8.1.1 金属矿物的开发利用 课件 2023-2024学年高一下学期化学人教版（2019）必修第二册

第八章 化学与可持续发展 第一节 自然资源的开发利用 课时1 金属矿物的开发利用 亮亮图文旗舰店 https://liangliangtuwen.tmall.com 课堂导入 金矿 铂矿 赤铁矿(Fe2O3) 黄铜矿(CuFeS2) 铝土矿(Al2O3) 菱镁矿(MgCO3) 黄铁矿(FeS2) 我们在生活中常接触到哪些金属，他们在自然界中以什么形式存在？ 除金、铂之外，绝大多数金属以化合态存在于自然界中。 那如何得到金属单质呢？ 课堂学习 金属矿物的开发利用 +ne- 得电子，被还原 Mn+ M 由化合态(化合物)制备游离态 (单质) 除去杂质 提高金属的比例 制备高纯度的金属 金属的冶炼：将金属从其化合物中还原出来用于生产和制造各种金属材料的过程。 实质：用还原剂使金属化合物中的金属离子得到电子变成金属原子。 富集 冶炼 精炼 课堂学习 金属矿物的开发利用 金属的冶炼具有十分悠久的历史，在不同时期，人类对金属材料的使用也不相同，根据下图中人类冶炼金属的历史时间，你能总结出金属材料的发现和利用有什么规律吗？ 主要影响因素为金属的存在形式和金属的活泼性。金属越活泼，还原性越强，离子氧化性越弱，得电子能力越弱，越难被还原，被发现和使用的时间便越晚。 石器时代 一万年前 青铜器时代 商周与春秋战国 铁器时代 西汉 镁铝合金 近现代 课堂学习 金属矿物的开发利用 你了解的金属冶炼有哪些方法，对于活泼性不同的金属(例如金属活动性顺序表中涉及到的十四种金属)，冶炼方法会是相同的吗？ 在之前我们对钠及其化合物、铁及其化合物的相关知识进行了学习，了解到钠的冶炼需要使用电解法、铁的冶炼方法为高炉炼铁，这也说明了金属越活泼，越难冶炼，根据金属元素活泼性的不同，金属冶炼的方法必然也不相同。 针对金、铂等自然界中以游离态存在的金属，采用物理方法(富集法)便可收集，如古人沙里淘金便是利用密度差异。 课堂学习 金属矿物的开发利用 对一些不活泼的化合态存在的金属，如Hg、Ag，一般采用热分解法冶炼。 对于活泼性略强的一些金属(如铁和铜)，应当如何冶炼？ 汞的冶炼：2HgO = 2Hg + O2↑ 银的冶炼：2Ag2O = 4Ag + O2↑ 热还原法：利用还原性物质(C、CO、H2等)将金属还原出来。 课堂学习 金属矿物的开发利用 除了常见的还原性气体之外，一些活泼金属也具备较强的还原性，可以作为还原剂将相对不活泼的金属置换出来，例如铝。 铝热反应：铝和金属氧化物在高温下发生剧烈反应并放出大量热的化学反应。 铝热剂：铝和金属氧化物的混合物； 镁条：燃烧时释放大量热，提供反应条件； 氯酸钾：助燃剂，产生氧气以达到助燃效果。 铝热反应置换铁单质：2Al + Fe2O3 = 2Fe + Al2O3 课堂学习 金属矿物的开发利用 4Al + 3MnO2 = 3Mn + 2Al2O3 2Al + Cr2O3 = 2Cr + Al2O3 10Al + 3V2O5 = 6V + 5Al2O3 实验现象： 镁条剧烈燃烧，铝热剂发生剧烈反应，放出大量的热，并发出耀眼的白光，纸漏斗的下部被烧穿，有熔融物落入沙子中，冷却后变为黑色固体。 实际应用：修复铁轨，冶炼金属，制作铝热弹等。 课堂学习 金属矿物的开发利用 对于钙、钠、镁、铝等非常活泼金属，还原剂很难将其从化合物中还原出来，所以一般采用电解法冶炼。 冰晶石：化学式为Na3AlF6，可以降低氧化铝的熔点。 钙的冶炼：CaCl2(熔融) = Ca + Cl2↑ 钠的冶炼：2NaCl(熔融) = 2Na + Cl2↑ 镁的冶炼：MgCl2(熔融) = Mg + Cl2↑ 铝的冶炼：2Al2O3(熔融) = 4Al + 3O2↑ 虽然电解法可以制备K单质，但工业上常用钠钾置换制备(熔融态)： Na + KCl ⇌ K↑ + NaCl 钾的沸点：759℃，钠的沸点：881℃ 课堂学习 金属矿物的开发利用 AlCl3属于共价化合物，熔融状态下不能电离出阴阳离子，不导电，无法电离。 MgO是离子化合物，为什么冶炼镁时电解 MgCl2而不是 MgO呢？ 这是因为MgO的熔点为2852℃，MgCl2的熔点为118℃，MgO的熔点较高，冶炼时成本也较高。 为什么冶炼铝时不采用电解熔融AlCl3的方法，而选择电解Al2O3？ 课堂学习 金属矿物的开发利用 通过这样的三句古语，我们还可以使用什么样的方法冶炼金属？ “曾青得铁则化为铜” ——西汉淮南王刘安《淮南万毕术》 “以曾青涂铁，铁赤色如铜。” ——晋代的葛洪《抱朴子内篇·黄白》 “信州铅山县有苦泉，流以为涧。挹其水熬之，则成胆矾。烹胆矾则成铜；熬胆矾铁釜，久之亦化为铜。” ——北宋科学家沈括《梦溪笔谈》 对于不同金属，往往有不同的方法，如铜的冶炼还有湿法炼铜和火法炼铜。 湿