金属矿物的开发利用讲稿.ppt

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1、关于金属矿物的开发利用第一页，讲稿共四十页哦 一、金属矿物的开发和利用一、金属矿物的开发和利用请思考请思考1请同学们列举出日常生活中常见金属？越多越请同学们列举出日常生活中常见金属？越多越好！它们的性质如何？好！它们的性质如何？铁锅，铁窗，铁门，金戒指，银戒指，铂戒指，铁锅，铁窗，铁门，金戒指，银戒指，铂戒指，不锈钢水壶不锈钢水壶 铁铁锅锅的的主主要要成成分分是是铁铁，性性质质不不稳稳定定，保保存存不不当当易易生生锈锈，戒戒指指有有金金，铂铂，银银，金金属属合合金金等等之之分分，不不同同的的成成分分，性性质质 差差异很大异很大第二页，讲稿共四十页哦v除了金、铂等极少数金属外，绝大多数金属除了金

2、、铂等极少数金属外，绝大多数金属以化合物的形式存在于自然界。在化合物中以化合物的形式存在于自然界。在化合物中金属均为正化合价。金属均为正化合价。2 金属元素在自然界中的存在形式？金属元素在自然界中的存在形式？化合价如何？化合价如何？第三页，讲稿共四十页哦金金银银铂铂陨陨铁铁赤赤铁铁矿矿磁磁铁铁矿矿黄黄铁铁矿矿孔孔雀雀石石菱菱镁镁矿矿铝铝土土矿矿氯氯化化钠钠游游离离态态金金属属矿矿化化合合态态金金属属矿矿黄黄铜铜矿矿第四页，讲稿共四十页哦v1.游离态：金、铂等极少数金属（性质极不游离态：金、铂等极少数金属（性质极不活泼）。活泼）。v2.化合态：绝大多数金属，且在化合物中金化合态：绝大多数金属，且

3、在化合物中金属均为正化合价。（性质较活泼属均为正化合价。（性质较活泼)一一 金属元素在自然界中的存在形式金属元素在自然界中的存在形式第五页，讲稿共四十页哦这就需要把金属从其化合物中还原出来，用于生这就需要把金属从其化合物中还原出来，用于生产和制造各种金属材料，这个过程就是产和制造各种金属材料，这个过程就是金属的冶金属的冶炼炼。思考：思考：金属在自然界主要以化合物的形式存在；金属在自然界主要以化合物的形式存在；而生产加工金属制品需要的是金属单质；而生产加工金属制品需要的是金属单质；怎么办怎么办？第六页，讲稿共四十页哦二、二、金属的冶炼金属的冶炼 1、金属的冶炼、金属的冶炼 定义：定义：将金属从其

4、化合物中还原出来用于将金属从其化合物中还原出来用于生产和制造各种金属材料的过程在工业上称为生产和制造各种金属材料的过程在工业上称为金金属的冶炼属的冶炼第七页，讲稿共四十页哦v问题3、金属冶炼的基本原理是什么？问题4、金属冶炼常用的方法？怎样依据不同的金属，选择不同的冶炼方法？v问题5、什么是铝热反应？第八页，讲稿共四十页哦v问题3、金属冶炼的基本原理是什么？第九页，讲稿共四十页哦回忆：初中学过冶炼铁的方法？回忆：初中学过冶炼铁的方法？Fe2O3 +3CO=2Fe+3CO2 高温得电子得电子能由此找出金属冶炼的实质吗？能由此找出金属冶炼的实质吗？2、金属冶炼的实质、金属冶炼的实质实质是用还原的方

5、法使金属化合物中的实质是用还原的方法使金属化合物中的金属离子得到电子变成金属原子金属离子得到电子变成金属原子。M得电子得电子M（被还原）（被还原）n+还原出金属的难易由谁还原出金属的难易由谁决定？决定？第十页，讲稿共四十页哦分析解决问题4金属冶炼常用的方法？怎样依据不同的金属，选择不同的冶炼方法？第十一页，讲稿共四十页哦+n+nM M矿石中的金属是矿石中的金属是:分析分析:得得电子电子,被还原被还原化合态化合态(除金铂）除金铂）M M0 0K Ca Na Mg Al Zn Fe Sn Pb(H)Cu Hg Ag Pt AuK Ca Na Mg Al Zn Fe Sn Pb(H)Cu Hg Ag

6、 Pt Au金属失电子能力逐渐减弱金属失电子能力逐渐减弱对应阳离子得电子能力逐渐增强对应阳离子得电子能力逐渐增强K Ca Na Mg AlK Ca Na Mg Al Zn Fe Sn Pb(H)Cu Zn Fe Sn Pb(H)Cu Hg AgHg Ag Pt AuPt Au金属活动性不同，所用的还原方法一样吗？金属活动性不同，所用的还原方法一样吗？第十二页，讲稿共四十页哦讨论：金属越活泼，越讨论：金属越活泼，越 失电子，该金属失电子，该金属离子就越离子就越 得电子，还原出该金属就越得电子，还原出该金属就越 。易易难难难难结论：结论：由于不同的金属离子的得电子能力由于不同的金属离子的得电子能力

7、不同，所以要采用不同强度的冶炼方法不同，所以要采用不同强度的冶炼方法 要根据金属的活动性顺序不同，采要根据金属的活动性顺序不同，采取不同的冶炼方法取不同的冶炼方法第十三页，讲稿共四十页哦3 3、金属冶炼的一般方法：、金属冶炼的一般方法：(1)物理提取法物理提取法 (适用于极不活泼的金属适用于极不活泼的金属Pt、Au)淘金原理：金的质量较沙重淘金原理：金的质量较沙重,在淘去粗沙后在淘去粗沙后,用水银用水银滚动吸附金滚动吸附金,水银是已知唯一可以粘附金物质水银是已知唯一可以粘附金物质.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第十四页，讲稿共四十页哦(2)热分解法热

8、分解法（适合一些不活泼金属）（适合一些不活泼金属）一些不活泼的金属，它们是在金属活动顺序中位于氢后面的金属，如一些不活泼的金属，它们是在金属活动顺序中位于氢后面的金属，如 Hg、Ag等，其阳离子得电子能力很强，所以其还原的条件比较容等，其阳离子得电子能力很强，所以其还原的条件比较容易达到。易达到。Hg、Ag的氧化物受热就能分解得到单质的氧化物受热就能分解得到单质。2HgO=2Hg+O2HgO=2Hg+O2 22Ag2Ag2 2O=4Ag+OO=4Ag+O2 2第十五页，讲稿共四十页哦（3）电解法（适合一）电解法（适合一些非常活泼金属些非常活泼金属）在金属活动性顺序中，钾、钠、钙、镁、铝等几种金

9、属的还在金属活动性顺序中，钾、钠、钙、镁、铝等几种金属的还原性很强，这些金属都很容易失去电子，而它们的阳离子很原性很强，这些金属都很容易失去电子，而它们的阳离子很难得到电子，因此不能用一般的方法和还原剂使其从化合物难得到电子，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，而只能用电解其熔融盐或氧化物的方法来冶炼中还原出来，而只能用电解其熔融盐或氧化物的方法来冶炼。思考：电解氯化钠溶液能制得钠吗？思考：电解氯化钠溶液能制得钠吗？2Al2Al2 2O O3 3(熔融熔融)=4Al+3O)=4Al+3O2 2 2NaCl(2NaCl(熔融熔融)=2Na+Cl)=2Na+Cl2 2MgClMgC

10、l2 2(熔融熔融)=Mg+Cl)=Mg+Cl2 2 电解电解冰晶石冰晶石电解电解电解电解第十六页，讲稿共四十页哦（4）热还原法（适用于大部分金属）热还原法（适用于大部分金属）K Ca Na Mg Al Zn Fe Sn Pb(H)Cu Hg Ag Pt Au 对于大多数金属，如位于活动性顺序表中间一段的金属所对应的离子，得电子能力较强，其化合物又不能通过受热分解得到金属单质，必须使用还原剂还原金属阳离子。常见的还原剂有焦炭、CO、H2。一些活泼金属也可作为还原剂，将相对不活泼的金属从其化合物中置换出来第十七页，讲稿共四十页哦CuO+H2=Cu+H2O高温Fe2O3+3CO=2Fe+3CO2高

11、温2CuO+2CuO+C=2Cu+=2Cu+CO2 练习：要求学生写出分别用练习：要求学生写出分别用C、H2、活泼金属的还原剂的还原剂冶炼赤铁矿的化学方程式冶炼赤铁矿的化学方程式。常用还原剂：C、CO、H2、活泼金属等第十八页，讲稿共四十页哦K Ca Na Mg Al Zn Fe Sn PbK Ca Na Mg Al Zn Fe Sn Pb（H H）Cu Hg AgCu Hg Ag电解法电解法热还原法热还原法K Ca Na Mg AlK Ca Na Mg Al Zn Fe Sn PbZn Fe Sn Pb（H H）CuCu Hg AgHg Ag 同种金属可以有不同的冶炼方法同种金属可以有不同的

12、冶炼方法:如如 Cu Cu 既可用还既可用还原法原法,也可用电解法也可用电解法,根据其不同用途选择不同的根据其不同用途选择不同的冶炼方法冶炼方法。活泼活泼 中等活中等活 不活泼不活泼（C C、COCO、H H2 2、AlAl等）等）（氧化物、氯化物）（氧化物、氯化物）（氧化物）（氧化物）热分解法热分解法第十九页，讲稿共四十页哦阅读课本阅读课本89页表页表4-1常见金属的冶炼原理常见金属的冶炼原理第二十页，讲稿共四十页哦1 1、下列各种冶炼方法中，可以制得相应金属、下列各种冶炼方法中，可以制得相应金属 的是（的是（）A A、加热氧化铝、加热氧化铝 B B、加热碳酸钙、加热碳酸钙 C C、电解熔融

13、氯化钠、电解熔融氯化钠 D D、氯化钠与铝粉高温共热、氯化钠与铝粉高温共热2 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：NaNa Zn Zn Hg 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提取法物理提取法练练 习习第二十一页，讲稿共四十页哦【提出问题提出问题5】活泼金属能像活泼金属能像CO那样做还原剂还原出金属那样做还原剂还原出金属吗？吗？若能，若能，Fe2O3跟跟Al在高温条件下反应生成在高温条件下反应生成什么？什么？第二十二页，讲稿共四十页哦1、实验前用磁

14、铁检查室温下有无铁存在。（反应前:无铁存在）v2、演示铝热反应。（反应中：发光、放热、反应剧烈）3、反应后再用磁铁检查有无铁生成。（反应后：有块状生成物被磁铁吸起）实验4-1第二十三页，讲稿共四十页哦1 1、镁条的作用是什么？、镁条的作用是什么？2 2、氯酸钾的作用是什么？、氯酸钾的作用是什么？问题问题在该反应中，镁条和氯酸钾是引燃剂，镁条在空气中可燃烧，氧气是氧化剂。但插入混合物中的部分镁条燃烧时，氯酸钾则是氧化剂，以保证镁条的继续燃烧，同时放出足够的热量引发Fe2O3和Al粉的反应。由于该反应放出大量的热，只要引发反应就可剧烈进行，放出的热使生成的铁熔为液态。引燃剂引燃剂第二十四页，讲稿共

15、四十页哦镁条剧烈燃烧，放出大量的热，发出耀眼的白光，纸漏斗内剧烈反应，纸漏斗被烧穿，有熔融物落入沙中铁。实验时要注意安全，反应装置应远离易燃物；铝粉要细（200目以上），最好用铝银粉（商业名称）；预先擦去镁带的氧化膜，长度约需10cm（过短热量不够，影响实验效果）。这个反应放出的热量可以讲熔点高达2000多度的铁熔化成液态，可以想象这个能量有多大注意事项注意事项：反应现象反应现象：第二十五页，讲稿共四十页哦5 铝热反应铝热反应Fe2O3+2Al=2Fe+Al2O3高温高温还原剂：铝 结论结论：一些活泼的金属也可作还原剂还原金属一些活泼的金属也可作还原剂还原金属铝热剂铝热剂思考：铝可以用来制取哪

16、些金属？铝热反应的原理：利用铝的还原性，将不及铝活泼的金属从其化合物种置换出来第二十六页，讲稿共四十页哦3MnO2+4Al=高温高温Cr2O3+2Al=高温高温3Co3O4+8Al=高温高温其它铝热反应其它铝热反应 3Mn+2Al2O32Cr+Al2O39Co+4Al2O3还原剂：铝第二十七页，讲稿共四十页哦铝热反应的应用铝热反应的应用铝热反应的原理可铝热反应的原理可以应用在生产上，如用以应用在生产上，如用于焊接钢轨等。在冶金于焊接钢轨等。在冶金工业上也常用这一反应工业上也常用这一反应原理，使铝与金属氧化原理，使铝与金属氧化物反应，冶炼钒、铬、物反应，冶炼钒、铬、锰等锰等等高熔点金属等高熔点金

17、属第二十八页，讲稿共四十页哦2：打磨操作：打磨操作3：探伤操作：探伤操作1：焊接操作：焊接操作西藏铁路发车西藏铁路发车西藏铁路无缝焊接西藏铁路无缝焊接第二十九页，讲稿共四十页哦4 4思考：为什么人类使用铁器比使用铜器晚？使用铝思考：为什么人类使用铁器比使用铜器晚？使用铝制品又比使用铁制品晚？制品又比使用铁制品晚？答：金属越活泼，冶炼难度越大，发现得通常越晚。答：金属越活泼，冶炼难度越大，发现得通常越晚。3、铝能用来冶炼难熔金属（如、铝能用来冶炼难熔金属（如Fe、V、Mn等），这是因等），这是因为铝有为铝有()A两性两性 B良好导电性良好导电性 C熔点低熔点低 D还原性，在反应中放出大量热还原性

18、，在反应中放出大量热D练习第三十页，讲稿共四十页哦 我们每年数以亿吨计的向自然界索取金我们每年数以亿吨计的向自然界索取金属资源，属资源，资源就会越来越少，直至有一天枯资源就会越来越少，直至有一天枯竭。竭。怎样才能使金属资源可持续发展？怎样才能使金属资源可持续发展？讨论：讨论：小资料小资料 以铝为例，生产一吨原铝至少要消耗四吨铝以铝为例，生产一吨原铝至少要消耗四吨铝土矿资源。当前全球原铝的土矿资源。当前全球原铝的年产年产量约量约25002500万万吨，年吨，年消耗消耗铝土矿超过铝土矿超过一亿一亿吨，如果照此发展下去，地球吨，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。上的铝

19、土矿资源就会越来越少，直至有一天枯竭。阅读：第三十一页，讲稿共四十页哦6、金属资源的可持续发展、金属资源的可持续发展（1）回收和再利用）回收和再利用（2）提高金属矿物的利用率）提高金属矿物的利用率（3）减少金属的使用量）减少金属的使用量（4）使用其他材料代替金属材料）使用其他材料代替金属材料第三十二页，讲稿共四十页哦金属的回收和资源保护金属的回收和资源保护第三十三页，讲稿共四十页哦7 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）节约矿物资源；（）节约矿物资源；（2）节约能源；）节约能源；（3）减少环境污染）减少环境污染第三十四页，讲稿共四十页哦思考与交流思考与

20、交流v课本P90页第三十五页，讲稿共四十页哦小结：冶金的一般方法：小结：冶金的一般方法：可见，可见，越活泼的金属越难冶炼越活泼的金属越难冶炼K、Ca、Na、Mg、AlZn、Fe、Sn、Pb（H）、）、CuHg、Ag强强弱弱弱弱强强电解法电解法热还原法热还原法热分热分解法解法Pt、Au主要冶炼主要冶炼方法方法金属离子金属离子的得电子的得电子金属失电金属失电子能力子能力金属活动金属活动顺序顺序物理提物理提取法取法第三十六页，讲稿共四十页哦阅读思考：v未来金属未来金属 钛钛(Ti)v钛被称为继铁、铝之后的第三金属，也有人说钛被称为继铁、铝之后的第三金属，也有人说“21世纪将是钛的世世纪将是钛的世纪纪

21、”。v 钛是一种性能非常优越的金属。密度小、硬度大、熔点高。钛钛是一种性能非常优越的金属。密度小、硬度大、熔点高。钛的化学性质稳定，耐腐蚀。钛和钛的合金大量用于飞机、火箭、的化学性质稳定，耐腐蚀。钛和钛的合金大量用于飞机、火箭、导弹、人造卫星和宇宙飞船等领域。导弹、人造卫星和宇宙飞船等领域。v钛的主要矿石是金红石（主要成分是钛的主要矿石是金红石（主要成分是TiO2）v冶炼钛可以采用什么方法呢？冶炼钛可以采用什么方法呢？v课后思考课后思考v如何解决金属冶炼所带来的附加问题？我们可以做些什么？如何解决金属冶炼所带来的附加问题？我们可以做些什么？第三十七页，讲稿共四十页哦板书设计v第四章第一节开发利

22、用金属矿物和海水资源v第一课时金属矿物的开发利用v一、金属元素在自然界的存在方式v1.游离态：金、铂等极少数金属（性质极不活泼）。v2.化合态：绝大多数金属，且在化合物中金属均为正化合价。（性质较活泼)v二、金属的冶炼v1、金属的冶炼v定义：将金属从其化合物中还原出来用于生产和制造各种金属材料的过程在工业上称为金属的冶炼v2、金属冶炼的原理v实质是用还原的方法使金属化合物中的金属离子得到电子变成金属原子。第三十八页，讲稿共四十页哦板书设计3、金属冶炼的一般方法：(1)物理提取法 (适用于极不活泼的金属Pt、Au)(2)热分解法（适合一些不活泼金属）（3）电解法（适合一）电解法（适合一些非常活泼金属些非常活泼金属）（4）热还原法（适用于大部分金属）热还原法（适用于大部分金属）高温4、铝热反应的探究性实验铝热反应：Fe2O3+2Al 2Fe+Al2O3铝热剂第三十九页，讲稿共四十页哦感感谢谢大大家家观观看看第四十页，讲稿共四十页哦