8.1. 自然资源的开发利用 第1课时 课件2022-2023学年下学期高一化学人教版（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 1. 通过金属冶炼原理的学习和冶炼方法的归纳，理解氧化还原反应在金属矿物开发中的应用，构建金属冶炼的思维模型。 2. 通过对铝的冶炼成本的计算，认识合理开发和利用金属资源的重要性和必要性。 重难点 学习目标 少数不活泼金属以游离态存在 大多数金属以化合态存在 金属在自然界的存在状态 如何从金属矿物中提炼金属呢？依据什么原理呢？ 金 银 黄铜矿 辉铜矿 3 1 2 3 我国5 000多年前开始使用青铜器 3 000多年前开始使用铁器 20世纪开始大量使用铝型材 为什么是按照这个顺序呢？ 与金属活动性顺序有关 4 金属的冶炼 将金属从其化合物中还原出来，用于生产各种金属材料，这一过程在工业上称为金属的冶炼。 冶炼金属的依据是用还原剂把金属矿石中的金属离子还原成单质，历经三个步骤。 矿石富集：除去杂质，提高矿石中有用成分含量。 冶炼：利用氧化还原反应，在一定条件下，把金属离子还原成单质。 精炼：采用一定方法，提炼金属。 金属离子得电子的能力是否相同？与什么有关呢？ 金属的冶炼 1.不活泼的金属——热分解法 2HgO 2Hg + O2↑ 2Ag2O 4Ag + O2↑ 在金属活动性顺序中，排在后面的金属，其阳离子得电子的能力强，可以直接用加热的方法将它们从其化合物中还原出来。 金属的冶炼 2.非常活泼的金属——电解法 在金属活动性顺序中，排在前面的金属，其对应的金属阳离子氧化性很弱，很难得到电子，工业上常采用电解法冶炼。 MgCl2(熔融) Mg+Cl2↑ 电解 2Al2O3(熔融) 4Al+3O2↑ 电解 冰晶石 2NaCl(熔融) 2Na+Cl2↑ 电解 Na3AlF6 助溶剂 金属的冶炼 2Al2O3(熔融) 4Al+3O2↑ 电解 冰晶石 思考讨论 MgCl2(熔融) Mg+Cl2↑ 电解 为什么工业上炼铝不用AlCl3，而炼镁时不用MgO? 工业上冶炼Al时用Al2O3，因为AlCl3为共价化合物，熔融态不能电离。 工业上冶炼Mg时用MgCl2，因为MgO的熔点很高，耗能太大。 离子化合物 K Ca Na Mg Al Zn Fe Sn Pb (H) Cu Hg Ag Pt Au 金属的冶炼 3.其他金属——热还原法 焦炭、一氧化碳、氢气 对应的离子，得电子能力较强 (1)写出用一氧化碳还原氧化铁、用氢气还原氧化铜的化学方程式。 3.其他金属——热还原法 (2)一些活泼金属也可作还原剂，将相对不活泼的金属从其化合物中置换出来。 铝热反应 金属的冶炼 Fe2O3+3CO 2Fe + 3CO2 ↑ 高温 CuO+H2 Cu + H2O 高温 Fe+CuSO4 FeSO4+Cu 2Al+Fe2O3 2Fe+Al2O3 高温 请你从氧化还原角度总结金属冶炼的原理。 金属的冶炼 3.其他金属——热还原法 金属的冶炼 按照1∶3的比例将铝粉和氧化铁放入反应炉中 在反应炉中发生化学反应，生成金属熔液 将金属熔液倒入钢轨接头处的夹具中 待焊缝处完全冷却后，取下夹具 对钢轨焊接面进行打磨 完成焊接 铝热反应的应用 金属的冶炼 金属冶炼的实质是使金属化合物中的金属离子得到电子被还原为金属原子的过程。 金属的冶炼原理 金属的活泼性与对应离子得失电子能力的关系为：金属越活泼，其对应离子越难得电子，越难被还原为单质。 Mn+(化合态) M（游离态） ne 得电子，被还原 金属的冶炼 金属活动性 单质还原性(原子失电子能力) 阳离子氧化性(离子得电子能力) 金属冶炼方法 电解法 热还原法 热分解法 富集法 还原剂或特殊措施 K、Ca、Na、Mg、Al Zn、Fe、Sn、Pb、(H)、Cu Hg、Ag 强→弱 弱→强 直流电提供电子 H2、CO、Al等加热或高温 加热 Pt、Au 物理方法或化学方法 总结金属冶炼的一般规律 金属的发现与使用、冶炼难度、活泼性三者的关系？ 公元前一万年开始使用 公元前八千年开始使用 金 银 铝 铜 铁 公元前七千年开始使用 十三世纪初期开始使用 十九世纪初期开始使用 金属的使用与金属的活泼性有关，金属越活泼，冶炼难度越大，发现的通常越晚。 合理开发利用金属矿物 计算表明，生产1 mol铝消耗的电能至少为1.8×106 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