8.1 自然资源的开发利用 第1课时 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的开发利用，核心涵盖金属冶炼原理、方法及资源可持续利用，从金属存在状态导入，结合金属活动性顺序，通过氧化还原反应构建冶炼思维模型，形成从原理到实践的学习支架。 其亮点在于以铝热反应实验、冶炼成本计算等实例，用科学思维归纳冶炼规律，通过废旧金属回收案例渗透科学态度与责任。采用实验分析与练习巩固，助学生深化理解，教师可高效开展系统性教学。

第八章 第一节 自然资源的开发利用（一） 金属矿物的开发利用 1. 通过金属冶炼原理的学习和冶炼方法的归纳，理解氧化还原反应在金属 矿物开发中的应用，构建金属冶炼的思维模型。 2. 通过对铝的冶炼成本的计算，认识合理开发和利用金属资源的重要性和 必要性。 学习目标 极少数不活泼金属以游离态存在 绝大多数金属以化合态存在 一、金属在自然界的存在状态 如何从金属矿物中提炼金属呢？依据什么原理呢？ 金 银 黄铜矿 辉铜矿 3 1 2 3 我国5 000多年前开始使用青铜器 3 000多年前开始使用铁器 20世纪开始大量使用铝型材 与金属活动性顺序有关 4 二、金属的冶炼 历经三个步骤 矿石富集：除去杂质，提高矿石中有用成分含量。 冶炼：利用氧化还原反应，在一定条件下，把金属离子还原成单质。 精炼：采用一定方法，提炼金属。 1.概念： 将金属矿物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。 金属冶炼的实质是使金属化合物中的金属离子得到电子被还原为金属原子的过程。 2.金属的冶炼原理： 金属的活泼性与对应离子得失电子能力的关系为： 金属越活泼，其对应离子越难得电子，越难被还原为单质。 Mn+(化合态) M（游离态） ne 得电子，被还原 二、金属的冶炼 3.金属的冶炼方法 二、金属的冶炼 2HgO 2Hg + O2↑ 2Ag2O 4Ag + O2↑ 在金属活动性顺序中，排在后面的金属，其阳离子得电子的能力强，可以直接用加热的方法将它们从其化合物中还原出来。 二、金属的冶炼 3.金属的冶炼方法—— 热分解法 3.金属的冶炼方法——电解法 在金属活动性顺序中，排在前面的金属，其对应的金属阳离子氧化性很弱，很难得到电子，工业上常采用电解法冶炼。 MgCl2(熔融) Mg+Cl2↑ 电解 2Al2O3(熔融) 4Al+3O2↑ 电解 冰晶石 2NaCl(熔融) 2Na+Cl2↑ 电解 Na3AlF6 助溶剂 二、金属的冶炼 2Al2O3(熔融) 4Al+3O2↑ 电解 冰晶石 思考 MgCl2(熔融) Mg+Cl2↑ 电解 为什么工业上炼铝不用AlCl3，而炼镁时不用MgO? 工业上冶炼Al时用Al2O3，因为AlCl3为共价化合物，熔融态不能电离。 工业上冶炼Mg时用MgCl2，因为MgO的熔点很高，耗能太大。 离子化合物 K Ca Na Mg Al Zn Fe Sn Pb (H) Cu Hg Ag Pt Au 焦炭、一氧化碳、氢气 对应的离子，得电子能力较强 二、金属的冶炼 高炉炼铁 铝热法炼铁 3.金属的冶炼方法——热还原法 铝热反应 Fe2O3+3CO 2Fe + 3CO2 ↑ 高温 2Al+Fe2O3 2Fe+Al2O3 高温 二、金属的冶炼 热还原法常用的还原剂有_____、____、___、_____________等。 焦炭 CO H2 一些活泼金属 按照1∶3的比例将铝粉和氧化铁放入反应炉中 在反应炉中发生化学反应，生成金属熔液 将金属熔液倒入钢轨接头处的夹具中 待焊缝处完全冷区后，取下夹具 对钢轨焊接面进行打磨 完成焊接 铝热反应的应用 二、金属的冶炼 铝热反应的应用 二、金属的冶炼 应用：①利用铝热反应焊接钢轨。 ②冶金工业中，冶炼钒、铬、锰等金属。 化学方程式：Cr2O3+2Al 2Cr+Al2O3 高温 3MnO2+4Al 3Mn+2Al2O3 高温 思考 如图为铝热反应的实验装置，请回答下列问题： (1)写出该反应的化学方程式：___________________________。 (2)若将氧化铁换成氧化镁，该反应______(填“能”或“不能”)发生， 理由是__________________________。 不能 镁比铝活泼，铝不能置换出镁 3.金属的冶炼方法——其他方法 Fe+CuSO4 FeSO4+Cu 二、金属的冶炼 湿法炼铜 火法炼铜 金属活动性 单质还原性(原子失电子能力) 阳离子氧化性(离子的电子能力) 金属冶炼方法 电解法 热还原法 热分解法 富集法 还原剂或特殊措施 K、Ca、Na、Mg、Al Zn、Fe、Sn、Pb、(H)、Cu Hg、Ag 强→弱 弱→强 直流电提供电子 H2、CO、Al等加热或高温 加热 Pt、Au 物理方法或化学方法 金属冶炼的一般规律 小结 金属的发现与使用、冶炼难度、活泼性三者的关系？ 公元前一万年开始使用 公元前八千年开始使用 金 银 铝 铜 铁 公元前七千年开始使用 十三世纪初期开始使用 十九世纪初期开始使用 金属的使用与金属的活泼性有关， 金属越活泼，冶炼难度越大，发现得通常越晚。 小结 计算表明，生产1 mol铝消耗的电能至少为1.8×106 J，回收铝制饮料罐得到铝与从铝土矿制铝相比，前者的能耗仅为后者的3%~5%。通过对上述数据的分析和比较，结合图，你想到了什么？ 铝的生产示意图 与生产1 kg铝相关的消耗 三、金属矿物资源的开发和利用措施 铝质饮料罐的回收再利用，可以节约大量的铝土矿资源，使铝土矿得到有效利用。 废旧金属资源的再生利用肩负着提供新资源、改善环境和保护人类生存等任务， 是一项功在当代、利在千秋的社会性公益事业。 三、金属矿物资源的开发和利用措施 (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)使用其他材料代替金属材料，减少金属的使用量。 (5)加强废旧金属的回收和再利用。 合理开发和利用矿物资源的途径： 三、金属矿物资源的开发和利用措施 冶炼方法 可持续发展 金属矿物的开发利用 很不活泼的金属→物理提取法 不活泼的金属→热分解法 活泼的金属→热还原法 很活泼的金属→电解法 主要途径 生产实际 22 以上金属的冶炼中涉及了哪些金属的“冶炼”？ 北宋科学家沈括在《梦溪笔谈》中写到：“信州铅山县有苦泉，流以为涧。挹其水熬之，则成胆矾，烹胆矾则成铜。熬胆矾铁釜，久之亦化为铜。” 唐代诗人刘禹锡在《浪淘沙九首》（之六）中有云：“日照澄洲江雾开，淘金女伴满江偎。美人首饰王侯印，尽是沙中浪底来。” 拓展：我国古代璀璨的科技文明 1.已知锂的金属性介于钠和镁之间，则下列能冶炼出金属锂的方法是（ ） A.电解法 B.热还原法 C.热分解法 D.铝热法 A 2.人类对某金属冶炼技术的掌握程度决定了其应用的广泛性。影响冶炼方法的主要因 素是（ ） A.金属的活泼性大小 B.金属在地壳中的含量多少 C.金属的化合价高低 D.金属的导电性强弱 A 【练习】 3.下列金属冶炼属于热还原法的是（ ） A. B. C. D. WO3+3H2 W+3H2O B 2NaCl(熔融) 2Na+Cl2↑ 电解 Fe+CuSO4 Cu+FeSO4 2Ag2O 4Ag + O2↑ 【练习】 4.有关金属的冶炼原理，下列说法正确的是（ ） 　 C A．发生的一定是置换反应 B. 发生的一定是分解反应 C．发生的一定是还原反应 D．只能用金属做还原剂冶炼金属 【练习】 5.钛(Ti)有“未来钢铁”之称，工业上常以反应： TiCl4＋2Mg Ti＋2MgCl2获得海绵状钛， 该反应进行时是在 A.稀有气体中 B.空气中 C.氮气中 D.CO2气体中 √ Lavf58.12.100 Fe2O3＋2AlAl2O3＋2Fe Cu2S＋O22Cu＋SO2 $