第1课时金属矿物的开发利用.ppt

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1、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 开发利用金属矿物和海水资源 第1课时 金属矿物的开发利用 1.1.了解金属在自然界中的存在形式。了解金属在自然界中的存在形式。2.2.掌握金属的冶炼方法。掌握金属的冶炼方法。3.3.掌握铝热反应原理及实验。掌握铝热反应原理及实验。4.4.了解金属的回收利用与资源保护的意义，树立资源保了解金属的回收利用与资源保护的意义，树立资源保护意识。护意识。法国皇帝拿破仑三世是一个喜欢炫耀自己的人。他常常法国皇帝拿破仑三世是一个喜欢炫耀自己的人。他常常大摆宴席，宴请天下宾客。为了显示他的高贵和尊严，每次大摆宴席，宴请天下宾客。为了显示他

2、的高贵和尊严，每次宴会，拿破仑三世让客人们用银餐具，自己使用铝碗。为了宴会，拿破仑三世让客人们用银餐具，自己使用铝碗。为了显示皇帝的高贵和尊严，拿破仑三世在当时为什么不用高贵显示皇帝的高贵和尊严，拿破仑三世在当时为什么不用高贵而亮丽的银碗，而用色泽要暗得多的铝碗呢？而亮丽的银碗，而用色泽要暗得多的铝碗呢？拿破仑与铝碗拿破仑与铝碗 这是这是由于当时炼铝十分困难，所以铝的价格十分昂贵，一度跃居金由于当时炼铝十分困难，所以铝的价格十分昂贵，一度跃居金银之上，直至银之上，直至1919世纪上半叶，铝还是欧洲许多高级珠宝店的高档货。世纪上半叶，铝还是欧洲许多高级珠宝店的高档货。自从美国青年化学家霍尔发明电

3、解制铝法后，制铝工艺不断改进，自从美国青年化学家霍尔发明电解制铝法后，制铝工艺不断改进，现在人们已经熟练掌握了从铝土矿（主要成分是现在人们已经熟练掌握了从铝土矿（主要成分是AlAl2 2O O3 3，当然还有很多其，当然还有很多其他杂质）中冶炼铝的技术，使得制铝成本大大下降，铝的价格也一落千他杂质）中冶炼铝的技术，使得制铝成本大大下降，铝的价格也一落千丈，走入千家万户。丈，走入千家万户。电解槽电解槽阅读了上面的故事，你有哪些思考？阅读了上面的故事，你有哪些思考？化学要研究怎样合理的、高效的利用自然界的资源。化学要研究怎样合理的、高效的利用自然界的资源。随着社会的发展，人们利用自然资源的能力逐渐

4、提高。随着社会的发展，人们利用自然资源的能力逐渐提高。我们如何开发和利用金属呢？我们如何开发和利用金属呢？自然界中少数金属（如金、铂）以游离态存在。自然界中少数金属（如金、铂）以游离态存在。淘金淘金怎样获得游离态金属？怎样获得游离态金属？物理提取法（富集法）物理提取法（富集法）主要用于提取以游离态存在的极不活泼金属主要用于提取以游离态存在的极不活泼金属,例如例如:铂铂(Pt)(Pt)、金、金(Au)(Au)等。等。自然界中绝大多数的金属是以化合态的形式存在。在这自然界中绝大多数的金属是以化合态的形式存在。在这些化合物中，金属元素都显正价态。些化合物中，金属元素都显正价态。将金属从其化合物中还原

5、出来，用于生产和制造各种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。金属材料的过程，在工业上称为金属的冶炼。怎样怎样将它们转变为金属单质呢？将它们转变为金属单质呢？金属的冶炼金属的冶炼金属冶炼的方法举例金属冶炼的方法举例（1 1）热分解法）热分解法适合一些不活泼金属适合一些不活泼金属（一般是（一般是金属活动性顺序表中金属活动性顺序表中排排在氢后的金属）在氢后的金属）2HgO 2Hg2HgO 2HgO O2 2加热加热2Ag2Ag2 2O 4AgO 4AgO O2 2 加热加热（2 2）电解法）电解法MgClMgCl2 2(熔融熔融)Mg)MgClCl2

6、 2电解电解2NaCl(2NaCl(熔融熔融)2Na)2NaClCl2 2电解电解2Al2Al2 2O O3 3(熔融熔融)4Al)4Al3O3O2 2电解电解冰晶石冰晶石（铝土矿（铝土矿)适合一些非常活泼的金属（适合一些非常活泼的金属（金属活动性顺序表中金属活动性顺序表中AlAl及及AlAl之前的之前的金属）金属）降低熔点降低熔点常用的还原剂有：焦炭、常用的还原剂有：焦炭、COCO、H H2 2 等。等。（3 3）热还原法）热还原法适合大部分金属适合大部分金属（金属活动性顺序表中活动性金属活动性顺序表中活动性介于介于ZnZn与与CuCu之间的金属之间的金属）高炉炼铁的高炉炼铁的主要反应主要反

7、应FeFe2 2O O3 3 3CO 2Fe 3CO 2Fe 3CO3CO2 2 高温高温2CuO +C 2Cu+CO2CuO +C 2Cu+CO2 2 高温高温WOWO3 3+3H+3H2 2 W+3H W+3H2 2O O 高温高温Fe+CuSOFe+CuSO4 4=Cu+FeSO=Cu+FeSO4 4CuCu2 2S+OS+O2 2=2Cu+SO=2Cu+SO2 2 高温高温火法炼铜火法炼铜4.4.其他方法：其他方法：Cu+2AgNOCu+2AgNO3 3=2Ag+Cu(NO=2Ag+Cu(NO3 3)2 2湿法冶金湿法冶金用活泼金属把不活泼的金属从它的盐用活泼金属把不活泼的金属从它的盐

8、溶液中置换出来。溶液中置换出来。金属冶炼的实质金属冶炼的实质:在一定条件下在一定条件下,用还原的方法使金属化合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。物中的金属离子得到电子变成金属原子。即即:M Mn n+得得n n个电子个电子M M（被还原被还原）通过金属冶炼的方法，试归纳金属冶炼的实质。通过金属冶炼的方法，试归纳金属冶炼的实质。金属活动性顺序表与金属的冶炼：金属活动性顺序表与金属的冶炼：电解法电解法热还原法热还原法热分热分解法解法金属单质的还原性减弱，金属离子的氧化性增强金属单质的还原性减弱，金属离子的氧化性增强物理物理方法方法总结总结K Ca Na MK Ca Na M

9、g g Al Zn Fe Al Zn Fe SnSn PbPb(H)(H)CuCu H Hg g A Ag g Pt Pt AuAu铝热反应铝热反应铝热反应装置铝热反应装置FeFe2 2O O3 3+2Al=2Fe+Al+2Al=2Fe+Al2 2O O3 3 高温高温铝热剂铝热剂反应现象：反应现象：镁条剧镁条剧烈燃烧，放出大量烈燃烧，放出大量的热，发出耀眼的的热，发出耀眼的白光，纸漏斗的下白光，纸漏斗的下部被烧穿，有熔融部被烧穿，有熔融物落入蒸发皿。物落入蒸发皿。铝热反应：铝粉与某些金属氧化物（如铝热反应：铝粉与某些金属氧化物（如FeFe2 2O O3 3、MnOMnO2 2、CrCr2 2

10、O O3 3、V V2 2O O5 5等）的混合物在高温下进行的反应。其中铝粉与这些金等）的混合物在高温下进行的反应。其中铝粉与这些金属氧化物的混合物称为铝热剂。属氧化物的混合物称为铝热剂。3MnO3MnO2 2+4Al=3Mn+2Al+4Al=3Mn+2Al2 2O O3 3高温高温CrCr2 2O O3 3+2Al=2Cr+Al+2Al=2Cr+Al2 2O O3 3高温高温铝热反应的应用铝热反应的应用冶炼难熔的金属冶炼难熔的金属焊接钢轨焊接钢轨铝热反应有哪些实际的应用呢？铝热反应有哪些实际的应用呢？金属的回收和资源的保护金属的回收和资源的保护回收金属的意义：回收金属的意义：（1 1）节约

11、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。单质的还原性单质的还原性强强弱弱电解法电解法还原法还原法热热分解分解法法物理方法物理方法金属的冶炼金属的冶炼1.1.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 D.D.把电能转变为化学能把电能转变为化学能2.2.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.FeA.Fe B.CuB.Cu C.AlC.Al D.AgD.AgA AC

12、 C3.3.在冶金工业上，均不能用通常化学还原剂制得的金属组在冶金工业上，均不能用通常化学还原剂制得的金属组是（是（）A ANaNa、Mg Mg、AlAl B BNaNa、K K、Zn Zn C CFeFe、CuCu、Ag DAg DNaNa、CaCa、CuCuA A4.4.用铝热法还原下列氧化物，制得金属各用铝热法还原下列氧化物，制得金属各1 mol1 mol，消耗铝，消耗铝最少的是（最少的是（）A.MnOA.MnO2 2 B.WO B.WO3 3C.CrC.Cr2 2O O3 3 D.Fe D.Fe3 3O O4 4 D D5.5.下列叙述正确的是（下列叙述正确的是（）A A工业上用电解熔

13、融氯化钠的方法制取钠工业上用电解熔融氯化钠的方法制取钠B B钠加入氯化镁的饱和溶液中可以制取金属镁钠加入氯化镁的饱和溶液中可以制取金属镁C C电解冶炼铝的原料是氯化铝电解冶炼铝的原料是氯化铝D D碳在高温下能还原氧化铝中的铝碳在高温下能还原氧化铝中的铝A A请请回答下列回答下列问题问题：(1)(1)冰晶石冰晶石(NaNa3 3AlFAlF6 6)的作用是的作用是 。(2)(2)电电解生成的金属解生成的金属铝铝是在熔融液的是在熔融液的(填填“上上层层”或或“下下层层”)。(3)(3)铝铝是高耗能是高耗能产产品，品，废废旧旧铝铝材的回收利用十分重要。在工材的回收利用十分重要。在工业业上，最上，最能体能体现节现节能减排思想的是将回收能减排思想的是将回收铝铝做成做成_(_(填代号填代号)。a.a.冰晶石冰晶石b.b.氧化氧化铝铝c.c.铝锭铝锭d.d.硫酸硫酸铝铝 6.6.（20092009山山东东高考）金属高考）金属铝铝的生的生产产是以是以AlAl2 2O O3 3为为原料，在熔融状原料，在熔融状态态下下进进行行电电解解:2Al2Al2 2O O3 3(熔融熔融)4Al)4Al3O3O2 2电解电解冰晶石冰晶石下层下层降低降低AlAl2 2O O3 3的熔化温度的熔化温度c c不是境况造就人，而是人造就境况。