自然資源的開(kāi)發(fā)利用第1課時(shí)-金屬礦物的開(kāi)發(fā)利用 課件 人教版（2019）高一化學(xué)必修二

人教版（2019版）化學(xué)必修（第二冊(cè)）第八章化學(xué)與可持續(xù)發(fā)展第一節(jié)自然資源的開(kāi)發(fā)與利用第1課時(shí)——金屬礦物的開(kāi)發(fā)利用

自然界的金屬單質(zhì)自然金自然銀自然銅隕鐵黃銅礦赤鐵礦鋁礦錳礦鎢礦鋅礦2023/2/26自然界的金屬礦物質(zhì)

金屬在自然界中的存在主要有兩種形式，一種是

，一種是

，其中除了

等極少數(shù)金屬外，其他絕大多數(shù)金屬都是以化合態(tài)存在于自然界。一、金屬的存在游離態(tài)化合態(tài)金、鉑問(wèn)題1：人們?cè)谏詈蜕a(chǎn)中使用的金屬材料多是合金或純金屬，如何從礦石中得到金屬單質(zhì)？2.金屬礦物的基本原理：金屬的冶煉是將金屬礦石中的

從

中提取出來(lái)，用于生成和制造各種金屬材料和制品。也就是說(shuō)用

法把

的金屬還原

的金屬，即：

金屬在自然界中的存在主要有兩種形式，一種是

，一種是

，其中除了

等極少數(shù)金屬外，其他絕大多數(shù)金屬都是以化合態(tài)存在于自然界。一、金屬的存在游離態(tài)化合態(tài)金、鉑二、金屬冶煉的原理Mn＋＋ne－→M1.金屬礦物的冶煉步驟：

→

→

→

。金屬元素還原化合態(tài)化合態(tài)游離態(tài)金屬活動(dòng)性順序KCaNaMgAlZnFeSnPb(H)CuHgAgPtAu三、金屬冶煉的方法約200年前約3000年前約5000年前金屬活動(dòng)性逐漸減弱金屬簡(jiǎn)單陽(yáng)離子的得電子能力逐漸增強(qiáng)問(wèn)題2：金屬的冶煉和使用順序和其活潑性有關(guān)，越不活潑的金屬冶煉方法越簡(jiǎn)單，為什么呢？（一）物理方法

適用于極不活潑的金屬的冶煉。PtAu富集法（二）化學(xué)方法

1.熱分解法:適用于金屬活動(dòng)性順序表中氫以后的金屬冶煉。HgAg

2.熱還原法:適用于金屬活動(dòng)性順序表中部的金屬冶煉ZnFeSnPb(H)Cu

3.電解法:適用于鉀、鈉、鈣、鋁等活潑金屬的冶煉。KCaNaMgAl三、金屬冶煉的方法淘金原理：《浪淘沙》-劉禹錫日照澄洲江霧開(kāi)，濤金女伴滿江隈。

美人首飾侯王印，盡是沙中海底來(lái)。

（一）物理方法金的密度比沙大三、金屬冶煉的方法KCaNaMgAlZnFeSnPb(H)CuHgAgPtAu古代煉丹術(shù)士葛洪的《抱樸子》中“丹砂燒之成水銀”1.熱分解法2HgO===2Hg+O2↑2Ag2O===4Ag+O2↑HgS===2Hg+S（二）化學(xué)方法三、金屬冶煉的方法（2）熱還原法（適用于大部分金屬）常用的還原劑有：CO、H2、C(焦炭)、活潑金屬Fe2O3+3CO===2Fe+3CO2

高溫KCaNaMgAlZnFeSnPb(H)CuHgAgPtAuCuO+H2===Cu+H2O高溫古代高爐煉鐵三、金屬冶煉的方法Fe2O3+2Al2Fe+Al2O3高溫鋁熱法：用金屬鋁做還原劑冶煉活潑性不如鋁且“高熔點(diǎn)”的金屬（Fe、V、Cr、Mn等）三、金屬冶煉的方法Fe2O3+2Al2Fe+Al2O3高溫3MnO2+4Al3Mn+2Al2O3高溫Cr2O3+2Al2Cr+Al2O3高溫3Co3O4+8Al9Co+4Al2O3高溫3V2O5+10Al6V+5Al2O3高溫鋁熱劑三、金屬冶煉的方法MgCl2(熔融)Mg＋Cl2↑電解2NaCl(熔融)2Na＋Cl2↑電解2Al2O3(熔融)4Al＋3O2↑電解冰晶石冰晶石的作用是降低Al2O3的熔化溫度

KCaNaMgAlZnFeSnPb(H)CuHgAgPtAu（3）電解法三、金屬冶煉的方法鋁土礦冶煉鋁的工藝流程溶解電解灼燒過(guò)濾酸化過(guò)濾鋁土礦NaOH溶液殘?jiān)趸紴V液H2O鋁Al2O3+2NaOH2NaAlO2+H2ONaAlO2+CO2+2H2OAl(OH)3↓+NaHCO3Δ2Al(OH)3Al2O3+3H2O2Al2O3(熔融)4Al+3O2↑通電

從鋁土礦中提取鋁Al2O3+2NaOH2NaAlO2+H2OAl2O3+2NaOH2NaAlO2+H2O

鋁是一種應(yīng)用廣泛的金屬,工業(yè)上用Al2O3和冰晶石(Na3AIF6)混合熔融電解制得。鋁土礦的主要成分是Al2O3和SiO2、Fe2O3等。（SiO是酸性氧化物，可以與堿溶液反應(yīng)，F(xiàn)e2O3是堿性氧化物，可以與酸溶液反應(yīng)）。因此從鋁土礦中提煉Al2O3的流程可以設(shè)計(jì)成兩種方案。方案一：堿溶法問(wèn)題3:“殘?jiān)焙汀俺恋怼钡幕瘜W(xué)式？前后兩“濾液”主要陽(yáng)離子分別式什么？寫(xiě)出上述過(guò)程中涉及到的化學(xué)反應(yīng)方程式方案二：酸溶法問(wèn)題4:前后兩“沉淀”的化學(xué)式？前后兩“濾液”主要陽(yáng)離子分別式什么？寫(xiě)出上述過(guò)程中涉及到的化學(xué)反應(yīng)方程式隨堂演練

鋁是一種應(yīng)用廣泛的金屬,工業(yè)上用Al2O3和冰晶石(Na3AIF6)混合熔融電解制得。I.鋁土礦的主要成分是Al2O3和SiO2、Fe2O3等。從鋁土礦中提煉Al2O3的流程如下:(1)反應(yīng)1的化學(xué)方程是

(2)濾液I中加入CaO生成的沉淀是反應(yīng)2的離子方程式是Al2O3SiO2Fe2O3Fe2O3CaSiO3NaAlO2Na2SiO3AlO2-CO2Al(OH)32NaOH+Al2O3=2NaAlO2+H2OCaSiO32AlO2-+CO2+3H2O=2Al(OH)3↓+CO32-隨堂演練Ⅱ.以螢石(CaF2)和純堿為原料制備冰晶石的流程如下:CaF2Na3AIF6E氣體DNa2CO3、Al(OH)3（3）E可作為建就材料,化合物C是寫(xiě)出由D制備冰晶石的化學(xué)方程式C濃H2SO412HF+3Na2CO3+2AI(OH)3=2Na3AIF6+3CO2+9H2O石膏CaSO4HF隨堂演練物質(zhì)MgOAl2O3MgCl2AlCl3熔點(diǎn)/oC28522054714190（以分子形式存在）沸點(diǎn)/oC360029801412180已知有關(guān)物質(zhì)的熔沸點(diǎn)數(shù)據(jù)如下表:參考上述數(shù)據(jù)填空和回答問(wèn)題.(1)工業(yè)上為什么常用電解熔融MgCl2的方法生產(chǎn)金屬鎂,而不用電解MgO的方法生產(chǎn)鎂?(2)工業(yè)上為什么常用電解Al2O3冰晶石熔融混合物的方法生產(chǎn)金屬鋁,而不用電解AlCl3的方法生產(chǎn)鋁?

因?yàn)镸gO的熔點(diǎn)遠(yuǎn)高于MgCl2,所以電解熔融的MgO需要更多的能量,更高的溫度,成本更高。

從表中可以發(fā)現(xiàn),AlCl3的熔點(diǎn)很低,且沸點(diǎn)比熔點(diǎn)低,易升華;熔融時(shí)不存在離子,不能導(dǎo)電,故不能被電解。

隨堂演練金屬冶煉的實(shí)質(zhì)Mn++ne-M

還原KCaNaMgAlZnFeSnPb(H)CuHgA