资源简介

(共29张PPT)
课时1 金属材料的性能
第三单元 金属材料的性能及应用
思考与交流1
人们在生活和生产中使用的金属材料多是合金或纯金属
金
铂
黄铜矿：CuFeS2
孔雀石：Cu2(OH)2CO3
菱镁矿：MgCO3
菱铁矿: FeCO3
铝土矿：Al2O3
赤铁矿：Fe2O3
一、金属在自然界中的存在形式
游离态
金、铂
化合态
思考与交流1
二、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，这一过程在工业上称为金属的冶炼。
1.原理：
想一想，要使金属矿物转化为金属单质，金属元素的化合价如何变化，发生什么反应？
2.实质：
114053860@
2HgO == Hg+O2↑
1.热分解法
为什么秦始皇帝陵至今未开？
（西汉）司马迁：《史记》，载“始皇初即位，穿治郦山，及并天下，天下徒送诣七十馀万人，穿三泉，下铜而致椁，宫观百官奇器珍怪徙臧满之。以水银为百川江河大海，机相灌输，上具天文，下具地理。以人鱼膏为烛，度不灭者久之。
（东晋）葛洪：《抱朴子》丹砂烧之成水银，积变又还成丹砂 —— 葛 洪《抱朴子》
2Ag2O == 4Ag+O2↑
越不活泼的金属被冶炼的时间越早
问题：人类历史在某种意义上也是一部金属冶炼史，人类冶炼金属的历史年代数据如图 所示，你发现了什么规律
材料1: 日照澄洲江雾开，淘金女伴满江隈。
美人首饰侯王印，尽是沙中浪底来——宋·刘禹锡《浪淘沙》
材料 2: 用矿( 硫化矿，主要成分为 Cu2S) 二百五十 箩…… 入 大 旋 风 炉，连 烹 ( 灼 烧) 三 日 三 夜，方 见 成 铜——明·陆容《菽园杂记》。
材料3：西汉时的炼丹家刘安著的《淮南万毕术》中记载着“曾青得铁，则化为铜”。注：曾青是蓝绿色的硫酸铜溶液。
请阅读以上材料，写出所涉及的化学反应方程式。
2.物理提取法：Au、Pt
Cu2S+O2==2Cu+SO2
CuSO4+Fe=Cu+FeSO4
高温
请回顾所学知识，还有哪些制取单质铜方法？
火法炼铜：
湿法炼铜：
CuO+H2===Cu+H2O
高温
2CuO+C===2Cu+CO2 ↑
高温
3.热还原法
Fe2O3+3CO===2Fe+3CO2
高温
C(焦炭) + O2(空气) = CO2
高温
C(焦炭) + CO2(空气) = 2CO
高温
了解了炼汞、沙里淘金、炼铜和冶铁的相关资料，
我们发现不同的金属有不同的冶炼方法，越不活泼的金属冶炼越简单，说说这与金属的什么性质有关？又是如何关联的
实质：
金属活动性顺序
金属活动性逐渐减弱
金属的还原性逐渐减弱，金属离子的得电子能力逐渐增强
K Ca Na Mg Al Zn Fe Sn Pb (H) Cu Hg Ag Pt Au
探究铝热反应
思考:镁条和氯酸钾的作用分别是什么？
高温
1.反应现象
2.化学方程式
3.反应原理
发出耀眼白光，产生大量的热，纸漏斗被烧破，有红热的液滴滴落到蒸发皿，冷却后成为黑色固体
Fe2O3+2Al === 2Fe + Al2O3
高温
镁条和氯酸钾的作用
①镁条为引燃剂------提供高温
②氯酸钾为助燃剂-----提供氧气
活泼性较强的铝，在一定条件下把活泼性相对弱的金属从其氧化物中还原出来。所以一些活泼的金属也可作还原剂
应用
如果工业上大规模使用铝热法炼铁，是否合适？
问题：铝热反应是吸热反应还是放热反应？
放热反应
1.焊接钢轨。
2.在冶金工业上制备高熔点金属，使铝与金属氧化物反应，冶炼钒（V)、铬(Cr)、锰(Mn)、钴（Co）等
3MnO2+4Al 3Mn+ 2Al2O3
高温
Cr2O3+2Al 2Cr + Al2O3
高温
3V2O5+10Al 6V+ 5Al2O3
高温
铝热剂
3Co3O4+8Al 9Co + 4Al2O3
高温
Fe2O3+2Al 2Fe + Al2O3
高温
思考：铝是地壳中含量最多的元素，但历史上铝为什么这么贵？
材料4：19世纪，法国皇帝拿破仑三世为了显示自己的富有和尊贵，令人给他制造了一顶比黄金更名贵 的王冠——铝王冠。而且，在拿破仑三世的宴会上， 只有王室成员和贵族来宾才能荣幸地用铝匙和铝叉进餐，而地位较低的客人只能使用普通的金制和银制餐具。
材料5：1889年，俄国沙皇赐给门捷列夫一座铝制奖杯，以表彰其编制化学元素周期表的贡献。
铝的冶炼
1746年
法国科学家拉瓦锡证实不能用碳等还原剂使氧化铝还原。
1825年
1886年
美国化学系学生霍尔和法国的埃鲁分别同时发现了“冰晶石—氧化铝熔盐电解法”制备金属铝
1854年
3K+AlCl3 Al + 3KCl
一定条件
3Na+NaAlCl4 Al + 4NaCl
一定条件
K Ca Na Mg Al Zn Fe Sn Pb (H) Cu Hg Ag Pt Au
2NaCl (熔融) === 2Na + Cl2 ↑
使铝的价格大幅降低
霍尔—埃鲁铝电解法
冰
晶
石
〔美〕霍尔 〔法〕埃鲁
书写电解法得到钠，镁、铝三种金属的化学方程式。
MgCl2 (熔融) === Mg + Cl2 ↑
电解
2Al2O3 (熔融) === 4Al + 3O2 ↑
电解
冰晶石
2NaCl (熔融) === 2Na + Cl2 ↑
电解
思考：能用氧化镁和氧化铝作为电解镁、铝的原料吗？
金属冶炼方法与金属活动性关系
问题1：铜比金活泼，钠比铝活泼，但人类使用金的时间晚于铜，冶炼铝的时间晚于钠。
问题2：为什么铁的冶炼比铜晚了几千年，而后面几种金属的冶炼时间却相对集中？
人类冶炼金属的顺序可能与什么因素有关？
（1）金属的活动性；
（2）金属的丰度；
（3）技术水平；
铁矿石比铜矿石的熔点高，铁的还原性更强，炼铁过程需要还原性更强的还原剂和更高的冶炼温度
铝土矿
萤石
氧化铝
冰晶石
铝锭
碳素电极
液态铝
石油焦和沥青焦
电解
计算表明，生产1mol铝消耗的电能至少为1.8×106J，回收铝质饮料罐得到铝与从铝土矿制铝相比，前者的能耗仅为后者的3%～5%。通过对上述数据的分析和比较，结合图8-1和图8-2，你想到了什么？请将你的想法与同学交流。
图8-1铝的成产原理示意图
图8-2 与生产1 kg铝相关联的消耗
用铝土矿生产铝，能耗高，资源消耗量大，在生产过程中会产生大量的废气、废液及废渣，对大气水体及土壤会产生很大污染；而用废旧饮料罐生产铝，能耗低，资源消耗量小，对环境污染很小，变废为宝，既可以减少废旧金属对环境的污染还可以提高矿物有效利用率，是可持续发展的必然要求。
4.合理开发和利用金属矿物资源，主要途径有：
(1)提高金属矿物的利用率。
(2)开发环保高效的金属冶炼方法。
(3)防止金属的腐蚀。
(4)加强废旧金属的回收和再利用。
(5)使用其他材料代替金属材料。
2019年5月20号，习近平总书记赴江西考察调研。考察了位于赣州市的江西金力永磁科技股份有限公司，了解企业生产经营和赣州市稀土产业发展情况。
1.工业上常用电解法冶炼的金属为( )
A.镁 B.铁 C.铜 D.银
A
2.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
B
3.铝能用于冶炼熔点高的金属(如V、Cr、Mn等)，用到的铝的性质是( )
A.银白色金属 B.熔、沸点相对较低
C.导电、导热性能好 D.还原性强，在反应中释放出大量的热
D
4.下列各组金属最适合用H2或CO把它从化合物中还原出来的是( )
A.K、Mg B.Fe、Al C.Fe、Cu D.Hg、Ag
C

展开更多......

收起↑