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必修第二册
第八章
化学与可持续发展
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
【学习目标】
①记住金属冶炼的一般原理，理解不同金属冶炼方法不同的原因。
②掌握金属冶炼的方法（重难点）、铝热反应的原理（难点）。
③了解金属回收和资源保护的意义。
金属矿物
黄铜矿
赤铁矿
铝矿
锰矿
钨矿
锌矿
人类接触使用金属的顺序？
青铜器时代
青铜神树(Cu)
铁器时代
铁制的剑(Fe)
开发使用铝
拿破仑的铝碗（Al）
K Ca Na Mg Al Zn Fe Sn Pb (H) Cu Hg Ag Pt Au
④ 很活泼的金属
③ 较活泼的金属
②不活泼的金属
①很不活泼的金属
开发使用钠
钠单质（Na）
【思考】一般情况下，人类使用金属的年代先后顺序与金属活动性有什么关系？
金属活动性逐渐增强
距今10000年以前
人类发现黄金(Cu)
学生活动一 课前预习
一.自然界中金属的存在形式
(1)金、铂等极少数（不活泼）金属，以 的形式存在。
(2)绝大多数金属以 的形式存在。
将金属矿物中的 从其 中 出来，
用于生产各种 ，
这一过程工业上称之为金属的冶炼。
(1)定义：
(2)实质：
Mn+ M
二.金属冶炼的原理
+ne-
还原反应
把金属 还原成金属 。
（metal 金属）
游离态/单质
化合物
化合物
还原
金属材料
金属
化合物
单质
三.金属冶炼的方法 —— 1.富集法（物理方法）
千淘万漉虽辛苦，
吹尽狂沙始到金。
——《浪淘沙》
K Ca Na Mg Al Zn Fe Sn Pb (H) Cu Hg Ag Pt Au
沙土淘金图
适用范围：①很不活泼的金属
三.金属冶炼的方法 —— 2.热分解法
K Ca Na Mg Al Zn Fe Sn Pb (H) Cu Hg Ag Pt Au
2HgO === 2Hg + O2 ↑
2Ag2O === 4Ag + O2 ↑
HgS === Hg + S
古代炼丹术家葛洪，曾经在他的著作《抱朴子》中记载有“丹砂（HgS）烧之(加热)成水银（Hg）”。
适用范围：②不活泼的金属
【练习】请书写该句话所用的化学方程式
高炉炼铁
同学们之前已经学过高炉炼铁，其主要原料为：三氧化二铁、焦炭（C），主要反应为在高温下CO还原Fe2O3。
【练习】请写出高炉炼铁主要反应的化学方程式
K Ca Na Mg Al Zn Fe Sn Pb (H) Cu Hg Ag Pt Au
适用范围：③较活泼的金属（大部分金属）
【小组讨论1】原料中没有CO，CO是如何产生的？
【小组讨论2】与C相比较，用CO作还原剂的优点是？
①C与O2不充分燃烧
②C在高温下还原CO2
增大反应物接触面积，提高化学反应速率【简记为S↑，v↑】
三.金属冶炼的方法 —— 3.热还原法
【特殊的热还原法】 铝热反应
Fe2O3+2Al 2Fe + Al2O3
高温
Ⅰ.铝热反应：用铝做热还原剂，和金属氧化物反应，
从而获得活泼性不如铝且“高熔点”的金属(Fe、V、Cr、Mn等)。
Ⅱ.原理：
金属置换 金属
【特殊的热还原法】 铝热反应
铝热剂
【练习】写出在高温条件下Al还原Fe2O3，
获得铁单质的化学方程式？
活泼
不活泼
Ⅲ.实验现象和结论：
Ⅳ.用途：
实验现象 实验结论
(1)镁条 ；
铝热反应
为 反应。
(2)反应 大量的热， 并发出 。 (3)纸漏斗被 ， 有 落入沙中。 放热
剧烈燃烧
放出
耀眼的白光
烧穿
熔融物
【特殊的热还原法】 铝热反应
1.冶炼高熔点且活泼性不如铝的金属，如铬 、钒、锰；
2.金属焊接，如焊接钢轨
3.定向爆破
物质 铝 铁 钒 铬 锰
熔点 660℃ 1535℃ 1919±2℃ 1857 ℃ 1244℃
部分金属的熔点
①铝热反应需要高温条件，是否还需要持续加热？
铝热反应为放热反应，放出的热可以维持反应继续进行，
因此不需要持续加热。
②实验中，镁条的作用是什么？
氯酸钾（KClO3）的作用是什么？
镁条燃烧放出大量的热，作引燃剂；
氯酸钾分解提供氧气，作助燃剂。
（独立思考1分钟，再小组讨论2分钟）
③蒸发皿中铺细沙的作用是什么？
防止蒸发皿炸裂、
防止生成的熔融物溅出。
④若将氧化铁换成氧化镁，该反应能否发生？
为什么？
不能。
Mg比Al活泼，
铝不能置换出镁。
三.金属冶炼的方法 —— 4.电解法
工业冶炼镁
【思考】为什么冶炼镁时电解MgCl2而不是MgO？
(已知：MgO熔点为2852 ℃，MgCl2熔点为714℃)
K Ca Na Mg Al Zn Fe Sn Pb (H) Cu Hg Ag Pt Au
适用范围：④很活泼的金属
MgCl2熔点更低，耗能更少，成本更低。
MgCl2 (熔融) Mg + Cl2 ↑
电解
工业冶炼钠
2NaCl (熔融) 2Na + Cl2 ↑
电解
三.金属冶炼的方法 —— 4.电解法
K Ca Na Mg Al Zn Fe Sn Pb (H) Cu Hg Ag Pt Au
适用范围：④很活泼的金属
工业冶炼铝
电解
冰晶石
2Al2O3 (熔融) 4Al + 3O2 ↑
【小组讨论】
①为什么冶炼铝时电解Al2O3 (熔点为2050℃)，而不是AlCl3
( 熔点为190℃，共价化合物AlCl3在熔融状态以分子形式存在)？
②冰晶石在冶炼铝中起什么作用（提示：该反应中冰晶石不作催化剂）？
AlCl3是共价化合物，熔融状态不能导电
降低Al2O3 的熔点，作助熔剂。
三.金属冶炼的方法
1.富集法
2.热分解法
3.热还原法
4.电解法
铝热反应
K Ca Na Mg Al Zn Fe Sn Pb (H) Cu Hg Ag Pt Au
④很活泼的金属
③较活泼的金属
②不活泼的金属
①很不活泼金属
(物理方法)①
结论
一般情况下，金属越活泼，失去电子越 ，该金属阳离子得到电子越 ，还原出该金属就越 ，人类使用该金属的时间也越 。
易
难
难
金属活动性逐渐增强
(化学方法)②③④
晚
(1)在自然界中金属元素都以化合态的形式存在(　　)
×
(2)一般情况下，越活泼的金属元素，人类利用的越晚(　　)
(3)热还原法冶炼金属时，可以用H2将Mg还原出来(　　)
√
×
(4)铝热反应的本质是用铝将比铝活泼性弱的金属从其化合物中置换出来(　　)
(5)可以通过电解熔融的MgO和AlCl3来制备金属Mg、Al(　　)
√
×
1.判断下列说法正误，并说明理由。
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
D
加强废旧金属的回收和再利用
学生活动二
阅读P99页第一自然段，回答问题：
目前金属矿物资源有限，金属冶炼也会耗能，容易污染环境，我们应该如何合理开发和利用金属矿物资源？
第一、提高金属矿物的利用率；
第二、开发环保高效的金属冶炼方法；
第三、防止金属腐蚀
第四、加强废旧金属的回收和利用
第五、使用其他材料代替金属材料等
1.金属铬的冶炼，采用铝热反应将三氧化二铬还原为金属铬，请写出化学方程式？
Cr2O3+2Al = 2Cr + Al2O3
2.金属锰的冶炼，采用铝热反应将二氧化锰还原为金属锰，请写出化学方程式？
3MnO2+4Al =3Mn+ 2Al2O3
3.金属锰的冶炼，采用铝热反应将二氧化锰还原为金属锰，请写出化学方程式？
3V2O5+10Al = 6V + 5Al2O3

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