金属矿物的开发和利用 课件-高一下学期化学人教版（2019）必修第二册.pptx

《金属矿物的开发和利用 课件-高一下学期化学人教版（2019）必修第二册.pptx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《金属矿物的开发和利用 课件-高一下学期化学人教版（2019）必修第二册.pptx（30页珍藏版）》请在淘文阁 - 分享文档赚钱的网站上搜索。

1、第一节第一节 自然资源的开发利用自然资源的开发利用内容一内容一金属矿物的金属矿物的开发利用开发利用第八章第八章 化学与可持续发展化学与可持续发展内容二内容二海水资源的开发利用海水资源的开发利用内容三内容三煤、石油和天然气的综合利用煤、石油和天然气的综合利用1.什么是什么是自然资源自然资源？可持续发展可持续发展的目标指什么？的目标指什么？2.金属元素在金属元素在自然界自然界以化合态还是游离态存在？以化合态还是游离态存在？3.金属冶炼金属冶炼指什么？指什么？4.为什么不同金属的为什么不同金属的冶炼方法冶炼方法不同？不同？5.金属活动顺序与金属冶炼有什么关系？金属活动顺序与金属冶炼有什么关系？6.铝

2、热反应？铝热反应？7.合理开发和利用金属矿物资源有哪些主要途径？合理开发和利用金属矿物资源有哪些主要途径？阅读课本阅读课本P9899，完成下列，完成下列问题：问题：一、金属矿物的开发利用思、议思、议 6分钟分钟课本课本P98 资料卡片资料卡片归纳整理1、金属元素在金属元素在自然界自然界的存在的存在游离态：游离态：化合化合态：态：少数不活波金属少数不活波金属例：例：金金、铂铂 及及少量少量铜、银、陨铁铜、银、陨铁金金铂铂绝大多数金属绝大多数金属以以矿物质矿物质形式存在形式存在铜铜银银陨铁陨铁陨铁：陨铁：从外太空陨落到地面的从外太空陨落到地面的含铁较多的陨石或纯铁。陨铁含铁较多的陨石或纯铁。陨铁的

3、使用始于的使用始于4500多年前多年前化合化合态金属态金属矿矿氯化钠氯化钠赤铁矿赤铁矿磁铁矿磁铁矿黄铁矿黄铁矿 FeSFeS2 2 黄铜矿黄铜矿CuFeS2孔雀石孔雀石 Cu2(OH)2CO3翠铜矿翠铜矿CuSiOCuSiO3 3.6H6H2 2O O 菱镁矿菱镁矿MgCO3铝土矿铝土矿 Al2O3 Fe2O3 Fe3O4萤石萤石 CaFCaF2 2 辉沸石辉沸石NaCaNaCa2 2AlAl5 5SiSi1313O O363614H14H2 2O O 钙钙铀云母铀云母 Ca(UOCa(UO2 2)2 2(PO(PO4 4)2 212H12H2 2O O 白云石白云石CaMgCO32 辰砂辰砂

4、 HgS1.什么是什么是自然资源自然资源？可持续发展可持续发展的目标指什么？的目标指什么？2.金属元素在金属元素在自然界自然界以化合态还是游离态存在？以化合态还是游离态存在？3.金属冶炼指什么？金属冶炼指什么？4.为什么不同金属的为什么不同金属的冶炼方法冶炼方法不同？不同？5.金属活动顺序与金属冶炼有什么关系？金属活动顺序与金属冶炼有什么关系？6.铝热反应？铝热反应？7.合理开发和利用金属矿物资源有哪些主要途径？合理开发和利用金属矿物资源有哪些主要途径？阅读课本阅读课本P8890，完成下列，完成下列问题：问题：一、金属矿物的开发利用3.金属冶炼指什么？金属冶炼指什么？4.为什么不同金属的冶炼方

5、法不同？为什么不同金属的冶炼方法不同？用用化学的方法把化学的方法把化合态的金属化合态的金属变成变成游离态金属游离态金属即即：Mn+ne-M3、金属、金属的冶炼的冶炼:即，用即，用还原还原的方法，使化合态的金属阳离子得到电子形成金属单质的方法，使化合态的金属阳离子得到电子形成金属单质归纳整理金属离子金属离子(Mn+)被还原的难易程度不同被还原的难易程度不同4.为什么不同金属的冶炼方法不同？为什么不同金属的冶炼方法不同？或或说，说，由于由于不同的金属离子得电子的能力不同不同的金属离子得电子的能力不同,所以冶炼的方法不同。所以冶炼的方法不同。不活泼的金属不活泼的金属 金属活动顺序表金属活动顺序表K、

6、Ca、Na、Mg、Al、Zn、Fe、Sn、Pb、(H)、Cu、Hg、Ag、Pt、Au 非常活泼的金属非常活泼的金属 中等活泼的金属中等活泼的金属 金属越不活泼，金属阳离子的氧化性越金属越不活泼，金属阳离子的氧化性越 ，金属越，金属越 被还原出来被还原出来强强易易(强或弱强或弱)(难或易难或易)金属金属冶炼的方法冶炼的方法马达加斯加街头淘金者马达加斯加街头淘金者 刚果手工金矿开采刚果手工金矿开采沙里淘金沙里淘金原理原理 金的质量较沙重,在淘去粗沙后,用水银滚动吸附金,水银是已知唯一可以粘附金的物质.K Ca Na Mg Al Zn Fe Sn Pb (H)Cu Hg Ag Pt Au物理物理提取

7、法提取法金属金属冶炼的方法冶炼的方法2HgO=Hg+O22Ag2O=4Ag+O2实质实质：Hg2+具有较强的氧化性，具有较强的氧化性，加热时，加热时，Hg2+夺取了夺取了O2中的中的e变成了变成了Hg单质单质(适用于适用于不活泼不活泼金属金属)K Ca Na Mg Al Zn Fe Sn Pb (H)Cu Hg Ag Pt Au热分解热分解法法制备汞制备汞：制备银：制备银：CuO+H2=Cu+H2O2CuO+C=Cu+2CO2Fe2O3+3CO=2Fe+3CO2金属冶炼的方法金属冶炼的方法(适用于适用于中等中等活泼金属活泼金属)理解理解：中等活泼金属，须借助：中等活泼金属，须借助外加还原剂外加

8、还原剂将其从化合物中还原出来将其从化合物中还原出来。(高炉炼铁高炉炼铁)WO3+3H2=W+3H2O4Na+TiCl4(熔融熔融)=Ti+4NaCl 高温高温常用的还原剂常用的还原剂：焦炭焦炭(C)、H2、CO、活泼金属、活泼金属Na、Al等等K Ca Na Mg Al Zn Fe Sn Pb (H)Cu Hg Ag Pt Au热热还原法还原法制备钨：制备钨：制备钛：制备钛：铝热反应铝热反应实验操作：实验操作：将m(Al):m(Fe2O3)=1:3混合均匀在铝热剂上加少量KClO3在混合物中间插一根打磨过的镁条现现 象象铝与铝与氧化铁反应氧化铁反应的化学方程式的化学方程式剧烈反应，发出强光，纸

9、漏斗被烧剧烈反应，发出强光，纸漏斗被烧穿穿,沙子上落有红热沙子上落有红热的的铁珠铁珠2Al+Fe2O3=2Fe+Al2O3高温高温铝热反应铝热反应实验操作：实验操作：将m(Al):m(Fe2O3)=1:3混合均匀在铝热剂上加少量KClO3在混合物中间插一根打磨过的镁条铝热剂铝热剂：(如如FeFe2 2O O3 3 、V V2 2O O5 5、CrCr2 2O O3 3 、MnOMnO2 2等等)铝粉铝粉+某些金属氧化物某些金属氧化物组成的混合物组成的混合物。作用：作用：镁条镁条KClOKClO3 3引燃物引燃物助燃物助燃物铝和金属铝和金属氧氧化物化物在在高温高温下剧烈下剧烈反应生成反应生成另一

10、种金属并放出大量热的化学反应。另一种金属并放出大量热的化学反应。铝热反应：铝热反应：关于铝热反应的几个问题：关于铝热反应的几个问题：(1)Al+Fe2O3发生铝热反应后得到的熔融物是发生铝热反应后得到的熔融物是Fe还是还是Fe、Al的合金的合金？已知：熔点：已知：熔点：Al660，FeFe15351535 Fe、Al的合金的合金如何证明块状熔融物中含如何证明块状熔融物中含Al？NaOH溶液溶液引发该铝热反应的操作引发该铝热反应的操作为为 。若将氧化铁换成氧化镁，该反应能否发生若将氧化铁换成氧化镁，该反应能否发生?(填填“能能”或或“不能不能”)，理由，理由是是 。在混合物在混合物(铝热剂铝热剂

11、)上加少量上加少量KClOKClO3 3，并插上镁条，将其点燃并插上镁条，将其点燃不能不能镁比铝活泼，铝不能置换出镁镁比铝活泼，铝不能置换出镁铝热铝热反应在反应在生产生产上上的的应用应用用于用于焊接钢轨焊接钢轨等等；冶炼冶炼铁、钒铁、钒、铬、铬、锰、镍锰、镍等等熔点高熔点高的金属。的金属。3Fe3O4+8Al=9Fe+4Al2O3高温高温其它铝热反应其它铝热反应 3MnO2+4Al=3Mn+2Al2O3高温高温Cr2O3+2Al=2Cr+Al2O3高温高温3V2O5+10Al=6V+5Al2O3高温高温试写出试写出铝铝分别与分别与Fe3O4、MnO2、Cr2O3、V2O5发生的铝热发生的铝热反

12、应反应讨论讨论 1.“铝热反应铝热反应”是在高温条件下两种金属之间的置换反应，活泼金属置换不是在高温条件下两种金属之间的置换反应，活泼金属置换不活泼金属。活泼金属。2.K比比Na活泼，活泼，K 能将能将Na从从NaCl溶液中置换出来吗？溶液中置换出来吗？3.活泼活泼金属应该用什么方法冶炼？金属应该用什么方法冶炼？如：湿法如：湿法炼铜炼铜:Fe+CuSO4=FeSO4+Cu能能不能。不能。2K+2H2O=2KOH+H2电解电解熔融金属化合物熔融金属化合物的方法的方法金属之间的置换能否在溶液中进行呢？金属之间的置换能否在溶液中进行呢？MgCl2(熔融熔融)=Mg+Cl2电解电解电解电解2Al2O3

13、(熔融熔融)=4Al+3O2冰晶石冰晶石电解电解2NaCl(熔融熔融)=2Na+Cl2金属冶炼的方法金属冶炼的方法K Ca Na Mg Al Zn Fe Sn Pb (H)Cu Hg Ag Pt Au电解法电解法(适用于适用于非常活泼非常活泼金属金属)理解：理解：活泼金属阳离子活泼金属阳离子很很难难得得e，所以只能通过，所以只能通过通电分解通电分解其化合物的方法来冶炼其化合物的方法来冶炼记住记住:电解电解是最强有力的氧化还原的手段，即，是最强有力的氧化还原的手段，即，强行夺强行夺e，给，给e冶炼钠：冶炼钠：冶炼镁：冶炼镁：冶炼铝：冶炼铝：冶炼钙：电解冶炼钙：电解CaCl2(熔融熔融)问题问题：

14、NaNa3 3AlFAlF6 6 作用作用:降低降低Al2O3的熔点的熔点MgOMgO熔点太高，消耗热能和电能更多，成本大熔点太高，消耗热能和电能更多，成本大为什么为什么制镁不用制镁不用MgOMgO而用而用MgClMgCl2 2？制制铝不用铝不用AlClAlCl3 3而用而用AlAl2 2O O3 3？AlClAlCl3 3是共价化合物，不导电。是共价化合物，不导电。共价化合物共价化合物易升华易升华“铝的发现铝的发现”铝是一种年轻的金属！铝是一种年轻的金属！1825年，年，丹麦科学家丹麦科学家奥斯特奥斯特在研究电流的化学作用时，得到过不纯净的铝，在研究电流的化学作用时，得到过不纯净的铝，但未引

15、起科学界的重视。但未引起科学界的重视。1827年，年，德国化学家德国化学家维勒维勒，制得，制得灰色粉末铝粉灰色粉末铝粉，并指出铝的化学性质，并指出铝的化学性质，被公认为是铝的发现者被公认为是铝的发现者30年后年后(即即18501860年年)，法国化学家法国化学家德维尔德维尔利用利用“3Na+AlCl3=Al+3NaCl”，制得制得有金属光泽的铝有金属光泽的铝，成为当时颇受羡慕的，成为当时颇受羡慕的“贵金属贵金属”。当时当时拿破仑的皇冠拿破仑的皇冠是是铝制铝制的，的，1886年，年，英国柏林学院化学系英国柏林学院化学系青年学生青年学生霍尔霍尔偶然发现冰晶石偶然发现冰晶石(Na3AlF6)可大大可

16、大大降低炼铝的成本，几乎同时，降低炼铝的成本，几乎同时，法国青年大学生法国青年大学生埃罗埃罗也成功地也成功地用电解法制得了铝用电解法制得了铝。此法制得的此法制得的铝比黄金还贵好几倍铝比黄金还贵好几倍。但但“3Na+AlCl3=Al+3NaCl”门捷列夫门捷列夫1889年接受英国皇家协会的最高奖赏是一架用年接受英国皇家协会的最高奖赏是一架用金和铝制成的天平金和铝制成的天平。从此，铝成了廉价商品！从此，铝成了廉价商品！金属冶炼方法小结金属冶炼方法小结说明说明:除了上述方法，有些金属还有多种方法冶炼除了上述方法，有些金属还有多种方法冶炼制备制备K：KCl+Na=NaCl+K一定温度一定温度(温度温度

17、控制在控制在K的沸点之上，的沸点之上，Na的熔点与沸点之间的熔点与沸点之间)【原理：原理：高沸点制低沸点物质高沸点制低沸点物质】湿法湿法炼铜炼铜:Fe+CuSO4=FeSO4+Cu火法炼铜火法炼铜:Cu2S+O2=2Cu+SO2高温高温K Ca Na Mg Al Zn Fe Sn Pb (H)Cu Hg Ag Pt Au 电解法电解法 热还原法热还原法 热分解热分解法法 物理物理提取法提取法制备制备Cu：课堂练习课堂练习:1.下列关于金属冶炼的说法下列关于金属冶炼的说法不正确不正确的是的是()A 金属冶炼是由人类生产生活需要发展起来的金属冶炼是由人类生产生活需要发展起来的B 天然矿藏很少只含一

18、种金属元素往往含有较多杂质天然矿藏很少只含一种金属元素往往含有较多杂质C 金属的冶炼主要有矿石的富集、冶炼还原和精炼三个步骤金属的冶炼主要有矿石的富集、冶炼还原和精炼三个步骤D 金属冶炼一定要用到还原剂金属冶炼一定要用到还原剂2、用铝热剂冶炼难熔金属，是因为铝是（、用铝热剂冶炼难熔金属，是因为铝是（）A 具有具有导电性导电性 B 具有延展性具有延展性C 既能与酸反应又能与碱反应既能与酸反应又能与碱反应D 被氧化过程中放出大量的热被氧化过程中放出大量的热DD3.可用可用热分解法就可能制得的金属有（热分解法就可能制得的金属有（）A.Cu Cr B.Ti W C.Ag Hg D.Na Al4.冶炼冶

19、炼金属常用以下几种方法：金属常用以下几种方法：以以C或或H2、CO作为还原剂还原作为还原剂还原法；法；热分解法；热分解法；电解法；电解法；铝热法铝热法。现冶炼下列金属：。现冶炼下列金属：Al、Mg、Cu、Hg、Mn，试标明适宜的冶炼方法。，试标明适宜的冶炼方法。Al：；Mg：；Cu：；Hg：；Mn：。C5.用铝热法还原下列化合物，制得金属各用铝热法还原下列化合物，制得金属各1摩尔摩尔，消耗，消耗铝最少铝最少的是的是()A.MnO2 B.WO3 C.Fe3O4 D.Cr2O3 E.Fe2O3CMnOMnO2 2+4MnMn得得4eWOWO3 3+6W W得得6eFeFe3 3O O4 4FeFe

20、FeFe2 2O O3 3+3FeFe得得3eCrCr2 2O O3 3+6CrCr得得6e+38反应的实质：反应的实质：铝失铝失e，氧化物氧化物得得e生成金属单质生成金属单质38平均得平均得e二、合理二、合理开发利用金属资源开发利用金属资源 一些矿物可供开采的年限一些矿物可供开采的年限如下图所示（不包括今后新探明的如下图所示（不包括今后新探明的矿物储量、一些国家的金属储备量和金属的回收利用等）。矿物储量、一些国家的金属储备量和金属的回收利用等）。u有效有效利用金属资源的途径利用金属资源的途径1 1.提高提高金属矿物的金属矿物的 。2.2.开发环保高效开发环保高效的的 。3.3.防止防止金属的

21、腐蚀金属的腐蚀4.4.加强加强金属资源的金属资源的 ,使用使用 代替金属材料代替金属材料。利用率利用率金属冶炼方法金属冶炼方法回收与再利用回收与再利用其他材料其他材料【思考】【思考】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，如何如何合理开发和有效使用金属资源合理开发和有效使用金属资源？P99金属的回收和资源保护金属的回收和资源保护节约矿物资源；节约矿物资源；节约能源；节约能源；减少环境污染。减少环境污染。大多可以重新制成金属及其化合物再利用大多可以重新制成金属及其化合物再利用小结小结：金属矿物的开发和利用：金属矿物的开发和利用二、合理二、合理利用矿物资源，坚持可持续发展战略利用

22、矿物资源，坚持可持续发展战略有效有效使用金属产品、材料使用金属产品、材料，提高，提高金属金属利用率；利用率；开发环保高效开发环保高效的的金属冶炼方法；金属冶炼方法；防止金属腐蚀；防止金属腐蚀；加强加强回收利用回收利用，使用，使用其他材料替代其他材料替代。一一、金金属属的的冶冶炼炼冶炼方法冶炼方法冶炼原理冶炼原理:将金属从其化合物中还原出来将金属从其化合物中还原出来(根据金属的活泼性根据金属的活泼性)热分解法热分解法热还原法热还原法电解法电解法Mn+M得得ne(适用非常活泼金属适用非常活泼金属)(适用适用中等中等活泼金属活泼金属)(适用不活泼金属适用不活泼金属)【当堂检测当堂检测】1.1.从金属

23、利用的历史来看，先是青铜器时代，而后是铁器时代，从金属利用的历史来看，先是青铜器时代，而后是铁器时代，铝的利用是近百年的事。这个先后顺序跟下列有关的是铝的利用是近百年的事。这个先后顺序跟下列有关的是：地壳中的金属元素的含量；地壳中的金属元素的含量；金属活动性顺序金属活动性顺序；金属的导电性；金属的导电性；金属冶炼的难易程度；金属冶炼的难易程度；金属的金属的延展性（延展性（）A AB BCCD D2 2下列冶炼方法中，可将化合物中的金属元素还原为金属单质下列冶炼方法中，可将化合物中的金属元素还原为金属单质的是（的是（）A A、加热、加热AlAl2 2OO3 3 B B、加热、加热CaCOCaCO

24、3 3 C C、电解熔融、电解熔融NaCl DNaCl D、氯化钠与铝粉高温共热、氯化钠与铝粉高温共热DC3 3下列金属冶炼的反应原理，下列金属冶炼的反应原理，错误错误的是的是 （）4、冶炼金属一般有下列四种方法：、冶炼金属一般有下列四种方法：焦炭法，焦炭法，水煤气水煤气(或或H2或或CO)法法，活泼金属置换法，活泼金属置换法，电解法。四种方法在工业上均有应用。古电解法。四种方法在工业上均有应用。古代代有有()火烧火烧孔雀石法炼铜孔雀石法炼铜，()湿法湿法炼铜，现代炼铜，现代有有()铝热法铝热法炼铬炼铬，()从光卤石从光卤石(KCl MgCl2 6H2O)中中炼镁，对它们的冶炼方法分析炼镁，对它们的冶炼方法分析不正不正确确的是（的是（）A（）用）用 B（）用）用 C（）用）用 D（）用）用BB2NaCl(熔融熔融)=2Na+Cl2 电解电解