高中化学第一节 自然资源的开发利用集体备课课件ppt

这是一份高中化学第一节 自然资源的开发利用集体备课课件ppt，共38页。PPT课件主要包含了自然界的金属单质，自然界的金属化合物，铝热法，铜的冶炼，沙里淘金，湿法冶金，针对练习，课堂小结，课堂练习等内容，欢迎下载使用。
第八章 化学与可持续发展第一节 自然资源的开发利用第一课时 金属矿物的开发利用
黄铜矿(CuFeS2)
铝土矿 (Al2O3)
一、金属元素在自然界中的存在形式
人们在生活和生产中使用的金属材料多为合金，它是由金属单质加工获得的。那么人们是如何获得金属单质？金属矿物又是如何开发和利用的呢？
采矿→矿石富集→金属冶炼→精炼
将金属从其化合物中还原出来的过程，工业上称之为金属的冶炼
在一定条件下,用还原的方法，使金属化合物中的金属离子得到电子变成金属原子。
除杂,提高矿石中有用成分的含量
如图表示金属活动性顺序表中铜、锡、铁和铝元素被人类大规模开发利用的大致年限。
金属的活动性越弱，人类开发、利用它的时间越早；
金属的活动性越强，人类开发、利用它的时间越迟。
地壳中铝的含量比铁和铜高，但是铝使用的时间却远远晚于铜和铁，这是为什么呢？
金属越活泼,冶炼时所需条件要求越高,在人类历史上出现相对晚一些。
金属越不活泼,冶炼的方法越简单,人们使用的时间越早,所以有青铜、铁器等时代的发展历程。
Na Mg Al Zn Fe Sn Pb Cu Hg Ag Pt Au
金属活动性逐渐减弱 金属阳离子得电子能力：弱 →强
阅读课本P98总结金属冶炼常用的方法
适用范围：很活泼的金属
Na3AlF6 作用：助熔剂，可以降低氧化铝的熔化所需的温度
Na Mg Al Zn Fe Sn Pb Cu Hg Ag Pt Au
1、为什么电解熔融MgCl2,而不用MgO?
2、为什么电解Al2O3,而不用AlCl3?
3、电解法制备此类金属，能否在水溶液中进行?
MgO的熔点远远高于MgCl2的熔点，电解熔融状态的MgO需要更高的温度，消耗更多的能量，对条件、设备的要求更高，会增加生产成本。
因为氯化铝AlCl3是共价化合物，熔融状态以分子形式存在，没有自由移动的离子，不发生电离，无法进行电解。
因为此类金属的活动性强，能够与水反应，置换出水中的氢，从而得不到此类金属的单质。
适用范围：活泼或较活泼的金属
注意点：①“熔融” 而不是水溶液中②必须是离子化合物，共价化合物熔融不导电。氯化铝AlCl3是共价化合物。
适用范围：中等活泼的金属
常见还原剂：焦炭、CO、H2、活泼金属Al等
1、镁条剧烈燃烧，发出耀眼白光
镁条是引燃剂，氯酸钾为助燃剂，
2、漏斗内剧烈反应，放出大量的热，火星四射
3、纸漏斗的下部被烧穿，有红热熔融物落入沙中，冷却后变为黑色固体
点燃镁条，促使氯酸钾分解，释放出氧气，使镁条更剧烈燃烧，单位时间内放出更多热量，从而引发Al和Fe2O3发生反应。
铝是还原剂，金属氧化物为氧化剂，
铝粉 + 金属氧化物 (V2O5/Cr2O3/MnO2/FexOy等)
用金属铝做还原剂，冶炼活动性不如铝且“高熔点”的金属（Cu、Fe、V、Cr、Mn等）
铝与某些难熔金属氧化物在高温条件下发生的置换反应
注意：利用铝热反应不能冶炼活动性比Al强的金属，比如Mg , Na 等。
冶炼高熔点，且活动性比铝差的金属
2、完成Cu2(OH)2CO3和木炭加热制备金属铜的方程式。
1、浓硫酸为什么可以干燥CO、H2？
因为浓硫酸有吸水性，并且浓硫酸不与氢气和一氧化碳反应。
Fe＋CuSO4=== FeSO4＋Cu
明代《天工开物》记载“火法”冶炼锌：“炉甘石十斤，装载入一泥罐内，…然后逐层用煤炭饼垫盛，其底铺薪，发火煅红，…冷定，毁罐取出，…，即倭铅也”（注：炉甘石的主要成分为碳酸锌，泥罐中掺有煤炭）
倭铅（wō qiān），锌的古称。
锌的熔点420℃，沸点为906℃
古代炼丹术士葛洪的《抱朴子》中“丹砂烧之成水银”
适用范围：不活泼的金属
金在自然界中以游离态存在。
适用范围：很不活泼的金属
“沙里淘金”有诗为证：“千淘万漉虽辛苦，吹尽狂沙始到金”
难挥发性物质制备易挥发性的物质
利用的是K的沸点低，以气体形式逸出反应体系，平衡不断移动至反应完全。
Cu + 2AgNO3 === 2Ag + Cu(NO3)2
已知工业上真空炼铷的反应方程如下：2RbCl + Mg === MgCl2 + 2Rb(g) 对此反应能够进行的正确解释是（　 　）A．铷比镁的金属性弱 B．MgCl2的热稳定性比RbCl弱C．铷的沸点比镁低，把铷的蒸气抽走后，平衡向正反应方向移动D．高温下Mg2+得电子能力比Rb+弱
从自然界中获得金属单质，是否都必须发生氧化还原反应？
否。有些金属单质化学性质稳定，如金、铂等，在自然界中主要以游离态形式存在，获得这些金属就不需要发生氧化还原反应，用富集的方法就可以，如淘金。
上述过程中①、②反应的离子方程式分别为① ； 。② ；
流程题专项练习（分别酸溶法、碱溶法由铝土矿制备铝）
铝土矿的主要成分是Al2O3和SiO2、Fe2O3等。因此从铝土矿中提取Al2O3的流程可以设计成两种方案。
1、酸溶法的工艺流程：
Al2O3＋6H＋===2Al3＋＋3H2O
Fe2O3＋6H＋===2Fe3＋＋3H2O
AlO2-＋2H2O＋CO2===Al(OH)3↓＋HCO3-
上述过程中①、②反应的离子方程式分别为① ； 。 ② 。③的化学方程式 。
2、碱溶法的工艺流程：
Al2O3＋2OH－ === 2AlO2-＋H2O
Al 3＋＋3NH3·H2O === Al(OH)3↓＋3NH4+
SiO2＋2OH－=== SiO32-＋H2O
铝土矿的主要成分是Al2O3和SiO2、Fe2O3等。
(1)_________________________；(2)开发环保高效的金属冶炼方法；(3)________________________；(4)___________________________；(5)使用其他材料代替金属材料。
提高金属矿物的利用率
加强废旧金属的回收和再利用
三、合理开发和利用金属资源的原因及途径
（1）资源有限且分布不均
（2）金属的冶炼消耗许多能量
（3）金属冶炼造成环境污染
（4）金属腐蚀造成大量损失
阅读课本P99第一自然段思考：为什么要合理开发和利用金属矿物资源？如何有效利用金属矿物?
启示1:从铝土矿制铝消耗的能量要远远高于回收铝质饮料罐得到铝消耗的能量，可知在实际生产过程中必须考虑投入与产出，要考虑成本。
启示2:加强度旧金属的回收和再利用是合理开发和利用金属资源的重要途径。要树立金属垃圾也是一种宝贵资源的理念。在日常生活中，要大力倡导金属垃圾的分类回收和再利用，养成自觉珍惜自然资源、节约资源、爱惜环境和保护环境的意识。
启示3:实际工业生产中，从金属矿物到纯净金属的冶炼过程是一个复杂的过程，往往涉及许多其他物质和反应，在得到所需产品的同时，也会产生废弃物。因此必须考虑废弃物的处理和生产对环境的影响，形成绿色化学观念和可持续发展意识。
阅读并分析课本P99思考与讨论，你有何启示？
1.列说法错误的是(　　 )A.对废旧金属的最好处理方法是回收、再利用B.提炼金属要经过矿石的富集、冶炼、精炼三步C.活泼金属的冶炼都是通过电解其盐溶液D.热还原法中还原剂有焦炭、一氧化碳、氢气和活泼金属等
2.工业上冶炼金属一般用热分解法、热还原法和电解法。你认为选择方法的主要依据是（ ）A.金属在自然界的存在形式B.金属元素在地壳中的含量C.金属熔点高低D.金属阳离子得电子的能力
3.已知一些金属的发现和使用与其金属活动性有着必然的联系。据此推测，下列事件发生在铁器时代之前的是（ ）A.金属钠的使用 B.青铜器的大量使用C.海水提镁 D.铝热法制铬
4.在冶金工业上,①均能用热还原法制得的一组金属是(　　)。Na、Mg、Al B. Na、Zn、Fe C. Zn、Fe、Cu D. Mg、Al、Zn、Fe
②常采用电解法冶炼的金属是（ ）A.Fe B.Cu C.Al D.Ag
③可用热分解法就可能制得的金属有（ ）A. Cu Zn B. Ca K C. Ag Hg D. Na Al
5.在熔融状态下可用Na与KCl反应制金属K，Na+ KCl === K + NaCl。调整合适的温度，可以分离出K单质。已知四种物质的熔、沸点如下：
根据上表数据，用Na与KCl反应制K的适宜温度是(　　)A．97.8～770 ℃ B．770～774 ℃ C．774～882.9 ℃ D．1 413～1 500 ℃