2017人教版高中化學(xué)必修2第四章第一節(jié)《開發(fā)利用金屬礦物和海水資源》（第1課時）課件

1、2024/3/25,江西省鷹潭市第一中學(xué) 桂耀榮,1,第四章 化學(xué)與自然資源的開發(fā)利用,第一節(jié) 開發(fā)利用金屬礦物和海水資源,第1課時,新課標(biāo)人教版高中化學(xué)課件系列,化學(xué) 必修2,2024/3/25,江西省鷹潭市第一中學(xué) 桂耀榮,2,自然界礦物中的金屬元素存在形態(tài)?,天然金Au,天然鉑Pt,金屬礦物的開發(fā)利用,2024/3/25,江西省鷹潭市第一中學(xué) 桂耀榮,3,人類最早發(fā)現(xiàn)和應(yīng)用的金屬,金屬礦物的開發(fā)利用,2024/3/25,江西省鷹潭

2、市第一中學(xué) 桂耀榮,4,銅 鏡,漢武帝時銅幣,先秦刀幣,銅是人類第一種大量使用的金屬，結(jié)束了漫長的“石器時代”。,在公元前6000年到7000年左右，人類開始邁進(jìn)了象征古代文明開端的“銅器時代”。,資料卡片,金屬礦物的開發(fā)利用,2024/3/25,江西省鷹潭市第一中學(xué) 桂耀榮,5,這是英法聯(lián)軍洗劫焚毀世界建筑史上最杰出的園林——圓明園后，被劫掠到國外的珍貴文物——銅虎頭，2000年在香港被拍賣。由中國派員出高價將其贖回。,記住我們的國恥

3、：中國還有上百萬件珍貴文物流失海外,金屬礦物的開發(fā)利用,2024/3/25,江西省鷹潭市第一中學(xué) 桂耀榮,6,人類最早是在由天而降的隕石中獲得單質(zhì)鐵的，隕石中含鐵量高達(dá)90%以上。,古代阿拉伯人曾傳說“天上的金雨落進(jìn)沙漠里變成了黑色的鐵”。,濟(jì) 南 隕 鐵,新 疆 隕 鐵,南極洲隕鐵,金屬礦物的開發(fā)利用,2024/3/25,江西省鷹潭市第一中學(xué) 桂耀榮,7,一、 金屬的冶煉,人們?nèi)粘?yīng)用的金屬材料，多為合金或純金屬，這就需要把金屬從礦石

4、中提煉出來，這就是人們常說的金屬的冶煉。,1. 金屬冶煉的實(shí)質(zhì),利用氧化還原反應(yīng)，使金屬化合物中的金屬陽離子得到電子變成金屬原子。即：,想一想:要使金屬礦物轉(zhuǎn)化為金屬單質(zhì),金屬元素的化合價如何變化,發(fā)生什么反應(yīng)?,金屬礦物的開發(fā)利用,2024/3/25,江西省鷹潭市第一中學(xué) 桂耀榮,8,結(jié)論：①金屬位置越靠后，越易被還原，用一般的還原方法即可；,②金屬位置越靠前，越難被還原，要用較強(qiáng)的還原手段來還原,金屬活動性順序,大約100多年前,大

5、約2500年前,大約4000年前,,K Ca Na Mg Al Zn Fe Sn Pb (H) Cu Hg Ag Pt Au,金屬礦物的開發(fā)利用,2024/3/25,江西省鷹潭市第一中學(xué) 桂耀榮,9,金屬活動性順序,K Ca Na Mg Al Zn Fe Sn Pb (H) Cu Hg Ag Pt Au,,金屬活動性由強(qiáng)逐漸減弱,(1)熱分解法(2)熱還原法(3)電解法,二、金屬冶煉的方法的選擇,快速閱讀課本88頁內(nèi)容，找出金屬冶煉

6、有多少種方法，分別是什么？適用于金屬活動順序表中的哪些金屬?,要根據(jù)金屬的活動性順序不同，采取不同的冶煉方法,金屬礦物的開發(fā)利用,2024/3/25,江西省鷹潭市第一中學(xué) 桂耀榮,10,（1）熱分解法,練習(xí):寫出HgO、Ag2O受熱分解的化學(xué)方程式,（適用Hg及其以后的不活潑金屬）,K Ca Na Mg Al Zn Fe Sn Pb (H) Cu Hg Ag,Hg Ag,,金屬礦物的開發(fā)利用,2024/3/25,江西省鷹潭市第一中學(xué) 桂

7、耀榮,11,（2）熱還原法,適用于金屬活動性順序表中的中間的多數(shù)金屬。它是金屬冶煉的常用方法。常用的還原劑有：,活潑金屬、CO、H2、C(焦炭),K Ca Na Mg Al Zn Fe Sn Pb (H) Cu Hg Ag,,Zn Fe Sn Pb (H) Cu,金屬礦物的開發(fā)利用,2024/3/25,江西省鷹潭市第一中學(xué) 桂耀榮,12,濕法煉銅:Fe+CuSO4＝FeSO4+Cu,,火法煉銅:Cu2S+O2＝2Cu+SO2,,高

8、溫,金屬礦物的開發(fā)利用,2024/3/25,江西省鷹潭市第一中學(xué) 桂耀榮,13,實(shí)驗4-1 鋁熱反應(yīng),金屬礦物的開發(fā)利用,2024/3/25,江西省鷹潭市第一中學(xué) 桂耀榮,14,反應(yīng)現(xiàn)象：鎂條劇烈燃燒，發(fā)出耀眼的白光，紙漏斗內(nèi)劇烈反應(yīng)，紙漏斗被燒穿，有熔融物落入沙中，沙子上落有黑色鐵珠。,鋁熱劑：鋁與氧化鐵的混合物,鎂條為引燃劑氯酸鉀為助燃劑,金屬礦物的開發(fā)利用,2024/3/25,江西省鷹潭市第一中學(xué) 桂耀榮,15,鋁熱反應(yīng)

9、的應(yīng)用,鋁熱反應(yīng)的原理可以應(yīng)用在生產(chǎn)上，如用于焊接鋼軌。在冶金工業(yè)上也常用這一反應(yīng)原理，使鋁與金屬氧化物反應(yīng)，冶煉鈷、鉻、錳等。,金屬礦物的開發(fā)利用,2024/3/25,江西省鷹潭市第一中學(xué) 桂耀榮,16,請寫出MnO2、Cr2O3分別與Al反應(yīng)的化學(xué)方程式。,結(jié)論：鋁也是還原劑，在一定的條件下與某些金屬氧化物反應(yīng)，把其中的金屬還原成單質(zhì)。所以一些活潑的金屬也可作還原劑。,金屬礦物的開發(fā)利用,2024/3/25,江西省鷹潭市第一中學(xué)

10、 桂耀榮,17,法國皇帝拿破侖是一個喜歡炫耀自己的人。他常常大擺宴席，宴請?zhí)煜沦e客。每次宴會，他總是擺出一副高人一等的樣子。餐桌上的用具幾乎全是用銀制成的，唯有他自己用的那一個碗?yún)s是鋁制品。為什么貴為法國皇帝，在當(dāng)時卻不用高貴而亮麗的銀碗，而用色澤要暗得多的鋁碗呢？,思考,金屬礦物的開發(fā)利用,2024/3/25,江西省鷹潭市第一中學(xué) 桂耀榮,18,拿破侖與鋁碗,100多年前，為了表彰門捷列夫?qū)瘜W(xué)的杰出貢獻(xiàn)，英國皇家學(xué)會不惜重金制作了

11、一個比黃金還要貴重的獎杯——鋁杯，贈送給門捷列夫。,金屬礦物的開發(fā)利用,2024/3/25,江西省鷹潭市第一中學(xué) 桂耀榮,19,由于早期煉鋁十分困難，所以鋁的價格十分昂貴，一度超越金銀之上，直至19世紀(jì)上半葉，鋁還是歐洲許多高級珠寶店的高檔貨。,金屬礦物的開發(fā)利用,2024/3/25,江西省鷹潭市第一中學(xué) 桂耀榮,20,自從美國青年化學(xué)家霍爾發(fā)明電解制鋁法后，制鋁工 藝不斷改進(jìn)，現(xiàn)在人們已經(jīng)熟練掌握了從鋁土礦（主要成分是Al2O3，當(dāng)

12、然還有很多其它雜質(zhì)）中冶煉鋁的技術(shù)，使得制鋁成本大大下降，鋁的價格也一降千丈，走入千家萬戶。,金屬礦物的開發(fā)利用,2024/3/25,江西省鷹潭市第一中學(xué) 桂耀榮,21,金屬礦物的開發(fā)利用,2024/3/25,江西省鷹潭市第一中學(xué) 桂耀榮,22,今天鋁的產(chǎn)量僅次于鋼鐵了，鋁及鋁合金成為現(xiàn)代文明不可缺少的金屬，鋁在工業(yè)上被稱為“鋼精”，因為它的合金不但輕，而且強(qiáng)度足以替代鋼鐵，鋁除了用于建材之外，還被用于航天工業(yè)，如我國第一顆人造衛(wèi)星東方

13、紅一號，外殼全部用鋁合金制成，美國的阿波羅—11號宇宙飛船所用的金屬材料中，鋁及合金占75%左右，可以說人類送上太空的金屬中，鋁是最多的了。,注意：正常人的人體內(nèi)，每70公斤體重約含61毫克鋁。,鋁攝入過多卻是對人體有害的，經(jīng)研究表明，鋁元素能滲入人腦，與神經(jīng)元細(xì)胞釋放出來的具有傳遞信息功能的有機(jī)堿反應(yīng)，導(dǎo)致神經(jīng)系統(tǒng)傳遞信息受阻，引起老年癡呆。,金屬礦物的開發(fā)利用,2024/3/25,江西省鷹潭市第一中學(xué) 桂耀榮,23,古代中國勞動人民

14、用木炭煉鐵,我國古代煉鐵工業(yè)長期領(lǐng)先于世界，我國在西漢初時已經(jīng)懂得用木炭與鐵礦石混合高溫冶煉生鐵，領(lǐng)先歐洲一千余年，南宋末年的工匠又掌握了用焦炭煉鐵，而歐洲最早的英國直到500年后（相當(dāng)于清朝乾隆末年），才掌握這一技術(shù)。,金屬礦物的開發(fā)利用,2024/3/25,江西省鷹潭市第一中學(xué) 桂耀榮,24,高爐煉鐵,金屬礦物的開發(fā)利用,2024/3/25,江西省鷹潭市第一中學(xué) 桂耀榮,25,金屬礦物的開發(fā)利用,2024/3/25,江西省鷹潭市第一

15、中學(xué) 桂耀榮,26,⑶電解法,在金屬活動性順序中，K、Na 、Ca、Al 等幾種金屬的還原性很強(qiáng)，這些金屬的陽離子難得電子，因此不能用一般的方法和還原劑使其從化合物中還原出來，而只能用通電分解其熔融鹽或氧化物的方法來冶煉。,K Ca Na Mg Al Zn Fe Sn Pb (H) Cu Hg Ag Pt Au,,K Ca Na Mg Al,金屬礦物的開發(fā)利用,2024/3/25,江西省鷹潭市第一中學(xué) 桂耀榮,27,金屬礦物的開發(fā)利用,

16、2024/3/25,江西省鷹潭市第一中學(xué) 桂耀榮,28,練習(xí): 寫出電解MgCl2、Al2O3的化學(xué)方程式,金屬礦物的開發(fā)利用,2024/3/25,江西省鷹潭市第一中學(xué) 桂耀榮,29,鎂在地殼中含量只有鋁的四分之一，而且鎂比鋁更加活潑，所以要想礦物質(zhì)中獲取鎂，代價比鋁更高。,海洋中含有大量的氯化鎂，海水又咸又苦。,咸是因為含有氯化鈉，,苦是因為含有氯化鎂，,同樣道理，粗鹽易潮解是因為其中含有較多的氯化鎂，而氯化鎂易吸水。,據(jù)估算，假如

17、每年從海水中提取1億噸鎂再過一百萬年，海水中鎂的含量也只會從目前的0.13%降低到0.12%，即只減少了萬分之一。可謂取之不盡，用之不竭。,金屬礦物的開發(fā)利用,2024/3/25,江西省鷹潭市第一中學(xué) 桂耀榮,30,以鋁為例，生產(chǎn)一噸原鋁至少要消耗四噸鋁土礦資源。當(dāng)前全球原鋁的年產(chǎn)量約2500萬噸，年消耗鋁土礦超過一億噸，如果照此發(fā)展下去，地球上的鋁土礦資源就會越來越少，直至有一天枯竭。如果人類消費(fèi)的鋁能夠回收利用，只要回收利用量達(dá)到產(chǎn)

18、量的二分之一，每年就將減少鋁土礦消耗量約5000萬噸，這對保護(hù)全球鋁土礦資源具有極為重要的意義。其次，利用廢雜原料生產(chǎn)一噸合金鋁錠與用鋁土礦原料生產(chǎn)一噸原鋁錠相比，可以節(jié)省95％以上的能源消耗。,你知道嗎？,金屬礦物的開發(fā)利用,2024/3/25,江西省鷹潭市第一中學(xué) 桂耀榮,31,據(jù)有關(guān)資料統(tǒng)計， 每生產(chǎn)一噸原鋁錠需要消耗能源213.2TJ(電能約占82％)，而生產(chǎn)一噸再生鋁合金錠所需能源消耗為5.5TJ(燃料約占80％)，

19、僅為原鋁錠生產(chǎn)能源消耗的2.6％，優(yōu)勢比較明顯。由于鋁可以反復(fù)循環(huán)使用，從再生鋁廢料中再生產(chǎn)鋁，其節(jié)能效果更加顯著。另外，再生鋁生產(chǎn)中二氧化碳的產(chǎn)生量和排放量與原鋁生產(chǎn)相比，大為減少。有資料統(tǒng)計，再生鋁生產(chǎn)可比用水電生產(chǎn)原鋁減少二氧化碳排放量91%，比用燃油發(fā)電減少二氧化碳排放量97％以上，比用煤發(fā)電減少的二氧化碳排放量更多，環(huán)保效益十分顯著。,小資料,金屬礦物的開發(fā)利用,2024/3/25,江西省鷹潭市第一中學(xué) 桂耀榮,32,,合理開

20、發(fā)和利用礦物資源，主要途徑有：,… … … … …,金屬礦物的開發(fā)利用,2024/3/25,江西省鷹潭市第一中學(xué) 桂耀榮,33,(1)途徑,提高金屬礦物的利用率,減少金屬的使用量,加強(qiáng)金屬資源的回收和再利用,使用其他材料代替金屬材料,,何為自然資源與可持續(xù)發(fā)展。如何合理利用礦物資源，堅持可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略？,(2)意義,,節(jié)約礦物資源,節(jié)約能源,減少環(huán)境污染,閱讀教材P89最后一段,閱讀教材P88資料卡片,金屬礦物的開發(fā)利用,2024/3

21、/25,江西省鷹潭市第一中學(xué) 桂耀榮,34,金屬的回收和環(huán)境保護(hù),回收金屬的意義：（1）節(jié)約礦物資源（2）節(jié)約能源（3）減少環(huán)境污染,金屬鋁的回收與利用,金屬礦物的開發(fā)利用,2024/3/25,江西省鷹潭市第一中學(xué) 桂耀榮,35,表4-1 常見金屬的冶煉原理,金屬,冶煉原理,Fe,Fe2O3+3CO===2Fe+3CO2(高爐煉鐵)Fe2O3+2Al===2Fe+Al2O3(鋁熱法煉鐵),高溫,高溫,Cu,Cu2S+O2===2Cu

22、+SO2(火法煉銅)Fe+CuSO4===FeSO4+Cu(濕法煉銅),高溫,Mg,MgO+C===Mg+CO↑MgCl2(熔融)===Mg+Cl2↑,高溫,Al,2Al2O3(熔融)===4Al+3O2↑,電解,冰晶石,Na,2NaCl(熔融)===2Na+Cl2↑,電解,,電解,金屬礦物的開發(fā)利用,2024/3/25,江西省鷹潭市第一中學(xué) 桂耀榮,36,K Ca Na Mg Al Zn Fe Sn Pb (H) Cu Hg Ag

23、 Pt Au,,金屬單質(zhì)的還原性減弱，金屬離子的氧化性增強(qiáng),電解法,熱還原法,熱分解法,物理提取法,金屬活動性順序與金屬的冶煉方法,小 結(jié),(1)為什么不同的金屬的冶煉方法不同?,(2)為什么人類使用鐵器比使用銅器晚?,金屬礦物的開發(fā)利用,2024/3/25,江西省鷹潭市第一中學(xué) 桂耀榮,37,練習(xí),1、下列各種冶煉方法中，可以制得 相應(yīng)金屬的是（ ）A、加熱氧化鋁 B、加熱

24、碳酸鈣C、電解熔融氯化鈉 D、氯化鈉與鋁粉高溫共熱2、根據(jù)金屬在金屬活動順序表中的位置及性質(zhì)，推測制取下列金屬最適宜的方法：①Na ②Zn ③Hg ④Au,,,C,電解法,加熱還原法,加熱分解法,物理提取法,金屬礦物的開發(fā)利用,2024/3/25,江西省鷹潭市第一中學(xué) 桂耀榮,38,3、金屬冶煉的目

25、的是 （ ）A、把金屬化合物還原為金屬單質(zhì) B、除去金屬中的雜質(zhì)C、把金屬單質(zhì)變?yōu)檠趸?D、把電能轉(zhuǎn)變?yōu)榛瘜W(xué)能4、工業(yè)上常采用電解法冶煉的金屬是 （ ） A、Fe B、Cu C、Al D、Ag5、宋代時期，人們發(fā)現(xiàn)江西上饒有一口苦泉，蒸發(fā)這種苦泉水會得到膽礬，熬苦泉水的鐵鍋用久了會變成銅鍋，這是濕法煉銅的起源，請寫出該反應(yīng)的離子方程式