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

阅读课本P98资料卡片自然资源与可持续发展，联系生活，了解自然资源的分类和可持续发展的目标和分类 人教版必修第二册 第八章 化学与可持续发展 第一节 自然资源的开发利用 第一课时 金属矿物的开发利用 自然界的金属单质 自然金Au 自然银Ag 自然铜Cu 自然铁Fe 黄铜矿(CuFeS2) 赤铁矿(Fe2O3) 铝土矿 (Al2O3) 软锰矿(MnO2) 钨锰铁矿 锌铅矿 自然界的金属化合物 赤铁矿 一、金属元素在自然界中的存在形式 绝大多数金属 少数金属 金Au、铂Pt 人们在生活和生产中使用的金属材料多为合金，它是由金属单质加工获得的。那么人们是如何获得金属单质？金属矿物又是如何开发和利用的呢？ 高压钠灯 铜导线 铁锅 不锈钢锅 钛合金羽毛球拍 镍合金门锁 铂合金首饰 钠钾合金 二、金属的冶炼 1、定义: 2、实质: 3、步骤： 采矿→矿石富集→金属冶炼→精炼 铂矿 将金属从其化合物中还原出来的过程，工业上称之为金属的冶炼 在一定条件下,用还原的方法， 使金属化合物中的金属离子得到电子变成金属原子。 富集 除杂,提高矿石中有用成分的含量 精炼 提纯金属 得电子，被还原 Mn+（化合态） M（游离态） +ne- 如图表示金属活动性顺序表中铜、锡、铁和铝元素被人类大规模开发利用的大致年限。 金属的活动性越弱，人类开发、利用它的时间越早； 金属的活动性越强，人类开发、利用它的时间越迟。 约10000年前 金属活动性顺序 思考： 地壳中铝的含量比铁和铜高，但是铝使用的时间却远远晚于铜和铁，这是为什么呢？ 金属越活泼越难冶炼 金属越活泼,冶炼时所需条件要求越高,在人类历史上出现相对晚一些。 金属越不活泼,冶炼的方法越简单,人们使用的时间越早, 所以有青铜、铁器等时代的发展历程。 Na Mg Al Zn Fe Sn Pb Cu Hg Ag Pt Au 电解法 热还原法 热分解法 电解法 热还原法 热分解法 物理法 金属活动性逐渐减弱 金属阳离子得电子能力：弱 →强 阅读课本P98总结金属冶炼常用的方法 直接开采 二、金属的冶炼 4、冶炼方法： ①化学法——电解法 MgCl2 (熔融) Mg ＋ Cl2 ↑ 电解 2NaCl (熔融) 2Na＋Cl2 ↑ 电解 2Al2O3 (熔融) 4Al ＋ 3O2 ↑ 电解 冰晶石 适用范围：很活泼的金属 Na3AlF6 作用：助熔剂， 可以降低氧化铝的熔化所需的温度 Na Mg Al Zn Fe Sn Pb Cu Hg Ag Pt Au 二、金属的冶炼 4、冶炼方法： 思考： 物质 MgO Al2O3 MgCl2 AlCl3 熔点 /oC 2852 2054 714 190 沸点 /oC 3600 2980 1412 180 1、为什么电解熔融MgCl2,而不用MgO? 2、为什么电解Al2O3,而不用AlCl3? 3、电解法制备此类金属，能否在水溶液中进行? MgO的熔点远远高于MgCl2的熔点，电解熔融状态的MgO需要更高的温度，消耗更多的能量，对条件、设备的要求更高，会增加生产成本。 因为氯化铝AlCl3是共价化合物，熔融状态以分子形式存在， 没有自由移动的离子，不发生电离，无法进行电解。 因为此类金属的活动性强， 能够与水反应，置换出水中的氢，从而得不到此类金属的单质。 （以分子 形式存在） ①化学法——电解法 MgCl2 (熔融) Mg ＋ Cl2 ↑ 电解 2NaCl (熔融) 2Na＋Cl2 ↑ 电解 2Al2O3 (熔融) 4Al ＋ 3O2 ↑ 电解 冰晶石 适用范围：活泼或较活泼的金属 Na3AlF6 作用：助熔剂， 可以降低氧化铝的熔化所需的温度 Na Mg Al Zn Fe Sn Pb Cu Hg Ag Pt Au 二、金属的冶炼 注意点： ①“熔融” 而不是水溶液中 ②必须是离子化合物， 共价化合物熔融不导电。 氯化铝AlCl3是共价化合物。 4、冶炼方法： Na Mg Al Zn Fe Sn Pb Cu Hg Ag Pt Au CuO+H2 === Cu + H2O 高温 Fe2O3+3CO === 2Fe + 3CO2 高温 适用范围：中等活泼的金属 ②化学法——热还原法 二、金属的冶炼 高炉炼铁： CuO+ CO Cu + CO2 常见还原剂：焦炭、CO、H2、活泼金属Al等 高炉炼铁 4、冶炼方法： 2CuO+ C 2Cu + CO2 14