8.1.1 金属矿物的开发利用 课件 2022-2023学年高一下学期化学人教版（2019）必修第二册

第一节 自然资源的开发利用(1) 金属矿物的开发利用 高一化学备课组 第八章 化学与可持续发展 一、金属元素在自然界中的存在形式 金矿 赤铁矿Fe2O3 黄铜矿 CuFeS2 铂矿 1. 极少数的不活泼金属(金、铂等)以游离态的形式存在 2. 绝大多数金属以化合物的形式存在 3. 在地壳中，含量最高的金属元素是铝，其次是铁 【地壳元素排序——O、Si、Al、Fe、Ca】 二、金属的冶炼原理及步骤 1. 冶炼金属的实质： n+ M 得电子 M (被还原) 使金属化合物中的金属离子得到电子变成金属原子 2. 冶炼金属的步骤： 矿石的富集 冶炼 精炼 (氧化还原反应) 思考： ① 铝是地壳中含量最高的金属元素，为什么对铝的使用比铁、铜晚得多? ②人类冶炼、使用金属的先后顺序与金属的活动性有什么关系? 三、金属的冶炼方法 K Ca Na Mg Al Zn Fe Sn Pb (H) Cu Hg Ag Pt Au 约5000年前 人类的金属应用史： 约3000年前 约200年前 铝是一种活动性较强的金属，用一般的还原剂很难将其还原，工业上采用最强有力的氧化还原手段——电解法进行冶炼。发明了电及电解法后，铝才被大量提炼。而铜和铁用一般的还原剂就可以达到目的,所以铝的发现和使用比铜和铁要晚得多。 金属冶炼方法的选择取决于金属在自然界中的存在状态和金属的活泼性。金属越活泼，其阳离子氧化性越弱，就越难被还原，冶炼时所需条件要求越高，在人类历史上出现就越晚。金属越不活泼，其阳离子氧化性越强，就越易被还原，冶炼的方法越简单，人们使用的时间越早。 三、金属的冶炼方法 K Ca Na Mg Al Zn Fe Sn Pb (H) Cu Hg Ag Pt Au 电解法 热还原法 热分解法 物理方法 三、金属的冶炼方法 0. 物理收集 —— 最惰性的 Pt、Au 淘金原理： 浪淘沙 刘禹锡 日照澄洲江雾开，涛金女伴满江隈。 美人首饰侯王印，尽是沙中海底来。 金的密度比沙大 K Ca Na Mg Al Zn Fe Sn Pb (H) Cu Hg Ag Pt Au 三、金属的冶炼方法 1. 热分解法 —— 较不活泼金属(Hg/Ag)的冶炼 K Ca Na Mg Al Zn Fe Sn Pb (H) Cu Hg Ag Pt Au 古代炼丹术士葛洪的《抱朴子》中“丹砂 (HgS) 烧之成水银” 2HgO 2Hg + O2 ↑ 2Ag2O 4Ag + O2 ↑ HgS Hg + S 三、金属的冶炼方法 2. 热还原法 ——中等活泼金属(Zn~Cu)的冶炼 K Ca Na Mg Al Zn Fe Sn Pb (H) Cu Hg Ag Pt Au 常用的还原剂有：CO、H2、C(焦炭)、活泼金属 等 炉火照天地，红星乱紫烟（秋浦歌 李白） Fe2O3 + 3CO 2Fe + 3CO2 高温 CuO + H2 Cu + H2O 高温 三、金属的冶炼方法 2. 热还原法 ——中等活泼金属(Zn~Cu)的冶炼 K Ca Na Mg Al Zn Fe Sn Pb (H) Cu Hg Ag Pt Au 常用的还原剂有：CO、H2、C(焦炭)、活泼金属 等 Fe2O3 + 2Al 2Fe + Al2O3 高温 3MnO2 + 4Al 3Mn + 2Al2O3 高温 Cr2O3 + 2Al 2Cr + Al2O3 高温 …… 其他 铝热剂 铝热反应的应用： ① 焊接钢轨； ② 定向爆破； ③ 冶炼熔点高的金属 （钨、钒、铬、锰等） 三、金属的冶炼方法 3. 电解法 —— 非常活泼金属(K~Al)的冶炼 K Ca Na Mg Al Zn Fe Sn Pb (H) Cu Hg Ag Pt Au MgCl2 (熔融) Mg ＋ Cl2 ↑ 电解 2NaCl (熔融) 2Na＋Cl2 ↑ 电解 2Al2O3 (熔融) 4Al ＋ 3O2 ↑ 电解 冰晶石 冰晶石(Na3AlF6)作用——降低Al2O3的熔化温度 原理： 离子化合物，高温熔融后电离为自由移动的离子。 通电电解，Mn+ 在阴极得电子，被还原为金属单质。 三、金属的冶炼方法 3. 电解法 —— 非常活泼金属(K~Al)的冶炼