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

金属矿物的开发利用 自然资源的开发利用 1 地壳中含有的主要元素及含量 你知道吗？ 自然界中金属元素的存在形式是怎样的？ 游离态：极少数化学性质不活泼的金属（金、铂等） 化合态：绝大多数（除金、铂等）金属 铂 黄金原石 黄铜矿 赤铁矿 3 人类使用的金属材料中金属的存在状态： 多功能军工刀 高压钠灯 铜导线 信号弹 铁锅 宇航员铝制外衣 随着经济和社会的发展，各种各样的金属应用越来越广，但绝大多数金属元素以化合物的形式存在于自然界中。那么，怎样从金属矿物中得到金属呢？ 金属的冶炼原理 问题探究 1.如图是我国古代和现代冶炼金属的两张图片,那么人类使用金属的年代先后顺序与金属的活动性有什么关系? 提示: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动性。金属活动性越强,冶炼时所需条件要求越高,在人类历史上出现的时间就相对越晚一些。金属活动性越弱,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。 2.根据金属冶炼的方法讨论,金属冶炼的实质是什么? 提示:金属冶炼的实质是金属离子得到电子被还原为金属单质的过程：Mn++ne-=M 3、一般步骤 采矿→矿石富集→金属冶炼→精炼 除杂,提高矿石中有用成分的含量 提纯金属 富集 精炼 金属冶炼 CuO＋H2 Cu＋H2O △ Fe2O3＋3CO 2Fe＋3CO2 高温 2CuO＋C 2Cu＋CO2↑ 高温 CuSO4＋Fe＝Cu＋FeSO4 原理：将金属从其化合物中还原出来用于生产互溶制造各种金属材料的过程。 实质：用还原剂使化合态的金属得到电子变成金属单质，即: Mn++ne-=M 思考：以前学过哪些还原金属的方法？ 一般的金属（Zn、Fe、Sn、Pb、Cu） 湿法炼铜 火法炼铜 ②其他方法：西汉《淮南万毕术》有“曾青得铁，则化为铜”的记载。 CuSO4＋Fe＝Cu＋FeSO4 Cu2S＋O2 2Cu＋SO2 高温 ①热还原法：加热或高温下与还原剂反应。常用的还原剂：C、CO、H2等。 CuO＋H2 Cu＋H2O △ Fe2O3＋3CO 2Fe＋3CO2 高温 2CuO＋C 2Cu＋CO2↑ 高温 铝热反应实验装置 镁条 KClO3 Fe2O3和Al粉的混合物 如：铝热反应 ①热还原法 一些活泼金属也可做还原剂，将相对不活泼金属从其化合物中还原出来。 铝热反应 ①热还原法 一些活泼金属也可做还原剂，将相对不活泼金属从其化合物中还原出来。 Fe2O3＋2Al 2Fe＋Al2O3 高温 反应原理 实验现象 1、镁条剧烈燃烧，发出耀眼白光 2、漏斗内剧烈反应，放出大量的热，火星四射 3、纸漏斗的下部被烧穿，有红热熔融物落入沙中，冷却后变为黑色固体 易错警示 利用铝热反应不能冶炼还原性比Al强的金属，如Mg、Na等。 Mg条和KClO3的作用 镁条作用：作引燃剂，引起氯酸钾分解，并产生高温条件，引发反应。 KClO3作用：作助燃剂，为镁条继续燃烧提供氧气。 铝热剂 铝热剂为混合物，是由铝粉和金属氧化物(Fe2O3、Fe3O4、Cr2O3、V2O5、MnO2等)粉末组成的。 原料的 选择 细沙的 作用 镁条要打磨净表面的氧化膜，否则难以点燃；氧化铁粉末与铝粉要选择干燥的；铝粉要用没有被氧化的，否则反应难以进行。 蒸发皿中的细沙要适量，既要防止蒸发皿炸裂，又要防止熔融的液体溅出伤人。 问题探究 1.当铁轨有缝隙时，维修工人常将铝粉与氧化铁的混合物引燃，使熔融的铁水流入铁轨的裂缝，冷却后就将铁轨牢牢地粘结在一起。你知道其工作原理吗？ 铝热反应 提示：高温条件下,铝粉与氧化铁发生铝热反应。 Fe2O3+2Al 2Fe+Al2O3 其它铝热反应 a、用于焊接火车铁轨 b、冶炼难熔金属，如钒、铬、锰 铝热反应用途： 3MnO2+4Al 3Mn+2Al2O3 高温 Cr2O3+2Al 2Cr + Al2O3 高温 3Co3O4+8Al 9Co + 4Al2O3 高温 坩埚 熔渣 钢水 砂型 钢轨 思考：对于Na、Mg等活泼金属，能否用H2或C作还原剂还原其金属化合物呢？ Na、Mg等活泼金属的还原性非常强，因此对应的金属阳离子Na+、Mg2+的氧化性非常弱，很难得到电子，因此很难被还原剂还原为金属单质。 非常活泼的金属（K、Ca、Na、Mg、Al） ——一般采用电解法 冰晶石的化学式是Na3AlF6（六氟合铝酸钠），其作用就是降低氧化铝熔化所需温度，降低能耗。 2NaCl(