資源簡介

(共29張PPT)
第一節(jié) 自然資源的開發(fā)利用　
第1課時 金屬礦物的開發(fā)利用
人教版必修第二冊
學(xué)習(xí)目標(biāo)
1. 了解金屬在自然界中的存在形態(tài)，熟知金屬冶煉的方法及其原理，掌握鋁熱反應(yīng)的原理和實驗。
2. 以金屬礦物的開發(fā)和利用為例，認(rèn)識化學(xué)方法在實現(xiàn)物質(zhì)間轉(zhuǎn)化中的作用，體會保護(hù)金屬資源的重要性。
學(xué)習(xí)目標(biāo)
1．通過金屬冶煉原理的學(xué)習(xí)和冶煉方法的歸納，理解氧化還原反應(yīng)在金屬礦物開發(fā)中的應(yīng)用，構(gòu)建金屬冶煉的思維模型。培養(yǎng)學(xué)生“證據(jù)推理和模型認(rèn)知”的學(xué)科素養(yǎng)。
2．體會化學(xué)在自然資源開發(fā)和利用中的意義和作用，解釋化學(xué)與可持續(xù)發(fā)展的重要關(guān)系，樹立資源保護(hù)意識及合理開發(fā)意識。培養(yǎng)學(xué)生“科學(xué)態(tài)度和社會責(zé)任”的學(xué)科素養(yǎng)。
素養(yǎng)目標(biāo)
情境引入
自然資源與可持續(xù)發(fā)展
多功能軍工刀
高壓鈉燈
銅導(dǎo)線
鐵鍋
不銹鋼鍋
鈦合金羽毛球拍
鎳合金門鎖
鉑合金首飾
鈉鉀合金
用途廣泛的金屬材料
情境引入
情境引入
思考與交流：
如果你是一名金屬冶煉工業(yè)的技術(shù)人員，要進(jìn)行金屬冶煉，你都會考慮哪些問題呢？
1.生活中常用到哪些金屬？
2.它們在自然界常以什么形態(tài)存在？
3.金屬冶煉的方法是什么？
教學(xué)過程
一、金屬在自然界中的存在形態(tài)
鋁
鐵
隕鐵
金
鉑礦
(3)在地殼中，含量最高的金屬元素是____，其次是____。
1. 極少數(shù)的不活潑金屬(金、鉑等)以游離態(tài)的形式存在。
教學(xué)過程
鋁
鐵
2. 絕大多數(shù)金屬元素以化合物的形式存在于自然界。
(3)在地殼中，含量最高的金屬元素是____，其次是____。
黃銅礦(CuFeS2)
赤鐵礦(Fe2O3)
鋁土礦 (Al2O3)
軟錳礦(MnO2)
鎢錳鐵礦
孔雀石[Cu2(OH)2CO3]
教學(xué)過程
二、金屬的冶煉
1.定義：用還原的方法使金屬化合物中的金屬離子得到電子變成金屬原子。
2.實質(zhì)：
Mn+(化合態(tài)）
得電子，被還原
M（游離態(tài)）
教學(xué)過程
3.方法：
二、金屬的冶煉
金屬越不活潑，金屬陽離子的氧化性越強(qiáng)，金屬越容易被還原出來
教學(xué)過程
(1)物理方法——富集法 適用于極不活潑的金屬（如：鉑Pt、金 Au ）
馬達(dá)加斯加街頭淘金者
剛果手工金礦開采
思考：沙里淘金的分離原理？
《浪淘沙》
-劉禹錫
日照澄洲江霧開，
濤金女伴滿江隈。
美人首飾侯王印，
盡是沙中海底來。
淘金原理：金的密度比沙大，淘去粗沙后得砂金。
教學(xué)過程
(2)熱分解法——適用于不活潑的金屬（Ag、Hg）
古代煉丹術(shù)士葛洪的《抱樸子》中“丹砂(HgS)燒之成水銀”
古法煉汞
古法煉銀
教學(xué)過程
信州鉛山縣有苦泉，流以為澗。其水熬之，則成膽礬，烹膽礬則成銅。熬膽礬鐵釜，久之異化為銅。——沈括《夢溪筆談》
用礦(硫化礦，主要成分為Cu2S)二百五十籮……入大旋風(fēng)爐，連烹(灼燒) 三日三夜，方見成銅。——明·陸容《菽園雜記》
① 銅的冶煉
濕法煉銅
火法煉銅
（3）化學(xué)法——熱還原法（大部分活潑金屬）
常用還原劑：C、H2 、CO、 活潑金屬
教學(xué)過程
教學(xué)過程
（3）化學(xué)法——熱還原法（大部分活潑金屬）
②高爐煉鐵：
教學(xué)過程
③鋁熱法煉鐵
教學(xué)過程
②鋁熱法煉鐵
【實驗原理】
2Al + Fe2O3 ==== 2Fe + Al2O3
高溫
思考：鎂條與氯酸鉀的作用是什么？蒸發(fā)皿為什么要鋪一層沙子？
作為引發(fā)劑，提供高溫條件；
防止滴落的高溫熔融物使蒸發(fā)皿炸裂
教學(xué)過程
鋁熱反應(yīng)的實際應(yīng)用
① 冶煉高熔點金屬，如鉻、錳、鎢、釩等
② 金屬焊接，如焊接鋼軌
3MnO2 + 4Al ==== 3Mn + 2Al2O3
高溫
高溫
Cr2O3 + 2Al ==== 2Cr + Al2O3
教學(xué)過程
(4)電解法——適用于很活潑的金屬（K Ca Na Mg Al ）
①制Na： 。
②制Mg： 。
③制Al： 。
教學(xué)過程
思考與交流：
制備鎂、鋁時，原料為什么選擇 MgCl2 、Al2O3，而不選擇MgO、AlCl3？
根據(jù)信息：
提示：AlCl3 是共價化合物
教學(xué)過程
某地探明有大量鋁土礦（主要成分為Al2O3,還含有Fe2O3等雜質(zhì)），現(xiàn)你作為該廠特聘人員，協(xié)助完成金屬鋁得冶煉：
Al2O3(Fe2O3)
NaOH溶液
過濾
NaAlO2
CO2
過濾
Al(OH)3
加熱
Al2O3
電解
Al
鋁土礦
氧化鋁
電解鋁
凈化
精煉
鋁錠
提純
電解
教學(xué)過程
二、合理開發(fā)和利用礦物資源
（1）資源有限且分布不均 （2）金屬的冶煉消耗許多能量
（3）金屬冶煉造成環(huán)境污染 （4）金屬腐蝕造成大量損失
原 因
（1）提高金屬礦物的利用率 （2）開發(fā)環(huán)保高效的金屬冶煉方法
（3）防止金屬的腐蝕 （4）加強(qiáng)廢舊金屬的回收和再利用
（5）使用其他材料代替金屬材料
措 施
典例1．
從石器、青銅器到鐵器時代，金屬的冶煉體現(xiàn)了人類文明的發(fā)展水平。如圖表示了三種金屬被人類開發(fā)利用的大致年限，之所以有先后，主要取決于(　　)
A．金屬的導(dǎo)電性強(qiáng)弱 B．金屬在地殼中的含量多少
C．金屬的化合價高低 D．金屬的活動性強(qiáng)弱
【答案】D
【解析】由于人類掌握科學(xué)知識的局限性，越活潑的金屬越難以冶煉，故發(fā)現(xiàn)年代越晚。
課堂練習(xí)
典例2．
下列說法中，正確的是(　　)
A．簡單地說，金屬的冶煉就是把金屬單質(zhì)從其礦物中分離出來
B．金屬冶煉過程中，被冶煉的金屬只能被氧化
C．金屬冶煉過程中，被冶煉的金屬只能被還原
D．金屬冶煉過程中，被冶煉的金屬既可被氧化，也可被還原
【答案】C
【解析】金屬冶煉的原理是利用氧化還原反應(yīng)，把金屬礦物中的金屬陽離子還原成金屬單質(zhì)，因此，金屬冶煉過程中，被冶煉的金屬只能被還原。
課堂練習(xí)
典例3．
下列金屬冶煉原理錯誤的是(　　)
【答案】B
【解析】Na、Mg通常用電解法制取，F(xiàn)e用還原劑法制取，Hg可用加熱其化合物的方法制取。Mg的活動性比H2強(qiáng)，H2不能置換出Mg，B項錯。
課堂練習(xí)
典例4．
如下圖所示，用兩張圓形濾紙分別折疊成漏斗狀套在一起，使四周都有四層。把內(nèi)層漏斗取出，在底部剪一個孔，用水潤濕，再跟另一紙漏斗套在一起，架在鐵圈上，下面放置盛沙的蒸發(fā)皿。把5 g炒干的氧化鐵粉末和2 g鋁粉混合均勻，放在紙漏斗中，上面加少量氯酸鉀并在混合物中間插一根鎂條，用小木條點燃鎂條。觀察發(fā)生的現(xiàn)象。通過以上實驗信息，回答下列問題。
(1)寫出該反應(yīng)的化學(xué)方程式：_______________________________________，
在該反應(yīng)中______________是氧化劑，________是還原劑，
該反應(yīng)稱為________反應(yīng)。
(2)選出該實驗的實驗現(xiàn)象：________(填寫在橫線上)。
①鎂條劇烈燃燒；②放出大量的熱，并發(fā)出耀眼的光芒，火星四射；③紙漏斗的下部被燒穿；④有紅熱狀態(tài)的液珠落入蒸發(fā)皿內(nèi)的細(xì)沙上，液珠冷卻后變?yōu)楹谏腆w。
課堂練習(xí)
教學(xué)過程
(3)寫出下列操作或物質(zhì)的作用：內(nèi)層紙漏斗底部剪一個孔：_________________________；
蒸發(fā)皿盛沙：____________________________；鎂條： ____________________________；
氯酸鉀：______________________________________________________________。
(4)如何用簡單的方法證明生成物中有金屬鐵？ 。
【答案】(1) 　 Fe2O3　Al　鋁熱　
(2)①②③④　
(3)使熔融物易于落下　防止濺落物炸裂蒸發(fā)皿　
引燃劑，引起氯酸鉀分解　助燃劑，為鎂條繼續(xù)燃燒提供氧氣，引發(fā)鋁熱反應(yīng)　
(4)用磁鐵吸引生成物，磁鐵上有黑色物質(zhì)被吸附，則證明生成物中有金屬鐵。
課堂小結(jié)
課后小任務(wù)
啟示1:從鋁土礦制鋁消耗的能量要遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于回收鋁質(zhì)飲料罐得到鋁消耗的能量，可知在實際生產(chǎn)過程中必須考慮投入與產(chǎn)出，要考慮成本。
啟示2:加強(qiáng)度舊金屬的回收和再利用是合理開發(fā)和利用金屬資源的重要途徑。要樹立金屬垃圾也是一種寶貴資源的理念。在日常生活中，要大力倡導(dǎo)金屬垃圾的分類回收和再利用，養(yǎng)成自覺珍惜自然資源、節(jié)約資源、愛惜環(huán)境和保護(hù)環(huán)境的意識。
啟示3:實際工業(yè)生產(chǎn)中，從金屬礦物到純凈金屬的冶煉過程是一個復(fù)雜的過程，往往涉及許多其他物質(zhì)和反應(yīng)，在得到所需產(chǎn)品的同時，也會產(chǎn)生廢棄物。因此必須考慮廢棄物的處理和生產(chǎn)對環(huán)境的影響，形成綠色化學(xué)觀念和可持續(xù)發(fā)展意識。
感 謝 傾 聽　

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