公开课：开发利用金属矿物和海水资源(第一课时).ppt

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1、第四章第四章 化学与自然资源的开化学与自然资源的开发利用发利用第第1节开发利用金属矿物节开发利用金属矿物和海水资源和海水资源第第1课时课时金属矿物的开发利用金属矿物的开发利用藁城九中藁城九中wlw青铜时代青铜时代铁器时代铁器时代近代冶炼近代冶炼（铝的应用）（铝的应用）穿越时空穿越时空1、中国使用金属的历史也是金属的冶炼史，其中经历了、中国使用金属的历史也是金属的冶炼史，其中经历了哪些时代？哪些时代？思考：思考：2、人类冶炼和使用金属的顺序是一种、人类冶炼和使用金属的顺序是一种历史巧合还是历史的必然？历史巧合还是历史的必然？辉铜矿辉铜矿Cu2S青铜时期中国始于青铜时期中国始于3800年前，年前，

2、兴于商周时期。兴于商周时期。主要用于制礼器、乐器、兵器。主要用于制礼器、乐器、兵器。制陶工艺后期改进了制陶工艺后期改进了窑的结构，加深了火膛窑的结构，加深了火膛，缩小了火口使空气更，缩小了火口使空气更加充足，温度更高。这加充足，温度更高。这时无意中闻到了刺激性时无意中闻到了刺激性气味的气体，发现了金气味的气体，发现了金属铜。原来是因为建窑属铜。原来是因为建窑的过程中用到了辉铜矿。的过程中用到了辉铜矿。根据资料写出制出铜的反应？根据资料写出制出铜的反应？Cu2S+O2 2Cu+SO2 高温高温殷墟考古发现，殷墟考古发现，3000多年多年前我国古代劳动人民就掌前我国古代劳动人民就掌握了孔雀石炼铜工

3、艺，他握了孔雀石炼铜工艺，他们将孔雀石，主要成分们将孔雀石，主要成分Cu2（OH）2CO3和木炭一和木炭一起加热就可得到红色的金起加热就可得到红色的金属铜请你写出化学反应属铜请你写出化学反应原理原理孔雀石孔雀石Cu2(OH)2CO3Cu2(OH)2CO3 2CuO +H2O +CO2 孔雀石孔雀石C+2CuO =CO2 +2Cu高温高温青铜时期青铜时期秦始皇地宫埋秦始皇地宫埋“水银水银”之谜之谜史记史记记载：始皇陵有大量水银。地质学家先后两记载：始皇陵有大量水银。地质学家先后两次来始皇陵采样。发现始皇陵封土土壤样品中果然出次来始皇陵采样。发现始皇陵封土土壤样品中果然出现现“汞异常汞异常”。科学

4、家由此得出初步结论科学家由此得出初步结论:史记史记中关于始皇中关于始皇陵中埋藏上百吨汞的记载是可靠的。地宫埋陵中埋藏上百吨汞的记载是可靠的。地宫埋“水银水银”的千古谜案终于解开了。的千古谜案终于解开了。单质的汞，在自然界中是极为罕见的。为什么两单质的汞，在自然界中是极为罕见的。为什么两千多年前就能得到上百吨的水银呢？千多年前就能得到上百吨的水银呢？汞矿汞矿(HgO)秦始皇陵墓秦始皇陵墓世界文化遗产世界文化遗产青铜时代青铜时代2HgO 2Hg O2 加热加热炼丹术起于战国兴于汉初炼丹术起于战国兴于汉初经常听说武侠小说中有经常听说武侠小说中有“九转大还丹九转大还丹”吃了能起吃了能起死回生。实际上所

5、谓死回生。实际上所谓“九转九转”是将天然丹砂（是将天然丹砂（HgS）在空气中加热炼成水银，再将水银和硫混合后放在密在空气中加热炼成水银，再将水银和硫混合后放在密闭的鼎中升炼成纯的硫化汞，硫化汞再加热炼成水银，闭的鼎中升炼成纯的硫化汞，硫化汞再加热炼成水银，水银再炼成硫化汞如此反复九次，就炼成了水银再炼成硫化汞如此反复九次，就炼成了“九转大九转大还丹还丹”。上述材料中发生了什么反应？上述材料中发生了什么反应？HgS+O2=Hg+SO2Hg+S=HgS加热加热青铜时代青铜时代 古代阿拉伯人曾传说古代阿拉伯人曾传说“天上的金雨落进沙漠里天上的金雨落进沙漠里变成了黑色的铁变成了黑色的铁”。新新 疆疆

6、陨陨 铁铁南极洲陨铁南极洲陨铁铁器时代距今约铁器时代距今约2000年年西汉初懂得用木炭和铁矿石混合高温冶炼生铁西汉初懂得用木炭和铁矿石混合高温冶炼生铁南宗末年的工匠有掌握了用焦炭炼铁南宗末年的工匠有掌握了用焦炭炼铁古代中国古代中国劳动人民劳动人民用木炭炼用木炭炼铁铁 我国古代炼铁工业长期领先于世界，我国在西汉初我国古代炼铁工业长期领先于世界，我国在西汉初时已经懂得时已经懂得将将铁矿石铁矿石（Fe2O3）和木炭一层一层的堆放和木炭一层一层的堆放在炼铁炉中，点火燃烧产生在炼铁炉中，点火燃烧产生CO从而使铁矿石中的铁从而使铁矿石中的铁还原为单质还原为单质。领先欧洲一千余年，南宋末年的工匠又领先欧洲一

7、千余年，南宋末年的工匠又掌握了用焦炭炼铁，而欧洲最早的英国直到掌握了用焦炭炼铁，而欧洲最早的英国直到500年后年后（相当于清朝乾隆末年），才掌握这一技术。（相当于清朝乾隆末年），才掌握这一技术。铁器时代铁器时代 Fe2O33CO 2Fe3CO2 高温高温 宋代时期，人们发现江西上饶有一口宋代时期，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。这就是最早的湿法的铁锅用久了会变成铜锅。这就是最早的湿法炼铜请写出该反应的离子方程式炼铜请写出该反应的离子方程式 。FeCu2+CuFe2+铁器时代铁器时代最早的湿法炼铜为什么

8、出现在铁器时代呢？最早的湿法炼铜为什么出现在铁器时代呢？100多年前，为了表彰门捷列夫对化学的多年前，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的奖杯比黄金还要贵重的奖杯铝杯铝杯，赠送给门，赠送给门捷列夫。捷列夫。思考：为什么这个时期铝比金还贵重呢？思考：为什么这个时期铝比金还贵重呢？近代铝的冶炼近代铝的冶炼19世纪后期到世纪后期到20世纪初世纪初 由于早期炼铝十分困难，所以铝的价格十分昂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，直至贵，一度超越金银之上，直至19世纪上半叶，铝世纪上半叶，铝还是欧洲

9、许多高级珠宝店的高档货。还是欧洲许多高级珠宝店的高档货。这也是铝在这也是铝在地壳中含量比铜、铁多，而应用比铜地壳中含量比铜、铁多，而应用比铜 、铁晚的多、铁晚的多的原因。的原因。自从美国青年化学家自从美国青年化学家霍尔发明霍尔发明电解制铝法电解制铝法后，后，制铝工制铝工 艺不断改进，艺不断改进，现在现在人们已经熟练掌握了从铝人们已经熟练掌握了从铝土矿（主要成土矿（主要成 分是分是Al2O3）中冶炼铝的技术，使得制中冶炼铝的技术，使得制铝成本大大下降，使铝走铝成本大大下降，使铝走入千家万户。入千家万户。近代铝的冶炼近代铝的冶炼2Al2O3(熔融熔融)4Al 3O2 电解电解冰晶石冰晶石铝土矿铝土

10、矿2HgO 2Hg O2 加热加热2Al2O3(熔融熔融)4Al 3O2 电解电解冰晶石冰晶石铝土矿铝土矿 Fe2O33CO 2Fe3CO2 高温高温2CuO +C 2Cu+CO2 高温高温金属冶炼的原理和方法金属冶炼的原理和方法热分解法热分解法热还原法热还原法电解法电解法500摄氏度摄氏度1000摄氏度摄氏度1500摄氏度摄氏度电电人类冶炼和使用金属的顺序是一种历史巧合还人类冶炼和使用金属的顺序是一种历史巧合还是历史的必然？是历史的必然？天然金天然金朱砂朱砂HgS翠铜矿翠铜矿CuSiOCuSiO3 3.6H6H2 2O O 黄铁矿FeSFeS2 2 钙铀云母钙铀云母 Ca(UOCa(UO2

11、2)2 2(PO(PO4 4)2 212H12H2 2O O 金属冶炼的原理在现代应用金属冶炼的原理在现代应用火车道上的钢轨有了缝隙怎么办？火车道上的钢轨有了缝隙怎么办？铝热反应的应用：铝热反应的应用：2AlFe2O3 2FeAl2O3高温高温实验现象实验现象:剧烈反应，剧烈反应，放出大量的热，放出大量的热，发出耀眼的光芒，发出耀眼的光芒，有黑色铁块生成有黑色铁块生成铝热反应：铝热反应：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，如用于焊接焊接钢轨钢轨等。在冶金工业上也常用这一反应原理，使铝与等。在冶金工业上也常用这一反应原理，使铝与金属氧化物反应，金属氧化物反应，冶

12、炼钒、铬、锰冶炼钒、铬、锰等。等。开阔视野：开阔视野：铝某些金属氧化物铝某些金属氧化物 Al2O3金属金属高温高温试写出试写出分别分别Al与与MnO2、Cr2O3反应反应的铝热方程式的铝热方程式3MnO2+4Al=3Mn+2Al2O3高温高温Cr2O3+2Al=2Cr+Al2O3高温高温 地球上的金属矿物资源是地球上的金属矿物资源是有限的有限的，金，金属冶炼常会属冶炼常会消耗许多能量消耗许多能量，也易，也易造成环境造成环境污染污染。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）减少环境污染）减少环境污染以金属铝为例，首先生产以金属铝为例

13、，首先生产1吨金属铝至少要消吨金属铝至少要消耗耗4吨铝土矿。如果废旧的铝能够回收利用，每年吨铝土矿。如果废旧的铝能够回收利用，每年就将减少铝土矿消耗量约就将减少铝土矿消耗量约5000万吨，这对保护铝万吨，这对保护铝土矿资源有极为重要的意义。土矿资源有极为重要的意义。其次，利用废旧铝生产其次，利用废旧铝生产1吨铝与用铝土矿生产吨铝与用铝土矿生产1吨铝相比，可以节省吨铝相比，可以节省95以上的能源，其节能效果以上的能源，其节能效果非常显著。非常显著。另外，再生铝生产可比生产原铝减少二氧化碳另外，再生铝生产可比生产原铝减少二氧化碳排放量排放量90%以上，环保效益十分显著。以上，环保效益十分显著。节约

14、资源节约资源爱护环境爱护环境从我做起从我做起讨论探究讨论探究1、和同学们讨论哪些举手之劳可以节约资源、和同学们讨论哪些举手之劳可以节约资源保护环境？保护环境？2、常见的金属物品的使用寿命如何？、常见的金属物品的使用寿命如何？失去使用价值失去使用价值的废旧金属制品是如何处理的？的废旧金属制品是如何处理的？KCaNaMg gAlZnFeSnPb(H)CuHg gAg gPtAu电解法电解法热还原法热还原法热分热分解法解法物理物理方法方法2、金属活动性顺序与金属的冶炼的关系、金属活动性顺序与金属的冶炼的关系?能力提升：能力提升：3、为什么不同的金属冶炼方法不同呢？、为什么不同的金属冶炼方法不同呢？1

15、、金属冶炼的实质是什么？、金属冶炼的实质是什么？2、金属冶炼的实质？、金属冶炼的实质？1、金属冶炼和金属活动顺序表的关系？、金属冶炼和金属活动顺序表的关系？思考：思考：KCaNaMg gAlZnFeSnPb(H)CuHg gAg gPtAu电解法电解法热还原法热还原法热分热分解法解法物理物理方法方法古代炼铜比炼铁早得多。原因在于：古代炼铜比炼铁早得多。原因在于：一、一、铜矿石比铁矿石易识别。孔雀石颜色呈翠绿铜矿石比铁矿石易识别。孔雀石颜色呈翠绿(即即铜绿铜绿)，易引起人们的注意联想。进而用其炼铜。，易引起人们的注意联想。进而用其炼铜。二、二、早在新石器时代，人类就发明了制陶术。窑温达早在新石器时代，人类就发明了制陶术。窑温达1000多度，已超过铜的熔点多度，已超过铜的熔点(10834)，而远低于，而远低于铁的铁的(1536)，可炼得红铜。，可炼得红铜。开阔视野开阔视野