第八章

化學與可持續發展

第一節

自然資源的開發利用

課時1金屬礦物的開發利用

新人教版

化學

必修第二冊貳叁金屬元素的存在形態1金屬的冶煉2金屬礦物的開發和利用3目錄/it/u=4137884964,1688312958&fm=253&fmt=auto&app=138&f=JPEG?w=500&h=507一、金屬元素在自然界的存在形態金礦黃銅礦（CuFeS2）赤鐵礦鋁土礦（Al2O3）黃鐵礦（FeS2）孔雀石菱鎂礦（MgCO3）/it/u=4137884964,1688312958&fm=253&fmt=auto&app=138&f=JPEG?w=500&h=507一、金屬元素的存在形態/it/u=4137884964,1688312958&fm=253&fmt=auto&app=138&f=JPEG?w=500&h=507二、金屬的冶煉將金屬從其化合物中還原出來的過程，工業上稱之為金屬的冶煉得電子，被還原Mn+M+ne-正價0價1.定義

2.實質

3.方法

KCaNaMg

Al︱ZnFeSnPb(H)Cu︱

HgAg︱PtAu電解法熱還原法熱分解法富集法/it/u=4137884964,1688312958&fm=253&fmt=auto&app=138&f=JPEG?w=500&h=5073.冶煉的方法

KCaNaMg

Al︱ZnFeSnPb(H)Cu︱

HgAg︱PtAu電解法熱還原法熱分解法富集法Na：

Mg:

Al:

2NaCl(熔融)2Na＋Cl2↑電解MgCl2(熔融)Mg＋Cl2↑電解2Al2O3(熔融)4Al＋3O2↑電解冰晶石Na3AlF6降低氧化鋁的熔點為什么不用電解熔融AlCl3？二、金屬的冶煉/it/u=4137884964,1688312958&fm=253&fmt=auto&app=138&f=JPEG?w=500&h=507AlCl3是共價化合物，熔融狀態不能電離出陰陽離子，不導電為什么不用電解熔融AlCl3？二、金屬的冶煉/it/u=4137884964,1688312958&fm=253&fmt=auto&app=138&f=JPEG?w=500&h=5073.冶煉的方法

KCaNaMg

Al︱ZnFeSnPb(H)Cu︱

HgAg︱PtAu電解法熱還原法熱分解法富集法Fe：

Cu:

（高爐煉鐵）（鋁熱反應）Fe2O3+3CO===2Fe+3CO2↑高溫2Al＋Fe2O32Fe＋Al2O3高溫CuO+H2===Cu+H2O高溫二、金屬的冶煉鎂條劇烈燃燒；鋁熱劑發生劇烈的反應；反應放出大量的熱，并發出耀眼的白光；紙漏斗的下部被燒穿，有熔融物落入沙子中鋁熱反應2Al＋Fe2O32Fe＋Al2O3高溫沙鎂條劇烈燃燒；鋁熱劑發生劇烈的反應；反應放出大量的熱，并發出耀眼的白光；紙漏斗的下部被燒穿，有熔融物落入沙子中二、金屬的冶煉/it/u=4137884964,1688312958&fm=253&fmt=auto&app=138&f=JPEG?w=500&h=5074Al＋3MnO23Mn＋2Al2O3高溫2Al＋Cr2O32Cr＋Al2O3高溫10Al＋3V2O56V＋5Al2O3高溫二、金屬的冶煉/it/u=4137884964,1688312958&fm=253&fmt=auto&app=138&f=JPEG?w=500&h=5073.冶煉的方法

KCaNaMg

Al︱ZnFeSnPb(H)Cu︱

HgAg︱PtAu電解法熱還原法熱分解法富集法Hg：

Ag:

2HgO===2Hg+O2↑加熱2Ag2O===4Ag+O2↑加熱二、金屬的冶煉/it/u=4137884964,1688312958&fm=253&fmt=auto&app=138&f=JPEG?w=500&h=5073.冶煉的方法

KCaNaMg

Al︱ZnFeSnPb(H)Cu︱

HgAg︱PtAu電解法熱還原法熱分解法富集法

金在自然界中以游離態的形式存在，古人利用金子比沙子密度大的特點“沙里淘金”。有詩為證“千淘萬漉雖辛苦，吹盡狂沙始到金”二、金屬的冶煉北宋科學家沈括在《夢溪筆談》中寫道：“信州鉛山縣有苦泉，流以為澗。挹其水熬之，則成膽礬。烹膽礬則成銅；熬膽礬鐵釜，久之亦化為銅。”3.冶煉的方法

Fe＋CuSO4===FeSO4＋Cu“曾青得鐵則化為銅”——西漢淮南王劉安《淮南萬畢術》“以曾青涂鐵，鐵赤色如銅”——晉代的葛洪《抱樸子內篇·黃白》濕法煉銅火法煉銅Cu2S＋O2===

2Cu＋SO2高溫其他的冶煉方法“信州鉛山縣有苦泉，流以為澗。挹其水熬之，則成膽礬。烹膽礬則成銅；熬膽礬鐵釜，久之亦化為銅?！薄彼慰茖W家沈括《夢溪筆談》二、金屬的冶煉/it/u=4137884964,1688312958&fm=253&fmt=auto&app=138&f=JPEG?w=500&h=507思考與討論鋁土礦螢石氧化鋁冰晶石鋁錠碳素電極液態鋁石油焦和瀝青焦電解

計算表明，生產1mol鋁消耗的電能至少為1.8×106J，回收鋁質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%。通過對上述數據的分析和比較，結合圖8-1和圖8-2，你想到了什么？請將你的想法與同學交流。圖8-1

鋁的成產原理示意圖/it/u=4137884964,1688312958&fm=253&fmt=auto&app=138&f=JPEG?w=500&h=507圖8-2與生產1kg鋁相關聯的消耗二、金屬的冶煉/it/u=4137884964,1688312958&fm=253&fmt=auto&app=138&f=JPEG?w=500&h=507

鋁土礦中除Al2O3外常含有雜質Fe2O3

、SiO2，怎樣從鋁土礦中獲得鋁單質呢？知識鏈接Al2O3

Fe2O3

SiO2NaOH溶液Fe2O3NaAlO2Na2SiO3NaOH鹽酸H2SiO3NaClAlCl3氨水Al(OH)3過濾過濾過濾NH4ClNaClAl2O3Al電解方案一二、金屬的冶煉/it/u=4137884964,1688312958&fm=253&fmt=auto&app=138&f=JPEG?w=500&h=507Al2O3

Fe2O3

SiO2過濾鹽酸SiO2AlCl3FeCl3HClFe(OH)3NaAlO2NaClNaOHCO2過濾方案二NaOH溶液過濾Al(OH)3NaHCO3NaCl加熱Al2O3Al電解

鋁土礦中除Al2O3外常含有雜質Fe2O3

、SiO2，怎樣從鋁土礦中獲得鋁單質呢？知識鏈接二、金屬的冶煉/it/u=4137884964,1688312958&fm=253&fmt=auto&app=138&f=JPEG?w=500&h=507三、金屬礦物的開發和利用1.合理開發和利用金屬礦物資源的原因

資源有限且分布不均

金屬的冶煉消耗許多能量金屬冶煉造成環境污染金屬腐蝕造成大量損失/it/u=4137884964,1688312958&fm=253&fmt=auto&app=138&f=JPEG?w=500&h=507三、金屬礦物的開發和利用2.合理開發和利用金屬礦物資源的措施

提高金屬礦物的利用率開發環保高效的金屬冶煉方法防止金屬的腐蝕加強廢舊金屬的回收和再利用使用其他材料代替金屬材料P4具有正四面體結構，PCl5中P—Cl鍵的鍵能為ckJ/mol，PCl3中P—Cl鍵的鍵能為1．2ckJ/mol。下列敘述正確的是()A．P—P鍵的鍵能大于P—Cl鍵的鍵能B．可求Cl2(g)＋PCl3(g)===PCl5(s)的反應熱ΔHC．Cl—Cl鍵的鍵能為kJ/molD．P—P鍵的鍵能為kJ/mol1．下列有關金屬冶煉的說法中，不正確的是(

)A．金屬冶煉的實質是金屬陽離子被還原成單質B．用碳粉或鋁粉還原鐵礦石可以獲取金屬FeC．通過電解NaCl溶液的方法可以獲取金屬NaD．冶煉銅的常用方法有火法煉銅和濕法煉銅C課堂檢測P4具有正四面體結構，PCl5中P—Cl鍵的鍵能為ckJ/mol，PCl3中P—Cl鍵的鍵能為1．2ckJ/mol。下列敘述正確的是()A．P—P鍵的鍵能大于P—Cl鍵的鍵能B．可求Cl2(g)＋PCl3(g)===PCl5(s)的反應熱ΔHC．Cl—Cl鍵的鍵能為kJ/molD．P—P鍵的鍵能為kJ/mol2.Al與Fe3O4發生鋁熱反應的化學方程式為___________________________________，該反應中氧化劑是_______，還原劑是_____。3.工業上冶煉鋁的化學方程式為______________________________________，若電路中通過1mol電子，可以得到Al________g。8Al＋3Fe3O49Fe＋4Al2O3高溫Fe3O4Al92Al2O3(熔融)4Al＋3O2↑電解冰晶石課堂檢測內容內容內容P4具有正四面體結構，PCl5中P—Cl鍵的鍵能為ckJ/mol，PCl3中P—Cl鍵的鍵能為1．2ckJ/mol。下列敘述正確的是()A．P—P鍵的鍵能大于P—Cl鍵的鍵能B．可求Cl2(g)＋PCl3(g)===PCl5(s)的反應熱ΔHC．Cl—Cl鍵的鍵能為kJ/molD．P—P鍵的鍵能為kJ/molB4.冶煉金屬一般有下列4種方法：①焦炭法；②水煤氣(或氫氣、一氧化碳)法；③活潑金屬置換法；④電解法。這4種方法在工業上均有應用。古代有：Ⅰ.火燒孔雀石煉銅；Ⅱ.濕法煉銅?，F代有：Ⅲ.鋁熱法煉鉻；Ⅳ.從光鹵石(MgCl2·6H2O)中煉鎂。對它們的冶煉方法的分類，不正確的是(

)A.Ⅰ，①B．Ⅱ，②C.Ⅲ，③ D．Ⅳ，④課堂檢測P4具有正四面體結構，PCl5中P—Cl鍵的鍵能為ckJ/mol，PCl3中P—Cl鍵的鍵能