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1、 第第1课时课时 金属矿物的开发利用金属矿物的开发利用学习目标：学习目标： 1以金属矿物的开发和利用为例，认识化学 方法在实现物质间转化的作用； 2掌握金属冶炼的一般原理基础及不同金属 的冶炼方法； 3. 通过金属矿物的开发和利用，体会到自然环 境相互协调，走可持续发展的道路的重要性。教学重点：教学重点：了解化学方法在金属矿物开发（主要是 金属冶炼）中的作用。教学难点：教学难点：在掌握金属冶炼的一般原理基础上，了 解适用于不同金属的冶炼方法。金金银银铂铂陨陨铁铁赤赤铁铁矿矿磁磁铁铁矿矿黄黄铁铁矿矿孔孔雀雀石石菱菱镁镁矿矿铝铝土土矿矿氯氯化化钠钠游游离离态态金金属属矿矿化化合合态态金金属属矿矿黄
2、黄铜铜矿矿人类最早发现和应用的金属分别是：人类最早发现和应用的金属分别是： 不活泼的金属最早使用，因为简单的冶不活泼的金属最早使用，因为简单的冶炼技术就可以冶炼不活泼的金属！而活泼金炼技术就可以冶炼不活泼的金属！而活泼金属则不然，需要的冶炼技术较为复杂！属则不然，需要的冶炼技术较为复杂！1、金属活动性顺序、金属活动性顺序K Ca Na Mg Al Zn Fe Sn Pb (H) Cu Hg Ag Pt Au一、金属冶炼的原理 将金属从其化合物中还原出来用于生产将金属从其化合物中还原出来用于生产和制造各种金属材料的过程在工业上称为和制造各种金属材料的过程在工业上称为金属的冶炼。金属的冶炼。3.你
3、知道从金属矿物中冶炼金属你知道从金属矿物中冶炼金属,一般一般要经过哪些步骤要经过哪些步骤?矿石富集矿石富集金属冶炼金属冶炼金属精炼金属精炼金属冶炼的步骤金属冶炼的步骤: 金属冶炼的实质金属冶炼的实质 金属元素：金属元素：化合态化合态 即：即：Mn+ + ne- M得到电子得到电子游离态游离态冶炼金属的方法依据冶炼金属的方法依据 浪淘沙浪淘沙 -刘禹锡刘禹锡日照澄洲江雾开日照澄洲江雾开,涛金女伴满江隈涛金女伴满江隈. 美人首饰侯王印美人首饰侯王印,尽是沙中海底来尽是沙中海底来. 二、金属冶炼的方法二、金属冶炼的方法1、物理方法：、物理方法：淘金原理淘金原理 刚果手工金矿开采刚果手工金矿开采马达加
4、斯加街头淘金者马达加斯加街头淘金者原理是是:金的质量较沙金的质量较沙重重,在淘去粗沙后在淘去粗沙后,用水用水银滚动吸附金银滚动吸附金,水银是水银是已知唯一可以粘附金的已知唯一可以粘附金的物质物质.2、化学方法、化学方法、热分解法：、热分解法：2HgO = 2Hg+O22Ag2O = 4Ag+O2古代炼丹术家葛洪，曾经在他的著作抱朴子古代炼丹术家葛洪，曾经在他的著作抱朴子中记载有中记载有“丹砂烧之成水银丹砂烧之成水银”、热还原法、热还原法CuO+H2 = Cu+H2O2CuO+C = 2Cu+CO2Fe2O3+3CO= 2Fe+3CO2铝热反应 活泼金属也可以做还原剂，把相对不活泼的金属置换出来
5、，例如：铝 实验实验4-1 铝热反应铝热反应现象现象原理原理镁条剧烈燃烧，发出白光，导致混合物镁条剧烈燃烧，发出白光，导致混合物剧烈反应，发出强光，有红热的熔融物生成。剧烈反应，发出强光，有红热的熔融物生成。2Al+Fe2O3=2Fe+Al2O3高温高温镁条为镁条为引燃剂引燃剂氯酸钾为氯酸钾为助燃剂助燃剂铝热剂：铝热剂：铝与氧铝与氧化铁的混合物化铁的混合物3MnO2+4Al = 3Mn+ 2Al2O3高温高温Cr2O3+2Al = 2Cr + Al2O3高温高温3Co3O4+8Al = 9Co + 4Al2O3高温高温其它铝热反应其它铝热反应 应用：应用：(1)(1)焊接钢轨，焊接钢轨，(2)
6、(2)冶炼金属。冶炼金属。 由于早期炼铝十分困难，所以铝的价格十分昂贵，一度超越金银由于早期炼铝十分困难，所以铝的价格十分昂贵，一度超越金银之上，直至之上，直至19世纪上半叶，铝还是欧洲许多高级珠宝店的高档货。世纪上半叶，铝还是欧洲许多高级珠宝店的高档货。 1886年，在铝的历史上又是一个里程碑。这一年美国的大学生霍尔和法国大学年，在铝的历史上又是一个里程碑。这一年美国的大学生霍尔和法国大学生埃罗，都各自独立地研究出电解制铝法。生埃罗，都各自独立地研究出电解制铝法。现在人们已经熟练掌握了从铝土矿现在人们已经熟练掌握了从铝土矿（主要成主要成 分是分是Al2O3，当然还是有很多其它杂质的）中冶炼铝
7、的技术了，当然还是有很多其它杂质的）中冶炼铝的技术了，使得制铝成本大大下降，铝的价格也一降千丈，走入千家万户。使得制铝成本大大下降，铝的价格也一降千丈，走入千家万户。、电解法：电解法： MgCl2（熔融）（熔融）=Mg+Cl2电解电解电解电解2Al2O3（熔融）（熔融）=4Al+3O2冰晶石冰晶石电解电解2NaCl（熔融）（熔融） = 2Na+Cl2请结合金属活泼性顺序表总结请结合金属活泼性顺序表总结金属冶炼方法的一般规律：金属冶炼方法的一般规律：强强弱弱强强弱弱电解法电解法热还原法热还原法热分解法热分解法金属的活动顺序金属的活动顺序 K Ca Na Mg AlZn Fe Sn Pb CuHg
8、 Ag Pt Au金属原子失电子能力金属原子失电子能力 金属离子得电子能力金属离子得电子能力 主要冶炼方法主要冶炼方法 物理方法物理方法小试牛刀小试牛刀1在冶金工业上，均不能用通常化学在冶金工业上，均不能用通常化学 还原剂制得的金属组是还原剂制得的金属组是 （ ） ANa、Mg 、Al BNa、K 、Zn CFe、Cu、Ag DNa、Ca、CuA2目前，工业上冶炼铝目前，工业上冶炼铝 通常采用的方法是通常采用的方法是 （ ） ACO或氢气还原法或氢气还原法 B铝热反应法铝热反应法C电解法电解法 D热分解法热分解法C三、金属资源的合理利用三、金属资源的合理利用合理开发和利用矿物资源，主要途径有：
9、合理开发和利用矿物资源，主要途径有：1、提高金属矿物的利用率、提高金属矿物的利用率2、减少金属的使用量、减少金属的使用量3、加强金属资源的回收和再利用、加强金属资源的回收和再利用4、使用其他材料代替金属材料、使用其他材料代替金属材料 1下列叙述正确的是（下列叙述正确的是（ ） A工业上用电解熔融氯化钠的工业上用电解熔融氯化钠的方法制取钠方法制取钠 B钠加入氯化镁的饱和溶液中钠加入氯化镁的饱和溶液中可以制取金属镁可以制取金属镁 C电解冶炼铝的原料是氯化铝电解冶炼铝的原料是氯化铝 D碳在高温下能还原氧化铝中的铝碳在高温下能还原氧化铝中的铝A2.冶炼金属一般有下列四种方法：冶炼金属一般有下列四种方法
10、：焦炭法，焦炭法，水煤气（或水煤气（或H2或或CO）法，）法，活泼金属置换法，活泼金属置换法，电解法。四种方法在工业上电解法。四种方法在工业上均有应用。古代有（均有应用。古代有（）火烧孔雀石法炼铜，（）火烧孔雀石法炼铜，（）湿法炼铜，）湿法炼铜，现代有（现代有（）铝热法炼铬，（）铝热法炼铬，（）从光卤石（）从光卤石（KClMgCl26H2O）中炼镁，对它们的冶炼方法分析不正确的是（中炼镁，对它们的冶炼方法分析不正确的是（ ）A（）用）用 B（）用）用C（）用）用 D（）用）用B解析：解析：（） 符合符合（） 符合符合（） 符合符合（）先从光卤石中提取）先从光卤石中提取MgCl2，再电解，再电解
11、MgCl2，符合，符合答案：答案：BThanks for Thanks for your attention your attention ！ 今天铝的产量已经仅次于钢铁了，铝及铝合金成今天铝的产量已经仅次于钢铁了，铝及铝合金成为现代文明不可缺少的金属，铝在工业上被称为为现代文明不可缺少的金属，铝在工业上被称为“钢精钢精”，是因为它的合金不但轻，而且强度足以，是因为它的合金不但轻，而且强度足以替代钢铁，铝除了用于建材之外，还被用于航天工替代钢铁，铝除了用于建材之外，还被用于航天工业，如我国第一颗人造卫星东方红一号，外壳全部业，如我国第一颗人造卫星东方红一号，外壳全部用铝合金制成，美国的阿波罗用
12、铝合金制成，美国的阿波罗1111号，宇宙飞船所号，宇宙飞船所用的金属材料中，铝及合金用的金属材料中，铝及合金75%75%左右，可以说人类左右，可以说人类送上太空的金属中，铝是最多的了。送上太空的金属中，铝是最多的了。注意：正常人的人体，每注意：正常人的人体，每7070公斤体重约含公斤体重约含6161毫克铝。毫克铝。 但铝摄入过多却是对人体有害的，经研究表明，铝但铝摄入过多却是对人体有害的，经研究表明，铝元素能渗入人脑，与神经元细胞释放出来的具有传元素能渗入人脑，与神经元细胞释放出来的具有传递信息功能的有机碱反应递信息功能的有机碱反应，导致神经系统传递信息导致神经系统传递信息受阻，引起老年痴呆。
13、受阻，引起老年痴呆。金属矿石金属矿石黄铜矿黄铜矿 CuFeS2菱镁矿菱镁矿 MgCO3 萤石萤石 CaFCaF2 2 表表4-1 常见金属的冶炼原理常见金属的冶炼原理金属金属冶炼原理冶炼原理FeFe2O3+3CO=2Fe+3CO2(高炉炼铁高炉炼铁)Fe2O3+2Al=2Fe+Al2O3(铝热法炼铁铝热法炼铁)高温高温高温高温CuCu2S+O2=2Cu+SO2(火法炼铜火法炼铜)Fe+CuSO4=FeSO4+Cu(湿法炼铜湿法炼铜)高温高温MgMgO+C=Mg+COMgCl2(熔融熔融)=Mg+Cl2高温高温Al2Al2O3(熔融熔融)=4Al+3O2电解电解冰晶石冰晶石Na2NaCl(熔融熔融)=2Na+Cl2电解电解电解电解三、金属的回收和环境保护三、金属的回收和环境保护回收金属的意义：回收金属的意义：（1）节约矿物资源；）节约矿物资源；（2）节约能源；）节约能源；（3）减少环境污染）减少环境污染