資源簡介

(共27張PPT)
必修第二冊
第八章
化學(xué)與可持續(xù)發(fā)展
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
【學(xué)習(xí)目標(biāo)】
①記住金屬冶煉的一般原理，理解不同金屬冶煉方法不同的原因。
②掌握金屬冶煉的方法（重難點）、鋁熱反應(yīng)的原理（難點）。
③了解金屬回收和資源保護(hù)的意義。
金屬礦物
黃銅礦
赤鐵礦
鋁礦
錳礦
鎢礦
鋅礦
人類接觸使用金屬的順序？
青銅器時代
青銅神樹(Cu)
鐵器時代
鐵制的劍(Fe)
開發(fā)使用鋁
拿破侖的鋁碗（Al）
K Ca Na Mg Al Zn Fe Sn Pb (H) Cu Hg Ag Pt Au
④ 很活潑的金屬
③ 較活潑的金屬
②不活潑的金屬
①很不活潑的金屬
開發(fā)使用鈉
鈉單質(zhì)（Na）
【思考】一般情況下，人類使用金屬的年代先后順序與金屬活動性有什么關(guān)系？
金屬活動性逐漸增強(qiáng)
距今10000年以前
人類發(fā)現(xiàn)黃金(Cu)
學(xué)生活動一 課前預(yù)習(xí)
一.自然界中金屬的存在形式
(1)金、鉑等極少數(shù)（不活潑）金屬，以 的形式存在。
(2)絕大多數(shù)金屬以 的形式存在。
將金屬礦物中的 從其 中 出來，
用于生產(chǎn)各種 ，
這一過程工業(yè)上稱之為金屬的冶煉。
(1)定義：
(2)實質(zhì)：
Mn+ M
二.金屬冶煉的原理
+ne-
還原反應(yīng)
把金屬 還原成金屬 。
（metal 金屬）
游離態(tài)/單質(zhì)
化合物
化合物
還原
金屬材料
金屬
化合物
單質(zhì)
三.金屬冶煉的方法 —— 1.富集法（物理方法）
千淘萬漉雖辛苦，
吹盡狂沙始到金。
——《浪淘沙》
K Ca Na Mg Al Zn Fe Sn Pb (H) Cu Hg Ag Pt Au
沙土淘金圖
適用范圍：①很不活潑的金屬
三.金屬冶煉的方法 —— 2.熱分解法
K Ca Na Mg Al Zn Fe Sn Pb (H) Cu Hg Ag Pt Au
2HgO === 2Hg + O2 ↑
2Ag2O === 4Ag + O2 ↑
HgS === Hg + S
古代煉丹術(shù)家葛洪，曾經(jīng)在他的著作《抱樸子》中記載有“丹砂（HgS）燒之(加熱)成水銀（Hg）”。
適用范圍：②不活潑的金屬
【練習(xí)】請書寫該句話所用的化學(xué)方程式
高爐煉鐵
同學(xué)們之前已經(jīng)學(xué)過高爐煉鐵，其主要原料為：三氧化二鐵、焦炭（C），主要反應(yīng)為在高溫下CO還原Fe2O3。
【練習(xí)】請寫出高爐煉鐵主要反應(yīng)的化學(xué)方程式
K Ca Na Mg Al Zn Fe Sn Pb (H) Cu Hg Ag Pt Au
適用范圍：③較活潑的金屬（大部分金屬）
【小組討論1】原料中沒有CO，CO是如何產(chǎn)生的？
【小組討論2】與C相比較，用CO作還原劑的優(yōu)點是？
①C與O2不充分燃燒
②C在高溫下還原CO2
增大反應(yīng)物接觸面積，提高化學(xué)反應(yīng)速率【簡記為S↑，v↑】
三.金屬冶煉的方法 —— 3.熱還原法
【特殊的熱還原法】 鋁熱反應(yīng)
Fe2O3+2Al 2Fe + Al2O3
高溫
Ⅰ.鋁熱反應(yīng)：用鋁做熱還原劑，和金屬氧化物反應(yīng)，
從而獲得活潑性不如鋁且“高熔點”的金屬(Fe、V、Cr、Mn等)。
Ⅱ.原理：
金屬置換 金屬
【特殊的熱還原法】 鋁熱反應(yīng)
鋁熱劑
【練習(xí)】寫出在高溫條件下Al還原Fe2O3，
獲得鐵單質(zhì)的化學(xué)方程式？
活潑
不活潑
Ⅲ.實驗現(xiàn)象和結(jié)論：
Ⅳ.用途：
實驗現(xiàn)象 實驗結(jié)論
(1)鎂條 ；
鋁熱反應(yīng)
為 反應(yīng)。
(2)反應(yīng) 大量的熱， 并發(fā)出 。 (3)紙漏斗被 ， 有 落入沙中。 放熱
劇烈燃燒
放出
耀眼的白光
燒穿
熔融物
【特殊的熱還原法】 鋁熱反應(yīng)
1.冶煉高熔點且活潑性不如鋁的金屬，如鉻 、釩、錳；
2.金屬焊接，如焊接鋼軌
3.定向爆破
物質(zhì) 鋁 鐵 釩 鉻 錳
熔點 660℃ 1535℃ 1919±2℃ 1857 ℃ 1244℃
部分金屬的熔點
①鋁熱反應(yīng)需要高溫條件，是否還需要持續(xù)加熱？
鋁熱反應(yīng)為放熱反應(yīng)，放出的熱可以維持反應(yīng)繼續(xù)進(jìn)行，
因此不需要持續(xù)加熱。
②實驗中，鎂條的作用是什么？
氯酸鉀（KClO3）的作用是什么？
鎂條燃燒放出大量的熱，作引燃劑；
氯酸鉀分解提供氧氣，作助燃劑。
（獨立思考1分鐘，再小組討論2分鐘）
③蒸發(fā)皿中鋪細(xì)沙的作用是什么？
防止蒸發(fā)皿炸裂、
防止生成的熔融物濺出。
④若將氧化鐵換成氧化鎂，該反應(yīng)能否發(fā)生？
為什么？
不能。
Mg比Al活潑，
鋁不能置換出鎂。
三.金屬冶煉的方法 —— 4.電解法
工業(yè)冶煉鎂
【思考】為什么冶煉鎂時電解MgCl2而不是MgO？
(已知：MgO熔點為2852 ℃，MgCl2熔點為714℃)
K Ca Na Mg Al Zn Fe Sn Pb (H) Cu Hg Ag Pt Au
適用范圍：④很活潑的金屬
MgCl2熔點更低，耗能更少，成本更低。
MgCl2 (熔融) Mg + Cl2 ↑
電解
工業(yè)冶煉鈉
2NaCl (熔融) 2Na + Cl2 ↑
電解
三.金屬冶煉的方法 —— 4.電解法
K Ca Na Mg Al Zn Fe Sn Pb (H) Cu Hg Ag Pt Au
適用范圍：④很活潑的金屬
工業(yè)冶煉鋁
電解
冰晶石
2Al2O3 (熔融) 4Al + 3O2 ↑
【小組討論】
①為什么冶煉鋁時電解Al2O3 (熔點為2050℃)，而不是AlCl3
( 熔點為190℃，共價化合物AlCl3在熔融狀態(tài)以分子形式存在)？
②冰晶石在冶煉鋁中起什么作用（提示：該反應(yīng)中冰晶石不作催化劑）？
AlCl3是共價化合物，熔融狀態(tài)不能導(dǎo)電
降低Al2O3 的熔點，作助熔劑。
三.金屬冶煉的方法
1.富集法
2.熱分解法
3.熱還原法
4.電解法
鋁熱反應(yīng)
K Ca Na Mg Al Zn Fe Sn Pb (H) Cu Hg Ag Pt Au
④很活潑的金屬
③較活潑的金屬
②不活潑的金屬
①很不活潑金屬
(物理方法)①
結(jié)論
一般情況下，金屬越活潑，失去電子越 ，該金屬陽離子得到電子越 ，還原出該金屬就越 ，人類使用該金屬的時間也越 。
易
難
難
金屬活動性逐漸增強(qiáng)
(化學(xué)方法)②③④
晚
(1)在自然界中金屬元素都以化合態(tài)的形式存在(　　)
×
(2)一般情況下，越活潑的金屬元素，人類利用的越晚(　　)
(3)熱還原法冶煉金屬時，可以用H2將Mg還原出來(　　)
√
×
(4)鋁熱反應(yīng)的本質(zhì)是用鋁將比鋁活潑性弱的金屬從其化合物中置換出來(　　)
(5)可以通過電解熔融的MgO和AlCl3來制備金屬Mg、Al(　　)
√
×
1.判斷下列說法正誤，并說明理由。
2. 工業(yè)上冶煉金屬一般用熱分解法、熱還原法和電解法。你認(rèn)為選擇方法的主要依據(jù)是( )
A. 金屬在自然界的存在形式
B. 金屬元素在地殼中的含量
C. 金屬熔點高低
D. 金屬陽離子得電子的能力
D
加強(qiáng)廢舊金屬的回收和再利用
學(xué)生活動二
閱讀P99頁第一自然段，回答問題：
目前金屬礦物資源有限，金屬冶煉也會耗能，容易污染環(huán)境，我們應(yīng)該如何合理開發(fā)和利用金屬礦物資源？
第一、提高金屬礦物的利用率；
第二、開發(fā)環(huán)保高效的金屬冶煉方法；
第三、防止金屬腐蝕
第四、加強(qiáng)廢舊金屬的回收和利用
第五、使用其他材料代替金屬材料等
1.金屬鉻的冶煉，采用鋁熱反應(yīng)將三氧化二鉻還原為金屬鉻，請寫出化學(xué)方程式？
Cr2O3+2Al = 2Cr + Al2O3
2.金屬錳的冶煉，采用鋁熱反應(yīng)將二氧化錳還原為金屬錳，請寫出化學(xué)方程式？
3MnO2+4Al =3Mn+ 2Al2O3
3.金屬錳的冶煉，采用鋁熱反應(yīng)將二氧化錳還原為金屬錳，請寫出化學(xué)方程式？
3V2O5+10Al = 6V + 5Al2O3

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