物理提取法课件.ppt
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- 物理 提取 课件
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1、一、金属矿物的开发利用一、金属矿物的开发利用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一、金属矿物的开发利用一、金属矿物的开发利用1 1、金属元素的存在:、金属元素的存在:除金、铂等极少数金属外,绝大多除金、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。数金属以化合物的形式存在于自然界。冶炼金属的原理:利用还原的冶炼金属的原理:利用还原的方法使金属化合物中的金属离子得到方法使金属化合物中的金属离子得到电子变成金属原子。电子变成金属原子。n+M得电子得电子M(被还原)(被还原)定义:把金属从矿石中提炼出来的过定义:把金属从矿石中提炼出来的过程叫做金属的冶炼。程叫做金属的
2、冶炼。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 Pt Au金属活动性逐渐减弱金属活动性逐渐减弱金属离子的得电子能力逐渐增强金属离子的得电子能力逐渐增强金属冶炼的方法金属冶炼的方法 (1)物理提取法:)物理提取法:适用于极不活适用于极不活泼的金属泼的金属Pt、Au等,在自然界中主要等,在自然界中主要以游离态存在以游离态存在。淘金就是一种物理提取方。淘金就是一种物理提取方法。法。热分解法热分解法 适合一些不活泼金属适合一些不活泼金属,可以直接用加热,可以直接用加热分解的方法将金属从其化合物中还原出来。分解的方法将金属从其化合物中还原出来。
3、2HgO =2Hg+O2 加热加热2Ag2O =4Ag+O2 加热加热(2)化学方法)化学方法热还原法(适用于大部分金属)热还原法(适用于大部分金属)CuO+H2=Cu+H2O Fe2O3+3CO=2Fe+3CO2高温高温 在金属活动性顺序表中处于中间位置的在金属活动性顺序表中处于中间位置的金属,通常是用还原剂(金属,通常是用还原剂(C、CO、H2、活泼、活泼金属等)在加热的条件下将金属从其化合物金属等)在加热的条件下将金属从其化合物中还原出来。中还原出来。铝热反应铝热反应实验实验41 实验现象实验现象:镁条剧烈燃烧,放出大量镁条剧烈燃烧,放出大量热,发出耀眼白光,纸漏斗内热,发出耀眼白光,纸
4、漏斗内剧烈反应,剧烈反应,纸漏斗被烧穿,有熔融物落入沙中。纸漏斗被烧穿,有熔融物落入沙中。Fe2O3+2Al=2Fe+Al2O3高温高温铝热剂铝热剂 铝铝还原剂(活泼金属还原剂(活泼金属可作还原剂)可作还原剂)应用:应用:(1)(1)焊接钢轨,焊接钢轨,(2)(2)冶炼金属。冶炼金属。3MnO2+4Al=3Mn+2Al2O3高温高温Cr2O3+2Al=2Cr+Al2O3高温高温3Co3O4+8Al=9Co+4Al2O3高温高温其它的铝热反应:其它的铝热反应: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,直至之上,直至19世
5、纪上半叶,铝还是欧洲许多高级珠宝店的高档货。世纪上半叶,铝还是欧洲许多高级珠宝店的高档货。然而自从美国青年化学家霍尔发明电解制铝法后,制铝工然而自从美国青年化学家霍尔发明电解制铝法后,制铝工 艺不断改艺不断改进,现在人们已经熟练掌握了从铝土矿(进,现在人们已经熟练掌握了从铝土矿(主要成主要成 分是分是Al2O3,当然还是有,当然还是有很多其它杂质的)中冶炼铝的技术了,使得制铝成本大大下降,铝的价格很多其它杂质的)中冶炼铝的技术了,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。也一降千丈,走入千家万户。电解法电解法 活泼金属较难用还原剂还原,通常采用电活泼金属较难用还原剂还原,通常采用
6、电解熔融的金属化合物的方法冶炼活泼金属。适解熔融的金属化合物的方法冶炼活泼金属。适合一合一些非常活泼金属些非常活泼金属。MgCl2(熔融熔融)=Mg+Cl2 电解电解2Al2O3(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 现在铝的产量已经仅次于钢铁了,铝及铝合金现在铝的产量已经仅次于钢铁了,铝及铝合金成为现代文明不可缺少的金属,铝在工业上被称为成为现代文明不可缺少的金属,铝在工业上被称为“钢精钢精”,是因为它的合金不但轻,而且强度足以,是因为它的合金不但轻,而且强度足以替代钢铁,铝除了用于建材之外,还被用于航天工替代钢铁,铝除了用于建材之
7、外,还被用于航天工业,如我国第一颗人造卫星东方红一号,外壳全部业,如我国第一颗人造卫星东方红一号,外壳全部用铝合金制成,美国的阿波罗用铝合金制成,美国的阿波罗1111号,宇宙飞船所号,宇宙飞船所用的金属材料中,铝及合金用的金属材料中,铝及合金75%75%左右,可以说人类左右,可以说人类送上太空的金属中,铝是最多的了。送上太空的金属中,铝是最多的了。注意:正常人的人体,每注意:正常人的人体,每7070公斤体重约含公斤体重约含6161毫克铝。毫克铝。但铝摄入过多却是对人体有害的,经研究表明,但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铝元素能渗入人脑,与神
8、经元细胞释放出来的具有传递信息功能的有机碱反应传递信息功能的有机碱反应,导致神经系统传递信导致神经系统传递信息受阻,引起老年痴呆。息受阻,引起老年痴呆。镁在地壳中含量只镁在地壳中含量只有铝的四分之一,而且有铝的四分之一,而且镁比铝更加活泼,所以镁比铝更加活泼,所以要想矿物质中获取镁,要想矿物质中获取镁,代价比铝更高。代价比铝更高。海洋中含有大量的氯海洋中含有大量的氯化镁,海水又咸又苦化镁,海水又咸又苦。咸是因为含有氯化钠,咸是因为含有氯化钠,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
9、。镁易吸水。据估算,假如每年从海水中提取据估算,假如每年从海水中提取1亿吨镁亿吨镁再过一百万年,海水中镁的含量也只会从目再过一百万年,海水中镁的含量也只会从目前的前的0.13%降低到降低到0.12%,即只减少了万分之,即只减少了万分之一。可谓取之不尽,用之不竭。一。可谓取之不尽,用之不竭。K Ca Na Mg Al Zn Fe Sn Pb(H)Cu Hg Ag金属活动性(还原性):金属活动性(还原性):弱弱电解法电解法热还原法热还原法热分解法热分解法K Ca Na Mg Al Zn Fe Sn Pb(H)Cu Hg Ag离子的氧化性离子的氧化性弱弱强强K Ca Na Mg Al Zn Fe S
10、n Pb (H)Cu Hg AgPt Au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:常见金属的冶炼原理常见金属的冶炼原理 Na:Mg:Al:Fe:Cu:2NaCl(熔融熔融)=2Na+Cl2 电解电解MgCl2(熔融熔融)=Mg+Cl2 电解电解2Al2O3(熔融熔融)=4Al+3O2 电解电解冰晶石冰晶石Fe2O3+2Al=2Fe+Al2O3高温高温Fe2O3+3CO=2Fe+3CO2高温高温4、金属冶炼的步骤、金属冶炼的步骤 富集富集:除去杂质,提高矿:除去杂质,提高矿石中有用成分的含量。石中有用成分的含量。冶炼冶炼:利用氧化还原反应,:利用氧化还原反
11、应,在一定条件下,用还原剂把金属在一定条件下,用还原剂把金属矿石中的金属离子还原成金属单矿石中的金属离子还原成金属单质。质。精炼精炼:提高金属的纯度。:提高金属的纯度。5、金属资源的回收和再利用、金属资源的回收和再利用 (1)地球上的金属矿资源的存量与人类需)地球上的金属矿资源的存量与人类需求的矛盾:求的矛盾:存量有限且不能再生,人们不断开发、资源存量有限且不能再生,人们不断开发、资源不断减少。不断减少。(2)金属制品在使用中的变化:)金属制品在使用中的变化:金属金属腐蚀、损坏腐蚀、损坏废弃物废弃物污染环境。污染环境。(3)金属回收的意义:)金属回收的意义:a.减少垃圾量,防止污染环境;减少垃
12、圾量,防止污染环境;b.缓解资源短缺的矛盾。缓解资源短缺的矛盾。c.废旧利用,提高生产的经济效益。废旧利用,提高生产的经济效益。(4)合理开发利用矿物资源的主要途径:)合理开发利用矿物资源的主要途径: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。1、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
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