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

该高中化学课件围绕金属矿物的开发利用，系统涵盖金属在自然界的存在形式、冶炼原理方法及步骤、资源合理利用等核心知识。课堂从自然资源重要性导入，先介绍金属游离态与化合态存在，再过渡到冶炼定义和富集、冶炼、提纯步骤，按金属活泼性分类讲解电解法等四种冶炼方法，结合工业流程与可持续发展，构建从基础到应用的知识支架。 其亮点在于融合实验探究、工业流程分析与练习题，体现科学探究与实践、科学思维和科学态度与责任。如铝热反应实验现象观察及思考题，培养学生分析能力；铝土矿酸溶碱溶流程锻炼问题解决思维；资源保护内容强化可持续发展意识。学生能理论联系实际，教师可借助系统素材提升教学效率。

8.1.1 金属矿物的开发利用 思 1.自然资源是人类社会发展不可或缺的自然物质基础。 2.自然资源分为：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。 3.自然资源能否再生分为：可再生资源、不可再生资源。 4.金属元素在自然界的存在：少数游离态(如Au、Pt等)，绝大多数化合态。 5.金属的冶炼 (1)将金属从其化合物中还原出来的过程，在工业上称为金属的冶炼。 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 (3)冶炼方法 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。 ①不活泼的金属 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 Hg、Ag：热分解法(加热金属氧化物) Pt、Au：物理富集法 2HgO 2Hg＋O2↑ 2Ag2O 4Ag＋O2↑ ②中等活泼的金属——热还原法(常用的还原剂有：CO、H2、C(焦炭)、活泼金属[如Al]) a.湿法炼铜 b.火法炼铜 c.铁的冶炼 Fe + CuSO4 = FeSO4 + Cu Fe2O3+3CO === 2Fe + 3CO2 高温 d.铝热反应：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 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 实验现象 1.镁条剧烈燃烧，放出大量的热，发出耀眼的白光。 2.纸漏斗的下部被烧穿，有熔融物落入沙中。 3.熔融物可以被磁铁吸引。 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。 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。 一是防止蒸发皿炸裂，二是防止生成的熔融物溅出。 1.铝热反应需要高温条件，是否还需要持续加热？ 3.蒸发皿中铺少量细沙的作用是什么？ 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？ 思考： ③非常活泼的金属——电解法 MgCl2 (熔融) Mg ＋ Cl2 ↑ 电解 2NaCl (熔融) 2Na＋Cl2 ↑ 电解 2Al2O3 (熔融) 4Al ＋ 3O2 ↑ 电解 冰晶石 总结： 金属冶炼的方法 金属的使用时间 Na Mg Al Zn Fe Sn Pb Cu Hg Ag Pt Au 约200年前 约2500年前铁器时代 约6000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。 6.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。 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 7.示例：由铝土矿制备单质铝。 (1)酸溶法的工艺流程： (2)碱溶法的工艺流程： 教材p99：思考与讨论 ①在实际生产过程中必须考虑投入与产出，即要考虑成本。 ②加强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。 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。 8.可持续发展 目标：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。 内涵：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 检 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？ ①MgO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，不能导电，无法电解。 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 3．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 4．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 5. 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 6. 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 Lavf57.83.100 $