【高中化学】金属矿物、海水资源的开发利用 2022-2023学年高一化学（人教版2019必修第二册）.pptx

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1、第一课时金属矿物的开发利用 第一节第一节 自然资源的开发利用自然资源的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.理解金属冶炼的一般原理理解金属冶炼的一般原理3.掌握活泼性不同的金属冶炼的一般方法。掌握活泼性不同的金属冶炼的一般方法。学习目标蓝铜矿蓝铜矿 赤铁矿赤铁矿 萤石萤石 FeFe2 2O O3 3CuCu3 3COCO3 3 2 2(OH)(OH)2 2 CaFCaF2 2自然界矿物中的金属元素存在形态自然界矿物中的金属元素存在形态黄铁矿黄铁矿FeSFeS2 2 辉铜矿辉铜矿CuCu2 2S S 天然金天然金Au

2、天然铂天然铂Pt情境课堂情境课堂 古代炼丹术士葛洪所著抱朴子中记载：“丹砂烧之成水银。”北宋科学家沈括在梦溪笔谈中写道：“信州铅山县有哭泉，流水为涧。揖其水熬之，则成胆矾，烹胆矾则成铜。熬胆矾铁釜，久之化为铜。”以上文献中涉及了哪些金属的冶炼？金属矿物的开发利用1.金属元素的存在形式 矿石富集冶炼精炼金属单质除了金、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。金银黄铜矿辉铜矿在地壳中，含量最高的金属元素是_，其次是_。2.金属的冶炼 Mn+(化合态）得电子，被还原M（游离态）从人类使用金属的历史来看，先是青铜器时代，而后是铁器时代，铝的使用是近百年的事，人类使用金属由早到晚的顺序

3、恰好是金属活动性由弱到强的顺序，金属越活泼冶炼越困难，利用的越晚。实质：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。金属矿物的开发利用 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个碗却是铝制品。思考与交流 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19世纪上半叶，铝还是欧洲许多高级珠宝店的高档货。为什么贵为法国皇帝，在当时却不用高贵而亮丽的银碗，而用色泽要暗得多的铝碗呢？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

4、熟练掌握了从铝土矿（主要成 分是Al2O3）中冶炼铝的技术，使得制铝成本大大下降，使铝走入千家万户。电解槽2Al2O3(熔融)4Al 3O2 电解冰晶石反应原理:反应原理:Fe2O33CO 2Fe3CO2高温铁矿石焦炭空气石灰石主要原料：工业上如何冶炼铝和铁?为什么铁和铝的冶炼方法不同？金属越活泼，越难冶炼2、金属冶炼方法的确定由金属活泼性决定电解法还原法 Fe2O33CO 2Fe3CO2 高温2Al2O3(熔融)4Al 3O2 电解 冰晶石金属活动性（还原性）K Ca Na Mg Al Zn Fe Sn Pb（H）Cu Hg Ag Pt Au强强弱电解法热还原法热分解法3.金属的冶炼方法物理

5、方法金属矿物的开发利用方法适用对象冶炼原理冶炼原理(举例举例)热分解法在金属活动性顺序中排在铜之后的不活泼金属热还原法在金属活动性顺序中位于铝之后和汞之前的大多数金属电解法非常活泼的金属(一般的还原剂很难将它们从它们的化合物中还原出来)CuO+H2=Cu+H2OFe2O3+3CO=2Fe+3CO2（高炉炼铁）高温2Al+Fe2O3=2Fe+Al2O3（铝热反应）高温金属矿物的开发利用思考与讨论思考与讨论为什么工业上采用电解法冶炼铝和镁的原料分别为Al2O3和MgCl2，而不是均采用相应的氯化物或氧化物？因为AlCl3是共价化合物，AlCl3在熔融状态下不导电，而MgO虽然是离子化合物，但其熔点

6、高，熔化时会消耗大量的能量，成本较高。金属矿物的开发利用金属矿物的开发利用铝与某些难熔金属氧化物(如Fe2O3、Cr2O3、MnO2等)在高温条件下发生的置换反应称为铝热反应。反应原理(以铝和氧化铁反应为例)：Fe2O32Al 2FeAl2O3，实验如图。拓展拓展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铝热剂：铝粉和某些难熔金属氧化物(如Fe2O3、Cr2O3、MnO2等)的混合物。反应特点：在高温下进行，反应迅速并放出大量的热，新生成的金属单质呈熔融态且易与Al2O3(固态)分离。应用：在冶金工业上常用这一原理制取熔点较高的金属，如Fe、Cr、Mn等；也可用于焊接钢轨等。金属矿物

7、的开发利用开发环保高效的金属冶炼方法防止金属的腐蚀提高金属矿物的利用率加强废旧金属的回收和再利用使用其他材料代替金属材料4.合理开发利用金属资源金属矿物的开发利用思考与讨论思考与讨论 计算表明，生产 1mol 铝消耗的电能至少为1.8106 J。回收铝制饮料罐得到铝与从铝土矿制铝相比，前者的能耗仅为后者的3%5%。通过对上述数据的分析和比较。结合图8-1和图8-2，你想到了什么？铝土矿萤石氧化铝冰晶石铝锭碳素电极液态铝石油焦和沥青焦电解图8-1 铝的生产原理示意图金属矿物的开发利用金属矿物的开发利用金属矿物的开发利用金属矿物的开发利用启示一：从铝土矿制铝消耗的能量要远远高于回收铝制饮料罐得到铝消耗的能量，因而在实际生产过程中要考虑成本。启示二：加强废旧金属的回收和再利用是合理开发和利用金属资源的重要途径。在日常生活中要大力倡导金属垃圾的分类回收和再利用。启示三：实际生产中，从金属矿物到纯净金属的冶炼过程是一个复杂的过程，在得到所需产品的同时也会产生废弃物，因此必须考虑废弃物的处理对环境的影响，形成绿色化学观念和可持续发展的意识。金属矿物的开发利用