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1、第一节 开发利用金属矿物和海水资源,第1课时,2019/10/20,固始县第一中学 曾关宝,教学目标,1.了解金属冶炼的实质、方法; 2.通过比较不同金属的冶炼,理解不同活动 性的金属冶炼方法不同的原因; 3.了解金属的回收利用与资源的保护.,自然资源与可持续发展 广义地讲,所谓自然资源,是指在一定时间、地点的条件下能够产生经济价值的,以提高人类当前和将来福利的自然环境因素和条件的总称。可持续发展的目标是满足人类需要,强调人类的行为要受到自然界的制约、强调代际之间、人类和其它生物种群之间、不同国家和不同地区之间的公平。它包括经济的可持续发展,社会的可持续发展、资源可持续发展、环境可持续发展和全
2、球可持续发展。,思考: 1.金属冶炼指什么? 2.为什么不同金属的冶炼方法不同? 3.金属活动顺序与金属冶炼有什么关系?,阅读教材P88-89,一.金属矿物的开发和利用,这些金属以何种形式存在于自然界中?,请同学们列举出常见金属的名称? 越多越好！,K Ca Na Mg Al Zn Fe Sn Pb (H) Cu Hg Ag Pt Au,金矿 Au,铂矿 Pt,少数不活泼金属以游离态存在(如金和铂),1. 金属在自然界中的存在形式,1. 金属在自然界中的存在形式,黄铜矿,赤铁矿Fe2O3,铝矿Al2O3,锰矿,钨矿,锌矿,白云石 CaMgCO32,辰砂HgS,黄铜矿CuFeS2,菱镁矿MgCO
3、3,1. 金属在自然界中的存在形式,金、铂等极少数金属以 形式存在; 绝大多数金属以 形式存在。金属化合物中金属元素都显 价。,1. 金属在自然界中的存在形式,正,化合物,单质,冶炼金属,回忆:初中学过冶炼铁的方法?,“金属的冶炼”的实质是什么？,冶炼金属的实质是用还原的方法使金属化合物中的金属离子得到电子变成金属原子。,将金属从其化合物中还原出来用于生产和制造各种金属材料的过程在工业上称为金属的冶炼。,还原出金属的难易由谁决定?,金属活动性顺序,K Ca Na Mg Al Zn Fe Sn Pb (H) Cu Hg Ag Pt Au,金属性(还原性)逐渐减弱,金属阳离子的氧化性 (得电子能力
4、)逐渐增强,结论：金属位置越靠后,越易被还原, 用一般的还原方法即可;,金属位置越靠前,越难被还原, 要用较强的还原手段来还原.,冶炼金属的方法,要根据金属的活动性顺序不同，采取不同的冶炼方法,总的说来,金属的性质越稳定,越容易将其从化合物中还原出来。,金,银,人类最早发现和应用的金属分别是:,铜,物理提取法: 适用于极不活泼的金属Pt Au,2.金属冶炼的方法,1.热分解法,2.电解法,3.热还原法,(1)热分解法:,对于 金属(金属活动性顺序表中氢以后的金属),可以直接用 方法将金属从其化合物中还原出来冶炼。,加热分解,一些不活泼,适用于钾、钙、镁、钠、铝等非常活泼金属,(2)电解法,活泼
5、金属较难用还原剂还原,通常采用电解熔 融的金属化合物的方法冶炼活泼金属.,思考:电解氯化钠溶液能制得钠吗?,3.热还原法,原理:在高温下发生氧化还原反应,常用的还原剂有焦炭、一氧化碳、氢气等。以及一些活泼金属也可做还原剂。,在金属活动性顺序表中处于 位置的金属,通常是用还原剂( 、 、 、 等)将金属从其化合物中还原出来。,中间,一氧化碳,铝,焦炭,氢气,实验4 -1:P89,铝热反应:1.步骤 2.实验现象 3.实验原理,反应现象:,铝热剂,铝是还原剂,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。所以一些活泼的金属也可作还原剂。,反应原理:,注: 镁条、氯酸钾的作用引燃剂,镁
6、条剧烈燃烧,放出大量的热,发出耀眼的白光,纸漏斗内剧烈反应,纸漏斗被烧穿,有熔融物落入沙中。,1.镁条的作用是什么? 2.氯酸钾的作用是什么?,问题,铝热反应的应用 :,你能总结出铝热反应的规律吗?,冶炼高熔点的金属,焊接钢轨,其它铝热反应,利用热还原法冶炼的金属还有:,还原剂,常用还原剂有焦炭.一氧化碳.氢气及一些活泼金属。,Fe2O3+3CO 2Fe+3CO2 (高炉炼铁) Fe2O3+2Al 2Fe+Al2O3 (铝热法炼铁),高温,高温,Cu2S+O2 2Cu+SO2 (火法炼铜) Fe+CuSO4 FeSO4+Cu(湿法炼铜),高温,MgO+C Mg+CO MgCl2(熔融) Mg+
7、Cl2,高温,2Al2O3(熔融) 4Al+3O2,电解,冰晶石,2NaCl(熔融) 2Na+Cl2,电解,电解,阅读课本P89页表4-1:常见金属的冶炼原理,湿法炼铜: Fe+CuSO4=FeSO4+Cu,火法炼铜: Cu2S+O2=2Cu+SO2,高温,4.其它方法:,K Ca Na Mg Al Zn Fe Sn Pb (H) Cu Hg Ag Pt Au,电解法,热还原法,热分解法,物理提取法,小结： （1）热分解法适用于金属活动顺序中氢以后的金属冶炼； （2）热还原法适用于金属活动顺序中部的金属冶炼； （3）电解熔盐或氧化物法选用于钾、钠、钙、铝等活泼金属的冶炼。,KCaNaMgAl
8、ZnFeSnPb(H)Cu Hg Ag Pt Au 电解法 热还原法 热分解法 物理提取法,(1)为什么不同的金属的冶炼方法不同?,(2)为什么人类使用铁器比使用铜器晚?,1.不同的金属,冶炼方法不同,n+,M,得电子,M,（被还原）,因为金属离子的得电子能力不同，所以冶炼方法不同。,2、金属活动性顺序金属的冶炼,K Ca Na Mg Al,Zn Fe Sn Pb (H) Cu,Hg Ag,强弱,弱强,电解法,热还原法,热分解法,可见,越活泼的金属越难冶炼,Pt Au,物理提取法,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2500万吨,年消耗铝土矿超过一亿吨,如果照
9、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,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5000万吨,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铝土矿原料生产一吨原铝锭相比,可以节省95以上的能源消耗。,你知道吗？,怎样才能使金属资源可持续发展?,提高金属矿物的 ,减少金属的 ,加强金属资源的 ,使用代替金属材料。,3.有效利用金属资源的途径,利用率,使用量,回收和再利用,合理开发和利用矿物资源,主要途径有:, ,金属的回收,金属回收的意义,金属回收的实例,据有关资料统计， 每生产一吨原铝锭需
10、要消耗能源213.2TJ(电能约占82),而生产一吨再生铝合金锭所需能源消耗为5.5TJ(燃料约占80),仅为原铝锭生产能源消耗的2.6,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,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,再生铝生产可比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97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。,小资料,金属的回收和资源保护,【练习1】冶炼金属一般有下列四种方法:焦炭法,水煤气(或H2或CO)法,活泼金属置换法,电解法,四种方法在工业上均有应用
11、。古代有 （）火烧孔雀石Cu2(OH)2CO3法炼铜, （）湿法炼铜，现代有（）铝热法炼铬, （）从光卤石（KClMgCl26H2O）中炼镁。 对它们的冶炼方法分析不正确的是 （ ） A.（）用 B.（）用 C.（）用 D.（）用,B,1.下列各种冶炼方法中,可以制得相应金属的是 （ ） A.加热氧化铝 B.加热碳酸钙 C.电解熔融氯化钠 D.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,加热还原法,加热分解法,物理提取法,4.100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
12、比黄金还要 贵重的奖杯铝杯,赠送给门捷列夫。 思考:为什么人类使用铁器比使用铜器晚?使用铝 制品又比使用铁制品晚?,答:金属越活泼,冶炼难度越大,发现得通常越晚。,3.铝能用来冶炼难熔金属（如Fe 、V、Mn等）, 这是因为铝有( ) A.两性 B.良好导电性 C.熔点低 D.还原性，在反应中放出大量热,D,5.冶炼金属常用以下几种方法: 以C、CO或 H2 作还原剂还原。 利用铝热反应原理用Al还原。 电解法。 热分解法。 下列金属各采用哪种方法还原最佳。 Fe、Zn、Cu等中等活泼的金属 . Na、Mg、Al等活泼或较活泼金属 . Hg、Ag等不活泼金属 . V、Cr、Mn、W等高熔点金属 .,6.下列氧化物不能跟铝粉组成铝热剂的是（ ） A.WO3 B.MnO2 C.MgO D.V2O5,C,作业:,课本P93:第2 3 6 7 9 10题,
