寒假自習(xí)課 2024-2025學(xué)年高一化學(xué)必修第二冊(cè)人教版教學(xué)課件 第八章 第一節(jié) 第1課時(shí) 金屬礦物的開發(fā)利用

第八章化學(xué)與可持續(xù)發(fā)展第一節(jié)自然資源的開發(fā)利用第1課時(shí)

金屬礦物的開發(fā)利用金屬礦物海水資源化石燃料[學(xué)習(xí)目標(biāo)]1.了解金屬在自然界中的存在形式，理解金屬冶煉的一般原理，掌握

活潑性不同的金屬冶煉的一般方法，形成金屬冶煉方法知識(shí)模型，

培養(yǎng)證據(jù)推理與模型認(rèn)知能力(重點(diǎn))。2.了解鋁的冶煉原理(重點(diǎn))。引入新課金屬元素在自然界中的存在赤鐵礦(Fe2O3)磁鐵礦(Fe3O4)黃鐵礦(FeS2)黃銅礦(CuFeS2)鋁土礦(Al2O3)自然金自然鉑隕鐵游離態(tài)化合態(tài)(1)概念：(2)原理：一、金屬礦物的開發(fā)利用1.金屬元素在自然界中的存在形態(tài)游離態(tài)：金、鉑等極少數(shù)金屬化合態(tài)：絕大多數(shù)金屬元素2.金屬的冶煉赤鐵礦(Fe2O3)純鐵利用氧化還原反應(yīng)化合態(tài)游離態(tài)Mn＋＋ne－

===

M3.金屬的冶煉方法根據(jù)下圖人類冶煉金屬的歷史時(shí)間分析推測(cè)人類發(fā)現(xiàn)和使用金屬材料受哪些因素的影響？為什么？主要是金屬在自然界中的存在狀態(tài)和金屬的活潑性。因?yàn)樵交顫娺€原性越強(qiáng)，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(shí)間越晚。思考1一、金屬礦物的開發(fā)利用KCaNaMgAlZnFeSnPb(H)CuHgAgPtAu約3000年前約8000年前距今一百多年(1)金屬活潑性與冶煉方法的關(guān)系如下：一、金屬礦物的開發(fā)利用電解法熱還原法熱分解法其他方法(2)金屬的冶煉方法熱分解法2HgO===

2Hg+O2↑△2Ag2O

===

4Ag+O2↑△適用于一些不活潑的金屬電解法適用于K、Ca、Na、Mg、Al等非?；顫姷慕饘?冰晶石：降低Al2O3熔化所需溫度，降低能耗)一、金屬礦物的開發(fā)利用2NaCl(熔融)===2Na＋Cl2↑電解MgCl2(熔融)===Mg＋Cl2↑電解2Al2O3(熔融)===4Al＋3O2↑電解冰晶石熱還原法Fe2O3＋3CO===2Fe＋3CO2高溫2Al＋Fe2O3===Al2O3＋2Fe高溫高爐煉鐵鋁熱法煉鐵適用于大多數(shù)中等活潑金屬的冶煉常用的還原劑有：CO、H2、C(焦炭)、一些活潑金屬等(可用于焊接鋼軌)其他方法濕法煉銅火法煉銅CuSO4＋Fe===Cu＋FeSO4Cu2S＋O2===2Cu＋SO2高溫一、金屬礦物的開發(fā)利用(2)金屬的冶煉方法思考2結(jié)合下列表格物質(zhì)的熔、沸點(diǎn)數(shù)據(jù)分析，為什么冶煉鎂時(shí)，選擇MgCl2而不是MgO？為什么冶煉鋁時(shí)，選擇Al2O3而不是AlCl3？物質(zhì)MgOAl2O3MgCl2AlCl3熔點(diǎn)/℃28522054714190(以分子形式存在)沸點(diǎn)/℃360029801412180從表中可以發(fā)現(xiàn)，MgO熔點(diǎn)高，耗能多；AlCl3的沸點(diǎn)比熔點(diǎn)低，易升華，是共價(jià)化合物，熔融狀態(tài)下不導(dǎo)電。一、金屬礦物的開發(fā)利用應(yīng)用體驗(yàn)1.判斷正誤(1)在自然界中金屬元素都以化合態(tài)的形式存在(

)(2)利用化合物冶煉金屬時(shí)，金屬元素一定發(fā)生還原反應(yīng)(

)(3)在地殼中含量越多的金屬元素，人類利用的越早(

)(4)可以通過電解飽和食鹽水的方法獲取金屬鈉(

)(5)鋁熱反應(yīng)的本質(zhì)是用鋁將活潑性比鋁弱的金屬從其化合物中置換出來(

)×√√××一、金屬礦物的開發(fā)利用應(yīng)用體驗(yàn)2.冶煉金屬常用以下幾種方法：①以C、CO或H2作還原劑；②電解法；③熱分解法。下列金屬各采用哪種方法？(1)Fe、Zn、Cu等相對(duì)較活潑金屬：______(填序號(hào)，下同)。(2)Na、Mg、Al等活潑金屬：______。(3)Hg、Ag等不活潑金屬：______。①②③3.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，則冶煉金屬鋰可以采用的方法是_______。電解法一、金屬礦物的開發(fā)利用歸納總結(jié)金屬冶煉方法與金屬活潑性關(guān)系一、金屬礦物的開發(fā)利用二、合理開發(fā)和利用金屬礦物資源1.原因(1)資源有限且分布不均勻。(2)冶煉過程中會(huì)消耗大量能量且易造成環(huán)境污染。(3)金屬腐蝕現(xiàn)象嚴(yán)重會(huì)造成大量損失。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得到鋁相比，前者的能耗僅為后者的3%～5%。通過對(duì)上述數(shù)據(jù)的分析和比較，你想到了什么？(1)從鋁土礦制鋁消耗的能量要遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于回收鋁制飲料罐得到鋁消耗的能量，加強(qiáng)廢舊金屬的回收和再利用是合理利用金屬資源的重要途徑。(2)實(shí)際生產(chǎn)中，從金屬礦物到純凈金屬的冶煉過程是一個(gè)復(fù)雜的過程，在得到所需產(chǎn)品的同時(shí)也會(huì)產(chǎn)生廢棄物，因此必須考慮廢棄物的處理對(duì)環(huán)境的影響，走可持續(xù)發(fā)展道路。二、合理開發(fā)和利用金屬礦物資源思考12.金屬礦物資源的開發(fā)和利用措施(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。(3)防止金屬的腐蝕。(4)使用其他材料代替金屬材料，減少金屬的使用量。(5)加強(qiáng)廢舊金屬的回收和再利用。二、合理開發(fā)和利用金屬礦物資源鋁元素在地殼中主要以鋁土礦(主要成分是Al2O3，含SiO2、Fe2O3、MgO等雜質(zhì))的形式存在，從鋁土礦中提取鋁的工藝流程如下：寫出上述過程中與鋁元素有關(guān)的離子方程式。流程Ⅰ：①

；②

；③____________________________________。Al2O3＋6H＋===2Al3＋＋3H2OAl3＋＋4OH－===[Al(OH)4]－

二、合理開發(fā)和利用金屬礦物資源思考2Al2O3＋2OH－＋3H2O===2[Al(OH)4]－[Al(OH)4]－＋4H＋===Al3＋＋4H2O

二、合理開發(fā)和利用金屬礦物資源鋁元素在地殼中主要以鋁土礦(主要成分是Al2O3，含SiO2、Fe2O3、MgO等雜質(zhì))的形式存在，從鋁土礦中提取鋁的工藝流程如下：流程Ⅱ：④

；⑤

；⑥____________________________________。思考2應(yīng)用體驗(yàn)工業(yè)上用鋁土礦(主要成分為Al2O3，還有少量的Fe2O3等雜質(zhì))提取氧化鋁作冶煉鋁的原料，提取的操作過程如下：(1)Ⅰ和Ⅱ步驟中分離溶液和沉淀的操作為_____，所用到的玻璃儀器是____________________。(2)沉淀M中除含有泥沙外，一定還含有______，固體N是______。過濾燒杯、Fe2O3漏斗、玻璃棒Al2O3二、合理開發(fā)和利用金屬礦物資源應(yīng)用體驗(yàn)(3)濾液X中，含鋁元素的溶質(zhì)的化學(xué)式為_____________，它屬于____(填“酸”“堿”或“鹽”)類物質(zhì)。(4)實(shí)驗(yàn)室里通常向AlCl3溶液中加入______(填“氨水”或“NaOH溶液”)來制取Al(OH)3。Na[Al(OH)4]鹽氨水二、合理開發(fā)和利用金屬礦物資源隨堂檢測(cè)1.下列說法正確的是A.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多B.冶煉金屬時(shí)，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.金屬的冶煉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√隨堂檢測(cè)2.(2022·德州高一檢測(cè))氧化還原反應(yīng)廣泛應(yīng)用于金屬的冶煉，下列有關(guān)金屬冶煉的說法錯(cuò)誤的是A.越活潑的金屬元素，人類利用的越晚B.熱分解法、熱還原法、電解法冶煉金屬中，金屬元素都由化合態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)?/p>

游離態(tài)C.鋁熱反應(yīng)中鋁作為還原劑將鐵從其氧化物中置換出來D.用熱還原法冶煉金屬時(shí)，可以用H2將Mg從其化合物中還原出來√隨堂檢測(cè)3.下列反應(yīng)原理中

，不符合工業(yè)冶煉金屬實(shí)際情況的是√隨堂檢測(cè)4.如圖為鋁熱反應(yīng)的實(shí)驗(yàn)裝置，請(qǐng)回答下列問題：(1)寫出該鋁熱反應(yīng)的化學(xué)方程式：__________________________________________。(2)若將氧化鐵換成氧化鎂，該反應(yīng)______(填“能”或“不能”)發(fā)生，理由是____________________________。不能鎂比鋁活潑，鋁不能置換出鎂(3)若將所得產(chǎn)品置于足量的NaOH溶液中，可能看到的現(xiàn)象是________________________________________。部分固體溶解，有氣泡產(chǎn)生隨堂檢測(cè)(4)假設(shè)鋁足量且反應(yīng)充分，設(shè)計(jì)一種實(shí)驗(yàn)方案，證明本實(shí)驗(yàn)中有單質(zhì)鐵生成：____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。

取適量反應(yīng)后的固體混合物，先用足量NaOH溶液除去鋁，再加入稀硫酸，有氣泡冒出，說明有鐵生成(或用磁鐵靠近固體，有固體可被磁鐵吸引，說明有鐵生成)4.如圖為鋁熱反應(yīng)的實(shí)驗(yàn)裝置，請(qǐng)回答下列問題：本節(jié)內(nèi)容結(jié)束目標(biāo)一答案1.金屬元素在自然界中的存在形態(tài)游離態(tài)金、鉑化合態(tài)2.金屬的冶煉(1)概念：將金屬礦物中的金屬從其

中還原出來，用于生產(chǎn)各種金屬材料，這一過程在工業(yè)上稱為金屬的冶煉。(2)原理：金屬的冶煉是利用氧化還原反應(yīng)，在一定條件下，使金屬陽離子

電子被

生成金屬單質(zhì)，即Mn＋＋ne－===M?；衔锏玫竭€原目標(biāo)一答案3.金屬的冶煉方法(1)金屬活潑性與冶煉方法的關(guān)系如下：(2)金屬的冶煉方法熱分解法分解HgO____________________分解Ag2O______________