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

第八章 化学与可持续发展 第1节 自然资源的开发利用 第1课时 金属矿物的开发利用 自然资源： （1）土地与土壤资源 （2）矿产资源 （3）生物资源 （4）水资源 （5）能源资源 （6）环境资源 （7）能源资源 ——金属矿物的开发利用 ——海水资源的开发利用 ——煤、石油和天然气的综合利用 议： 1.金属在自然界的存在形式有哪些？ 2.什么是金属的冶炼？金属冶炼的实质是什么？ 3.1金属冶炼的方法有哪些？ 并列举出各个方法适应于哪些金属的冶炼？ 3.2为什么不可以电解氯化钠溶液制取金属钠？ 4.什么是铝热法炼铁? 5.合理利用和开发金属矿产资源的途径有哪些？ 黄铜矿CuFeS2 赤铁矿Fe2O3 锌矿 金属元素在自然界的存在形式： 游离态(金和铂) 化合态(绝大多数金属) 1.金属在自然界的存在形式 金矿Au 铂矿Pt 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。 1、定义： 2、实质： Mn+ M 正价 0价 二、金属的冶炼 +ne- 得电子，被还原 氧化还原反应 3、方法： 金属越不活泼，即还原性越 （强/弱） 对应的金属阳离子的氧化性越 （强/弱)， 金属越 (难/易）被还原出来。 强 易 弱 5 (1)物理方法——富集法 适用于极不活泼的金属（如：铂Pt、金 Au ） 马达加斯加街头淘金者 刚果手工金矿开采 思考：沙里淘金的分离原理？ 淘金原理：金的密度比沙大，淘去粗沙后得砂金。 (2)热分解法——适用于不活泼的金属（Ag、Hg） 古法炼汞 古法炼银 古代炼丹术士葛洪的《抱朴子》中“丹砂(HgS)烧之成水银” 反应式： 。 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。 。 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》 。 ① 铜的冶炼 湿法炼铜 火法炼铜 （3）热还原法（大部分活泼金属） 还原剂：C、H2 、CO、 活泼金属 ②高炉炼铁： ③铝热法炼铁 以铝粉和某些金属氧化物反应获得金属单质的反应。 铝热反应 （1）概念： （2）原理： 活泼金属置换不活泼金属。 思考： 可以利用铝和氧化镁冶炼金属镁么？ 钒、铬、锰、铁等 Al2O3+2Fe Fe2O3+2Al 高温 铝热法炼铁： 。 ①镁条剧烈燃烧；②氧化铁粉末和铝粉发生剧烈的反应；③反应放出大量热，发出耀眼白光；④纸漏斗下部被烧穿，有熔融物落入沙中,冷却后变黑。 实验现象： 应用： 焊接铁轨 冶炼难熔金属 镁条为引燃剂，氯酸钾为助燃剂 铝热剂 思考： 1.药品从上到下的顺序是？ 2.镁条和氯酸钾的作用是 什么？ 3.实验中涉及到的反应式有哪些？ 4.装有沙子的蒸发皿的作用？ 镁条，氯酸钾，铝热剂， 金属氧化物+铝粉 防止熔融物使蒸发皿炸裂， 防止熔融物溅出伤人。 (4)电解法——很活泼的金属（K Ca Na Mg Al ） ①制Na： 。 ②制Mg： 。 ③制Al： 。 能力提升： 化合物  MgO  Al2O3  MgCl2  AlCl3  类型  离子化合物  离子化合物  离子化合物  共价化合物  熔点/℃  2800  2050  714  191  ①工业制钾、钠、镁时，电解熔融的KCl、NaCl、MgCl2而不电解熔融的K2O、 Na2O、 MgO原因是 ； 制铝时，电解熔融Al2O3而不电解熔融AlCl3的原因是 。 氯化铝是共价化合物，熔融态氯化铝不导电  K2O、Na2O、MgO熔点高，熔融会消耗大量热能，增加成本； 思考：能否电解活泼金属的盐溶液制备金属单质么？ 合理开发和利用金属矿物资源的原因： （1）资源有限且分布不均 （2）金属的冶炼消耗许多能量 （3）金属冶炼造成环境污染 （4）金属腐蚀造成大量损失 5、金属矿物的开发和利用 （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 合理开发和利用金属矿物资源的措施： 15 课本99页 问1：冰晶石的作用？ 助熔剂，降低Al2O3的熔化温度 问2：为啥要定期更换碳素电极？ 高温下，碳会被氧气氧化 铝土矿 萤石 氧化铝 冰晶石 铝锭 碳素电极 液态铝 石油焦和沥青焦 电解 图8-1 滤渣 滤液 Na[Al(OH)4] Fe2O3 CO2 过滤 滤液 滤渣 固体 Al(OH)3 加热 Al2O3 电解 Al 某地探明有大量铝土矿（主要成分为Al2O3,还含有Fe2O3等杂质），现你作为该厂特聘人员，协助完成金属铝得冶炼： 1、从石器、青铜器到铁器时代，金属的冶炼体现了人类文明的发展水平。如图表示了三种金属被人类开发利用的大致年限，之所以有先后，主要取决于(　　) A．金属的导电性强弱 B．金属在地壳中的含量多少 C．金属的化合价高低 D．金属的活动性强弱 D 2、下列说法中，正确的是(　　) A．简单说，金属的冶炼就是把金属单质从其矿物中分离出来 B．金属冶炼过程中，被冶炼的金属只能被氧化 C．金属冶炼过程中，被冶炼的金属只能被还原 D．金属冶炼过程中，被冶炼的金属既可被氧化，也可被还原 C 4.下列氧化物不能跟铝粉组成铝热剂的是 ( ) A.WO3 B.MnO2 C.MgO D.V2O5 C 3.下列反应原理不符合工业冶炼金属实际情况的是（ ） A、 B、 C、 D、 2MgO === HgO === △ 2 2Hg + O2 ↑ 3MnO2+4Al === 3Mn+ 2Al2O3 高温 电解 2Mg + O2 ↑ Fe3O4+4CO === 3Fe + 4CO2 高温 C 5、下列说法正确的是 （ ） A.电解熔融AlCl3中并以冰晶石作助熔剂可获得金属铝 B.工业上利用CO还原Ag2O可获是Ag C. 反应可加入N2作保护气制备金属钛： D.TiO2＋2C+2Cl2 TiCl4+2CO ，该反应中TiO2既不 是氧化剂，也不是还原剂 TiCl4+2Mg 2MgCl2+Ti D 对比：电解熔融氯化镁获得镁为什么不用氧化镁？ 21 6、如下图所示， (1)写出该反应的化学方程式：____________ ______， 在该反应中______________是氧化剂，________是还原剂， 该反应称为________反应。 (2)选出该实验的实验现象：_______ _(填写在横线上)。 ①镁条剧烈燃烧； ②放出大量的热，并发出耀眼的光芒，火星四射； ③纸漏斗的下部被烧穿； ④有红热状态的液珠落入蒸发皿内的细沙上，液珠冷却后变为黑色固体。 Fe2O3 Al 铝热 ①②③④ (3)写出下列操作或物质的作用： 内层纸漏斗底部剪一个孔：_______________； 蒸发皿盛沙：__________________； 镁条： ___________________________； 氯酸钾：_________________________。 (4)如何用简单的方法证明生成物中有金属铁？ 。 使熔融物易于落下　 防止溅落物炸裂蒸发皿　 引燃剂，引起氯酸钾分解 助燃剂，为镁条继续燃烧提供氧气，引发铝热反应 用磁铁吸引生成物，磁铁上有黑色物质被吸附，则证明生成物中有金属铁。 6.在熔融状态下 可用Na与KCl反应制金属K： Na+KCl= K↑+NaCl。调整合适的温度，可以分离出K单质。 已知四种物质的熔、沸点如下：   K Na KCl NaCl 熔点(℃) 63.65 97.8 770 801 沸点(℃) 774 882.9 1500(升华) 1 431 （1）根据上表数据，用Na与KCl反应制K的适宜温度是(　　) A．97.8～770 ℃ B．770～774 ℃ C．774～882.9 ℃ D．1 413～1 500 ℃ （2）比较K和Na的活泼性强弱： 。 （3）运用上述方法，Na能将K制备出来的主要原因是 . A.高温时，Na比K活泼 B.高温有利于KCl的分解 C.K的沸点比Na的沸点低 C K>Na C 24 Lavf57.4.100 $