8.1.1金屬的冶煉課件高一下學期化學人教版

第一節(jié)自然資源的開發(fā)利用第一課時金屬礦物的開發(fā)利用第八章高一化學21本節(jié)重點本節(jié)難點不同金屬的冶煉方法金屬礦物的開發(fā)利用可再生資源:是指能夠通過自然力以某一增長率保持或增加蘊藏量的自然資源。不可再生資源：指經人類開發(fā)利用后，在相當長的時期內不可能再生的自然資源。土地與土壤資源礦產資源生物資源水資源能源資源環(huán)境資源自然資源經濟可持續(xù)發(fā)展、社會可持續(xù)發(fā)展資源可持續(xù)發(fā)展、環(huán)境可持續(xù)發(fā)展可再生資源不可再生資源植物、微生物、可降解塑料袋、水資源、地熱資源等金屬礦產和非金屬礦產(煤、石油、天然氣、土壤等)、核能等可持續(xù)發(fā)展目標世界各國沖突——自然資源的爭奪世界鐵礦儲量圖示世界鋰礦儲量圖示赤鐵礦(Fe2O3)磁鐵礦(Fe3O4)黃鐵礦(FeS2)黃銅礦(CuFeS2)鋁土礦(Al2O3)自然金自然鉑隕鐵金屬元素在自然界中有哪些存在形式？游離態(tài)游離態(tài)：金、鉑等極少數金屬

化合態(tài)：絕大多數金屬元素。

概念：Mn＋＋ne－→M純鐵利用氧化還原反應化合態(tài)游離態(tài)

赤鐵礦(Fe2O3)

什么是金屬的冶煉?實質：

將金屬礦物中的金屬從其化合物中還原出來，用于生產各種金屬材料的工業(yè)過程。Mn+氧化性越強M對應還原性越弱越活潑得金屬越難冶煉越不活潑得金屬越容易冶煉金屬的存在狀態(tài)和活潑性

根據下圖人類冶煉金屬的歷史時間分析推測人類發(fā)現和使用金屬材料受哪些因素的影響？為什么？金屬的使用時間NaMgAlZnFeSnPbCuHgAgPtAu約200年前約3000年前鐵器時代約5000年前青銅時代約10000年前金屬越活潑越難被還原，使用的時間越晚。KCaNaMgAlZnFeSnPb(H)CuHgAgPtAu電解法熱還原法熱分解法物理方法與金屬的存在狀態(tài)和活潑性有關

古法煉汞電解制鈉古法煉鐵淘金金屬的冶煉方法

金屬的冶煉富集法：適用于極不活潑的金屬的冶煉如

PtAuK

Ca

Na

Mg

Al

Zn

Fe

Sn

Pb

(H)

Cu

Hg

Ag

Pt

Au《浪淘沙》-劉禹錫千淘萬漉雖辛苦，吹盡狂沙始到金。美人首飾侯王印，盡是沙中浪底來。

淘金原理：金的密度比沙大直接開采物理方法材料:物理方法2HgO

2Hg+O2↑2Ag2O

4Ag+O2↑化學方法——熱分解法①熱分解法：適用于不活潑的金屬冶煉如

Hg

AgHgS

2Hg+S↑丹砂K

Ca

Na

Mg

Al

Zn

Fe

Sn

Pb

(H)

Cu

Hg

Ag

Pt

Au水銀乃至陰毒物，因火煅丹砂(HgS)而出——《本草綱目》化學方法——電解法③

電解法：適用于非?；顫姷慕饘僖睙扢gCl2(熔融)===Mg+Cl2↑電解2Al2O3(熔融)===4Al+3O2↑電解冰晶石2NaCl(熔融)===2Na+Cl2↑電解K

Ca

Na

Mg

Al

Zn

Fe

Sn

Pb

(H)

Cu

Hg

Ag

Pt

Au為什么為什么冶煉Na、Mg都是電解其熔融氯化物，而冶煉Al卻電解其熔融氧化物?電解鋁時加入冰晶石的作用是什么?NaCl、MgCl2的熔點更低AlCl3雖然熔點很低，但是AlCl3是共價化合物，在熔融條件下不能導電【特別提示】冰晶石（Na3AlF6）降低熔化Al2O3所需溫度，降低能耗?；瘜W方法——電解法氯化鋁的分子結構示意圖ClClClClClClAlAl古代中國勞動人民用木炭煉鐵常見的還原劑：焦碳一氧化碳氫氣活潑金屬等CuO+H2Cu+H2OFe2O3+3CO2Fe+3CO2高溫化學方法——熱還原法現代煉鐵高爐燃燒溫度控制在2250-2350℃鋁熱反應實驗現象1.鎂條劇烈燃燒，放出大量的熱，發(fā)出耀眼的白光。2.紙漏斗的下部被燒穿，有熔融物落入沙中。3.熔融物可以被磁鐵吸引。化學方法——熱還原法鋁熱反應Fe2O3+2Al2Fe+Al2O3

在高溫條件下，金屬鋁與金屬氧化物發(fā)生置換反應，得到相應的金屬單質，同時釋放出大量的熱(放出的熱可以將置換出的金屬融化）。鋁熱劑：鋁與金屬氧化物混合物助燃劑：KClO3，分解得O2，加速鎂帶燃燒，放出更多的熱注意：高溫是反應的引發(fā)條件，反應本身放出大量的熱化學方法——熱還原法鋁熱反應Fe2O3+2Al2Fe+Al2O3

鋁熱反應通常用來冶煉熔點很高但活動性比鋁弱的金屬，如鈷、錳、釩、鎢等，也可以用于野外焊接。Cr2O3+2Al=2Cr+Al2O3高溫化學方法——熱還原法

鋁熱反應為放熱反應，放出的熱可以維持反應繼續(xù)進行，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，單位時間內放出更多熱量，從而引發(fā)Al和Fe2O3發(fā)生反應。一是防止蒸發(fā)皿炸裂，二是防止生成的熔融物濺出。1.鋁熱反應需要高溫條件，是否還需要持續(xù)加熱？3.蒸發(fā)皿中鋪少量細沙的作用是什么？2.實驗中，鎂條、氯酸鉀的作用是什么？引發(fā)反應的操作是什么？信州鉛山縣有苦泉，流以為澗。其水熬之，則成膽礬，烹膽礬則成銅。熬膽礬鐵釜，久之異化為銅。——沈括《夢溪筆談》用礦(硫化礦，主要成分為Cu2S)二百五十籮……入大旋風爐，連烹(灼燒)三日三夜，方見成銅———明·陸容《菽園雜記》。高溫高溫濕法煉銅火法煉銅綜合成本、轉化率、環(huán)境友好等因素，你會選擇哪種方案?熱還原法

Cu2S+O2===2Cu+SO2;2CuO+C===2Cu+CO2↑

Fe+CuSO4

=FeSO4+Cu化學方法——其他方法Na(l)+KCl==K(g)+NaCl高溫化學方法——其他方法K極易溶解在熔融的KCl中利用沸點的差異使鉀從其中蒸發(fā)出來任務二：總結歸納金屬冶煉規(guī)律人類歷史冶煉金屬時間表：金屬元素符號冶煉時間冶煉原理冶煉條件金Au前6000年物理富集、篩選法銀Ag前5000年熱分解法400℃汞Hg前3000年熱分解法500℃銅、錫Cu、Sn前5000年800℃1200℃鐵Fe前2500年鋅Zn1746年鋁Al1827年鎂、鈣Mg、Ca1808年鈉、鉀Na、K1807年熱還原法漢弗萊·戴維(H.Davy，1778-1829)？1807年戴維用電解的方法得到鈉、鉀，1808年又電解得到鎂、鈣、鍶、鋇。電解法KCaNaMgAlZnFeSnPb(H)CuHgAgPtAu活潑電解法(氧化物、氯化物)較活潑熱還原法(C、CO、H2、Al等)不活潑熱分解法(氧化物)物理方法釩、鉻、錳、鈷制備方法模型：金屬使用、冶煉與金屬活動性的關系很穩(wěn)定銅、銀、金器約5000年前鐵器約2500年前鋁器約200年總結：人類使用金屬年代的先后跟金屬的那些因素有關？①金屬的活動性②與人類的冶煉技術有關(1)利用化合物冶煉金屬時,金屬元素一定發(fā)生還原反應

（

）(2)越活潑的金屬元素,人類利用的越晚

（

）(3)用熱還原法冶煉金屬時,可以用H2將Mg從其化合物中還原出來

（

）(4)可以通過電解飽和食鹽水的方法獲取金屬鈉

（

）(5)可以通過電解熔融的MgO和AlCl3來制備金屬Mg、Al （

）√√×××鋁土礦的主要成分為氧化鋁、氧化鐵和二氧化硅。工業(yè)如何得到金屬鋁：鋁土礦a過量的NaOHb鹽酸①②③c④d電解Al⑤

請判斷流程中的a、b、c、d分別是什么物質？寫出反應①、②、③、④、⑤5步反應反應方程式。了解從鋁土礦提取鋁的流程，明晰工業(yè)流程分析模型Al2O3Fe2O3SiO2①HClAlCl3FeCl3SiO2固體②過量NaOH過濾Na[Al(OH)4]Fe(OH)3固體③通過量CO2Al(OH)3④加熱Al2O3過濾電解⑤Al原料預處理（得到純度高、含量高的氧化鋁固體）核心反應自然資源開發(fā)面臨的問題礦石冶煉過程中的“三廢”問題估計一些礦物可開采的年限合理開發(fā)利用自然資源（1）資源有限且分布不均