金属矿物的开发利用(课件)

思考
➢ 为何人类社会先进入青铜时代，后进入铁器时代？
➢ Al是如何100多年前的“王谢堂前燕”飞入了今天的 “寻常百姓家”？
电解法
热还原法
热分解法 物理方法
K Ca Na Mg Al Zn Fe Sn Pb (H) Cu Hg Ag Pt Au
金属活动性逐渐减弱
三、合理开发和利用金属矿物资源
人类对金属的需求与日俱增
到“平民”的过程,这完全取决于冶炼铝的工业水平的提高。
第一节 开发利用金属矿物和海水资源
第一课时
金属矿物的 开发利用
一、金属元素在自然界的存在
{ 游离态 （金和铂） 化合态 （绝大多数金属）
金矿
铂矿
生活中的金属
自然界中的金属
黄铜矿 CuFeS2
赤铁矿 Fe2O3
铝土矿 Al2O3
软锰矿 MnO2
c)铝热剂：铝和某些金属氧化物（如
Fe2O3、Cr2O3、V2O5）组成的混合物。
高温
原理： Al ＋某些金属氧化物
金属＋ Al2O3
实验 4 -1 铝热反应
3、应用：①冶炼不如Al活泼的，高熔点的金属
（如钒、镉、锰等）
其 它
高温
_3_V2O5+_10_Al === __6__V__+_5_A__l2_O_3
5、金属冶炼的常见方法
（1）热分解法: 适用于 不活泼 的金属。 如：Hg、Ag
2HgO =△== 2Hg + O2↑ 2Ag2O =△== 4Ag + O2↑
思考：能用热分解法Fe2O3来冶炼Fe吗
高温
Fe2O3 →
Fe + O2↑ 高→温 Fe2O3
(2)热还原法: 适用于 大部分中等活泼 的金属
如：Zn、Fe、Sn、Pb、Cu
高炉炼铁：Fe2O3 + 3CO
高温
===2 Fe +
3C O2
高温
CuO + H2 === Cu + H2O
常见的还原剂：C、CO、H2 、活泼金属Al等
铝热反应炼铁：Fe2O3+ 2Al =高=温= 2Fe + Al2O3
实验 4 -1 铝热反应
操作步骤：1、组装装置； 2、加入2g铝粉，5g氧化铁粉，混合 3、加少量KClO3，插入镁条，点燃。
白钨矿 CaWO4
闪锌矿 ZnS
一、金属元素在自然界的存在
{ 游离态 （金和铂） 化合态 （绝大多数金属）
二、金属的冶炼
金矿
铂矿
自然界中的金属
含有 杂质
黄铜矿 CuFeS2
赤铁矿 Fe2O3
铝土矿 Al2O3
软锰矿 MnO2
白钨矿 CaWO4
闪锌矿 ZnS
1、金属冶炼的一般步骤
矿石富集 金属冶炼
➢ 金、 的冶炼比 简单得多，为何人类没有金 时 代，却有
古代铜的冶炼
高温
孔雀石
Cu2(OH)2CO3
高温
CuO
C
H2O
CO2
Cu CO2
6、其它冶炼方法
黄铜矿 CuFeS2
(1)火法炼铜 Cu2S + O2 高温 2Cu + SO2 (2)湿法炼铜 CuSO4 + Fe Cu + FeSO4
生活中的金属
➢ 金属制品的成分是什么呢？
金属Al的“贵族”前身
如旧
何 飞 入
时 王 谢
1824 年,丹麦化学家奥斯特用钾汞齐还原无水氯化铝,制得了世界上 最早的不纯的铝单质。因此,在之后的许多年,铝的价格极其昂贵。只有国 王等少数贵族拥有它。
而在现代生活中,铝与我们的生活息息相关。铝经历了一个由“贵族”
A、Fe
B、Cu
C、Ag
D、Hg
2. 下列氧化物不能跟铝粉组成铝热剂的是( )
A.WO3
B.MnO2 C.MgO D.V2O5
3. （多选）下列物质在冶炼过程中，需加入还原剂 的是（ ）
A.HgO
B.Al2O3 C.Fe2O3 D.CuSO4
曾经的的金绿水山青银山山 How
冶炼金属对环境有一定污染
今天的矿坑、荒山
三、合理开发和利用金属矿物资源
➢ 加强金属资源的回收和再利用
金属资源可回收
三、合理开发和利用金属矿物资源
金属材料
➢ 减少金属的使用量 ➢ 使用其他材料代替金属材料
复合材料
三、合理开发和利用金属矿物资源
白钨矿 CaWO4
W Ca
实验 4 -1 铝热反应
1、实验现象： a)镁条剧烈燃烧，发出耀眼白光
b)反应剧烈，放出大量热，火星四射
c)纸漏斗下部烧穿 d)有熔融物落入沙中。
反应方程式：Fe2O3+2Al =高=温= 2Fe + Al2O3
2、试剂：
a)引燃剂：镁条 b)助燃剂：KClO3 引发操作：将镁条插入KClO3，点燃镁条
2NaCl (熔融) =电=解= 2Na + Cl2 ↑
MgCl2
(熔融)
电解
===
Mg + Cl2 ↑
2Al2O3 (熔融)冰电=晶=解=石 4Al + 3O2↑
冰晶石：Na3AlF6
➢ 为何不电解熔融态的Na2O,MgO呢？
部分物质熔点( ℃ ) NaCl：801 MgCl2：714 AlCl3：194 Na2O：1130 MgO：2852 Al2O3：2054
“曾青得铁则化为铜”—西汉《淮南万毕术》 “石胆……能化铁为铜”—东汉《神农本草经》
CuSO4溶液
小结
一、金属元素在自然界中的存在形式 二、金属的冶炼步骤及原理
金属的冶炼方法
电解法
热还原法
热分解法 物理方法
K Ca Na Mg Al Zn Fe Sn Pb (H) Cu Hg Ag Pt Au
金属活动性逐渐减弱
金属精炼
除去杂质，提 高矿石中有效 成分含量
得到
得到
粗金属单质 纯金属单质
黄铜矿 CuFeS2
赤铁矿 Fe2O3
铝土矿 AlBiblioteka BaiduO3
软锰矿 MnO2
白钨矿 CaWO4
闪锌矿 ZnS
一、金属元素在自然界的存在
{ 游离态 （金和铂） 化合态 （绝大多数金属）
二、金属的冶炼
1、金属冶炼的一般步骤
金矿
铂矿
游离态的金属
2、物理富集法 适用于 极不活泼 的金属。 如：Pt、Au
马达加斯加街头淘金者
刚果手工金矿开采
一、金属元素在自然界的存在
{ 游离态（金和铂） 化合态（绝大多数金属）
二、金属的冶炼
化合态的金属
3、定义： 利用氧化还原反应将金属从其化合物中 还原出来
4、实质：使金属离子得到电子变成金属原子。
即：Mn+ + ne- → M
黄铜矿 CuFeS2
Cu Fe S
➢ 提高金属矿物的利用率
闪锌矿 ZnS
Zn S
三、合理开发和利用金属矿物资源
1、主要途径：
①提高金属矿物的利用率
③减少金属的使用量
2、回收金属的意义：
①节约矿物资源
③减少环境污染
课堂练习
1．我国古代的湿法冶金术是世界闻名的。我国在 世界上最先应用湿法冶金术冶炼的金属是（ ）
铝 热
__Cr2O3+_2_Al =高=温= _2_C__r __+_A__l2_O_3_
反 应
_3_MnO2+_4_Al
高温
===
__3_M__n_+_2__A_l2_O_3
②焊接钢轨
铝热反应中 Al如何冶炼
(3)电解法
导电
电解质的水溶液
适用于 非常活泼 的金属。 或熔融态
如：K、Ca、Na、Mg、Al 如何冶炼