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人教版化学必修二4.1《开发利用金属矿物和海水资源》ppt课件（5份）
人教版化学必修二4.1《开发利用金属矿物和海水资源》ppt课件（5份）
资料简介
第四章 化学与自然资源的开发利用
第一节 开发利用金属矿物和海水资源
金
银
人类最早发现和应用的金属分别是：
铜
C + 2CuO == CO
2
↑
+ 2Cu
高温
铜 镜
汉武帝时铜币
先秦刀币
铜是人类第一种大量使用的金属，结束了漫长的“石器时代”。
在公元前
6000
年到
7000
年左右，人类开始迈进了象征古代文明开端的“
铜器时代
”。
资料卡片
Cu
2
(OH)
2
CO
3
＝
2CuO + H
2
O + CO
2
↑
孔雀石
这是英法联军洗劫焚毁世界建筑史上最杰出的园林
—
圆明园后，被劫掠到国外的珍贵文物
——
铜虎头
，
2000
年在香港被拍卖。由中国派员出高价将其赎回。
勿忘国耻
!!!
中国还有上百万件珍贵文物流失海外。
人类最早是在由天而降的陨石中获得单质铁的，陨石中含铁量高达
90%
以上。
古代阿拉伯人曾传说“天上的金雨落进沙漠里变成了黑色的铁”。
济 南 陨 铁
新 疆 陨 铁
南极洲陨铁
除了金、铂等极少数金属外，
绝大多数金属
以
化合物的形式
存在于自然界。怎样才能高效地使用这些金属？是化学所需要研究的问题。
思考：
1
、金属冶炼指的是什么？
2
、不同金属的冶炼方法是否相同？
3
、金属活动顺序与金属冶炼有什么关系？
得电子，被还原
M
n
+
M
+ne
-
结论：①
金属位置越靠后，越易被还原，用一般的还原方法即可；
②
金属位置越靠前，越难被还原，要用较强的还原手段来还原
金属活动性顺序
大约
100
多年前
大约
2500
年前
大约
4000
年前
K Ca Na Mg Al Zn Fe
Sn
Pb
(H) Cu Hg Ag Pt Au
一、金属矿物的开发利用
1
、金属的冶炼
将金属从其化合物中还原出来用于生产和制造各种金属材料的过程在工业上称为金属的冶炼。
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。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？
思考
拿破仑
与
铝碗
100
多年前，为了表彰门捷列夫对化学的杰出贡献，
英国皇家学会不惜重金制作了一个比黄金还要贵重
的奖杯
——
铝杯，赠送给门捷列夫。
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。
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
Al
2
O
3
，当然还有很多其它杂质）中冶炼铝的技术，使得制铝成本大大下降，铝的价格也一降千丈，走入千家万户。
今天铝的产量仅次于钢铁了，铝及铝合金成为现代文明不可缺少的金属，铝在工业上被称为 “钢精”，因为它的合金不但轻，而且强度足以替代钢铁，铝除了用于建材之外，还被用于航天工业，如我国第一颗人造卫星东方红一号，外壳全部用铝合金制成，美国的阿波罗
—11
号宇宙飞船所用的金属材料中，铝及合金占
75%
左右，可以说人类送上太空的金属中，铝是最多的了。
注意：正常人的人体内，每
70
公斤体重约含
61
毫克铝。
铝摄入过多却是对人体有害的，经研究表明，铝元素能渗入人脑，与神经元细胞释放出来的具有传递信息功能的有机碱反应，
导致神经系统传递信息受阻，引起老年痴呆。
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。
1996
年之后，我国再度成为钢铁产量最大的国家。
2
金属冶炼的步骤
矿石的富集（除去杂质）
冶炼（一定条件下，把矿石中的金属离子还原成金属单质）
精炼（采用一定的方法提炼纯金属）
3
、金属冶炼的方法
（
1
）、热分解法
（适合一些不活泼金属）
2HgO 2Hg
＋
O
2
↑
加热
2Ag
2
O 4Ag
＋
O
2
↑
加热
（
2
）、电解法（适合一
些非常活泼金属
）
MgCl
2
(
熔融
) Mg
＋
Cl
2
↑
电解
2NaCl (
熔融
) 2Na
＋
Cl
2
↑
电解
2Al
2
O
3
(
熔融
) 4Al
＋
3O
2
↑
电解
冰晶石
铝土矿
（
3
）、热还原法
（适合
大多数金属）
（常用的还原剂有：焦炭、
CO
、
H
2
）
Fe
2
O
3
＋
3CO 2Fe
＋
3CO
2
高温
（高炉炼铁的主要反应）
小结：冶金的一般方法：
可见，
越活泼的金属越难冶炼
K
、
Ca
、
Na
、
Mg
、
Al
Zn
、
Fe
、
Sn
、
Pb
（
H
）、
Cu
Hg
、
Ag
强
————————————
→
弱
弱
————————————
→
强
电解法
热还原法
热分
解法
Pt
、
Au
主要冶炼方法
金属离子的得电子
金属失电子能力
金属活动顺序
物理提取法
常见还原剂除
焦碳、
CO
、
H
2
外
,
还有哪些呢
?
铝热反应（实验
4
－
1
）
铝
热
反
应
的
应用
铝热反应的原理可以应用在生产上，如用于焊接钢轨。在冶金工业上也常用这一反应原理，使铝与金属氧化物反应，冶炼钴、铬、锰等。
反应现象
：镁条剧烈燃烧，放出大量的热，发出耀眼的白光，纸漏斗的下部被烧穿，有熔融物落入蒸发皿。
相关化学反应方程式：
结论：
铝也是还原剂，在一定的条件下与某些金属氧化物反应，把其中的金属还原成单质。所以一些活泼的金属也可作还原剂。
2Al
＋
Fe
2
O
3
2Fe
＋
Al
2
O
3
高温
3MnO
2
＋
4Al 2Al
2
O
3
＋
3Mn
高温
铝＋某些金属氧化物
Al
2
O
3
＋金属
高温
以铝为例，生产一吨原铝至少要消耗四吨铝土矿资源。当前全球原铝的年产量约
2500
万吨，年消耗铝土矿超过一亿吨，如果照此发展下去，地球上的铝土矿资源就会越来越少，直至有一天枯竭。如果人类消费的铝能够回收利用，只要回收利用量达到产量的二分之一，每年就将减少铝土矿消耗量约
5000
万吨，这对保护全球铝土矿资源具有极为重要的意义。其次，利用废杂原料生产一吨合金铝锭与用铝土矿原料生产一吨原铝锭相比，可以节省
95
％以上的能源消耗。
你知道吗？
据有关资料统计，
每生产一吨原铝锭需要消耗能源
213
．
2TJ(
电能约占
82
％
)
，而生产一吨再生铝合金锭所需能源消耗为
5
．
5TJ(
燃料约占
80
％
)
，仅为原铝锭生产能源消耗的
2
．
6
％，优势比较明显。由于铝可以反复循环使用，从再生铝废料中再生产铝，其节能效果更加显著。另外，再生铝生产中二氧化碳的产生量和排放量与原铝生产相比，大为减少。有资料统计，再生铝生产可比用水电生产原铝减少二氧化碳排放量
91%
，比用燃油发电减少二氧化碳排放量
97
％以上，比用煤发电减少的二氧化碳排放量更多，环保效益十分显著。
小资料
4
、金属资源的可持续发展
回收和再利用
提高金属矿物的利用率
减少金属的使用量
使用其他材料代替金属材料
……
金属的回收和资源保护
1
、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
2
、工业上常采用电解法冶炼的金属是 （ ）
A
、
Fe B
、
Cu C
、
Al D
、
Ag
3
、宋代时期，人们发现江西上饶有一口苦泉，蒸发这种苦泉水会得到胆矾，熬苦泉水的铁锅用久了会变成铜锅，这是湿法炼铜的起源，请写出该反应的离子方程式：
。
A
C
Fe
＋
Cu
2+
＝
Cu
＋
Fe
2+
练习
:
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