人教版化学必修2《开发利用金属矿物和海水资源》（第1课时）课件.ppt

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1、2022-6-181第四章第四章 化学与自然资源的开发利用化学与自然资源的开发利用第一节第一节 开发利用金属矿物和海水资源开发利用金属矿物和海水资源第第1 1课时课时2022-6-182金属活动性顺序金属活动性顺序大约大约100多年前多年前大约大约2500年前年前大约4000年前K Ca Na Mg Al Zn Fe Sn Pb (H) Cu Hg Ag Pt Au金属矿物的开发利用金属矿物的开发利用2022-6-183一、一、 金属的冶炼金属的冶炼 人们日常应用的金属材料，多为人们日常应用的金属材料，多为合金合金或或纯金属纯金属，这就需要把，这就需要把金属金属从从矿石矿石中中提炼提炼出来，这

2、就是人们常说的金属的出来，这就是人们常说的金属的冶炼冶炼。1. 1. 金属冶炼的金属冶炼的实质实质 利用利用氧化还原反应氧化还原反应，使金属化合物，使金属化合物中的金属阳离子中的金属阳离子得到电子得到电子变成金属原子。变成金属原子。即：即：Mn+ + ne-M想一想想一想: :要使金属矿物转化为金属要使金属矿物转化为金属单质单质, ,金属元素的化合价如何变化金属元素的化合价如何变化, ,发生什么反应发生什么反应? ?金属矿物的开发利用金属矿物的开发利用2022-6-184结论：结论：金属位置越靠后，越易被还原，用一般金属位置越靠后，越易被还原，用一般的还原方法即可；的还原方法即可； 金属位置越

3、靠前，越难被还原，要用较金属位置越靠前，越难被还原，要用较强的还原手段来还原强的还原手段来还原金属活动性顺序金属活动性顺序K Ca Na Mg Al Zn Fe Sn Pb (H) Cu Hg Ag Pt Au金属矿物的开发利用金属矿物的开发利用金属单质的活泼性（还原性）减弱金属阳离子的氧化性增强2022-6-185(1)热分解法热分解法(2)热还原法热还原法(3)电解法电解法二、金属冶炼的方法的选择二、金属冶炼的方法的选择快速阅读课本快速阅读课本8888页内容，找出金属冶炼有页内容，找出金属冶炼有多少种方法，分别是什么？适用于金属活多少种方法，分别是什么？适用于金属活动顺序表中的哪些金属动顺

4、序表中的哪些金属? ?依据什么选择不依据什么选择不同的方法？同的方法？金属矿物的开发利用金属矿物的开发利用2022-6-186（1）热分解法）热分解法练习练习: :写出写出HgO、Ag2O受热分解的化学方程式受热分解的化学方程式（适用（适用Hg及其以后的不活泼金属）及其以后的不活泼金属）K Ca Na Mg Al Zn Fe Sn Pb (H) Cu Hg AgHg Ag2Hg gO 2Hg g + O22Ag g2O 4Ag g + O2金属矿物的开发利用金属矿物的开发利用2022-6-187（2）热还原法）热还原法 适用于金属活动性顺序表中的适用于金属活动性顺序表中的中中间的多数金属间的多

5、数金属。它是金属冶炼的。它是金属冶炼的常用常用方法。方法。常用的常用的还原剂还原剂有：有：活泼金属活泼金属、CO、H2、C(焦炭焦炭)K Ca Na Mg Al Zn Fe Sn Pb (H) Cu Hg AgZn Fe Sn Pb (H) Cu金属矿物的开发利用金属矿物的开发利用2022-6-188湿法炼铜湿法炼铜:Fe+CuSO4FeSO4+Cu火法炼铜火法炼铜:Cu2S+O22Cu+SO2高温高温金属矿物的开发利用金属矿物的开发利用2022-6-189实验实验4-1 铝热反应铝热反应金属矿物的开发利用金属矿物的开发利用2022-6-18102Al+Fe2O3 2Fe+Al2O3高温高温反

6、应现象反应现象：镁条剧烈燃烧，发出耀眼的镁条剧烈燃烧，发出耀眼的白光，纸漏斗内剧烈反应，纸漏斗被烧穿，白光，纸漏斗内剧烈反应，纸漏斗被烧穿，有红色的熔融物落入沙中，有红色的熔融物落入沙中，沙子上落有黑沙子上落有黑色铁珠。色铁珠。铝热剂：铝热剂：铝与金属氧化物的混合物铝与金属氧化物的混合物镁条为镁条为引燃剂引燃剂氯酸钾为氯酸钾为助燃剂助燃剂金属矿物的开发利用金属矿物的开发利用2022-6-1811铝铝热热反反应应的的应应用用 铝热反应的原理可以应用在生产上，如用于铝热反应的原理可以应用在生产上，如用于。在冶金工业上也常用这一反应原理，使铝与金属氧化物在冶金工业上也常用这一反应原理，使铝与金属氧化

7、物反应，冶炼钴、铬、锰等。反应，冶炼钴、铬、锰等。金属矿物的开发利用金属矿物的开发利用2022-6-1812请写出请写出MnO2、Cr2O3分别与分别与Al反应的化学方程式。反应的化学方程式。铝某些金属氧化物铝某些金属氧化物 Al2O3金属金属高温高温3MnO2+4Al = 3Mn+ 2Al2O3高温高温Cr2O3+2Al = 2Cr + Al2O3高温高温金属矿物的开发利用金属矿物的开发利用2022-6-1813 由于早期炼铝十分困难，所以铝的价格十分昂贵，一度由于早期炼铝十分困难，所以铝的价格十分昂贵，一度超越金银之上，直至超越金银之上，直至19世纪上半叶，铝还是欧洲许多高级世纪上半叶，铝

8、还是欧洲许多高级珠宝店的高档货。珠宝店的高档货。金属矿物的开发利用金属矿物的开发利用2022-6-1814 法国皇帝拿破仑是一个喜欢炫耀自己的人。法国皇帝拿破仑是一个喜欢炫耀自己的人。他常常大摆宴席，宴请天下宾客。每次宴会，他常常大摆宴席，宴请天下宾客。每次宴会，他总是摆出一副高人一等的样子。餐桌上的用他总是摆出一副高人一等的样子。餐桌上的用具几乎全是用银制成的，唯有他自己用的那一具几乎全是用银制成的，唯有他自己用的那一个碗却是铝制品。为什么贵为法国皇帝，在当个碗却是铝制品。为什么贵为法国皇帝，在当时却不用高贵而亮丽的银碗，而用色泽要暗得时却不用高贵而亮丽的银碗，而用色泽要暗得多的铝碗呢？多的

9、铝碗呢？思思考考金属矿物的开发利用金属矿物的开发利用2022-6-1815拿破仑与铝碗拿破仑与铝碗100多年前，为了表彰门捷列夫对化学的杰出贡献，多年前，为了表彰门捷列夫对化学的杰出贡献，英国皇家学会不惜重金制作了一个比黄金还要贵重英国皇家学会不惜重金制作了一个比黄金还要贵重的奖杯的奖杯铝杯，赠送给门捷列夫。铝杯，赠送给门捷列夫。金属矿物的开发利用金属矿物的开发利用2022-6-1816 自从美国青年化学家霍尔发明电解制铝法后，制铝自从美国青年化学家霍尔发明电解制铝法后，制铝工工 艺不断改进，现在人们已经熟练掌握了从铝土矿艺不断改进，现在人们已经熟练掌握了从铝土矿（主要成分是（主要成分是Al2

10、O3，当然还有很多其它杂质）中冶炼，当然还有很多其它杂质）中冶炼铝的技术，使得制铝成本大大下降，铝的价格也一降铝的技术，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。千丈，走入千家万户。金属矿物的开发利用金属矿物的开发利用2022-6-1817 今天铝的产量仅次于钢铁了，铝及铝合金成为现代文明不今天铝的产量仅次于钢铁了，铝及铝合金成为现代文明不可缺少的金属，铝在工业上被称为可缺少的金属，铝在工业上被称为“钢精钢精”，因为它的合金，因为它的合金不但轻，而且强度足以替代钢铁，铝除了用于建材之外，还不但轻，而且强度足以替代钢铁，铝除了用于建材之外，还被用于航天工业，如我国第一颗人造卫星东方

11、红一号，外壳被用于航天工业，如我国第一颗人造卫星东方红一号，外壳全部用铝合金制成，美国的阿波罗全部用铝合金制成，美国的阿波罗1111号宇宙飞船所用的金号宇宙飞船所用的金属材料中，铝及合金占属材料中，铝及合金占75%75%左右，可以说人类送上太空的金左右，可以说人类送上太空的金属中，铝是最多的了。属中，铝是最多的了。注意：正常人的人体内，每注意：正常人的人体内，每70公斤体重约含公斤体重约含61毫克铝。毫克铝。铝摄入过多却是对人体有害的，经研究表明，铝元素能渗入人铝摄入过多却是对人体有害的，经研究表明，铝元素能渗入人脑，与神经元细胞释放出来的具有传递信息功能的有机碱反应，脑，与神经元细胞释放出来

12、的具有传递信息功能的有机碱反应，导致神经系统传递信息受阻，引起老年痴呆。导致神经系统传递信息受阻，引起老年痴呆。金属矿物的开发利用金属矿物的开发利用2022-6-1818电解法电解法 在金属活动性顺序中，在金属活动性顺序中，K、Na 、Ca、Al 等几种等几种金属的金属的还原性很强还原性很强，这些金属的阳离子，这些金属的阳离子氧化性极弱，氧化性极弱，难得电子难得电子，因此不能用一般的方法和还原剂使其从化，因此不能用一般的方法和还原剂使其从化合物中还原出来，而只能用合物中还原出来，而只能用通电通电分解其分解其熔融盐熔融盐或或氧化氧化物物的方法来冶炼。的方法来冶炼。K Ca Na Mg Al Zn

13、 Fe Sn Pb (H) Cu Hg Ag Pt AuK Ca Na Mg Al金属矿物的开发利用金属矿物的开发利用2022-6-18192NaCl (熔融熔融) 2Na + Cl2 电解电解金属矿物的开发利用金属矿物的开发利用2022-6-1820练习练习: 写出电解写出电解MgCl2、Al2O3的化学方程式的化学方程式 MgCl2 Mg + Cl2电解电解(熔融熔融)2Al2O3 4Al +3O2电解电解(熔融熔融)冰晶石冰晶石金属矿物的开发利用金属矿物的开发利用问题 能不能电解熔融状态下的氯化铝制铝单质？为什么？2022-6-1822 以铝为例，生产一吨原铝至少要消耗四吨铝土矿资源。以

14、铝为例，生产一吨原铝至少要消耗四吨铝土矿资源。当前全球原铝的年产量约当前全球原铝的年产量约2500万吨，年消耗铝土矿超过一万吨，年消耗铝土矿超过一亿吨，如果照此发展下去，地球上的铝土矿资源就会越来亿吨，如果照此发展下去，地球上的铝土矿资源就会越来越少，直至有一天枯竭。如果人类消费的铝能够回收利用，越少，直至有一天枯竭。如果人类消费的铝能够回收利用，只要回收利用量达到产量的二分之一，每年就将减少铝土只要回收利用量达到产量的二分之一，每年就将减少铝土矿消耗量约矿消耗量约5000万吨，这对保护全球铝土矿资源具有极为万吨，这对保护全球铝土矿资源具有极为重要的意义。其次，利用废杂原料生产一吨合金铝锭与用

15、重要的意义。其次，利用废杂原料生产一吨合金铝锭与用铝土矿原料生产一吨原铝锭相比，可以节省铝土矿原料生产一吨原铝锭相比，可以节省95以上的能以上的能源消耗。源消耗。再生铝生产中二氧化碳的产生量和排放量与原铝再生铝生产中二氧化碳的产生量和排放量与原铝生产相比，大为减少生产相比，大为减少 ，环保效益十分显著。环保效益十分显著。金属矿物的开发利用金属矿物的开发利用2022-6-1823金属的回收和环境保护金属的回收和环境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）减少环境污染金属铝的回收与利用金属铝的回收与利用金属矿物

16、的开发利用金属矿物的开发利用2022-6-1824(1)途径途径提高金属矿物的利用率提高金属矿物的利用率减少金属的使用量减少金属的使用量加强金属资源的回收和再利用加强金属资源的回收和再利用使用其他材料代替金属材料使用其他材料代替金属材料如何合理利用矿物资源，坚持可持续发展战略？如何合理利用矿物资源，坚持可持续发展战略？阅读教材阅读教材P89P89最后一段最后一段金属矿物的开发利用金属矿物的开发利用2022-6-1825K Ca Na Mg g Al Zn Fe Sn Pb (H) Cu Hg g Ag g Pt Au金属金属单质单质的的还原性还原性减弱，金属减弱，金属离子离子的的氧化性氧化性增

17、强增强电解法电解法热还原法热还原法热分解法热分解法物理提取法物理提取法金属活动性顺序与金属的冶炼方法金属活动性顺序与金属的冶炼方法小小 结结金属矿物的开发利用金属矿物的开发利用2022-6-1826表表4-1 常见金属的冶炼原理常见金属的冶炼原理金属金属冶炼原理冶炼原理FeFe2O3+3CO=2Fe+3CO2(高炉炼铁高炉炼铁)Fe2O3+2Al=2Fe+Al2O3(铝热法炼铁铝热法炼铁)高温高温高温高温CuCu2S+O2=2Cu+SO2(火法炼铜火法炼铜)Fe+CuSO4=FeSO4+Cu(湿法炼铜湿法炼铜)高温高温MgMgCl2(熔融熔融)=Mg+Cl2Al2Al2O3(熔融熔融)=4Al

18、+3O2电解电解冰晶石冰晶石Na2NaCl(熔融熔融)=2Na+Cl2电解电解电解电解金属矿物的开发利用金属矿物的开发利用2022-6-181、下列各种冶炼方法中，可以制得、下列各种冶炼方法中，可以制得 相应金属的是（相应金属的是（ ）A、加热氧化铝、加热氧化铝 B、加热碳酸钙、加热碳酸钙C、电解熔融氯化钠、电解熔融氯化钠 D、氯化钠与铝粉高温共热、氯化钠与铝粉高温共热2、根据金属在金属活动顺序表中的位置、根据金属在金属活动顺序表中的位置及性质，推测制取下列金属最适宜的方法：及性质，推测制取下列金属最适宜的方法：Na Zn Hg Au C电解法电解法加热还原法加热还原法加热分解法加热分解法物理

19、提取法物理提取法金属矿物的开发利用金属矿物的开发利用2022-6-18283、金属冶炼的目的是金属冶炼的目的是 （ ）A A、把金属化合物还原为金属单质、把金属化合物还原为金属单质 B B、除去金属中的杂质、除去金属中的杂质C C、把金属单质变为氧化物、把金属单质变为氧化物 DD、把电能转变为化学能、把电能转变为化学能4、工业上常采用电解法冶炼的金属是工业上常采用电解法冶炼的金属是 （ ） A A、Fe BFe B、Cu CCu C、Al DAl D、AgAg5、宋代时期，人们发现江西上饶有一口苦泉，蒸发这种宋代时期，人们发现江西上饶有一口苦泉，蒸发这种苦泉水会得到胆矾，熬苦泉水的铁锅用久了会变成铜锅，苦泉水会得到胆矾，熬苦泉水的铁锅用久了会变成铜锅，这是湿法炼铜的起源，请写出该反应的离子方程这是湿法炼铜的起源，请写出该反应的离子方程式：式： 。AC FeCu2+ CuFe2+金属矿物的开发利用金属矿物的开发利用