1、第四章第四章 化学与自然资源的开发利用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 第1课时 金属矿物的开发利用 法国皇帝拿破仑三世每次宴会，让客人们用银法国皇帝拿破仑三世每次宴会，让客人们用银 餐具，自己使用铝碗。他当时为什么不用高贵亮丽的餐具，自己使用铝碗。他当时为什么不用高贵亮丽的 银碗，而用色泽要暗得多的铝碗呢？因为在银碗，而用色泽要暗得多的铝碗呢？因为在200200多年多年 前，冶炼金银已经有很长的历史，宫廷中的银器比比前，冶炼金银已经有很长的历史，宫廷中的银器比比 皆是。可是，在那个时候，炼铝十分困难。所以，当皆是。可是，在那个时候，炼铝十分困难。所以，当 时铝是非
2、常稀罕的东西，拿破仑让客人们用银餐具，时铝是非常稀罕的东西，拿破仑让客人们用银餐具， 偏偏自己用铝碗，就是为了显示自己的高贵和尊严。偏偏自己用铝碗，就是为了显示自己的高贵和尊严。 1 1了解金属在自然界中的存在形式。了解金属在自然界中的存在形式。 2 2掌握金属的冶炼方法。掌握金属的冶炼方法。( (重点重点) ) 3 3掌握铝热反应原理及实验。掌握铝热反应原理及实验。( (重点重点) ) 4 4了解金属回收和资源保护的意义。了解金属回收和资源保护的意义。 体会课堂探究的乐趣，体会课堂探究的乐趣， 汲取新知识的营养，汲取新知识的营养， 让我们一起让我们一起 吧！吧！ 进进 走走 课课 堂堂 金属
3、的冶炼金属的冶炼 陨陨 铁铁 金金 银银 铂铂 磁磁 铁铁 矿矿 赤赤 铁铁 矿矿 黄黄 铁铁 矿矿 黄黄 铜铜 矿矿 菱菱 镁镁 矿矿 孔孔 雀雀 石石 铝铝 土土 矿矿 氯氯 化化 钠钠 游游 离离 态态 金金 属属 矿矿 化化 合合 态态 金金 属属 矿矿 淘金淘金 【提示】【提示】用用物理提取法（富集法），主要用于提取以游物理提取法（富集法），主要用于提取以游 离态存在的极不活泼金属离态存在的极不活泼金属, ,例如例如: : 铂铂(Pt)(Pt)、金、金(Au)(Au)等。等。 【思考与讨论思考与讨论】怎样获得游离态金属？怎样获得游离态金属？ 金属的冶炼金属的冶炼 唐代诗豪刘禹锡在一千
4、多年前有诗记载：唐代诗豪刘禹锡在一千多年前有诗记载： 浪淘沙浪淘沙 刘禹锡刘禹锡 日照澄洲江雾开日照澄洲江雾开, 淘金女伴满江隈。淘金女伴满江隈。 美人首饰侯王印美人首饰侯王印, 尽是沙中浪底来。尽是沙中浪底来。 金属的冶炼金属的冶炼 高高 炉炉 炼炼 铁铁 高炉炼铁反应原理高炉炼铁反应原理: FeFe2 2O O3 33CO 2Fe3CO 2Fe3CO3CO2 2 高温高温 金属的冶炼金属的冶炼 【提示提示】在化合物中，金属元素都显正价态。在化合物中，金属元素都显正价态。将金属将金属 从其化合物中还原出来，用于生产和制造各种金属材从其化合物中还原出来，用于生产和制造各种金属材 料，这一过程在
5、工业上称为金属的冶炼。料，这一过程在工业上称为金属的冶炼。 【思考与讨论】【思考与讨论】自然界中绝大多数的金属是以化合态自然界中绝大多数的金属是以化合态 的形式存在，怎样将它们转变为金属单质呢？的形式存在，怎样将它们转变为金属单质呢？ 得电子，被还原得电子，被还原 Mn+ M + n e- 金属冶炼金属冶炼 的实质：的实质： 化合态化合态 游离态游离态 金属的冶炼金属的冶炼 【阅读与思考】【阅读与思考】阅读教材，归纳阅读教材，归纳金属冶炼的方法，并金属冶炼的方法，并 思考，金属的冶炼方法与金属的活动性有何关系？思考，金属的冶炼方法与金属的活动性有何关系？ （1 1）热分解法。）热分解法。 适合
6、一些不活泼金属适合一些不活泼金属（一般是金属活动性顺序表（一般是金属活动性顺序表 中排在氢后的金属）中排在氢后的金属） 2HgO 2Hg2HgO 2HgO O2 2 加热加热 2Ag2Ag2 2O 4AgO 4AgO O2 2 加热加热 古代炼丹家葛洪，曾经在他的著作古代炼丹家葛洪，曾经在他的著作抱朴子抱朴子中记中记 载有载有“丹砂烧之成水银丹砂烧之成水银”，此处的丹砂为硫化汞。，此处的丹砂为硫化汞。 金属的冶炼金属的冶炼 （2 2）电解法。）电解法。 MgClMgCl2 2( (熔融熔融) Mg) MgClCl2 2 电解电解 2NaCl(2NaCl(熔融熔融) 2Na) 2NaClCl2
7、2 电解电解 2Al2Al2 2O O3 3( (熔融熔融) 4Al) 4Al3O3O2 2 电解电解 冰晶石冰晶石 （铝土矿（铝土矿) ) 适合一些非常活泼的金属适合一些非常活泼的金属（金属活动性顺序表中（金属活动性顺序表中 AlAl及及AlAl之前的金属）之前的金属） 降低氧化铝熔点降低氧化铝熔点 用氯化铝可以吗？用氯化铝可以吗？ 金属的冶炼金属的冶炼 【多识一点】【多识一点】 由于早期炼铝十分困难，所以铝的价格十分昂贵，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，直至一度超越金银之上，直至1919世纪上半叶，铝还是欧洲世纪上半叶，铝还是欧洲 许多高级珠宝店的高档货。许
8、多高级珠宝店的高档货。 自从美国青年化学家霍尔发明电解制铝法后，制铝自从美国青年化学家霍尔发明电解制铝法后，制铝 工艺不断改进，现在人们已经熟练掌握了从铝土矿（主工艺不断改进，现在人们已经熟练掌握了从铝土矿（主 要成分是要成分是AlAl2 2O O3 3）中冶炼铝的技术，使得制铝成本大大）中冶炼铝的技术，使得制铝成本大大 下降，使铝走入千家万户。下降，使铝走入千家万户。 金属的冶炼金属的冶炼 （3 3）热还原法。）热还原法。 适合大部分金属适合大部分金属（金属活动性顺序表中金属活动性顺序表中 活动性介于活动性介于ZnZn与与CuCu之间的金属）之间的金属） 高炉炼铁高炉炼铁 的反应的反应 Fe
9、Fe2 2O O3 3 3CO 2Fe 3CO 2Fe 3CO3CO2 2 高温高温 2CuO + C 2Cu + CO2CuO + C 2Cu + CO2 2 高温高温 WOWO3 3 + 3H+ 3H2 2 W + 3HW + 3H2 2O O 高温高温 金属的冶炼金属的冶炼 Fe + CuSOFe + CuSO4 4 = Cu + FeSO= Cu + FeSO4 4 CuCu2 2S + OS + O2 2 = 2Cu + SO= 2Cu + SO2 2 高温高温 火法炼铜：火法炼铜： （4 4）其他方法。）其他方法。 Cu + 2AgNOCu + 2AgNO3 3 = 2Ag + C
10、u(NO= 2Ag + Cu(NO3 3) )2 2 湿法冶金湿法冶金用活泼金属把不活泼的金用活泼金属把不活泼的金 属从它的盐溶液中置换出来。属从它的盐溶液中置换出来。 金属的冶炼金属的冶炼 金属活动性顺序表与金属的冶炼：金属活动性顺序表与金属的冶炼： 电解法电解法 热还原法热还原法 热分热分 解法解法 金属单质的还原性减弱，金属离子的氧化性增强金属单质的还原性减弱，金属离子的氧化性增强 物理物理 方法方法 总结总结 K Ca Na Mg Al Zn Fe Sn Pb (H) Cu Hg Ag Pt AuK Ca Na Mg Al Zn Fe Sn Pb (H) Cu Hg Ag Pt Au
11、金属的冶炼金属的冶炼 【及时巩固及时巩固】 在冶金工业上，均能用化学还原剂制得的一组金属在冶金工业上，均能用化学还原剂制得的一组金属 是是( ( ) ) A ANaNa、MgMg、AlAl B BNaNa、ZnZn、FeFe C CZnZn、FeFe、Cu Cu D DMgMg、AlAl、ZnZn、FeFe C C 金属的冶炼金属的冶炼 铝热反应铝热反应 【实验探究实验探究】 铝热反应铝热反应 铝热反应铝热反应 FeFe2 2O O3 3 +2Al =2Fe + Al +2Al =2Fe + Al2 2O O3 3 高温高温 铝热剂铝热剂 反应现象：反应现象：镁条镁条 剧烈燃烧，放出剧烈燃烧，
12、放出 大量的热，发出大量的热，发出 耀眼的白光，纸耀眼的白光，纸 漏斗的下部被烧漏斗的下部被烧 穿，有熔融物落穿，有熔融物落 入蒸发皿。入蒸发皿。 镁条为镁条为引燃剂引燃剂 氯酸钾为氯酸钾为助燃剂助燃剂 铝热反应铝热反应 铝热反应：铝热反应：铝粉与某些金属氧化物（如铝粉与某些金属氧化物（如FeFe2 2O O3 3、 、MnO MnO2 2、 CrCr2 2O O3 3、V V2 2O O5 5等）的混合物在高温下进行的反应。等）的混合物在高温下进行的反应。 铝热剂：铝热剂：铝粉与铝粉与FeFe2 2O O3 3、 、MnO MnO2 2、CrCr2 2O O3 3、V V2 2O O5 5等
13、金属氧化等金属氧化 物的混合物称为铝热剂。物的混合物称为铝热剂。 3MnO3MnO2 2 + 4Al = 3Mn + 2Al + 4Al = 3Mn + 2Al2 2O O3 3 高温高温 CrCr2 2O O3 3 + 2Al = 2Cr + Al + 2Al = 2Cr + Al2 2O O3 3 高温高温 3Co3Co3 3O O4 4+8Al = 9Co + 4Al+8Al = 9Co + 4Al2 2O O3 3 高温高温 铝热反应铝热反应 【提示提示】铝热反应的应用铝热反应的应用 冶炼难熔的金属冶炼难熔的金属 焊接钢轨焊接钢轨 【思考与交流】【思考与交流】铝热反应有哪些实际应用？铝
14、热反应有哪些实际应用？ 铝热反应铝热反应 【及时巩固】【及时巩固】 下列对铝热反应的说法错误的是下列对铝热反应的说法错误的是( ( ) ) A A铝热剂中还原剂是铝粉铝热剂中还原剂是铝粉 B B铝热剂是纯净物铝热剂是纯净物 C C铝与铝与FeFe2 2O O3 3可组成铝热剂可组成铝热剂 D D铝热反应是放热反应铝热反应是放热反应 B B 铝热反应铝热反应 【阅读与思考】【阅读与思考】阅读教材思考以下两个问题阅读教材思考以下两个问题 1.1.合理开发和利用矿物资源，有效地使用金属产合理开发和利用矿物资源，有效地使用金属产 品有何意义？品有何意义？ 【提示】【提示】（1 1）节约矿物资源；（）节
15、约矿物资源；（2 2）节约能源；）节约能源； （3 3）减少环境污染。）减少环境污染。 2.2.合理开发和利用矿物资源，有效地使用金属产品合理开发和利用矿物资源，有效地使用金属产品 的的主要途径主要途径有哪些？有哪些？ 【提示】【提示】（1 1）提高金属矿物的利用率；（）提高金属矿物的利用率；（2 2）减少）减少 金属的使用量；（金属的使用量；（3 3）加强金属资源的回收与再利用）加强金属资源的回收与再利用 （4 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 合理利用金属矿物合理利用金属矿物 【讨论与交流】【讨论与交流】 你能举例说明生活中回收金属的例子吗？你能举例说明生活中回收金属
16、的例子吗？ 【提示】【提示】（1 1）废旧钢铁用于炼钢；）废旧钢铁用于炼钢； （2 2）废铁屑用于制铁盐；）废铁屑用于制铁盐； （3 3）定影液用于回收银。）定影液用于回收银。 金属铝的回收与利用金属铝的回收与利用 合理利用金属矿物合理利用金属矿物 一一、金属的冶炼金属的冶炼 二、铝热反应二、铝热反应 三、金属的回收利用与资源保护三、金属的回收利用与资源保护 1.1.从金属被利用的历史来看，先是青铜器时代，而从金属被利用的历史来看，先是青铜器时代，而 后是铁器时代，铝的利用是近几百年的事。下列跟后是铁器时代，铝的利用是近几百年的事。下列跟 这个先后顺序有关的是这个先后顺序有关的是 地壳中金属元
17、素的含量地壳中金属元素的含量 金属活动性顺序金属活动性顺序 金属的导电性金属的导电性 金属冶炼的难易程度金属冶炼的难易程度 金属的延展性金属的延展性 A.A. B.B. C.C. D.D. 2.2.下列关于金属冶炼的说法不正确的是下列关于金属冶炼的说法不正确的是 A A热分解法适用于制备不活泼金属热分解法适用于制备不活泼金属 B B热还原法的常用还原剂是热还原法的常用还原剂是C C、H H2 2、COCO、AlAl等等 C C熔融电解法适用于制备不活泼金属熔融电解法适用于制备不活泼金属 D D水溶液中置换法适用于较活泼金属制取不活泼金属水溶液中置换法适用于较活泼金属制取不活泼金属 3.3.下列
18、关于铝热反应下列关于铝热反应2Al2AlFeFe2 2O O3 3 Al Al2 2O O3 32Fe2Fe的说的说 法不正确的是法不正确的是 A A该反应中该反应中AlAl作还原剂作还原剂 B B该反应中氧化产物与还原产物的物质的量比为该反应中氧化产物与还原产物的物质的量比为 1212 C C该反应中冶炼该反应中冶炼1 mol Fe1 mol Fe转移转移2 mol2 mol电子电子 D D该反应可用于焊接钢轨该反应可用于焊接钢轨 【提示】【提示】冶炼冶炼1 mol Fe1 mol Fe转移转移3 mol3 mol电子。电子。 4.4.中华民族有着光辉灿烂的发明史中华民族有着光辉灿烂的发明史
19、, ,下列发明创造下列发明创造 不涉及化学反应的是不涉及化学反应的是 A.A.用胆矾炼铜用胆矾炼铜 B.B.用铁矿石炼铁用铁矿石炼铁 C.C.烧结粘土制陶瓷烧结粘土制陶瓷 D.D.打磨磁石制指南针打磨磁石制指南针 5.5.有下列原料：海水有下列原料：海水 石灰石石灰石 赤铁矿赤铁矿 铝土矿铝土矿 焦炭焦炭 辰砂辰砂( (硫化汞硫化汞) ) (1) (1) 工业冶炼用工业冶炼用_方法制方法制AlAl，其原料主要是，其原料主要是 _（填序号，下同）。（填序号，下同）。 (2)(2)工业冶炼用工业冶炼用_方法制方法制FeFe，其原料主要是，其原料主要是 _。 （3 3）工业冶用）工业冶用_方法制方法制HgHg，其原料主要是，其原料主要是 _。 电解电解 热分解热分解 热还原热还原 不是境况造就人，而是人造就境况。
