1、第四章第四章 第一節(jié)第一節(jié)開發(fā)利用金屬礦物和海水資源開發(fā)利用金屬礦物和海水資源第一課時第一課時 金屬礦物的開發(fā)和利用金屬礦物的開發(fā)和利用學(xué)習(xí)目標(biāo)： 1.了解金屬在自然界中的存在形式 2.掌握金屬的冶煉方法 3.掌握鋁熱反應(yīng)原理及實驗 4.了解合理開發(fā)和利用礦物資源的途徑 教學(xué)重點教學(xué)重點:了解化學(xué)方法在金屬礦物開發(fā)了解化學(xué)方法在金屬礦物開發(fā) (主要是金屬主要是金屬 冶煉冶煉)中的作用中的作用 教學(xué)難點教學(xué)難點:在掌握金屬冶煉的一般原理基在掌握金屬冶煉的一般原理基 礎(chǔ)上礎(chǔ)上,了解使用于不同金屬的冶了解使用于不同金屬的冶 煉方法煉方法 常見的金屬礦物資源金礦金礦 Au鉑礦鉑礦 Pt少數(shù)不活潑金屬以

2、游離態(tài)存在（如金和鉑）少數(shù)不活潑金屬以游離態(tài)存在（如金和鉑）常見的金屬礦物資源 白云石白云石CaMgCO32 辰砂辰砂HgS黃銅礦黃銅礦CuFeS2菱鎂礦菱鎂礦MgCO3 大多數(shù)金屬以大多數(shù)金屬以化合態(tài)存在化合態(tài)存在如果需要金如果需要金屬單質(zhì)，那屬單質(zhì)，那怎么辦？怎么辦？冶煉金屬冶煉金屬在公元前在公元前60006000年到年到70007000年左右，年左右，人們就能冶煉出銅人們就能冶煉出銅銅銅 鏡鏡漢武帝時銅幣漢武帝時銅幣先秦刀幣先秦刀幣冶煉金屬要追溯到古代冶煉金屬要追溯到古代我國在西漢初時已經(jīng)懂得用木炭與鐵礦石混合我國在西漢初時已經(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。高溫冶

3、煉生鐵，領(lǐng)先歐洲一千余年。古代中國勞動人民用木炭煉鐵古代中國勞動人民用木炭煉鐵因為我們的生活生產(chǎn)需要金屬，所以必須要開因為我們的生活生產(chǎn)需要金屬，所以必須要開發(fā)利用金屬資源發(fā)利用金屬資源但金屬資源是不可再生資源，不是取之不盡的但金屬資源是不可再生資源，不是取之不盡的利用化學(xué)知識，在科學(xué)開發(fā)利用金屬礦在科學(xué)開發(fā)利用金屬礦物的基礎(chǔ)上，使金屬礦物資源得到可持物的基礎(chǔ)上，使金屬礦物資源得到可持續(xù)發(fā)展續(xù)發(fā)展那如何解決那如何解決 1、金屬的冶煉、金屬的冶煉一、金屬礦物的開發(fā)利用一、金屬礦物的開發(fā)利用將金屬從其化合物中還原出來將金屬從其化合物中還原出來用于用于生產(chǎn)和制造各種金屬材料的過程在生產(chǎn)和制造各種金屬

4、材料的過程在工業(yè)上稱為工業(yè)上稱為金屬的冶煉金屬的冶煉回憶：初中學(xué)過冶煉鐵的方法？回憶：初中學(xué)過冶煉鐵的方法？Fe2O3 + 3CO= 2Fe + 3CO2 高溫得電子得電子 能由此找出金屬冶煉的實質(zhì)嗎能由此找出金屬冶煉的實質(zhì)嗎 2、金屬冶煉的實質(zhì)、金屬冶煉的實質(zhì) 實質(zhì)是用還原的方法使實質(zhì)是用還原的方法使金屬化合物中的金屬化合物中的金屬離子得到電子變成金屬原子金屬離子得到電子變成金屬原子。M得電子得電子M（被還原）（被還原）n +還原出金屬的難還原出金屬的難易由誰決定？易由誰決定？討論：討論：金屬越活潑，越金屬越活潑，越 失電子，該失電子，該金屬離子就越金屬離子就越 得電子，還原出該金得電子，還

5、原出該金屬就越屬就越 。易易難難難難結(jié)論：結(jié)論： 由于不同的金屬離子的得電子能力由于不同的金屬離子的得電子能力不同，所以要采用不同，所以要采用不同強(qiáng)度的冶煉方法不同強(qiáng)度的冶煉方法 要根據(jù)金屬的活動性順序不同，要根據(jù)金屬的活動性順序不同，采取不同的冶煉方法采取不同的冶煉方法金屬活動性順序金屬活動性順序K Ca Na Mg Al Zn Fe Sn Pb (H) Cu Hg Ag Pt Au金屬活動性由強(qiáng)逐漸減弱金屬活動性由強(qiáng)逐漸減弱（1）物理提取法）物理提取法 (適用于極不活適用于極不活潑的金屬潑的金屬Pt、Au) （ 2）熱）熱分解分解 (3)電解法電解法 (4)熱還原法熱還原法二二 、 金屬冶

6、煉的方法的選擇金屬冶煉的方法的選擇快速閱讀課本快速閱讀課本88，89頁內(nèi)容，找出頁內(nèi)容，找出金屬冶煉有多少種方法，分別是什金屬冶煉有多少種方法，分別是什么？適用于金屬活動順序表中的哪么？適用于金屬活動順序表中的哪些金屬些金屬?3 3、金屬冶煉的一般方法：、金屬冶煉的一般方法：1.物理提取法物理提取法 (適用于極不活潑的金屬適用于極不活潑的金屬Pt、Au)練習(xí)練習(xí): :寫出寫出HgOHgO，AgAg2 2O O受熱分解的化學(xué)方程式受熱分解的化學(xué)方程式2Hg gO = 2Hg g + O22Ag g2O = 4Ag g + O2 2、熱分解法、熱分解法K Ca Na Mg Al Zn Fe Sn

7、Pb (H) Cu Hg Ag電解法電解法 在金屬活動性順序中，在金屬活動性順序中，K、Na 、Ca、Al 等幾種等幾種金屬的金屬的還原性很強(qiáng)還原性很強(qiáng)，這些金屬的陽離子，這些金屬的陽離子難得電子難得電子，因，因此不能用一般的方法和還原劑使其從化合物中還原出此不能用一般的方法和還原劑使其從化合物中還原出來，而只能用來，而只能用通電通電分解其分解其熔融鹽熔融鹽或或氧化物氧化物的方法來冶的方法來冶煉。煉。K Ca Na Mg Al Zn Fe Sn Pb (H) Cu Hg Ag Pt AuK Ca Na Mg Al3、電解法、電解法K Ca Na Mg Al Zn Fe Sn Pb (H) Cu

8、 Hg Ag Pt Au2NaCl (熔融熔融) = 2Na + Cl2 電解電解練習(xí)練習(xí): 寫出電解寫出電解MgCl2、Al2O3的化學(xué)方程式的化學(xué)方程式 MgCl2 = Mg + Cl2電解電解 2Al2O3 = 4Al +3O2電解電解冰晶石冰晶石(熔融）熔融）(熔融）熔融）為什么制取鎂時用為什么制取鎂時用MgCl2而不用而不用MgO制取鋁時用制取鋁時用Al2O3而不用而不用AlCl3?答：因為答：因為MgO的熔點很高，熔融所耗電量會非常大，的熔點很高，熔融所耗電量會非常大，成本較高，所以不用成本較高，所以不用MgO而用而用MgCl2。 因為因為AlCl3是比較特殊的鹽類，它是共價化合物

9、，是比較特殊的鹽類，它是共價化合物，不是離子化合物，在電解時不能電離出離子，不導(dǎo)不是離子化合物，在電解時不能電離出離子，不導(dǎo)電，所以這是一種非常特殊的情況，采用了電，所以這是一種非常特殊的情況，采用了Al2O3來通電制來通電制Al。4、熱還原法、熱還原法K Ca Na Mg Al Zn Fe Sn Pb (H) Cu Hg AgZn Fe Sn Pb (H) CuCuO+H2 = Cu + H2OFe2O3+3CO = 2Fe + 3CO2 注：除了注：除了CO、H2、C等做還原劑外，一些活等做還原劑外，一些活 潑金屬如潑金屬如Al等也可做還原劑還原等也可做還原劑還原 金屬金屬 探究實驗探究實

10、驗4 - 1【提出問題】活潑金屬能像活潑金屬能像CO那樣做還原劑那樣做還原劑還原出金屬嗎？還原出金屬嗎？若能，若能， Fe2O3 跟跟Al在高溫條件下在高溫條件下反應(yīng)生成什么？反應(yīng)生成什么？反應(yīng)現(xiàn)象：鎂條劇烈燃燒，放出大量的熱，鎂條劇烈燃燒，放出大量的熱，發(fā)出耀眼的白光，紙漏斗內(nèi)發(fā)出耀眼的白光，紙漏斗內(nèi)劇烈反應(yīng)，紙漏斗劇烈反應(yīng)，紙漏斗被燒穿，有熔融物落入沙中被燒穿，有熔融物落入沙中鐵。鐵。Fe2O3+2Al = 2Fe + Al2O3高溫高溫1 1、鎂條的作用是什么？、鎂條的作用是什么？2 2、氯酸鉀的作用是什么？、氯酸鉀的作用是什么？鋁熱反應(yīng)鋁熱反應(yīng) 問題問題:鎂條的作用鎂條的作用:氯酸鉀的

11、作用：氯酸鉀的作用：提供熱量提供熱量,促使促使KClO3分解。分解。KClO3分解放出分解放出O2,使使Mg條劇烈燃燒條劇烈燃燒,單位時間內(nèi)單位時間內(nèi)放放 出更多的熱量出更多的熱量,以引發(fā)以引發(fā)Al和和Fe2O3的反應(yīng)。的反應(yīng)。相關(guān)化學(xué)反應(yīng)方程式：相關(guān)化學(xué)反應(yīng)方程式：結(jié)論：結(jié)論：一些活潑的金屬也可作還原劑。一些活潑的金屬也可作還原劑。2AlFe2O3 2FeAl2O3高溫高溫鋁某些金屬氧化物鋁某些金屬氧化物 Al2O3金屬金屬高溫高溫反應(yīng)原理鋁作還原劑，另一種氧化物作氧化劑，用鋁將金屬氧化物 還原為金屬單質(zhì)的反應(yīng)(置換反應(yīng)）3MnO2+4Al =高溫高溫Cr2O3+2Al =高溫高溫3Co3O

12、4+8Al =高溫高溫其它鋁熱反應(yīng)其它鋁熱反應(yīng) 3Mn+ 2Al2O32Cr + Al2O39Co + 4Al2O3鋁熱反應(yīng)鋁熱反應(yīng)鋁鋁熱熱反反應(yīng)應(yīng)的的應(yīng)應(yīng)用用 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。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。反應(yīng)，冶煉鈷、鉻、錳等。濕法煉銅濕法煉銅:Fe+CuSO4FeSO4+Cu火法煉銅火法煉銅:Cu2S+O22Cu+SO2高溫高溫返回其它冶煉方法：小結(jié)：冶金的一般方法：小結(jié)：冶金的一般方法：可見，可見，越活潑的金屬越難冶煉

13、越活潑的金屬越難冶煉K、Ca、Na、Mg、AlZn、Fe、Sn、Pb（H）、）、CuHg、Ag強(qiáng)強(qiáng)弱弱弱弱強(qiáng)強(qiáng)電解法電解法熱還原法熱還原法熱分熱分解法解法Pt、 Au主要冶煉主要冶煉方法方法金屬離子金屬離子的得電子的得電子 金屬失電金屬失電子能力子能力金屬活動金屬活動順序順序物理提物理提取法取法 法國皇帝拿破侖是一個喜歡炫耀自己的人。法國皇帝拿破侖是一個喜歡炫耀自己的人。他常常大擺宴席，宴請?zhí)煜沦e客。每次宴會，他常常大擺宴席，宴請?zhí)煜沦e客。每次宴會，他總是擺出一副高人一等的樣子。餐桌上的用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具幾乎全是用銀制成的，唯有

14、他自己用的那一個碗?yún)s是鋁制品。為什么貴為法國皇帝，在當(dāng)個碗?yún)s是鋁制品。為什么貴為法國皇帝，在當(dāng)時卻不用高貴而亮麗的銀碗，而用色澤要暗得時卻不用高貴而亮麗的銀碗，而用色澤要暗得多的鋁碗呢？多的鋁碗呢？思考思考 由于早期煉鋁十分困難，所以鋁的價格十分昂貴，一度由于早期煉鋁十分困難，所以鋁的價格十分昂貴，一度超越金銀之上，直至超越金銀之上，直至19世紀(jì)上半葉，鋁還是歐洲許多高級世紀(jì)上半葉，鋁還是歐洲許多高級珠寶店的高檔貨。珠寶店的高檔貨。 自從美國青年化學(xué)家霍爾發(fā)明電解制鋁法后，制鋁工自從美國青年化學(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（主要成藝不斷改進(jìn)，現(xiàn)在人

15、們已經(jīng)熟練掌握了從鋁土礦（主要成分是分是Al2O3，當(dāng)然還有很多其它雜質(zhì)）中冶煉鋁的技術(shù)，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，鋁的價格也一降千丈，走入千家使得制鋁成本大大下降，鋁的價格也一降千丈，走入千家萬戶。萬戶。注意：正常人的人體內(nèi)，每注意：正常人的人體內(nèi)，每70公斤體重約含公斤體重約含61毫克鋁。毫克鋁。鋁攝入過多卻是對人體有害的，經(jīng)研究表明，鋁元素能滲鋁攝入過多卻是對人體有害的，經(jīng)研究表明，鋁元素能滲入人腦，與神經(jīng)元細(xì)胞釋放出來的具有傳遞信息功能的有入人腦，與神經(jīng)元細(xì)胞釋放出來的具有傳遞信息功能的有機(jī)堿反應(yīng)，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。導(dǎo)致

16、神經(jīng)系統(tǒng)傳遞信息受阻，引起老年癡呆。 思考：為什么人類使用鐵器比使用銅器思考：為什么人類使用鐵器比使用銅器 晚？使用鋁制品又比使用鐵制品晚？晚？使用鋁制品又比使用鐵制品晚？ 答：金屬越活潑，冶煉難度越大，發(fā)現(xiàn)得答：金屬越活潑，冶煉難度越大，發(fā)現(xiàn)得通常越晚。通常越晚。 我們每年數(shù)以億噸計的向自然界索取金我們每年數(shù)以億噸計的向自然界索取金屬資源，屬資源，資源就會越來越少，直至有一天枯資源就會越來越少，直至有一天枯竭。竭。怎樣才能使金屬資源可持續(xù)發(fā)展？怎樣才能使金屬資源可持續(xù)發(fā)展？討論：小資料小資料 以鋁為例，生產(chǎn)一噸原鋁至少要消耗四噸以鋁為例，生產(chǎn)一噸原鋁至少要消耗四噸鋁土礦資源。當(dāng)前全球原鋁的鋁

17、土礦資源。當(dāng)前全球原鋁的年產(chǎn)年產(chǎn)量約量約25002500萬萬噸，年噸，年消耗消耗鋁土礦超過鋁土礦超過一億一億噸，如果照此發(fā)展噸，如果照此發(fā)展下去，地球上的鋁土礦資源就會越來越少，直下去，地球上的鋁土礦資源就會越來越少，直至有一天枯竭。至有一天枯竭。閱讀： 4. . 主要主要途徑途徑有：有：1、提高金屬礦物的利用率、提高金屬礦物的利用率2、減少金屬的使用量、減少金屬的使用量3、加強(qiáng)金屬資源的回收和再利用、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、使用其他材料代替金屬材料 金屬資源的可持續(xù)發(fā)金屬資源的可持續(xù)發(fā)展展金屬的回收和資源保護(hù)金屬的回收和資源保護(hù)1、下列各種冶煉方法中，可以制得

18、、下列各種冶煉方法中，可以制得 相應(yīng)金屬的是（相應(yīng)金屬的是（ ）A、加熱氧化鋁、加熱氧化鋁 B、加熱碳酸鈣、加熱碳酸鈣C、電解熔融氯化鈉、電解熔融氯化鈉 D、氯化鈉與鋁粉高溫共熱、氯化鈉與鋁粉高溫共熱C：2、鋁能用來冶煉難熔金屬（如、鋁能用來冶煉難熔金屬（如Fe 、V、Mn等），等），這是因為鋁有這是因為鋁有( ) A兩性兩性 B良好導(dǎo)電性良好導(dǎo)電性 C熔點低熔點低 D還原性，在反應(yīng)中放出大量熱還原性，在反應(yīng)中放出大量熱D3、根據(jù)金屬在金屬活動順序表中的位置、根據(jù)金屬在金屬活動順序表中的位置及性質(zhì)，推測制取下列金屬最適宜的方法：及性質(zhì)，推測制取下列金屬最適宜的方法：Na Zn Hg Au 電解法電解法熱還原法熱還原法熱分解法熱分解法物理提取物理提取法法4 4、金屬冶煉的目的是、金屬冶煉的目的是 （ ）A A、把金屬化合物還原為金屬單質(zhì)、把金屬化合物還原為金屬單質(zhì) B B、除去金屬中的雜質(zhì)、除去金屬中的雜質(zhì)C C、把金屬單質(zhì)變?yōu)檠趸铩呀饘賳钨|(zhì)變?yōu)檠趸?D D、把電能轉(zhuǎn)變?yōu)榛瘜W(xué)能、把電能轉(zhuǎn)變?yōu)榛瘜W(xué)能5 5、工業(yè)上常采用電解法冶煉的金屬是、工業(yè)上常采用電解法冶煉的金屬是 （ ） A A、Fe BFe B、Cu CCu C、Al DAl D、A