1、2022-12-21开发利用开发利用金属矿物和海水资源金属矿物和海水资源第一课时2022-12-21 一、金属矿物的开发利用一、金属矿物的开发利用黄铜矿黄铜矿赤铁矿赤铁矿铝矿铝矿锰矿锰矿钨矿钨矿锌矿锌矿2022-12-21人类最早发现和应用的金属分别人类最早发现和应用的金属分别是：是：2022-12-21Cu2（OH）2CO3 =2CuO +H2O +CO2 C +2CuO =CO2 +2Cu高温高温铜是人类第一种大量使用的金属，结束了铜是人类第一种大量使用的金属，结束了漫长的漫长的“石器时代石器时代”.在公元前在公元前6000年到年到7000年左右，年左右，人类开始迈进了象征古代文明开人类开
2、始迈进了象征古代文明开端的端的“铜器时代铜器时代”。铜铜 镜镜汉武帝时铜币汉武帝时铜币先秦刀币先秦刀币2022-12-21 我国古代炼铁工业长期领先于世界，我们在西汉初时我国古代炼铁工业长期领先于世界，我们在西汉初时已经懂得用木炭与铁矿石混合高温冶炼生铁，领先欧洲已经懂得用木炭与铁矿石混合高温冶炼生铁，领先欧洲一千余年，南宋末年的工匠又掌握了用焦炭炼铁，而欧洲一千余年，南宋末年的工匠又掌握了用焦炭炼铁，而欧洲最早的英国直到最早的英国直到500年后（相当于清朝乾隆末年），才掌握年后（相当于清朝乾隆末年），才掌握这一技术。这一技术。古代中国劳动人民用木炭炼铁古代中国劳动人民用木炭炼铁2022-12
3、-21 冶炼金属的实质是用还原的冶炼金属的实质是用还原的方法使金属化合物中的金属离子方法使金属化合物中的金属离子得到电子变成金属原子。得到电子变成金属原子。将金属从其化合物中还原出来用于生将金属从其化合物中还原出来用于生产和制造各种金属材料的过程在工业上称产和制造各种金属材料的过程在工业上称为金属的冶炼。为金属的冶炼。2022-12-21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金属活动性逐渐减弱金属活动性逐渐减弱金属离子的得电子能力逐渐增强金属离子的得电子能力逐渐增强2022-12-21冶炼金属的方法 2022-12-21
4、1.热分解法热分解法（适合一些不活泼金属）（适合一些不活泼金属）2HgO =2Hg+O2 加热加热2Ag2O =4Ag+O2 加热加热2.物理提取法：适用于极不活泼的物理提取法：适用于极不活泼的金属金属Pt、Au2022-12-213.热还原法（适用于大部分金属）热还原法（适用于大部分金属）CuO+H2=Cu+H2O高温高温Fe2O3+3CO=2Fe+3CO2 高温高温2022-12-21铝热反应铝热反应实验实验41 注意观察现象注意观察现象2022-12-21反应现象：镁条剧烈燃烧，放出大量的镁条剧烈燃烧，放出大量的热，发出耀眼的白光，纸漏斗内热，发出耀眼的白光，纸漏斗内剧烈反应，剧烈反应，
5、纸漏斗被烧穿，有熔融物落入沙中。纸漏斗被烧穿，有熔融物落入沙中。Fe2O3+2Al=2Fe+Al2O3高温高温铝热剂铝热剂 铝是还原剂，在一定的条件下与某些金属氧化铝是还原剂，在一定的条件下与某些金属氧化物反应，把其中的金属还原成单质。所以一些活泼物反应，把其中的金属还原成单质。所以一些活泼的金属也可作还原剂。的金属也可作还原剂。2022-12-213MnO2+4Al=3Mn+2Al2O3高温高温Cr2O3+2Al=2Cr+Al2O3高温高温3Co3O4+8Al=9Co+4Al2O3高温高温其它铝热反应其它铝热反应 2022-12-21铝热反应的应用铝热反应的应用 铝热反应的原理可以应用在生产
6、上，如用于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，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。使铝与金属氧化物反应，冶炼钒、铬、锰等。2022-12-21 由于早期炼铝十分困难，所以铝的价格十分昂贵，一度超越金银由于早期炼铝十分困难，所以铝的价格十分昂贵，一度超越金银之上，直至之上，直至19世纪上半叶，铝还是欧洲许多高级珠宝店的高档货。世纪上半叶，铝还是欧洲许多高级珠宝店的高档货。然而自从美国青年化学家霍尔发明电解制铝法后，制铝工然而自从美国青年化学家霍尔发明电解制铝法后，制铝工 艺不断改艺不断改进，现在人们已经
7、熟练掌握了从铝土矿（进，现在人们已经熟练掌握了从铝土矿（主要成主要成 分是分是Al2O3，当然还是有，当然还是有很多其它杂质的）中冶炼铝的技术了，使得制铝成本大大下降，铝的价格很多其它杂质的）中冶炼铝的技术了，使得制铝成本大大下降，铝的价格也一降千丈，走入千家万户。也一降千丈，走入千家万户。2022-12-214.电解法（适合一电解法（适合一些非常活泼金属些非常活泼金属）MgCl2(熔融熔融)=Mg+Cl2 电解电解2Al2O3(熔融熔融)=4Al+3O2 电解电解冰晶石冰晶石2NaCl(熔融熔融)=2Na+Cl2 电解电解2022-12-21K Ca Na Mg Al Zn Fe Sn Pb
8、 (H)Cu Hg AgPt 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2022-12-21 今天铝的产量已经仅次于钢铁了，铝及铝合金今天铝的产量已经仅次于钢铁了，铝及铝合金成为现代文明不可缺少的金属，铝在工业上被称为成为现代文明不可缺少的金属，铝在工业上被称为“钢精钢精”，是因为它的合金不但轻，而且强度足以，是因为它的合金不但轻，而且强度足以替代钢铁，铝除了用于建材之外，还被用于航天工替代钢铁，铝除了用于建材之外，还被用于航天工业，如我国第一颗人造卫星东方红一号，外壳全部业，如我国第一颗人造卫星东方红一号，外壳全部用铝合金制成，美国的阿波罗用铝合金制成，美国的阿波罗
9、1111号，宇宙飞船所号，宇宙飞船所用的金属材料中，铝及合金用的金属材料中，铝及合金75%75%左右，可以说人类左右，可以说人类送上太空的金属中，铝是最多的了。送上太空的金属中，铝是最多的了。注意：正常人的人体，每注意：正常人的人体，每7070公斤体重约含公斤体重约含6161毫克铝。毫克铝。但铝摄入过多却是对人体有害的，经研究表明，但铝摄入过多却是对人体有害的，经研究表明，铝元素能渗入人脑，与神经元细胞释放出来的具有铝元素能渗入人脑，与神经元细胞释放出来的具有传递信息功能的有机碱反应传递信息功能的有机碱反应，导致神经系统传递信导致神经系统传递信息受阻，引起老年痴呆。息受阻，引起老年痴呆。202
10、2-12-21镁在地壳中含量只有铝镁在地壳中含量只有铝的四分之一，而且镁比的四分之一，而且镁比铝更加活泼，所以要想铝更加活泼，所以要想矿物质中获取镁，代价矿物质中获取镁，代价比铝更高。比铝更高。海洋中含有大量的氯海洋中含有大量的氯化镁，海水又咸又苦化镁，海水又咸又苦。咸是因为含有氯化钠，咸是因为含有氯化钠，苦是因为含有氯化镁苦是因为含有氯化镁，同样道理，粗盐易潮同样道理，粗盐易潮解是因为其中含有较解是因为其中含有较多的氯化镁，而氯化多的氯化镁，而氯化镁易吸水。镁易吸水。据估算，假如每年从海水中提取据估算，假如每年从海水中提取1亿吨镁亿吨镁,再过一百万年，海水中镁的含量也只会从再过一百万年，海水
11、中镁的含量也只会从目前的目前的0.13%降低到降低到0.12%，即只减少了，即只减少了万分之一。可谓取之不尽，用之不竭。万分之一。可谓取之不尽，用之不竭。2022-12-211.1.不同的金属，冶炼方法不同不同的金属，冶炼方法不同+nM得电子得电子M（被还原）（被还原）因为金属离子的得电子能力不同，所以冶炼方法不同。因为金属离子的得电子能力不同，所以冶炼方法不同。2.金属活动金属活动 性顺序金属的冶炼性顺序金属的冶炼金属活动顺金属活动顺序序金属失电子金属失电子能力能力 金属离子的金属离子的得电子得电子主要冶炼主要冶炼方法方法K、Ca、Na、Mg、AlZn、Fe、Sn、Pb（H）、）、CuHg、
12、Ag、Pt、Au强强弱弱弱弱强强电解法电解法热还原法热还原法热分解法热分解法2022-12-21合理开发和利用矿物资源，主要途径有：合理开发和利用矿物资源，主要途径有：1.提高金属矿物的利用率提高金属矿物的利用率2.减少金属的使用量减少金属的使用量3.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4.使用其他材料代替金属材料使用其他材料代替金属材料 2022-12-211.下列各种冶炼方法中，可以制得相应下列各种冶炼方法中，可以制得相应 金属的是（金属的是（）A.加热氧化铝加热氧化铝 B.加热碳酸钙加热碳酸钙C.电解熔融氯化钠电解熔融氯化钠 D.氯化钠与铝粉高温共热氯化钠与铝粉高温共热2.根据金属在金属活动顺序表中的位置根据金属在金属活动顺序表中的位置及性质，推测制取下列金属最适宜的方法：及性质，推测制取下列金属最适宜的方法：Na Zn Hg Au C电解法电解法加热还原法加热还原法加热分解法加热分解法物理提取法物理提取法
