8.1.1自然资源的开发利用 课件 2024-2025学年高一下学期化学人教版（2019））必修第二册

自然资源的开发利用 第1课时 1. 掌握金属冶炼的原理及方法。 2. 知道金属矿物的开发利用。 学习目标 金属矿物的开发利用 化学是人类利用自然资源和应对环境问题的重要科学依据。本节我们将以金属矿物的综合利用为例，认识化学的应用价值，了解与此有关的环境与发展问题。 知识点： 新课讲授 一、金属元素在自然界的存在形态 1. 极少数不活泼金属元素（如金、铂等）以游离态的形式存在。 2. 绝大多数金属元素以化合态的形式存在于自然界。在化合物中金属元素显正价。 金 铂 金属矿物的开发利用 知识点： 新课讲授 二、金属的冶炼 1. 概念：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。 2. 冶炼原理 金属冶炼的实质是根据氧化还原反应，使金属矿物中的金属阳离子得到电子生成金属单质的过程。 Mn＋＋ne－ → M 金属矿物的开发利用 知识点： 新课讲授 二、金属的冶炼 3. 冶炼的方法 ①不活泼的金属 方法：热分解法 适用对象：金属活动性顺序排在Cu之后的金属 2HgO 2Hg＋O2↑ ＝ 2Ag2O 4Ag＋O2↑ ＝ 例如： 金属矿物的开发利用 知识点： 新课讲授 二、金属的冶炼 3. 冶炼的方法 ②较活泼的金属 方法：热还原法 适用对象：金属活动性顺序排在Al之后和Hg之前的大多数金属 例如： 2CuO＋C 2Cu＋CO2↑ 高温 CuO＋H2 Cu＋H2O Fe2O3＋3CO 2Fe＋3CO2（高炉炼铁） 高温 金属矿物的开发利用 知识点： 新课讲授 7 二、金属的冶炼 3. 冶炼的方法 ③非常活泼的金属 方法：电解法 例如： MgCl2(熔融） Mg＋Cl2↑ 电解 2Al2O3(熔融） 4Al＋3O2↑ 电解 冰晶石 2NaCl(熔融） 2Na＋Cl2↑ 电解 适用对象：金属活动性顺序排在Zn之前的金属 金属矿物的开发利用 知识点： 新课讲授 二、金属的冶炼 4. 金属冶炼的一般步骤 ①矿物富集 方法：采矿、选矿、粉碎、筛选、洗矿等。 目的：除去杂质、提高矿石中有用成分的含量。 ②冶炼 原理：利用氧化还原反应原理，在一定条件下，用还原剂将金属矿石中的金属化合物还原为金属单质。 目的：得到粗金属（含少量杂质）。 金属矿物的开发利用 知识点： 新课讲授 二、金属的冶炼 4. 金属冶炼的一般步骤 ③精炼 方法：加入除杂试剂或电解精炼。 目的：提高金属纯度。 金属冶炼常用的还原剂有焦炭、一氧化碳、氢气。 金属矿物的开发利用 知识点： 新课讲授 三、铝热反应 1. 原理：活泼金属作还原剂，将相对不活泼的金属从其化合物中置换出来。 2. 现象：铝热反应常使用镁条作引发剂，镁条燃烧发出耀眼的白光；反应放出大量的热，使被置换出来的金属熔化。 3. 化学方程式： Fe2O3＋2Al 2Fe＋Al2O3 高温 金属矿物的开发利用 知识点： 新课讲授 4. 应用 焊接钢轨，冶炼难熔金属（如钒、锰、铬等）。如： 3V2O5＋10Al 6V＋5Al2O3 高温 3MnO2＋4Al 3Mn＋2Al2O3 高温 Cr2O3＋2Al 2Cr＋Al2O3 高温 三、铝热反应 能用铝热法冶炼的金属具有熔点较高、还原性比铝弱这两个性质。 金属矿物的开发利用 知识点： 新课讲授 四、金属冶炼方法与金属活动性的关系 金属活动性顺序 K、Ca、Na、Mg、Al Zn、Fe、Sn、Pb、(H)、Cu Hg、Ag 金属原子失电子能力 由强到弱 金属离子得电子能力 由弱到强 主要冶炼方法 电解法 热还原法 热分解法 富集法 Pt、Au 金属矿物的开发利用 知识点： 新课讲授 13 地球上的金属矿物资源是有限的，且分布不均。人类通过金属的冶炼，每年从自然界中提取数以亿吨计的金属，这个过程中会消耗许多能量，也易造成环境污染。而金属腐蚀现象普遍存在，也造成了大量损失。 五、金属矿物的合理开发和利用 金属矿物的开发利用 知识点： 新课讲授 因此，合理开发和利用金属资源显得尤为重要，其主要途径有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和再利用，使用其他材料代替金属材料，等等。 五、金属矿物的合理开发和利用 金属矿物的开发利用 知识点： 新课讲授 【思考与讨论】计算表明，生产1mol铝消耗的电能至少为1.8×106J，回收铝质饮料罐得到铝与从铝土矿制铝相比，前者的能耗仅为后者的3%~5%。通过对上述数据的分析和比较，结合图一和图二，你想到了什么？ 金属矿物的开发利用 知识点： 新课讲授 铝土矿 氧化铝 萤石 冰晶石 石油焦和沥青焦 碳素电极 液态铝 铝锭 电解 图一：铝的生产原理示意图 图二：与生产1kg铝相关联的消耗 金属矿物的开发利用 知识点： 新课讲授 【思考与讨论】计算表明，生产1mol铝消耗的电能至少为1.8×106J，回收铝质饮料罐得到铝与从铝土矿制铝相比，前者的能耗仅为后者的3%~5%。通过对上述数据的分析和比较，结合图一和图二，你想到了什么？ 金属的冶炼消耗太多能量，也易造成环境污染，所以需要重视金属的回收和再利用。 金属矿物的开发利用 知识点： 新课讲授 金属冶炼的实质是根据氧化还原反应，把金属矿物质中的金属阳离子得到电子生成单质的过程。 金属活动性顺序排在Zn之前的金属用电解法。 金属活动性顺序排在Al之后和Hg之前的金属用热还原法。 金属活动性顺序排在Cu之后的金属用热分解法。 金属冶炼常用的还原剂有焦炭、一氧化碳、氢气。 金属矿物的开发利用 课堂总结 知识点： 1. 下列有关金属冶炼的叙述中正确的是（ ） A. 铜作为人类应用最早的金属，其冶炼方法也较为简单，多用热分解法炼铜 B. 高炉炼铁采用的是热还原法 C. 电解熔融氯化铝可以制得高纯度的铝 D. 工业上常使用电解熔融氧化镁的方法制金属镁 金属矿物的开发利用 练一练 知识点： 【答案】B 【解析】 铜的活动性强于汞和银，故不使用热分解法炼铜，多用热还原法炼铜，A项错误； 高炉炼铁使用的木炭能产生CO气体来还原铁，属于热还原法，B项正确； AlCl3是共价化合物，熔融状态不导电，无法通过电解法制得金属铝，C项错误； 氧化镁的熔点很高，使其熔化消耗的能量较多，成本较高，故多选用熔点低的氯化镁来电解制镁，D项错误。 金属矿物的开发利用 练一练 知识点： 2. 下列说法不正确的是（ ） A. 从自然界中获得金属单质均需要通过化学方法 B. 金属活动性不同，冶炼方法也有所不同 C. 地球上金属矿物资源是有限的，因此，应提高金属矿物的利用率 D. 废旧金属的回收再利用，有利于环境保护 金属矿物的开发利用 练一练 知识点： 【答案】A 【解析】自然界中的绝大多数金属元素以化合态形式存在，这些金属单质的获得需要通过化学方法，极少数金属元素如Au、Pt等以游离态形式存在，这些金属单质的获得只需要通过物理方法（如富集法），A项错误；金属活动性不同，金属阳离子被还原的难易程度不同，冶炼方法不同，B项正确；金属矿物资源是有限的，既要提高金属矿物的利用率，又要回收再利用废旧金属，C、D项正确。 金属矿物的开发利用 练一练 知识点： 自然资源与可持续发展 自然资源是人类社会发展不可或缺的自然物质基础，包括土地与土壤资源、矿产资源、生物资源、水资源、能源资源、环境资源等，根据其能否再生可以分为可再生资源和不可再生资源。 金属矿物的开发利用 知识拓展 知识点： 自然资源与可持续发展 可持续发展的目标是在满足人类需要的同时，强调人类的行为要受到自然界的制约，强调人类代际之间、人类与其他生物种群之间、不同国家和不同地区之间的公平。它包括经济可持续发展、社会可持续发展、资源可持续发展、环境可持续发展等方面。 金属矿物的开发利用 知识拓展 知识点： 谢谢！ $$