第四章 化学与自然资源的开发利用,第,1,节,开发利用金属矿物和海水资源,（课时,1,）,第四章 化学与自然资源的开发利用第1节 开发利用金属矿物和海,1,、,了解,金属在自然界中存在的形式。,2,、,掌握,金属冶炼的一般方法和原理。,3,、,掌握,铝热反应原理及实验。,4,、,了解,合理开发和利用金属矿物资源的意义。,5,、,认识,和体会化学在自然资源开发和利用中的意义和作用。,学习重点,1、了解金属在自然界中存在的形式。学习重点,本节课从金属矿物和金属在自然界中的存在形式引入，通过金属冶炼的基本原理，使学生认识到化学是冶金工业的重要科学基础，化学方法是由金属化合物转变成金属单质的惟一方式，金属活动性和氧化还原反应发生的条件是选择金属冶炼方式的主要依据。在学生掌握金属冶炼的一般原理的基础上，把不同金属的冶炼方法和铝热反应作为本节课的重点。,以高炉炼铁的实例总结热还原法冶炼金属的原理，并由此引出铝热反应（同时配置实验视频），利用学生弄清楚铝热反应的实质和特点；以金属活动性和氧化还原反应发生的条件为线索总结其它金属的冶炼方法，有助于学生理解金属冶炼过程的实质。,本节课从金属矿物和金属在自然界中的存在形式引入，通过金属冶炼,金矿,铂矿,漂亮的金属矿物,金矿铂矿漂亮的金属矿物,教育设计：-第一节-开发利用金属矿物和海水资源课时1-ppt课件,金属的使用促进了人类文明的发展。,自然界中，除少数金属（如金、铂）以游离态存在，绝大多数金属以化合态存在。,我们在生产和生活中使用的金属制品基本上都是单质形态。,怎样可以将金属化合物转变为单质呢？,【,提示,】,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，在工业上称为金属的冶炼。,金属的使用促进了人类文明的发展。【提示】将金属从其化合物中还,高炉炼铁,高炉炼铁反应原理,:,Fe,2,O,3,3CO,2Fe,3CO,2,高温,高炉炼铁高炉炼铁反应原理:Fe2O33CO,(,一,),热还原法,加热或高温条件下用还原剂还原金属的氧化物。,常用的还原剂有：,H,2,、,CO,、,C(,焦炭,),、活泼金属,(,如Al,),。,适用于金属活动顺序表中,Zn,Cu,的中等活泼性金属。,K Ca Na Mg Al,Zn Fe Sn Pb(H)Cu,Hg Ag Pt Au,2,2,Zn,+CO,2,Cu+H,2,O,CuO+,H,2,Zn,O+C,高温,试完成下列各金属冶炼的化学方程式。,一、金属冶炼的方法,(一)热还原法加热或高温条件下用还原剂还原金属的氧化物。K,课本P89,【,实验,4,1】,课本P89【实验41】,课本P89,【,实验,4,1】,2Al,Fe,2,O,3,2Fe,Al,2,O,3,高温,镁条剧烈燃烧，发出,耀眼的白光,，产生,大量烟,，纸漏斗的下部被烧穿，有,熔融物落入蒸发皿,中。,铝热反应,反应方程式：,铝热反应的应用：,（,1,）焊接钢轨。,反应现象：,（2）冶炼高熔点金属（如：钒、铬、锰等）。,（,1,）镁条和氯酸钾的作用是什么？,（,2,）反应时，铁元素的化合价是如何变化的？铝元素的化合价又将怎样变化？（纸漏斗中盛放的是,氧化铁和铝粉,）,（,3,）试写出铝元素和铁元素参与的化学反应的方程式。,课本P89【实验41】2AlFe2O3,试,写出利用铝热反应冶炼下列金属的化学方程式,钒,(V,、,+5,价,),、铬,(Cr,、,+3,价,),、锰,(Mn,、,+4,价,),高温,4Al,+,3MnO,2,3Mn,+,2Al,2,O,3,高温,2Al+Cr,2,O,3,2Cr+Al,2,O,3,高温,10Al+,3,V,2,O,5,6V+5Al,2,O,3,试写出利用铝热反应冶炼下列金属的化学方程式高温,K Ca Na Mg Al,Zn Fe Sn Pb(H)Cu Hg Ag Pt Au,电解,如：,2NaCl(,熔融,),2Na+Cl,2,2Al,2,O,3,(,熔融,)4Al+3O,2,冰晶石,电解,(,二,),电解法,适用于金属活动顺序表中,K,Al,的,活泼,金属。,电解其熔融盐或氧化物。,MgCl,2,(,熔融,)Mg+Cl,2,电解,冰晶石的作用：降低,Al,2,O,3,的熔点（,2050 1200,）,位于,Zn,之前的的,K,、,Ca,、,Na,、,Mg,、,Al,非常活泼，在自然界中只以,氧化物或盐,的形式存在，是否也可以用,H,2,、,CO,、焦炭等来还原呢？如果不能，请说明原因，并指出应该用什么方法？,工业用电解铝土矿（主要成分为氧化铝）和氯化镁的方法冶炼铝和镁，写出反应的化学方程式。,K Ca Na Mg Al Zn Fe Sn Pb(H),工业上电解法制镁用,MgCl,2,而不用,MgO,，电解法,制,铝用,Al,2,O,3,而不用,AlCl,3,，为什么？（已知熔点,:MgO,为,2852,、,MgCl,2,为,718,；,Al,2,O,3,为,2050,、,AlCl,3,为,190,）,MgO,熔点高、耗能大,AlCl,3,共价化合物熔融不导电。,工业上电解法制镁用MgCl2而不用MgO，电解法,电解,如：,2NaCl(,熔融,),2Na+Cl,2,MgCl,2,(,熔融,)Mg+Cl,2,电解,2Al,2,O,3,(,熔融,)4Al+3O,2,冰晶石,电解,K Ca Na Mg Al,Zn Fe Sn Pb(H)Cu Hg Ag Pt Au,(,二,),电解法,适用于金属活动顺序表中,K,Al,的,活泼,金属。,电解其熔融盐或氧化物。,“(,熔融,)”,不能省略，是熔融态而不是水溶液。,必须是离子化合物，共价化合物熔融不导电。,电解如：2NaCl(熔融)2Na+Cl2,(,三,),法,适用于金属活动顺序表中,及其以后的,金属。,加热分解其氧化物。,K Ca Na Mg Al Zn Fe Sn Pb(H)Cu Hg Ag Pt Au,(,四,),物理方法：,适用于以,态存在的金属，如金和铂。,“淘金”的原理,:,金的密度比沙大，用水洗法可淘去泥土沙粒。,马达加斯加街头淘金者,【我能自学】位于Cu之后的不活泼金属怎么冶炼，请同学们自学课本P88内容，并完成以下填空：,Hg Ag,Hg,不活泼,2,2Hg+O,2,2 4Ag+O,2,HgO,Ag,2,O,热分解,游离,(三)法适用于金属活动顺序表中,二、金属冶炼的原理,金属的冶炼过程的,实质是：,金属离子 金属原子,得到 电子,电解法、热还原法和热分解法冶炼金属时：,金属元素的化合价如何变化？,金属离子是得电子还是失电子？,二、金属冶炼的原理金属的冶炼过程的实质是：金属离子,金属铝的回收与利用,合理开发和利用金属矿物资源主要途径,回收金属的意义,(1),提高金属矿物的利用率,(2),减少金属的使用量,(3),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,(1),节约矿物资源,(2),节约能源,(3),减少环境污染,【,查一查,】,阅读课本,P89,最后一自然段，完成下表。,三、合理开发和利用金属矿物资源,金属铝的回收与利用合理开发和利用金属矿物资源主要途径回收金属,二、金属冶炼的原理,一、金属的冶炼方法,三、合理开发和利用金属矿物资源,利用氧化还原反应，使：,M,n+,+ne,-,M,电解法,热还原法,热分解法,物理方法,铝某些金属氧化物 金属,Al,2,O,3,高温,铝热反应：,K Ca Na M,g,Al Zn Fe Sn Pb(H)Cu H,g,A,g,Pt Au,金属活动性逐渐,冶炼由 到,易 难,减弱,二、金属冶炼的原理一、金属的冶炼方法三、合理开发和利用金属矿,1,冶炼金属常用以下几种方法：,以,C,、,CO,或,H,2,作还原剂还原,利用铝热反应原理用,Al,还原,电解法,热分解法,下列金属各采用哪种方法还原最佳（填序号）？,（,1,）,Fe,、,Zn,、,Cu,等中等活泼的金属,（）,（,2,）,Na,、,Mg,、,Al,等活泼金属,（）,（,3,）,Hg,、,Ag,等不活泼金属,（）,（,4,）,V,、,Cr,、,Mn,、,W,等高熔点金属,（）,1冶炼金属常用以下几种方法：,2,铝能冶炼某些熔点高、,硬度大的金属，是因为铝（,）,A,具有导电性和导热性,B,具有还原性,，且生成氧化铝时放出大量热,C,在空气中燃烧,，发出耀眼的白光,D,是一种金属,，且密度小,，,熔点较低,B,2铝能冶炼某些熔点高、硬度大的金属，是因为铝（,3,下列氧化物不能跟铝粉组成铝热剂的是（,）,A,WO,3,B,MnO,2,C,MgO D,V,2,O,5,C,3下列氧化物不能跟铝粉组成铝热剂的是（）,4,下列叙述正确的是（,）,A,工业上用电解熔融氯化钠的方法制取钠,B,钠加入氯化镁的饱和溶液中可以制取镁,C,电解冶炼铝的原料是氯化铝,D,碳在高温下能还原氧化铝中的铝,A,4下列叙述正确的是（）A,