資源簡介

(共26張PPT)
人教版必修第二冊
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)與核心素養(yǎng)】
【學(xué)習(xí)目標(biāo)與核心素養(yǎng)】
學(xué)習(xí)目標(biāo)
1、知道金屬在自然界中的存在形態(tài)。
2、熟知金屬冶煉的方法及其原理。
3、掌握鋁熱反應(yīng)的原理和實驗。
核心素養(yǎng)
1、變化觀念：認(rèn)識金屬冶煉的原理、方法和理解金屬冶煉遵循的一般規(guī)律。
2、社會責(zé)任：認(rèn)識金屬回收的意義，樹立環(huán)保意識。
【引入】
我國古代煉鐵工業(yè)長期領(lǐng)先于世界，我們在西漢初時已經(jīng)懂得用木炭與鐵礦石混合高溫冶煉生鐵，領(lǐng)先歐洲一千余年，南宋末年的工匠又掌握了用焦炭煉鐵，而歐洲最早的英國直到500年后（相當(dāng)于清朝乾隆末年），才掌握這一技術(shù)。
金屬礦物是如何開發(fā)利用的呢？化學(xué)要研究如何合理、高效地開發(fā)利用這些金屬礦物， 將其中的金屬從其化合物無中還原出來，用于生成各種金屬材料。
黃銅礦
赤鐵礦
鋁礦
錳礦
鎢礦
1、金屬元素的存在
一、金屬礦物的開發(fā)利用
(1) 極少數(shù)的不活潑金屬(金、鉑等)以游離態(tài)的形式存在。
(2) 絕大多數(shù)金屬以化合物的形式存在。
(3) 在地殼中，含量最高的金屬元素是鋁，其次是鐵。
2、金屬的冶煉實質(zhì)
冶煉金屬的實質(zhì)是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單質(zhì)。
（化合態(tài)）M n+
得電子
M（游離態(tài)）
（被還原）
K Ca Na Mg Al Zn Fe Sn Pb(H)Cu Hg Ag Pt Au
金屬活動性逐漸減弱
K Ca Na Mg Al Zn Fe Sn Pb(H)Cu Hg Ag Pt Au
金屬活動性不同，還原方法一樣嗎？金屬活動順序與金屬冶煉有關(guān)系嗎？
一、金屬礦物的開發(fā)利用
① 物理提取法：適用于極不活潑的金屬的冶煉。Pt Au
② 熱 分 解 法：適用于金屬活動性順序表中氫以后的金屬冶煉。 Hg Ag
③ 熱 還 原 法：適用于金屬活動性順序表中部的金屬冶煉。 Zn Fe Sn Pb Cu
④ 電 解 法：適用于鉀、鈉、鈣、鋁等活潑金屬的冶煉。 K Ca Na Mg Al
K Ca Na Mg Al Zn Fe Sn Pb(H)Cu Hg Ag Pt Au
K Ca Na Mg Al Zn Fe Sn Pb(H)Cu Hg Ag Pt Au
3、金屬的冶煉方法
一、金屬礦物的開發(fā)利用
3、金屬的冶煉方法
一、金屬礦物的開發(fā)利用
3、金屬的冶煉方法
一、金屬礦物的開發(fā)利用
Fe＋CuSO4===FeSO4＋Cu
【思考與交流】
1. 為什么冶煉鎂時電解MgCl2而不是MgO，冶煉鋁時電解Al2O3而不是AlCl3？(已知：MgO的熔點為2 852 ℃，MgCl2的熔點為118 ℃)
工業(yè)上采用電解法冶煉鋁的材料是Al2O3，而不是AlCl3，這是因為AlCl3是共價化合物，熔融時無法電離出自由移動的離子，不能導(dǎo)電；工業(yè)上采用電解法冶煉鎂的材料是MgCl2，而不是MgO，這是因為MgO雖是離子化合物，但其熔點太高，熔融時會消耗大量熱能，成本較高。
2.為什么越活潑的金屬被人類利用越晚？
因為金屬越活潑，其離子的氧化性越弱，就越難被還原，故制取和利用的時間越晚。
金屬的活潑性與冶煉方法的關(guān)系

金屬單質(zhì)還原性、失電子能力依次減弱
金屬陽離子氧化性、得電子能力依次增強(qiáng)
【歸納總結(jié)】
二、鋁熱反應(yīng)的原理
Fe2O3+ 2Al = 2Fe + Al2O3
高溫
現(xiàn)象：鎂條劇烈燃燒，放出大量的熱，發(fā)出耀眼的白光，紙漏斗內(nèi)劇烈反應(yīng)，紙漏斗被燒穿，有熔融物落入沙中。
鋁
熱
劑
大部分金屬的冶煉都是通過在高溫下發(fā)生的氧化還原反應(yīng)來完成的，常用的還原劑有焦炭、一氧化碳、氫氣等。一些活潑的金屬也可以作為還原劑，將相對不活潑的金屬從其化合物中置換出來，如鋁熱反應(yīng)。
3MnO2 + 4Al = 3Mn + 2Al2O3
高溫
Cr2O3 + 2Al = 2Cr + Al2O3
高溫
二、鋁熱反應(yīng)的原理
【思考與交流】
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、氯酸鉀的作用是什么？引發(fā)反應(yīng)的操作是什么？
鎂條是引燃劑，氯酸鉀為助燃劑，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(nèi)放出更多熱量，從而引發(fā)Al和Fe2O3發(fā)生反應(yīng)。
3、蒸發(fā)皿中鋪少量細(xì)沙的作用是什么？
一是防止蒸發(fā)皿炸裂，二是防止生成的熔融物濺出。
鋁熱反應(yīng)的原理可以應(yīng)用在生產(chǎn)上，如用于焊接鋼軌等。在冶金工業(yè)上也常用這一反應(yīng)原理，使鋁與金屬氧化物反應(yīng)，冶煉釩、鉻、錳等等高熔點金屬。
二、鋁熱反應(yīng)的原理
【思考與討論】
計算表明，生產(chǎn)1 mol 鋁消耗的電能至少為1.8 ×106J，回收鋁質(zhì)飲料罐得到鋁與從鋁土礦制鋁相比，前者的能耗僅為后者的3%~5%。通過對上述數(shù)據(jù)的分析和對比，你想到了什么？請將你的想法和同學(xué)交流。
試從能源消耗和環(huán)境污染兩個角度分析加強(qiáng)廢舊金屬回收利用的重要性。
用鋁土礦生產(chǎn)鋁，能耗高，資源消耗量大，在生產(chǎn)過程中會產(chǎn)生大量的廢氣、廢液及廢渣，對大氣水體及土壤會產(chǎn)生很大污染；而用廢舊飲料罐生產(chǎn)鋁，能耗低，資源消耗量小，對環(huán)境污染很小，變廢為寶，既可以減少廢舊金屬對環(huán)境的污染還可以提高礦物有效利用率，是可持續(xù)發(fā)展的必然要求。
【思考與討論】
金屬礦物資源有限，金屬冶煉也會耗能，容易污染環(huán)境
合理利用礦物資源
途徑
提高金屬礦物的利用率
減少金屬的使用量
加強(qiáng)金屬資源的回收和再利用
使用其他材料代替金屬材料
三、合理利用金屬資源
【資料卡片】
自然資源與可持續(xù)發(fā)展
自然資源是人類社會發(fā)展不可或鑄的自然物質(zhì)基礎(chǔ)，包括土地與土壕資源、礦產(chǎn)資源、生物資源、水資源、能源資源、環(huán)境資源等，根據(jù)其能否再生可以分為可再生資源和不可再生資源。可持續(xù)發(fā)展的目標(biāo)是在滿足人類需要的同時，強(qiáng)調(diào)人類的行為要受到自然界的制約，強(qiáng)調(diào)人類代際之間、人類與其他生物種群之間、不同國家和不同地區(qū)之間的公平。它包括經(jīng)濟(jì)可椅續(xù)發(fā)展、社會可持續(xù)發(fā)展、資源可持續(xù)發(fā)展、環(huán)境可持續(xù)發(fā)展等方面。
自然資源
【課堂練習(xí)】
1.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
2.已知一些金屬的發(fā)現(xiàn)和使用與其金屬活動性有著必然的聯(lián)系。據(jù)此推測，下列事件發(fā)生在鐵器時代之前的是（ ）
A.金屬鈉的使用 B.青銅器的大量使用
C.海水提鎂 D.鋁熱法制鉻
【課堂練習(xí)】
B
3.冶煉金屬一般有下列四種方法：①焦炭法　②水煤氣(或氫氣或一氧化碳)法　③活潑金屬置換法　④電解法。四種方法在工業(yè)上均有應(yīng)用。古代有(Ⅰ)火燒孔雀石煉銅；(Ⅱ)濕法煉銅；現(xiàn)代有(Ⅲ)鋁熱法煉鉻；(Ⅳ)從光鹵石中煉鎂，對它們的冶煉方法的分析不正確的是（ ）
A.(Ⅰ)用① B.(Ⅱ)用②
C.(Ⅲ)用③ D.(Ⅳ)用④
【課堂練習(xí)】
B
4.關(guān)于廢舊金屬處理的下列說法中不正確的是（ ）
A.對廢舊金屬的最好處理方法是回收、再利用
B.重金屬對人體有害，對廢舊重金屬材料的處理方法是填埋
C.廢舊鋼鐵可用于煉鋼，廢鐵屑可用于制鐵鹽
D.照相業(yè)、科研單位和醫(yī)院X光室回收的定影液中，可以提取金屬銀
【課堂練習(xí)】
B
5.鋁能用于冶煉難熔的金屬(如Cr、V、Mn等)，這不是因為（ ）
A.鋁具有還原性
B.鋁具有導(dǎo)電性
C.鋁較Cr、V、Mn等價格便宜
D.冶煉反應(yīng)放出大量的熱
【課堂練習(xí)】
B
6.下列說法錯誤的是（ ）
A.有些活潑金屬(如鋁)可用作熱還原法的還原劑
B.加強(qiáng)熱，使氧化銅在高溫條件下分解可制備單質(zhì)銅
C.金屬冶煉的實質(zhì)是金屬陽離子得到電子被還原成金屬原子
D.回收舊金屬可以重新制成金屬或它們的化合物
【課堂練習(xí)】
B
人教版必修第二冊
謝謝觀看第八章　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
教材分析
本節(jié)重點在于揭示和說明化學(xué)在金屬礦物，海水統(tǒng)都和化石格料開發(fā)利用中的作用，突出了兩個方面的主題、一是化學(xué)為開發(fā)和用白然資蛋秘供了科學(xué)依據(jù)：二是保護(hù)資源和保護(hù)環(huán)境對化學(xué)的品用和發(fā)根提品新的要求。簡言之，自然資源的開發(fā)利用離不開化學(xué)。化學(xué)只有不斷創(chuàng)新和發(fā)展才能滿足人類社會可持續(xù)發(fā)展的需求。
教材從金屬礦物的開發(fā)利用引入，通過金屬治煉的基本原理使學(xué)生認(rèn)識到化學(xué)是治金工業(yè)的重要依據(jù)。化學(xué)（包括電化學(xué)）方法是金屬由化合物轉(zhuǎn)變成單質(zhì)的基本方法，從而對金屬治煉的常用方法進(jìn)行比較系統(tǒng)的學(xué)習(xí)。此外，教材通過一些欄目，如“思考與討論”中鋁的冶煉和鋁制品的回收，幫助學(xué)生認(rèn)識金屬治煉過程往往需要消耗大量的能量，也容易造成嚴(yán)重的環(huán)境污染，因此，改進(jìn)工藝條件、節(jié)能降耗、回收廢舊金屬制品等，就成了與金屬治煉同樣重要的問題。
金屬礦物的開發(fā)利用是本節(jié)第一部分內(nèi)容。 本節(jié)關(guān)于金屬冶煉原理的教學(xué)，學(xué)生已有一定的基礎(chǔ)。學(xué)生在初中化學(xué)中已經(jīng)學(xué)習(xí)了利用還原劑- -氧化碳、氫 氣或碳單質(zhì)與金屬氧化物在加熱或高溫條件下反應(yīng)，將金屬從其化合物中還原出來。初中教材對于金屬的冶煉重點介紹了工業(yè)上鐵的冶煉原理，學(xué)生已逐步建立起利用還原劑從金屬氧化物中獲取金屬單質(zhì)的方法;同時通過對金屬活動性順序的學(xué)習(xí)，知道了金屬與鹽反應(yīng)的一般規(guī)律。這些知識的學(xué)習(xí)為高中系統(tǒng)學(xué)習(xí)金屬冶煉的一般原理、總結(jié)提煉金屬的一般方法提供了知識儲備。高中化學(xué)必修第一冊中， 學(xué)生又學(xué)習(xí)了有關(guān)金屬及其化合物的化學(xué)性質(zhì)和氧化還原反應(yīng)等知識。此時，再對金屬礦物的開發(fā)利用進(jìn)行系統(tǒng)化學(xué)習(xí)也就順理成章、水到渠成。根據(jù)新課程標(biāo)準(zhǔn)的要求和對教材內(nèi)容的分析，可以形成如下圖所示的本節(jié)類容第一課時“金屬礦物的開發(fā)利用”教學(xué)設(shè)計主線圖。
【學(xué)習(xí)目標(biāo)】
1、知道金屬在自然界中的存在形態(tài)。
2、熟知金屬冶煉的方法及其原理。
3、掌握鋁熱反應(yīng)的原理和實驗。
【核心素養(yǎng)】
1、變化觀念：認(rèn)識金屬冶煉的原理、方法和理解金屬冶煉遵循的一般規(guī)律。
2、社會責(zé)任：認(rèn)識金屬回收的意義，樹立環(huán)保意識。
重點：金屬的冶煉原理；
難點：金屬活動順序與金屬冶煉方法的關(guān)系。
【課前準(zhǔn)備】多媒體、鋁熱劑、Mg、KClO3等
【教學(xué)過程】
【引入】
我國古代煉鐵工業(yè)長期領(lǐng)先于世界，我們在西漢初時已經(jīng)懂得用木炭與鐵礦石混合高溫冶煉生鐵，領(lǐng)先歐洲一千余年，南宋末年的工匠又掌握了用焦炭煉鐵，而歐洲最早的英國直到500年后（相當(dāng)于清朝乾隆末年），才掌握這一技術(shù)。
【過渡】
金屬礦物是如何開發(fā)利用的呢？化學(xué)要研究如何合理、高效地開發(fā)利用這些金屬礦物， 將其中的金屬從其化合物無中還原出來，用于生成各種金屬材料。
【講解】
一、金屬礦物的開發(fā)利用
1、金屬元素的存在
(1) 極少數(shù)的不活潑金屬(金、鉑等)以游離態(tài)的形式存在。
(2) 絕大多數(shù)金屬以化合物的形式存在。
(3) 在地殼中，含量最高的金屬元素是鋁，其次是鐵。
2、金屬的冶煉實質(zhì)
冶煉金屬的實質(zhì)是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單質(zhì)。
【提問】金屬活動性不同，還原方法一樣嗎？金屬活動順序與金屬冶煉有關(guān)系嗎？
3、金屬的冶煉方法
① 物理提取法：適用于極不活潑的金屬的冶煉。Pt Au
② 熱分解法：適用于金屬活動性順序表中氫以后的金屬冶煉。 Hg Ag
③ 熱還原法：適用于金屬活動性順序表中部的金屬冶煉。 Zn Fe Sn Pb Cu
④ 電解法：適用于鉀、鈉、鈣、鋁等活潑金屬的冶煉。 K Ca Na Mg Al
【思考與交流】
1. 為什么冶煉鎂時電解MgCl2而不是MgO，冶煉鋁時電解Al2O3而不是AlCl3？(已知：MgO的熔點為2 852 ℃，MgCl2的熔點為118 ℃)
2.為什么越活潑的金屬被人類利用越晚？
【歸納總結(jié)】
【演示實驗】
二、鋁熱反應(yīng)的原理
大部分金屬的冶煉都是通過在高溫下發(fā)生的氧化還原反應(yīng)來完成的，常用的還原劑有焦炭、一氧化碳、氫氣等。一些活潑的金屬也可以作為還原劑，將相對不活潑的金屬從其化合物中置換出來，如鋁熱反應(yīng)。
2Al＋Fe2O32Fe＋Al2O3
現(xiàn)象：鎂條劇烈燃燒，放出大量的熱，發(fā)出耀眼的白光，紙漏斗內(nèi)劇烈反應(yīng)，紙漏斗被燒穿，有熔融物落入沙中。
【思考與交流】
1、鋁熱反應(yīng)需要高溫條件，是否還需要持續(xù)加熱？
2、實驗中，鎂條、氯酸鉀的作用是什么？引發(fā)反應(yīng)的操作是什么？
3、蒸發(fā)皿中鋪少量細(xì)沙的作用是什么？
【化學(xué)與生活】
鋁熱反應(yīng)的原理可以應(yīng)用在生產(chǎn)上，如用于焊接鋼軌等。在冶金工業(yè)上也常用這一反應(yīng)原理，使鋁與金屬氧化物反應(yīng)，冶煉釩、鉻、錳等等高熔點金屬。
【思考與討論】
計算表明，生產(chǎn)1 mol 鋁消耗的電能至少為1.8 ×106J，回收鋁質(zhì)飲料罐得到鋁與從鋁土礦制鋁相比，前者的能耗僅為后者的3%~5%。通過對上述數(shù)據(jù)的分析和對比，你想到了什么？請將你的想法和同學(xué)交流。
試從能源消耗和環(huán)境污染兩個角度分析加強(qiáng)廢舊金屬回收利用的重要性。
【講解】
三、合理利用金屬資源
金屬礦物資源有限，金屬冶煉也會耗能，容易污染環(huán)境，合理利用礦物資源。
【資料卡片】自然資源與可持續(xù)發(fā)展
資源、生物資源、水資源、能源資源、環(huán)境資源等，根據(jù)其能否再生可以分為可再生資源和不可再生資源。可持續(xù)發(fā)展的目標(biāo)是在滿足人類需要的同時，強(qiáng)調(diào)人類的行為要受到自然界的制約，強(qiáng)調(diào)人類代際之間、人類與其他生物種群之間、不同國家和不同地區(qū)之間的公平。它包括經(jīng)濟(jì)可椅續(xù)發(fā)展、社會可持續(xù)發(fā)展、資源可持續(xù)發(fā)展、環(huán)境可持續(xù)發(fā)展等方面。
【課堂練習(xí)】
1.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
2.已知一些金屬的發(fā)現(xiàn)和使用與其金屬活動性有著必然的聯(lián)系。據(jù)此推測，下列事件發(fā)生在鐵器時代之前的是( )
A.金屬鈉的使用 B.青銅器的大量使用
C.海水提鎂 D.鋁熱法制鉻
3.冶煉金屬一般有下列四種方法：①焦炭法　②水煤氣(或氫氣或一氧化碳)法　③活潑金屬置換法　④電解法。四種方法在工業(yè)上均有應(yīng)用。古代有(Ⅰ)火燒孔雀石煉銅；(Ⅱ)濕法煉銅；現(xiàn)代有(Ⅲ)鋁熱法煉鉻；(Ⅳ)從光鹵石中煉鎂，對它們的冶煉方法的分析不正確的是( )
A.(Ⅰ)用① B.(Ⅱ)用②
C.(Ⅲ)用③ D.(Ⅳ)用④
4.關(guān)于廢舊金屬處理的下列說法中不正確的是( )
A.對廢舊金屬的最好處理方法是回收、再利用
B.重金屬對人體有害，對廢舊重金屬材料的處理方法是填埋
C.廢舊鋼鐵可用于煉鋼，廢鐵屑可用于制鐵鹽
D.照相業(yè)、科研單位和醫(yī)院X光室回收的定影液中，可以提取金屬銀
5.鋁能用于冶煉難熔的金屬(如Cr、V、Mn等)，這不是因為( )
A.鋁具有還原性
B.鋁具有導(dǎo)電性
C.鋁較Cr、V、Mn等價格便宜
D.冶煉反應(yīng)放出大量的熱
6.下列說法錯誤的是( )
A.有些活潑金屬(如鋁)可用作熱還原法的還原劑
B.加強(qiáng)熱，使氧化銅在高溫條件下分解可制備單質(zhì)銅
C.金屬冶煉的實質(zhì)是金屬陽離子得到電子被還原成金屬原子
D.回收舊金屬可以重新制成金屬或它們的化合物
【教學(xué)反思】
金屬的冶煉是本節(jié)的重點內(nèi)容，在進(jìn)行這部分內(nèi)容的教學(xué)時，不能僅簡單地停留在集中常見金屬的冶煉原理上，而應(yīng)該引導(dǎo)學(xué)生結(jié)合氧化還原反應(yīng)原理，金屬活動順序及其應(yīng)用等化學(xué)基本原理和基礎(chǔ)知識，充分調(diào)動學(xué)生思維，采用探究、比較、歸納等教學(xué)手段總結(jié)金屬冶煉的一般原理和方法，尤其是在具體的學(xué)習(xí)過程中，要促進(jìn)學(xué)生核心觀念的形成。

展開更多......

收起↑