1、第第1 1课时课时 金属矿物的金属矿物的开发利用开发利用第一第一节节 自然资源的自然资源的开发利用开发利用第八第八章章 化学与化学与可持续发展可持续发展【资料卡片】【资料卡片】 自然资源自然资源与与可持续发展可持续发展 自然资源自然资源是人类社会发展不可或缺的自然物质基础，包括土地是人类社会发展不可或缺的自然物质基础，包括土地与土壤资源、矿产资源、生物资源、水资源、能源资源、环境资源与土壤资源、矿产资源、生物资源、水资源、能源资源、环境资源等，根据其能否再生可以分为可再生资源和不可再生资源。等，根据其能否再生可以分为可再生资源和不可再生资源。可持续发展的目标是在满足人类需要的同时，强调人类的行
2、为要受可持续发展的目标是在满足人类需要的同时，强调人类的行为要受到自然界的制约，强调人类代际之间、人类与其他生物种群之间、到自然界的制约，强调人类代际之间、人类与其他生物种群之间、不同国家和不同地区之间的公平。它包括经济可持续发展、社会可不同国家和不同地区之间的公平。它包括经济可持续发展、社会可持续发展、资源可持续发展、环境可持续发展等方面持续发展、资源可持续发展、环境可持续发展等方面。金属矿物金属矿物的的开发利用开发利用问问1.1.金属元素的存在形式？金属元素的存在形式？极少数极少数以以游离态形式存在，如金、铂游离态形式存在，如金、铂大多数大多数以以化合态形式存在化合态形式存在问问2.2.常
3、见的金属矿物资源有哪些常见的金属矿物资源有哪些？金矿Au铂矿Pt赤铁矿赤铁矿磁铁矿磁铁矿硫铁矿硫铁矿菱铁矿菱铁矿 黄铜矿黄铜矿Cu2FeS4CuFeS2斑铜矿斑铜矿孔雀石孔雀石Fe2O3Fe3O4FeS2FeCO3CuCO3Cu(OH)2问问3.3.金属冶炼的概念及原理是什么？有哪些冶炼方法？金属冶炼的概念及原理是什么？有哪些冶炼方法？定义：将定义：将金属从其金属从其化合物化合物中中还原还原出来用于生产和制造各种金属材料的出来用于生产和制造各种金属材料的过程在工业上称为过程在工业上称为金属的冶炼金属的冶炼。Mn+ +ne- M原理：原理：冶炼方法：冶炼方法：K Ca Na Mg Al Zn F
4、e Sn Pb (H) 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物理提取法物理提取法 写出相应的反应写出相应的反应方程式：方程式：热分解法热分解法电解法电解法热还原法热还原法其他方法其他方法冶炼汞冶炼汞冶炼银冶炼银冶炼镁冶炼镁 2HgO2Hg+O22Ag2O4Ag+O2冶炼钠冶炼钠冶炼铝冶炼铝2NaCl(熔融熔融)2Na+Cl2电解电解高炉炼铁高炉炼铁铝热反应炼铁铝热反应炼铁Al2O3+2FeFe2O3+2Al高温高温Fe2O3+3CO2Fe+3CO2高温高温2Al2O3(熔融熔融)4Al+3O2电解电解MgCl2(熔融熔融)Mg+Cl2电解电解湿法炼铜湿法炼铜
5、Fe + CuSO4 = Cu + FeSO4问：问：能否能否用电解熔融用电解熔融AlClAlCl3 3的的方法方法来冶炼铝？来冶炼铝？铝热反应以铝粉和金属氧化物反应获得金属单质的铝热反应以铝粉和金属氧化物反应获得金属单质的反应。反应。【知识拓展】铝热反应1 1、概念：、概念：2 2、原理：、原理：活泼金属置换不活泼金属。活泼金属置换不活泼金属。【思考】实验中镁条和氯酸钾的作用是什么？【思考】实验中镁条和氯酸钾的作用是什么？镁条镁条为为引燃剂，氯酸钾为助燃剂引燃剂，氯酸钾为助燃剂3 3、现象：、现象：Al2O3+2FeFe2O3+2Al高温高温铝热剂铝热剂镁条剧烈燃烧镁条剧烈燃烧；氧化铁粉末和
6、铝粉发生剧烈的反应氧化铁粉末和铝粉发生剧烈的反应；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；纸漏斗的下部被烧穿，有熔融物落入沙中纸漏斗的下部被烧穿，有熔融物落入沙中4 4、注意点注意点：镁镁条要打磨净表面的氧化膜，否则难以点燃条要打磨净表面的氧化膜，否则难以点燃； 氧化铁氧化铁粉末与铝粉要选择干燥的粉末与铝粉要选择干燥的； 铝铝粉要用没有被氧化的，否则反应难以进行。粉要用没有被氧化的，否则反应难以进行。蒸发皿蒸发皿中要中要放放适量适量细沙细沙。5 5、铝、铝热反应的应用热反应的应用：焊接钢轨焊接钢轨；定向爆破定向爆破；冶炼熔点高的金属（如钨、钒、铬、锰等）冶炼熔点
7、高的金属（如钨、钒、铬、锰等）如如图是我国古代和现代冶金的两张图片图是我国古代和现代冶金的两张图片, ,那么人类使用金属的年代先后顺那么人类使用金属的年代先后顺序与金属的活动性有什么关系序与金属的活动性有什么关系? ? 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。金属越活泼泼性。金属越活泼, ,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在人类历史上出现相对晚一些。金属越不活泼一些。金属越不活泼, ,冶炼的方法越简单冶炼的方法越简单, ,人们使用的时间越早人们使用的时间越早, ,所以有青所
8、以有青铜、铁器等时代的发展历程。铜、铁器等时代的发展历程。问问4.4.如何有效利用金属矿物如何有效利用金属矿物? ?地球上的金属矿物资源是有限的，我们必须地球上的金属矿物资源是有限的，我们必须合理开发和利用合理开发和利用这些矿物这些矿物资源，主要途径有：资源，主要途径有：（1 1） ；（2 2） ；（3 3） ；（4 4） ；（5 5） 。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
9、 P99问问1：冰晶石的作用？：冰晶石的作用？助熔剂，降低助熔剂，降低Al2O3的熔化温度的熔化温度问问2：为啥要定期更换碳素电极？：为啥要定期更换碳素电极？高温下，碳会被氧气氧化高温下，碳会被氧气氧化问问3：如何从铝土矿制取氧化铝？：如何从铝土矿制取氧化铝？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
10、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
11、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。利用铝土矿制取氧化铝：利用铝土矿制取氧化铝：a a酸溶法的工艺流程：酸溶法的工艺流程：上述过程中上述过程中、反应的离子方程式分别为反应的离子方程式分别为 ； ；反应反应的化学方程式：的化学方程式： 。b碱溶法的工艺流程：碱溶法的工艺流程：上述过程中上述过程中、反应的离子方程式分别为反应的离子方程式分别为 ； 。AlO2-2H2OCO2=Al(OH)3HCO3-1 1下列说法正确的是下列说法正确的是( () )A A地球上
12、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随堂练习：随堂练习：C2.工业上用铝土矿工业上用铝土矿(主要成分为主要成分为Al2O3，含，含Fe2O3杂质杂质)为原料冶炼铝的工艺流程如图所示。为原料冶炼铝的工艺流程如图所示。下列叙述正确的是下列叙述正确的是()A试剂试剂X是氢氧化钠溶液是氢氧化钠溶液B反应反应过滤后所得沉淀为氢氧化铁过滤后所得沉淀为氢氧化铁C图中所示转化反
13、应都不是氧化还原反应图中所示转化反应都不是氧化还原反应D生成生成Al(OH)3沉淀的化学方程式为沉淀的化学方程式为NaAlO2CO22H2O=Al(OH)3NaHCO3AD3.3.工业炼铁是在高炉中进行的工业炼铁是在高炉中进行的, ,高炉炼铁的主要反应是高炉炼铁的主要反应是: :该炼铁工艺中该炼铁工艺中, ,对焦炭的实际使用量要远远高于按照化学方程式计算所需对焦炭的实际使用量要远远高于按照化学方程式计算所需, ,其主要原因其主要原因是是A.COA.CO过量过量B.COB.CO与铁矿石接触不充分与铁矿石接触不充分C.C.炼铁高炉的高度炼铁高炉的高度不够不够 D.CO D.CO与与FeFe2 2O O3 3的反应有一定的反应有一定限度限度D4.在冶金工业上在冶金工业上,均能用热还原法制得的一组金属是均能用热还原法制得的一组金属是()。A. Na、Mg、Al B. Na、Zn、FeC. Zn、Fe、Cu D. Mg、Al、Zn、FeC
