人教版高中化學(xué)必修化學(xué)2第四章第一節(jié)開(kāi)發(fā)利用金屬礦物和海水資源（第1課時(shí)）（完整版）2

江西省教育信息技術(shù)研究“十二五”規(guī)劃2012年度課題《基于網(wǎng)絡(luò)的高中化學(xué)課件庫(kù)的建設(shè)與應(yīng)用研究》

（課題編號(hào)：GDK-2012-G-72883）

主持人：桂耀榮2024/8/612024/8/62第四章化學(xué)與自然資源的開(kāi)發(fā)利用第一節(jié)開(kāi)發(fā)利用金屬礦物和海水資源第1課時(shí)新課標(biāo)人教版高中化學(xué)課件系列化學(xué)必修22024/8/63黃銅礦赤鐵礦鋁礦錳礦鎢礦鋅礦自然界礦物中的金屬元素存在形態(tài)?天然金Au天然鉑Pt金屬礦物的開(kāi)發(fā)利用2024/8/64人類最早發(fā)現(xiàn)和應(yīng)用的金屬金屬礦物的開(kāi)發(fā)利用2024/8/65C+2CuO==CO2↑+2Cu高溫銅鏡漢武帝時(shí)銅幣先秦刀幣

銅是人類第一種大量使用的金屬，結(jié)束了漫長(zhǎng)的“石器時(shí)代”。

在公元前6000年到7000年左右，人類開(kāi)始邁進(jìn)了象征古代文明開(kāi)端的“銅器時(shí)代”。資料卡片Cu2(OH)2CO3＝2CuO+H2O+CO2↑孔雀石金屬礦物的開(kāi)發(fā)利用2024/8/66這是英法聯(lián)軍洗劫焚毀世界建筑史上最杰出的園林——圓明園后，被劫掠到國(guó)外的珍貴文物——銅虎頭，2000年在香港被拍賣。由中國(guó)派員出高價(jià)將其贖回。記住我們的國(guó)恥：中國(guó)還有上百萬(wàn)件珍貴文物流失海外金屬礦物的開(kāi)發(fā)利用2024/8/67人類最早是在由天而降的隕石中獲得單質(zhì)鐵的，隕石中含鐵量高達(dá)90%以上。古代阿拉伯人曾傳說(shuō)“天上的金雨落進(jìn)沙漠里變成了黑色的鐵”。濟(jì)南隕鐵新疆隕鐵南極洲隕鐵金屬礦物的開(kāi)發(fā)利用2024/8/68一、金屬的冶煉人們?nèi)粘?yīng)用的金屬材料，多為合金或純金屬，這就需要把金屬?gòu)牡V石中提煉出來(lái)，這就是人們常說(shuō)的金屬的冶煉。1.金屬冶煉的實(shí)質(zhì)利用氧化還原反應(yīng)，使金屬化合物中的金屬陽(yáng)離子得到電子變成金屬原子。即：Mn++ne-M想一想:要使金屬礦物轉(zhuǎn)化為金屬單質(zhì),金屬元素的化合價(jià)如何變化,發(fā)生什么反應(yīng)?金屬礦物的開(kāi)發(fā)利用2024/8/69結(jié)論：①金屬位置越靠后，越易被還原，用一般的還原方法即可；

②金屬位置越靠前，越難被還原，要用較強(qiáng)的還原手段來(lái)還原金屬活動(dòng)性順序大約100多年前大約2500年前大約4000年前KCaNaMgAlZnFeSnPb(H)CuHgAgPtAu金屬礦物的開(kāi)發(fā)利用2024/8/610金屬活動(dòng)性順序KCaNaMgAlZnFeSnPb(H)CuHgAgPtAu金屬活動(dòng)性由強(qiáng)逐漸減弱(1)熱分解法(2)熱還原法(3)電解法二、金屬冶煉的方法的選擇快速閱讀課本88頁(yè)內(nèi)容，找出金屬冶煉有多少種方法，分別是什么？適用于金屬活動(dòng)順序表中的哪些金屬?要根據(jù)金屬的活動(dòng)性順序不同，采取不同的冶煉方法金屬礦物的開(kāi)發(fā)利用2024/8/611（1）熱分解法練習(xí):寫出HgO、Ag2O受熱分解的化學(xué)方程式（適用Hg及其以后的不活潑金屬）KCaNaMgAlZnFeSnPb(H)CuHgAgHgAg2HgO＝2Hg+O2↑△2Ag2O＝4Ag+O2↑△金屬礦物的開(kāi)發(fā)利用2024/8/612（2）熱還原法

適用于金屬活動(dòng)性順序表中的中間的多數(shù)金屬。它是金屬冶煉的常用方法。常用的還原劑有：活潑金屬、CO、H2、C(焦炭)KCaNaMgAlZnFeSnPb(H)CuHgAgZnFeSnPb(H)Cu金屬礦物的開(kāi)發(fā)利用2024/8/613濕法煉銅:Fe+CuSO4＝FeSO4+Cu火法煉銅:Cu2S+O2＝2Cu+SO2高溫金屬礦物的開(kāi)發(fā)利用2024/8/614實(shí)驗(yàn)4-1鋁熱反應(yīng)金屬礦物的開(kāi)發(fā)利用2024/8/6152Al+Fe2O32Fe+Al2O3高溫反應(yīng)現(xiàn)象：鎂條劇烈燃燒，發(fā)出耀眼的白光，紙漏斗內(nèi)劇烈反應(yīng)，紙漏斗被燒穿，有熔融物落入沙中，沙子上落有黑色鐵珠。鋁熱劑：鋁與氧化鐵的混合物鎂條為引燃劑氯酸鉀為助燃劑金屬礦物的開(kāi)發(fā)利用2024/8/616鋁熱反應(yīng)的應(yīng)用

鋁熱反應(yīng)的原理可以應(yīng)用在生產(chǎn)上，如用于焊接鋼軌。在冶金工業(yè)上也常用這一反應(yīng)原理，使鋁與金屬氧化物反應(yīng)，冶煉鈷、鉻、錳等。金屬礦物的開(kāi)發(fā)利用2024/8/617請(qǐng)寫出MnO2、Cr2O3分別與Al反應(yīng)的化學(xué)方程式。結(jié)論：鋁也是還原劑，在一定的條件下與某些金屬氧化物反應(yīng)，把其中的金屬還原成單質(zhì)。所以一些活潑的金屬也可作還原劑。鋁＋某些金屬氧化物Al2O3＋金屬高溫3MnO2+4Al===3Mn+2Al2O3高溫Cr2O3+2Al===2Cr+Al2O3高溫金屬礦物的開(kāi)發(fā)利用2024/8/618

法國(guó)皇帝拿破侖是一個(gè)喜歡炫耀自己的人。他常常大擺宴席，宴請(qǐng)?zhí)煜沦e客。每次宴會(huì)，他總是擺出一副高人一等的樣子。餐桌上的用具幾乎全是用銀制成的，唯有他自己用的那一個(gè)碗?yún)s是鋁制品。為什么貴為法國(guó)皇帝，在當(dāng)時(shí)卻不用高貴而亮麗的銀碗，而用色澤要暗得多的鋁碗呢？思考金屬礦物的開(kāi)發(fā)利用2024/8/619拿破侖與鋁碗100多年前，為了表彰門捷列夫?qū)瘜W(xué)的杰出貢獻(xiàn)，英國(guó)皇家學(xué)會(huì)不惜重金制作了一個(gè)比黃金還要貴重的獎(jiǎng)杯——鋁杯，贈(zèng)送給門捷列夫。金屬礦物的開(kāi)發(fā)利用2024/8/620

由于早期煉鋁十分困難，所以鋁的價(jià)格十分昂貴，一度超越金銀之上，直至19世紀(jì)上半葉，鋁還是歐洲許多高級(jí)珠寶店的高檔貨。金屬礦物的開(kāi)發(fā)利用2024/8/621

自從美國(guó)青年化學(xué)家霍爾發(fā)明電解制鋁法后，制鋁工藝不斷改進(jìn)，現(xiàn)在人們已經(jīng)熟練掌握了從鋁土礦（主要成分是Al2O3，當(dāng)然還有很多其它雜質(zhì)）中冶煉鋁的技術(shù)，使得制鋁成本大大下降，鋁的價(jià)格也一降千丈，走入千家萬(wàn)戶。金屬礦物的開(kāi)發(fā)利用2024/8/622金屬礦物的開(kāi)發(fā)利用2024/8/623

今天鋁的產(chǎn)量?jī)H次于鋼鐵了，鋁及鋁合金成為現(xiàn)代文明不可缺少的金屬，鋁在工業(yè)上被稱為“鋼精”，因?yàn)樗暮辖鸩坏p，而且強(qiáng)度足以替代鋼鐵，鋁除了用于建材之外，還被用于航天工業(yè)，如我國(guó)第一顆人造衛(wèi)星東方紅一號(hào)，外殼全部用鋁合金制成，美國(guó)的阿波羅—11號(hào)宇宙飛船所用的金屬材料中，鋁及合金占75%左右，可以說(shuō)人類送上太空的金屬中，鋁是最多的了。注意：正常人的人體內(nèi)，每70公斤體重約含61毫克鋁。鋁攝入過(guò)多卻是對(duì)人體有害的，經(jīng)研究表明，鋁元素能滲入人腦，與神經(jīng)元細(xì)胞釋放出來(lái)的具有傳遞信息功能的有機(jī)堿反應(yīng)，導(dǎo)致神經(jīng)系統(tǒng)傳遞信息受阻，引起老年癡呆。金屬礦物的開(kāi)發(fā)利用2024/8/624古代中國(guó)勞動(dòng)人民用木炭煉鐵

我國(guó)古代煉鐵工業(yè)長(zhǎng)期領(lǐng)先于世界，我國(guó)在西漢初時(shí)已經(jīng)懂得用木炭與鐵礦石混合高溫冶煉生鐵，領(lǐng)先歐洲一千余年，南宋末年的工匠又掌握了用焦炭煉鐵，而歐洲最早的英國(guó)直到500年后（相當(dāng)于清朝乾隆末年），才掌握這一技術(shù)。金屬礦物的開(kāi)發(fā)利用2024/8/625Fe2O3＋3CO2Fe＋3CO2高溫高爐煉鐵金屬礦物的開(kāi)發(fā)利用2024/8/626金屬礦物的開(kāi)發(fā)利用2024/8/627⑶電解法在金屬活動(dòng)性順序中，K、Na、Ca、Al等幾種金屬的還原性很強(qiáng)，這些金屬的陽(yáng)離子難得電子，因此不能用一般的方法和還原劑使其從化合物中還原出來(lái)，而只能用通電分解其熔融鹽或氧化物的方法來(lái)冶煉。KCaNaMgAlZnFeSnPb(H)CuHgAgPtAuKCaNaMgAl金屬礦物的開(kāi)發(fā)利用2024/8/6282NaCl(熔融)═2Na+Cl2↑電解金屬礦物的開(kāi)發(fā)利用2024/8/629練習(xí):

寫出電解MgCl2、Al2O3的化學(xué)方程式MgCl2

═Mg+Cl2↑電解(熔融)2Al2O3═4Al+3O2↑電解(熔融)冰晶石金屬礦物的開(kāi)發(fā)利用2024/8/630鎂在地殼中含量只有鋁的四分之一，而且鎂比鋁更加活潑，所以要想礦物質(zhì)中獲取鎂，代價(jià)比鋁更高。海洋中含有大量的氯化鎂，海水又咸又苦。咸是因?yàn)楹新然c，苦是因?yàn)楹新然V，同樣道理，粗鹽易潮解是因?yàn)槠渲泻休^多的氯化鎂，而氯化鎂易吸水。據(jù)估算，假如每年從海水中提取1億噸鎂再過(guò)一百萬(wàn)年，海水中鎂的含量也只會(huì)從目前的0.13%降低到0.12%，即只減少了萬(wàn)分之一。可謂取之不盡，用之不竭。金屬礦物的開(kāi)發(fā)利用2024/8/631

以鋁為例，生產(chǎn)一噸原鋁至少要消耗四噸鋁土礦資源。當(dāng)前全球原鋁的年產(chǎn)量約2500萬(wàn)噸，年消耗鋁土礦超過(guò)一億噸，如果照此發(fā)展下去，地球上的鋁土礦資源就會(huì)越來(lái)越少，直至有一天枯竭。如果人類消費(fèi)的鋁能夠回收利用，只要回收利用量達(dá)到產(chǎn)量的二分之一，每年就將減少鋁土礦消耗量約5000萬(wàn)噸，這對(duì)保護(hù)全球鋁土礦資源具有極為重要的意義。其次，利用廢雜原料生產(chǎn)一噸合金鋁錠與用鋁土礦原料生產(chǎn)一噸原鋁錠相比，可以節(jié)省95％以上的能源消耗。你知道嗎？金屬礦物的開(kāi)發(fā)利用2024/8/632據(jù)有關(guān)資料統(tǒng)計(jì)，每生產(chǎn)一噸原鋁錠需要消耗能源213.2TJ(電能約占82％)，而生產(chǎn)一噸再生鋁合金錠所需能源消耗為5.5TJ(燃料約占80％)，僅為原鋁錠生產(chǎn)能源消耗的2.6％，優(yōu)勢(shì)比較明顯。由于鋁可以反復(fù)循環(huán)使用，從再生鋁廢料中再生產(chǎn)鋁，其節(jié)能效果更加顯著。另外，再生鋁生產(chǎn)中二氧化碳的產(chǎn)生量和排放量與原鋁生產(chǎn)相比，大為減少。有資料統(tǒng)計(jì)，再生鋁生產(chǎn)可比用水電生產(chǎn)原鋁減少二氧化碳排放量91%，比用燃油發(fā)電減少二氧化碳排放量97％以上，比用煤發(fā)電減少的二氧化碳排放量更多，環(huán)保效益十分顯著。

小資料金屬礦物的開(kāi)發(fā)利用2024/8/633合理開(kāi)發(fā)和利用礦物資源，主要途徑有：1、提高金屬礦物的利用率2、減少金屬的使用量3、加強(qiáng)金屬資源的回收和再利用4、使用其他材料代替金屬材料……………金屬礦物的開(kāi)發(fā)利用2024/8/634(1)途徑提高金屬礦物的利用率減少金屬的使用量加強(qiáng)金屬資源的回收和再利用使用其他材料代替金屬材料何為自然資源與可持續(xù)發(fā)展。如何合理利用礦物資源，堅(jiān)持可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略？(2)意義節(jié)約礦物資源節(jié)約能源減少環(huán)境污染閱讀教材P89最后一段閱讀教材P88資料卡片金屬礦物的開(kāi)發(fā)利用2024/8/635金屬的回收和環(huán)境保護(hù)回收金屬的意義：（1）節(jié)約礦物資源（2）節(jié)約能源（3）減少環(huán)境污染金屬鋁的回收與利用金屬礦物的開(kāi)發(fā)利用2024/8/636表4-1常見(jiàn)金屬的冶煉原理金屬冶煉原理FeFe2O3+3CO===2Fe+3CO2(高爐煉鐵)Fe2O3+2Al===2Fe+Al2O3(鋁熱法煉鐵)高溫高溫CuCu2S+O2===2Cu+SO2(火法煉銅)Fe+CuSO4===FeSO4+Cu(濕法煉銅)高溫MgMgO+C===Mg+CO↑MgCl2(熔融)===Mg+Cl2↑高溫Al2Al2O3(熔融)===4Al+3O2↑電解冰晶石Na2NaCl(熔融)===2Na+Cl2↑電解電解金屬礦物的開(kāi)發(fā)利用2024/8/637KCaNaMgAlZnFeSnPb(H)CuHgAgPtAu金屬單質(zhì)的還原性減弱，金屬離子的氧化性增強(qiáng)電解法熱還原法熱分解法物理提取法金屬活動(dòng)性順序與金屬的冶煉方法小結(jié)(1)為什么不同的金屬的冶煉方法不同?(2)為什么人類使用鐵器比使用銅器晚?金屬礦物的開(kāi)發(fā)利用2024/8/638練習(xí)1、下列各種冶煉方法中，可以制得相應(yīng)金屬的是（）A、加熱氧化鋁