第一节 开发利用金属矿物质和海水资源（1）

2015-10-20 17:02:58   来源：   撰稿：董啸   摄影摄像：    ;  评论：0 点击：

第一节  开发利用金属矿物质和海水资源（1）

【引言】金属元素种类多，分布广，活动性差别大，在自然界的存在形式各异，少数不活泼金属以游离态存在，多数金属以化合态存在。人们在生活和生产中使用的金属材料多是合金或纯金属，这就需要把金属从矿石中提炼出来，提炼的过程就是金属的冶炼过程

第一节  开发利用金属矿物质和海水资源

一、金属矿物的开发利用

【思考】（1）为什么大多数金属在自然界以化合态存在？（2）金属活动顺序你还记得吗？金属活动顺序与金属冶炼有什么关系？（3）金属冶炼指什么？为什么不同金属的冶炼方法不同？

人们日常应用的金属材料，多为合金或纯金属，这就需要把金属从矿石中提炼出来，这就是人们常说的金属的冶炼。

【板书】把金属从矿石中提炼出来的过程叫做金属的冶炼。

【过渡】你能说出金属元素在自然界中的存在有哪两种形态？它与金属的化学性质有何关系？

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，在自然界中能以游离态存在，例如，Au Pt。大多数化学性质比较活泼的金属，在自然界中总是以化合态存在，例如，Na 、Mg、 Al 等。

2、金属冶炼的原理

金属冶炼是工业上将金属从含有金属元素的矿石中还原出来的生产过程。

金属冶炼的原理： 用还原的方法，使金属化合物中的金属阳离子得到电子变成金属原子。        Mⁿ⁺ + ne-   →M

3、金属冶炼的方法

（1）物理方法：Au、Pt在自然界中主要以游离态存在，利用物理方法提取（密度）。淘金就是一种物理提取方法。

（2）化学方法：

金属的活动性不同，可以采用不同的冶炼方法。总的说来，金属的性质越稳定，越容易将其从化合物中还原出来。

根据金属离子得电子能力不同而采用不同的方法。

金属冶炼的方法主要有：

①热分解法：

对于不活泼金属，可以直接用加热分解的方法将金属从其化合物中还原出来，例如：

2HgO2Hg+O₂↑      2Ag₂O4Ag+O₂↑

②热还原法：最常用

在金属活动性顺序表中处于中间位置的金属，通常是用还原剂（C、CO、H₂、活泼金属等）在加热的条件下将金属从其化合物中还原出来，例如：

Fe₂O₃+3CO  2Fe+3CO₂↑ 

 WO₃+3H₂  W+3H₂O

ZnO+CZn+CO↑

 MgO+C  Mg(g)+CO(g)

Fe₂O₃+2Al  2Fe+Al₂O₃（铝热反应）       Fe+CuSO₄=FeSO₄+Cu

实验4—1：铝热反应：

（1）铝热反应的装置：

（2）实验步骤：

（3）实验现象：镁条剧烈燃烧，放出一定的热量，使氧化铁粉末和铝粉在较高温度下发生剧烈的反应。反应放出大量的热，并发出耀眼的光芒。纸漏斗的下部被烧穿，有熔融物落入沙中。待熔融物冷却后，除去外层熔渣，仔细观察，可以发现落下的是铁珠。

铝热反应的应用：冶炼金属；焊接钢轨。

注意：① m（Fe₂O₃）：m（Al）≈3 ：1；② 镁条、氯酸钾的作用：引燃剂。③电解法：

活泼金属较难用还原剂还原，通常采用电解熔融的金属化合物的方法冶炼活泼金属，例如：2NaCl（熔融）  2Na+Cl₂↑

MgCl₂（熔融）  Mg+Cl₂↑      2Al₂O₃  4Al+3O₂↑

说明：①一些对纯度要求较高的不活泼金属也可以采用电解其盐溶液的方法来进行冶炼，例如：2CuSO₄+2H₂O  2Cu+2H₂SO₄+O₂↑

②有些金属可以利用氧气从其硫化物中冶炼出来，例如：Cu₂S+O₂  2Cu+SO₂ (火法冶炼)；Fe＋CuSO₄＝FeSO₄＋Cu（湿法冶炼）

【课堂练习】1、写出下列铝热反应的化学方程式：

    8Al +3 Fe₃O₄   9Fe +  4Al₂O₃

    4Al+3 MnO₂  2Al₂O₃+3Mn

10Al+3V₂O₅  5 Al₂O₃+6V

2、写出冶炼金属的化学方程式：

CuO + C →                Fe₃O₄ + CO →

3、不同金属的冶炼，其冶炼方法也可能不同，主要原因是   (       )

A.金属在自然界的分布不同 B.金属在自然界的含量不同

C.金属在自然界中存在形式不同    D.金属的活动性不同

4、金属冶炼的步骤

⑴ 矿石的富集：除去杂质，提高矿石中有用成分的含量。

⑵ 冶炼：利用氧化还原反应，在一定条件下，用还原剂把金属矿石中的金属离子还原成金属单质。

⑶ 精炼：提高金属的纯度。

5、金属资源的回收和再利用

（1）地球上的金属矿资源的存量与人类需求的矛盾：存量有限且不能再生，人们不断开发、资源不断减少。

（2）金属制品在使用中的变化：金属制品—腐蚀、损坏——废弃物——污染环境。

（3）金属回收的意义

a.减少垃圾量，防止污染环境； b.缓解资源短缺的矛盾。c.废旧利用，提高生产的经济效益。

（4）合理开发利用矿物资源的主要途径：

①提高金属矿物的利用率；

②减少金属的使用量；

③加强金属资源的回收和再利用；

④使用其他材料代替金属材料。

【思考与交流】请同学们共同完成课本90页思考与交流。

〖板书设计〗

第一节  开发利用金属矿物质和海水资源

一、金属矿物的开发利用

1、金属元素在自然界中的存在形式

2、金属冶炼的原理

3、金属冶炼的步骤

4、金属冶炼的方法

（1）热分解法；（2）热还原法：最常用；（3）电解法

5、金属资源的回收和再利用

〖教后记〗 

【课堂练习】

1、下列化工生产原理错误的是 （     ）

 ①可以用电解熔融的氯化钠的方法来制取金属钠 ; 

②可以用钠加入氯化镁饱和溶液中制取镁  ;

 ③炼铁高炉中所发生的反应都是放热的，故无需加热                                    (       )

A.②③    B.①③    C.①②③    D.②

2、从金属利用的历史来看，先是青铜器时代，而后是铁器时代，铝的利用是近百年的事。这个先后顺序跟下列有关的是：①地壳中的金属元素的含量；②金属活动性顺序；③金属的导电性；④金属冶炼的难易程度；⑤金属的延展性   （   ）

A．①③　　B．②⑤        C．③⑤　　 D．②④

3、在冶金工业上，均不能用通常化学还原剂制得的一组金属是     (   )

A.Na、Mg、Al  、Ba             B.Na、K、Zn、Fe

C.Zn、Fe、Cu、Ag             D.Mg、Al、Zn、Fe