8.1自然资源的开发利用 第一课时 课件 2022-2023学年高一下学期化学人教版（2019）必修第二册

人教版高中化学必修二 第八章 化学与可持续发展 第一节 自然资源的开发利用 第一课时 学习目标 1．掌握金属冶炼的实质、步骤和方法。 2．掌握铝热反应的原理和实验步骤。 3.了解合理开发和利用金属资源的原因及途径。 重点:金属冶炼的实质、步骤和方法，铝热反应的原理和实验步骤。 难点：金属冶炼的实质、步骤和方法，铝热反应的原理和实验步骤。 人们在生活和生产中使用的金属材料多为合金，它是由金属单质加工获得的。那么人们是如何获得金属单质？金属矿物又是如何开发和利用的呢？ 多功能军工刀 高压钠灯 铜导线 铁锅 不锈钢锅 钛合金羽毛球拍 镍合金门锁 铂合金首饰 钠钾合金 新知探究 一、金属矿物的开发利用 自然界中绝大多数金属以化合态存在只有少数金属以游离态存在（金、铂） 1、金属元素在自然界中的存在形式 2、金属的冶炼 定义: 工业上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。 实质:在一定条件下,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。即: n+ M 得电子 M （被还原） 金 铂矿 步骤： 采矿→矿石富集→金属冶炼→精炼 部分金属矿物 黄铜矿(CuFeS2) 赤铁矿(Fe2O3) 铝土矿 (Al2O3) 软锰矿(MnO2) 钨锰铁矿 锌铅矿 如图表示金属活动性顺序表中铜、锡、铁和铝元素被人类大规模开发利用的大致年限。 金属的活动性越弱，人类开发、利用它的时间越早； 金属的活动性越强，人类开发、利用它的时间越迟。 思考：地壳中铝的含量比铁和铜高，但是铝使用的时间却远远晚于铜和铁，这是为什么呢？ 练习:写出HgO，Ag2O受热分解的化学方程式 3、冶炼金属的方法 热分解法—金属活动性顺序表中的不活泼金属, 例如: Hg、Ag等 电解法 热还原法 热分解法 物理方法 金属活动性逐渐减弱 电解法——适用于很活泼的金属（K Ca Na Mg Al ） ①制Mg：______________________。 ②制Al：_______________________。 ③制Na：_______________________。 注： ①“熔融” 而不是水溶液。 ②必须是离子化合物， 共价化合物熔融不导电。 思考：为何工业上制镁用MgCl2固体电解 ，而制铝却用Al2O3固体电解？ 原因：MgO的熔点远远高于MgCl2的熔点，电解熔融状态的MgO需要更高的温度，消耗更多的能量，对条件、设备的要求更高；AlCl3的熔点虽然低但易升华，是共价化合物，熔融状态不电离，无法进行电解。 热还原法—大多数金属（活动性介于Zn-Cu的金属) 常见还原剂：焦炭、CO、H2、活泼金属Al等 C + 2CuO CO2 ↑ + 2Cu 高炉炼铁： C还原氧化铜： 铝热反应： 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。 铝热反应： 现象：1、镁条剧烈燃烧 2、氧化铁与铝粉发生剧烈反应，放出大量的热，放出耀眼的白光，火星四射 3、漏斗下部烧穿，有熔融物落入细沙中 原理： 铝热剂：铝粉 + 金属氧化物 (V2O5 Cr2O3 MnO2 FexOy等) 注意：只有Al和比Al活动性弱的金属形成的氧化物组成的混合物才能称之为铝热剂。 应用： 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。 铝热反应： ①焊接钢轨； ②定向爆破； ③冶炼熔点高的金属（如钨、钒、铬、锰等） 3MnO2+4Al === 3Mn+ 2Al2O3 高温 Cr2O3+2Al === 2Cr + Al2O3 高温 练习：请写出MnO2、Cr2O3分别与Al反应的化学方程式 ④物理方法——富集法适用于极不活泼的金属（如：铂Pt、金 Au ） 思考：沙里淘金的分离原理？ 淘金原理：金的密度比沙大，淘去粗沙后的砂金。 ⑤其它方法： 湿法炼铜 Fe + CuSO4 = Cu + FeSO4 Cu + 2AgNO3 =2Ag + Cu(NO3)2 火法炼铜 Cu2S +O2 === 2Cu + SO2↑ 高温 启示1:从铝土矿制铝消耗的能量要远远高于回收铝质饮料罐得到铝消耗的能量，可知在实际生产过程中必须考虑投入与产出，要考虑成本。 启示2:加强度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。要树立金属垃圾也是一种宝贵资源的理念。在日常生活中，要大力倡导金属垃圾的分类回收和再利用，养成自觉珍惜自然资源、节约资源、爱惜环境和保护环境的意识。 启示3:实际工业生产中，从金属矿物到纯净金属的冶炼过程是一个复杂的过程，往往涉及许多其他物质