8.1.1 金属矿物的开发利用 课件 高一下学期化学人教版（2019）必修第二册.pptx

第八章化学与可持续发展第一节自然资源的开发利用课时1金属矿物的开发利用

课堂导入金矿铂矿赤铁矿(Fe2O3)黄铜矿(CuFeS2)铝土矿(Al2O3)菱镁矿(MgCO3)黄铁矿(FeS2)我们在生活中常接触到哪些金属，他们在自然界中以什么形式存在？除金、铂之外，绝大多数金属以化合态存在于自然界中。那如何得到金属单质呢？

课堂学习金属矿物的开发利用+ne-得电子，被还原Mn+M富集冶炼精炼由化合态(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金属的冶炼：将金属从其化合物中还原出来用于生产和制造各种金属材料的过程。实质：用还原剂使金属化合物中的金属离子得到电子变成金属原子。

课堂学习金属矿物的开发利用金属的冶炼具有十分悠久的历史，在不同时期，人类对金属材料的使用也不相同，根据下图中人类冶炼金属的历史时间，你能总结出金属材料的发现和利用有什么规律吗？主要影响因素为金属的存在形式和金属的活泼性。金属越活泼，还原性越强，离子氧化性越弱，得电子能力越弱，越难被还原，被发现和使用的时间便越晚。石器时代一万年前青铜器时代商周与春秋战国铁器时代西汉镁铝合金近现代

课堂学习金属矿物的开发利用你了解的金属冶炼有哪些方法，对于活泼性不同的金属(例如金属活动性顺序表中涉及到的十四种金属)，冶炼方法会是相同的吗？在之前我们对钠及其化合物、铁及其化合物的相关知识进行了学习，了解到钠的冶炼需要使用电解法、铁的冶炼方法为高炉炼铁，这也说明了金属越活泼，越难冶炼，根据金属元素活泼性的不同，金属冶炼的方法必然也不相同。针对金、铂等自然界中以游离态存在的金属，采用物理方法(富集法)便可收集，如古人沙里淘金便是利用密度差异。

课堂学习金属矿物的开发利用对一些不活泼的化合态存在的金属，如Hg、Ag，一般采用热分解法冶炼。对于活泼性略强的一些金属(如铁和铜)，应当如何冶炼？汞的冶炼：2HgO=2Hg+O2↑银的冶炼：2Ag2O=4Ag+O2↑热还原法：利用还原性物质(C、CO、H2等)将金属还原出来。

课堂学习金属矿物的开发利用除了常见的还原性气体之外，一些活泼金属也具备较强的还原性，可以作为还原剂将相对不活泼的金属置换出来，例如铝。铝热反应：铝和金属氧化物在高温下发生剧烈反应并放出大量热的化学反应。铝热剂：铝和金属氧化物的混合物；镁条：燃烧时释放大量热，提供反应条件；氯酸钾：助燃剂，产生氧气以达到助燃效果。铝热反应置换铁单质：2Al+Fe2O3=2Fe+Al2O3

课堂学习金属矿物的开发利用4Al+3MnO2=3Mn+2Al2O32Al+Cr2O3=2Cr+Al2O310Al+3V2O5=6V+5Al2O3实验现象：镁条剧烈燃烧，铝热剂发生剧烈反应，放出大量的热，并发出耀眼的白光，纸漏斗的下部被烧穿，有熔融物落入沙子中，冷却后变为黑色固体。实际应用：修复铁轨，冶炼金属，制作铝热弹等。

课堂学习金属矿物的开发利用对于钙、钠、镁、铝等非常活泼金属，还原剂很难将其从化合物中还原出来，所以一般采用电解法冶炼。冰晶石：化学式为Na3AlF6，可以降低氧化铝的熔点。钙的冶炼：CaCl2(熔融)=Ca+Cl2↑钠的冶炼：2NaCl(熔融)=2Na+Cl2↑镁的冶炼：MgCl2(熔融)=Mg+Cl2↑铝的冶炼：2Al2O3(熔融)=4Al+3O2↑虽然电解法可以制备K单质，但工业上常用钠钾置换制备(熔融态)：Na+KCl?K↑+NaCl钾的沸点：759℃，钠的沸点：881℃

课堂学习金属矿物的开发利用AlCl3属于共价化合物，熔融状态下不能电离出阴阳离子，不导电，无法电离。MgO是离子化合物，为什么冶炼镁时电解MgCl2而不是MgO呢？这是因为MgO的熔点为2852℃，MgCl2的熔点为118℃，MgO的熔点较高，冶炼时成本也较高。为什么冶炼铝时不采用电解熔融AlCl3的方法，而选择电解Al2O3？

课堂学习金属矿物的开发利用通过这样的三句古语，我们还可以使用什么样的方法冶炼金属？“曾青得铁则化为铜”——西汉淮南王刘安《淮南万毕术》“以曾青涂铁，铁赤色如铜。”——晋代的葛洪《抱朴子内篇·黄白》“信州铅山县有苦泉，流以为涧。挹其水熬之，则成胆矾。烹胆矾则成铜；熬胆矾铁釜，久之亦化为铜。”——北宋科学家沈括《梦溪笔谈》对于不同金属，往往有不同的方法，如铜的冶炼还有湿法炼铜和火法炼铜。湿法炼铜：Fe+CuSO4=FeSO4+Cu火法炼铜：Cu2S+O2=2Cu+SO2

课堂学习金属矿物的开发利用生产1mol铝消耗的电能至少为1.8×106J，而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%。