《自然資源的合理開(kāi)發(fā)與利用》第1課時(shí)示范公開(kāi)課教學(xué)課件【高中化學(xué)】

第八章化學(xué)與可持續(xù)發(fā)展第一節(jié)自然資源的合理開(kāi)發(fā)與利用第1課時(shí)1.通過(guò)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(kāi)發(fā)中的應(yīng)用，構(gòu)建金屬冶煉的思維模型。2.通過(guò)對(duì)鋁的冶煉成本的計(jì)算，認(rèn)識(shí)合理開(kāi)發(fā)和利用金屬資源的重要性和必要性。重難點(diǎn)學(xué)習(xí)目標(biāo)少數(shù)不活潑金屬以游離態(tài)存在大多數(shù)金屬以化合態(tài)存在金屬在自然界的存在狀態(tài)如何從金屬礦物中提煉金屬呢？依據(jù)什么原理呢？金銀黃銅礦輝銅礦123我國(guó)5000多年前開(kāi)始使用青銅器3000多年前開(kāi)始使用鐵器20世紀(jì)開(kāi)始大量使用鋁型材為什么是按照這個(gè)順序呢？與金屬活動(dòng)性順序有關(guān)金屬的冶煉將金屬?gòu)钠浠衔镏羞€原出來(lái)，用于生產(chǎn)各種金屬材料，這一過(guò)程在工業(yè)上稱(chēng)為金屬的冶煉。冶煉金屬的依據(jù)是用還原劑把金屬礦石中的金屬離子還原成單質(zhì)，歷經(jīng)三個(gè)步驟。礦石富集：除去雜質(zhì)，提高礦石中有用成分含量。冶煉：利用氧化還原反應(yīng)，在一定條件下，把金屬離子還原成單質(zhì)。精煉：采用一定方法，提煉金屬。金屬離子得電子的能力是否相同？與什么有關(guān)呢？金屬的冶煉

1.不活潑的金屬——熱分解法2HgO

2Hg+O2↑2Ag2O

4Ag+O2↑在金屬活動(dòng)性順序中，排在后面的金屬，其陽(yáng)離子得電子的能力強(qiáng)，可以直接用加熱的方法將它們從其化合物中還原出來(lái)。金屬的冶煉2.非?；顫姷慕饘佟娊夥ㄔ诮饘倩顒?dòng)性順序中，排在前面的金屬，其對(duì)應(yīng)的金屬陽(yáng)離子氧化性很弱，很難得到電子，工業(yè)上常采用電解法冶煉。MgCl2(熔融)Mg+Cl2↑電解2Al2O3(熔融)4Al+3O2↑電解冰晶石2NaCl(熔融)2Na+Cl2↑電解Na3AlF6助溶劑金屬的冶煉2Al2O3(熔融)4Al+3O2↑電解冰晶石思考討論MgCl2(熔融)Mg+Cl2↑電解為什么工業(yè)上煉鋁不用AlCl3，而煉鎂時(shí)不用MgO?工業(yè)上冶煉Al時(shí)用Al2O3，因?yàn)锳lCl3為共價(jià)化合物，熔融態(tài)不能電離。工業(yè)上冶煉Mg時(shí)用MgCl2，因?yàn)镸gO的熔點(diǎn)很高，耗能太大。離子化合物KCaNaMgAlZnFeSnPb(H)CuHgAgPtAu金屬的冶煉3.其他金屬——熱還原法焦炭、一氧化碳、氫氣對(duì)應(yīng)的離子，得電子能力較強(qiáng)(1)寫(xiě)出用一氧化碳還原氧化鐵、用氫氣還原氧化銅的化學(xué)方程式。3.其他金屬——熱還原法(2)一些活潑金屬也可作還原劑，將相對(duì)不活潑的金屬?gòu)钠浠衔镏兄脫Q出來(lái)。鋁熱反應(yīng)金屬的冶煉Fe2O3+3CO2Fe+3CO2↑高溫CuO+H2

Cu+H2O高溫Fe+CuSO4FeSO4+Cu2Al+Fe2O3

2Fe+Al2O3高溫請(qǐng)你從氧化還原角度總結(jié)金屬冶煉的原理。金屬的冶煉3.其他金屬——熱還原法金屬的冶煉按照1∶3的比例將鋁粉和氧化鐵放入反應(yīng)爐中在反應(yīng)爐中發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，生成金屬熔液將金屬熔液倒入鋼軌接頭處的夾具中待焊縫處完全冷區(qū)后，取下夾具對(duì)鋼軌焊接面進(jìn)行打磨完成焊接鋁熱反應(yīng)的應(yīng)用金屬的冶煉金屬冶煉的實(shí)質(zhì)是使金屬化合物中的金屬離子得到電子被還原為金屬原子的過(guò)程。金屬的冶煉原理

金屬的活潑性與對(duì)應(yīng)離子得失電子能力的關(guān)系為：金屬越活潑，其對(duì)應(yīng)離子越難得電子，越難被還原為單質(zhì)。Mn+(化合態(tài))M（游離態(tài)）

ne得電子，被還原金屬的冶煉金屬活動(dòng)性單質(zhì)還原性(原子失電子能力)陽(yáng)離子氧化性(離子的電子能力)金屬冶煉方法電解法熱還原法熱分解法富集法還原劑或特殊措施K、Ca、Na、Mg、AlZn、Fe、Sn、Pb、(H)、CuHg、Ag強(qiáng)→弱弱→強(qiáng)直流電提供電子H2、CO、Al等加熱或高溫加熱Pt、Au物理方法或化學(xué)方法總結(jié)金屬冶煉的一般規(guī)律金屬的發(fā)現(xiàn)與使用、冶煉難度、活潑性三者的關(guān)系？公元前一萬(wàn)年開(kāi)始使用公元前八千年開(kāi)始使用金銀鋁銅鐵公元前七千年開(kāi)始使用十三世紀(jì)初期開(kāi)始使用十九世紀(jì)初期開(kāi)始使用金屬的使用與金屬的活潑性有關(guān)，金屬越活潑，冶煉難度越大，發(fā)現(xiàn)得通常越晚。合理開(kāi)發(fā)利用金屬礦物計(jì)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制鋁相比，前者的能耗僅為后者的3%~5%。通過(guò)對(duì)上述數(shù)據(jù)的分析和比較，結(jié)合圖，你想到了什么？請(qǐng)將你的想法與同學(xué)交流。鋁土礦氧化鋁螢石冰晶石石油焦和瀝青焦碳素電極液態(tài)鋁鋁錠電解鋁的生產(chǎn)示意圖合理開(kāi)發(fā)利用金屬礦物與生產(chǎn)1kg鋁相關(guān)的消耗合理開(kāi)發(fā)利用金屬礦物成果展示鋁質(zhì)飲料罐的回收再利用，可以節(jié)約大量的鋁土礦資源，使鋁土礦得到有效利用。01廢舊金屬資源的再生利用肩負(fù)著提供新資源、改善環(huán)境和保護(hù)人類(lèi)生存等任務(wù)，是一項(xiàng)功在當(dāng)代、利在千秋的社會(huì)性公益事業(yè)。02合理開(kāi)發(fā)利用金屬礦物（1）開(kāi)發(fā)環(huán)保高效的冶煉方法；（2）防止金屬腐蝕；（3）加強(qiáng)廢舊金屬回收；（4）尋找金屬替代品。合理開(kāi)發(fā)和利用礦物資源的途徑1.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A鋰是活潑金屬，用電解熔融LiCl的方法冶煉。解析2.人類(lèi)對(duì)某金屬冶煉技術(shù)的掌握程度決定了其應(yīng)用的廣泛性。影響冶煉方法的主要因素是（）A.金屬的活潑性大小

B.金屬在地殼中的含量多少C.金屬的化合價(jià)高低D.金屬的導(dǎo)電性強(qiáng)弱A3.下列金屬冶煉屬于熱還原法的是（）A.B.C.D.WO3+3H2

W+3H2O

B2NaCl(熔融)2Na+Cl2↑

電解Fe+CuSO4

Cu+FeSO4

2Ag2O

4Ag+O2↑電解熔融的氯化鈉制備金屬鈉為電解法，A錯(cuò)誤；加熱條件下，氫氣還原WO3生成W和水，屬于熱還原法，B正確；鐵與硫酸銅溶液反應(yīng)生成銅和硫酸亞鐵，屬于濕法煉銅，C錯(cuò)誤；氧化銀受熱分解生成銀和氧氣，屬于熱分解法，D錯(cuò)誤。解析4.有關(guān)金屬的冶煉原理，下列說(shuō)法正確的是（）

CA．發(fā)生的一定是置換反應(yīng)

B.發(fā)生的一定是分解反應(yīng)

C．發(fā)生的一定是還原反應(yīng)

D．只能用金屬做還原劑冶煉金屬金屬冶煉的本質(zhì)是金屬陽(yáng)離子得到電子生成金屬單質(zhì)，發(fā)生了還原反應(yīng)，即，發(fā)生的反應(yīng)可能是置換反應(yīng)，如：可能是分解反應(yīng)，如：Mn++ne-M2Al+Fe2O3

高溫MgCl2(熔融)Mg+Cl2↑，電解CuO+H2

Cu+H2O。高溫Al2O3+2Fe，也金屬冶煉不一定用金屬做還原劑，解析如：我國(guó)古代璀璨的科技文明問(wèn)題：以上金屬的冶煉中涉及了哪些金屬的“冶煉”？寫(xiě)出相關(guān)的化學(xué)方程式。北宋科學(xué)家沈括在《夢(mèng)溪筆談》中寫(xiě)到：“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?！鄙蚶?1031-1095年)北宋官員，科學(xué)