金属矿物的开发利用(最终版）.ppt

第四章 化学与自然资源的开发利用 第一节开发利用金属矿物和海水资源 金属的冶炼 利用金属矿物，将其中的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。 金属冶炼的步骤 第一步：矿石的富集。 第二步：冶炼。 第三步：精炼。 金属冶炼的方法 实质是还原的方法。金属阳离子得电子变成金属原子 金属的化学活动性不同，金属阳离子得电子的能力也不同。 三种冶炼方法。 提高金属矿物的利用率 减少金属的使用率 加强金属资料的回收和再利用 使用其他材料代替金属材料 * * 古代中国劳动人民用木炭炼铁 黄铜矿 CuFeS2 菱镁矿 MgCO3 黄铁矿FeS2 磁铁矿Fe3O4 蓝铜矿 赤铁矿 Fe2O3 Cu2(OH)2CO3 天然金Au 自然界中金属元素多数以 形式存在,少数以 形式存在. 萤石 CaF2 化合态 游离态(Au、Pt) 现代使用的金属—铝、铁合金等多样化的材料 什么是金属的冶炼 什么是金属的冶炼？ 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的过程。 金属冶炼的实质是什么？ 实质是将金属阳离子还原为金属单质 M n+ M 得电子，被还原 + ne- 不活泼的金属 K、Ca、Na、Mg、Al、 Zn、Fe、Sn、Pb、(H)、Cu、 Hg、Ag、Pt、Au 非常活泼的金属 一般活泼的金属 金属活泼性不同，金属冶炼的方法不同。 人类使用金属的历史 铜、铁、铝是人类目前使用较多的金属，这些金属被利用的先后次序是怎样的？ 铜-----铁-----铝 冶炼金属的方法 要根据金属的活动性顺序不同，采取不同的冶炼方法。 —金属活动性顺序表中氢以后的金属 2HgO==2Hg+ O2↑ 2Ag2O==4Ag+ O2↑ Fe2O3+3CO===2Fe+3CO2 高温 高温 CuO+H2===Cu+H2O 高温 Cr2O3+2Al===2Cr+Al2O3 3、电解法 电解 2NaCl (熔融) ==== 2Na+Cl2↑ 高温 2CuO+C===2Cu+CO2 ↑ —大多数金属（活动性介于Zn-Cu的金属） 常见还原剂：焦炭、CO、H2、活泼金属如Al等 电解 2Al2O3（熔融）==== 4Al+3O2↑ 冰晶石 －钾、钙、钠、镁、铝等活泼金属的冶炼 MgCl2 (熔融) === Mg + Cl2 ↑ 电解 1、热分解法 2 、热还原法 金属冶炼方法 K Ca Na Mg Al Zn Fe Sn Pb Cu Hg Ag Pt Au 原子失电子能力 离子得电子能力 冶炼方法 还原剂或相应措施 由强到弱 由弱到强 电解法 热还原法 加热法 富集法 直流电 H2,CO,C,Al, (Δ) Δ 物理或化学方法 铝热反应 1.取二张滤纸叠成漏斗状 。 2.内层滤纸底部剪一小孔后用水润湿。 3.把滤纸架在铁圈上,下面放置一盛沙子的蒸发皿。 4. 把混合物（5g氧化铁+2g铝粉）放入纸漏斗中。 5.在混合物上面加少量氯酸钾固体,中间插一根用砂纸打磨过的镁条。 6.用火柴点燃镁条。观察现象。 实验步骤: 1. 2.参加反应的是____和____ ,它们混合物叫________. 3.镁条的作用是_______. 4.氯酸钾的作用是________. 5.此反应证明____作还原剂,此反应叫______反应. 6.此反应有什么特点? 7.铝热反应有什么实际应用?（参考铝热反应的特点） 1.现象：镁条剧烈燃烧，并发出耀眼的光芒。纸漏斗下部被烧穿，有红热的熔融物落入沙中，待熔融物冷却后，除去外层熔渣，可以发现落下的是铁珠。 铝 氧化铁 铝热剂 引燃物 助燃剂 铝 铝热 反应放出大量的热，产生高温。 关于实验的几点内容： 3V2O5+10Al === 6V + 5Al2O3 高温 其它铝热反应: 3MnO2+4Al === 3Mn+ 2Al2O3 高温 Cr2O3+2Al === 2Cr + Al2O3 高温 V、Mn、Cr的熔点比较高 铝热反应的应用 2.冶炼高熔的金属， 如冶炼钒、铬、锰等 1.焊接钢轨 金属的回收和资源保护 资源保护的主要途径 （1）节约矿物资源；（2）节约能源；（3）减少环境污染 （1）废旧钢铁用于炼钢；（2）废铁屑用于制铁盐；（3）定影液用于回收银 回收金属的实例 回收金属的意义 以铝为例，生