第八章 第一节 第1课时 金属矿物的开发利用--2024-2025学年高一化学同步课件（人教版2019必修第二册）

金属矿物的开发利用 自然资源的开发利用 【第八章 化学与可持续发展 】 人教版高中化学必修第二册 高中化学 新课导入 【思考】金属元素在自然界的存在形式？ (2) 绝大多数金属以化合物的形式存在。 (1) 极少数的不活泼金属(金、铂等)以游离态的形式存在。 金 铂 赤铁矿 高中化学 金属的冶炼 将金属从其化合物中还原出来，这一过程在工业上称为金属的冶炼。 定义 化合物 得电子 M （被还原） M n+ 单质 物质类别 元素价态 高中化学 金属的冶炼 K+ Ca2+ Na+ Mg2+ Al3+ Zn2+ Fe2+ Sn2+ Pb2+(H)Cu2+ Hg2+ Ag+ K Ca Na Mg Al Zn Fe Sn Pb (H) Cu Hg Ag Pt Au 金属活动性（还原性）逐渐减弱 金属离子的氧化性逐渐增强 需要的还原方法越容易 金属被人类开发利用的时间先后顺序与金属的活动性有关。 高中化学 金属的冶炼 适用于极不活泼的金属的冶炼 物理方法(富集法) 自然界以单质形式存在 沙中淘金 利用密度不同进行水洗 冶炼方法 K Ca Na Mg Al Zn Fe Sn Pb Cu Hg Ag Pt Au 高中化学 金属的冶炼 适用于不活泼的金属的冶炼 热分解法 2HgO === 2Hg + O2↑ △ 2Ag2O === 4Ag + O2↑ △ 资料卡片 丹砂（HgS）烧之成水银，积变又还成丹砂 HgS === Hg + S △ 冶炼方法 K Ca Na Mg Al Zn Fe Sn Pb Cu Hg Ag Pt Au 高中化学 金属的冶炼 适用于中等活泼的金属的冶炼 热还原法 常用的还原剂为C、CO、H2、较活泼金属 1.冶炼Cu ①湿法炼Cu “曾青得铁则化为铜” Cu2++Fe=== Cu+Fe2+ 冶炼方法 K Ca Na Mg Al Zn Fe Sn Pb Cu Hg Ag Pt Au 高中化学 ②火法炼Cu Cu2S+O2=== Cu+SO2 高温 辉铜矿Cu2S 黄铜矿CuFeS2 2CuFeS2+3O2=== 2Cu+2FeO+2SO2↑ 高温 金属的冶炼 孔雀石[主要成分：Cu2(OH)2CO3]在高温灼烧分解，其产物与碳单质在高温条件下反应能制得粗铜(主要成分：Cu) Cu2(OH)2CO3 === 2CuO + CO2↑+H2O 高温 2CuO+C=== 2Cu + CO2↑ △ ③孔雀石炼Cu（古代火法） 冶炼方法 高中化学 金属的冶炼 冶炼方法 2.冶炼Fe ①高炉炼铁 3CO+Fe2O3 === 2Fe + 3CO2↑ 高温 ②铝热法炼铁 铝与某些难熔金属氧化物 (如 Fe2O3、Cr2O3、MnO2 等)在高温条件下发生的置换反应称为铝热反应。 2Al＋Fe2O3 === 2Fe＋Al2O3 高温 高中化学 金属的冶炼 冶炼方法 高中化学 金属的冶炼 冶炼方法 实验现象 （1）剧烈反应，火星四射。 （2）纸漏斗下端被烧穿，有红热熔融物落入细沙上，冷却后变为黑色固体。 高中化学 金属的冶炼 冶炼方法 铝热剂(混合物)：铝粉和某些金属氧化物 【思考1】铝热反应需要高温条件，是否还需要持续加热？ 【思考2】在实验中，镁条、氯酸钾的作用是什么？ 【思考3】细沙的作用是什么？ 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。 镁条是引燃剂，氯酸钾为助燃剂 ①防止蒸发皿炸裂 ②防止生成的熔融物溅出。 高中化学 金属的冶炼 冶炼方法 ① 冶炼高熔点金属，如铬、锰、钨、钒等 铝热反应的应用 4Al＋3MnO2 === 3Mn＋2Al2O3 高温 2Al＋Cr2O3 === 2Cr＋Al2O3 高温 10Al＋3V2O5 === 6V＋5Al2O3 高温 ② 焊接钢轨 高中化学 随堂练习 1.下列关于铝热反应 的说法错误的是( ) A.该反应中 作还原剂 B.该反应中氧化产物与还原产物的物质的量之比为 C.该反应中冶炼转移 电子 D.该反应可用于焊接钢轨 C 高中化学 金属的冶炼 冶炼方法 K Ca Na Mg Al Zn Fe Sn Pb Cu Hg Ag Pt Au 适用于非常活泼的金属的冶炼 电解法 1. 电解熔融NaCl： 2. 电解熔融MgCl2： 2NaCl (熔融) === 2Na + Cl2 ↑ 电解 MgCl2 (熔融) === Mg + Cl2 ↑ 电解 【思考】为何使用熔融态的物质，而不在溶液中电解制备活泼金属？ 溶液中的H+，它会比活泼金属的阳离子先得到电子，形成氢气。 高中化学 金属的冶炼 冶炼方法 【思考】结合下列表格物质的熔、沸点数据分析，为什么冶炼Na、Mg时选择电解其熔融氯化物，而不用熔融氧化物? 化学式 MgO MgCl2 Na2O NaCl Al2O3 AlCl3 熔点 2852℃ 712℃ 1132℃ 801℃ 2054℃ 190℃ 化学物类型 离子化合物 共价化合物 钠、镁的氯化物熔点比其氧化物低，熔融时能减少热能消耗，降低成本。 高中化学 金属的冶炼 冶炼方法 【思考】结合下列表格物质的熔、沸点数据分析，如何冶炼Al呢？ 化学式 MgO MgCl2 Na2O NaCl Al2O3 AlCl3 熔点 2852℃ 712℃ 1132℃ 801℃ 2054℃ 190℃ 化学物类型 离子化合物 共价化合物 AlCl3是共价化合物，熔融时无法电离出自由移动的离子，不能导电， 因此选用电解熔融Al2O3。 2Al2O3 (熔融) === 4Al + 3O2 ↑ 电解 冰晶石 冰晶石的作用： 作为助熔剂，降低Al2O3的熔点， 高中化学 2.下列说法正确的是( ) 随堂练习 A.金属的冶炼原理就是利用氧化还原反应，在一定条件下将金属从其化合物中还原出来 B.冶炼金属时，必须加入一种物质作为还原剂 C.金属由化合态变为游离态，可能被还原，也可能被氧化 D.金属被发现和应用得越早，其在地壳中的含量越高 A 高中化学 3.下列金属冶炼的反应原理错误的是( ) 随堂练习 A. B. C. D. B 高中化学 金属的冶炼 冶炼方法 利用铝土矿制取氧化铝 上述过程中①、②反应的离子方程式分别为 ① ； ② ； 反应③的化学方程式： 。 a．酸溶法的工艺流程： 铝土矿中主要成分为Al2O3 高中化学 金属的冶炼 冶炼方法 b．碱溶法的工艺流程： Na[Al(OH)4 上述过程中①、②反应的离子方程式分别为 ① ； ② 。 高中化学 金属矿物的开发利用 热还原法 六、课堂小结 金属冶炼的定义 金属冶炼 的方法 热分解法 电解法 高中化学 Lavf57.4.100 Al2O3＋6H＋===2Al3＋＋3H2O Al3＋＋3NH3·H2O===Al(OH)3↓＋3NHeq \o\al(＋,4) 2Al(OH)3eq \o(=====,\s\up17(△))Al2O3＋3H2O [Al(OH)4]-+CO2 ===Al(OH)3↓+HCO3- Al2O3＋2OH-+3H2O===2[Al(OH)4]- $$