第四章化学与自然资源的利用第一节_开发利用金属矿物和海水资源zjj.ppt

* * 第四章 化学与自然资源的开发与利用第一节 开发利用金属矿物和海水资源 一、金属矿物的开发利用 黄铜矿 赤铁矿 铝矿 锰矿 钨矿 锌矿 一、金属矿物的开发利用 1、金属元素的存在 除了金、铂等极少数金属外，绝大多数金属以化合物的形式存在于自然界。 2、金属的冶炼 冶炼金属的实质是用还原的方法使金属化合物中的金属离子得到电子变成金属原子。 n+ M 得电子 M （被还原） +n M 矿石中的金属是: 分析: 得电子, 被还原 化合态 M 0 K Ca Na Mg Al Zn Fe Sn Pb(H)Cu Hg Ag Pt Au 金属活动性逐渐减弱 K Ca Na Mg Al Zn Fe Sn Pb(H)Cu Hg Ag Pt Au 金属活动性不同，还原方法一样吗？ 简单，实用，节省的原则 1.热分解法 有些不活泼金属仅用热分解法就能制得。 在金属活动性顺序表中，位于氢后面的某些金属的氧化物受热能分解。 冶炼方法的选择原则: 2Ag2O == 4Ag + O2↑ ▲ 2HgO == 2Hg + O2↑ ▲ 高温 Fe2O3 + 3CO === 2Fe + 3CO2 2.热还原法 多数金属的冶炼过程属于热还原法。 常用的还原剂有焦炭、一氧化碳、氢气和活泼金属 WO3 + 3 H2 === W + 3H2O 高温 Fe2O3 + 2 Al === 2Fe + Al2O3 高温 MgO + C === Mg + CO 高温 实验4－1 铝热反应 1、镁条的作用是什么？ 2、氯酸钾的作用是什么？ 引燃剂 反应现象：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。 Fe2O3+ 2Al === 2Fe + Al2O3 高温 铝热剂 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。 Fe2O3 + 2Al === 2Fe + Al2O3 高温 其它铝热反应 高温 3Co3O4 + 8Al === 9Co + 4Al2O3 3MnO2 + 4Al === 3Mn + 2Al2O3 高温 Cr2O3 + 2Al === 2Cr + Al2O3 高温 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、锰等等高熔点金属 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。 2Al2O3(熔融)===== 4Al + 3O2↑ 电解 冰晶石 2NaCl(熔融) ==== 2Na + Cl2↑ 电解 MgCl2(熔融) ==== Mg + Cl2↑ 电解 2NaCl (熔融) === 2Na + Cl2 ↑ 电解 K Ca Na Mg Al Zn Fe Sn Pb（H）Cu Hg Ag 电解法 热还原法 K Ca Na Mg Al Zn Fe Sn Pb（H）Cu Hg Ag 同种金属可以有不同的冶炼方法: 如 Mg 既可用还原法, 也可用电解法, 根据其不同用途选择不同的冶炼方法。 活泼 中等活 不活泼 （C、CO、H2、Al等） （氧化物、氯化物） （氧化物） 热分解法 Fe2O3＋3CO 2Fe＋3CO2 高温 湿法炼铜: Fe+CuSO4==FeSO4+Cu 火法炼铜: Cu2S+O2==2Cu+SO2 高温 我们每年数以亿吨计的向自然界索取金属资源，资源就会越来越少，直至有一天枯竭。怎样才能使金属资源可持续发展？ 讨论： 小资料 以铝为例，生产一吨原铝至少要消耗四吨铝土矿资源。当前全球原铝的年产量约2500万吨，年消耗铝土矿超过一亿吨，如果照此发展下去，地球上的铝土矿资源就会越来越少，直至有一天枯竭。 阅读： 4、金属资源的可持续发展 回收和再利用 提高金属矿物的利用率 减少金属的使用量 使用其他材料代替金属材料 …… 金属的回收和资源保护 练习1:　冶炼金属常用以下几种方法： 　　①以C、CO或 H2 作还原剂还原。 　　②利用铝热反应原理用Al还原。 　　③电解法。 　　④热分解法。 下列金属各采用哪种方法还原最佳。 Fe、Zn、Cu等中等活泼的金属( ) Na、Mg、Al等活泼或较活泼金属( ) Hg、Ag等不活泼金属 ( ) V、Cr、Mn、W等