化学人教版（2019）必修第二册第八章第一节金属的冶炼（共30张ppt）

(共30张PPT)
我国古代炼铁工业长期领先于世界，我们在西汉初时已经懂得用木炭与铁矿石混合高温冶炼生铁，领先欧洲一千余年，南宋末年的工匠又掌握了用焦炭炼铁，而欧洲最早的英国直到500年后（相当于清朝乾隆末年），才掌握这一技术。
金属矿物是如何开发利用的呢？
导
第一节 自然资源的开发利用
第1课时 金属矿物的开发利用
必修第二册 第八章 化学与可持续发展
【学习目标】
1.了解金属在自然界中的存在形式，掌握金属冶炼的一般方法和原理。
2.以金属矿物的开发利用为例，了解依据物质的性质及其变化综合利用资源的方法，体会化学对促进人与自然和谐相处的意义。
【重难点】
金属的冶炼的原理和方法
阅读教材第98页第二段，思考：金属在自然界中的存在形态。
思
人类最早是在由天而降的陨石中获得单质铁的，陨石中含铁量高达90%以上。
济 南 陨 铁
陨铁：从外太空陨落到地面的含铁较多的陨石或纯铁。陨铁的使用始于4500多年前，
新 疆 陨 铁
南极洲陨铁
绝大多数金属以化合物的形式存在于矿石中。
萤石
白云石CaMg[CO3]2
铝土矿Al2O3
钨矿
锌矿
一.金属的存在
金属在自然界中的存在主要有两种形式，
一种是游离态，一种是化合态。
极少数不活泼金属元素（如：金、铂等）以游离态的形式存在，
其他绝大多数金属都是以化合态存在于自然界。
在化合物中金属显正价。
展
古代
现代
冶炼过程中为什么要粉碎矿石？
由化合态（化合物）
制备游离态（单质）
除去杂质
提高金属的比例
制备高纯度的金属
二.金属冶炼的方法
金属冶炼的一般步骤
增大接触面积，提高反应速率，提高原料利用率
二.金属冶炼的方法
金属冶炼原理与实质
(1)原理：
将金属从其化合物中还原出来用于生产制造各种金属材料的过程。
(2)实质：
用还原剂使化合态的金属得到电子变成金属单质，
即：Mn＋＋ne－→M
根据金属元素活泼性的不同，金属冶炼的方法也各不相同。
阅读教材第98页，归纳常见的金属冶炼方法，分别适用于哪些金属的冶炼？为什么？
思
1.热分解法（适合一些不活泼金属）
2HgO === 2Hg + O2 ↑
加热
2Ag2O === 4Ag + O2 ↑
加热
二.金属冶炼的方法
展
2.热还原法（适用于大部分金属）
二.金属冶炼的方法
展
CuO + H2 ＝ Cu + H2O
△
Fe2O3 + 3CO ＝ 2Fe + 3CO2
高温
2Fe2O3 + 3C ＝ 4Fe + 3CO2
高温
常见的还原剂：
焦碳、一氧化碳、氢气等
铜 镜
汉武帝时铜币
先秦刀币
冶炼金属要追溯到古代，公元前6000年到7000年左右，人们就能冶炼出铜。
古代中国劳动人民用木炭炼铁
我国在西汉初时已经懂得用木炭与铁矿石混合高温冶炼生铁，领先欧洲一千余年。南宋末年的工匠又掌握了用焦炭炼铁，而欧洲最早的英国直到500年后（相当于清朝乾隆末年），才掌握这一技术。
【铝热反应】
反应现象：
Fe2O3+2Al === 2Fe + Al2O3
高温
铝热剂
镁条剧烈燃烧，放出大量的热，发出耀眼的白光，纸漏斗内剧烈反应，纸漏斗被烧穿，有熔融物落入沙中。
3MnO2+4Al === 3Mn+ 2Al2O3
高温
Cr2O3+2Al === 2Cr + Al2O3
高温
3Co3O4+8Al === 9Co + 4Al2O3
高温
其它铝热反应
【结论】
铝是常用的还原剂，在一定的条件下与某些金属氧化物反应，把其中的金属还原成单质。
铝热反应的应用
铝热反应的原理可以应用在生产上，如用于焊接钢轨等。在冶金工业上也常用这一反应原理，使铝与金属氧化物反应，
冶炼钒、铬、锰等高熔点金属。
2Al2O3(熔融)===== 4Al + 3O2↑
电解
冰晶石
2NaCl(熔融) ==== 2Na + Cl2↑
电解
MgCl2(熔融) ==== Mg + Cl2↑
电解
3.电解法
在金属活动性顺序中，钾、钠、钙、铝等几种金属的还原性很强，这些金属都很容易失去电子，因此不能用一般的方法和还原剂使其从化合物中还原出来，而只能用通电分解其熔融盐或氧化物的方法来冶炼。
二.金属冶炼的方法
展
4.物理富集法：适用于极不活泼的金属 Pt Au
《浪淘沙》
-刘禹锡
日照澄洲江雾开，
涛金女伴满江隈。
美人首饰侯王印，
尽是沙中海底来。
展
5.其他方法
Fe+CuSO4== Cu+FeSO4
湿法炼铜
Cu2S + O2 === 2Cu + SO2
高温
火法炼铜
利用溶液中发生的化学反应，对原料中的金属进行提纯和分离。
二.金属冶炼的方法
展
【思考与讨论】 ① 冶炼金属镁用电解熔融MgCl2的方法，而不采用电解熔融MgO的方法，为什么？
因为MgO的熔点很高。
二.金属冶炼的方法
思+展+评
【思考与讨论】 ② 冶炼金属铝用电解熔融Al2O3 的方法，而不采用电解熔融AlCl3的方法，为什么？
因为AlCl3是共价化合物，熔融不导电，故冶炼金属铝采用电解熔融Al2O3和Na3AlF6（冰晶石，作用是降低Al2O3 的熔点）混合物的方法，而不采用电解熔融AlCl3的方法。
二.金属冶炼的方法
思+展+评
【思考与讨论】 ③铝元素是地壳中含量最高的金属元素，为什么铝的发现和使用却比铜和铁要晚得多？
铝是一种非常活泼的金属，用一般的还原剂很难将其还原，工业上采用最强的还原手段——电解法进行冶炼，而铜和铁的还原用一般的还原剂就可以实现，所以铝的发现和使用比铜和铁要晚的多。
二.金属冶炼的方法
思+展+评
金属活动性顺序
K Ca Na Mg Al Zn Fe Sn Pb (H) Cu Hg Ag Pt Au
电解法
热还原法
热分
解法
富集
法
二.金属冶炼的方法
总结：不同的金属，冶炼方法不同
n +
M
得电子
M
（被还原）
因为金属离子的得电子能力不同，所以冶炼方法不同。
一般根据金属活动性顺序判断金属的冶炼方法
金属活动 顺序
金属失电子能力
金属离子的得电子
主要冶炼方法
K、Ca、Na、Mg、Al
Zn、Fe、Sn、Pb（H）、Cu
Hg、Ag
强————————————→弱
弱————————————→强
电解法
热还原法
热分解法
(1)提高金属矿物的利用率；
(2)开发环保高效的金属冶炼方法；
(3)防止金属的腐蚀；
(4)使用其他材料代替金属材料，减少金属的使用量；
(5)加强废旧金属的回收和再利用。
三.金属的回收和资源保护
课堂小结
1.下列有关金属冶炼的说法不正确的是（ ）
A.金属冶炼的实质是金属阳离子被还原成单质
B.用炭粉或铝粉还原铁矿石可以获取金属Fe
C.通过电解MgCl2溶液的方法可以获取金属Mg
D.冶炼铜的常用方法有火法炼铜和湿法炼铜
【答案】C
【达标检测】
2.金属锂是密度最小的金属，等质量的金属锂能释放出更多的电子，故常用来制造高能量电池。已知锂的金属性介于钠和镁之间，则下列能冶炼出金属锂的方法是（ ）
A.电解法 B.热还原法
C.热分解法 D.铝热法
【答案】A
【达标检测】