内容正文:
专题9 金属与人类文明
第一单元 金属的冶炼方法
郑彬华
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1、金属活动性及周期律
K Ca Na Mg Al Zn Fe Sn Pb (H) Cu Hg Ag Au
2、金属自然界中存在的形态:除了 Au Pt 等极少数金属以外,
绝大多数金属以 化合态 的形式存在于自然界。在这些金属
化合物中,金属元素都显 正 化合价。
提出问题
从左到右金属单质的还原性及金属离子的氧化性变化规律?
K Ca Mg Al Zn Fe Pb Cu Ag Au
下图表示铜、铁和铝元素被人类大规模开发、利用的大致年限
约6000年前
约2500年前
约200年前
化学是打开物质世界的钥匙
你知道吗?
科学史话
金属发现史与金属冶炼
◀青铜 ▲16世纪炼铁时的场景
金属利用的历史,先是青铜时代,然后是铁器时代,铝的使用是近百年的事。
马克思说:金实际上是人类所发现的第一种金属。
Al
铝元素的发现和使用至今才200来年
矛盾
地壳中Al含量高
提出问题
金属制品的使用早晚与金属活泼性有什么关系?
越活泼的金属,使用的越晚
认识了金属冶炼规律和本质,进入到第二个环节任务层次进一步提升。地壳中的金属元素铝含量最高,然而铝的发现和使用至今才200来年。这是什么原因呢?进行学生活动3:如果你是200年前的科学家,会尝试哪些方法从氧化铝中获得铝单质呢?
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我国金属开发历史悠久,“千淘万漉虽辛苦,吹尽狂沙始到金”“丹砂烧之成水银。”“熬胆矾铁釜,久之化为铜。”
以上诗文中涉及了哪些金属的冶炼?写出相关的化学方程式。
注:丹砂是指HgS
诗文中涉及了Au、Hg 、 Cu的冶炼方法
HgS === Hg + S
△
CuSO4 + Fe Cu + FeSO4
1、金属冶炼原理与实质
(1)原理:将金属从其化合物中 出来用于生产和制造各种金属材料的过程。
(2)实质:让化合物中的金属阳离子 电子变成金属单质。可表示为:
还原
得
Mn+(化合态)
得电子,被还原
M(游离态)
运用模型:氧化还原反应
2、金属冶炼的方法
1、物理提取法:适用于极不活泼的金属: 。
2、化学方法:
(1)热分解法:适用于一些不活泼的金属: 。
Pt、Au
Hg、Ag
2HgO 2Hg + O2 ↑
2Ag2O 4Ag + O2 ↑
HgS === Hg + S
△
冶炼方法
(2)电解法:活泼金属
思考:能用加热Na2O、MgO的方法来冶炼Na和Mg吗?
冶炼方法
(3)还原法:大多数金属(常用还原剂:H2、焦炭、CO、活泼金属)
高炉炼铁(原料:铁矿石、焦炭、石灰石、空气
设备:高炉)
热还原法:适用于大部分金属: 。
CuO: 。
Fe2O3: 。
常见的还原剂: 。
Zn、Fe、Sn、Pb、Cu、
CuO + H2 === Cu + H2O
△
Fe2O3+ 3CO === 2Fe + 3CO2
高温
C、CO、H2、活泼金属Al等
【学以致用】铝热反应冶炼铁
Fe2O3+2Al === 2Fe + Al2O3
高温
镁条剧烈燃烧,放出大量热,发出耀眼白光,纸漏斗内剧烈反应,有熔融物落入沙中。
装置及药品
反应方程式
实验现象
K Ca Na Mg Al Zn Fe Sn Pb Cu Hg Ag
金属活动性与金属的冶炼方法
电解法
还原法
热分解法
常用还原剂:H2、焦炭、CO、活泼金属
归纳总结
(5)其它冶炼方