金属矿物的开发利用
金属矿物的开发利用教案
金属矿物的开发利用-教案一、教学目标：1. 让学生了解金属矿物的概念、性质和分布情况。
2. 使学生掌握金属矿物勘探、开采和加工的基本方法和技术。
3. 培养学生对金属矿物资源的保护意识和可持续发展观念。
二、教学内容：1. 金属矿物的概念：金属矿物是指在自然界中形成的，含有一定量的金属元素的矿物。
2. 金属矿物的性质：金属矿物的物理性质、化学性质和晶体结构。
3. 金属矿物的分布：金属矿物的地理分布和品位分布。
4. 金属矿物的勘探：地质勘探方法、地球物理勘探方法和地球化学勘探方法。
5. 金属矿物的开采：露天开采和地下开采技术。
三、教学方法：1. 讲授法：讲解金属矿物的概念、性质、分布、勘探和开采等方面的知识。
2. 案例分析法：分析典型的金属矿物勘探和开采案例，使学生更好地理解和掌握相关知识。
3. 小组讨论法：引导学生分组讨论金属矿物资源保护和发展的问题，培养学生的团队协作能力和解决问题的能力。
四、教学准备：1. 教材：《金属矿物的开发利用》2. 课件：金属矿物的图片、勘探和开采的视频资料等。
3. 实物模型：金属矿物的标本和模型。
五、教学评价：1. 课堂问答：检查学生对金属矿物概念、性质、分布、勘探和开采等知识的掌握情况。
2. 小组讨论报告：评估学生在小组讨论中的表现和提出的解决方案。
3. 课后作业：布置有关金属矿物开发利用的练习题，检验学生对知识的运用能力。
六、教学内容：6. 金属矿物的加工：金属矿物的选矿、冶炼和加工技术，包括浮选、磁选、重选等方法。
7. 金属矿物加工过程中的环保问题：金属矿物加工过程中产生的废气、废水和固体废弃物的处理和处置方法。
8. 金属矿物的综合利用：金属矿物的伴生矿利用、尾矿利用和废旧金属回收技术。
9. 金属矿物资源的政策和法规：国家对金属矿物资源的保护政策、勘探和开采许可制度、资源税制度等。
10. 金属矿物资源的可持续发展：如何合理开发和利用金属矿物资源，实现经济效益和环境保护的双重目标。
第一节 第1课时 金属矿物的开发利用
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3.金属活动性顺序与金属冶炼方法的关系
金属的活动 性顺序 金属原子 失电子能力 金属离子 得电子能力 主要冶 炼方法 电解法 热还原法 K Ca Na Mg Al Zn Fe Sn Pb (H) Cu 强→弱 Hg Ag Pt Au
弱→强
热分解法
物理方法
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【针对训练 2】 如图为铝热反应的实验装置, 请回答下列问题: ( 纸漏斗中铺在氧化铁和铝粉的混合物上面 1) 的物质是 。 ( 引发铝热反应的操作为 2) 。 ( 若将氧化铁换成氧化镁, 3) 该反应能否发生? ( 填“能”或“不能”)理由 , 是 。 ( 铝热反应的用途有哪些? 4) 。 解析: (1)铺在 Fe2O3 和 Al 粉混合物上面的物质是 KClO3, 作用是引发铝热反应。
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资源开发
勿忘环保
中国政府网 2011 年 1 月 19 日报道, 为加强我国稀土、铁矿资源的 保护和合理利用, 根据《矿产资源法》等法律法规, 国土资源部近日决定 在我国离子型稀土资源集中分布的江西省赣州市划定首批稀土矿产国 家规划区, 在钒钛磁铁矿资源集中分布的四川省攀西地区划定首批铁矿 国家规划矿区。其中, 攀枝花钒钛磁铁矿国家规划矿区面积约为 200.76 平方公里, 白马钒钛磁铁矿国家规划矿区面积约为 266.18 平方公里。 作为我国第二大铁矿矿区的攀西地区, 蕴藏着丰富的钒钛磁铁矿资 源。据 2009 年底的统计数据显示, 攀西地区已探明的铁矿石储量矿近 99 亿吨, 钒钛磁铁矿储量近 70 亿吨。
金属矿物的开发利用(答案)
§ 4.1开发利用金属矿物和海水资源 第1课时 金属矿物的开发利用一、选择题：1.工业上冶炼金属一般用热分解法、热还原法和电解法。
选用不同方法冶炼不同金属的主要依据是 A ．金属在自然界中的存在形式 B ．金属元素在地壳中的含量 C ．金属阳离子得电子的能力 D ．金属熔点的高低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200来年的事。
下列跟这个先后顺序有关的是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.下列金属冶炼的反应原理，不正确的是4．下列冶炼方法中，可将化合物中的金属元素还原为金属单质的是 A 、加热Al 2O 3 B 、加热CaCO 3 C 、电解熔融NaCl D 、氯化钠与铝粉高温共热 5.由黄铁矿炼铜的过程中发生了反应：Cu 2S+2CuO 4Cu+SO 2↑。
下列叙述正确的是 A ．该反应从氧化还原反应的电子转移角度看， 与SO 2+2H 2S=3S+2H 2O 是同一类型 B ．该反应从氧化还原的电子转移角度看， 与6NO 2+8NH 3=7N 2+12H 2O 是一种类型 C ．该反应中，氧元素氧化了硫元素A ．2NaCl(熔融)2Na ＋Cl 2↑B ．MgO ＋H 2Mg ＋H 2OC ．Fe 2O 3＋3CO2Fe ＋3CO 2D ．2Ag 2O4Ag ＋O 2↑D．该反应中，Cu2S既是还原剂又是氧化剂6.实验室将9g铝粉跟一定量金属氧化物粉末混合形成．发生铝热反应之后，所得固体中含金属单质18g，则该氧化物粉末可能是①Fe2O3和MnO2②MnO2和V2O5③Cr2O3和V2O5④Fe3O4和FeO．A. ①②B. ②③C. ③④D. ①④二、非选择题：7.已知有关物质的熔、沸点数据如下表：MgO Al2O3MgCl2AlCl3熔点/℃ 2 852 2 072 714 190(2.5×105 Pa)沸点/℃ 3 600 2 982 1 412 182.7请参考上述数据回答下列问题：工业上常用电解熔融MgCl2的方法生产金属镁，电解Al2O3和冰晶石熔融混合物的方法生产铝。
金属矿物的开发利用
K Ca Na Mg Al Zn Fe Sn Pb (H) Cu Hg Ag Pt Au
电解法
热还原法
热分解法 物理提 取法
随堂训练
1.下列各种冶炼方法中，可以制得相应金属的是
A、加热氧化铝 B、加热碳酸钙 C、电解熔融氯化钠 D、氯化钠与铝粉高温共热
C
随堂训练
2. 宋朝初期，我国已将湿法炼铜应用于生产，其 反应原理为（ C ） A、CuO+H2==Cu+H2O B、CuO+CO==CO2+Cu
（1）热分解法：对于不活泼金属，由于其化合物不稳定， 常采用加热分解的方法冶炼。
2HgO 2Hg＋O2 ↑ 2Ag2O 4Ag＋O2 ↑ （2）热还原法：大多数金属的冶炼都是高温下使用还原 剂（如CO、H2、C(焦炭)）还原完成的。 高炉炼铁：Fe2O3 ＋ 3CO ＝ 2Fe ＋ 3CO2
高温
加热
铝热反应的应用：
①铝热反应会放出大量热，可用来冶炼高熔点相对较 不活泼金属（如Fe、Cr、V、Mn等）；②焊接钢轨。
铝热反应的原理可以应用在生产上，如用于焊 接钢轨等。在冶金工业上也常用这一反应原理， 使铝与金属氧化物反应，冶炼钒、铬、锰等
14
其它铝热反应
高温
Fe2O3+2Al === 2Fe + Al2O3 3MnO2+4Al === 3Mn+ 2Al2O3
△ C、Fe+CuSO4==Cu+FeSO 4 △
2NaCl (熔融)
电解
2Na ＋ Cl2 ↑
电解熔融的氯化钠
金属冶炼方法的选择
K Ca Na Mg Al
电解法
Zn Fe Sn Pb (H) Cu
金属矿物的开发和利用
3、热还原法（适合大部分金属）
根据金属的活动性顺序不同，采取不同的冶炼方法
1、热分解法（适合一些不活泼金属） 加热 === 2Hg + O2 ↑
2HgO
加热 2Ag2O === 4Ag + O2 ↑
2、电解法（适合一些非常活泼金属）
MgCl2 (熔融)
电解 === Mg + Cl2 ↑
电解 2Al2O3 (熔融) ==== 4Al + 3O2 ↑ 冰晶石 电解 2NaCl (熔融) === 2Na + Cl2 ↑
感谢您的支持！
地球上的 金属资源是 有限的，必 须合理开发 和利用矿产 资源，加强 金属资源的 回收和再利 用。
1、下列各种冶炼方法中，可以制得相应金属的是（
A、加解熔融氯化钠
D、氯化钠与铝粉高温共热
2、根据金属在金属活动顺序表中的位置
及性质，推测制取下列金属最适宜的方法：
电解熔融的氯化钠
3、热还原法（适合大部分金属） CuO+H2 高温 === Cu + H2O
高温 Fe2O3 + 3CO === 2Fe + 3CO2 ↑
一氧化碳还原氧化铁
铝热反应
注意观察现象
反应现象：镁条剧烈燃烧，放出大量的热，发出耀眼的白光，纸漏斗 内剧烈反应，纸漏斗被烧穿，有熔融物落入沙中。
淮阳中学化学组夏伟
自然界中存在着丰富的矿产资源
含三价铁的红色石英
纤磷锰铁矿
蓝 铜 矿
赤铁矿
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在工业上称为金属的冶炼。
冶炼金属的实质是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。
4.1.1金属矿物的开发利用
3.步骤：矿石的富集→冶炼→精炼
4.方法
①热分解法：适用于Hg及其后面的某些不 活泼金属。
②热还原法：适用于Zn~Cu之间的金属，
常用还原剂为焦炭、CO、H2、较活泼金属
等。 ③热电解法：适用于非常活泼的金属，电
解其熔融盐或其熔融氧化物。
因为氯化铝是共价化合物，故不能用电解
氯化铝来制备铝单质！ 之所以能用Na与KCl反应制备K，是因为在 850℃时，K为蒸汽，把K蒸汽抽走，将使
人类在约6000年前开始冶炼利用Cu，约 3000年前开始冶炼利用Fe，而在约200 年前才开始冶炼和利用Al。
4.1.1金属矿物的开Байду номын сангаас利用
一. 金属在自然界的存在状态
在金属化合物中，金属元素都显正价。
二. 金属冶炼
1.概念
2.原理：氧化还原反应，金属离子得电子被还 原成金属原子，金属原子聚集成金属单质。
平衡向右进行，反应得以进行。
④其他方法：物理法、湿法冶金
三. 铝热反应
1.操作
2.现象：当外露部分镁条刚刚燃烧完时，纸漏
斗内的混合物立即剧烈反应，发出耀眼的光芒，
产生大量的烟。纸漏斗被烧破，有红热的液珠
落入蒸发皿的沙子上，液珠冷却后变为黑色固 体。
3.原理 ①反应
②镁条的作用：每条燃烧提供热量，并促 使KClO3发生分解。（引燃物） ③KClO3的作用：KClO3分解放出O2，使镁 条剧烈燃烧，单位时间内放出更多的热量， 以引发Al与Fe2O3的反应。（助燃物）
④铝热剂：铝粉与某些金属氧化物组成的混合物。 ⑤铝热反应：铝热剂在高温下发生剧烈反应并放 出大量热量的化学反应。 ⑥铝热反应中铝是还原剂，另一种氧化物是氧化 剂。 4.应用：①冶炼难熔金属（V、Cr、Mn等） ②焊接钢轨等。
金属矿物资源的开发和利用研究
金属矿物资源的开发和利用研究金属矿物资源是人类经济社会发展的基础和重要支撑。
近年来，随着科技的进步和技术的不断更新，矿物资源的开发和利用已经成为一个不可避免的趋势。
而在这一过程中，我们不仅需要考虑矿物资源的类型和储量，还需要注重开发和利用的方法，减少对环境的破坏和对人类的危害。
一、金属矿物资源的类型与分布金属矿物资源广泛分布于全球各地，主要包括铜、铝、铁、铅、锌、锡和金、银等。
其中，中国地质资源丰富，矿产储量位居世界前茅。
例如，中国的铀、煤、镍、铁、铜、铝、锌等矿藏储量均居世界前列，而且还有独具特色的稀有金属矿藏，如钨、锂、锆、铌等，其中许多矿床还具有较高的工艺综合效益，具有很大的开发与利用前景。
二、金属矿物资源的开发和利用现状1.传统采掘方式传统的矿物采掘方式主要依靠人工实现，工作条件恶劣，容易发生工伤和安全事故。
此外，高强度的开采方式也会影响矿物质量和储量，导致巨大的资源浪费。
2.新兴开采技术新兴的矿物采掘技术主要依靠现代科技和机械设备进行，能够大量提高采矿效率和资源利用率。
其中，长壁式开采技术、综采工作面、GPS导航技术、3D打印技术等都是最新的技术突破，为矿物开发和利用带来了全新的可能。
三、金属矿物资源开发利用存在的问题1.环境污染严重传统的开采方式往往会带来较严重的环境污染，例如土壤沉积物、废水、垃圾和化学品等物质等会对附近的环境带来不良影响，有时甚至会引发水土流失和生态平衡破坏。
2.资源浪费传统的采矿方式也容易导致矿物资源大量浪费，例如，现在还有大量的煤矿采掘方式是以人为驱动的，不仅效率低下，而且还会浪费大量的资源和能源。
四、金属矿物资源开发利用对策1. 确立科学合理的开发利用原则金属矿物资源的开发和利用需要符合绿色、生态、可持续的发展原则，避免大规模的环境污染和资源浪费，采用先进的技术手段，合理激发矿产资源的潜力，增加综合效益。
2. 严控污染环境和资源浪费为了避免环境污染和资源浪费，政府应加强行业准入、产业监管和责任追究，通过建立绿色矿业标准体系，规范矿业和矿业企业的行为，并在采矿过程中进行环保审批和评价。
化学必修2第四章金属矿物的开发和利用课件
B．往淡水中加入NaCl等配成人造海水，可用于海 产品的长途运输
C．赤潮主要是由工农业生产和生活废水引起沿海 水域的富营养化而造成的
D．海洋经济专属区的资源开发可获得Fe、Co、K 、Au、Mg、B等金属
碘的提取
海藻中含有丰富的碘元素(以 I－形式存 在)。实验室中提取碘的流程如下： 海藻 ―灼―烧→
（1）称取3g干海带，用刷子把干海带表面的附着 物刷净（不要用水洗，有I-）。 将海带剪碎， 用酒精润湿（便于灼烧）后，放在坩埚中。
（2）用酒精灯灼烧盛有海带的坩埚，至海带完全 成灰，停止加热，冷却。
（3）将海带灰转移到小烧杯中，再向烧杯中加入 10ml蒸馏水，搅拌，煮沸2min－3min，使 可溶物溶解，过滤。
海藻灰
―浸―泡→
悬浊液
――①→
含I－的 溶液
适―量―②C→l2
含I2溶液
――③→
碘的有 机溶液
―→
晶体碘
(1)实验操作③的名称是萃__取__分___液_，所用 主要仪器名称为_分__液__漏__斗_。
(2)提取碘的过程中，可供选择的有机试
剂是_B__、__D_(填序号)。
A．酒精(沸点78 ℃) B．四氯化碳(沸点77 ℃) C．甘油(沸点290 ℃) D．苯(沸点80 ℃)
2.热还原法
高温
Fe2O3+3CO == 2Fe+3CO2
加热
CuO+ H2 == Cu+H2O
要点二 铝热反应 1．反应实验
实验 操作
实验 现象
镁条剧烈燃烧，放出一定的热，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，并发出耀眼的白光。 纸漏斗的下部被烧穿，有熔融物落入沙中
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采用一定方法Biblioteka 提炼纯金属还原出金属的难易由什么决定？
金属越活泼，越易失电子，该金属离子就越难得电子， 还原出该金属越难 。
结论
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
K Ca Na Mg Al Zn Fe Sn Pb (H) Cu Hg Ag Pt Au
结论
①金属位置越靠后，其化合物越易被还原，用 一般的还原方法即可。
——金属冶炼
二、金属的冶炼
1.定义 将金属从其化合物中还原出来，使之转变为单质
的过程，称为金属的冶炼。
2.实质 用还原剂将金属从矿物中还原出来
Mn+ + ne- = M
二、金属的冶炼
3.金属冶炼的步骤 ➢矿石的富集
除去杂质，提高矿石中有用成分含量
➢冶炼
利用氧化还原反应，在一定条件下，把金属离子还原成单质
②金属位置越靠前，其化合物越难被还原，要用 较强的还原手段来还原。
三、金属的冶炼方法
1.物理提取法
美人首饰侯王印，尽是沙中海底来。
沙里淘金
原理：金的质量较沙重,在淘去
粗沙后，用水银滚动吸附金，水 银是已知唯一可以粘附金的物质。
适用于极不活泼的金属——Pt、Au
三、金属的冶炼方法
2.化学方法
①热分解法
AlCl3为共价化合物，熔融态不导电
电解氯化钠溶液能制得钠吗？ 不能
三、金属的冶炼方法
③热还原法
原理：在高温下发生氧化还原反应，用还原剂将金属从它们的
化合物中还原出来。
CuO + H2 =高=温= Cu + H2O
高温
Fe2O3 + 3CO === 2Fe + 3CO2
高温
Cr2O3 + 2Al === 2Cr + Al2O3
现象 原理
镁条剧烈燃烧，放出大量的热，发出耀眼的白 光，纸漏斗内剧烈反应，纸漏斗被烧穿，有熔 融物落入沙中——铁。
高温
2Al+Fe2O3===2Fe+Al2O3
镁条： 引燃剂 氯酸钾： 助燃剂 氧化铁和铝粉的混合物： 铝热剂
结论：一些活泼的金属也
可作还原剂还原金属。
其他铝热反应
高温
3MnO2+4Al ===3Mn+ 2Al2O3
金属矿物的开发利用
一、金属在自然界中的存在
➢ 游离态：极少数不活泼金属
如：铂、金等
➢ 化合态：多数较活泼金属
如：铝以铝土矿形式、铁以铁矿石形式存在
金属在自然界中的存在
游
金
铂
离
态
金
属
矿
银
陨
铁
金属在自然界中的存在
大多数金属以 化合态存在
白云石 CaMg(CO3)2
辰砂 HgS
菱镁矿 MgCO3
如果需要金 属单质，怎 么办？
强
弱
电解法
热还原法
热分解法
金属资源的可金持属资续源发的可展持续发展
据估计一些矿物可供开采的年限
1.假如你是我县国土资源局局长，你认为金属资源的回收 利用可以采取哪些措施？
2.假如你是一名普通老百姓，你觉得在金属资源的保护方 面可以做些什么？在日常生活中应注意什么？
四、金属资源的可持续发展
➢ 加强金属资源的回收和再利用 ➢ 提高金属矿物的利用率 ➢ 减少金属的使用量 ➢ 使用其他材料代替金属材料
电解
2NaCl（熔融）=== 2Na+Cl2↑
镁、铝等非常活泼金 属的冶炼。
电解熔融物：适用于活泼金属的冶炼，炼得的金属纯度
高，耗电量大，生产成本高。熔融物属于离子化合物。
AlCl3的熔点为 190℃，Al2O3的熔点为 2045℃，为什么 用电解 Al2O3的方法制取金属铝，而不用电解 AlCl3的方 法呢？
葛洪《抱朴子》：丹砂烧之成水银
加热
2HgO == 2Hg + O2↑ 2Ag2O 加=热= 4Ag + O2↑
适用于金属活动性顺序表中 不活泼金属的冶炼，如Ag、 Hg的冶炼。
三、金属的冶炼方法
② 电解法
2Al2O3（熔融）=冰电=晶解=石 4Al+3O2↑ 适 用 于 钾 、 钙 、 钠 、
MgCl2（熔融）=电=解= Mg+ Cl2↑
为铝具有( D )
A、两性
B、导电性好
C、熔点低
D、还原性，在冶炼反应中放出大量的热
谢谢！
高温
Cr2O3+2Al ===2Cr+ Al2O3
高温
3Co3O4+8Al ===9Co+ 4Al2O3
铝热反应原理的应用
焊接钢轨
冶炼钒、铬、锰等金属
金属的冶炼方法
总结：不同金属冶炼方法的选择 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：
K Ca Na Mg Al Zn Fe Sn Pb（H）Cu Hg Ag
适用于金属活动性顺序 表中介于Zn和Cu之间的 金属的冶炼
实验探究——铝热反应
实验步骤：
1.把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。取出内层滤纸，在底部剪一个小孔后用 水润湿，再套回原处，并架在铁圈上，（如右图所示） 下面放置一盛沙子的蒸发皿。 2.将5 g干燥的氧化铁粉末和2 g铝粉均匀混合后放入 纸漏斗中，上面加少量氯酸钾中间插一根用砂纸打磨 过的镁带。 3.用燃着的小木条点燃镁带，观察现象。
1.下列化学反应在金属冶炼工业中还没有得到应用的
是( D )
A．2NaCl(熔融) 2Na＋Cl2↑ B．2Ag2O 4Ag＋O2↑ C．Fe2O3＋3CO 2Fe＋3CO2 D．Al2O3＋3C 2Al＋3CO↑
2.不能用热分解法制得的金属是（ AC）
A、铁 B、银 C、镁 D、汞
3.铝能用于冶炼难熔的金属（如铁、钒、锰等），这是因