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1、高中化学必修 第四章第1节江门一中 黄瑛-金属材料是国家建设的脊梁！金属元素种类繁多，约有80多种。这些金属元素主要以什么方式存在?赤铁矿铝土石 辉铜矿自然铂汞矿Fe2O3Al2O3Cu2SMgCO3 HgOMnO2PbO自然金自然铂AuPt自然界中，大多数金属一般以化合态存 在,少数不活泼的金属能以游离态存在。AlFeCuHgAu如何从自然的金属矿石中冶炼出 金属单质?西汉初懂得用木炭与铁矿石混合高温冶炼生铁。南宋末年掌握了用焦炭炼铁。木 炭 炼 铁 图春秋战国开始大量使用铁制品。铁锄和铁削 春秋时期铁刃铜 钺商代Fe2O33CO 2Fe3CO2高温1.高炉炼铁的主要反应:2.铝热反应Fe2
2、O3 + 2Al = 2Fe + Al2O3高温铝热剂3MnO2+4Al = 3Mn+ 2Al2O3高温Cr2O3+2Al = 2Cr + Al2O3高温铝热反应原理利用铝的强还原性把金属氧化物 中的金属元素还原成金属单质,同时放大量热,产生高温 .铝热反应可用于焊接钢轨。在冶金工业上也常用 这一反应原理，冶炼铬、锰等。2Al2O3 (熔融) 4Al 3O2冰晶石电解1886年（孔雀石）C +2CuO = CO2 +2Cu高温Cu2(OH)2CO3 2CuO+H2O + CO2火法炼铜的发现铜是人类第一种 大量使用的金属，人 类从此结束了漫长的 “石器时代”,进入了 灿烂辉煌的“青铜时 代”。
3、1.火法炼铜原理Cu2S+O2 = 2Cu +SO2高温Cu2(OH)2CO3 2CuO+H2O + CO2 （孔雀石） C + 2CuO = CO2 + 2Cu高温2.湿法炼铜:Cu2+ + Fe = Cu + Fe2+HgS = Hg+S加热2HgO = 2Hg+O2加热炼 丹浪淘沙刘禹锡(唐) 日照澄洲江雾开，淘金女伴满江隈。 美人首饰侯王印，尽是沙中浪底来。 特点:含量少,游离态,Au金冠辽代金面俱活泼金属金属活动性强强弱不活泼金属AlFeCuHgAu活泼金属电解法热还原法热分解法2HgO 2Hg O2 加热2Ag2O 4AgO2 加热Fe2O3+3CO=2Fe+3CO2 高温2CuO
4、+C=2Cu+CO2 高温Fe2O3+2Al=2Fe+Al2O3高温K Ca Na Mg Al Zn Fe Sn Pb （H）Cu Hg Ag金属活动性强强弱金属 冶炼 方法K Ca Na Mg Al Zn Fe Sn Pb （H）Cu较活泼金属不活泼金属MgCl2 (熔融) Mg Cl2 电解2NaCl (熔融) 2NaCl2 电解2Al2O3 (熔融) 4Al 3O2 电解冰晶石汞、铜、铁、铝冶炼原理比较 金属冶炼炼原理方法 汞HgS = Hg+S加热2HgO = 2Hg+O2加热汞、铜、铁、铝冶炼原理比较 金属冶炼炼原理方法 汞铜铜铁铁铝铝Cu2S +O2 = 2Cu +SO2（火法炼铜
5、）高温CuSO4 + Fe = Cu + FeSO4 （湿法炼铜）Fe2O33CO 2Fe3CO2（高炉炼铁）高温Fe2O3 +2Al = 2Fe +Al2O3 （铝热法炼铁）高温HgS = Hg+S加热2HgO = 2Hg+O2加热汞、铜、铁、铝冶炼原理比较 金属冶炼炼原理方法 汞铜铜铁铁铝铝Cu2S +O2 = 2Cu +SO2（火法炼铜）高温CuSO4 + Fe = Cu + FeSO4 （湿法炼铜）Fe2O33CO 2Fe3CO2（高炉炼铁）高温Fe2O3 +2Al = 2Fe +Al2O3 （铝热法炼铁）高温2Al2O3 (熔融) 4Al 3O2 电解冰晶石HgS = Hg+S加热2
6、HgO = 2Hg+O2加热K Ca Na Mg Al Zn Fe Sn Pb （H） Cu Hg Ag得ne被还原K + Ca2+ Na+ Mg2+ Al3+ Zn2+ Fe2+/Fe3+ Sn2+ Pb2+ Cu2+ Hg2+ Ag+金属元素主要以 化合态存在弱弱得电子能力得电子能力强强冶炼的实质:利用氧化还反应 把化合态的金属还原 成游离态的金属。夏朝铜斝距今5000年春秋时期的 铁锄和铁削距今3000年现代用电解 法冶炼铝1854年年代金属产产量钢铁钢铁13.14亿亿吨铝铝3802万吨铜铜1885万吨2007年世界主要金属的产量随着时代的发展,人类对金属的需求量越来越大金属矿物开采的环
7、境问题金属矿物开采的环境问题金属资源的贮量问题金属资源的贮量问题金属的腐蚀问题金属的腐蚀问题金属矿物开采的能耗问题金属矿物开采的能耗问题开发利用金属资源存在哪些的问题？新发现存在于海底的大量结核矿新发现存在于海底的大量结核矿物尽其用寻找金属的代用品合理开采矿物开发海底矿物资源回收和利用废旧金属防止金属腐蚀回收和利用废旧金属回收和利用废旧金属防止金属腐蚀防止金属腐蚀物尽其用物尽其用合理开采矿物合理开采矿物寻找金属的代用品寻找金属的代用品开发海底矿物资源开发海底矿物资源如何合理开发利用金属资源?存在于海底的大量多金属结核矿,将是人类 重要的金属资源,下面分小组讨论:推测目前开 发这些海底金属资源可
8、能会遇到哪些主要问题, 并把小组的讨论形成的建议写在纸上，推选一 位组长上前讲解。如何开发和利用海底金属资源?相关网站：http:/ （中国再生金属网） 上网查资料了解中国金属的回收利用 情况，并写一份调查报告（300字左右）金属矿物的开发利用 相关网站：http:/ 上网查资料，进一步了解矿物的种类及 冶炼方法合理利用金属金 属 的 冶 炼冶炼 方法冶炼 原理将金属从其化合物中还原出来出来热分解法热还原法电解法2NaCl 2Na + Cl2电解2Al2O3 4Al + 3O2电解MgCl2 Mg + Cl2电解Fe2O3+3CO 2Fe + 3CO 2高温Fe2O3+2Al 2Fe + Al
9、2O3高温2HgO 2Hg + O2加热Ag2O 2Ag + O2加热有效使用金属产品、材料，提高利用率，加强回 收利用，开发海底矿物资源、使用替代材料。根据金属 的活泼性金属矿物的开发和利用教学流程 课题 引入学生活动1 观察周期表 和矿物图学生活动2 观看高炉 炼铁视频提出问题 探讨金属冶 炼史的过程归纳小结5 评价小组讨 论归纳本课小结 课的结语 布置作业指明金属的 种类和存在 方式提出问题 金属开发存 在的问题归纳小结1 高炉炼铁 的原理归纳小结2 铝热反应原 理,认识用途铝热反 应实验学生活动3 观察实验 分析实验提出问题， 探讨铝的冶 炼方法提出问题 分析金属冶 炼的实质提出问题
10、探讨汞的 冶炼方法学生活动4 观看铜的 冶炼视频归纳小结3 铜的冶炼 方法归纳小结4 金属冶炼的 难易与方法 选择学生活动5 观看我国古代 金属冶炼成就学生活动6 分组讨论如何合 理开发利用金属 资源一些矿物可供开采的年限如下图所示（不一些矿物可供开采的年限如下图所示（不 包括今后新探明的矿物储量、一些国家的包括今后新探明的矿物储量、一些国家的 金属储备量和金属的回收利用等）金属储备量和金属的回收利用等）。金属矿产资源是有限的。不合理的开发破坏了生态环境！据估计，世界各国家每年因金属腐蚀而造成的经 济损失约占其国民生产总值3.5%4.2%，超过每 年各项天灾(火灾、风灾及地震等)损失的总和。有
11、 人甚至估计每年全世界腐蚀报废和损耗的金属约 为1亿吨! 金属因腐蚀而大量损失！电解铝耗能情况：电解时电压为5V，电流强度 为60000A，每电解出1t金属铝要消耗约两万度 的电能。 金属矿产的冶炼要消耗大量能量！合理开发和利用金属资源据估算，回收一个铝制饮料罐比制造一个新饮 料罐要便宜20%，还可节约金属资源和95%的能源。 1t废钢铁回炉冶炼可炼成近1t的钢，跟用铁矿石冶 炼比，能节约11t煤和铁矿石，减少污染空气的悬 浮微粒11kg。目前世界上已有50%以上的铁的90%以 上的金得到了回收利用。废旧金属的回收利用还可以减少对环境的污染 。例如，废旧电池中含有汞等，如果废旧电池随意 丢弃，
12、汞等渗出会造成地下水和土壤的污染，威胁 人类健康。如果将汞等回收利用，不仅可以节约金 属资源，还可以减少对环境的污染。便宜20%节约金属资源和95%的能源减少对环境的污 染合理开发和利用金属资源从海底采到锰结核 全世界海底锰结核的 总储量大约是15000亿 吨，锰结核中各种金 属成分的含量大约是 ：锰25，铁14， 镍1.9，铜0.5， 钴0.4。铜、钴、镍 是陆地上紧缺的矿产 资源，有必要开采海 底锰结核获取这些金 属。 拖船取挖深海锰结核 锰结核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金属矿物的开
13、发利用 C金属矿物的开发利用 从金属利用的历史看，先是青铜器时代， 而后是铁器时代，铝的使用是近百年的事 ，这个先后顺序跟下列有关的是：地壳 中金属元素含量；金属单质的还原性； 金属的导电性；金属阳离子的氧化性 ；金属的延展性。（ ） A. B. C. D.A现有工业废水，已知其中含有大量FeSO4， 少量Ag+、Na+及部分污泥。试设计一个既经济又 合理的方法以回收银和硫酸亚铁晶体，简述实验 步骤和每一步的目的。提示：FeSO4溶液经浓缩、 冷却结晶，可得FeSO4 .7H2O晶体。FeSO4、 Ag+、Na+ (少量) 污泥过滤污泥FeSO4 Ag+ Na+AgFeFeSO4、 少量Na+
14、 FeSO4 溶液Ag足量铁粉稀硫酸 过滤浓缩结晶晶体？金属矿物的开发利用 ？过滤？火法炼铜:C + 2CuO = CO2 + 2Cu高温铜是人类第一种 大量使用的金属，人 类从此结束了漫长的 “石器时代”。Cu2(OH)2CO3 2CuO +H2O + CO2 孔雀石金属冶炼当今世界铜的冶炼方法主要有湿法和 火法两种，其中火法占主导地位。全世界 80%以上的铜是用硫铜矿通过火法炼铜方 法生产出来的。 火法炼铜原理 Cu2S+ O2 = 2Cu +SO2高温金属冶炼冶炼方法：热分解法HgS = Hg+S加热2HgO = 2Hg+O2加热2Ag2O = 4Ag+O2加热金属冶炼炼 丹垃圾是什么？实际上它是资源 ，是在错误时间放错位置的资源。从时间上看，当前的经济和科 技条件使有些垃圾不能回收利用， 今天的废物可能是明天的资源；从空间上看，废物仅仅是对于 某一过程、某一方面、某地没有了 使用价值，而并非在一切过程和一 切方面都没用。 1.尽量减少垃圾的 数量能用的尽量不要 抛弃。能作为废品卖掉 的，尽量不要作为垃 圾扔掉，不要嫌量少 。我们如何处理垃圾？废物是可以再利用 的，垃圾资源化， 意味着资源使用量 的减少。 2、垃圾分类把塑料、废纸张、灰渣、 烂菜叶、玻璃瓶分开储存， 然后分类送往垃圾
