走進(jìn)奇妙的化學(xué)世界2022-2023必修第二冊第八章化學(xué)與可持續(xù)發(fā)展第一節(jié)

自然資源的開發(fā)利用自然資源土地與土壤資源礦產(chǎn)資源生物資源水資源能源資源環(huán)境資源可再生資源不可再生資源可持續(xù)發(fā)展合理利用制約目標(biāo)：滿足人類需要的同時，人類的行為要受到自然界的限制。即：人類代際之間、不同國家不同地區(qū)之間、人類與其他生物之間的公平。包括經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展社會可持續(xù)發(fā)展資源可持續(xù)發(fā)展環(huán)境可持續(xù)發(fā)展

化學(xué)是人類利用自然資源和應(yīng)對環(huán)境問題的重要科學(xué)依據(jù)。金屬元素極少數(shù)游離態(tài)絕大多數(shù)化合態(tài)金屬元素在自然界的存在形式常見的金屬礦物資源黃銅礦赤鐵礦鋁礦錳礦鎢礦鋅礦黃銅礦錳礦赤鐵礦鎢礦鋁礦鋅礦金礦鉑礦Mn+（化合態(tài)）

學(xué)習(xí)

目標(biāo)第1課時

金屬礦物的開發(fā)利用PART01PART02了解金屬在自然界中的存在形式。理解金屬冶煉的原理，掌握活潑性不同的金屬冶煉方法。形成金屬冶煉方法知識模型，培養(yǎng)證據(jù)推理與模型認(rèn)知能力認(rèn)識合理開發(fā)和利用金屬資源的重要性和必要性，增強(qiáng)社會責(zé)任感Mn++ne-=M化合態(tài)游離態(tài)還原反應(yīng)2.實質(zhì)：1.定義：用還原的方法使金屬化合物中的金屬離子得到電子變成金屬原子。請思考：

金屬的發(fā)現(xiàn)和使用的先后與什么因素有關(guān)呢？主要與金屬的活動性有關(guān)，越活潑的金屬越難以冶煉學(xué)習(xí)任務(wù)一金屬的冶煉3.從金屬礦石提煉金屬的一般步驟思考：以下文獻(xiàn)中涉及了哪些金屬的“冶煉”？寫出相關(guān)的化學(xué)方程式。

古代煉丹術(shù)葛洪所著《抱樸子》中記載：“丹砂燒之成水銀?！碧拼娙藙⒂礤a在《浪淘沙九首》（之六）中有云：“日照澄洲江霧開，淘金女伴滿江隈。美人首飾侯王印，盡是沙中浪底來?！?/p>

北宋科學(xué)家沈括在《夢溪筆談》中寫道：“信州鉛山縣有苦泉，流以為澗。挹其水熬之，則成膽礬，烹膽礬則成銅。熬膽礬鐵釜，久之亦化為銅?！盚gSHg+S沙里淘金（物理方法）Fe+CuSO4=Cu+FeSO4化學(xué)史料銅

的

冶

煉?信州鉛山縣有苦泉，流以為澗。其水熬之，則成膽礬，烹膽礬則成銅。熬膽礬鐵釜，久之異化為銅。——沈括《夢溪筆談》濕法煉銅?用礦(硫化礦，主要成分為Cu2S)二百五十籮……入大旋風(fēng)爐，連烹(灼燒)三日三夜，方見成銅。——明·陸容《菽園雜記》火法煉銅鐵

的

冶

煉

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煉

鐵熱

還

原

法4.從金屬礦石提煉金屬的一般步驟(1)熱還原法：在高溫條件下，用氧化還原的方法將金屬單質(zhì)還原出來。

(2)淘洗法：物理分離，適用于很不活潑的金屬，如金、鉑。金礦石鉑礦石沙里淘金(1)熱還原法：

適用于金屬活動性順序表中的中間的多數(shù)金屬（Zn,Fe,Sn,Pb,Cu)。常用還原劑：焦炭、CO、H2、活潑金屬等。煉鐵原理Fe2O3+3CO==2Fe+3CO24.從金屬礦石提煉金屬的一般步驟鋁熱法：利用鋁的強(qiáng)還原性，在高溫下將相對不活潑且熔點高的金屬從其金屬氧化物中還原出金屬單質(zhì)的方法。Fe2O3+Al=?=2Fe+Al2O3實驗現(xiàn)象：劇烈燃燒，火星四濺，沙里有火紅熔融物，放出大量熱。燃燒時提供熱量，做引燃劑。氯酸鉀受熱分解產(chǎn)生氧氣，做助燃劑。鋁熱劑：鋁和比鋁活潑性弱的金屬形成的氧化物組成的混合物。3Co3O4+8Al===9Co+4Al2O3高溫Cr2O3+2Al===2Cr+Al2O3高溫3MnO2+4Al===3Mn+2Al2O3高溫其它鋁熱反應(yīng)(2)熱分解法：加熱金屬氧化物、碘化物、羰基化合物等使其分解制取純金屬。古法煉汞2HgO2Hg+O2↑古法煉銀2Ag2O4Ag+O2↑伏打與伏打電池1807年，英國化學(xué)家戴維將白金導(dǎo)線通入熔融的氫氧化鉀中，接通電流。奇跡出現(xiàn)了：電極上出現(xiàn)了水銀似的金屬顆粒,通過電解法制得的第一種金屬誕生了！那就是金屬鉀。之后，戴維用同樣的方法電解得到了鈉、鈣、鎂等金屬。但制鋁卻失敗了。漢弗萊·戴維

1799年意大利物理學(xué)家伏打發(fā)明了將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能的伏打電池，為化學(xué)研究開辟了新天地。思考:說說霍爾電解制鋁法的創(chuàng)新之處？指出冰晶石的作用，寫出上述過程中冶煉率的化學(xué)方程式。

1886年是鋁冶煉史上具有劃時代意義的一年。美國大學(xué)生霍爾和法國大學(xué)生埃魯各自獨(dú)立的研究出電解制鋁法。在實驗中霍爾發(fā)現(xiàn)向氧化鋁中加入冰晶石，可以將氧化鋁的熔化溫度從2050oC降低到950oC左右，這一創(chuàng)新方法大大降低了能耗，使人們能夠大規(guī)模工業(yè)化生產(chǎn)鋁。2Al2O3===4Al+3O2↑電解冰晶石加入冰晶石，降低氧化鋁的熔點，減少能耗(4)電

解

法已知有關(guān)物質(zhì)的熔沸點數(shù)據(jù)如下表:物質(zhì)MgOAl2O3MgCl2AlCl3熔點/oC28522054714190（以分子形式存在）沸點/oC360029801412180參考上述數(shù)據(jù)填空和回答問題.(1)工業(yè)上為什么常用電解熔融MgCl2的方法生產(chǎn)金屬鎂,而不用電解MgO的方法生產(chǎn)鎂?(2)工業(yè)上為什么常用電解Al2O3冰晶石熔融混合物的方法生產(chǎn)金屬鋁,而不用電解AlCl3的方法生產(chǎn)鋁?因為MgO的熔點遠(yuǎn)高于MgCl2,所以電解熔融的MgO需要更多的能量,更高的溫度,成本更高。從表中可以發(fā)現(xiàn),AlCl3的熔點很低,且沸點比熔點低,易升華;熔融時不存在離子,不能導(dǎo)電,故不能被電解。

思考熱

還

原

法

(4)淘洗法：物理分離，適用于很不活潑的金屬，如金、鉑。金礦石鉑礦石沙里淘金電

解

法熱

分解法學(xué)習(xí)任務(wù)二金屬礦物的開發(fā)利用閱讀課本99頁第二段，回答問題：合理開發(fā)和利用金屬資源的途徑有哪些？1.合理開發(fā)利用金屬資源。金屬的冶煉需要消耗大量的資源和能源,還會造成環(huán)境污染,地球上的金屬資源是有限的,是不可再生的,因此金屬資源應(yīng)

合理地開發(fā)利用

。

2.有效利用金屬資源