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

第1课时　金属矿物的开发利用 第八章　化学与可持续发展 第一节　自然资源的开发利用 金属矿物 海水资源 化石燃料 金属元素在自然界中有哪些存在形式？ 思考交流 赤铁矿(Fe2O3) 磁铁矿(Fe3O4) 黄铁矿(FeS2) 黄铜矿(CuFeS2) 铝土矿(Al2O3) 自然金 自然铂 陨铁 游离态 化合态 思考交流 赤铁矿(Fe2O3) 磁铁矿(Fe3O4) 黄铁矿(FeS2) 黄铜矿(CuFeS2) 铝土矿(Al2O3) 自然金 自然铂 陨铁 在生活中使用的金属材料多是纯金属或合金，如何从矿石中得到金属单质？ 金、铂首饰 铁锅 钛合金飞机外壳 铝板 锌粒 铜导线 一、金属矿物的开发利用 1. 金属元素在自然界中的存在形态 游离态：金、铂等极少数金属； 化合态：绝大多数金属元素。 2. 金属的冶炼 赤铁矿(Fe2O3) 纯铁 利用氧化还原反应 化合态 游离态 Mn＋＋ne－→M 与金属活动性（还原性）有关 K Ca Na Mg Al Zn Fe Sn Pb（H）Cu Hg Ag Pt Au 强 弱 电解法 热还原法 热分解法 3. 金属的冶炼方法 物理方法 一、金属矿物的开发利用 （1）物理方法 淘金原理：金的质量较沙重，在淘去粗沙后，用水银滚动吸附金。（水银是已知唯一可以粘附金的物质） 一、金属矿物的开发利用 3. 金属的冶炼方法 千淘万漉虽辛苦，吹尽狂沙始到金。 美人首饰侯王印，尽是沙中浪底来。 ——刘禹锡《浪淘沙》 一、金属矿物的开发利用 3. 金属的冶炼方法 (2) 热分解法： 2HgO === 2Hg + O2↑ △ 2Ag2O === 4Ag + O2↑ △ 适用于一些不活泼的金属（如：Hg 、Ag ） 古代炼丹术家葛洪，曾经在他的著作《抱朴子》中记载有“丹砂烧之成水银”。 HgS === Hg + S △ 一、金属矿物的开发利用 3. 金属的冶炼方法 (3) 热还原法： Fe2O3＋3CO===2Fe＋3CO2 高温 高炉炼铁 适用于大多数中等活泼金属的冶炼 常用的还原剂有：CO、H2、C(焦炭)、活泼金属等 CuO+H2 Cu+H2O 现象：镁条剧烈燃烧，发出白光，导致混合物剧烈反应，发出强光，有红热的熔融物生成。 原理：2Al+Fe2O3===2Fe+Al2O3 高温 镁条的作用：引燃剂 氯酸钾的作用：助燃剂 铝热反应即铝粉与某些金属氧化物粉末的混合物在高温下进行的反应。铝粉与金属氧化物粉末的混合物称为铝热剂。 铝热反应 铝热反应的应用： 焊接钢轨；冶炼金属（钒、铬、锰等熔点高的金属）。 3MnO2+4Al ==== 3Mn+ 2Al2O3 高温 Cr2O3+2Al ==== 2Cr + Al2O3 高温 3Co3O4+8Al ==== 9Co + 4Al2O3 高温 其他的铝热反应： 一、金属矿物的开发利用 3. 金属的冶炼方法 (4) 电解法： MgCl2(熔融)=== Mg + Cl2↑ 电解 2Al2O3(熔融)==== 4Al + 3O2↑ 电解 冰晶石 2NaCl(熔融)===2Na + Cl2↑ 电解 适用于K、Ca、Na、Mg、Al等非常活泼的金属 冰晶石 （六氟合铝酸钠） 温馨提示：冰晶石(Na3AlF6)降低Al2O3熔化所需温度，降低能耗。 2Al2O3(熔融) 4Al+3O2↑ 电解 冰晶石 为什么工业上炼铝不用AlCl3，而炼镁时不用MgO? MgCl2(熔融) Mg+Cl2↑ 电解 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 交流讨论 一、金属矿物的开发利用 3. 金属的冶炼方法 (4) 其他方法： 湿法炼铜 火法炼铜 CuSO4＋Fe==Cu＋FeSO4 Cu2S＋O2===2Cu＋SO2 高温 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》 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》 归纳总结 金属冶炼方法与金属活泼性关系 一、金属矿物的开发利用