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第四章 化学与自然资源的开发利用 金属矿物的开发利用 第 1 课 时 学习目标 1.知道金属在自然界中的存在形态,金属冶炼的一般方法 和原理,会写相关反应的化学方程式。 2.掌握铝热反应的原理和实验。 3.了解金属回收的意义,树立环保意识。 1.金属元素在自然界中的存在形式 少数化学性质不活泼的金属,在自然界中能以 态存 在,如 以及少量的银和铜等。绝大多数金属元素 在自然界中总是以 态存在。 金属的冶炼 游离 金和铂 化合 人类最早是从由天而降的陨石中获得单质 铁的。 济 南 陨 铁 新 疆 陨 铁南 极 洲 陨 铁 金属的冶炼: v定义:把金属矿物中的金属从其化合物中还原出 来的过程,在工业上称为金属的冶炼。 v本质:利用氧化还原反应,使金属化合物中的金 属阳离子得到电子还原成金属原子。 即:Mn+ + ne-→M 《浪淘沙》 -刘禹锡 日照澄洲江雾开, 涛金女伴满江隈. 美人首饰侯王印, 尽是沙中海底来. 淘金原理 刚果手工金矿开采 马达加斯加街头淘金者 原理是: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. v物理方法 HgO 加热 Ag2O 加热 2HgO 2Hg + O2 ↑ 加热 2Ag2O 4Ag+O2 ↑加热 古代炼丹术家葛洪,曾经在他的著作 《抱朴子》中记载有“丹砂烧之成水银” 不活泼的金属(如Hg、Ag)用高温加热分解其 氧化物的方法 ——热分解法 高炉炼铁 Fe2O3+3CO 2Fe+3CO2 高温 我国炼铁技术始于春秋时期 西汉初,先人们就懂得用木炭与铁矿石混合高温冶炼生铁,这领 先了欧洲一千余年。 南宋时掌握了用焦炭炼铁。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。 古代中国劳动人民用木炭炼铁 Fe2O3+3C === 2Fe + 3CO ↑ 高温 v热还原法: 对于较活泼的金属(Zn、Fe、Sn、Pb、Cu) 在加热的条件下,用还原剂将金属从化合物中还 原出来。 常用的还原剂有: 活泼金属、CO、H2、C(焦炭) 铝热反应 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,有熔融物落入沙中。 实验现象 Fe2O3 + 2Al === 2Fe + Al2O3 高温 A 铝热反应的应用 铝热反应的原理可以应用在 生产上,如用于焊接钢轨等。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,冶炼钒、 铬、锰等。 3MnO2 + 4Al === 3Mn + 2Al2O3 高温 Cr2O3 + 2Al === 2Cr + Al2O3 高温 MgCl2(熔融) 电解 NaCl (熔融) 电解 MgCl2 (熔融) Mg + Cl2 ↑电解 2NaCl (熔融) 2Na+Cl2 ↑电解 v电解法 K、Ca、Na、Mg、Al还原性太强,只有用电解法 通电分解其熔融氯化物或氧化物的方法来冶炼。 火法炼铜 灼烧辉铜矿(Cu2S) 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+ Cu Cu2S + O2 2Cu + SO2 高温 2021-6-7 17 K Ca Na Mg Al Zn Fe Sn Pb (H) Cu Hg Ag Pt Au 电解法 热还原法 热分解法 物理提取法 金属活动性顺序与金属的冶炼方法 小 结 金属资源的回收和再利用 (1)节约矿物资源 (2)节约能源 (3)减少环境污染 2、根据金属在金属活动顺序表中的位置及性质,推测 制取下列金属最适宜的方法: ①Na ②Zn ③Hg ④Au 电解法 热还原法 热分解法 物理提取法 1.下列金属元素在自然界中可以游离态形式存在的 是(  ) A.K B.Na C.Ca D.Au D 20 3、根据如图所示的实验装置,回答下列问题。 (⑴)写出该反应的化学方程式:_____________________________, 在该反应中       是氧化剂,    是还原剂,该反 应称为    反应。 Fe2O3 Al 铝热 (2)选出该实验的实验现象(填写在横线上):    。 ①镁条剧烈燃烧;②放出大量的热,并发出耀眼的光芒,③纸漏斗的下部 被烧穿;④有红热状态的液珠落入蒸发皿内的细沙上,液珠冷却后变为黑 色固体。 ①②③④ (3)写出下列操作或物质的作用:内层纸漏斗底部剪一个孔:          ;蒸发皿盛沙:_____________________; 镁条:           ;氯酸钾:______ 使熔融物易于落下 防止溅落物炸裂蒸发皿 引燃剂 助燃剂 4、冶炼金属常用以下几种方法: (1)以C或H2、CO作还原剂还原法;(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 适宜的冶炼的方法。 Al:______ Hg:______ Mg:______ Mn:______ Cu:______ (3) (3) (1) (2) (4) 查看更多

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