8.1.1 自然资源的开发利用（1）【教学课件】-【优课堂】2022-2023学年高一化学同步备课系列（人教版2019必修第二册）

第一节 自然资源的开发利用 第1课时 第八章 化学与可持续发展 1 2 1 本节重点 本节难点 不同金属的冶炼方法 金属矿物的开发利用 知识导航 炉火照天地，红星乱紫烟 诗句描述了铜官山脚下，冶铜工人在熊熊的炉火，火舌窜动中，炼铜的场景 那么，如何从金属矿石中得到我们想要的金属呢？ 新课导入 地球上的金属资源广泛存在于地壳和海洋中，除少数很不活泼的金属如金银等有单质形式存在外，其余都以化合物的形式存在。 以单质形式存在的金属 金 Au 银 Ag 铂 Pt 金属元素在自然界中的存在形态 知识梳理 以化合物形式存在 — 铁 赤铁矿Fe2O3 菱铁矿FeCO3 磁铁矿Fe3O4 黄铁矿FeS2 金属元素在自然界中的存在形态 知识梳理 以化合物形式存在 — 铜 黄铜矿CuFeS2 辉铜矿Cu2S 孔雀石Cu2(OH)2CO3 金属元素在自然界中的存在形态 知识梳理 以化合物形式存在 — 铝 铝土矿Al2O3 明矾石KAl(SO4)·12H2O 金属元素在自然界中的存在形态 知识梳理 请同学们回顾所学过金属冶炼的方法？ 火法炼铁 湿法炼铜 3CO+Fe2O3 2Fe+3CO2 高温 Fe+CuSO4 Cu+FeSO4 知识梳理 是不是所有的金属都可以用这两种金属的冶炼方法呢？ 知识梳理 马踏飞燕 沧州铁狮子 铝制厨具 合金汽车 金属材料的发展和应用 青铜时代 铁器时代 铝器时代 合金时代 人类使用金属材料的先后顺序 (可能改名为铜奔马) 知识梳理 法国 皇帝拿破仑三世 1860年拿破仑三世请各国国王和贵族吃饭。拿破仑三世为这些贵宾，准备了精美异常的金银餐具。奇怪的是，皇帝拿破仑三世自己则用一套，貌不惊人的铝制餐具。 当然这并不是拿破仑三世简朴的作风，而是古代甚至近代，提炼铝的难度非常大，工匠很难分离出纯铝。直至1825年，电学化学专家奥斯特发明了化学方法，才能分离出金属铝 在以后的一段时期里，铝是帝王贵族们享用的珍宝。泰国国王使用过铝制表链。1889年，门捷列夫还曾得到伦敦化学会赠送的铝合金制成的花瓶和杯子。 知识梳理 金属材料的发展和应用 01 02 03 现阶段 铁年产量最大 铝年产量第二 铜年产量第三 知识梳理 如何才能从铝矿石中冶炼出铝单质呢？ 知识梳理 最早冶炼出铝的科学家 丹麦科学家 汉斯·克里斯蒂安·奥斯特 1825年，奥斯特将氯气通过红热的木炭和铝土(主要成分是氧化铝)的混合物制出氯化铝，然后通过钾汞齐与氯化铝的作用，生成“铝汞齐”。在隔绝空气的情况下将“铝汞齐”中的汞蒸发掉，得到了含有杂质的铝，且产量极低。 知识梳理 德国化学家 弗里德里希·维勒 1854年，法国化学家德维尔把铝矾土、木炭、食盐混合，通过氯气加热，等等手段，才第一次分离出高纯度的铝，他提炼出来的铝是颗粒状的，大小没超过一个针头。他用了18年时间坚持实验，终于提炼出了一块致密的铝块。 最初分离出金属铝的化学家 知识梳理 1886年2月的一天，他把铁矾土融进冰晶石里，并进行电解实验。为了降低冰晶石的熔点，他加了少量的氯化钙，最终制得纯度达98%以上的铝，一个多月后，在大洋彼岸的法国，学生保尔•特•埃罗用相似的方法，同样制得纯度达98%的铝，使得铝量产。 美国奥伯林学院化学系 查尔斯·马丁·霍尔 铝开始走进引工业界的视线 知识梳理 电解炼铝法的流程具体是什么样的呢？ 知识梳理 铝的生产原理 金属矿物的开发利用 示意图 铝土矿 提纯 氧化铝 萤石 制备 冰晶石 石油焦 沥青焦 制备 碳素电极 电解 液态铝 铝锭 氧化铝的熔点高(2050℃)，加入冰晶石(Na3AlF6)能够溶解氧化铝而又能降低其熔点，而且冰晶石在电解温度下不被分解，并有足够的流动性，有利于进行电解。 知识梳理 铝土矿中提取铝工艺路线 金属矿物的开发利用 途径一 Al2O3 Fe2O3 SiO2 Al3+、Fe3+ Fe(OH)3 AlO2- Al(OH)3 加HCl后过 滤 SiO2 Al2O3 加NaOH后过 滤 过量 CO2 灼烧 电解 Al Al2O3+6HCl= 2AlCl3+3H2O AlCl3+4NaOH= NaAlO2+3NaCl+2H2O FeCl3+3NaOH= Fe(OH)3↓+3NaCl HCl+NaOH=NaCl+H2O Fe2O3+6HCl= 2FeCl3+3H2O NaAlO2+H2O+CO2=Al(OH)3↓+NaHCO3 NaOH+CO2=NaHCO3 Al(OH)3 Al2O3+3H2O 加热 Al2O3(熔融) 4Al+3O2 电解 知识梳理 铝土矿中提取铝工艺路线 金属矿物的开发利用 途径一 问题探讨 不是NaHCO3而是Na2CO3。