资源简介

(共29张PPT)
第一节 自然资源的开发利用　
第1课时 金属矿物的开发利用
人教版必修第二册
学习目标
1. 了解金属在自然界中的存在形态，熟知金属冶炼的方法及其原理，掌握铝热反应的原理和实验。
2. 以金属矿物的开发和利用为例，认识化学方法在实现物质间转化中的作用，体会保护金属资源的重要性。
学习目标
1．通过金属冶炼原理的学习和冶炼方法的归纳，理解氧化还原反应在金属矿物开发中的应用，构建金属冶炼的思维模型。培养学生“证据推理和模型认知”的学科素养。
2．体会化学在自然资源开发和利用中的意义和作用，解释化学与可持续发展的重要关系，树立资源保护意识及合理开发意识。培养学生“科学态度和社会责任”的学科素养。
素养目标
情境引入
自然资源与可持续发展
多功能军工刀
高压钠灯
铜导线
铁锅
不锈钢锅
钛合金羽毛球拍
镍合金门锁
铂合金首饰
钠钾合金
用途广泛的金属材料
情境引入
情境引入
思考与交流：
如果你是一名金属冶炼工业的技术人员，要进行金属冶炼，你都会考虑哪些问题呢？
1.生活中常用到哪些金属？
2.它们在自然界常以什么形态存在？
3.金属冶炼的方法是什么？
教学过程
一、金属在自然界中的存在形态
铝
铁
陨铁
金
铂矿
(3)在地壳中，含量最高的金属元素是____，其次是____。
1. 极少数的不活泼金属(金、铂等)以游离态的形式存在。
教学过程
铝
铁
2. 绝大多数金属元素以化合物的形式存在于自然界。
(3)在地壳中，含量最高的金属元素是____，其次是____。
黄铜矿(CuFeS2)
赤铁矿(Fe2O3)
铝土矿 (Al2O3)
软锰矿(MnO2)
钨锰铁矿
孔雀石[Cu2(OH)2CO3]
教学过程
二、金属的冶炼
1.定义：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。
2.实质：
Mn+(化合态）
得电子，被还原
M（游离态）
教学过程
3.方法：
二、金属的冶炼
金属越不活泼，金属阳离子的氧化性越强，金属越容易被还原出来
教学过程
(1)物理方法——富集法 适用于极不活泼的金属（如：铂Pt、金 Au ）
马达加斯加街头淘金者
刚果手工金矿开采
思考：沙里淘金的分离原理？
《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：金的密度比沙大，淘去粗沙后得砂金。
教学过程
(2)热分解法——适用于不活泼的金属（Ag、Hg）
古代炼丹术士葛洪的《抱朴子》中“丹砂(HgS)烧之成水银”
古法炼汞
古法炼银
教学过程
信州铅山县有苦泉，流以为涧。其水熬之，则成胆矾，烹胆矾则成铜。熬胆矾铁釜，久之异化为铜。——沈括《梦溪笔谈》
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》
① 铜的冶炼
湿法炼铜
火法炼铜
（3）化学法——热还原法（大部分活泼金属）
常用还原剂：C、H2 、CO、 活泼金属
教学过程
教学过程
（3）化学法——热还原法（大部分活泼金属）
②高炉炼铁：
教学过程
③铝热法炼铁
教学过程
②铝热法炼铁
【实验原理】
2Al + Fe2O3 ==== 2Fe + Al2O3
高温
思考：镁条与氯酸钾的作用是什么？蒸发皿为什么要铺一层沙子？
作为引发剂，提供高温条件；
防止滴落的高温熔融物使蒸发皿炸裂
教学过程
铝热反应的实际应用
① 冶炼高熔点金属，如铬、锰、钨、钒等
② 金属焊接，如焊接钢轨
3MnO2 + 4Al ==== 3Mn + 2Al2O3
高温
高温
Cr2O3 + 2Al ==== 2Cr + Al2O3
教学过程
(4)电解法——适用于很活泼的金属（K Ca Na Mg Al ）
①制Na： 。
②制Mg： 。
③制Al： 。
教学过程
思考与交流：
制备镁、铝时，原料为什么选择 MgCl2 、Al2O3，而不选择MgO、AlCl3？
根据信息：
提示：AlCl3 是共价化合物
教学过程
某地探明有大量铝土矿（主要成分为Al2O3,还含有Fe2O3等杂质），现你作为该厂特聘人员，协助完成金属铝得冶炼：
Al2O3(Fe2O3)
NaOH溶液
过滤
NaAlO2
CO2
过滤
Al(OH)3
加热
Al2O3
电解
Al
铝土矿
氧化铝
电解铝
净化
精炼
铝锭
提纯
电解
教学过程
二、合理开发和利用矿物资源
（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
原 因
（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
措 施
典例1．
从石器、青铜器到铁器时代，金属的冶炼体现了人类文明的发展水平。如图表示了三种金属被人类开发利用的大致年限，之所以有先后，主要取决于(　　)
A．金属的导电性强弱 B．金属在地壳中的含量多少
C．金属的化合价高低 D．金属的活动性强弱
【答案】D
【解析】由于人类掌握科学知识的局限性，越活泼的金属越难以冶炼，故发现年代越晚。
课堂练习
典例2．
下列说法中，正确的是(　　)
A．简单地说，金属的冶炼就是把金属单质从其矿物中分离出来
B．金属冶炼过程中，被冶炼的金属只能被氧化
C．金属冶炼过程中，被冶炼的金属只能被还原
D．金属冶炼过程中，被冶炼的金属既可被氧化，也可被还原
【答案】C
【解析】金属冶炼的原理是利用氧化还原反应，把金属矿物中的金属阳离子还原成金属单质，因此，金属冶炼过程中，被冶炼的金属只能被还原。
课堂练习
典例3．
下列金属冶炼原理错误的是(　　)
【答案】B
【解析】Na、Mg通常用电解法制取，Fe用还原剂法制取，Hg可用加热其化合物的方法制取。Mg的活动性比H2强，H2不能置换出Mg，B项错。
课堂练习
典例4．
如下图所示，用两张圆形滤纸分别折叠成漏斗状套在一起，使四周都有四层。把内层漏斗取出，在底部剪一个孔，用水润湿，再跟另一纸漏斗套在一起，架在铁圈上，下面放置盛沙的蒸发皿。把5 g炒干的氧化铁粉末和2 g铝粉混合均匀，放在纸漏斗中，上面加少量氯酸钾并在混合物中间插一根镁条，用小木条点燃镁条。观察发生的现象。通过以上实验信息，回答下列问题。
(1)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。
(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，火星四射；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。
课堂练习
教学过程
(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：______________________________________________________________。
(4)如何用简单的方法证明生成物中有金属铁？ 。
【答案】(1) 　 Fe2O3　Al　铝热　
(2)①②③④　
(3)使熔融物易于落下　防止溅落物炸裂蒸发皿　
引燃剂，引起氯酸钾分解　助燃剂，为镁条继续燃烧提供氧气，引发铝热反应　
(4)用磁铁吸引生成物，磁铁上有黑色物质被吸附，则证明生成物中有金属铁。
课堂小结
课后小任务
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。
感 谢 倾 听　

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