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 第1课时 金属矿物的开发利用 倾听历史的声音： 10000年前 商周、春秋战国 西汉 石器时代 青铜器时代 铁器时代 人类历史在某种意义上就是一部金属冶炼史，人类冶炼金属的年代如图所示，你发现了什么规律？为什么人类先使用的是铜器，而不是铁器？ 结论：金属的冶炼与金属的存在、活泼性有关。 镁铝合金 近现代 一、金属在自然界中的存在 金属的存在 游离态 化合态 极少数的不活泼金属(金、铂等) 绝大多数金属以化合物的形式存在 将金属从其化合物中还原出来，用于生产各种金属材料，这一过程在工业上称为金属的冶炼。 1、定义： 2、实质： 二、金属的冶炼 Na Mg Al Zn Fe Sn Pb Cu Hg Ag Pt Au 金属单质活泼性逐渐减弱 Na Mg Al Zn Fe Sn Pb Cu Hg Ag Pt Au 金属阳离子氧化性逐渐增强 结论： 金属越不活泼，越容易被还原出来。金属的活泼性不同，采用的还原方法不一样。 Mn+ + ne- M 还原 三、金属的冶炼方法： （一）物理富集：适合极不活泼金属，如Pt、Au 《浪淘沙.其八》-刘禹锡 莫道谗言如浪深，莫言迁客似沙沉。 千淘万漉虽辛苦，吹尽狂沙始到金。 K Ca Na Mg Al Zn Fe Sn Pb (H) Cu Hg Ag Pt Au 1、热分解法：适合一些不活泼金属，如汞和银。 （丹砂、朱砂） HgS 2Hg + S↑ （二）化学方法 古诗词：丹砂烧之成水银，积变又还成丹砂一一葛洪《抱朴子》。 K Ca Na Mg Al Zn Fe Sn Pb (H) Cu Hg Ag Pt Au 人类冶炼铜的发展历程： 湿法炼铜：Fe＋CuSO4=FeSO4＋Cu 信州铅山县有苦泉，流以为涧。其水熬之，则成胆矾，烹胆矾则成铜。熬胆矾铁釜，久之异化为铜。 ——沈括《梦溪笔谈》 火法炼铜： 用矿(硫化矿，主要成分为 Cu2S) 二百五十箩…… 入大旋风炉，连烹 ( 灼烧) 三日三夜，方见成铜 ——明·陆容《菽园杂记》。 古代炼铜： 2、热还原法：适用于大部分金属 常用还原剂：C、CO、H2 、活泼金属如Al等 K Ca Na Mg Al Zn Fe Sn Pb (H) Cu Hg Ag Pt Au 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 实验现象：镁条剧烈燃烧， 放出大量的热，发出耀眼 白光，纸漏斗的下部被烧 穿，有熔融物落入细沙中。 原理： Fe2O3 + 2Al === 2Fe + Al2O3 高温 铝热反应 镁条为引燃剂 氯酸钾为助燃剂 铝热剂 引发操作：点燃镁条，促使氯酸钾分解，释放出氧气，使镁条更剧烈燃烧 Fe2O3+2Al === 2Fe + Al2O3 高温 其它铝热反应 3MnO2+4Al === 3Mn+ 2Al2O3 高温 Cr2O3+2Al === 2Cr + Al2O3 高温 3Co3O4+8Al === 9Co + 4Al2O3 高温 应用 冶炼熔点较高且比铝不活泼的金属（如钨、钒、铬、锰等） 焊接钢轨 由于铝的化学性质比较活泼，早期炼铝十分困难，所以铝的价格十分昂贵，甚至比黄金还珍贵。直至19世纪上半叶，铝还是欧洲许多高级珠宝店的高档货。1886年，在铝的历史上又是一个里程碑。这一年美国的大学生霍尔和法国大学生埃罗，都各自独立地研究出电解制铝法。现在人们已经熟练掌握了从铝土矿（主要成 分是Al2O3，当然还是有很多其它杂质的）中冶炼铝的技术了，使得制铝成本大大下降，铝的价格也一降千丈，走入千家万户。 你不知道的小知识：曾经的铝这么值钱！ 3、电解法： MgCl2（熔融）===Mg+Cl2↑ 电解 电解 2Al2O3（熔融）===4Al+3O2↑ 冰晶石 电解 2NaCl（熔融） === 2Na+Cl2↑ 降低熔点 (1)工业上为什么常用电解熔融MgCl2的方法生产金属镁,而不用电解MgO的方法生产镁? (2)工业上为什么常用电解Al2O3冰晶石熔融混合物的方法生产金属铝,而不用电解AlCl3的方法生产铝? MgO熔点比MgCl2高很多，熔融时消耗的能量大 因为AlCl3是共价化合物，熔融状态下不导电。故冶炼金属铝是用电解熔融Al2O3的方法。加入冰晶石(Na3AlF6)，以降低熔化温度。 【思考】 物质 MgCl2 MgO AlCl3 Al2O3 熔点/℃ 714 2852 190 20