8.1.1金属矿物的开发利用 课件 2024-2025学年高二化学上学期人教版（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 8.1.1 金属矿物的开发利用 学习目标 1、知道金属在自然界中的存在形态。 2、熟知金属冶炼的方法及其原理。 3、掌握铝热反应的原理和实验。 土地与土壤资源 矿产资源 生物资源 水资源 能源资源 环境资源 可再生资源 不可再生资源 自然资源 能否再生 金属矿产和非金属矿产(煤、石油、 天然气、土壤等) 植物、微生物、可降解塑料袋、水资源、地热资源 经济可持续发展、社会可持续发展 资源可持续发展、环境可持续发展 3 黄铜矿CuFeS2 赤铁矿Fe2O3 铝土矿Al2O3 锰矿 钨矿 锌矿 常见的金属矿物资源 金矿Au 铂矿Pt 1、极少数的不活泼金属(金、铂等)以游离态的形式存在 2、绝大多数金属以化合物的形式存在 3、在地壳中，含量最高的金属元素是铝，其次是铁 一、金属元素在自然界中的存在形式 5 1、冶炼金属的实质： n+ M 得电子 M （被还原） 使金属化合物中的金属离子得到电子变成金属原子 2、冶炼金属的步骤： 富集 冶炼 精炼 二、金属的冶炼原理及步骤 6 K Ca Na Mg Al Zn Fe Sn Pb (H) Cu Hg Ag Pt Au 约200年前 约3000年前 约5000年前 思考：铝是地壳中含量最高的金属元素，为什么人类对铝的使用比铁、铜晚得多？ 三、金属的冶炼方法 7 K Ca Na Mg Al Zn Fe Sn Pb (H) Cu Hg Ag Pt Au 电解法 热还原法 热分解法 物理方法 三、金属的冶炼方法 1、物理方法 淘金原理： 美人首饰侯王印， 尽是沙中海底来。 金的密度比沙大 K Ca Na Mg Al Zn Fe Sn Pb (H) Cu Hg Ag Pt Au 三、金属的冶炼方法 千淘万漉虽辛苦， 吹尽狂沙始到金。 9 2、热分解法 三、金属的冶炼方法 K Ca Na Mg Al Zn Fe Sn Pb (H) Cu Hg Ag Pt Au 古代炼丹术士葛洪的《抱朴子》中“丹砂烧之成水银” 2Ag2O === 4Ag + O2 ↑ HgS ===2Hg + S 2HgO === 2Hg + O2 ↑ 10 K Ca Na Mg Al Zn Fe Sn Pb (H) Cu Hg Ag Pt Au 3、热还原法 常用的还原剂有：CO、H2、C（焦炭）、活泼金属 Fe2O3+3CO === 2Fe + 3CO2 高温 CuO+H2 === Cu + H2O 高温 炉火照天地，红星乱紫烟 Fe2O3+2Al 2Fe + Al2O3 高温 三、金属的冶炼方法 铝热反应 原理：金属铝做还原剂冶炼活泼性不如铝且“高熔点”的金属（Fe、V、Cr、Mn等） 定义：铝粉和金属氧化物在高温下剧烈反应并放出大量热从而获得金属单质的化学反应。 反应特点：高温下进行；反应迅速并放出大量的热；新生成的金属单质呈熔融态且易于Al2O3分离。 乙炔 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 实验现象 铝热反应 Fe2O3+2Al === 2Fe + Al2O3 高温 思考 2、铝热反应需要高温条件，是否还需要持续加热？ 铝热反应为放热反应，放出的热可以维持反应继续进行，因此不需要持续加热。 3、实验中，镁条、氯酸钾的作用？引发反应的操作是什么？ 镁条是引燃剂，氯酸钾为助燃剂，点燃镁条，促使氯酸钾分解，释放出氧气，使镁条更剧烈燃烧，单位时间内放出更多热量，从而引发Al和Fe2O3发生反应。 1、蒸发皿中铺少量细沙的作用是什么 防止蒸发皿炸裂，防止熔融的液体溅出伤人 。。。 注意事项 1、镁条要打磨除净氧化膜，否则难以点燃， 氧化铁粉末要干燥；铝粉要保证没被氧化； 2、Fe2O3与Al质量比为3:1，混合均匀； 3、漏斗重叠时，四周均为四层，且内层纸漏斗要用水润湿， 以防高温物从四周溅出，同时损坏纸漏斗； 4、蒸发皿中细沙要适量； 5、远离易燃物，通风橱内操作 。。。 ①焊接钢轨； ②定向爆破； ③冶炼熔点高的金属（如钨、钒、铬、锰等） 应用： 铝热反应 Fe2O3+2Al 2Fe + Al2O3 高温 3MnO2+4Al 3Mn+ 2Al2O3 高温 Cr2O3+2Al 2Cr + Al2O3 高温 3Co3O4+8Al 9Co + 4Al2O3 高温 3V2O5+10Al 6V+ 5Al2O3 高温 铝热剂 铝热反应 其它的铝热反应： Fe+CuSO4== Cu+FeSO4 Cu2S + O2 === 2Cu + SO2 高温 火法炼铜 湿法炼铜 三、金属的冶炼方法 冶炼铜的其他方法： K Ca Na Mg Al Zn Fe Sn Pb (H) Cu Hg Ag Pt Au 4、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 注意：冰晶石的作用是降低Al2O3的熔化温度 三、金属的冶炼方法 注意：1、应该电解熔融金属化合物，而不是水溶液 2、铝不能通过电解AlCl3得到，而应该电解Al2O3。因为AlCl3是共价化合物，在熔融状态下不导电。 19 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泼性。金属越活泼，冶炼时所需条件要求越高，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。 三、金属的冶炼方法 （1）提高金属矿物的利用率 （2）防止金属的腐蚀 （3）加强金属资源的回收和再利用 （5 ）使用其他材料代替金属材料 （4）开发环保高效的金属冶炼方法 四、合理开发和利用金属矿物资源 小结 二、金属的冶炼原理及步骤 三、金属的冶炼方法 K Ca Na Mg Al Zn Fe Sn Pb (H) Cu Hg Ag Pt Au 电解法 热还原法 热分解法 物理方法 金属活动性逐渐减弱 铝热反应 铝＋某些金属氧化物 　 金属＋Al2O3　 高温 四、合理开发和利用金属矿物资源 现象 “热” 一、金属元素在自然界中的存在形式 1、在自然界中金属元素都以化合态的形式存在 2、利用化合物冶炼金属时，金属元素一定发生还原反应 × 3、越活泼的金属元素，人类利用的越晚 4、热还原法冶炼金属时，可以用H2将Mg还原出来 √ √ × 5、铝热反应的本质是用铝将比铝活泼性弱的金属从其化合物中置换出来 6、可以通过电解饱和食盐水的方法获取金属钠 7、可以通过电解熔融的MgO和AlCl3来制备金属Mg、Al √ × × 课堂练习 1、下列说法错误的是 A、对废旧金属的最好处理方法是回收、再利用 B、提炼金属要经过矿石的富集、冶炼、精炼三步 C、活泼金属的冶炼都是通过电解其盐溶液 D、热还原法中还原剂有焦炭、一氧化碳、氢气和活泼金属等 √ 课堂练习 2、工业上冶炼金属一般用热分解法、热还原法和电解法。你认为选择方法的主要依据是 A. 金属在自然界的存在形式 B. 金属元素在地壳中的含量 C. 金属熔点高低 D. 金属阳离子得电子的能力 √ 课堂练习 $$