《开发利用金属矿物》
金属矿物的开发利用
电解法:适用于钾、钠、钙、铝等活 泼金属的冶炼。
电解
2NaCl（熔融）====2Na+Cl2↑
电解
2Al2O3（熔融）====4Al+3O2↑
电解
MgCl2（熔融）====Mg+中 部的金属冶炼
原理：在高温下发生氧化还原反应， 常用的还原剂有焦炭、一氧化 碳、氢气等。以及一些活泼金 属也可做还原剂。
第一节 开发利用金属资源和海水资源
第一课时
金属矿物的开发利用
教学目标
1、了解金属冶炼的实质、方法 2、通过比较不同金属的冶炼，理解不同
活动性的金属冶炼方法不同的原因 3、了解金属的回收利用与资源的保护
自然资源与可持续发展
我国21世纪初可持续发展的总 体目标是：可持续发展能力不断增 强，经济结构调整取得显著成效， 人口总量得到有效控制，生态环境 明显改善，资源利用率显著提高， 促进人与自然的和谐，推动整个社 会走上生产发展、生活富裕、生态 良好的文明发展道路。
金属的回收和资源保护
如何从废铝罐制取明矾？
废旧钢铁用于炼钢； 金属回收的实例 废铁屑用于制铁盐；
定影液用于回收银
练习：
古代的“药金”外观与金相似，常被 误以为是金子，冶炼方法如下，将碳 酸锌、赤铜（Cu2O），木炭按一定比例 混合，加热到8000C充分反应后得到金 光闪闪的“药金”。
（1） “药金”的主要成分是 ________
（2）有关冶炼“药金”的化学方程式
实验探究
铝热反应：1、步骤 2、实验现象 3、实验原理
高温
2Al+Fe2O3 2Fe+Al2O3
注： 1、镁条、氯酸钾的作用：引燃剂
｛焊接钢轨
2、铝热反应 冶炼
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。
《开发利用金属矿物和海水资源》课件
一位遇上海难的水手;随着木排在海上漂流; 他用完了
淡水;感到异常口渴;但他不喝海水;因为他知道海水会致
命; 原因是
D
A 海水有苦涩味;根本喝不下去
B 海水中含有多种盐;能使肠胃腐烂致人死亡
C 海水中有许多微生物;有些微生物能致人死亡
D 海水会造成人体水分从血液和组织内脱离出来;进入肠 胃中;使人脱水死亡
快炼有速多阅少读种课金方本属法88活;页分动内别性容是顺;什找序么出金适属用冶于 K C金a 属Na活M动g A顺l Z序n F表e 中Sn的Pb哪H些Cu金H属g Ag Pt Au
金属活动性由强逐渐减弱
二 金属冶炼的方法的选择 1热分解法 2热还原法 3电解法
K Ca Na Mg Al Zn Fe Sn Pb H Cu HHggAAgg
1 海水淡化
原理：加热到 水的沸点;液态水 变为水蒸汽与海水 中的盐分离;水蒸 汽冷凝得到淡水
海水蒸馏原理示意图
太阳能蒸发海水示意图：
海水晒盐煮海为盐
思考与归纳
提取海带中的碘元素得到单质碘
海水
生物 富集
燃烧
海带 操作1 海带灰
加水 加热
操作2
溶解
悬浊液
过滤
操作3 滤液
CCl4
试剂1
稀硫酸
碘水
过氧化氢溶液
2NaCl (熔融)电═解 2Na + Cl2 ↑
练习: 写出电解MgCl2 Al2O3的化学方程式
MgCl2 电═解 Mg + Cl2↑
(熔融)
═电解
2Al2O3 冰晶石 4Al +3O2↑
(熔融)
小结
金属活动性顺序与金属的冶炼方法 金属单质的还原性减弱;金属离子的氧化性增强
人教版《开发利用金属矿物和海水资源》公开课课件
4 、金属的回收利用
Al制易拉 罐
Fe
Cu
回收价格
0.15元／个 2600—3000元／吨 40000—60000元／吨
我国金属资源储量丰富，为什么还 要大力提倡金属的回收再利用呢？
二 海水资源的开发利用
“善海待洋地4约球月占，2地2从日球身—表边—面的地积小球的事日7做1%起！”
资料:
海底石油:1350亿吨 天然气：140万亿立方米 镁、钾、铀、锶等矿物：5亿亿吨（液体矿山） 锰结核：3万亿吨; 鱼虾贝藻：6亿吨/年，现在捕捞量9000万吨/年 波浪能：700亿千瓦 潮汐能：27亿千瓦 重水：200万吨 水：13亿亿吨
蒸发
太阳能 冷凝器
海水
淡水 浓盐水
1
太阳能蒸发装置 示意图
其他淡化技术： （2）、电渗析法
+-
（3）、离子交换法 阳离子交换树脂:HR+Na+=NaR+H+ 阴离子交换树脂:ROH+Cl-=RCl+OH-
H++OH-=H2O
沙特有25座海水淡化站， 淡化水日产量达5.2亿 加仑，满足了全国 70.65%的饮用水需求， 占世界海水淡化总量的 30% 。
Pt Au
金属原子 失电子能力
强
弱
金属离子 得电子能力
弱
强
主要 电解法 热还原法 热分解法 物理
冶炼方法
H2 C CO Al
提炼法
思考？
2008年10月全球爆发金融危机，金价走高，经济惨淡。不少美国人 前往加利福尼亚州淘金，从而掀起了小“淘金热”。图为今年4月8 日几名美国人在加州一条河边淘金。（来源〈环球时报〉）
发出耀眼的白光，纸漏斗的下部被烧穿，有熔融
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
“金属矿物的开发利用”教学设计及反思
讨论合理开 发利用的途 径
教师活动
一
学生活动
设计意 图
、
引出课题 ， 组织小组汇报调查成果
１ 各组分别 以 Ｐ Ｔ和出示矿 物标 本为展示 方 ． Ｐ
通过课前组织学生上 网查询 家
【 投影 １ 家乡金属矿产的种类和分布图
式， 对调查结果进行汇报。
乡金 属矿 产的种类 和分布情 况 ， 分
想 。本课 是在学生学 习了氧化还原 反应 概念以及 钠 、 、 、 铝 铁
用 的调 查报告 ， 学会 收集资料 、 分析资 料 、 括总结 的方法 ； 概 学会运用氧化还原概念归纳一般金属冶炼 的实质和方法。 ３情感态度 与价值观 。认同化学在 自然资源开发和利用 ． 中的意义和作用 ， 形成对化学与可持续发展关 系间的正确认 识， 树立资源保护及合理开发意识 。
五 、 要 教 学 过 程 主
课 的学习有利 于学生将 前面所 学知识 和技 能进 行必要 的梳 理、 归纳 和拓展 ； 有利 于学生加 深体会化 学在综 合利用 自然 资源 中的作用 ， 学会 辩证地看待人类和 自然协调 发展中可能 会遇到的问题 ， 而且为学生进一步学 习选修模块 ２ 化学与技 《 术》 中的第 二单元—— 化学与资 源开发做好 知识 准备 ， 同时 也将对 学生选择 自己未来 升学 和就业方 向产生 一定 的积极
实生产情境 为课程 资源 ， 通过学生 小组课 前对我市金 、 、 铁 铜 矿开发利用现状 的调查研究 ， 课上 以学生汇报调查 报告的形 式展 开 ， 帮助学 生提炼核心 知识 ， 引导学 生完成 有关性 质知
理论指导其 它金属 的冶 炼 怎样冶炼铝 和汞？ 讨论铝和汞 的冶炼方法
２ ． 、 享学习成果 。 倾听 分 二、 回顾比较 ， 概括核心 １ ． 分组讨论。 巩固研究性学 习的成果 ， 经历梳
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（氧化物）
实验4－1 铝热反应
1、镁条的作用是什么？ 2、氯酸钾的作用是什么？
反应现象：镁条剧烈燃烧，火 星四射，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。
铝热剂
Fe2O3+ 2A高l =温== 2Fe + Al O
引燃剂
结论：铝是常用的还原剂，在一定的条件下 与某些金属氧化物反应，把其中的金属还原 成单质。
冶炼方法的选择原则:
简单，实用，节省的原则
1.热分解法
有些不活泼金属仅用热分解法就能制得。 在金属活动性顺序表中，位于铜后面的某些金
属的氧化物受热能分解。
▲
2HgO
==
▲
2Hg
+
O2↑
2Ag2O == 4Ag + O2↑
2．电解法
在金属活动性顺序中，钾、钠、钙、镁、铝等 几种金属的还原性很强，这些金属都很容易失去 电子，而它们的阳离子很难得到电子，因此不能 用一般的方法和还原剂使其从化合物中还原出来， 而只能用电解其熔融盐或氧化物的方法来冶炼。
第四章 化学与自然资源的开发与利用
第一节 开发利用金属矿物和海水资源
一、金属矿物的开发和利用
1、请思考
（1）请同学们列举出常见金属的 名称？越多越好！它们的活动顺序 如何？
（2）、金属元素在自然界中的存 在形式？化合价如何？
除了金、铂等极少数金属外，绝大多数金属以 化合物的形式存在于自然界。在化合物中金属 均为正化合价。
黄铜矿
赤铁矿
铝矿
锰矿
钨矿
锌矿
人们在生活和生产中使用的金属材料多是合 金或纯金属，这就需要把金属从其化合物中 还原出来，用于生产和制造各种金属材料， 这个过程就是金属的冶炼。
2、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。
Mn+ 得电子 M（被还原）
分析:
合理开发和利用矿物资源，主要途径有： 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
……………
1、不同的金属，冶炼方法不同
+n
M
得电子
M （被还原）
因为金属离子的得电子能力不同，所以冶炼方法不同。
2、金属活动 性顺序金属的冶炼
金属活动 K、Ca、Na、 Zn、Fe、Sn、 Hg、Ag、
常见的铝热反应
Fe2O3 + 2Al =高=温= 2Fe + Al2O3 3MnO2 + 4Al =高=温= 3Mn + 2Al2O3 Cr2O3 + 2Al =高=温= 2Cr + Al2O3 3V2O5 + 10Al 高==温= 6V + 5Al2O3
铝热反应的应用
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、锰等等 高熔点金属
顺序
Mg、Al
Pb（H）、Cu
金属失电 子能力
强————————————→弱
பைடு நூலகம்
金属离子 的得电子
弱————————————→强
主要冶炼 电解法
方法
热还原法 热分解法
1、下列各种冶炼方法中，可以制得
相应金属的是（ C）
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
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，
2Al2O3(熔融)=冰电=晶=解石== 4Al + 3O2↑ 2NaCl(熔融) ==电=解= 2Na + Cl2↑ MgCl2(熔融) =电=解== Mg + Cl2↑
3.热还原法 多数金属的冶炼过程属于热还原法。
常用的还原剂有焦炭、一氧化碳、氢气和活泼金属
Fe2O3 + 3CO高=温== 2Fe + 3C2COu2O+ C =加=热= 2Cu +
矿石中的金属是: 化合态(除金铂）
+
nM
得电子, 被还原
0
M
K Ca Na Mg Al Zn Fe Sn Pb(H)Cu Hg Ag Pt
Au 金属失电子能力逐渐减弱
对应阳离子得电子能力逐渐增强
金属活动性不同，所用的还原方法一样吗？
3、金属冶炼的方法
①热分解法:适用于金属活动性顺序表中铜以 后的金属冶炼。 Hg Ag ②电解法:适用于钾、钠、钙、铝等活泼金属 的冶炼。 K Ca Na Mg Al ③热还原法:适用于金属活动性顺序表中部的 金属冶炼 Zn Fe Sn Pb (H) Cu K Ca Na Mg Al Zn Fe Sn Pb(H)Cu Hg Ag
并①写Na出有电关解反法应的②化Z学n 方程加式热还原法 ③Hg 加热分解法④Au 物理提取法
请思考
比较制取金属单质和非金属单质的反应 原理，它们有哪些相同点和不同点？
由于早期炼铝十分困难，所以铝的价格十分昂贵，一度超越金银 之上，直至19世纪上半叶，铝还是欧洲许多高级珠宝店的高档货。
然而自从美国青年化学家霍尔发明电解制铝法后，制铝工 艺不断改进， 现在人们已经熟练掌握了从铝土矿（主要成 分是Al2O3，当然还是有很多 其它杂质的）中冶炼铝的技术了，使得制铝成本大大下降，铝的价格也一 降千丈，走入千家万户。
CO2 Fe2O3 + 2 Al高=温== 2Fe + Al2O3
同种金属可以有不同的冶炼方法: 如 Cu 既可用 还原法, 也可用电解法, 根据其不同用途选择不同 的冶炼方法。
活泼
中等活 不活泼
K Ca Na Mg Al Zn Fe Sn Pb（H）Cu Hg Ag
电解法
（氧化物、氯化物）
（C、CO、H2、Al等）