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 引入 学习目标 通过金属冶炼原理的学习和冶炼方法的归纳，理解氧化还原反应在金属矿物开发中的应用，构建金属冶炼的思维模型。 了解铝热反应的原理及应用。 感受合理开发利用金属的重要意义。 金属的存在形式 大多数金属以 形式存在。 化合态 辰砂HgS 孔雀石Cu2(OH)2CO3 金属冶炼的本质 金属冶炼的本质根据 反应，使金属矿物中的金属阳离子 电子生成金属单质。 即 Mn＋ ＋ ne- = M 氧化还原 得到 化合态 单质 金属活动性： 强 弱 K Ca Na Mg Al Zn Fe Sn Pb（H）Cu Hg Ag Pt Au 富集法 对于在自然界中以游离态形式存在的金属一般采用富集的方法 金属活动性： 强 弱 K Ca Na Mg Al Zn Fe Sn Pb（H）Cu Hg Ag Pt Au 富集法 热分解法 热分解法 对一些不活泼金属，可以直接加热分解的方法将它们从其化合物中还原出来。如氧化汞、氧化银。 2HgO === 2Hg + O 2 ↑ 2Ag 2O === 4Ag + O 2 ↑ 加热 加热 金属活动性： 强 弱 K Ca Na Mg Al Zn Fe Sn Pb（H）Cu Hg Ag Pt Au 富集法 热分解法 热还原法 将铜从CuO中冶炼出来 2CuO+C===Cu+CO2 ↑ 高温 CuO+CO===Cu+CO2 高温 CuO+H2===Cu+H2O 高温 像这种，通过加热还原的方法冶炼金属称之为热还原法 常见的还原剂：C，H2，CO，活泼金属等 金属活动性： 强 弱 K Ca Na Mg Al Zn Fe Sn Pb（H）Cu Hg Ag Pt Au 富集法 热分解法 热还原法 电解法 如何从 Al2O3 到 Al？ ？ 资料1：Al2O3+3C＝2Al+3CO，常压下，该反应在 2000℃以上仍不能进行。实验证实真空下达到 1500℃就可以生成金属铝。 电解法 Al2O3 （熔融）==== 4Al+3O2 电解 冰晶石 对于一些非常活泼的金属（钾、钙、钠、镁、铝），采用一般的还原剂很难将它们从其化合物中还原出来，工业上常用电解法冶炼。 电解 2NaCl（熔融）====2Na+Cl2 1807 年戴维通过电解熔融 NaCl 制得 Na 1886 年霍尔通过电解冰晶石-氧化铝熔融盐的方法成功制得铝 MgCl2（熔融）===Mg+Cl2 电解 是“熔融”，不是“水溶液” 电解法 Al2O3 ==== 4Al+3O2 电解 冰晶石 电解 2NaCl（熔融）====2Na+Cl2 MgCl2（熔融）===Mg+Cl2 电解 思考： 为什么工业上常用电解熔融的MgCl2生产镁，而不是用电解MgO的方法生产镁；为什么生产Al时又是电解Al2O3 ，而不是电解熔融AlCl3 1，因为MgO的熔点远高于MgCl2 ，所以电解熔融的MgO需要更高的温度，成本更高 2，AlCI3是共价化合物，熔融状态不导电，不能被电解。 金属活动性： 强 弱 K Ca Na Mg Al Zn Fe Sn Pb（H）Cu Hg Ag Pt Au 富集法 热分解法 热还原法 电解法 热还原法 注意事项 1，要保证纸漏斗重叠时四周均为四层，且内层纸漏斗一定要用水润湿，以防止高温物质从四周溅出，同时损坏纸漏斗。 2，蒸发皿中的细纱要适量，既要防止蒸发皿炸裂，又要防止熔融的液体溅出伤人。 3，观看实验时注意观察实验加入的试剂，思考氯酸钾和镁条的作用。 4，观看实验时注意观察镁条燃烧的现象，观察纸漏斗下端有没有物质滴落。 铝热反应 ①镁条剧烈燃烧，发出耀眼的白光，放出大量的热； ②纸漏斗的下部被烧穿，有熔融物落入沙中。 实验现象： Fe 2 O 3 +2Al === 2Fe + Al 2 O 3 高温 1.装置中镁带、KClO3的作用是什么？ 镁条为引燃剂，氯酸钾为助燃剂 思考与讨论 放热反应 温度可以达到3000度 2.该反应点燃之后还需要加热吗？ 铝热反应 铝＋某些金属氧化物 Al2O3＋金属 其它铝热反应： 一般为熔点高，且活泼性小于铝的金属 铝热剂 铝热反应就是指 Al 与某些金属氧化物（如 Fe2O3，MnO2，Cr2O3 等）在高热条件下发生置换反应，由于该反应放出的热量大，常用该反应焊接钢轨或者冶炼熔点很高，难以冶炼的物质 铝热反应的应用 应用： (1)焊接钢轨。 (2)冶炼金属。 2020 年,我国铝土矿储量为 10 亿 t、年平均消耗铝土矿资源 1.34 亿 t 左右 合理开发利用金属矿物的方法 提高金属矿物的利用率 开发环保高效的金属冶炼方法 防止金属的腐蚀 加强废旧金属的回收利用 使用其他材料代替金属材料等 金属冶炼方法： 强 弱 K Ca Na Mg Al Zn Fe Sn Pb（H）Cu Hg Ag Pt Au 富集法 热分解法 热还原法 电解法 铝＋某些金属氧化物 ===== Al2O3＋金属 铝热反应 (1)焊接钢轨。(2)冶炼金属。 合理开发利用金属矿物的方法 金属矿物的开发利用 1. 下列制备金属单质的方法或原理正确的是(　　) A．在高温条件下，用H2还原MgO制备单质Mg B．在通电条件下，电解熔融Al2O3制备单质Al C．在通电条件下，电解饱和食盐水制备单质Na D．加热，使CuO在高温条件下分解制备单质Cu 小试牛刀 2.下列对铝热反应的说法错误的是(　　) A．铝热剂中还原剂是铝粉 B．铝热剂是纯净物 C．铝与Fe2O3可组成铝热剂 D．铝热反应是放热反应 小试牛刀 感谢聆听 完成书本105页课后习题2.3.4题 $$