第八章 第一节 自然资源的开发利用 第1课时--人教版高中化学必修第二册教学课件(共23张PPT)

(共23张PPT)
第1课时 金属矿物的开发利用
第一节 自然资源的开发利用
化学
1.通过资料了解金属矿物资源的存在形式，知道从金属的活动性、能量消耗的角度选用合适的方法冶炼金属，会书写相关的化学方程式。
2.了解依据物质的性质及其变化利用金属矿物的方法，通过对工业制铝的分析讨论，认识合理开发利用矿物资源的重要性，发展 “循环经济”思想，培养“宏观辨识与微观探析”“科学态度与社会责任”的核心素养。
学习目标
重点：
金属冶炼原理。
难点：
金属活动性顺序与金属冶炼方法的关系，不同金属的冶炼方法。
学习重难点
导入新课
环节一：感知金属资源危机，初识金属矿物
世界铁矿储量图示
世界锂矿储量图示
2020年中国主要金属矿产储量
中国主要金属矿产储量地区分布
游离态矿物
(极少量金属)
金矿石(Au)
银矿石(Ag)
铂矿石(Pt)
铜矿石(Cu)
陨铁（Fe）
课堂探究
【问题1】常见的金属在自然界中存在哪些形态？
化合态矿物
(多数金属)
赤铁矿（Fe2O3）
黄铜矿（CuFeS2）
磁铁矿（Fe3O4）
黄铁矿（FeS2）
钙钛矿（CaTiO3）
铝土矿（ AI2O3 ）
课堂探究
课堂探究
环节二：品读历史文化，初探金属冶炼
【资料】1.诗经有云：“有匪君子，如金如锡，如圭如璧”。人类对金属的探索经历了由石器→青铜器→铁器→钢→铝→钛合金的过程。
2.《浪淘沙》中有云：“美人首饰侯王印，尽是沙中浪底来。千淘万漉虽辛苦，吹尽狂沙始到金。”
3.晋代葛洪在《抱朴子》中提到“丹砂（HgS）烧之成水银”。
4.西汉刘安《淮南万毕术》有云：“曾青得铁则化为铜”。
5.殷墟考古发现，古人采用孔雀石［Cu2(OH)2CO3］炼铜法：先将点燃的木炭接触孔雀石，孔雀石分解为氧化铜，继而氧化铜被还原为金属铜。
6.唐代诗人李白《秋浦歌》中有“炉火照天地，红星乱紫烟”，描述了古代高炉炼铁场景。
课堂探究
环节二：品读历史文化，初探金属冶炼
【问题2-1】请结合资料完成表格。
历史朝代 利用矿物 化学方程式 冶炼方法
夏朝 金矿 富集法
晋朝 硫化汞矿 热分解法
西汉 硫酸铜矿 湿法炼铜
商朝 孔雀石矿 火法炼铜
唐朝 赤铁矿 热还原法
HgS Hg + S
CuSO4 + Fe Cu + FeSO4
Cu2(OH)2CO32CuO+H2O+CO2 ↑
2CuO+C2Cu+CO2 ↑
2Fe2O3+3C4Fe+3CO2
课堂探究
环节二：品读历史文化，初探金属冶炼
【问题2-2】金属可以在溶液中置换出金属，那能不能在非溶液中也置换出其他金属？写出相应方程式。
【演示实验】铝热反应。
铝热反应的应用：
早期应用于野外铁轨焊接；
2.冶炼难熔金属如钨、铬、锰等。
2Al+Fe2O3 2Fe + Al2O3
Na(l)+KCl K(g) + NaCl
课堂探究
环节三：归纳总结，构建冶金模型
1807年戴维用电解的方法得到钠、钾，1808年又电解得到镁、钙、锶、钡。
金属 元素符号 最早冶炼时间 冶炼原理
金 Au 前4500年 富集法
银 Ag 前4000年 热分解法
铜 Cu 前6000年 热还原法
铁 Fe 前3500年 锌 Zn 1746年 铝 Al 1825年 电解法
镁 Mg 1808年 钠 Na 1807年 【资料】1.人类冶炼金属的历史时间表
【资料】
2.自然界中含铝的主要矿物是铝土矿（主要成分为Al2O3）,工业上采取电解氧化铝的方法制备金属铝，但氧化铝熔点高达2 015℃。
环节三：归纳总结，构建冶金模型
3.计算表明：生产1 mol铝消耗的电能至少为1.8×106 J，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%，温室效应仅为原铝生产的 。
课堂探究
【问题3-1】请写出工业上冶炼钠和镁的化学方程式。
MgCl2 (熔融) Mg + Cl2 ↑
2NaCl (熔融) 2Na + Cl2 ↑
【问题3-2】金属冶炼的本质是什么？金属冶炼的方法和金属的活动性的关系是什么？
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。
实质：Mn＋＋ne－ M。
金属冶炼方法的选择取决于金属在自然界中的存在状态和金属的活泼性。
金属越活泼，冶炼时所需条件要求越高，在人类历史上出现相对晚一些。
金属越不活泼，冶炼的方法越简单，人们使用的时间越早。
环节三：归纳总结，构建冶金模型
课堂探究
【问题3-3】为什么铝的冶炼时间出现反常？
2Al2O3 (熔融)4Al + 3O2 ↑
环节三：归纳总结，构建冶金模型
氧化铝
高温熔融
液态氧化铝
电解
铝
制取流程：
由于氧化铝熔点（2 015℃）太高，要熔化耗能太多，故工业生产中往往加入冰晶石，以降低融化温度。查阅资料知：1886年，霍尔向氧化铝中加入冰晶石，将氧化铝的熔化温度降低到950℃。冶炼技术苛刻，需要时代发展。
课堂探究
【问题3-4】根据“思考与讨论”的图片归纳总结从金属矿石中提取金属的一般步骤。
环节三：归纳总结，构建冶金模型
选矿→富集→冶炼→提纯（精炼）
铝土矿
氧化铝
萤石
冰晶石
石油焦和沥青焦
碳素电极
液态铝
铝锭
电解
【资料】 计算表明，生产1 mol铝消耗的电能至少为1.8×106 J，回收铝质饮料罐得到铝与从铝土矿制铝相比较，前者的能耗仅为后者的3%~5%。
课堂探究
环节三：归纳总结，构建冶金模型
【问题3-5】你能想到哪些合理开发利用资源的方法？
加强废旧金属回收再利用；
提高金属矿物的利用率；
开发环保高效的金属冶炼方法；
防止金属的腐蚀；
使用其他材料代替金属等。
K Ca Na Mg Al Zn Fe Sn Pb (H) Cu Hg Ag Pt Au
活泼
电解法
(氧化物、氯化物)
较活泼
热还原法
(C、CO、H2、Al等)
不活泼
热分解法
(氧化物)
物理方法
钒、铬、锰、钴
很稳定
总结：人类使用金属年代的先后跟金属的哪些因素有关？
①金属的活动性
②与人类的冶炼技术有关
课堂小结
课堂练习
【练习1】
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
C
课堂练习
【练习2】
利用化学反应使金属元素从化合态变为游离态的过程称为金属冶炼。工业上冶炼下列金属时常用电解法的是（　　）
A．Ag B．Fe C．Mg D．Cu
C
课堂练习
【练习3】
第三周期元素的单质及其化合物具有重要用途。例如，在熔融状态下，可用金属钠制备金属钾；MgCl2可制备多种镁产品；铝﹣空气电池具有较高的比能量，在碱性电解液中总反应式为4Al+3O2+4OH﹣+6H2O＝4[Al(OH)4]﹣；高纯硅广泛用于信息技术领域，高温条件下，将粗硅转化为三氟硅烷（SiHCl3），再经氢气还原得到高纯硅。下列有关物质的性质与用途具有对应关系的是（　　）
A．钠的密度比钾大，可用于冶炼金属钾
B．熔融的氯化镁能电解，可用作冶炼镁的原料
C．铝的金属活动性强，可用于制作铝金属制品
D．晶体硅熔点高、硬度大，可用作通讯设备的芯片
B
课堂小结
金属矿物是个宝，合理开发要记牢。
金属冶炼方法多，本质都是被还原。
废旧金属要回收，节能减排促发展。
布置作业
梳理金属冶炼的方法。
完成本节素养专练。
谢谢大家