8.1 自然资源的开发利用 第1课时（教学课件）化学人教版必修第二册

null第八章 化学与可持续发展 第一节 自然资源的开发利用 人教版2019必修第二册 课时1 金属矿物的开发利用 金属的冶炼 2 知识导航 金属矿物的开发利用 1 知识导航 重点：金属冶炼的一般方法和原理。 难点：金属冶炼的一般方法和原理。 1.能够从金属在自然界存在状态分析出金属冶炼的实质,并能说出金属治炼方法与金属活泼性的关系。 明·教学目标 教学模型：实验探究→问题驱动→概念建构→应用迁移 2.以金属矿物的开发利用为例，了解依据物质的性质及其变化综合利用资源的方法，体会化学对促进人与自然和谐相处的意义。 引·新课导入 自然资源与可持续发展 问题驱动 思考：联系生活，了解自然资源的分类和可持续发展，自然资源是怎么划分的？你了解它们吗？ 情景导入 01 金属矿物的开发利用 探·知识奥秘 任务1：请同学们分组自然资源是怎么划分的吗？ 讨论任务 一、金属矿物的开发利用 交互动画 自然资源是人类社会发展不可或缺的自然物质基础，包括土地与土壤资源、矿产资源、生物资源、水资源、能源资源、环境资源等，根据其能否再生可以分为可再生资源和不可再生资源。可持续发展的目标是在满足人类需要的同时，强调人类的行为要受到自然界的制约，强调人类代际之间、人类与其他生物种群之间、不同国家和不同地区之间的公平。它包括经济可持续发展、社会可持续发展、资源可持续发展、环境可持续发展等方面。 自然资源的划分.html 探·知识奥秘 1.自然资源 ⑴自然资源是人类社会发展不可或缺的自然物质基础。 ⑵自然资源的分类。 一、金属矿物的开发利用 土地与土壤资源 矿产资源 生物资源 水资源 能源资源 环境资源 探·知识奥秘 1.自然资源 ⑶自然资源能否再生。 一、金属矿物的开发利用 可再生资源 不可再生资源 植物、微生物、可降解塑料袋、水资源、地热资源 金属矿产和非金属矿产（煤、石油、天然气、土壤等） 探·知识奥秘 任务2：请同学们分组讨论金属元素在自然界的存在。 讨论任务 一、金属矿物的开发利用 探·知识奥秘 2.金属元素在自然界的存在 ⑴游离态：少数不活波金属。 一、金属矿物的开发利用 铂矿 铜 银 陨铁 金矿 ⑵化合态：绝大多数金属以矿物质形式存在。 蓝铜矿 赤铁矿 赤铜矿 铝矿 孔雀石 黄铜矿 02 金属的冶炼 探·知识奥秘 任务1：请同学们分组探讨钢铁是怎样炼成的？ 讨论任务 二、金属的冶炼 将其中的金属从其化合物中还原出来，用于生产各种金属材料，这一过程在工业上称为金属 的冶炼。 探·知识奥秘 1.金属冶炼的定义 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。 Mn+ M +ne- 得电子，被还原 2.冶炼步骤: 富集 除杂,提高矿石中有用成分的含量 利用氧化还原反应将金属化合物还原成单质 提纯金属 冶炼 精炼 二、金属的冶炼 探·知识奥秘 任务2：请同学们分组探讨人类冶炼金属的历史图，你得出什么规律？ 讨论任务 交互动画 二、金属的冶炼 金属冶炼年代表.html 探·知识奥秘 3.冶炼方法： 二、金属的冶炼 由于不同的金属离子得电子的能力不同,所以冶炼的方法不同 不活泼的金属 K、Ca、Na、Mg、Al、 Zn、Fe、Sn、Pb、(H)、Cu、 Hg、Ag、Pt、Au 非常活泼的金属 中等活泼的金属 ⑴不活泼的金属 ②热分解法：加热金属氧化物 ①Pt、Au：物理富集法 2HgO 2Hg＋O2↑ 2Ag2O 4Ag＋O2↑ 探·知识奥秘 3.冶炼方法： ⑵热还原法 ①铜的冶炼 二、金属的冶炼 Cu2(OH)2CO3 2CuO＋CO2↑＋H2O 　 Cu2(OH)2CO3 孔雀石 资料 孔雀石的主要成分为Cu2(OH)2CO3 加热可分解生成三种氧化物 CuO＋C Cu＋CO↑ 　 湿法炼铜（胆铜法） Fe + CuSO4 = FeSO4 + Cu 火法炼铜 探·知识奥秘 3.冶炼方法： ⑵热还原法 二、金属的冶炼 ②铁的冶炼 Fe2O3+3CO === 2Fe + 3CO2 高温 CuO+H2 === Cu + H2O 高温 热还原法：常用的还原剂有：CO、H2、C(焦炭)、活泼金属 ③铝热反应 铝热法：用金属铝做还原剂冶炼活泼性不如铝且“高熔点”的金属（Fe、V、Cr、Mn等） Fe2O3+2Al 2Fe + Al2O3 高温 探·知识奥秘 二、金属的冶炼 3.冶炼方法： ⑵热还原法 ③铝热反应 Fe2O3+2Al 2Fe + Al2O3 高温 3MnO2+4Al 3Mn+ 2Al2O3 高温 Cr2O3+2Al 2Cr + Al2O3 高温 3Co3O4+8Al 9Co + 4Al2O3 高温 3V2O5+10Al 6V+ 5Al2O3 高温 铝热剂 探·知识奥秘 任务3：请同学们分组讨论金属铝是如何冶炼的？ 讨论任务 二、金属的冶炼 探·知识奥秘 二、金属的冶炼 3.冶炼方法： ⑶电解法 对一些非常活泼的金属，采用一般的还原剂很难将它们从其化合物中还原出来，工业上常用电解法冶炼。 MgCl2 (熔融) Mg ＋ Cl2 ↑ 电解 2NaCl (熔融) 2Na＋Cl2 ↑ 电解 2Al2O3 (熔融) 4Al ＋ 3O2 ↑ 电解 冰晶石 析·典型范例 【例1】冶炼Mg时电解MgCl2，不能电解MgO？冶炼Al时电解Al2O3不能 电解AlCl3？ 二、金属的冶炼 ①电解法制取镁时需要电解化合物的熔融状态，而MgO的熔点太高，将MgO加热熔融消耗的能量太高不经济。 ②AlCl3是共价化合物，熔融状态下无自由移动的离子。 探·知识奥秘 3.冶炼方法： 二、金属的冶炼 不活泼的金属 K、Ca、Na、Mg、Al、 Zn、Fe、Sn、Pb、(H)、Cu、 Hg、Ag、Pt、Au 非常活泼的金属 中等活泼的金属 ⑷总结 探·知识奥秘 任务4：请同学们分组思考与讨论利用铝土矿制取金属铝。 讨论任务 二、金属的冶炼 交互动画 金属铝的冶炼工艺.html 探·知识奥秘 4.铝土矿制取金属铝 二、金属的冶炼 ⑴利用铝土矿制取氧化铝 ①酸溶法的工艺流程： 探·知识奥秘 二、金属的冶炼 4.铝土矿制取金属铝 ⑴利用铝土矿制取氧化铝 ②碱溶法的工艺流程： 探·知识奥秘 4.铝土矿制取金属铝 ①从铝土矿制铝消耗的能量要远远高于回收铝质饮料罐得到铝消耗的能量，可知在实际生产过程中必须考虑投入与产出，要考虑成本。 ②加强度旧金属的回收和再利用是合理开发和利用金属资源的重要途径。要树立金属垃圾也是一种宝贵资源的理念。在日常生活中，要大力倡导金属垃圾的分类回收和再利用，养成自觉珍惜自然资源、节约资源、爱惜环境和保护环境的意识。 二、金属的冶炼 ⑵思考与讨论 计算表明，生产1mol铝消耗的电能至少为1.8×106J，回收铝质饮料罐得到铝与从铝土矿制铝相比，前者的能耗仅沟后者的3%~5%。通过对上述数据的分析和比较，结合图8-1和图8-2，你想到了什么？请将你的想法与同学交流。 ③实际工业生产中，从金属矿物到纯净金属的冶炼过程是一个复杂的过程，往往涉及许多其他物质和反应，在得到所需产品的同时，也会产生废弃物。因此必须考虑废弃物的处理和生产对环境的影响，形成绿色化学观念和可持续发展意识。 探·知识奥秘 4.铝土矿制取金属铝 二、金属的冶炼 ⑶合理开发和利用金属资源的主要途径 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。 析·典型范例 【例2】工业上以铝土矿(主要成分是氧化铝，含氧化铁杂质)为原料冶炼铝的工艺流程如下： 下列叙述正确的是 A．反应①中试剂X是稀硫酸溶液 B．试剂Y是二氧化碳，它与[Al(OH)4]-反应生成氢氧化铝 C．图中所示转化反应中包含2个氧化还原反应 D．将X与Y试剂进行对换，最终可以达到相同结果 B 二、金属的冶炼 理·核心要点 金属矿物的开发利用 金属矿物的开发利用 金属的冶炼 自然资源 金属元素在自然界的存在 金属冶炼的定义 冶炼步骤 冶炼方法 铝土矿制取金属铝 练·技能实战 1．金属冶炼的本质是将金属从其化合物中还原为单质。下列过程中，不属于金属冶炼的是 A．电解熔融氯化钠制取钠 B．铁丝在氧气中燃烧生成四氧化三铁 C．高温下用一氧化碳与氧化铁反应 D．用铁片置换硫酸铜溶液中的铜 B 练·技能实战 2．冶炼金属一般有下列4种方法：①焦炭法；②水煤气(或氢气、一氧化碳)法；③活泼金属置换法；④电解法。这4种方法在工业上均有应用。古代有：Ⅰ、火烧孔雀石炼铜；Ⅱ、湿法炼铜。现代有：Ⅲ、铝热法炼铬；Ⅳ、从光卤石 ( )中炼镁。对它们的冶炼方法的分类，不正确的是 A．Ⅰ，① B．Ⅱ，② C．Ⅲ，③ D．Ⅳ，④ B 练·技能实战 3. 工业上常利用铝热反应原理来焊接钢轨，化学方程式为： 。下列关于铝及其化合物说法正确的是 A．铝在常温下不能与氧气发生反应 B．铝制品有致密的氧化膜，可长时间盛放酸性或碱性食物 C．将氢氧化铝在高温下灼烧，即可得到氧化铝 D．等质量的铝分别与足量的盐酸和氢氧化钠溶液反应，放出H2的物质的量之比为3;1 C 练·技能实战 4. 工业上用铝土矿(主要成分为Al2O3，含Fe2O3杂质)为原料冶炼铝的工艺流程如图所示： 下列叙述正确的是 A．试剂X可以是NaOH溶液，也可以是盐酸 B．反应①过滤后所得沉淀为Fe(OH)3 C．图中所有转化反应都不是氧化还原反应 D．反应②的化学方程式为Na[Al(OH)4]+CO2=Al(OH)3↓+NaHCO3 D 感谢 您的聆听 THANKS 人教版2019必修第二册 https://www.zxxk.com/user/13354804 Lavf58.12.100 Al2O3＋6H＋===2Al3＋＋3H2O Al3＋＋3NH3·H2O===Al(OH)3↓＋3NHeq \o\al(＋,4) 2Al(OH)3eq \o(=====,\s\up17(△))Al2O3＋3H2O 2Al(OH)3eq \o(=====,\s\up17(△))Al2O3＋3H2O $nullnull