自然资源的开发利用（第1课时）【教材精讲精研】高一化学 高效课堂课件（人教版2019必修第二册）

第一节第一节 自然资源的开发利用自然资源的开发利用第一课时金属矿物的开发利用金属矿物的开发利用第八章 化学与可持续发展学习目标1.1.通通过过金金属属冶冶炼炼原原理理的的学学习习和和冶冶炼炼方方法法的的归归纳纳，理理解解氧氧化化还还原原反应在金属矿物开发中的应用，构建金属冶炼的思维模型反应在金属矿物开发中的应用，构建金属冶炼的思维模型。2.2.通通过过铝铝的的冶冶炼炼成成本本的的计计算算，认认识识合合理理开开发发和和利利用用金金属属资资源源的的重要性和必要性。重要性和必要性。阅读课本P98资料卡片自然资源与可持续发展，联系生活，了解自然资源的分类和可持续发展的目标和分类金属矿物的开发利用一一.金属元素的存在形式金属元素的存在形式赤铁矿将金属从其化合物中将金属从其化合物中还原还原出来的过程，工业上称之为金属的冶炼出来的过程，工业上称之为金属的冶炼1 1、定义定义2 2、实质实质得电子，被还原得电子，被还原MMn+n+MM +ne+ne-3 3、一般一般步骤步骤二二.金属冶炼金属冶炼采矿采矿矿石富集矿石富集金属冶炼金属冶炼精炼精炼除杂除杂,提高矿石中有用提高矿石中有用成分成分的含量的含量提纯金属提纯金属富集富集精炼精炼金属活动性顺序4 4、冶炼方法：、冶炼方法：金属的使用时间 Na Mg Al Zn Fe Sn Pb Cu Hg Ag Pt Au约200年前约3000年前铁器时代约约50005000年前年前青铜时代青铜时代约10000年前 金属金属冶炼方法的选择取决于金属在自然界中的存在状态和金属的活泼性。金属越活冶炼方法的选择取决于金属在自然界中的存在状态和金属的活泼性。金属越活泼泼,冶炼时所需条件要求越高冶炼时所需条件要求越高,在人类历史上出现相对晚一些。金属越不活泼在人类历史上出现相对晚一些。金属越不活泼,冶炼的方冶炼的方法越简单法越简单,人们使用的时间越早人们使用的时间越早,所以有青铜、铁器等时代的发展历程。所以有青铜、铁器等时代的发展历程。Na Mg Al Zn Fe Sn Pb Cu Hg Ag Pt Au电解法电解法 热还原法热还原法热分解法热分解法电解法电解法热还原法热还原法热分解法热分解法物理法物理法金属活动性逐渐减弱金属活动性逐渐减弱 金属阳离子得电子能力：弱金属阳离子得电子能力：弱 强强阅读课本P98总结金属冶炼常用的方法直接开采直接开采1 1.下列下列关于金属冶炼的说法不正确的是关于金属冶炼的说法不正确的是（）A A.金属金属冶炼是由人类生产生活需要发展起来的冶炼是由人类生产生活需要发展起来的B B.天然天然矿藏很少只含一种金属元素往往含有较多杂质矿藏很少只含一种金属元素往往含有较多杂质C C.金属金属的冶炼主要有矿石的富集、冶炼还原和精炼三个步骤的冶炼主要有矿石的富集、冶炼还原和精炼三个步骤D D.金属金属冶炼一定要用到还原剂冶炼一定要用到还原剂D D课堂课堂练习练习 化学化学法法电解法电解法MgCl2(熔融)Mg Cl2 电解电解2NaCl(熔融)2NaCl2 电解电解2Al2O3(熔融)4Al 3O2 电解电解冰晶石冰晶石适用范围：很活泼的金属NaNa3 3AlFAlF6 6 降低降低氧化铝的熔点氧化铝的熔点 Na Mg Al Zn Fe Sn Pb Cu Hg Ag Pt Au物质物质MgOMgOAlAl2 2OO3 3MgClMgCl2 2AlClAlCl3 3熔点熔点/o oC C2852285220542054714714190190（以分子形式存在）（以分子形式存在）沸点沸点/o oC C3600360029802980141214121801802 2、已知有关物质的熔沸点数据如下表已知有关物质的熔沸点数据如下表:参考上述数据填空和回答问题.(1)工业上为什么常用电解熔融MgCl2的方法生产金属镁,而不用电解MgO的方法生产镁?(2)工业上为什么常用电解Al2O3冰晶石熔融混合物的方法生产金属铝,而不用电解AlCl3的方法生产铝?课堂课堂练习练习 Na Mg Al Zn Fe Sn Pb Cu Hg Ag Pt AuCuO+H2=Cu+H2O高温高温Fe2O3+3CO=2Fe+3CO2 高温高温适用范围：活泼的金属 30003000多年前我国古代劳动人民就掌握了孔雀石炼铜工艺，他们将孔雀石多年前我国古代劳动人民就掌握了孔雀石炼铜工艺，他们将孔雀石（主要（主要成分成分）CuCu2 2(OH)(OH)2 2COCO3 3和木炭一起加热就可得到红色的金属铜。和木炭一起加热就可得到红色的金属铜。C+2CuO CO2 +2CuCu2(OH)2CO3 2CuO +H2O +CO2 化学化学法法热还原法热还原法1 1、镁条剧烈燃烧，、镁条剧烈燃烧，发出耀眼白光发出耀眼白光2 2、漏斗内剧烈反、漏斗内剧烈反应，放出大量的应，放出大量的热，火星四射热，火星四射3 3、纸漏斗的下部纸漏斗的下部被烧穿，有被烧穿，有红热红热熔融物落入沙中熔融物落入沙中，冷却后变为黑色冷却后变为黑色固体固体实验现象 镁镁条条是是引引燃燃剂剂，氯氯酸酸钾钾为为助助燃燃剂剂，点点燃燃镁镁条条，促促使使氯氯酸酸钾钾分分解解，释释放放出出氧氧气气，使使镁镁条条更更剧剧烈烈燃燃烧烧，单单位位时时间间内内放放出出更更多多热热量量，从从而而引引发发AlAl和和FeFe2 2OO3 3发生反应。发生反应。铝热法引发操作引发操作铝热法铝热法：用金属铝做还原剂冶炼活泼性不如铝且用金属铝做还原剂冶炼活泼性不如铝且“高熔点高熔点”的金属（的金属（CuCu、FeFe、V V、CrCr、MnMn等）等）铝热反应铝热反应铝热剂铝热剂铝铝和和金属氧化物金属氧化物在在高温高温下发生剧烈反应并下发生剧烈反应并放出大量热放出大量热的的化学反应化学反应铝粉铝粉 +金属氧化物金属氧化物 (V(V2 2OO5 5 CrCr2 2OO3 3 MnOMnO2 2 FeFex xOOy y等等)焊接钢轨，冶炼高熔点，且活泼型比焊接钢轨，冶炼高熔点，且活泼型比铝差的金属铝差的金属3MnO2+4Al 3Mn+2Al2O32AlFe2O3 2FeAl2O3应用应用3 3.铝铝能能用用于于冶冶炼炼难难熔熔的的金金属属(如如CrCr、V V、MnMn等等)，这这不不是是因为因为（）A.A.铝具有还原性铝具有还原性B.B.铝具有导电性铝具有导电性C.C.铝较铝较CrCr、V V、MnMn等价格便宜等价格便宜D.D.冶炼反应放出大量的热冶炼反应放出大量的热B B课堂课堂练习练习古代炼丹术士葛洪的抱朴子中古代炼丹术士葛洪的抱朴子中“丹砂烧之成水银丹砂烧之成水银”化学化学法法热分解法热分解法 Na Mg Al Zn Fe Sn Pb Cu Hg Ag Pt Au适用范围：不活泼的金属HgS 2Hg+S2HgO 2Hg+O2 2Ag2O 4Ag+O2 金金在自然界中以在自然界中以游离态游离态存在。存在。“沙里淘金沙里淘金”有诗为证有诗为证“千淘万漉虽辛苦，千淘万漉虽辛苦，吹尽狂沙始到金吹尽狂沙始到金”淘金原理：金的密度比沙大淘金原理：金的密度比沙大淘去粗沙后的砂金淘去粗沙后的砂金混汞黄金提混汞黄金提炼法炼法(汞齐化汞齐化)湿法黄金提湿法黄金提练法练法(王水溶解王水溶解)Na Mg Al Zn Fe Sn Pb Cu Hg Ag Pt Au适用范围：很不活泼的金属物理物理法法富集法富集法4、已知工业上真空炼铷的反应方程如下：2RbCl+Mg=MgCl2+2Rb(g)对此反应能够进行的正确解释是（）A铷比镁的金属性弱 BMgCl2的热稳定性比RbCl弱C铷的沸点比镁低，把铷的蒸气抽走后，平衡向正反应方向移动D高温下Mg2+得电子能力比Rb+弱课堂课堂练习练习其他其他特殊特殊冶炼方法冶炼方法C难挥发性物质制备易挥发性的物质难挥发性物质制备易挥发性的物质 FeCuSO4=FeSO4Cu湿法冶铜：火法冶铜：Cu2SO2SO22Cu铜铜的冶炼的冶炼5 5.冶炼冶炼金属常用以下几种方法：金属常用以下几种方法：以以C C或或H H2 2、COCO作为还原剂还原法作为还原剂还原法 ；热分解法热分解法 ；电解法电解法 ；铝热法。现冶炼下列金属：铝热法。现冶炼下列金属：AlAl、MgMg、CuCu、HgHg、MnMn，试标明适宜的冶炼方法。，试标明适宜的冶炼方法。AlAl：；MgMg：；CuCu：；HgHg：；MnMn：。课堂课堂练习练习合理开发和利用金合理开发和利用金属矿物资源的原因：属矿物资源的原因：（1 1）资源有限且分布不均）资源有限且分布不均（2 2）金属的冶炼消耗许多能量）金属的冶炼消耗许多能量（3 3）金属冶炼造成环境污染）金属冶炼造成环境污染（4 4）金属腐蚀造成大量损失）金属腐蚀造成大量损失阅读课本阅读课本P99P99第一自然段思考：为什么要合理开发和利用金属矿物资源第一自然段思考：为什么要合理开发和利用金属矿物资源？如何有效利用金属矿物如何有效利用金属矿物?提高金属矿物的利用率提高金属矿物的利用率开发环保高效的金属冶炼方法开发环保高效的金属冶炼方法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,减少金属的使用量减少金属的使用量防止金属的腐蚀防止金属的腐蚀 合理开发和利用金合理开发和利用金属矿物资源的措施：属矿物资源的措施：6 6下列说法正确的是下列说法正确的是()A A地球上金属矿物资源丰富，可以任意开采地球上金属矿物资源丰富，可以任意开采B B金属冶炼会消耗很多能量，但不会污染环境金属冶炼会消耗很多能量，但不会污染环境C C应加强废旧金属的回收和再利用应加强废旧金属的回收和再利用D D金属材料可用其他材料完全代替金属材料可用其他材料完全代替C课堂课堂练习练习启示启示1 1:从铝土矿制铝消耗的能量要远远高于回收铝质饮料罐得到铝消耗的从铝土矿制铝消耗的能量要远远高于回收铝质饮料罐得到铝消耗的能量，可知在实际生产过程中必须考虑投入与产出，要考虑成本能量，可知在实际生产过程中必须考虑投入与产出，要考虑成本。启示启示2:2:加强度旧金属的回收和再利用是合理开发和利用金属资源的重要途加强度旧金属的回收和再利用是合理开发和利用金属资源的重要途径。要树立金属垃圾也是一种宝贵资源的理念。在日常生活中，要大力倡径。要树立金属垃圾也是一种宝贵资源的理念。在日常生活中，要大力倡导金属垃圾的分类回收和再利用，养成自觉珍惜自然资源、节约资源、爱导金属垃圾的分类回收和再利用，养成自觉珍惜自然资源、节约资源、爱惜环境和保护环境的意识惜环境和保护环境的意识。启示启示3:3:实际工业生产中，从金属矿物到纯净金属的冶炼过程是一个复杂的实际工业生产中，从金属矿物到纯净金属的冶炼过程是一个复杂的过程，往往涉及许多其他物质和反应，在得到所需产品的同时，也会产生过程，往往涉及许多其他物质和反应，在得到所需产品的同时，也会产生废弃物。因此必须考虑废弃物的处理和生产对环境的影响，形成绿色化学废弃物。因此必须考虑废弃物的处理和生产对环境的影响，形成绿色化学观念和可持续发展意识。观念和可持续发展意识。阅读并分析课本P99思考与讨论，你有何启示？课堂小结课堂小结1.1.列说法错误的是列说法错误的是()A A.对废旧金属的最好处理方法是回收、再利用对废旧金属的最好处理方法是回收、再利用B B.提炼金属要经过矿石的富集、冶炼、精炼三步提炼金属要经过矿石的富集、冶炼、精炼三步C C.活泼金属的冶炼都是通过电解其盐溶液活泼金属的冶炼都是通过电解其盐溶液D D.热还原法中还原剂有焦炭、一氧化碳、氢气和活泼金属等热还原法中还原剂有焦炭、一氧化碳、氢气和活泼金属等C C2 2.工工业业上上冶冶炼炼金金属属一一般般用用热热分分解解法法、热热还还原原法法和和电电解解法法。你你认认为为选选择择方法的主要依据是（方法的主要依据是（）A.A.金属在自然界的存在形式金属在自然界的存在形式B.B.金属元素在地壳中的含量金属元素在地壳中的含量C.C.金属熔点高低金属熔点高低D.D.金属阳离子得电子的能力金属阳离子