8.1.1金属矿物的开发利用 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 金属矿物的开发利用 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 活动1：阅读P98的资料卡片，了解自然资源与可持续发展 化学是人类利用自然资源和应对环境问题的主要科学依据。本节我们将以金属矿物、海水资源和化石燃料的综合利用为例，认识化学的应用价值，了解与此有关的环境问题和发展问题。 本节课我们研究金属矿物的开发和利用 黄铜矿 赤铁矿 铝矿 锰矿 钨矿 锌矿 自然界的金属矿物质 金属在自然界中的存在主要有两种形式，一种是 ，一种是 ，其中除了 等极少数金属外，其他绝大多数金属都是以化合态存在于自然界。 一、金属元素的存在 游离态 化合态 金、铂 问题1：人们在生活和生产中使用的金属材料多是合金或纯金属，如何从矿石中得到金属单质？ （1）热还原法：适用于大多数中等活泼金属的冶炼 。 如Zn Fe Sn Pb Cu 常用的还原剂： CuO＋H2 Cu＋H2O △ Fe2O3＋3CO 2Fe＋3CO2 高温 2CuO＋C 2Cu＋CO2↑ 高温 焦炭、一氧化碳、氢气 二、金属冶炼的方法 根据初中知识思考，冶炼Fe 、 Cu的方法？ 有些金属也可以做还原剂，将不活泼的金属从化合物中置换出来 lenovo (l) - 其他热还原法——铝热反应 铝热反应装置研究： 思考： 1.镁条的作用 2.氯酸钾的作用 3.细沙的作用 在冶金工业上也常用铝热反应的原理，使铝与金属氧化物反应冶炼钒、铬、锰等高熔点金属。 10Al+3V2O5 === 6V + 5Al2O3 高温 4Al + 3MnO2 === 3Mn+ 2Al2O3 高温 2Al + Cr2O3 === 2Cr + Al2O3 高温 铝热反应的应用 想一想： 1.分别写出利用铝热反应从 Cr2O3、MnO2冶炼Cr、Mn的化学方程式？ 2.能否利用铝热反应冶炼金属镁？ 3.K、Ca、Na、Mg、Al等非常活泼的金属能否利用热还原法制备，为什么 （2）.电解法：适用于K、Ca、Na、Mg、Al等非常活泼的金属 MgCl2 (熔融)=== Mg + Cl2 ↑ 电解 2Al2O3 (熔融)==== 4Al + 3O2↑ 电解 冰晶石 2NaCl (熔融)===2Na + Cl2↑ 电解 冰晶石的化学式是Na3AlF6（六氟合铝酸钠），其作用是降低氧化铝熔化所需温度，降低能耗。 3、金属冶炼的方法 思考与讨论 物质 MgCl2 MgO AlCl3 Al2O3 熔点/℃ 714 2852 190 2054 （1）冶炼金属铝时，选择Al2O3而不是AlCl3？为什么？ （2）冶炼金属镁时，选择MgCl2而不是MgO？为什么？   因为AlCl3为共价化合物，熔融态不能电离。 因为MgO的熔点很高，耗能太大。 金属冶炼既要考虑可行性、又要考虑能耗问题。 炼丹家葛洪《抱朴子》记载：丹砂（硫化汞）烧之成水银。 注：丹砂又名朱砂 适用于不活泼金属（如汞和银的冶炼） （3）热分解法 根据《抱朴子》思考，冶炼汞、银的方法？ 《浪淘沙》 -刘禹锡 日照澄洲江雾开，涛金女伴满江隈。 美人首饰侯王印，尽是沙中海底来。 根据古诗思考，获得黄金的方法？ 千淘万漉虽辛苦  吹尽狂沙始到金——刘禹锡。 适用于极不活泼的金属的冶炼：Pt Au （4）物理方法——富集法 浓缩或富集：使某种元素或物质浓度提高的过程 二、金属的冶炼的原理和方法 1、金属的冶炼： 将金属从其化合物中还原出来，用于生产各种金属材料的过程。 2、金属冶炼的原理： 是利用　 　　　　　原理，使矿石中的金属离子　　　电子被　 　成金属单质。即： 。 氧化还原反应 得到 还原 Mn＋＋ne－ = M 3.金属冶炼的一般方法 电解法 热还原法 热分 解法 主要冶炼方法 K、Ca、Na、Mg、Al Zn、Fe、Sn、Pb（H）、Cu Hg、Ag Pt、 Au 金属活动顺序 物理富集法 1、为什么不同的金属冶炼方法不同？ 2、微观角度解释为什么人类使用铁器比使用铜器晚？ 金属的活动性不同，对应的金属阳离子得电子能力不同 金属活动性越强，金属原子失电子能力越强，其对应的阳离子得电子能力越（ ），氧化性越（ ），越难被（ ），所以越难被冶炼，越晚被使用。 弱 弱 还原 【思考】 K Ca Na Mg Al Zn Fe Sn Pb (H) Cu Hg Ag Pt Au 物理方法 热分解法 热还原法 电解法法 计算表明，生产1 mol 铝消耗的电能至少为1.8 ×106 J，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对比，你想到了什么？请将你的想法和同学交流。 思考与交流 　　从铝土矿制铝消耗的能量要远远高于回收铝制饮料罐得到铝消耗的能量，因而实际生产过程中必须考虑投入与产出，要考虑成本。 　　加强废旧金属的回收和再利用是合理开发和利用金属资源的重要途径。要树立金属垃圾也是一种宝贵资源的理念。在日常生活中，要大力倡导金属垃圾的分类回收和再利用，养成自觉珍惜自然资源、节约资源、爱惜环境和保护环境的意识。 　　实际工业生产中，从金属矿物到纯净金属的冶炼过程是一个复杂的过程，往往涉及许多其他物质和反应，在得到所需产品的同时。也会产生废弃物。因此必须考虑废弃物的处理和生产对环境的影响，形成绿色化学观念和可持续发展意识。 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亿吨计的金属，这个过程会消耗许多能量，也易造成环境污染。而金属的腐蚀现象普遍存在，也造成了大量的损失。如何利用金属资源？ 三、合理开发、利用金属资源 课本99 途径 提高金属矿物的利用率 开发环保高效的金属冶炼方法 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 防止金属的腐蚀 铝是一种应用广泛的金属,工业上用Al2O3和冰晶石(Na3AIF6)混合熔融电解制得。铝土矿的主要成分是Al2O3和SiO2、Fe2O3等。因此从铝土矿中提炼Al2O3的流程可以设计成两种方案。 方案一：碱溶法 问题1:“残渣”和“沉淀”的化学式？前后两“滤液”主要成分是什么？ 2.写出上述过程中涉及到的离子方程式方程式 铝土矿开发举例 如何考？ ① ② ③ 方案二：酸溶法 如何考？ ① ② 问题1:“残渣”和“沉淀”的化学式？前后两“滤液”主要成分是什么？ 2.写出上述过程中涉及到的离子方程式方程式 Al2O3和SiO2、Fe2O3 Ⅱ.以萤石(CaF2)和纯碱为原料制备冰晶石的流程如下: CaF2 Na3AIF6 E 气体D Na2CO3 、Al(OH)3 （3）E可作为建筑材料,化合物C是 写出由D制备冰晶石的化学方程式 C 浓H2SO4 12HF + 3Na2CO3 + 2AI(OH)3= 2 Na3AIF6+3CO2+9H2O 典例二 Lavf58.20.100 $$