8.1.自然資源的開發(fā)利用課件高一下學(xué)期化學(xué)人教版

第八章化學(xué)與可持續(xù)發(fā)展第一節(jié)

自然資源的開發(fā)利用課時(shí)一

金屬的冶煉課程學(xué)習(xí)目標(biāo)1熟知金屬冶煉的方法及其原理。2掌握鋁熱反應(yīng)的原理和實(shí)驗(yàn)。3熟知從海水中提取溴的原理。4了解煤、石油和天然氣的組成及綜合利用。新課導(dǎo)入食品：糖類、油脂、蛋白質(zhì)……藥物：阿司匹林、布洛芬……我們的身邊離不開自然資源，無論是汽車、飛機(jī)、輪船還是我們身上的衣服、鞋子、帽子，以及我們的食物，都是從自然界中得到的，那么這些資源都是怎么進(jìn)入我們的生活的，我們就簡單的來了解一下吧。新課導(dǎo)入食品：糖類、油脂、蛋白質(zhì)……藥物：阿司匹林、布洛芬……金屬礦物的開發(fā)和利用天然金Au天然鉑Pt自然界礦物中的金屬元素存在形態(tài)赤鐵礦Fe2O3

藍(lán)銅礦Cu3[CO3]2(OH)2

螢石CaF2

(1)極少數(shù)的不活潑金屬(金、鉑等)以游離態(tài)的形式存在。(2)絕大多數(shù)金屬以化合物的形式存在。(3)在地殼中，含量最高的金屬元素是鋁，其次是鐵。2、金屬的冶煉實(shí)質(zhì)

冶煉金屬的實(shí)質(zhì)是用還原的方法使金屬化合物中的金屬離子得到電子變成金屬單質(zhì)。（化合態(tài)）Mn+得電子M（游離態(tài)）（被還原）KCaNaMgAlZnFeSnPb(H)CuHgAgPtAu金屬活動性逐漸減弱KCaNaMgAlZnFeSnPb(H)CuHgAg

PtAu金屬活動性不同，還原方法一樣嗎？金屬活動順序與金屬冶煉有關(guān)系嗎？金屬的冶煉K

Ca

Na

Mg

Al

Zn

Fe

Sn

Pb

(H)

Cu

Hg

Ag

Pt

Au物理方法（富集法）千淘萬漉雖辛苦，吹盡狂沙始到金。美人首飾侯王印，盡是沙中浪底來。

——劉禹錫《浪淘沙》金屬的冶煉K

Ca

Na

Mg

Al

Zn

Fe

Sn

Pb

(H)

Cu

Hg

Ag

Pt

AuHgS==Hg+S丹砂燒之成水銀?！侗阕印窡岱纸夥↘

Ca

Na

Mg

Al

Zn

Fe

Sn

Pb

(H)

Cu

Hg

Ag

Pt

Au熱還原法Fe2O3+3CO===2Fe+3CO2

高溫CuO+H2===Cu+H2O高溫高爐煉鐵

氫氣還原氧化銅電解法拿破侖大帝喜歡炫耀自己。每次宴會，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(gè)碗?yún)s是鋁制品。為什么貴為法國皇帝用色澤要暗得多的鋁碗呢？電解法K

Ca

Na

Mg

Al

Zn

Fe

Sn

Pb

(H)

Cu

Hg

Ag

Pt

Au①物理提取法：適用于極不活潑的金屬的冶煉。PtAu②熱分解法：適用于金屬活動性順序表中氫以后的金屬冶煉。

HgAg③熱還原法：適用于金屬活動性順序表中部的金屬冶煉。ZnFeSnPbCu

④電解法：適用于鉀、鈉、鈣、鋁等活潑金屬的冶煉。

KCaNaMgAlKCaNaMgAlZnFeSnPb(H)CuHgAgPtAuKCaNaMgAlZnFeSnPb(H)CuHgAg

PtAu3、金屬的冶煉方法

1金屬礦物的開發(fā)利用1.為什么冶煉鎂時(shí)電解MgCl2而不是MgO，冶煉鋁時(shí)電解Al2O3而不是AlCl3？(已知：MgO的熔點(diǎn)為2852℃，MgCl2的熔點(diǎn)為118℃)

工業(yè)上采用電解法冶煉鋁的材料是Al2O3，而不是AlCl3，這是因?yàn)锳lCl3是共價(jià)化合物，熔融時(shí)無法電離出自由移動的離子，不能導(dǎo)電；工業(yè)上采用電解法冶煉鎂的材料是MgCl2，而不是MgO，這是因?yàn)镸gO雖是離子化合物，但其熔點(diǎn)太高，熔融時(shí)會消耗大量熱能，成本較高。2.為什么越活潑的金屬被人類利用越晚？因?yàn)榻饘僭交顫?，其離子的氧化性越弱，就越難被還原，故制取和利用的時(shí)間越晚。思考與討論3、金屬的其它冶煉方法

Fe＋CuSO4===FeSO4＋Cu鋁熱反應(yīng)的原理Fe2O3+2Al=2Fe+Al2O3高溫現(xiàn)象：鋁熱劑

大部分金屬的冶煉都是通過在高溫下發(fā)生的氧化還原反應(yīng)來完成的，常用的還原劑有焦炭、一氧化碳、氫氣等。一些活潑的金屬也可以作為還原劑，將相對不活潑的金屬從其化合物中置換出來，如鋁熱反應(yīng)。Fe2O3+2Al=2Fe+Al2O3高溫現(xiàn)象：鎂條劇烈燃燒，放出大量的熱，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。鋁熱劑

大部分金屬的冶煉都是通過在高溫下發(fā)生的氧化還原反應(yīng)來完成的，常用的還原劑有焦炭、一氧化碳、氫氣等。一些活潑的金屬也可以作為還原劑，將相對不活潑的金屬從其化合物中置換出來，如鋁熱反應(yīng)。思考與交流？1、鋁熱反應(yīng)需要高溫條件，是否還需要持續(xù)加熱？2、實(shí)驗(yàn)中，鎂條、氯酸鉀的作用是什么？引發(fā)反應(yīng)的操作是什么？3、蒸發(fā)皿中鋪少量細(xì)沙的作用是什么？Fe2O3+2Al=2Fe+Al2O3高溫1、鋁熱反應(yīng)需要高溫條件，是否還需要持續(xù)加熱？

鋁熱反應(yīng)為放熱反應(yīng)，放出的熱可以維持反應(yīng)繼續(xù)進(jìn)行，因此不需要持續(xù)加熱。

鎂條是引燃劑，氯酸鉀為助燃劑，點(diǎn)燃鎂條，促使氯酸鉀分解，釋放出氧氣，使鎂條更劇烈燃燒，單位時(shí)間內(nèi)放出更多熱量，從而引發(fā)Al和Fe2O3發(fā)生反應(yīng)。3、蒸發(fā)皿中鋪少量細(xì)沙的作用是什么？一是防止蒸發(fā)皿炸裂，二是防止生成的熔融物濺出。Fe2O3+2Al=2Fe+Al2O32、實(shí)驗(yàn)中，鎂條、氯酸鉀的作用是什么？引發(fā)反應(yīng)的操作是什么？

鋁熱反應(yīng)的原理可以應(yīng)用在生產(chǎn)上，如用于焊接鋼軌等。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)，冶煉釩、鉻、錳等等高熔點(diǎn)金屬。1鋁熱反應(yīng)的原理3MnO2+4Al=3Mn+2Al2O3高溫Cr2O3+2Al=2Cr+Al2O3高溫

計(jì)算表明，生產(chǎn)1mol鋁消耗的電能至少為1.8×106J，回收鋁質(zhì)飲料罐得到鋁與從鋁土礦制鋁相比，前者的能耗僅為后者的3%~5%。通過對上述數(shù)據(jù)的分析和對比，你想到了什么？請將你的想法和同學(xué)交流。試從能源消耗和環(huán)境污染兩個(gè)角度分析加強(qiáng)廢舊金屬回收利用的重要性。

用鋁土礦生產(chǎn)鋁，能耗高，資源消耗量大，在生產(chǎn)過程中會產(chǎn)生大量的廢氣、廢液及廢渣，對大氣水體及土壤會產(chǎn)生很大污染；而用廢舊飲料罐生產(chǎn)鋁，能耗低，資源消耗量小，對環(huán)境污染很小，變廢為寶，既可以減少廢舊金屬對環(huán)境的污染還可以提高礦物有效利用率，是可持續(xù)發(fā)展的必然要求。（1）開發(fā)環(huán)保高效的冶煉方法（2）防止金屬腐蝕；（3）加強(qiáng)廢舊金屬回收；（4）尋找金屬替代品。4、合理開發(fā)和利用礦物資源的途徑【資料卡片】自然資源與可持續(xù)發(fā)展

自然資源是人類社會發(fā)展不可或鑄的自然物質(zhì)基礎(chǔ)，包括土地與土壕資源、礦產(chǎn)資