人教版化学必修二开发利用金属矿物和海水资源第课时课件.ppt

1、第四章第四章 化学与自然资源的开发利用化学与自然资源的开发利用第一节第一节 开发利用金属矿物和海水资源开发利用金属矿物和海水资源第第1 1课时课时新课标人教版高中化学课件系列新课标人教版高中化学课件系列化学化学 必修必修2 22022-11-221黄铜矿黄铜矿赤铁矿赤铁矿铝矿铝矿锰矿锰矿钨矿钨矿锌矿锌矿自然界矿物中的金属元素存在形态自然界矿物中的金属元素存在形态?天然金天然金Au天然铂天然铂Pt金属矿物的开发利用金属矿物的开发利用2022-11-222人类最早发现和应用的金属人类最早发现和应用的金属金属矿物的开发利用金属矿物的开发利用2022-11-223C+2CuO =CO2 +2Cu高温高

2、温铜铜 镜镜汉武帝时铜币汉武帝时铜币先秦刀币先秦刀币 铜是人类第一种大量使用的金属，结束了漫长铜是人类第一种大量使用的金属，结束了漫长的的“石器时代石器时代”。在公元前在公元前6000年到年到7000年左右，年左右，人类开始迈进了象征古代文明开端人类开始迈进了象征古代文明开端的的“铜器时代铜器时代”。资料卡片资料卡片Cu2(OH)2CO3 2CuO +H2O +CO2 孔雀石孔雀石金属矿物的开发利用金属矿物的开发利用2022-11-224这是英法联军洗这是英法联军洗劫焚毁世界建筑劫焚毁世界建筑史上最杰出的园史上最杰出的园林林圆明园后，圆明园后，被劫掠到国外的被劫掠到国外的珍贵文物珍贵文物铜铜虎

3、头虎头，2000年在年在香港被拍卖。由香港被拍卖。由中国派员出高价中国派员出高价将其赎回。将其赎回。记住我们的国耻：中国还有上百万件珍贵文物流失海外记住我们的国耻：中国还有上百万件珍贵文物流失海外金属矿物的开发利用金属矿物的开发利用2022-11-225 人类最早是在由天而降的陨石中获得单质铁人类最早是在由天而降的陨石中获得单质铁的，陨石中含铁量高达的，陨石中含铁量高达90%以上。以上。古代阿拉伯人曾传说古代阿拉伯人曾传说“天上的金雨落进沙漠天上的金雨落进沙漠里变成了黑色的铁里变成了黑色的铁”。济济 南南 陨陨 铁铁新新 疆疆 陨陨 铁铁南极洲陨铁南极洲陨铁金属矿物的开发利用金属矿物的开发利用

4、2022-11-226一、一、金属的冶炼金属的冶炼 人们日常应用的金属材料，多为人们日常应用的金属材料，多为合合金金或或纯金属纯金属，这就需要把，这就需要把金属金属从从矿石矿石中中提提炼炼出来，这就是人们常说的金属的出来，这就是人们常说的金属的冶炼冶炼。1.1.金属冶炼的金属冶炼的实质实质 利用利用氧化还原反应氧化还原反应，使金属化合，使金属化合物中的金属阳离子物中的金属阳离子得到电子得到电子变成金属原变成金属原子。即：子。即：Mn+ne-M想一想想一想:要使金属矿物转化为金属要使金属矿物转化为金属单质单质,金属元素的化合价如何变化金属元素的化合价如何变化,发生什么反应发生什么反应?金属矿物的

5、开发利用金属矿物的开发利用2022-11-227结论：结论：金属位置越靠后，越易被还原，用一般金属位置越靠后，越易被还原，用一般的还原方法即可；的还原方法即可；金属位置越靠前，越难被还原，要用较金属位置越靠前，越难被还原，要用较强的还原手段来还原强的还原手段来还原金属活动性顺序金属活动性顺序大约大约100多年前多年前大约大约2500年前年前大约4000年前K Ca Na Mg Al Zn Fe Sn Pb(H)Cu Hg Ag Pt Au金属矿物的开发利用金属矿物的开发利用2022-11-228金属活动性顺序金属活动性顺序K Ca Na Mg Al Zn Fe Sn Pb(H)Cu Hg Ag

6、 Pt Au金属活动性由强逐渐减弱金属活动性由强逐渐减弱(1)热分解法热分解法(2)热还原法热还原法(3)电解法电解法二、二、金属冶炼的方法的选择金属冶炼的方法的选择快速阅读课本快速阅读课本8888页内容，找出金属冶炼页内容，找出金属冶炼有多少种方法，分别是什么？适用于金有多少种方法，分别是什么？适用于金属活动顺序表中的哪些金属属活动顺序表中的哪些金属?金属矿物的开发利用金属矿物的开发利用2022-11-229（1）热分解法）热分解法练习练习:写出写出HgO、Ag2O受热分解的化学方程式受热分解的化学方程式（适用（适用Hg及其以后的不活泼金属）及其以后的不活泼金属）K Ca Na Mg Al

7、Zn Fe Sn Pb(H)Cu Hg AgHg Ag2Hg gO 2Hg g+O22Ag g2O 4Ag g+O2金属矿物的开发利用金属矿物的开发利用2022-11-2210（2）热还原法）热还原法 适用于金属活动性顺序表中的适用于金属活动性顺序表中的中中间的多数金属间的多数金属。它是金属冶炼的。它是金属冶炼的常用常用方法。方法。常用的常用的还原剂还原剂有：有：活泼金属活泼金属、CO、H2、C(焦炭焦炭)K Ca Na Mg Al Zn Fe Sn Pb(H)Cu Hg AgZn Fe Sn Pb(H)Cu金属矿物的开发利用金属矿物的开发利用2022-11-2211湿法炼铜湿法炼铜:Fe+C

8、uSO4FeSO4+Cu火法炼铜火法炼铜:Cu2S+O22Cu+SO2高温高温金属矿物的开发利用金属矿物的开发利用2022-11-2212实验实验4-1 铝热反应铝热反应金属矿物的开发利用金属矿物的开发利用2022-11-22132Al+Fe2O3 2Fe+Al2O3高温高温反应现象反应现象：镁条剧烈燃烧，发出耀眼的镁条剧烈燃烧，发出耀眼的白光，白光，纸漏斗内纸漏斗内剧烈反应，剧烈反应，纸漏斗被烧穿纸漏斗被烧穿，有熔融物落入沙中，有熔融物落入沙中，沙子上落有黑色铁珠。沙子上落有黑色铁珠。铝热剂：铝热剂：铝与氧化铁的混合物铝与氧化铁的混合物镁条为镁条为引燃剂引燃剂氯酸钾为氯酸钾为助燃剂助燃剂金属

9、矿物的开发利用金属矿物的开发利用2022-11-2214铝铝热热反反应应的的应应用用 铝热反应的原理可以应用在生产上，如用于焊接钢轨。铝热反应的原理可以应用在生产上，如用于焊接钢轨。在冶金工业上也常用这一反应原理，使铝与金属氧化物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，冶炼钴、铬、锰等。反应，冶炼钴、铬、锰等。金属矿物的开发利用金属矿物的开发利用2022-11-2215请写出请写出MnO2、Cr2O3分别与分别与Al反应的反应的化学方程式。化学方程式。结论：结论：铝也是还原剂，在一定的条件下与某些金铝也是还原剂，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。所以属氧

10、化物反应，把其中的金属还原成单质。所以一些活泼的金属也可作还原剂。一些活泼的金属也可作还原剂。铝某些金属氧化物铝某些金属氧化物 Al2O3金属金属高温高温3MnO2+4Al=3Mn+2Al2O3高温高温Cr2O3+2Al=2Cr+Al2O3高温高温金属矿物的开发利用金属矿物的开发利用2022-11-2216 法国皇帝拿破仑是一个喜欢炫耀自己的人。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具几乎全是用银

11、制成的，唯有他自己用的那一个碗却是铝制品。为什么贵为法国皇帝，在当个碗却是铝制品。为什么贵为法国皇帝，在当时却不用高贵而亮丽的银碗，而用色泽要暗得时却不用高贵而亮丽的银碗，而用色泽要暗得多的铝碗呢？多的铝碗呢？思思考考金属矿物的开发利用金属矿物的开发利用2022-11-2217拿破仑与铝碗拿破仑与铝碗100多年前，为了表彰门捷列夫对化学的杰出贡献，多年前，为了表彰门捷列夫对化学的杰出贡献，英国皇家学会不惜重金制作了一个比黄金还要贵重英国皇家学会不惜重金制作了一个比黄金还要贵重的奖杯的奖杯铝杯，赠送给门捷列夫。铝杯，赠送给门捷列夫。金属矿物的开发利用金属矿物的开发利用2022-11-2218 由

12、于早期炼铝十分困难，所以铝的价格十分昂贵，一度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，直至超越金银之上，直至19世纪上半叶，铝还是欧洲许多高级世纪上半叶，铝还是欧洲许多高级珠宝店的高档货。珠宝店的高档货。金属矿物的开发利用金属矿物的开发利用2022-11-2219 自从美国青年化学家霍尔发明电解制铝法后，制铝工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（主要成分是分是Al2O3，当然还有很多其它杂质）中冶炼铝的技术，当然还有很多其它杂质）中冶炼铝的技术，使得制铝成本大大下降，

13、铝的价格也一降千丈，走入千家使得制铝成本大大下降，铝的价格也一降千丈，走入千家万户。万户。金属矿物的开发利用金属矿物的开发利用2022-11-2220金属矿物的开发利用金属矿物的开发利用2022-11-2221 今天铝的产量仅次于钢铁了，铝及铝合金成为现代文今天铝的产量仅次于钢铁了，铝及铝合金成为现代文明不可缺少的金属，铝在工业上被称为明不可缺少的金属，铝在工业上被称为“钢精钢精”，因为，因为它的合金不但轻，而且强度足以替代钢铁，铝除了用于它的合金不但轻，而且强度足以替代钢铁，铝除了用于建材之外，还被用于航天工业，如我国第一颗人造卫星建材之外，还被用于航天工业，如我国第一颗人造卫星东方红一号，

14、外壳全部用铝合金制成，美国的阿波罗东方红一号，外壳全部用铝合金制成，美国的阿波罗1111号宇宙飞船所用的金属材料中，铝及合金占号宇宙飞船所用的金属材料中，铝及合金占75%75%左右，左右，可以说人类送上太空的金属中，铝是最多的了。可以说人类送上太空的金属中，铝是最多的了。注意：正常人的人体内，每注意：正常人的人体内，每70公斤体重约含公斤体重约含61毫克铝。毫克铝。铝摄入过多却是对人体有害的，经研究表明，铝元素能渗铝摄入过多却是对人体有害的，经研究表明，铝元素能渗入人脑，与神经元细胞释放出来的具有传递信息功能的有入人脑，与神经元细胞释放出来的具有传递信息功能的有机碱反应，机碱反应，导致神经系统

15、传递信息受阻，引起老年痴呆。导致神经系统传递信息受阻，引起老年痴呆。金属矿物的开发利用金属矿物的开发利用2022-11-2222古代中国劳动人民用木炭炼铁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洲最早的英国直到500年后（相当于清朝乾隆末年），才年后（相当于清朝乾隆末年），才掌握这一技术。掌握这一技术。金属矿物

16、的开发利用金属矿物的开发利用2022-11-2223Fe2O33CO 2Fe3CO2高温高温金属矿物的开发利用金属矿物的开发利用2022-11-2224炉 喉炉 身炉 腹炉 腰炉 缸高 炉 煤 气铁 矿 石 焦 炭 熔 剂进 风 口热 空 气出 铁 口出 渣 口炉 渣生 铁高 炉 煤 气进 风 口金属矿物的开发利用金属矿物的开发利用2022-11-2225电解法电解法 在金属活动性顺序中，在金属活动性顺序中，K、Na、Ca、Al 等几种等几种金属的金属的还原性很强还原性很强，这些金属的阳离子，这些金属的阳离子难得电子难得电子，因，因此不能用一般的方法和还原剂使其从化合物中还原出此不能用一般的方

17、法和还原剂使其从化合物中还原出来，而只能用来，而只能用通电通电分解其分解其熔融盐熔融盐或或氧化物氧化物的方法来冶的方法来冶炼。炼。K Ca Na Mg Al Zn Fe Sn Pb(H)Cu Hg Ag Pt AuK Ca Na Mg Al金属矿物的开发利用金属矿物的开发利用2022-11-22262NaCl(熔融熔融)2Na+Cl2 电解电解金属矿物的开发利用金属矿物的开发利用2022-11-2227练习练习:写出电解写出电解MgCl2、Al2O3的化学方程式的化学方程式 MgCl2 Mg+Cl2电解电解(熔融熔融)2Al2O3 4Al +3O2电解电解(熔融熔融)冰晶石冰晶石金属矿物的开发

18、利用金属矿物的开发利用2022-11-2228镁在地壳中含量只有铝镁在地壳中含量只有铝的四分之一，而且镁比的四分之一，而且镁比铝更加活泼，所以要想铝更加活泼，所以要想矿物质中获取镁，代价矿物质中获取镁，代价比铝更高。比铝更高。海洋中含有大量的氯化海洋中含有大量的氯化镁，海水又咸又苦镁，海水又咸又苦。咸是咸是因为含有氯化钠，因为含有氯化钠，苦是因为含有氯化镁苦是因为含有氯化镁，同样道理，粗盐易潮同样道理，粗盐易潮解是因为其中含有较解是因为其中含有较多的氯化镁，而氯化多的氯化镁，而氯化镁易吸水。镁易吸水。据据估算，假如每年从海水中提取估算，假如每年从海水中提取1亿吨镁再过亿吨镁再过一百万年，海水中

19、镁的含量也只会从目前的一百万年，海水中镁的含量也只会从目前的0.13%降低到降低到0.12%，即只减少了万分之一。，即只减少了万分之一。可谓取之不尽，用之不竭。可谓取之不尽，用之不竭。金属矿物的开发利用金属矿物的开发利用2022-11-2229 以铝为例，生产一吨原铝至少要消耗四吨铝土矿资源。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当前全球原铝的年产量约2500万吨，年消耗铝土矿超过一万吨，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。如果人类消费的铝能够回收利用，越少，

20、直至有一天枯竭。如果人类消费的铝能够回收利用，只要回收利用量达到产量的二分之一，每年就将减少铝土只要回收利用量达到产量的二分之一，每年就将减少铝土矿消耗量约矿消耗量约5000万吨，这对保护全球铝土矿资源具有极为万吨，这对保护全球铝土矿资源具有极为重要的意义。其次，利用废杂原料生产一吨合金铝锭与用重要的意义。其次，利用废杂原料生产一吨合金铝锭与用铝土矿原料生产一吨原铝锭相比，可以节省铝土矿原料生产一吨原铝锭相比，可以节省95以上的能以上的能源消耗。源消耗。金属矿物的开发利用金属矿物的开发利用2022-11-2230据有关资料统计，据有关资料统计，每生产一吨原铝锭需要消耗能源每生产一吨原铝锭需要消

21、耗能源213.2TJ(电能约占电能约占82)，而生产一吨再生铝合金锭所需能源消耗为，而生产一吨再生铝合金锭所需能源消耗为5.5TJ(燃料约燃料约占占80)，仅为原铝锭生产能源消耗的，仅为原铝锭生产能源消耗的2.6，优势比较明，优势比较明显。由于铝可以反复循环使用，从再生铝废料中再生产铝显。由于铝可以反复循环使用，从再生铝废料中再生产铝，其节能效果更加显著。另外，再生铝生产中二氧化碳的，其节能效果更加显著。另外，再生铝生产中二氧化碳的产生量和排放量与原铝生产相比，大为减少。有资料统计产生量和排放量与原铝生产相比，大为减少。有资料统计，再生铝生产可比用水电生产原铝减少二氧化碳排放量，再生铝生产可比

22、用水电生产原铝减少二氧化碳排放量91%，比用燃油发电减少二氧化碳排放量，比用燃油发电减少二氧化碳排放量97以上，比用以上，比用煤发电减少的二氧化碳排放量更多，环保效益十分显著。煤发电减少的二氧化碳排放量更多，环保效益十分显著。金属矿物的开发利用金属矿物的开发利用2022-11-2231合理开发和利用矿物资源，主要途径有：合理开发和利用矿物资源，主要途径有：1、提高金属矿物的利用率、提高金属矿物的利用率2、减少金属的使用量、减少金属的使用量3、加强金属资源的回收和再利用、加强金属资源的回收和再利用4、使用其他材料代替金属材料、使用其他材料代替金属材料 金属矿物的开发利用金属矿物的开发利用2022

23、-11-2232(1)途径途径提高金属矿物的利用率提高金属矿物的利用率减少金属的使用量减少金属的使用量加强金属资源的回收和再利用加强金属资源的回收和再利用使用其他材料代替金属材料使用其他材料代替金属材料何为自然资源与可持续发展。何为自然资源与可持续发展。如何合理利用矿物资源，坚持可持续发展战略？如何合理利用矿物资源，坚持可持续发展战略？(2)(2)意义意义节约矿物资源节约矿物资源节约能源节约能源减少环境污染减少环境污染阅读教材阅读教材P89P89最后一段最后一段阅读教材阅读教材P88P88资料卡片资料卡片金属矿物的开发利用金属矿物的开发利用2022-11-2233金属的回收和环境保护金属的回收

24、和环境保护回收金属的意义：回收金属的意义：（1 1）节约矿物资源（）节约矿物资源（2 2）节约能源（）节约能源（3 3）减少环境污染）减少环境污染金属铝的回收与利用金属铝的回收与利用金属矿物的开发利用金属矿物的开发利用2022-11-2234表表4-1 常见金属的冶炼原理常见金属的冶炼原理金属金属冶炼原理冶炼原理FeFe2O3+3CO=2Fe+3CO2(高炉炼铁高炉炼铁)Fe2O3+2Al=2Fe+Al2O3(铝热法炼铁铝热法炼铁)高温高温高温高温CuCu2S+O2=2Cu+SO2(火法炼铜火法炼铜)Fe+CuSO4=FeSO4+Cu(湿法炼铜湿法炼铜)高温高温MgMgO+C=Mg+COMgC

25、l2(熔融熔融)=Mg+Cl2高温高温Al2Al2O3(熔融熔融)=4Al+3O2电解电解冰晶石冰晶石Na2NaCl(熔融熔融)=2Na+Cl2电解电解电解电解金属矿物的开发利用金属矿物的开发利用2022-11-2235K Ca Na Mg g Al Zn Fe Sn Pb(H)Cu Hg g Ag g Pt Au金属金属单质单质的的还原性还原性减弱，金属减弱，金属离子离子的的氧化性氧化性增强增强电解法电解法热还原法热还原法热分解法热分解法物理提取法物理提取法金属活动性顺序与金属的冶炼方法金属活动性顺序与金属的冶炼方法小小 结结(1)为什么不同的金属的冶炼方法不同为什么不同的金属的冶炼方法不同

26、?(2)为什么人类使用铁器比使用铜器晚为什么人类使用铁器比使用铜器晚?金属矿物的开发利用金属矿物的开发利用2022-11-22361、下列各种冶炼方法中，可以制得、下列各种冶炼方法中，可以制得 相应金属的是（相应金属的是（）A、加热氧化铝、加热氧化铝 B、加热碳酸钙、加热碳酸钙C、电解熔融氯化钠、电解熔融氯化钠 D、氯化钠与铝粉高温共热、氯化钠与铝粉高温共热2、根据金属在金属活动顺序表中的位置、根据金属在金属活动顺序表中的位置及性质，推测制取下列金属最适宜的方法：及性质，推测制取下列金属最适宜的方法：Na Zn Hg Au C电解法电解法加热还原法加热还原法加热分解法加热分解法物理提取法物理提

27、取法金属矿物的开发利用金属矿物的开发利用2022-11-22373、金属冶炼的目的是金属冶炼的目的是 （）A A、把金属化合物还原为金属单质、把金属化合物还原为金属单质 B B、除去金属中的杂质、除去金属中的杂质C C、把金属单质变为氧化物、把金属单质变为氧化物 DD、把电能转变为化学能、把电能转变为化学能4、工业上常采用电解法冶炼的金属是工业上常采用电解法冶炼的金属是 （）A A、Fe BFe B、Cu CCu C、Al DAl D、AgAg5、宋代时期，人们发现江西上饶有一口苦泉，蒸发这种宋代时期，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，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这是湿法炼铜的起源，请写出该反应的离子方程式：式：。AC FeCu2+CuFe2+金属矿物的开发利用金属矿物的开发利用2022-11-2238