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1、高中化学必修第二册第第1节节 自然资源的开发利用自然资源的开发利用第第八八章章化学与可持续发展化学与可持续发展（1 1）金属矿物的开发利用）金属矿物的开发利用）金属矿物的开发利用）金属矿物的开发利用学习目标1、知道金属在自然界中的存在形态。2、熟知金属冶炼的方法及其原理。3、掌握铝热反应的原理和实验。新课导入一.金属矿物的开发利用汽车金属勺子铜导线铁锅不锈钢锅钛合金羽毛球拍镍合金门锁铂合金首饰金属饰品一一.金属矿物的开发利用金属矿物的开发利用一一.金属矿物的开发利用金属矿物的开发利用1.金属元素在自然界的存在形式金属元素在自然界的存在形式铂矿Pt赤铁矿赤铁矿Fe2O3磁铁矿磁铁矿Fe3O4菱镁
2、矿菱镁矿MgCO3 黄铜矿黄铜矿CuFeS2斑铜矿斑铜矿Cu2FeS4金矿Au 孔雀石孔雀石 Cu2(OH)2CO3 硫铁矿硫铁矿FeS2 金属矿物是如何开发利用的呢？一一.金属矿物的开发利用金属矿物的开发利用2.金属的冶炼原理及步骤金属的冶炼原理及步骤定义：定义：用还原的方法使金属化合物中的金属离子得到用还原的方法使金属化合物中的金属离子得到电子变成金属原子。电子变成金属原子。原理：原理：n+M得电子得电子M(被还原被还原)步骤：步骤：富集富集冶炼冶炼精炼精炼一一.金属矿物的开发利用金属矿物的开发利用3.金属的冶炼方法金属的冶炼方法K Ca Na Mg Al Zn Fe Sn Pb(H)Cu
3、 Hg Ag Pt Au约约200年前年前约约3000年前年前约约5000年前年前思考：金属的发现和使用的先后与什么因素有关呢？思考：金属的发现和使用的先后与什么因素有关呢？主要与金属的活动性有关，越活泼的金属越难以冶炼一一.金属矿物的开发利用金属矿物的开发利用电解法电解法热还原法热还原法热分解法热分解法物理提取法物理提取法K Ca Na Mg Al Zn Fe Sn Pb(H)Cu Hg Ag Pt Au金属越不活泼，金属阳离子的氧化性越金属越不活泼，金属阳离子的氧化性越强强，金属越，金属越容易容易被还原出来被还原出来一一.金属矿物的开发利用金属矿物的开发利用物理方法物理方法淘金原理：淘金原
4、理：金的密度比沙大金的密度比沙大K Ca Na Mg Al Zn Fe Sn Pb (H)Cu Hg Ag Pt Au直接开采直接开采一一.金属矿物的开发利用金属矿物的开发利用K Ca Na Mg Al Zn Fe Sn Pb (H)Cu Hg Ag Pt Au热分解法热分解法2HgO =2Hg+O2 2Ag2O =4Ag+O2 HgS =Hg+S古古代代炼炼丹丹术术家家葛葛洪洪，曾曾经经在在他他的的著著作作抱抱朴子中记载有朴子中记载有“丹砂烧之成水银丹砂烧之成水银”。一一.金属矿物的开发利用金属矿物的开发利用热还原法热还原法Fe2O3+3CO=2Fe+3CO2 高温高温CuO+H2=Cu+H
5、2O高温高温K Ca Na Mg Al Zn Fe Sn Pb (H)Cu Hg Ag Pt Au一一.金属矿物的开发利用金属矿物的开发利用铝热反应现象：现象：镁条剧烈燃烧；镁条剧烈燃烧；铝热剂发生剧烈的反应；铝热剂发生剧烈的反应；反应放出大量的热，并发出耀眼的白光；反应放出大量的热，并发出耀眼的白光；纸漏斗的下部被烧穿，有熔融物落入沙子纸漏斗的下部被烧穿，有熔融物落入沙子一一.金属矿物的开发利用金属矿物的开发利用实际应用 冶炼高熔点金属 金属焊接，如焊接钢轨1、镁条要、镁条要打磨打磨，Fe2O3粉末要粉末要干燥干燥；铝粉要铝粉要没被氧化没被氧化的；的；2、Fe2O3与与Al质量比为质量比为3
6、:1，混合均匀混合均匀；3、纸漏斗要用水润湿纸漏斗要用水润湿，4、镁条、镁条-引燃剂引燃剂、氯酸钾、氯酸钾-助燃剂助燃剂5、沙子沙子-防止高温熔融物溅出及其使蒸发皿炸裂防止高温熔融物溅出及其使蒸发皿炸裂注意事项一一.金属矿物的开发利用金属矿物的开发利用Fe2O3+2Al 2Fe+Al2O3高温高温3MnO2+4Al 3Mn+2Al2O3高温高温Cr2O3+2Al 2Cr+Al2O3高温高温3Co3O4+8Al 9Co+4Al2O3高温高温3V2O5+10Al 6V+5Al2O3高温高温 其它的铝热反应其它的铝热反应一一.金属矿物的开发利用金属矿物的开发利用电解法K Ca Na Mg Al Zn
7、 Fe Sn Pb (H)Cu Hg Ag Pt Au为何不用MgO和AlCl3因为AlCl3为共价化合物，熔融态不能电离。因为MgO的熔点很高，耗能太大。一一.金属矿物的开发利用金属矿物的开发利用其他方法信州铅山县有苦泉，流以为涧。其水熬之，则成胆矾，烹胆信州铅山县有苦泉，流以为涧。其水熬之，则成胆矾，烹胆矾则成铜。熬胆矾铁釜，久之异化为铜。矾则成铜。熬胆矾铁釜，久之异化为铜。沈括沈括梦溪笔谈梦溪笔谈用用矿矿(硫硫化化矿矿，主主要要成成分分为为Cu2S)二二百百五五十十箩箩入入大大旋旋风风炉炉，连烹连烹(灼烧灼烧)三日三夜，方见成铜。三日三夜，方见成铜。明明陆容陆容菽园杂记菽园杂记湿法炼铜湿
8、法炼铜火法炼铜火法炼铜Fe+CuSO4=FeSO4+Cu Cu2S+O2=2Cu+SO2高温高温一一.金属矿物的开发利用金属矿物的开发利用4.合理开发和利用矿物资源合理开发和利用矿物资源意义意义节约矿物资源节约矿物资源节约能源节约能源减少环境污染减少环境污染途径提高金属矿物的利用率提高金属矿物的利用率 开发环保高效的金属冶炼方法开发环保高效的金属冶炼方法加强废旧金属的回收和再利用加强废旧金属的回收和再利用防止金属的腐蚀防止金属的腐蚀使用其他材料代替金属材料使用其他材料代替金属材料一一.金属矿物的开发利用金属矿物的开发利用5.铝土矿中提取铝工艺路线铝土矿中提取铝工艺路线高温下，碳会被氧气氧化高温
9、下，碳会被氧气氧化问问3：为啥要定期更换碳素电极？：为啥要定期更换碳素电极？问问2：冰晶石的作用？：冰晶石的作用？助熔剂，降低助熔剂，降低Al2O3的熔化温度的熔化温度问问1：如何从铝土矿制取氧化铝？：如何从铝土矿制取氧化铝？一一.金属矿物的开发利用金属矿物的开发利用一一.金属矿物的开发利用金属矿物的开发利用启示启示1 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。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。启示启示2:2:加强度旧金属的回收和再利用
10、是合理开发和利用金属资源的重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、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。节约资源、爱惜环境和保护环境的意识。启示启示3:3: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，杂的过程，往往涉及许多
11、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，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。形成绿色化学观念和可持续发展意识。一一.金属矿物的开发利用金属矿物的开发利用4.铝土矿的主要成分是铝土矿的主要成分是Al2O3和和SiO2、Fe2O3等。等。上述过程残渣和沉淀的化学式分别为上述过程残渣和沉淀的化学式分别为_、_前后滤液的主要阳离子的符号分别为前后滤液的主要阳离子的符号分别为_、_写出该过程写出该过程离子方程式分别为离子方程式分别为_ ；a酸溶法酸溶法的工艺流程：的工艺流程：SiO2Fe(OH)3Al3+Fe3+Na+Al2O36H=2Al33H2OFe2O36H=2Fe33H2OAlO2-2H2OCO2=Al(OH)3HCO3-一一.金属矿物的开发利用金属矿物的开发利用上述过程残渣和沉淀的化学式分别为_、_前后滤液的主要阳离子的符号分别为_、_写出该过程离子方程式分别为_；反应的化学方程式_b b碱溶法的工艺流程：碱溶法的工艺流程：Na+H2SiO3Al3+Fe2O3SiO22OH=SiO32-H2O