8.1.1 金属矿物的开发利用（精品课件）-2022-2023学年高一化学同步精品课堂（人教版2019必修第二册）

走进奇妙的化学世界 2022-2023 必修第二册 第八章 化学与可持续发展 第一节 自然资源的开发利用 自然资源 土地与土壤资源 矿产资源 生物资源 水资源 能源资源 环境资源 可再生资源 不可再生资源 可持续发展 合理利用 制约 目标：满足人类需要的同时，人类的行为要受到自然界的限制。即：人类代际之间、不同国家不同地区之间、人类与其他生物之间的公平。 包括 经济可持续发展 社会可持续发展 资源可持续发展 环境可持续发展 化学 是人类利用自然资源和应对环境问题的重要科学依据。 金属元素 极少数 游离态 绝大多数 化合态 金属元素在自然界的存在形式 常见的金属矿物资源 黄铜矿 赤铁矿 铝矿 锰矿 钨矿 锌矿 黄铜矿 锰矿 赤铁矿 钨矿 铝矿 锌矿 金矿 铂矿 Mn+ （化合态） 学习 目标 第1课时 金属矿物的开发利用 PART 01 PART 02 了解金属在自然界中的存在形式。 理解金属冶炼的原理，掌握活泼性不同的金属冶炼方法。 形成金属冶炼方法知识模型，培养证据推理与模型认知能力 认识合理开发和利用金属资源的重要性和必要性，增强社会责任感 Mn++ne-=M 化合态 游离态 还原反应 2.实质： 1.定义： 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。 请思考： 金属的发现和使用的先后与什么因素有关呢？ 主要与金属的活动性有关，越活泼的金属越难以冶炼 学习任务一 金属的冶炼 3.从金属矿石提炼金属的一般步骤 思考：以下文献中涉及了哪些金属的“冶炼”？写出相关的化学方程式。 古代炼丹术葛洪所著《抱朴子》中记载：“丹砂烧之成水银。”唐代诗人刘禹锡在《浪淘沙九首》（之六）中有云：“日照澄洲江雾开，淘金女伴满江隈。美人首饰侯王印，尽是沙中浪底来。” 北宋科学家沈括在《梦溪笔谈》中写道：“信州铅山县有苦泉，流以为涧。挹其水熬之，则成胆矾，烹胆矾则成铜。熬胆矾铁釜，久之亦化为铜。” HgS Hg+S 沙里淘金（物理方法） Fe + CuSO4 = Cu + FeSO4 化学史料 铜 的 冶 炼 ✹信州铅山县有苦泉，流以为涧。其水熬之，则成胆矾，烹胆矾则成铜。熬胆矾铁釜，久之异化为铜。——沈括《梦溪笔谈》 湿法炼铜 ✹用矿(硫化矿，主要成分为Cu2S)二百五十箩……入大旋风炉，连烹(灼烧) 三日三夜，方见成铜。——明·陆容《菽园杂记》 火法炼铜 铁 的 冶 炼 ：高 炉 炼 铁 热 还 原 法 4.从金属矿石提炼金属的一般步骤 (1)热还原法：在高温条件下，用氧化还原的方法将金属单质还原出来。 (2)淘洗法：物理分离，适用于很不活泼的金属，如金、铂。 金矿石 铂矿石 沙里淘金 (1)热还原法： 适用于金属活动性顺序表中的中间的多数金属（Zn,Fe,Sn,Pb,Cu)。常用还原剂：焦炭、CO、H2、活泼金属等。 炼铁原理 Fe2O3+3CO == 2Fe + 3CO2 4.从金属矿石提炼金属的一般步骤 铝热法： 利用铝的强还原性，在高温下将相对不活泼且熔点高的金属从其金属氧化物中还原出金属单质的方法。 Fe2O3 + Al =∆= 2Fe + Al2O3 实验现象：剧烈燃烧，火星四溅，沙里有火红熔融物，放出大量热。 燃烧时提供热量，做引燃剂。 氯酸钾受热分解产生氧气，做助燃剂。 铝热剂：铝和比铝活泼性弱的金属形成的氧化物组成的混合物。 3Co3O4+8Al === 9Co + 4Al2O3 高温 Cr2O3+2Al === 2Cr + Al2O3 高温 3MnO2+4Al === 3Mn+ 2Al2O3 高温 其它铝热反应 (2)热分解法：加热金属氧化物、碘化物、羰基化合物等使其分解制取纯金属。 古法炼汞 2HgO 2Hg + O2 ↑ 古法炼银 2Ag2O 4Ag + O2 ↑ 伏打与伏打电池 1807年，英国化学家戴维将白金导线通入熔融的氢氧化钾中，接通电流。奇迹出现了：电极上出现了水银似的金属颗粒,通过电解法制得的第一种金属诞生了！那就是金属钾。之后，戴维用同样的方法电解得到了钠、钙、镁等金属。但制铝却失败了。 汉弗莱·戴维 1799年意大利物理学家伏打发明了将化学能转化为电能的伏打电池，为化学研究开辟了新天地。 思考:说说霍尔电解制铝法的创新之处？指出冰晶石的作用，写出上述过程中冶炼率的化学方程式。 1886年是铝冶炼史上具有划时代意义的一年。美国大学生霍尔和法国大学生埃鲁各自独立的研究出电解制铝法。在实验中霍尔发现向氧化铝中加入冰晶石，可以将氧化铝的熔化温度从2050oC降低到950oC左右，这一创新方法大大降低了能