开发利用金属矿物（完成）

高中新课程高中新课程 化学化学 必修必修2巴彦县兴隆中学巴彦县兴隆中学第一节第一节开发利用金属矿物和海水资源开发利用金属矿物和海水资源 我国我国2121世纪初可持续发展的总体世纪初可持续发展的总体目标是：可持续发展能力不断增强，目标是：可持续发展能力不断增强，生态环境明显改善，生态环境明显改善，资源利用率显资源利用率显著提高著提高，促进人与自然的和谐，推，促进人与自然的和谐，推动整个社会走上生产发展、生活富动整个社会走上生产发展、生活富裕、生态良好的文明发展道路。裕、生态良好的文明发展道路。自然资源与可持续发展自然资源与可持续发展 开发利用金属矿物开发利用金属矿物提问：提问：金属在自然界一般以什么形式存在？金属在自然界一般以什么形式存在？自然界中自然界中绝大多数绝大多数金属以金属以化合态化合态存在；只有存在；只有少数少数金属金属以以游离态游离态存在（存在（金、铂金、铂）部分金属矿物部分金属矿物黄铜矿黄铜矿赤铁矿赤铁矿(Fe2O3)铝矿铝矿 (Al2O3 3)锰矿锰矿钨矿钨矿锌矿锌矿 在富集后的矿石中在富集后的矿石中利用不同方法将金属还利用不同方法将金属还原出来原出来金属冶炼金属冶炼，最后进行提纯最后进行提纯精炼精炼 大多数金属矿石里含有杂大多数金属矿石里含有杂质，如石英、石灰石等，质，如石英、石灰石等，因此在冶炼金属时首先需因此在冶炼金属时首先需要要富集矿石富集矿石。金属的冶炼金属的冶炼 人们日常应用的金属材料，多为人们日常应用的金属材料，多为合金合金或或纯金属纯金属，这就需要把，这就需要把金属金属从从矿石矿石中中提炼提炼出来，这就是人们常说的金属的出来，这就是人们常说的金属的冶炼冶炼。一、一、金属冶炼的金属冶炼的原理原理 利用利用氧化还原反应氧化还原反应，在一定条件下，在一定条件下，使金属化合物中的金属阳离子使金属化合物中的金属阳离子得到电子得到电子变成变成金属原子。即：金属原子。即：Mn+ne-M想一想想一想:要使金属矿物转化为金属要使金属矿物转化为金属单质单质,金属元素的化合价如何变化金属元素的化合价如何变化,发生什么反应发生什么反应?金属活动性顺序金属活动性顺序K Ca Na Mg Al Zn Fe Sn Pb(H)Cu Hg Ag Pt Au金属活动性由强逐渐减弱金属活动性由强逐渐减弱1、热分解法、热分解法2、热还原法、热还原法3、电解法、电解法二二、金属冶炼的方法的选择金属冶炼的方法的选择快速阅读课本快速阅读课本88页内容，找出金属页内容，找出金属冶炼有多少种方法，分别是什么？冶炼有多少种方法，分别是什么？适用于金属活动顺序表中的哪些金适用于金属活动顺序表中的哪些金属属?1、热分解法、热分解法练习练习:写出写出HgOHgO，AgAg2 2O O受热分解的化学方程式受热分解的化学方程式2Hg gO =2Hg g+O22Ag g2O =4Ag g+O2(适用适用Hg及其以后的不活泼金属及其以后的不活泼金属)K Ca Na Mg Al Zn Fe Sn Pb(H)Cu Hg AgHg Ag铝铝热热反反应应铝热反应铝热反应v镁镁 条条：引燃剂：引燃剂v氯酸钾氯酸钾：助燃剂：助燃剂v反应现象反应现象：当外露部：当外露部分的镁条燃烧完毕时，分的镁条燃烧完毕时，纸漏斗的混合纸漏斗的混合 物剧烈反应，发出物剧烈反应，发出耀眼的光芒，耀眼的光芒，纸漏斗纸漏斗被烧穿，有熔融物被烧穿，有熔融物落入细沙上。落入细沙上。冷却冷却熔融物后，除去外熔融物后，除去外层熔渣，发现落下层熔渣，发现落下来的是铁珠。来的是铁珠。铝热反应v铝热反应是指铝热反应是指铝粉与某些金属氧化物在高温铝粉与某些金属氧化物在高温条件下，反应生成金属单质和三氧化二铝。条件下，反应生成金属单质和三氧化二铝。v与与Fe2O3性质相似的性质相似的FeO、MnO2、Cr2O3、WO3、V2O5等氧化物也都能与金属铝在高温等氧化物也都能与金属铝在高温条件下发生反应，生成三氧化二铝和新的金条件下发生反应，生成三氧化二铝和新的金属单质，放出大量的热，这样的反应都属于属单质，放出大量的热，这样的反应都属于铝热反应。铝热反应。v其中铝粉与这些金属氧化物的混合物称为其中铝粉与这些金属氧化物的混合物称为铝铝热剂热剂。3MnO2+4Al=3Mn+2Al2O3高温高温Cr2O3+2Al=2Cr+Al2O3高温高温请写出请写出MnO2、Cr2O3、分别与分别与Al反反应的化学方程式应的化学方程式铝热反应的应用v可应用在生产上，可应用在生产上，如焊接钢轨等。如焊接钢轨等。v冶金工业也常用这冶金工业也常用这一反应原理，如炼一反应原理，如炼钒、铬、锰、钨等钒、铬、锰、钨等熔点高的金属。熔点高的金属。v在军事上也有广泛在军事上也有广泛应用，如在炮弹头应用，如在炮弹头里装进铝热剂，可里装进铝热剂，可极大地提高杀伤力极大地提高杀伤力Fe2O33CO 2Fe3CO2高温高温2、热还原法、热还原法 适用于金属活动性顺序表中的适用于金属活动性顺序表中的中间的多数金属中间的多数金属。它是金属冶炼的。它是金属冶炼的常常用用方法。常用的方法。常用的还原剂还原剂有：有：活泼金属活泼金属、CO、H2、C(焦炭焦炭)K Ca Na Mg Al Zn Fe Sn Pb(H)Cu Hg AgZn Fe Sn Pb(H)Cu2NaCl(熔融熔融)=2Na+Cl2 电解电解3、电解法、电解法 在金属活动性顺序中，在金属活动性顺序中，K、Ca、Na、Mg、Al 等几种金属的等几种金属的还原性很还原性很强强，这些金属的阳离子，这些金属的阳离子难得电子难得电子，因，因此不能用一般的方法和还原剂使其从此不能用一般的方法和还原剂使其从化合物中还原出来，而只能用化合物中还原出来，而只能用通电通电分分解其解其熔融盐熔融盐或或氧化物氧化物的方法来冶炼。的方法来冶炼。K Ca Na Mg Al Zn Fe Sn Pb(H)Cu Hg Ag Pt AuK Ca Na Mg Al练习练习:写出电解写出电解MgCl2、Al2O3的化学方程式的化学方程式 MgCl2=Mg+Cl2电解电解(熔融）熔融）2Al2O3=4Al +3O2电解电解(熔融）熔融）冰晶石冰晶石K Ca Na Mg g Al Zn Fe Sn Pb(H)Cu Hg g Ag g Pt Au金属金属单质单质的的还原性还原性减弱，减弱，电解法电解法热还原法热还原法物理物理方法方法金属活动性顺序与金属的冶炼方法金属活动性顺序与金属的冶炼方法小 结(1)为什么不同的金属的冶炼方法不同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为什么人类使用铁器比使用铜器晚?热分热分解法解法金属金属离子离子的的氧化性氧化性增强增强湿法炼铜湿法炼铜:Fe+CuSO4=FeSO4+Cu火法炼铜火法炼铜:Cu2S+O2=2Cu+SO2高温高温v练习练习1:冶炼金属常用以下几种方法：冶炼金属常用以下几种方法：v以以C、CO或或 H2 作还原剂还原。作还原剂还原。v利用铝热反应原理用利用铝热反应原理用Al还原。还原。v电解法。电解法。v热分解法。热分解法。v下列金属各采用哪种方法还原下列金属各采用哪种方法还原最佳最佳。vFe、Zn、Cu等中等活泼的金属等中等活泼的金属()vNa、Mg、Al等活泼或较活泼金属等活泼或较活泼金属()vHg、Ag等不活泼金属等不活泼金属()vV、Cr、Mn、W等高熔点金属等高熔点金属()练习练习2:v下列氧化物不能跟铝粉组成铝热剂下列氧化物不能跟铝粉组成铝热剂的是的是()vA.WO3vB.MnO2vC.MgOvD.V2O5C高温高温ACBEFBGDO2NaOHH2O O2葡萄糖葡萄糖高温、催化高温、催化剂练习练习3:物质物质AGAG有下图所示转化关系（部分反应物、生有下图所示转化关系（部分反应物、生成物没有列出）。其中成物没有列出）。其中A A为某金属矿的主要成分，经过一为某金属矿的主要成分，经过一系列反应可得到系列反应可得到B B和和C C。单质。单质C C可与可与E E的浓溶液发生反应，的浓溶液发生反应，G G为砖红色沉淀。请回答下列问题：为砖红色沉淀。请回答下列问题：1 1、写出下列物质的化学式：、写出下列物质的化学式：B B 、E E 、G G ；2 2、反应、反应的化学方程式是的化学方程式是：作业作业P93 2、4课后思考：课后思考：如何解决金属冶炼所带来的附如何解决金属冶炼所带来的附加问题？我们可以做些什么？加问题？我们可以做些什么？