,第一节 开发利用金属矿物和海水资源,第一课时,第四章 化学与可持续发展,第一节 开发利用金属矿物和海水资源 第一课时第四章 化学与,1,蓝铜矿,钼 铅 矿,赤铜矿,钙 铀 云 母,孔雀石,蓝铜矿钼 铅 矿赤铜矿钙 铀 云 母孔雀石,2,自然界中的金属大都以化合态存在,金属的冶炼:,用化学的方法把化合态的金属变成游离态金属,冶炼原理,：M,n+,+ne,-,M,一、金属矿物的开发和利用,自然界中的金属大都以化合态存在金属的冶炼:冶炼原理：Mn+,3,思考与交流：,请举例说明:,你都学过哪些化学反应,可以将金属从化合态转变成游离态?,思考与交流：请举例说明:,4,1、热分解法,（适合一些不活泼金属）,2HgO =2Hg+O,2,加热,2Ag,2,O =4Ag+O,2,加热,冶炼金属的几种方法,1、热分解法（适合一些不活泼金属）2HgO =2Hg,5,2、电解法（适合一,些非常活泼金属,）,MgCl,2,(熔融)=Mg+Cl,2,电解,2Al,2,O,3,(熔融)=4Al+3O,2,电解,冰晶石,2NaCl(熔融)=2Na+Cl,2,电解,3、还原法（适用于大部分金属）,CuO+H,2,=Cu+H,2,O,高温,Fe,2,O,3,+3CO=2Fe+3CO,2,高温,）还原剂是C、CO、H,2,的。,2、电解法（适合一些非常活泼金属）MgCl2(,6,）还原剂是活泼金属，如钠、镁、铝等。,实验4-1,CuSO,4,+Fe=FeSO,4,+Cu,注意观察现象,）还原剂是活泼金属，如钠、镁、铝等。实验4-1 CuSO4,7,实验,现象,化学方,程式,镁条剧烈燃烧，放出热量，Fe,2,O,3,和 Al在较高温发生剧烈反应，发出耀眼的光芒，纸漏斗下部被烧穿，有熔融物落入沙中，发现落下的是铁珠,Fe,2,O,3,+2Al=2Fe+Al,2,O,3,高温,铝粉和金属氧化物粉末的混合物称为,铝热剂,。用铝粉作还原剂，在高温下还原其它金属的方法，又称,铝热反应,。此法适用于冶炼高沸点的金属。,化学方 镁条剧烈燃烧，放出热量，Fe2O3和 Al在较,8,铝热反应的应用,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，使铝与金属氧化物反应，冶炼锰、铬、钴等,铝热反应的应用 铝热反应的原理可以应用在生产,9,3MnO,2,+4Al=3Mn+2Al,2,O,3,高温,Cr,2,O,3,+2Al=2Cr+Al,2,O,3,高温,3Co,3,O,4,+8Al=9Co+4Al,2,O,3,高温,3MnO2+4Al=3Mn+2Al2O3高温Cr2,10,热分解法,根据金属的活泼性不同选择不同的冶炼方法,K Ca Na Mg Al Zn Fe SnPb(H)Cu Hg Ag Pt Au,热还原法,（C,CO,H,2,Al等）,电解法,冶炼方法的选择:简单,实用,节省,环保,物理提取法,热分解法 根据金属的活泼性不同选择不同的冶炼方法K,11,以铝为例，生产一吨原铝至少要消耗四吨铝土矿资源。当前全球原铝的年产量约2500万吨，年消耗铝土矿超过一亿吨，如果照此发展下去，地球上的铝土矿资源就会越来越少，直至有一天枯竭。如果人类消费的铝能够回收利用，只要回收利用量达到产量的二分之一，每年就将减少铝土矿消耗量约5000万吨，这对保护全球铝土矿资源具有极为重要的意义。其次，利用废杂原料生产一吨合金铝锭与用铝土矿原料生产一吨原铝锭相比，可以节省95以上的能源消耗。,你知道吗？,以铝为例，生产一吨原铝至少要消耗四吨铝土矿资源。当前全球原铝,12,据有关资料统计，,每生产一吨原铝锭需要消耗能源2132TJ(电能约占82)，而生产一吨再生铝合金锭所需能源消耗为55TJ(燃料约占80)，仅为原铝锭生产能源消耗的26，优势比较明显。由于铝可以反复循环使用，从再生铝废料中再生产铝，其节能效果更加显著。另外，再生铝生产中二氧化碳的产生量和排放量与原铝生产相比，大为减少。有资料统计，再生铝生产可比用水电生产原铝减少二氧化碳排放量91%，比用燃油发电减少二氧化碳排放量97以上，比用煤发电减少的二氧化碳排放量更多，环保效益十分显著。,小资料,据有关资料统计，小资料,13,金属的回收利用和资源保护,金属的回收利用和资源保护,14,练习:,1、不同金属的冶炼，其冶炼方法也可能不同，主要原因是（）,A.金属在自然界中的分布不同,B.金属在自然界中的含量不同,C.金属在自然界中存在形式不同,D,.,金属的活泼性不同,D,练习:1、不同金属的冶炼，其冶炼方法也可能不同，主要原因是（,15,2、下列金属冶炼的反应原理，正确的是（）,A.,2KCl,（溶液）,=2K+Cl,2,B.,MgO+3H,2,=Mg+H,2,O,C.,Fe,3,O,4,+4CO =3Fe+4CO,2,D,.,3NaCl+Al=3Na+AlCl,3,C,高温,高温,电解,2、下列金属冶炼的反应原理，正确的是（）C高温高温,16,3、下列关于金属冶炼的说法不正确的是（）,A.金属冶炼是指用化学的方法将金属由化合态转变为游离态,B.天然矿藏很少只含有一种金属元素，往往含有较多杂质,C.金属的冶炼方法主要有热分解法,热还原法和电解法三种方法,D.金属冶炼一定要用到还原剂,D,3、下列关于金属冶炼的说法不正确的是（）D,17,4、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,4、铝能冶炼某些熔点高,硬度大的金属是因为铝 ()B,18,5、下列各种冶炼方法中，可以制得,相应金属的是（）,A、加热氧化铝 B、加热碳酸钙,C、电解熔融氯化钠,D、氯化钠与铝粉高温共热,6、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：,Na Zn,Hg,Au,C,电解法,热还原法,热分解法,物理提取法,5、下列各种冶炼方法中，可以制得C电解法热还原法热分解法物理,19,7、,单质钛的机械强度高,抗蚀能力强,有“未来金属”之称.工业上常用硫酸分解钛铁矿(FeTiO,3,)的方法来制取,主要反应有:,FeTiO,3,+3H,2,SO,4,=Ti(SO,4,),2,+FeSO,4,+3H,2,O,Ti(SO,4,),2,+3H,2,O=H,2,TiO,3,+2H,2,SO,4,H,2,TiO,3,=TiO,2,+H,2,O,TiO,2,+2C+2Cl,2,=TiCl,4,+2CO,TiCl,4,+2Mg=2MgCl,2,+Ti,下列叙述中,错误的是 (),A.反应是非氧化还原反应,B.反应是氧化还原反应,C.反应中TiO,2,是氧化剂,D.,从反应可以看出金属Mg的还原性比金属Ti强,BC,7、单质钛的机械强度高,抗蚀能力强,有“未来金属”之称.工业,20,8、以铁、氧化铜、稀硫酸三中物质为原料，用两种方法制取铜。并说明古代湿法炼铜的化学原理。,方法一：,铁+稀硫酸 氢气，氢气+氧,化铜 铜,方法二：,氧化铜+稀硫酸 硫酸铜，硫,酸铜+铁 铜,加热,8、以铁、氧化铜、稀硫酸三中物质为原料，用两种方法制取铜。并,21,