8.1.1 金属矿物的开发利用 课件-课件-2024-2025学年高一下学期化学人教版（2019）必修第二册

第1课时 金属矿物、海水资源的开发利用 第八章 第一节 自然资源的开发利用 1 学习目标 1.了解金属在自然界中的存在形式，理解金属冶炼的一般原理，掌握活泼性不同的金属冶炼的一般方法，形成金属冶炼方法知识模型，培养证据推理与模型认知能力。 2.了解海水的主要组成元素，了解海水资源及开发利用的主要方式，掌握从海水中提取溴的化学反应原理及实验方法，培养宏观辨识与变化观念的学科素养。 3.通过对金属冶炼原理及海水资源综合利用的认识，体会化学对促进人与自然和谐相处的意义，培养科学探究精神，增强社会责任感。 情境创设 人们在生活和生产中使用的金属材料多为合金，它是由金属单质加工获得的。 那么人们是如何获得金属单质？ 多功能军工刀 高压钠灯 铜导线 铁锅 不锈钢锅 钛合金羽毛球拍 镍合金门锁 铂合金首饰 钠钾合金 3 任务一：认识金属矿物的开发利用 【问题1】结合所学知识，思考金属在自然界的存在有何特点和规律？ 白云石CaMg[CO3]2 菱镁矿MgCO3 黄铜矿CuFeS2 铝土矿Al2O3 赤铁矿Fe2O3 黄铁矿FeS2 辉铜矿Cu2S 天然金 除了金、铂等极少数金属，绝大多数金属元素以化合物的形式存在于自然界。 金属矿物是如何开发利用的呢？ 4 任务一：认识金属矿物的开发利用 【阅读分析】阅读教材P98页第二自然段，思考什么是金属的冶炼？结合氧化还原反应原理，回答金属冶炼的实质是什么？ 将金属从其化合物中还原出来的过程，工业上称之为金属的冶炼。 用氧化还原反应的原理，使金属化合物中的金属阳离子得到电子， 变成金属原子。 可表示为Mn＋＋ne－=M。 【概念学习】 【实质剖析】 5 任务一：认识金属矿物的开发利用 【思考讨论】结合图片，思考思考人类使用金属的历史与金属活动性有什么关系？ 金属的使用时间 Na Mg Al Zn Fe Sn Pb Cu Hg Ag Pt Au 约200年前 约3000年前铁器时代 约10000年前 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，在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。 6 任务一：认识金属矿物的开发利用 钾 钙 钠 镁 铝 锌 铁 锡 铅 (氢) 铜 汞 银 铂 金 K Ca Na Mg Al Zn Fe Sn Pb (H) Cu Hg Ag Pt Au 【电解法】活泼金属 【热还原法】中等活泼金属 【热分解法】不活泼金属 【物理方法】最不活泼金属 【问题2】结合教材，思考冶炼金属有什么方法？ 7 任务一：认识金属矿物的开发利用 K Ca Na Mg Al Zn Fe Sn Pb (H) Cu Hg Ag Pt Au MgCl2 (熔融) === Mg + Cl2 ↑ 电解 2NaCl (熔融) === 2Na + Cl2 ↑ 电解 【概念学习】1、电解法：适用于非常活泼的金属冶炼（Zn之前） Na3AlF6冰晶石，能降低Al2O3熔融的温度 2Al2O3 (熔融) === 4Al + 3O2 ↑ 电解 冰晶石 【思考】冶炼镁时，选择MgCl2还是MgO?冶炼铝时，选择AlCl3还是Al2O3？ 金属氧化物熔点高，金属氯化物熔点低，耗能少，成本低。 AlCl3是共价化合物，熔融状态下不导电。 8 任务一：认识金属矿物的开发利用 【概念学习】2、热还原法：适用于中等活泼的金属冶炼 K Ca Na Mg Al Zn Fe Sn Pb (H) Cu Hg Ag Pt Au 常用的还原剂一般选用 C、CO、H2及较活泼金属如Al等 Fe2O3+3CO === 2Fe + 3CO2 高温 CuO+H2 === Cu + H2O 高温 9 任务一：认识金属矿物的开发利用 现象：①镁条剧烈燃烧；②反应放出大量的热，并发出耀眼的白光；③纸漏斗的下部被烧穿，有熔融物落入沙中。 【交流思考】1、镁带和氯酸钾的作用？ 2、蒸发皿中为何盛细沙？ 3、铝热反应需要高温，是否需要持续加热？ 镁条：引燃剂，要打磨干净表面的氧化膜，否则难以点燃 氯酸钾： 助燃剂 防止蒸发皿炸裂，防止熔融的液体溅出伤人 铝热反应是放热反应，不需要持续加热 2Al＋Fe2O3 2Fe＋Al2O3 高温 【拓展补充】铝热反应 10 任务一：认识金属矿物的开发利用 铝热反应的应用 ① 冶炼高熔点金属，如铬、锰、钨、钒等 ② 金属焊接，如焊接钢轨 3MnO2 + 4Al 3Mn + 2Al2O3 高温 Cr2O3 + 2Al 2Cr + Al2O3 高温 11 任务一：认识金属矿物的开发利用 K Ca Na Mg Al Zn Fe Sn Pb (H) Cu Hg Ag Pt Au 【概念学习】3、热分解法：适用于不活泼的金属冶炼如 Hg Ag 2HgO == 2Hg+O2↑ 2Ag2O == 4Ag+O2↑ 古代炼丹术家葛洪，曾经在他的著作《抱朴子》中记载有“丹砂烧之成水银，积变又还成丹砂”。 HgS == Hg + S Hg + S==HgS 12 任务一：认识金属矿物的开发利用 【概念学习】4、富集法：适用于极不活泼的金属的冶炼如 Pt Au（物理方法） K Ca Na Mg Al Zn Fe Sn Pb (H) Cu Hg Ag Pt Au 《浪淘沙》-刘禹锡 千淘万漉虽辛苦，吹尽狂沙始到金。 美人首饰侯王印，尽是沙中浪底来。 淘金原理：金的密度比沙大 13 任务一：认识金属矿物的开发利用 【概念学习】5、其他方法 信州铅山县有苦泉，流以为涧。其水熬之，则成胆矾，烹胆矾则成铜。熬胆矾铁釜，久之异化为铜。 ——沈括《梦溪笔谈》 湿法炼铜 Fe+CuSO4 = FeSO4 + Cu 西汉《淮南万毕术》有“曾青得铁，则化为铜”的记载。 火法炼铜 用矿(硫化矿，主要成分为Cu2S)二百五十箩……入大旋风炉，连烹(灼烧) 三日三夜，方见成铜。 ——明·陆容《菽园杂记》 Cu2S+O2 = 2Cu + SO2 14 任务二：金属的回收与利用 15 任务二：金属的回收与利用 【思考1】回收金属有何意义 【思考2】从能源消耗和环境污染两个角度分析合理开发和利用金属资源？ ①节约矿产资源 ②节约能源 ③减少环境污染 （1）提高金属矿物的利用率 （2）开发环保高效的金属冶炼方法 （3）防止金属的腐蚀 （4）加强废旧金属的回收和再利用 （5）使用其他材料代替金属材料 16 任务一：认识金属矿物的开发利用 1.下列各组金属最适合用H2或CO把它从化合物中还原出来的是( ) A.K、Mg B.Fe、Al C.Fe、Cu D.Hg、Ag C 【评价训练】 2.下列有关金属的冶炼描述错误的是（ ） A．电解熔融的NaCl制取Na B．金属冶炼过程中，被冶炼的金属被还原 C．CO还原Fe2O3制取Fe D．从自然界中获得金属单质均需要通过化学方法 D 17 法国 皇帝拿破仑三世 1860年拿破仑三世请各国国王和贵族吃饭。拿破仑三世为这些贵宾，准备了精美异常的金银餐具。奇怪的是，皇帝拿破仑三世自己则用一套，貌不惊人的铝制餐具。 当然这并不是拿破仑三世简朴的作风，而是古代甚至近代，提炼铝的难度非常大，工匠很难分离出纯铝。直至1825年，电学化学专家奥斯特发明了化学方法，才能分离出金属铝 在以后的一段时期里，铝是帝王贵族们享用的珍宝。泰国国王使用过铝制表链。1889年，门捷列夫还曾得到伦敦化学会赠送的铝合金制成的花瓶和杯子。 Lavf57.4.100 Lavf59.27.100 Packed by Bilibili XCoder v2.0.2 $$