第八章第一节第一课时 金属矿物的开发利用 课件

(共22张PPT)
第一节 自然资源的开发利用
第八章 化学与可持续发展
01
学习目标
CONTENT
金属元素在自然界中的存在形式
02
03
金属的冶炼原理
常见金属的冶炼方法
自然资源的开发利用
一、金属元素在自然界中的存在形式
金属
游离态
化合态
金、银、铂等极少数不活泼金属
钠、镁、铝等绝大多数金属
（单质）
（化合物）
金矿Au
铂矿Pt
孔雀石CuCO3·Cu(OH)2
黄铜矿CuFeS2
问题1：人们在生活和生产中使用的金属材料多是合金或纯金属，如何从矿石中得到金属单质？
二、金属的冶炼原理
①定义：将金属从其化合物中还原出来的过程，工业上称之为金属的冶炼。
②实质：
Mn+ M
正价
0价
+ne-
得电子，被还原
③冶炼步骤：
矿石
富集
精炼
金属单质
冶炼
金属活动性顺序
K Ca Na Mg Al Zn Fe Sn Pb (H) Cu Hg Ag Pt Au
约200年前
约3000年前
约5000年前
二、金属的冶炼原理
金属越活泼、就越难冶炼。
三、金属的冶炼方法
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
物理提
取法
（一）、物理方法
淘金原理：
金的密度比沙大
《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。
（二）、化学方法
1．电解法
冰晶石Na3AlF6的作用是降低Al2O3的熔化温度 ，作助溶剂。
（1）冶炼钠：
（3）冶炼铝：
（2）冶炼镁：
三、金属的冶炼方法
物质 MgO Al2O3 MgCl2 AlCl3
熔点/oC 2852 2054 714 190（以分子形式存在）
沸点/oC 3600 2980 1412 180
已知有关物质的熔沸点数据如下表:
因为MgO的熔点远高于MgCl2,所以电解熔融的MgO需要更多的能量,更高的温度,成本更高。
AlCl3的熔点很低,且沸点比熔点低,易升华; 熔融时不存在离子,不能导电,故不能被电解。
原料为什么选择 MgCl2 、Al2O3？
2.热还原法
常用还原剂：CO、H2、C(焦炭)、活泼金属
Fe2O3 + 3CO == 2Fe + 3CO2
高温
CuO + H2 == Cu + H2O
高温
古代高炉炼铁
三、金属的冶炼方法
铝热反应
Fe2O3+2Al 2Fe + Al2O3
高温
3MnO2+4Al 3Mn+ 2Al2O3
高温
Cr2O3+2Al 2Cr + Al2O3
高温
3Co3O4+8Al 9Co + 4Al2O3
高温
3V2O5+10Al 6V+ 5Al2O3
高温
铝热剂
原理：
活泼金属置换不活泼金属。
现象： 镁条剧烈燃烧，发出耀眼的白光，放出大量的热；纸漏斗的下部被烧穿，有熔融物落入蒸发皿。
铝热反应
镁条为引燃剂，氯酸钾为助燃剂
应用：焊接钢轨,定向爆破,冶炼钒、铬、锰等高熔点金属。
3.热分解法
古代炼丹术士葛洪的《抱朴子》中“丹砂烧之成水银”
HgS ===2Hg + S
2Ag2O ==== 4Ag + O2 ↑
△
冶炼银
冶炼汞
4、其他方法
Fe + CuSO4 = Cu + FeSO4
湿法炼铜
火法炼铜
O2+ Cu2S ==== Cu + SO2
高 温
三、金属的冶炼方法
课本99页
铝土矿
萤石
氧化铝
冰晶石
铝锭
碳素电极
液态铝
石油焦和沥青焦
电解
启示1：从铝土矿制铝消耗的能量要远远高于回收铝制饮料罐得到铝消耗的能量，因而在实际生产过程中要考虑成本。
启示2：加强废旧金属的回收和再利用是合理开发和利用金属资源的重要途径。在日常生活中要大力倡导金属垃圾的分类回收和再利用。
启示3：实际生产中，从金属矿物到纯净金属的冶炼过程是一个复杂的过程，在得到所需产品的同时也会产生废弃物，因此必须考虑废弃物的处理对环境的影响，形成绿色化学观念和可持续发展的意识。
利用铝土矿制取氧化铝
① ；
② ；
③： 。
① ； ②
AlO2-＋2H2O＋CO2===Al(OH)3↓＋HCO3-
a．酸溶法
a．碱溶法
；
四、合理开发和利用金属矿物
（1）提高金属矿物的利用
（2）开发环保高效的金属冶炼方法
（3）防止金属的腐蚀
（4）加强废旧金属的回收和再利用
（5）使用其他材料代替金属材料
原因：（1）资源有限且分布不均
（2）金属的冶炼消耗许多能量
（3）金属冶炼造成环境污染
（4）金属腐蚀造成大量损失
途径：
课堂总结
2.下列氧化物不能跟铝粉组成铝热剂的是 ( ）
A.WO3 B.MnO2 C.MgO D.V2O5
C
1.下列反应原理不符合工业冶炼金属实际情况的是（ ）
A、
B、
C、
D、
2MgO ===
HgO ===
△
2 2Hg + O2 ↑
3MnO2+4Al === 3Mn+ 2Al2O3
高温
电解
2Mg + O2 ↑
Fe3O4+4CO === 3Fe + 4CO2
高温
C
【课堂检测】
3、下列有关金属冶炼的说法中，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．用碳粉或铝粉还原铁矿石可以获取金属Fe
C．通过电解NaCl溶液的方法可以获取金属Na
D．冶炼铜的常用方法有火法炼铜和湿法炼铜
4.工业上冶炼金属一般用热分解法、热还原法和电解法。你认为选择方法的主要依据是 （ ）
A.金属在自然界的存在形式 B.金属元素在地壳中的含量
C.金属熔点高低 D.金属阳离子得电子的能力
C
D
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