第四章第一课时 开发利用金属矿物和海水资源

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天然金Au天然铂Pt自然界矿物中的金属元素存在形态赤铁矿Fe2O3蓝铜矿Cu3[CO3]2(OH)2萤石CaF2人类使用的金属材料中金属的存在状态?金、铂等为游离态得电子,被还原Mn+M+ne-主要是化合态将金属从其化合物中还原出来,使之转变为单质的过程。(1)金属在自然界中的存在形式?(2)金属冶炼指的是什么?一、金属矿物的开发利用1、金属的冶炼(3)冶炼金属的步骤:采矿→矿石富集→金属冶炼→精炼法国皇帝拿破仑是一个喜欢炫耀自己的人。他常常大摆宴席,宴请天下宾客。每次宴会,他总是摆出一副高人一等的样子。餐桌上的用具几乎全是用银制成的,唯有他自己用的那一个碗却是铝制品。思考与交流由于早期炼铝十分困难,所以铝的价格十分昂贵,一度超越金银之上,直至19世纪上半叶,铝还是欧洲许多高级珠宝店的高档货。为什么贵为法国皇帝,在当时却不用高贵而亮丽的银碗,而用色泽要暗得多的铝碗呢?自从美国青年化学家霍尔发明电解制铝法后,制铝工艺不断改进,现在人们已经熟练掌握了从铝土矿(主要成分是Al2O3)中冶炼铝的技术,使得制铝成本大大下降,使铝走入千家万户。电解槽2Al2O3(熔融)4Al+3O2↑电解冰晶石反应原理:古代中国劳动人民用木炭炼铁我国古代炼铁工业长期领先于世界,我国在西汉初时已经懂得用木炭与铁矿石混合高温冶炼生铁,领先欧洲一千余年,南宋末年的工匠又掌握了用焦炭炼铁,而欧洲最早的英国直到500年后(相当于清朝乾隆末年),才掌握这一技术。反应原理:Fe2O3+3CO2Fe+3CO2高温铁矿石焦炭空气石灰石主要原料:电解法热还原法热分解法1、思考:工业上如何冶炼铝和铁?为什么铁和铝的冶炼方法不同?金属越活泼,越难冶炼2、金属冶炼方法的确定—由金属活泼性决定KCaNaMgAlZnFeSnPb(H)CuHgAg弱强电解法还原法Fe2O3+3CO2Fe+3CO2高温2Al2O3(熔融)4Al+3O2↑电解冰晶石3、金属冶炼的方法举例(1)热分解法2HgO2Hg+O2↑加热2Ag2O4Ag+O2↑加热不活泼金属(一般是H后的金属)Cu2S+O22Cu+SO2高温火法炼铜AuCl4加热Au+2Cl2↑(2)不活泼金属——物理方法Pt、Au淘金原理原理:金的质量较沙重,在淘去粗沙后,用水银滚动吸附金,水银是已知唯一可以粘附金的物质.(2)电解法MgCl2(熔融)Mg+Cl2↑电解2NaCl(熔融)2Na+Cl2↑电解2Al2O3(熔融)4Al+3O2↑电解冰晶石铝土矿适合一些非常活泼金属(Zn前金属)(常用的还原剂有:焦炭、CO、H2等)(3)热还原法(Zn—Cu中等活泼金属)Fe2O3+3CO2Fe+3CO2高温2CuO+C2Cu+CO2高温高炉炼铁主要反应WO3+3H2W+3H2O高温常用的还原剂还有哪些?现象化学方程式Fe2O3+2Al===2Fe+Al2O3高温反应放出大量的热,发出耀眼的光芒,纸漏斗下部被烧穿,有熔融物落入沙中。请思考:实验中用到的镁条和氯酸钾有什么作用?铝热剂镁条为引燃剂,氯酸钾为助燃剂放热反应铝热反应的应用:2Al+Fe2O32Fe+Al2O3高温3MnO2+4Al2Al2O3+3Mn高温Cr2O3+2Al2Cr+Al2O33Co3O4+8Al9Co+4Al2O3高温高温其它铝热反应:铝热反应:铝+某些金属氧化物Al2O3+金属单质高温铝热反应适用于一些没有Al活泼,但是是高熔点的金属单质。如Fe、Cr、V、Mn等铝热反应的应用:铝热反应应用冶炼难熔的金属焊接钢轨(冶练常用的还原剂有:焦炭、CO、H2、Al等活泼金属)火法炼铜我国古法炼铜-----兴于商周时期灼烧辉铜矿(Cu2S)灼烧孔雀石[Cu2(OH)2CO3]与木炭混合物碳法制铜Cu2(OH)2CO3=2CuO+H2O+CO2↑孔雀石C+2CuO==CO2↑+2Cu高温湿法炼铜中国古代首创的胆水冶铜西汉古籍《淮南万毕术》上就有“曾青得铁,则化为铜”的记载。Fe+CuSO4==FeSO4+CuCu2S+O22Cu+SO2高温4、合理开发和利用矿物资源的途径:(1)废旧金属回收;(2)矿物资源保护;(3)寻找金属替代品。金属铝的回收与利用(1)节约矿物资源;(2)节约能源;(3)减少环境污染(1)废旧钢铁用于炼钢;(2)废铁屑用于制铁盐;(3)定影液用于回收银回收金属的实例:回收金属的意义:课堂练习:2、下列关于金属冶炼的说法不正确的是()A、金属冶炼是由人类生产生活需要发展起来的B、天然矿藏很少只含一种金属元素往往含有较多杂质C、金属的冶炼主要有矿石的富集、冶炼还原和精炼三个步骤D、金属冶炼一定要用到还原剂D1、金属冶炼的目的是()A、把金属化合物还原为金属单质B、除去金属中的杂质C、把金属单质变为氧化物D、把电能转变为化学能A5、冶炼金属常用以下几种方法:①以C或H2、CO作为还原剂还原法;②热分解法;③电解法;④铝热法。现冶炼下列金属:Al、Mg、Cu、Hg、Mn,试标明适宜的冶炼方法。Al:;Mg:;Cu:;Hg:;Mn:。③③①2④3、工业上常采用电解法冶炼的金属是()A、FeB、CuC、AlD、Ag4、可用热分解法就可能制得的金属有()A.CuZnB.CaKC.AgHgD.NaAlCC6、根据下表回答,工业生产电解镁应该选择_______作原料,原因是_______________________________。物质MgCl2MgO熔点714℃2852℃MgCl2MgCl2的熔点低,电解工艺设备相对简单,成本低

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