1、第一节自然资源的开发利用第一节自然资源的开发利用第第1 1课时课时 金属矿物的开发利用金属矿物的开发利用20192019新教材必修二第八章新教材必修二第八章学习目标：学习目标：重点：金属冶炼的原理重点：金属冶炼的原理难点：难点：金属活动性顺序与金属冶炼方法的关系金属活动性顺序与金属冶炼方法的关系重点难点：重点难点：自然资源是人类社会发展不可或缺的自然物质基础，包括：土地与土壤资源、环境资源等能源资源、水资源、生物资源、是否再生可再生资源不可再生资源植物、微生物、可降解塑料袋、水资源、地热资源和各种自然生物群落、森林、草原、水生生物等多彩铁矿石多彩铁矿石含含FeFe2 2O O3 3FeFe3
2、3O O4 4FeCOFeCO3 3等多种成分等多种成分金矿金矿AuAu孔雀石孔雀石CuCu (OH)(OH) COCO 黄铜矿黄铜矿（CuFeS2）铝土矿铝土矿（Al2O3）菱镁矿菱镁矿（MgCO3）黄铁矿黄铁矿（FeS2）赤铜矿赤铜矿Cu2O）金属矿物的开发利用 除了除了金、铂金、铂等极少数金属是以等极少数金属是以单质形式单质形式存在，绝大多数金属存在，绝大多数金属元素以元素以化合物的形式化合物的形式存在于自然界。存在于自然界。 金、铂其他金属游离态化合态我国古代炼铁工业长期领先于世界，我们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
3、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。 其他金属矿物是如何开发利用的呢？2 2、金属的冶炼、金属的冶炼 得电子，被还原得电子，被还原Mn+ M +ne-化合态金属游离态金属金属的冶炼 NaClNa定义：指将定义：指将金属化合物金属化合物中的中的金属金属元素元素还原出来还原出来，变为，变为单质单质的过程，用于的过程，用于生产各种金属材料。生产各种金属材料。 被还原1.不同金属离子得电子的能力相同吗？ 2. 得电子能力与金属的活泼性有什么关系？3.铁化合物和铜化合物，哪种金属更易被还原？4. 人类历史上先使用铁器还是先使用铜器？不同不同金属越活泼，越容易失去电子
4、，其阳离子越难得到电子。金属越活泼，越容易失去电子，其阳离子越难得到电子。得到电子得到电子被还原被还原铜离子容易被还原出来铜离子容易被还原出来铜器铜器归纳： 越活泼的金属，越难还原，越要用更强的还原手段来实现。越活泼的金属，越难还原，越要用更强的还原手段来实现。K Ca Na Mg Al Zn Fe Sn Pb(H) Cu Hg Ag Pt Au不同金属的冶炼方法减弱减弱减弱减弱增强增强 冶炼条件变冶炼条件变简单简单金属活泼性金属活泼性 ，失电子能力失电子能力对应对应阳离子阳离子得电子能力得电子能力 ，易被还原，易被还原热分解法热分解法分离提纯分离提纯电解法电解法热还原法热还原法2Al2O3(
5、熔融熔融)= 4Al + 3O2 电解电解冰晶石冰晶石2NaCl(熔融熔融) = 2Na + Cl2电解电解MgCl2(熔融熔融) = Mg + Cl2 电解电解如：如：K K、CaCa、NaNa、MgMg、AlAl等等非常活泼非常活泼的金属的金属1.1.应该电解应该电解熔融熔融金属化合物，而金属化合物，而不是水溶液不是水溶液2.2.铝不能通过电解铝不能通过电解AlClAlCl3 3得到，而得到，而应该电解应该电解AlAl2 2O O3 3。因为。因为AlClAlCl3 3是共价化合物，在熔融状态下不导电。是共价化合物，在熔融状态下不导电。Zn、Fe、Sn、Pb、(H)、Cu、 高温高温Fe2
6、O3 + 3CO = 2Fe + 3CO2高炉炼铁高炉炼铁CuO + H2 = Cu + H2O Fe2O3 + 2 Al = 2Fe + Al2O3高温高温铝热法炼铁铝热法炼铁3C+2Fe2O3 = 4Fe+3CO2高温高温铝铝和和金属氧化物金属氧化物在在高温高温下发生剧烈反应并放出大量热，放出的热量下发生剧烈反应并放出大量热，放出的热量可以维持反应继续进行。可以维持反应继续进行。 铝热反应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。反应原
7、理，使铝与金属氧化物反应，冶炼钒、铬、锰等等高熔点金属。铝热反应实验：现象：现象：1 1、镁条剧烈燃烧，发出耀眼白光、镁条剧烈燃烧，发出耀眼白光2 2、漏斗内剧烈反应，放出大量的热，火星四射、漏斗内剧烈反应，放出大量的热，火星四射3 3、纸漏斗的下部被烧穿，有纸漏斗的下部被烧穿，有红热红热熔融物落入沙中熔融物落入沙中，冷却后变为黑色固体，冷却后变为黑色固体探讨：1、铝热反应需要高温条件，是否还需要持续加热？2、实验中，镁条、氯酸钾的作用是什么？引发反应的操作是什么？ 铝热反应为放热反应，放出的热可以维持反应继续进行，因此不需要持续加热。 镁条是引燃剂，氯酸钾为助燃剂，点燃镁条，促使氯酸钾分解，
8、释放出氧气，使镁条更剧烈燃烧，单位时间内放出更多热量，从而引发Al和Fe2O3发生反应。适用于适用于 的金属。的金属。不活泼不活泼如：如：HgHg、AgAg2HgO = 2Hg + O2HgO = 2Hg + O2 22Ag2Ag2 2O = 4Ag + OO = 4Ag + O2 2 Fe+CuSO4= Cu+FeSO4Cu2S + O2 = 2Cu + SO2 高温高温火法炼铜火法炼铜D.D.其他方法其他方法湿法炼铜湿法炼铜金、铂金、铂等金属在自然界中以等金属在自然界中以单质单质形式存在，因此不需要化学形式存在，因此不需要化学方法冶炼，只需方法冶炼，只需提纯提纯即可（物理方法）即可（物理方
9、法）古人利用金子比沙子密古人利用金子比沙子密度大的特点度大的特点“沙里淘沙里淘金金”。有诗为证：。有诗为证：千淘万漉虽辛苦，千淘万漉虽辛苦，吹尽狂沙始到金。吹尽狂沙始到金。氧化铝碳素电极铝土矿石油焦沥青焦萤石冰晶石电解液态铝铝锭1.1.合理开发和利用金属矿物资源的原因：合理开发和利用金属矿物资源的原因：（1 1）资源有限且分布不均）资源有限且分布不均（2 2）金属的冶炼消耗许多能量）金属的冶炼消耗许多能量（3 3）金属冶炼造成环境污染）金属冶炼造成环境污染（4 4）金属腐蚀造成大量损失）金属腐蚀造成大量损失对用金属矿物冶炼金属的思考2.2.合理开发和利用金属矿物资源的措施：合理开发和利用金属矿
10、物资源的措施：（1 1）提高金属矿物的利用率）提高金属矿物的利用率（2 2）开发环保高效的金属冶炼方法）开发环保高效的金属冶炼方法（3 3）防止金属的腐蚀）防止金属的腐蚀（4 4）加强废旧金属的回收和再利用）加强废旧金属的回收和再利用（5 5）使用其他材料代替金属材料）使用其他材料代替金属材料课堂小结课堂小结金属单质金属单质还原性还原性，失电子能力依次失电子能力依次减弱减弱金属阳离子金属阳离子氧化性氧化性、得电子能力依次得电子能力依次增强增强随堂测：随堂测：1.下列金属中，通常采用热还原法冶炼的是下列金属中，通常采用热还原法冶炼的是( ) A. Na B. Al C. Fe D. Ag 2.下
11、列冶炼金属的方法错误的是（下列冶炼金属的方法错误的是（ ） A. 电解熔融氯化铝制铝电解熔融氯化铝制铝 B. 加热氧化银制银加热氧化银制银 C. CO还原铁矿石制铁还原铁矿石制铁 D. 电解熔融氯化钠制钠电解熔融氯化钠制钠 CA选项金属冶炼原理AFeFe2O33CO = 2Fe3CO2BHg2HgO = 2HgO2CAl2AlCl3 =2Al3Cl2DMgMgCl2 = MgCl23.下列常见金属的冶炼原理中不合理的是下列常见金属的冶炼原理中不合理的是( ) 4.有下列原料：有下列原料：海水海水石灰石石灰石赤铁矿赤铁矿铝土矿铝土矿 焦炭焦炭 氧化汞氧化汞工业冶炼用工业冶炼用_ 方法制方法制Al
12、，其原料主要是，其原料主要是_（填序号）。（填序号）。工业冶炼用工业冶炼用_方法制方法制Fe，其原料主要是，其原料主要是_（填序号）。（填序号）。工业冶炼用工业冶炼用_方法制方法制Hg，其原料主要是，其原料主要是_（填序号）。（填序号）。 高温加热电解电解C电解法电解法热分解法热分解法热还原法热还原法5.下列说法错误的是()A.对废旧金属的最好处理方法是回收、再利用B.提炼金属要经过矿石的富集、冶炼、精炼三步C.活泼金属的冶炼都是通过电解其盐溶液D.热还原法中还原剂有焦炭、一氧化碳、氢气和活泼金属等6.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
13、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CD7.已知一些金属的发现和使用与其金属活动性有着必然的联系。据此推测，下列事件发生在铁器时代之前的是（ ）A.金属钠的使用 B.青铜器的大量使用C.海水提镁 D.铝热法制铬8.铝能用于冶炼难熔的金属(如Cr、V、Mn等)，这不是因为（ ）A.铝具有还原性B.铝具有导电性C.铝较Cr、V、Mn等价格便宜D.冶炼反应放出大量的热BB 9.9.在熔融状态下 可用Na与KCl反应制金属K：Na+KCl=K+NaCl。调整合适的温度，可以分离出K单质。已知四种物质的熔、沸点如下： KNaKClNaCl熔点熔点( () )63.6597.8770801沸点沸点( () )774882.91 500(升华升华)1 431根据上表数据，用Na与KCl反应制K的适宜温度是()A97.8770 B770774 C774882.9 D1 4131 500 C
