8.1.1自然资源的开发利用 课件 2025-2026学年高一下学期化学人教版必修第二册

8.1自然资源的开发利用 第1课时 金属矿物的开发利用 【引入】 我国古代炼铁工业长期领先于世界. 在西汉初时已经懂得用木炭与铁矿石混合高温冶炼生铁，领先欧洲一千余年，南宋末年的工匠又掌握了用焦炭炼铁，而欧洲最早的英国直到500年后（相当于清朝乾隆末年），才掌握这一技术。 金属矿物是如何开发利用的呢？化学要研究如何合理、高效地开发利用这些金属矿物,将其中的金属从其化合物无中还原出来，用于生成各种金属材料。 （一）金属的存在形态 一、金属矿物的开发利用 游离态 金、铂 化合态 金（Au） 铂（Pt） 赤铁矿（Fe2O3） 黄铁矿 FeS2 黄铜矿（CuFeS2） 游离态 化合态 孔雀石 Cu2(OH)2CO3 33a2652d-8bf6-4dc0-9f99-ecc22c083a1e.source.default.zh-Hans 3 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 4 K Ca Na Mg Al Zn Fe Sn Pb (H) Cu Hg Ag Pt Au 金属单质还原性逐渐减弱 金属离子氧化性逐渐增强 (得电子能力越强) K+ Ca2+ Na+ Mg2+ Al3+ Zn2+ Fe2+ Sn2+ Pb2+ (H) Cu2+ Hg2+ Ag+ Pt2+ Au+ （二）金属的冶炼 K Ca Na Mg Al Zn Fe Sn Pb (H) Cu Hg Ag Pt Au （二）金属的冶炼 淘金 自然界以单质形式存在 物理方法：富集法 适用于极不活泼的金属的冶炼 马达加斯加街头淘金者 (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： 。 金属冶炼的方法 K Ca Na Mg Al Zn Fe Sn Pb (H) Cu Hg Ag Pt Au 金属冶炼的方法 —— 热还原法 还原剂＋金属氧化物 氧化物＋金属单质 高温 H2、焦炭、CO、 Al H2O、CO2、Al2O3 3CO+Fe2O3 3CO2 + 2Fe 高温 金属矿物资源的开发利用 CuO+H2 == Cu+H2O 2CuO+C == Cu+2CO2↑ Fe2O3+3CO== 2Fe+3CO2 (适用于中等活泼金属) 理解：中等活泼金属，须借助外加还原剂将其从化合物中还原出来。 (高炉炼铁) WO3+3H2 == W+3H2O 4Na +TiCl4(熔融) ===Ti + 4NaCl 高温 常用的还原剂：焦炭(C)、H2、CO、活泼金属Na、Al等 ③热还原法 制备钨： 制备钛： K Ca Na Mg Al Zn Fe Sn Pb (H) Cu Hg Ag Pt Au 金属冶炼的方法 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 铝热反应实验装置 引燃剂：点燃镁条，促使氯酸钾分解产生氧气，使得镁条燃烧更为剧烈，释放大量热量，从而使得铝热反应发生。 助燃剂：氯酸钾分解供氧，使镁条燃烧更为剧烈。 铝热剂 【思考】实验中，镁条、氯酸钾的作用是什么？ Fe2O3 + 2Al 2Fe+ Al2O3 高温 【思考】细沙的作用是什么？ 1、防止蒸发皿破裂 2、防止生成的熔融物溅出 【思考】铝热反应条件为高温，是否需要持续加热？ 铝热反应为放热反应，不需要持续加热。 应用： ①焊接钢轨； ②定向爆破； ③冶炼熔点高的金属（如钨、钒、铬、锰等） 3V2O5+10Al === 6V + 5Al2O3 高温 写出Al和V2O5、MnO2、Cr2O3发生铝热反应的方程式。 3MnO2+4Al === 3Mn+ 2Al2O3 高温 Cr2O3+2Al === 2Cr + Al2O3 高温 铝热剂： 铝和金属氧化物组成的混合物。 金属矿物资源的开发利用 讨论 1.“铝热反应” 是在高温条件下两种金属之间的置换反应，活泼金属置换不活泼金属。 2. K比Na活泼， K 能将Na从NaCl溶液中置换出来吗？ 3.活泼金属应该用什么方法冶炼？ 如：湿法炼铜:Fe+CuSO4=FeSO4+Cu 能 不能。 2K + 2H2O =2KOH + H2 电解熔融金属化合物的方法 金属之间的置换能否在溶液中进行呢？ MgCl2(熔融) === Mg+Cl2↑ 电解 电解 2Al2O3(熔融) === 4Al+3O2↑ 冰晶石 电解 2NaCl(熔融) === 2Na+Cl2↑ ④电解法 (适用于非常活泼金属) 理解： 活泼金属阳离子很难得e— ，所以只能通过通电分解其化合物的方法来冶炼 记住:电解是最强有力的氧化还原的手段，即，强行夺e— ，给e— 冶炼钠： 冶炼镁： 冶炼铝： [冶炼钙：电解CaCl2(熔融)] Na3AlF6 作用:降低Al2O3的熔点 K Ca Na Mg Al Zn Fe Sn Pb (H) Cu Hg Ag Pt Au 金属冶炼的方法 14 【思考与交流】 1.为什么冶炼镁时电解MgCl2而不是MgO，冶炼铝时电解Al2O3而不是AlCl3？ →MgO虽是离子化合物，但其熔点太高，熔融时会消耗大量热能，成本较高。 共价化合物，易升华 →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。 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： 金属的回收和资源保护 ⑴节约矿物资源；⑵节约能源；⑶减少环境污染。 大多可以重新制成金属及其化合物再利用 K Ca Na Mg Al Zn Fe Sn Pb (H) Cu Hg Ag Pt Au 活泼 (氧化物、氯化物) 中等活泼 (C、CO、H2、Al等) 不活泼 (氧化物) 电解法 物理法 热分解法 热还原法 火法炼铜 (高温冶炼黄铜矿) 2CuFeS2+4O2 Cu2S+3SO2↑+2FeO 高温 Cu2S+O2 2Cu+SO2↑ 高温 湿法炼铜 Fe + CuSO4 = FeSO4 + Cu 课堂小结 金属矿物资源的开发利用 行业PPT模板http://www.1ppt.com/hangye/ 1、判断题 (1)在自然界中金属元素都以化合态的形式存在(　　) (2)利用化合物冶炼金属时，金属元素一定发生还原反应(　　) (3)越活泼的金属元素，人类利用的越晚(　　) (4)用热还原法冶炼金属时，可以用H2将Mg从化合物中还原出来(　　) (5)铝热反应的本质是用铝将比铝活泼性弱的金属从其化合物中置换出来 (6)可以通过电解饱和食盐水的方法获取金属钠(　　) (7)可以通过电解熔融的MgO和AlCl3来制备金属Mg、Al(　　) × √ √ × √ × × 课堂检测 金属矿物资源的开发利用 课堂检测 2.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 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 ℃ C 金属矿物资源的开发利用 3.下列说法错误的是（ ） A.有些活泼金属(如铝)可用作热还原法的还原剂 B.加强热，使氧化铜在高温条件下分解可制备单质铜 C.金属冶炼的实质是金属阳离子得到电子被还原成金属原子 D.回收旧金属可以重新制成金属或它们的化合物 B 【当堂检测】 5.关于废旧金属处理的下列说法中不正确的是（ ） A.对废旧金属的最好处理方法是回收、再利用 B.重金属对人体有害，对废旧重金属材料的处理方法是填埋 C.废旧钢铁可用于炼钢，废铁屑可用于制铁盐 D.照相业、科研单位和医院X光室回收的定影液中，可以提取金属银 B 【当堂检测】 Lavf57.4.100 $