1、第四章 化学与自然资源的开发利用 第一节 开发利用金属矿物和海水资源 假如你是一个原始人假如你是一个原始人, , 打到一只兔子打到一只兔子 你会考虑怎样吃你会考虑怎样吃? ? 点火烧烤点火烧烤 火焰烤过的有些石头上有发亮的物质火焰烤过的有些石头上有发亮的物质 铜铜 历史上金属被发现和冶炼利用的顺序历史上金属被发现和冶炼利用的顺序 Au、Ag、Cu、 Fe、 Al、 Ti 原因：原因： 越活泼的金属越难冶炼，越活泼的金属越难冶炼， 熔点越高的金属越难冶炼。熔点越高的金属越难冶炼。 随着社会生产力和科学的发展，随着社会生产力和科学的发展， 难冶炼的金属才被冶炼出来难冶炼的金属才被冶炼出来 古代古代
2、 现代现代 蓝铜矿蓝铜矿 赤铁矿赤铁矿 萤石萤石 FeFe2 2O O3 3 CuCu3 3COCO3 3 2 2(OH)(OH)2 2 CaFCaF2 2 矿物中的金属元素以什么形态存在？矿物中的金属元素以什么形态存在？ 镍矿石镍矿石 铀矿石铀矿石 矿物中的金属元素以阳离子形式存在矿物中的金属元素以阳离子形式存在 M Mn+ n+ M M + e- 金属的冶炼要使金属离子金属的冶炼要使金属离子 得到电子得到电子 转化为金属原子转化为金属原子 不活泼的金属不活泼的金属 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 一、金属矿物的开发利用一、金属矿物的开发利用 你应该还记得
3、金属活动顺序表吧你应该还记得金属活动顺序表吧 K、Ca、Na、Mg、Al、 Zn、Fe、Sn、Pb、(H)、Cu、 Hg、Ag、Pt、Au 非常活泼的金属非常活泼的金属 一般的金属一般的金属 哪些金属容易冶炼？哪些难？哪些金属容易冶炼？哪些难？ 不活泼的金属不活泼的金属 采用加热分解法，采用加热分解法， 又叫做：热分解法又叫做：热分解法 Hg、Ag、Pt、Au 2 加热 O2Hg2HgO 2 加热 2 O4AgO2Ag 你认为热分解反应方程式有什么特点？你认为热分解反应方程式有什么特点？ 得到对应的单质得到对应的单质 AuCl4 加热加热 Au + 2Cl2 非常活泼的金属的冶炼非常活泼的金属
4、的冶炼 使它们由化合物转化为单质难易：使它们由化合物转化为单质难易： K、Ca、Na、Mg、Al、 很困难很困难 通常冶炼方法：通常冶炼方法： 热电解法热电解法 高温下熔融金属化合物然后进行电解高温下熔融金属化合物然后进行电解 -最强力的还原手段最强力的还原手段 电解氧化铝生产车间电解氧化铝生产车间 熔融NaCl电解车间 2NaCl(熔融) 2Na Cl2 电解电解 + 2Al2O3(熔融熔融) 电解电解 冰晶石冰晶石 4Al + 3O2 离子交换膜电解槽离子交换膜电解槽 电解电解NaCl溶液溶液 与电解熔融电解熔融NaCl 不同 常温 高温 NaOH、H2、Cl2 Na、Cl2 产物： 原因
5、: 水溶液中H+比Na+先电解出来 一般的金属 Zn、Fe、Sn、Pb、(H)、Cu、 由化合物转化为单质难易：由化合物转化为单质难易： 比较容易比较容易 通常冶炼方法：通常冶炼方法： 热还原法 加热或者高温下与还原剂反应 常用还原剂： C、 CO、 H2、 活泼金属，如Na、Al 成本: 低 高 炼 铁 高 炉 炼 铁 高 炉 铝热反应铝热反应 P89实验实验4-1 反应物：反应物： 铝粉、铝粉、 氧化铁氧化铁 吸热反应还是放热反应：吸热反应还是放热反应： 放热反应放热反应 高温下铝（粉）作还原剂高温下铝（粉）作还原剂 反应现象：镁条剧烈燃烧镁条剧烈燃烧，放出大量的放出大量的 热热，发出耀眼
6、的白光发出耀眼的白光，纸漏斗内纸漏斗内剧烈反应剧烈反应， 纸漏斗被烧穿纸漏斗被烧穿，有熔融物落入沙中有熔融物落入沙中。 Fe2O3+2Al = 2Fe + Al2O3 高温高温 1 1、镁条的作用是什么？、镁条的作用是什么？ 2 2、氯酸钾的作用是什么？、氯酸钾的作用是什么？ 铝热铝热 剂剂 结论：结论：铝也是还原剂，在一定的条件下与某些铝也是还原剂，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。所以金属氧化物反应，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。一些活泼的金属也可作还原剂。 问题问题 3MnO2+4Al = 3Mn+ 2Al2O3 高温高温 Cr2O
7、3+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 应用：应用： (1)(1)焊接钢轨，焊接钢轨， (2)(2)冶炼金属。冶炼金属。 小结：冶金的一般方法：小结：冶金的一般方法： 可见，可见，越活泼的金属越难冶炼越活泼的金属越难冶炼 K、Ca、Na、 Mg、Al Zn、Fe、Sn、 Pb（H）、）、Cu Hg、 Ag 强强弱弱 弱弱强强 电解法电解法 热还原法热还原法 热分热分 解法解法 Pt、 Au 主要冶炼主要冶炼 方法方法 金属离子金属离子 的得电子的得电子 金属失电金属失电 子能力子能力 金属活动金属
8、活动 顺序顺序 物理提物理提 取法取法 自然资源与可持续发展自然资源与可持续发展 自然资源定义：自然资源定义： 一定时间、地点的条件下能够产生经济价值的以提一定时间、地点的条件下能够产生经济价值的以提 高人类当前和将来福利的高人类当前和将来福利的自然环境因素和条件自然环境因素和条件的总的总 称。称。 可持续发展： 尽可能地延长现有资源的可使用年限，尽可能地延长现有资源的可使用年限， 保护好自然环境，保护好自然环境， 使子孙后代也能够继续发展和安居乐业。使子孙后代也能够继续发展和安居乐业。 是指满足当前需要而又不剥削子孙后代是指满足当前需要而又不剥削子孙后代 满足其需要之能力的发展满足其需要之能
9、力的发展 金属矿物资源有限金属矿物资源有限 合理利用矿物资源合理利用矿物资源 有效使用金属产品、材料有效使用金属产品、材料 途径：途径： 提高金属矿物的利用率提高金属矿物的利用率 减少金属的使用量减少金属的使用量 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 总结总结: : 1 1、金属矿物中提取金属的过程叫做、金属矿物中提取金属的过程叫做 冶炼冶炼 2 2、不同活动性的金属冶炼方式不同、不同活动性的金属冶炼方式不同 非常活泼非常活泼 一般活泼一般活泼 不活泼不活泼 电解法电解法 热还原法热还原法 热分解法热分解法 3 3、合理利用矿物
10、资源，坚持可持续发展战略、合理利用矿物资源，坚持可持续发展战略 练习练习: 1 1、无色气体、无色气体A A与红热的炭反应，得到另一种无色气与红热的炭反应，得到另一种无色气 体体B B，B B与灼热的氧化铜反应，又得到与灼热的氧化铜反应，又得到A A，则，则A A、B B分别分别 是是_，_。 2 2、铝热剂中铝作、铝热剂中铝作_。 CO CO2 3 3、根据下表回答，工业生产电解镁应该选择、根据下表回答，工业生产电解镁应该选择 _作原料，作原料， 原因是原因是_。 还原剂还原剂 物质物质 MgCl2 MgO 沸点沸点 714 2852 MgCl2 MgCl2的熔点低，电解工艺设备相对简单的熔
11、点低，电解工艺设备相对简单,成本低成本低 4 4、下列各种冶炼方法中，可以制得相应金、下列各种冶炼方法中，可以制得相应金 属的是（属的是（ ） A A、加热氧化铝、加热氧化铝 B B、加热碳酸钙、加热碳酸钙 C C、电解熔融氯化钠、电解熔融氯化钠 D D、氯化钠与铝粉高温共热、氯化钠与铝粉高温共热 5 5、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： NaNa ZnZn HgHg Au C 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 8 8、100100多年前，为了表
12、彰门捷列夫对化学的杰出贡献，多年前，为了表彰门捷列夫对化学的杰出贡献， 英国皇家学会不惜重金制作了一个比黄金还要贵重的英国皇家学会不惜重金制作了一个比黄金还要贵重的 奖杯奖杯铝杯，赠送给门捷列夫。铝杯，赠送给门捷列夫。 思考：为什么人类使用铁器比使用铜器晚？使用铝思考：为什么人类使用铁器比使用铜器晚？使用铝 制品又比使用铁制品晚？制品又比使用铁制品晚？ 答：金属越活泼，冶炼难度越大，发现得通常越晚。答：金属越活泼，冶炼难度越大，发现得通常越晚。 7、铝能用来冶炼难熔金属（如、铝能用来冶炼难熔金属（如Fe Fe 、V V、MnMn等），这是等），这是 因为铝有因为铝有( )( ) A A两性两性 B B良好导电性良好导电性 C C熔点低熔点低 D D还原性，在反应中放出大量热还原性，在反应中放出大量热 D
