8.1.1 金属矿物的开发利用-2023-2024学年高一化学同步精品讲义（人教版2019必修第二册）

第八章 化学与可持续发展 第一节 金属矿物的开发利用 [学习目标] 1.对金属矿物的开发利用、海洋资源的开发利用、煤、石油、天然气开发利用的基本原理能够基本熟悉。 2.通过对自然资源的开发利用原理的学习，依据金属的活动性顺序，掌握不同金属治炼的一般方法和原理。 3.从现象和结构出发，微观上探究有机物的结构特点，从而加深金 属矿物的开发利用、海洋资源的开发利用、煤、石油、天然气开发利用方面，遵循基本 原理，并且能够，开拓思路，积极寻找更好的方法。 4.了解金属回收和资源保护的意义，煤、石油和天然气等化石产品的利用，以海水资源的综合利用为例，了解化学方法在实现物质间转化中的作用，体会化学在自然资源开发和利用中的意义和作用。 课前预习 知识点 金属矿物的开发利用 1．金属在自然界中存在的形态 （1） ：少数金属，如金、铂 （2） ：绝大多数金属 2．金属冶炼的原理和实质 （1）原理：采用加热、通电或使用还原剂等措施将金属从其化合物中 出来 （2）实质：用 使化合态的金属 变为金属单质 3．冶炼方法 （1）根据金属活泼性选择冶炼方法 （2）电解法 ①电解熔融的氯化钠： ②电解熔融的氯化镁： ③电解熔融的氧化铝： （3）热还原法 ①工业上炼铁： ②工业上炼钨： ③铝热法炼铬： ④工业上炼铜： ⑤工业上炼钛： （4）热分解法 ①工业上炼汞： ②工业上炼银： （5）湿法炼铜： 4．合理开发和利用金属资源 （1）提高金属矿物的利用率 （2）开发环保高效的金属冶炼方法 （3）防止金属腐蚀 （4）加强金属资源的回收和再利用 （5）使用其他材料代替金属材料 知识点总结 知识点一：自然资源与可持续发展 1．自然资源 指在一定时间、地点的条件下能够产生经济价值的，以提高人类当前和将来福利的自然环境因素和条件的总称。 2．可持续发展的目标 是满足人类需要，强调人类的行为要受到自然界的制约、强调代际之间、人类和其它生物种群之间、不同国家和不同地区之间的公平。它包括经济的可持续发展，社会的可持续发展、资源可持续发展、环境可持续发展和全球可持续发展。 知识点二：金属矿物的开发利用 1．金属元素在自然界中存在的形态 (1)极少数的不活泼金属(金、铂等)以游离态的形式存在。 (2)绝大多数金属元素以化合物的形式存在于自然界。 (3)在地壳中，含量最高的金属元素是铝，其次是铁。 2．金属冶炼原理与实质 (1)原理：金属从化合物中还原出来。 (2)实质：化合物中金属得到电子被还原生成金属单质，即：Mn++ne−===M。 3．金属冶炼方法 (1)加热分解法 ①制Hg：2HgO2Hg＋O2↑。 ②制Ag：2Ag2O4Ag＋O2↑。 (2)电解法 ①制Mg：MgCl2(熔融)Mg＋Cl2↑。 ②制Al：2Al2O3(熔融)4Al＋3O2↑。 ③制Na：2NaCl(熔融)2Na＋Cl2↑。 (3)热还原法：高温加热条件下用还原剂把金属还原出来 ①常用还原剂有焦炭、一氧化碳、氢气、铝等。 ②高炉炼铁：CO还原Fe2O3的化学方程式为3CO＋Fe2O32Fe＋3CO2。 ③铝热反应：Al还原Fe2O3的化学方程式为2Al＋Fe2O32Fe＋Al2O3。 常用的热还原法 4．合理开发和利用金属资源的主要途径 (1)提高金属矿物的利用率； (2)开发环保高效的金属冶炼方法； (3)防止金属的腐蚀； (4)加强废旧金属的回收和再利用； (5)使用其他材料代替金属材料。 【大招总结】 1.工业上冶炼镁是电解MgCl2而不是MgO的原因是MgO的熔点比MgCl2的高，冶炼铝是电解Al2O3而不是AlCl3的原因是AlCl3是共价化合物，熔融状态不导电。 2.金属冶炼方法与金属活动性的关系 金属活动性顺序 K、Ca、Na、Mg、Al Zn、Fe、Sn、Pb、(H)、Cu Hg、Ag Pt、Au 金属原子失电子能力 强―→弱 金属离子得电子能力 弱―→强 主要冶炼方法 电解法 热还原法 热分解法 富集法 3．铝热反应原理 (1)概念：铝与某些难熔金属氧化物(如Fe2O3、Cr2O3