資源簡介

(共20張PPT)
金屬礦物的開發利用
不同金屬的冶煉方法
為什么鋁元素在地殼中含量比銅鐵元素多得多，為什么卻到大約兩百年前才開始廣泛使用，遠在銅器鐵器時代之后呢？
金屬的使用時間
Na Mg Al Zn Fe Sn Pb Cu Hg Ag Pt Au
約200年前
約3000年前鐵器時代
約5000年前青銅時代
約10000年前
金屬在自然界中的存在狀態和金屬的活潑性。
金屬越活潑，冶煉時所需條件要求越高，在人類歷史上出現相對晚一些。
金屬越不活潑，冶煉的方法越簡單，人們使用的時間越早，所以有青銅、鐵器等時代的發展歷程。
如圖表示金屬活動性順序表中金、銅、鐵和鋁元素被人類大規模開發利用的大致年限。
這些金屬在歷史上出現的時間和哪些因素有關呢？
一、金屬元素在自然界的存在形式
· 自然界的金屬單質
金Au
銀Ag
銅Cu
隕鐵Fe
除了金、鉑等極少數金屬，絕大多數金屬元素以化合物的形式存在于自然界。
一、金屬元素在自然界的存在形式
· 自然界的金屬化合物
藍銅礦Cu2(OH)2CO3
黃銅礦CuFeS2
黃鐵礦FeS2
鋁土礦Al2O3
那么，如何從金屬礦石中得到我們想要的金屬呢？
將金屬從其化合物中還原出來的過程，工業上稱之為金屬的冶煉
得電子，被還原
Mn+（化合態） M（游離態）
+ne-
二、金屬的冶煉
根據金屬存在形式和活潑性的不同，其冶煉方法不同。金屬活潑性不同，將其由化合態還原為游離態的難易程度不同，工業上則采用不同的冶煉方法進行冶煉。
定義：
二、金屬的冶煉
1、物理方法
富集法
適用范圍：很不活潑的金屬，如Au、Pt
K Ga Na Mg Al Zn Fe Sn Pb Cu Hg Ag Pt Au
淘金，指淘金者們打撈起河里或湖里的淤泥后，在淘盤將淤泥洗滌，以便找出淤泥里的天然金沙。
《浪淘沙》-劉禹錫
千淘萬漉雖辛苦，吹盡狂沙始到金。
美人首飾侯王印，盡是沙中浪底來。
淘金原理：金的密度比沙大
二、金屬的冶煉
2、化學方法
熱分解法
適用范圍：不活潑的金屬，如Hg、Ag
2HgO 2Hg + O2 ↑
2Ag2O 4Ag + O2 ↑
凡草木燒之即盡,而丹砂燒之成水銀,積變又還成丹砂。
HgS Hg + S
K Ga Na Mg Al Zn Fe Sn Pb Cu Hg Ag Pt Au
二、金屬的冶煉
3、化學方法
熱還原法
適用范圍：中等活潑的金屬，如Zn、Fe、Sn、Pb、Cu
K Ga Na Mg Al Zn Fe Sn Pb Cu Hg Ag Pt Au
常見還原劑：焦炭、CO、H2、活潑金屬Al等
如：高爐煉鐵
Fe2O3+3CO === 2Fe + 3CO2
高溫
CuO+H2 === Cu + H2O
高溫
CuO+ CO Cu + CO2
2CuO+ C 2Cu + CO2
二、金屬的冶煉
3、化學方法
熱還原法——鋁熱法
用兩張圓形濾紙制成紙漏斗，在紙漏斗中倒入氧化鐵粉末，再倒入鋁粉，將兩者混合均勻， 架上鐵圈，下面放置盛沙的蒸發皿，把混合物放在紙漏斗中，上面加少量氯酸鉀，并在混合物中間插一根打磨過的鎂條， 點燃鎂條，觀察發生的現象。
二、金屬的冶煉
3、化學方法
熱還原法——鋁熱法
實驗現象：
1、鎂條劇烈燃燒，發出耀眼白光
2、漏斗內劇烈反應，放出大量的熱，火星四射
3、紙漏斗的下部被燒穿，有紅熱熔融物落入沙中，冷卻后變為黑色固體
實驗原理：
點燃鎂條，促使氯酸鉀分解，釋放出氧氣，使鎂條更劇烈燃燒，單位時間內放出更多熱量，從而引發Al和Fe2O3發生反應。
引燃劑
助燃劑
還原劑
氧化劑
用 途：
野外焊接鐵軌，冶煉高熔點，且活動性比鋁差的金屬，如： Cu、Fe、V、Cr、Mn等
2Al＋Fe2O3 2Fe＋Al2O3
二、金屬的冶煉
4、化學方法
電解法
適用范圍：活潑金屬，如K Ga Na Mg Al
K Ga Na Mg Al Zn Fe Sn Pb Cu Hg Ag Pt Au
MgCl2 (熔融) === Mg + Cl2 ↑
電解
2Al2O3 (熔融) === 4Al + 3O2 ↑
電解
冰晶石
2NaCl (熔融) === 2Na + Cl2 ↑
電解
助熔劑，可以降低氧化鋁的熔化所需的溫度
注意點：
①條件是“熔融”
②必須是離子化合物，共價化合物熔融不導電，所以不能用氯化鋁AlCl3進行冶煉。
二、金屬的冶煉
5、化學方法
其他特殊冶煉方法
同一種金屬可能有不同的冶煉方法，可根據原料、生產設備、金屬的用途等來確定，如Cu可采用熱還原法、濕法冶煉、火法煉銅。
(1)濕法冶金：利用溶液中發生的化學反應，對原料中的金屬進行分離和提取的方法，如濕法煉銅：
Fe+CuSO4 = FeSO4 + Cu
(2)火法煉銅：
Cu2S+O2 === 2Cu + SO2
高溫
在漢代許多著作里有記載“石膽能化鐵為銅”，晉葛洪《抱樸子內篇·黃白》中也有“以曾青涂鐵，鐵赤色如銅”的記載。
二、金屬的冶煉
為什么要合理開發和利用金屬礦物資源？
原 因：
措 施：
資源有限且分布不均；
金屬的冶煉消耗許多能量；
金屬冶煉造成環境污染；
金屬腐蝕造成大量損失
提高金屬礦物的利用率；
使用其他材料代替金屬材料；
加強廢舊金屬的回收和再利用；
開發環保高效的金屬冶煉方法；
防止金屬的腐蝕
K Ga Na Mg Al Zn Fe Sn Pb Cu Hg Ag Pt Au
熱還原法
富集法
熱分解法
電解法
2．下列反應中，可通過置換反應得到鐵的是( )
A．鋁粉末和氧化鐵粉末混合并加熱至高溫反應
B．一氧化碳通過熾熱的氧化鐵
C． 溶液加鋅粉
D． 溶液中加金屬鈉
1．下列金屬中，工業上常采用熱還原法冶煉的是( )
A．Al B．Fe C．Hg D．Ag
B
A
3．“灌鋼法”是我國古代勞動人民對鋼鐵冶煉技術的重大貢獻，陶弘景在《本草經集注》中提到“鋼鐵是雜煉生鍒作刀鐮者”。“灌鋼法”主要是將生鐵和熟鐵(含碳量約0.1%)混合加熱，生鐵熔化灌入熟鐵，再鍛打成鋼,下列說法錯誤的是（ ）
A．鋼是以鐵為主的含碳合金
B．鋼的含碳量越高，硬度和脆性越大
C．生鐵由于含碳量高，熔點比純鐵高
D．冶煉鐵的原料之一赤鐵礦的主要成分為Fe2O3，俗稱鐵紅
C
4．化學興趣小組用如圖所示裝置制備鐵，下列說法正確的是( )
A. KClO3作為引燃劑，也可用Na2O代替
B．儀器a可以用裝有蒸餾水的燒杯代替
C．工業上常利用鋁熱反應來冶煉熔點較高的釩、鉻、錳
D．常溫下，反應后a中的金屬可以用濃硝酸洗滌干凈
C

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