金属矿物的开发利用教学课件 2023-2024学年高一下学期化学人教版（2019）必修第二册.pptx

第八章第八章 化学与可持续发展化学与可持续发展第一节第一节 自然资源的开发利用自然资源的开发利用第第1 1课时课时 金属矿物的开发利用金属矿物的开发利用倾听历史的声音：10000年前商周、春秋战国西汉石器时代青铜器时代铁器时代人类历史在某种意义上就是一部金属冶炼史，人类冶炼金属的年代如图所示，你发现了什么规律？为什么人类先使用的是铜器，而不是铁器？结论：金属的冶炼与金属的存在、活泼性有关。镁铝合金近现代一、金属在自然界中的存在金属的存在游离态化合态极少数的不活泼金属(金、铂等)绝大多数金属以化合物的形式存在将金属从其化合物中还原出来，用于生产各种金属材料，这一过程在工业上称为金属的冶炼。1、定义：2、实质：二、金属的冶炼 Na Mg Al Zn Fe Sn Pb Cu Hg Ag Pt Au金属单质活泼性逐渐减弱金属单质活泼性逐渐减弱 Na Mg Al Zn Fe Sn Pb Cu Hg Ag Pt Au金属阳离子氧化性逐渐增强金属阳离子氧化性逐渐增强结论：金属越不活泼，越容易被还原出来。金属的活泼性不同，采用的还原方法不一样。Mn+ne-M还原还原三、金属的冶炼方法：（一）物理富集：适合极不活泼金属，如Pt、Au浪淘沙浪淘沙.其八其八-刘禹锡刘禹锡莫道谗言如浪深，莫言迁客似沙沉。莫道谗言如浪深，莫言迁客似沙沉。千淘万漉虽辛苦，吹尽狂沙始到金。千淘万漉虽辛苦，吹尽狂沙始到金。KCaNaMgAlZnFeSnPb(H)CuHgAgPtAu1、热分解法：适合一些不活泼金属，如汞和银。（丹砂、朱砂）HgS 2Hg+S（二）化学方法古诗词：丹砂烧之成水银，积变又还成丹砂一一葛洪抱朴子。KCaNaMgAlZnFeSnPb(H)CuHgAgPtAu人类冶炼铜的发展历程：湿法炼铜：FeCuSO4=FeSO4Cu信州铅山县有苦泉，流以为涧。其水熬之，则成胆矾，烹胆矾则成铜。熬胆矾铁釜，久之异化为铜。沈括梦溪笔谈火法炼铜：用矿(硫化矿，主要成分为 Cu2S)二百五十箩 入大旋风炉，连烹(灼烧)三日三夜，方见成铜 明陆容菽园杂记。古代炼铜：2、热还原法：适用于大部分金属常用还原剂：C、CO、H2、活泼金属如Al等KCaNaMgAlZnFeSnPb(H)CuHgAgPtAu铝热反应铝热反应铝和金属氧化物在高温下发生剧烈反应并放出大量热的化学反应实验现象：镁条剧烈燃烧，放出大量的热，发出耀眼白光，纸漏斗的下部被烧穿，有熔融物落入细沙中。原理：Fe2O3+2Al=2Fe+Al2O3高温铝热反应镁条为引燃剂镁条为引燃剂氯酸钾为助燃剂氯酸钾为助燃剂铝热剂Fe2O3+2Al=2Fe+Al2O3高温其它铝热反应3MnO2+4Al=3Mn+2Al2O3高温Cr2O3+2Al=2Cr+Al2O3高温3Co3O4+8Al=9Co+4Al2O3高温应用冶炼熔点较高且比铝不活泼的金属（如钨、钒、铬、锰等）焊接钢轨 由于铝的化学性质比较活泼，早期炼铝十分困难，所以铝的价由于铝的化学性质比较活泼，早期炼铝十分困难，所以铝的价格十分昂贵，甚至比黄金还珍贵。直至格十分昂贵，甚至比黄金还珍贵。直至1919世纪上半叶，铝还是世纪上半叶，铝还是欧洲许多高级珠宝店的高档货。欧洲许多高级珠宝店的高档货。18861886年，在铝的历史上又是一年，在铝的历史上又是一个里程碑。这一年美国的大学生霍尔和法国大学生埃罗，都各个里程碑。这一年美国的大学生霍尔和法国大学生埃罗，都各自独立地研究出电解制铝法。现在人们已经熟练掌握了从铝土自独立地研究出电解制铝法。现在人们已经熟练掌握了从铝土矿（主要成矿（主要成 分是分是Al2O3Al2O3，当然还是有很多其它杂质的）中冶炼，当然还是有很多其它杂质的）中冶炼铝的技术了，使得制铝成本大大下降，铝的价格也一降千丈，铝的技术了，使得制铝成本大大下降，铝的价格也一降千丈，走入千家万户。走入千家万户。你不知道的小知识：曾经的铝这么值钱！3、电解法：MgCl2（熔融）（熔融）=Mg+Cl2电解电解电解电解2Al2O3（熔融）（熔融）=4Al+3O2冰晶石冰晶石电解电解2NaCl（熔融）（熔融）=2Na+Cl2降低熔点降低熔点(1)工业上为什么常用电解熔融MgCl2的方法生产金属镁,而不用电解MgO的方法生产镁?(2)工业上为什么常用电解Al2O3冰晶石熔融混合物的方法生产金属铝,而不用电解AlCl3的方法生产铝?MgO熔点比MgCl2高很多，熔融时消耗的能量大因为AlCl3是共价化合物，熔融状态下不导电。故冶炼金属铝是用电解熔融Al2O3的方法。加入冰晶石(Na3AlF6)，以降低熔化温度。【思考】物质MgCl2MgOAlCl3Al2O3熔点/714285219020544.阅读历史文献记载，总结下列有关金属的冶炼方法朝代利用矿物历史记载的材料冶炼方法夏朝 金矿“千淘万漉虽辛苦，吹尽狂沙始到金”东晋硫化汞矿炼丹家葛洪抱朴子“丹砂（HgS）烧之成水银”。西汉硫酸铜矿西汉刘安淮南万毕术“曾青得铁则化为铜”。商朝孔雀石矿西汉贾谊鹏鸟赋且夫天地为炉兮，造化为工；阴阳为炭兮，万物为铜。战国 赤铁矿秋浦歌炉火照天地，红星乱紫烟。物理富集法热分解法湿法炼铜热还原法热还原法金属活动性顺序K Ca Na Mg Al Zn Fe Sn Pb(H)Cu Hg Ag Pt Au金属冶炼的方法金属冶炼的方法电解法热还原法热分解法富集法 金属的回收和资源保护金属的回收和资源保护 回收金属的意义：回收金属的意义：（1 1）节约矿物资源；）节约矿物资源；（2 2）节约能源；）节约能源；（3 3）减少环境污染。）减少环境污染。四四.金属的回收和资源保护金属的回收和资源保护 从矿石中冶炼铁的基本过程：赤铁矿(Fe2O3)磁铁矿(Fe3O4)菱铁矿(FeCO3)黄铁矿(FeS2)选矿冶炼精炼应用预处理干法热还原法选择合适的还原剂H2、C、CO 从矿石中冶炼铝的基本过程：铝土矿(氧化铝)石油焦和沥青焦(碳素电极)萤石(冰晶石)液态铝铝锭电解酸浸碱浸湿法冶炼火法焙烧预处理精炼选矿粉碎应用电解精炼法储量、品味金属冶炼的模型：