等活潑金屬)理解：中等活潑金屬，須借助外加還原劑將其從化合物中還原出來。(高爐煉鐵)WO3+3H2

==W+3H2O4Na+TiCl4(熔融)===Ti+4NaCl高溫常用的還原劑：焦炭(C)、H2、CO、活潑金屬Na、Al等KCaNaMgAl

ZnFeSnPb(H)Cu

HgAg

PtAu③熱還原法制備鎢：制備鈦：鋁熱反應(yīng)實(shí)驗(yàn)操作：①將m(Al):m(Fe2O3)=1:3混合均勻②在鋁熱劑上加少量KClO3③在混合物中間插一根打磨過的鎂條現(xiàn)象鋁與氧化鐵反應(yīng)的化學(xué)方程式劇烈反應(yīng)，發(fā)出強(qiáng)光，紙漏斗被燒穿,沙子上落有紅熱的鐵珠2Al+Fe2O3===2Fe+Al2O3高溫鋁熱反應(yīng)實(shí)驗(yàn)操作：①將m(Al):m(Fe2O3)=1:3混合均勻②在鋁熱劑上加少量KClO3③在混合物中間插一根打磨過的鎂條鋁熱劑：(如Fe2O3

、V2O5、Cr2O3

、MnO2等)鋁粉+某些金屬氧化物組成的混合物。作用：鎂條KClO3引燃物助燃物鋁和金屬氧化物在高溫下劇烈反應(yīng)生成另一種金屬并放出大量熱的化學(xué)反應(yīng)。鋁熱反應(yīng)：關(guān)于鋁熱反應(yīng)的幾個問題：(1)

Al

+Fe2O3發(fā)生鋁熱反應(yīng)后得到的熔融物是Fe還是Fe、Al的合金？[已知：熔點(diǎn)：Al——660℃，F(xiàn)e——1535℃]Fe、Al的合金如何證明塊狀熔融物中含Al？NaOH溶液⑵引發(fā)該鋁熱反應(yīng)的操作為

。

⑶若將氧化鐵換成氧化鎂，該反應(yīng)能否發(fā)生?

(填“能”或“不能”)，理由是

。

在混合物(鋁熱劑)上加少量KClO3，并插上鎂條，將其點(diǎn)燃不能鎂比鋁活潑，鋁不能置換出鎂鋁熱反應(yīng)在生產(chǎn)上的應(yīng)用①用于焊接鋼軌等；②冶煉鐵、釩、鉻、錳、鎳等熔點(diǎn)高的金屬。3Fe3O4+8Al===9Fe+4Al2O3高溫其它鋁熱反應(yīng)

3MnO2+4Al===3Mn+2Al2O3高溫Cr2O3+2Al===2Cr+Al2O3高溫3V2O5+10Al===6V+5Al2O3高溫試寫出鋁分別與Fe3O4、MnO2、Cr2O3、V2O5發(fā)生的鋁熱反應(yīng)討論

1.“鋁熱反應(yīng)”是在高溫條件下兩種金屬之間的置換反應(yīng)，活潑金屬置換不活潑金屬。2.K比Na活潑，K能將Na從NaCl溶液中置換出來嗎？3.活潑金屬應(yīng)該用什么方法冶煉？如：濕法煉銅:Fe+CuSO4==FeSO4+Cu能不能。2K+2H2O==2KOH+H2電解熔融金屬化合物的方法金屬之間的置換能否在溶液中進(jìn)行呢？MgCl2(熔融)===Mg+Cl2↑電解電解2Al2O3(熔融)

===4Al+3O2↑冰晶石電解2NaCl(熔融)

===2Na+Cl2↑金屬冶煉的方法KCaNaMgAl

ZnFeSnPb(H)Cu

HgAg

PtAu④電解法(適用于非?；顫娊饘?理解：活潑金屬陽離子很難得e—，所以只能通過通電分解其化合物的方法來冶煉記住:電解是最強(qiáng)有力的氧化還原的手段，即，強(qiáng)行奪e—，給e—冶煉鈉：冶煉鎂：冶煉鋁：[冶煉鈣：電解CaCl2(熔融)]問題：

Na3AlF6

作用:降低Al2O3的熔點(diǎn)MgO熔點(diǎn)太高，消耗熱能和電能更多，成本大為什么制鎂不用MgO而用MgCl2

？

制鋁不用AlCl3而用Al2O3？AlCl3是共價(jià)化合物，不導(dǎo)電。共價(jià)化合物易升華“鋁的發(fā)現(xiàn)”鋁是一種年輕的金屬！1825年，丹麥科學(xué)家奧斯特在研究電流的化學(xué)作用時(shí)，得到過不純凈的鋁，但未引起科學(xué)界的重視。1827年，德國化學(xué)家維勒，制得灰色粉末鋁粉，并指出鋁的化學(xué)性質(zhì)，被公認(rèn)為是鋁的發(fā)現(xiàn)者30年后(即1850—1860年)，法國化學(xué)家德維爾利用“3Na+AlCl3=Al+3NaCl”，制得有金屬光澤的鋁，成為當(dāng)時(shí)頗受羨慕的“貴金屬”。當(dāng)時(shí)拿破侖的皇冠是鋁制的，1886年，英國柏林學(xué)院化學(xué)系青年學(xué)生霍爾偶然發(fā)現(xiàn)冰晶石(Na3AlF6)可大大降低煉鋁的成本，幾乎同時(shí)，法國青年大學(xué)生埃羅也成功地用電解法制得了鋁。此法制得的鋁比黃金還貴好幾倍。但“3Na+AlCl3=Al+3NaCl”門捷列夫1889年接受英國皇家協(xié)會的最高獎賞是一架用金和鋁制成的天平。從此，鋁成了廉價(jià)商品！金屬冶煉方法小結(jié)說明:除了上述方法，有些金屬還有多種方法冶煉制備K：KCl+Na====NaCl+K一定溫度(溫度控制在K的沸點(diǎn)之上，Na的熔點(diǎn)與沸點(diǎn)之間)【原理：高沸點(diǎn)制低沸點(diǎn)物質(zhì)】濕法煉銅:Fe+CuSO4==FeSO4+Cu火法煉銅:Cu2S+O2==2Cu+SO2高溫KCaNaMgAl

ZnFeSnPb(H)Cu

HgAg

PtAu

電解法熱還原法

熱分解法

物理提取法制備Cu：課堂練習(xí):1.下列關(guān)于金屬冶煉的說法不正確的是()A金屬冶煉是由人類生產(chǎn)生活需要發(fā)展起來的B天然礦藏很少只含一種金屬元素往往含有較多雜質(zhì)C金屬的冶煉主要有礦石的富集、冶煉還原和精煉三個步驟D金屬冶煉一定要用到還原劑2、用鋁熱劑冶煉難熔金屬，是因?yàn)殇X是（

）A具有導(dǎo)電性B具有延展性C既能與酸反應(yīng)又能與堿反應(yīng)D被氧化過程中放出大量的熱DD3.可用熱分解法就可能制得的金屬有（

）

A.CuCrB.TiWC.AgHgD.NaAl4.冶煉金屬常用以下幾種方法：①以C或H2、CO作為還原劑還原法；②熱分解法；③電解法；④鋁熱法。現(xiàn)冶煉下列金屬：Al、Mg、Cu、Hg、Mn，試標(biāo)明適宜的冶煉方法。Al：

；

Mg：

；Cu：

；Hg：

；

Mn：

。C①②③④③5.用鋁熱法還原下列化合物，制得金屬各1摩爾，消耗鋁最少的是()A.MnO2B.WO3C.Fe3O4D.Cr2O3E.Fe2O3C

MnO2+4Mn得4e—WO3+6W得6e—Fe3O4FeFe2O3+3Fe得3e—Cr2O3+6Cr得6e—+38反應(yīng)的實(shí)質(zhì)：鋁失e—，氧化物得e—生成金屬單質(zhì)38平均得e—二、合理開發(fā)利用金屬資源

一些礦物可供開采的年限如下圖所示（不包括今后新探明的礦物儲量、一些國家的金屬儲備量和金屬的回收利用等）。有效利用金屬資源的途徑1.提高金屬礦物的

。

2.開發(fā)環(huán)保高效的

。3.防止金屬的腐蝕4.加強(qiáng)金屬資源的

,使用

代替金屬材料。利用率金屬冶煉方法回收與再利用其他材料【思考】地球上的金屬礦物資源是有限的，

如何合理開發(fā)和有效使用金屬資源？P99金屬的回收和資源保護(hù)⑴節(jié)約礦物資源；⑵節(jié)約能源；⑶減少環(huán)境污染。大多可以重新制成金屬及其化合物再利用小結(jié)：金屬礦物的開發(fā)和利用二、合理利用礦物資源，堅(jiān)持可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略有效使用金屬產(chǎn)品、材料，提高金屬利用率；開發(fā)環(huán)保高效的金屬冶煉方法；防止金屬腐蝕；加強(qiáng)回收利用，使用其他材料替代。一、金屬的冶煉冶煉方法冶煉原理:將金屬從其化合物中還原出來(根據(jù)金屬的活潑性)熱分解法熱還原法電解法Mn+M得ne—(適用非?；顫娊饘?(適用中等活潑金屬)(適用不活潑金屬)【當(dāng)堂檢測】1.從金屬利用的歷史來看，先是青銅器時(shí)代，而后是鐵器時(shí)代，鋁的利用是近百年的事。這個先后順序跟下列有關(guān)的是：①地殼中的金屬元素的含量；②金屬活動性順序；③金屬的導(dǎo)電性；④金屬冶煉的難易程度；⑤金屬的延展性（

）

A．①③B．②⑤

C．③⑤D．②④2．下列冶煉方法中，可將化合物中的金屬元素還原為金屬單質(zhì)的是（

）A、加熱Al2O3B、加熱CaCO3

C、電解熔融NaClD、氯化鈉與鋁粉高溫共熱DC3．下列金屬冶