8.1.1金属矿物的开发利用 课件-2025-2026学年高一下学期化学人教版必修第二册

该高中化学课件聚焦金属矿物与海水资源的开发利用，从生活金属材料（如铜导线、铝合金窗饰）和海洋资源占比导入，通过金属活动性顺序表串联冶炼方法（物理法、热分解、热还原、电解等），以流程图呈现海水淡化及提镁、提溴等化学资源提取过程，构建知识支架。 其亮点在于融合科学思维（用金属活动性顺序归纳冶炼方法）、科学探究与实践（铝热反应实验问题设计，如镁条引燃作用探究）及科学态度与责任（强调资源循环利用，如海水提镁中氯气回收），结合《抱朴子》记载等文化实例，系统小结梳理方法，助力学生逻辑思维与探究能力培养，为教师提供结构化教学资源。

第八章 化学与可持续发展 第一节 自然资源的开发利用 第1课时 金属矿物、海水资源的开发利用 新课导入 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 任务一 金属元素在自然界的存在形式 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 金属矿物是如何开发利用的呢？ 存在形式 游离态(金、铂、银等) 化合态(绝大多数金属) 任务二 金属的冶炼 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。 +ne- 得电子，被还原 Mn+ M 由化合态（化合物） 制备游离态（单质） 除去杂质 提高金属的比例 制备高纯度的金属 一、金属冶炼的本质 富集 冶炼 精炼 任务二 金属的冶炼 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5000年前青铜时代 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。 任务二 金属的冶炼 富集法：适用于极不活泼的金属的冶炼如 Pt Au 1、物理方法 二、金属冶炼的方法 K Ca Na Mg Al︱Zn Fe Sn Pb (H) Cu ︱ Hg Ag ︱Pt Au 富集法 《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 直接开采 任务二 金属的冶炼 ① 热分解法：适用于不活泼的金属冶炼如 Hg Ag 2、化学方法 二、金属冶炼的方法 K Ca Na Mg Al︱Zn Fe Sn Pb (H) Cu ︱ Hg Ag ︱Pt Au 热分解法 富集法 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”。 HgS == Hg + S 2HgO == 2Hg+O2↑ 2Ag2O == 4Ag+O2↑ 任务二 金属的冶炼 2、化学方法 二、金属冶炼的方法 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 热分解法 富集法 热还原法 常用的还原剂一般选用 C、CO、H2及较活泼金属如Al等 初中已经学过的高炉炼铁和氢气还原氧化铜。 Fe2O3+3CO === 2Fe + 3CO2 高温 CuO+H2 === Cu + H2O 高温 铝热反应： Fe2O3+2Al === Al2O3+2Fe 高温 任务二 金属的冶炼 铝热反应 2Al＋Fe2O3 2Fe＋Al2O3 高温 ①镁条剧烈燃烧； ②铝热剂发生剧烈的反应； ③反应放出大量的热，并发出耀眼的白光； ④纸漏斗的下部被烧穿，有熔融物落入沙中。 铝和金属氧化物在高温下发生剧烈反应并放出大量热的化学反应。 探究课堂 1、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。 2、实验中，镁条、氯酸钾的作用是什么？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。 3、蒸发皿中铺少量细沙的作用是什么？ 一是防止蒸发皿炸裂，二是防止生成的熔融物溅出。 沙 任务二 金属的冶炼 ① 冶炼高熔点金属，如铬、锰、钨、钒等 ② 野外金属焊接，如焊接钢轨 3MnO2 + 4Al 3Mn + 2Al2O3 高温 Cr2O3 + 2Al 2Cr + Al2O3 高温 金属冶炼 焊接钢轨 铝热反应在工业上有哪些重要应用？ 任务二 金属的冶炼 2、化学方法 二、金属冶炼的方法 ③ 电解法：适用于非常活泼的金属冶炼 K Ca Na Mg Al︱Zn Fe Sn Pb (H) Cu ︱ Hg Ag ︱Pt Au 热分解法 富集法 热还原法 电解法 Na： Mg: Al: 2NaCl (熔融) 2Na ＋ Cl2 ↑ 电解 MgCl2 (熔融) Mg ＋ Cl2 ↑ 电解 2Al2O3 (熔融) 4Al ＋3O2 ↑ 电解 冰晶石 能否用MgO？ 1、能否用AlCl3？ 2、冰晶石的作用？ 任务二 金属的冶炼 3、其他金属的冶炼方法 湿法炼铜 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》 西汉《淮南万毕术》有“曾青得铁，则化为铜”的记载。 Fe+CuSO4 = FeSO4 + Cu 二、金属冶炼的方法 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》 火法炼铜 Cu2S+O2 = 2Cu + SO2 学习评价 1．下列关于金属冶炼的说法正确的是（ ） A．由于Al的活泼性强，故工业上采用电解熔融AlCl3的方法生产Al B．可以用钠加入氯化镁饱和溶液中制取镁 C．炼铁高炉中所发生的反应都是放热的，故无需加热 D．金属冶炼的本质是将化合态金属还原为游离态，冶炼方法由金属 的活泼性决定 D 课堂小结 金属矿物的开发利用 金属冶炼 本质 Mn＋＋ne－===M，即金属元素由化合态转变为游离态的过程 金属利用 提高矿物利用率； 开发环保高效冶炼方法；防止金属的腐蚀； 回收和再利用等 新课导入 地球表面海洋面积占到71%，海洋是人类千万年来取之不尽、用之不竭的巨大资源宝库，包括能源资源、生物资源、水资源及化学资源。其中的水资源和化学资源具有十分巨大的开发潜力。 你知道海水资源的特点吗？ 任务一 认识海水资源 分散性 广阔性 海水中水的储量约为1.3×109 亿吨，占地球总水量97% 元素种类很多，总计含有80多种元素 许多元素的富集程度很低（金总含量1x106t而1t海水仅含1x10-4t） 多样性 任务一 认识海水资源 海水能源资源的利用 海水资源 的开发利用 海水水资源的利用 海水化学资源的开发利用 海水提镁 海水提溴 海带提碘 海水制盐 潮汐能、波浪能等 海底可燃冰 海水循环冷却 海水淡化 海水生物资源的利用 渔业等 任务二 海水水资源的利用 一、水资源的利用 海水 途径① 直接利用海水进行循环冷却 途径② 海水淡化 蒸馏法 电渗析法 反渗透法 提取出淡水 分离出盐分 1、蒸馏法 蒸馏法的历史最久，技术和工艺也比较成熟，但是成本较高。 任务二 海水水资源的利用 蒸馏实验原理： 一、水资源的利用 1、蒸馏法 利用各成分的沸点不同，分离互溶液态混合物的物理分离方法。 加入碎瓷片的目的：防止液体暴沸 蒸馏烧瓶 冷凝管 尾接管（牛角管） 温度计 锥形瓶 任务二 海水水资源的利用 2、电渗析法 在电场的作用，强行将离子向电极处吸引，使电极中间部位的离子浓度大为下降，从而制得淡水的。 一、水资源的利用 任务二 海水水资源的利用 一、水资源的利用 3、反渗透法 利用孔径比1 nm还小的半透膜滤去盐分来制取淡水。 任务三 海水化学资源的利用 二、化学资源的利用 海水中的化学元素 海中含盐主要是 NaCl、MgCl2 溴是海洋元素，地球上99%的溴元素分布在海洋中，以Br－的形式存在。 任务三 海水化学资源的利用 二、化学资源的利用 任务三 海水化学资源的利用 二、化学资源的利用 1、海水制氯化钠 海水 引入 盐田 风吹日晒 饱和食盐水 粗盐 提纯 NaCl 可溶性杂质：Ca2+、 Mg2+ 、 SO42- 过滤除去泥沙 BaCl2 除杂试剂： Na2CO3 NaOH 先加BaCl2，后加Na2CO3 先过滤后再加稀盐酸 蒸发结晶 蒸发结晶 任务三 海水化学资源的利用 二、化学资源的利用 NaCl综合利用 ①氯碱工业 通电 2NaCl＋2H2O 2NaOH＋H2↑＋Cl2↑ ②制钠和氯气 通电 2NaCl（熔融） 2Na＋Cl2↑ ③制盐酸 ④制漂白剂(84消毒液) ⑤侯氏制碱 Cl2＋2NaOH==NaCl＋NaClO＋H2O NaCl＋CO2＋H2O＋NH3==NH4Cl＋NaHCO3↓ Δ 2NaHCO3 Na2CO3＋CO2↑＋H2O 1、海水制氯化钠 点燃 H2＋Cl2 2HCl 任务三 海水化学资源的利用 二、化学资源的利用 2、海水提溴 海水 富集 （浓缩） 氧化室 吹出塔 吸收塔 蒸馏塔 冷凝器 Br2 酸和Cl2 空气 SO2和H2O Cl2和H2O 目标产品 物质转化、分离提纯 工业原料 富集 2Br-+Cl2=2Cl-+Br2 Br2+SO2+2H2O=H2SO4+2HBr 2HBr+Cl2=2HCl+Br2 任务三 海水化学资源的利用 二、化学资源的利用 3、海水提镁 贝壳 CaO 石灰乳 沉淀池 海水 过滤 Mg(OH)2 MgCl2 Mg+Cl2 ④盐酸、浓缩 盐酸 Cl2循环利用 ①煅烧 ②水 ③ MgCl2·6H2O ⑤HCl气氛 中加热脱水 ⑥电解 引入 CaCO3 CaO＋CO2↑ CaO＋H2O=Ca(OH)2 加热 相关反应方程式 Ca(OH)2＋MgCl2=Mg(OH)2↓＋CaCl2 Mg(OH)2＋2HCl==MgCl2＋2H2O MgCl2·6H2O MgCl2+6H2O 电解 MgCl2(熔融) Mg＋Cl2↑ 任务三 海水化学资源的利用 二、化学资源的利用 3、海水提碘 海带 灼烧 海带 灰 溶解、 过滤 含I-的溶液 残渣 含碘单质的溶液 H2O2/Cl2 含碘单质的有机溶液 萃取分液 单质碘 蒸馏 2H++2I-+H2O2=I2+2H2O Cl2+2I -=2Cl-+I2 课堂小结 海水的开发利用 海水水资源 海水淡化：电渗析法、蒸馏法、反渗透法、离子交换法 循环冷却：用于工业冷却用水或耐盐植物灌溉等 海水化学资源 海水提盐（盐田法）：海水 盐田 粗盐 精盐 食用盐、氯碱工业原料 引入 日晒 精制 海水提溴：海水 苦卤 海水（Br2） 吸收液 含Br2溶液 含溴有机溶液 Br2 提取 精盐 萃取 酸化 氧化 吹出 吸收 Cl2 氧化 蒸馏 海水提镁(贝壳)：Mg2+ Mg(OH)2 MgCl2 Mg 石灰 HCl 电解 学习评价 1．空气吹出法是工业规模海水提溴的常用方法，流程如下：下列说法不 正确的是（ ） A．获得工业Br2的方法是过滤 B．步骤②③的目的是富集溴元素 C．步骤①发生的主要反应为：Cl2＋2Br－＝Br2＋2Cl－ D．步骤②发生的主要反应为：3Br2＋3Na2CO3＝5NaBr＋3CO2＋NaBrO3 A Lavf58.20.100 $