1、第一节 自然资源的开发利用第第1 1课时课时 金属矿物的开发利用金属矿物的开发利用黄铜矿赤铁矿铝矿锰矿钨矿锌矿黄铜矿赤铁矿铝矿锰矿钨矿锌矿1.1.金属元素在自然界中的存在形态金属元素在自然界中的存在形态游离态金、铂化合态2.2.金属冶炼的一般原理金属冶炼的一般原理将金属矿物中的金属从其化合物中还原出来，用于生产各种金属材料，这一过程在工业上称为_。金属的冶炼是利用氧化还原反应原理，在一定条件下，使金属离子_电子被_成金属原子，从而获得金属单质。即Mnne=M。金属的冶炼得到还原3.金属的冶炼金属的冶炼方法方法(1)金属活泼性与冶炼方法的关系如下：(2)金属的冶炼方法热分解法分解HgO_分解Ag
2、2O_电解法冶炼钠_冶炼镁_冶炼铝_热还原法高炉炼铁铝热法炼铁_其他方法湿法炼铜FeCuSO4=FeSO4Cu火法炼铜铝热反应铝热反应实验操作实验操作实验现象实验现象(1)(1)镁条剧烈燃烧；镁条剧烈燃烧；(2)(2)氧化铁粉末和铝粉发生剧烈的反应；氧化铁粉末和铝粉发生剧烈的反应；(3)(3)反应放出大量的热，并发出耀眼的白光；反应放出大量的热，并发出耀眼的白光；(4)(4)滤纸漏斗滤纸漏斗的下部被烧穿，有熔融物落入沙中的下部被烧穿，有熔融物落入沙中Fe2O3+2Al = 2Fe + Al2O3高温铝热剂实验结论实验结论 在高温下，铝与在高温下，铝与FeFe2 2O O3 3发生反应，放出大量
3、的热发生反应，放出大量的热注意事项注意事项(1)(1)镁条应打磨净表面的氧化膜，否则难以点燃镁条应打磨净表面的氧化膜，否则难以点燃(2)(2)氧化铁粉末应干燥，铝粉应没有被氧化，否则难以反应氧化铁粉末应干燥，铝粉应没有被氧化，否则难以反应(3)(3)保证纸漏斗重叠时四周均为四层，且内层纸漏斗一定要保证纸漏斗重叠时四周均为四层，且内层纸漏斗一定要用水润湿，以防高温物质从四周溅出用水润湿，以防高温物质从四周溅出(4)(4)蒸发皿中的细沙应适量，既要防止蒸发皿炸裂，又要防蒸发皿中的细沙应适量，既要防止蒸发皿炸裂，又要防止熔融的液体溅出伤人止熔融的液体溅出伤人(5)(5)实验装置应与人有一定距离，防止
4、人被烧伤实验装置应与人有一定距离，防止人被烧伤注意：注意：铝热反应实验中镁带和氯酸钾是引燃剂和助燃剂，镁带燃烧提供热量，并铝热反应实验中镁带和氯酸钾是引燃剂和助燃剂，镁带燃烧提供热量，并促使促使KClOKClO3 3发生分解；发生分解；KClOKClO3 3分解放出分解放出O O2 2，镁带剧烈燃烧，单位时间内放出更多的热，镁带剧烈燃烧，单位时间内放出更多的热量，以引发量，以引发AlAl与与FeFe2 2O O3 3的反应。的反应。如图为铝热反应的实验装置，请回答下列问题：(1)该实验装置中还缺_，在试剂使用正确且符合要求的情况下引发铝热反应的操作为_，写出铝热反应的化学方程式：_。镁条在混合
5、物中间插一根用砂纸打磨过的镁条，然后点燃镁条Al2O32Fe(2)若将氧化铁换成氧化镁，该反应_(填“能”或“不能”)发生，理由是_。不能镁比铝活泼，铝不能置换出镁(3)若将所得产品置于足量的NaOH溶液中，可能看到的现象是_，写出 铝 热 反 应 的 一 种 主 要 用 途 ：_。部分固体溶解，有气泡产生焊接钢轨或冶炼某些熔点高的金属(合理即可)(4)假设铝足量且反应充分，设计一种实验方案，证明本实验中有单质铁生成：_ 。取适量反应后的固体混合物，先用NaOH溶液除去铝，再加入稀硫酸，有气泡冒出，说明有铁生成；或用磁铁靠近固体，有固体可被磁铁吸引，说明有铁生成铝热反应是利用铝的强还原性，在高
6、温下将相对不活泼且熔点高的金属从其金属氧化物中还原出来，因此只有Al和比Al活动性弱的金属形成的氧化物组成的混合物才能称之为铝热剂，Al和MgO组成的混合物不能称之为铝热剂。总结：总结：3MnO2+4Al = 3Mn+ 2Al2O3高温Cr2O3+2Al = 2Cr + Al2O3高温3Co3O4+8Al = 9Co + 4Al2O3高温其它铝热反应其它铝热反应 铝热反应的应用 铝热反应的原理可以应用在生产上，如用于焊接钢轨等。在冶金工业上也常用这一反应原理，使铝与金属氧化物反应，冶炼钒、铬、锰等开发环保高效的金属冶炼方法防止金属的腐蚀提高金属矿物的利用率合理开发利用金属资源加强废旧金属的回收
7、和再利用使用其他材料代替金属材料金属矿物的开发利用金属矿物的开发利用计算表明，生产 1mol 铝消耗的电能至少为1.8106 J。回收铝制饮料罐得到铝与从铝土矿制铝相比，前者的能耗仅为后者的3%-5%。通过对上述数据的分析和比较。结合图8-1和图8-2，你想到了什么？铝土矿萤石氧化铝冰晶石铝锭碳素电极液态铝石油焦和沥青焦电解图8-1 铝的生产原理示意图思考与讨论思考与讨论启示一：从铝土矿制铝消耗的能量要远远高于回收铝制饮料罐得到铝消耗的能量，因而在实际生产过程中要考虑成本。启示二：加强废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。在日常生活中要大力倡导金属垃圾的分类回收和再利用。启
8、示三：实际生产中，从金属矿物到纯净金属的冶炼过程是一个复杂的过程，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对环境的影响，形成绿色化学观念和可持续发展的意识。 更多给我们的启示给我们的启示(1)在自然界中金属元素都以化合态的形式存在()(2)利用化合物冶炼金属时，金属元素一定发生还原反应()判断正误判断正误金属冶炼的本质就是利用还原剂，将金属从化合物中还原出来。(3)越活泼的金属元素，人类利用的越晚()越活泼的金属，其金属阳离子氧化性越弱，越难被还原，因此被人类利用的时间就越晚。(4)用热还原法冶炼金属时，可以用H2将Mg从化合物中还原出来()Mg是活泼金属，其活泼性大于H，不能用热还原法制备。(5)铝热反应的本质是用铝将比铝活泼性弱的金属从其化合物中置换出来()铝热反应本质是置换反应，是利用金属铝的还原性将比铝活泼性弱的金属从其化合物中还原出来。(6)可以通过电解饱和食盐水的方法获取金属钠()电解饱和食盐水，发生反应的原理为2NaCl2H2O 2NaOHH2Cl2，不能获取金属钠。(7)可以通过电解熔融的MgO和AlCl3来制备金属Mg、Al()MgO熔点太高；AlCl3为共价化合物，熔融时不导电。
