8.1.1 金属矿物的开发利用 课件 (共30张PPT) 2022-2023学年高一下学期化学人教版（2019）必修第二册

(共30张PPT)
第1课时 金属矿物的开发利用
人类最早发现和应用的金属
C + 2CuO == CO2 ↑ + 2Cu
高温
铜是人类第一种大量使用的金属，结束了漫长的“石器时代”。
铜 镜
汉武帝时铜币
先秦刀币
在公元前6000年到7000年左右，人类开始迈进了象征古代文明开端的“铜器时代”。
资料卡片
Cu2(OH)2CO3 ＝ 2CuO + H2O + CO2↑
孔雀石
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。
古代阿拉伯人曾传说“天上的金雨落进沙漠里变成了黑色的铁”。
济 南 陨 铁
新 疆 陨 铁
南极洲陨铁
(1)金属在自然界中的存在形式？
　
(2)金属冶炼指的是什么？
金、铂等为游离态
得电子，被还原
Mn+ 　　　　M
+ n e-
主要是化合态
将金属从其化合物中还原出来，使之转变为单质的过程。
1、金属的冶炼
冶炼金属的步骤：
矿石富集→金属冶炼→精炼
法国皇帝拿破仑是一个喜欢炫耀自己的人。他常常大摆宴席，宴请天下宾客。每次宴会，他总是摆出一副高人一等的样子。餐桌上的用具几乎全是用银制成的，唯有他自己用的那一个碗却是铝制品。
思考与交流
由于早期炼铝十分困难，所以铝的价格十分昂贵，一度超越金银之上，直至19世纪上半叶，铝还是欧洲许多高级珠宝店的高档货。
为什么贵为法国皇帝，在当时却不用高贵而亮丽的银碗，而用色泽要暗得多的铝碗呢？
自从美国青年化学家霍尔发明电解制铝法后，制铝工艺不断改进，现在人们已经熟练掌握了从铝土矿（主要成 分是Al2O3）中冶炼铝的技术，使得制铝成本大大下降，使铝走入千家万户。
电解槽
2Al2O3 (熔融) 4Al ＋ 3O2 ↑
电解
冰晶石
反应原理:
古代中国劳动人民用木炭炼铁
我国古代炼铁工业长期领先于世界，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。
反应原理:
Fe2O3＋3CO 2Fe＋3CO2
高温
铁矿石
焦炭
空气
石灰石
主要原料：
电解法
热还原法
热分解法
工业上 如何冶炼铝和铁 为什么铁和铝的冶炼方法不同？
金属越活泼，越难冶炼
2、金属冶炼方法的确定—由金属活泼性决定
K Ca Na Mg Al Zn Fe Sn Pb（H）Cu Hg Ag
弱
强
电解法
还原法
Fe2O3＋3CO 2Fe＋3CO2
高温
2Al2O3 (熔融) 4Al ＋ 3O2 ↑
电解
冰晶石
3、金属冶炼的方法
（1）物理方法
用于提取最不活泼的金属。Au、Pt等金属在自然界中主要以单质形式存在，可用物理方法分离得到。
如“沙土淘金”就是利用水冲洗沙子，将沙土冲走，剩下密度很大的金砂，再进一步分离便可得到金属金(Au) 。
3、金属冶炼的方法举例
（2）热分解法
2HgO 2Hg ＋ O2 ↑
加热
2Ag2O 4Ag＋O2 ↑
加热
适合一些不活泼金属（一般是Hg及Hg后的金属）
（常用的还原剂有：焦炭、CO、H2 等）
（3）热还原法（Zn—Cu中等较活泼金属）
Fe2O3＋3CO 2Fe＋3CO2
高温
2CuO + C 2Cu + CO2↑
高温
高炉炼铁
主要反应
WO3 + 3H2 W + 3H2O
高温
（4）电解法
MgCl2 (熔融) Mg ＋ Cl2 ↑
电解
2NaCl (熔融) 2Na＋Cl2 ↑
电解
2Al2O3 (熔融) 4Al ＋ 3O2 ↑
电解
冰晶石
铝土矿
适合一些非常活泼金属（ Zn前金属）
火法炼铜 Cu2S+O2====2Cu+SO2
湿法炼铜：Fe+CuSO4=FeSO4+Cu
高温
（5）其他方法
镁条为引燃剂
氯酸钾为助燃剂
铝热剂：铝与氧化铁的混合物
铝热反应
铝热反应以铝粉和金属氧化物在高温
条件下反应获得金属单质的氧化还原
反应
现象
原理
镁条剧烈燃烧，发出白光，导致混合物剧烈反应，发出强光，有红热的熔融物生成。
2Al＋Fe2O3 2Fe＋Al2O3
高温
注意事项：
1.镁条要用砂纸打磨，除净表面的氧化膜，否则难以点燃;
2.镁条的长度尽量长些,约需10cm ,防止镁条过短导致热量不够，影响实验效果;
3.氧化铁粉末与铝粉要用干燥的，铝粉要用未被氧化的，否则反应难以进行;
4.氧化铁粉末与铝粉的质量比要控制在3 : 1，且两者要混合均匀，是为了保证氧化铁与铝完全反应;
5.内层纸漏斗要用水润湿，是为了避免产生的高温造成纸漏斗燃烧;
6.接生成物的蒸发皿内要装适量细沙,防止高温熔融物使蒸发皿炸裂;
7.观察现象时,不要直视，防止铝热反应的强光灼伤眼睛;
8.实验装置不要距人群太近，应远离易燃物,防止高温熔融物溅出伤人或弓|起火灾。
3MnO2＋4Al 2Al2O3＋3Mn
高温
Cr2O3+2Al 2Cr + Al2O3
3Co3O4+8Al 9Co + 4Al2O3
高温
高温
其它铝热反应：
铝＋某些金属氧化物 Al2O3＋金属
高温
铝热反应的应用：
铝热反应应用
冶炼难熔的金属
焊接钢轨
4、合理开发和利用矿物资源的途径：
（1）废旧金属回收和再利用； （2）矿物资源保护； （3）寻找金属替代品;
(4)提高金属矿物的利用率
金属铝的回收与利用
（1）节约矿物资源；
（2）节约能源；
（3）减少环境污染
（1）废旧钢铁用于炼钢；
（2）废铁屑用于制铁盐；
（3）定影液用于回收银
回收金属的实例：
回收金属的意义：
计算表明，生产1mol铝消耗的电能至少为1.8x106J，回收铝质饮料罐得到铝与从铝土矿制铝相比，前者的能耗仅为后者的3%-5%。通过对上述数据的分析和比较，结合图8-1和图8-2，你想到了什么？请将你的想法与同学交流。
积极开展废弃金属的回收利用，是实现我国金属工业持续发展的重要途径，不仅可以在相当程度上解决国内金属矿山原料不足的问题，而且有助于保护自然资源，减少金属生产和消费过程中对生态环境的影响和破坏。可以大大缓解社会和经济发展对矿产资源不断增长的需求，明显降低金属生产过程中的煤炭，电力等能源消耗，减少环境污染，实现有金属工业的可持续发展，创造节约性社会。
新课讲解
【思考与讨论】
课堂练习:
2、下列关于金属冶炼的说法不正确的是( )
A、金属冶炼是由人类生产生活需要发展起来的
B、天然矿藏很少只含一种金属元素往往含有较多
杂质
C、金属的冶炼主要有矿石的富集、冶炼还原和精
炼三个步骤
D、金属冶炼一定要用到还原剂
D
1、金属冶炼的目的是 （ ）
A、把金属化合物还原为金属单质
B、除去金属中的杂质
C、把金属单质变为氧化物
D、把电能转变为化学能
A
5、冶炼金属常用以下几种方法：①以C或H2、CO作为还原剂还原法 ；②热分解法 ；③电解法 ；④铝热法。现冶炼下列金属：Al、Mg、Cu、Hg、Mn，试标明适宜的冶炼方法。 Al： ；Mg： ；Cu： ；
Hg： ；Mn： 。
③
③
①
②
④
3、工业上常采用电解法冶炼的金属是 （ ）
A、Fe B、Cu C、Al D、Ag
4、可用热分解法就可能制得的金属有（ ）
A . Cu Cr B . Ti W
C . Ag Hg D . Na Al
C
C
6、宋代时期，人们发现江西上饶有一口
苦泉，蒸发这种苦泉水会得到胆矾，熬苦泉水
的铁锅用久了会变成铜锅，这是湿法炼铜的起
源，请写出该反应的离子方程式
。
Fe＋Cu2+ ＝ Cu＋Fe2+
知道常见物质的冶炼方法
一、金属矿物的开发利用
课堂小结
能区分实验室制法和工业冶炼方法