資源簡介

(共30張PPT)
8.1.1 自然資源的開發利用
金屬礦物的開發利用
核心素養目標
1. 宏觀辨識與微觀探析
能從宏觀上認識金屬礦物資源的開發利用，理解不同金屬冶煉方法的宏
觀現象；從微觀角度分析金屬冶煉過程中氧化還原反應的本質，建立宏觀 - 微觀
之間的聯系。
2. 科學探究與創新意識
通過對金屬冶煉方法的探究，培養科學探究能力；鼓勵學生對現有金屬冶
煉方法進行創新思考，探索環保高效的新冶煉方法，以提高金屬礦物的利用率。
3. 科學態度與社會責任
認識到地球上金屬礦物資源的有限性和分布不均，樹立資源保護意識；理
解金屬冶煉過程中的能耗和環境污染問題，培養學生關注社會可持續發展的責
任感，積極倡導回收和再利用廢舊金屬等資源節約行為。
學習重難點
重點：
1. 不同金屬的冶煉方法，如加熱分解法、電解法、熱還原法等，以及對應的
原理和典型反應。
2. 金屬礦物資源的綜合利用途徑。
3. 以金屬礦物為例，理解自然資源開發利用中的環境與發展問題。
難點：
1. 從氧化還原反應的本質理解不同金屬冶煉方法的選擇依據。
2. 如何引導學生建立資源有限和可持續發展的觀念，將科學知識轉化為社會
責任感，落實到實際行動中。
1. 金屬元素在自然界的存在形式
游離態的銀
磁鐵礦(Fe3O4)
黃鐵礦(FeS2)
黃銅礦(CuFeS2)
鋁土礦(Al2O3)
游離態的金
游離態的鉑
1. 金屬元素在自然界的存在形式
存在形態
絕大多數金屬元素（如Na、K、Ca等）
極少數不活潑金屬元素（如Au、Pt等）
游離態
化合態
2. 金屬冶煉原理
實質：將金屬元素從化合態還原為游離態：
概念：將金屬礦物中的金屬從其化合物中還原出來，用于生產
各種金屬材料的過程。
思考討論
1. 為什么不同歷史時期人類使用的器具材質不同呢？受到哪些因素的影響？
思考討論
2. 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系嗎？
K Ca Na Mg Al Zn Fe Sn Pb (H) Cu Hg Ag Pt Au
金屬活動性由強逐漸減弱
3. 金屬冶煉的方法
（1）金屬冶煉方法與金屬活動性的關系
K Ca Na Mg Al Zn Fe Sn Pb (H) Cu Hg Ag Pt Au
金屬活動性由強逐漸減弱
金屬陽離子得電子能力逐漸增強
電解法
電解法
熱分
解法
物理方法
3. 金屬冶煉的方法
（2）金屬冶煉的方法——熱分解法
適用對象：不活潑金屬Hg、Ag
3. 金屬冶煉的方法
（2）金屬冶煉的方法——熱還原法
適用對象：較活潑金屬
（金屬活動性排在Al之后和Hg之前的大多數金屬）
鋁熱反應
[現象]
鎂條劇烈燃燒，放出大量的熱，發出耀眼的白光，紙漏斗內劇烈反應，紙漏斗被燒穿，有熔融物落入沙中。
[原理]
鋁熱反應
（1）概念：鋁與某些難熔金屬氧化物（如Fe2O3、Cr2O3、MnO2等）在高溫下發生的置換反應稱為鋁熱反應。
（2）鋁熱劑：鋁粉和某些難熔金屬氧化物（如Fe2O3、Cr2O3、MnO2等）以一定比例形成的混合物。
（3）反應特點：在高溫下進行，反應迅速并劇烈放熱，新生成的金屬單質呈熔融態且易于Al2O3（固態）分離。
（4）應用：冶煉金屬、焊接鋼軌等。
3. 金屬冶煉的方法
（2）金屬冶煉的方法——電解法
適用對象：非常活潑的金屬K、Ca、Na、Mg、Al
Na3AlF6
作用：降低熔融
時的溫度
思考討論
1. 制取金屬鉀、鈉、鎂時，為何電解熔融的KCl、NaCl、MgCl2 而不電解熔融的 K2O、 Na2O、 MgO？
物質 MgO Al2O3 MgCl2 AlCl3
熔點/℃ 2852 2054 714 190（以分子形式存在）
沸點/℃ 3600 2980 1412 180
K2O、Na2O、MgO的熔點高，熔融時消耗大量熱能，增加生產成本
思考討論
2. 制取金屬鋁時，為什么電解熔融Al2O3而不電解熔融AlCl3？
物質 MgO Al2O3 MgCl2 AlCl3
熔點/℃ 2852 2054 714 190（以分子形式存在）
沸點/℃ 3600 2980 1412 180
氯化鋁是共價化合物，熔融態氯化鋁不導電，不能電離出Al3+
拓展延伸
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。
濕法煉銅：
Fe＋CuSO4===FeSO4＋Cu
火法煉銅：
Cu2S＋O2===2Cu＋SO2
高溫
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……入大旋風爐，連烹(灼燒) 三日三夜，方見成銅。
——明·陸容《菽園雜記》
易錯提醒
根據金屬的活動性采用相應的冶煉方法。在金屬活動性順序
中，金屬的位置越靠前越難被還原,金屬的位置越靠后越容易被還
原。工業上冶煉金屬要綜合考慮反應原理、生產條件、經濟效益
、安全性、環境污染等眾多因素。
電解法煉鉀
電解生成的鉀會分散在鉀的熔融鹽中，導
致無法把鉀分離出來。
×
√
4. 金屬礦物的合理開發和利用
（1）原因
①金屬資源有限且分布不均勻
②金屬的冶煉消耗許多能量
③金屬冶煉造成環境污染
④金屬腐蝕造成大量損失
4. 金屬礦物的合理開發和利用
計算表明，生產1 mol鋁消耗的電能至少為1.8×106 J，回收
鋁制飲料罐得到鋁與從鋁土礦得到鋁相比，前者的能耗僅為后者的
3%～5%。通過對上述數據的分析和比較，你想到了什么？
4. 金屬礦物的合理開發和利用
（2）措施
①提高金屬礦物的利用率
②使用其他材料代替金屬材料
③加強廢舊金屬的回收和再利用
④開發環保高效的金屬冶煉冶煉方法
⑤防止金屬的腐蝕
課堂小結
1. 下列說法正確的是（ ）
A．金屬的冶煉原理就是利用氧化還原反應，在一定條件下將金
屬從其化合物中還原出來
B．冶煉金屬時，必須加入一種物質作為還原劑
C．金屬由化合態變為游離態，可能被還原，也可能被氧化D．金屬被發現和應用得越早，其在地殼中的含量越高
隨堂練習
A
2. 下列有關金屬冶煉的敘述中正確的是 （ ）
A．銅作為人類應用最早的金屬,其冶煉方法也較為簡單,多用熱
分解法煉銅
B．高爐煉鐵采用的是熱還原法
C．電解熔融氯化鋁可以制得高純度的鋁
D．工業上常使用電解熔融氧化鎂的方法制金屬鎂
隨堂練習
B
3. 金屬鋰是密度最小的金屬，等質量的金屬鋰能釋放出更多的電子，故常用來制造高能量電池。已知鋰的金屬性介于鈉和鎂之間，則下列方法能冶煉出金屬鋰的是（ ）
A．電解法 B．熱還原法
C．熱分解法 D．鋁熱法
隨堂練習
A
4. 北宋沈括《夢溪筆談》中記載:“信州鉛山有苦泉,流以為澗。挹其水熬之則成膽礬,烹膽礬則成銅。熬膽礬鐵釜,久之亦化為銅”。下列有關敘述錯誤的是（ ）
A. 膽礬的化學式為CuSO4
B. 膽礬可作為濕法冶銅的原料
C. “熬之則成膽礬”是濃縮結晶過程
D. “熬膽礬鐵釜,久之亦化為銅”是發生了置換反應
隨堂練習
A
5. 關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、科研單位和醫院X光室回收的定影液中，可以提取
金屬銀
隨堂練習
B
6. 下列金屬冶煉的反應原理不正確的是（ ）
A．
B．
C．
D．
隨堂練習
B
謝謝觀看

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