金屬冶煉的方法

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1、第一節(jié)第一節(jié) 開(kāi)發(fā)利用金屬礦物和海開(kāi)發(fā)利用金屬礦物和海水資源水資源 （1 1）金屬礦物的開(kāi)發(fā)利用金屬礦物的開(kāi)發(fā)利用 本節(jié)課要學(xué)習(xí)的主要內(nèi)容本節(jié)課要學(xué)習(xí)的主要內(nèi)容金屬冶煉的實(shí)質(zhì)金屬冶煉的實(shí)質(zhì) 1金屬冶煉的方法金屬冶煉的方法 2常見(jiàn)金屬的冶煉原理常見(jiàn)金屬的冶煉原理3金屬資源的可持續(xù)發(fā)展金屬資源的可持續(xù)發(fā)展 用已有的化學(xué)知識(shí)用已有的化學(xué)知識(shí)開(kāi)發(fā)利用開(kāi)發(fā)利用自然界的自然界的物質(zhì)資源物質(zhì)資源和能量資源和能量資源，同時(shí)創(chuàng)造新物質(zhì)（主要是高分子），同時(shí)創(chuàng)造新物質(zhì)（主要是高分子）使人類的生活更方便、舒適。在開(kāi)發(fā)利用資源的使人類的生活更方便、舒適。在開(kāi)發(fā)利用資源的同時(shí)要同時(shí)要注意保護(hù)環(huán)境、維護(hù)生態(tài)平衡，走可持

2、續(xù)注意保護(hù)環(huán)境、維護(hù)生態(tài)平衡，走可持續(xù)發(fā)展發(fā)展的道路；建立的道路；建立“綠色化學(xué)綠色化學(xué)”理念：創(chuàng)建理念：創(chuàng)建源頭源頭治理環(huán)境污染治理環(huán)境污染的生產(chǎn)工藝。的生產(chǎn)工藝?；瘜W(xué)研究和應(yīng)用的目標(biāo)化學(xué)研究和應(yīng)用的目標(biāo) 廣義地講，所謂廣義地講，所謂自然資源自然資源，是指在一定時(shí)間、，是指在一定時(shí)間、地點(diǎn)的條件下能夠產(chǎn)生經(jīng)濟(jì)價(jià)值的，以提高人類當(dāng)前地點(diǎn)的條件下能夠產(chǎn)生經(jīng)濟(jì)價(jià)值的，以提高人類當(dāng)前和將來(lái)福利的自然環(huán)境因素和條件的總稱。和將來(lái)福利的自然環(huán)境因素和條件的總稱。可持續(xù)發(fā)可持續(xù)發(fā)展的目標(biāo)展的目標(biāo)是滿足人類需要，強(qiáng)調(diào)人類的行為要受到自是滿足人類需要，強(qiáng)調(diào)人類的行為要受到自然界的制約、強(qiáng)調(diào)代際之間、人類和其

3、它生物種群之然界的制約、強(qiáng)調(diào)代際之間、人類和其它生物種群之間、不同國(guó)家和不同地區(qū)之間的公平。它包括間、不同國(guó)家和不同地區(qū)之間的公平。它包括經(jīng)濟(jì)可經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展，社會(huì)可持續(xù)發(fā)展、資源可持續(xù)發(fā)展、環(huán)境持續(xù)發(fā)展，社會(huì)可持續(xù)發(fā)展、資源可持續(xù)發(fā)展、環(huán)境可持續(xù)發(fā)展和全球可持續(xù)發(fā)展可持續(xù)發(fā)展和全球可持續(xù)發(fā)展等方面。等方面。自然資源與可持續(xù)發(fā)展自然資源與可持續(xù)發(fā)展 請(qǐng)請(qǐng)同學(xué)們列舉出常見(jiàn)金屬的名稱？你知道同學(xué)們列舉出常見(jiàn)金屬的名稱？你知道它們?cè)谧匀唤缰械拇嬖谛问絾?？它們?cè)谧匀唤缰械拇嬖谛问絾?？u少數(shù)化學(xué)性質(zhì)不活潑的金屬，在自然界中能少數(shù)化學(xué)性質(zhì)不活潑的金屬，在自然界中能以游離態(tài)存在，如金、鉑、銅、銀；化學(xué)性質(zhì)以

4、游離態(tài)存在，如金、鉑、銅、銀；化學(xué)性質(zhì)比較活潑的金屬，在自然界中以化合態(tài)存在。比較活潑的金屬，在自然界中以化合態(tài)存在。大多數(shù)金屬在自然界中是以化合態(tài)存在的，如大多數(shù)金屬在自然界中是以化合態(tài)存在的，如鋁以鋁土礦形式存在，鐵以鐵礦石形式存在。鋁以鋁土礦形式存在，鐵以鐵礦石形式存在。 常見(jiàn)的金屬礦物資源常見(jiàn)的金屬礦物資源金礦金礦 Au鉑礦鉑礦 Pt少數(shù)不活潑金屬以游離態(tài)存在（如金和鉑）少數(shù)不活潑金屬以游離態(tài)存在（如金和鉑） 常見(jiàn)的金屬礦物資源常見(jiàn)的金屬礦物資源 白云石白云石CaMgCO32 辰砂辰砂HgS黃銅礦黃銅礦CuFeS2菱鎂礦菱鎂礦MgCO3 大多數(shù)金屬以大多數(shù)金屬以化合態(tài)存在化合態(tài)存在如

5、果需要金如果需要金屬單質(zhì)，那屬單質(zhì)，那怎么辦？怎么辦？冶煉金屬冶煉金屬 金屬元素種類多，分布廣，活動(dòng)性差別大，金屬元素種類多，分布廣，活動(dòng)性差別大，在自然界的存在形式各異，少數(shù)不活潑金屬以在自然界的存在形式各異，少數(shù)不活潑金屬以游離態(tài)存在（如金和鉑等），多數(shù)金屬以化合游離態(tài)存在（如金和鉑等），多數(shù)金屬以化合態(tài)存在。人們?cè)谏詈蜕a(chǎn)中使用的金屬材料態(tài)存在。人們?cè)谏詈蜕a(chǎn)中使用的金屬材料多是合金或純金屬，這就需要把金屬?gòu)牡V石中多是合金或純金屬，這就需要把金屬?gòu)牡V石中提煉出來(lái)，提煉的過(guò)程就是金屬的冶煉過(guò)程。提煉出來(lái)，提煉的過(guò)程就是金屬的冶煉過(guò)程。 u 銅是人類第一種大量使用的金屬，銅是人類第一種

6、大量使用的金屬，結(jié)束了漫長(zhǎng)的結(jié)束了漫長(zhǎng)的“石器時(shí)代石器時(shí)代”. u 在公元前在公元前6000年到年到7000年左年左右，人類開(kāi)始邁進(jìn)了象征古代文右，人類開(kāi)始邁進(jìn)了象征古代文明開(kāi)端的明開(kāi)端的“銅器時(shí)代銅器時(shí)代”。銅銅 鏡鏡漢武帝時(shí)銅幣漢武帝時(shí)銅幣先秦刀幣先秦刀幣冶煉金屬要追溯到古代：冶煉金屬要追溯到古代： 我國(guó)在西漢初時(shí)已經(jīng)懂得用木炭與鐵礦石混合我國(guó)在西漢初時(shí)已經(jīng)懂得用木炭與鐵礦石混合高溫冶煉生鐵，領(lǐng)先歐洲一千余年。高溫冶煉生鐵，領(lǐng)先歐洲一千余年。古代中國(guó)勞動(dòng)人民用木炭煉鐵古代中國(guó)勞動(dòng)人民用木炭煉鐵 我們的生活生產(chǎn)需要金屬，所以必須要開(kāi)發(fā)利用我們的生活生產(chǎn)需要金屬，所以必須要開(kāi)發(fā)利用金屬資源金屬

7、資源,但金屬資源是不可再生資源，不是取但金屬資源是不可再生資源，不是取之不盡的之不盡的.u利用化學(xué)知識(shí)，科學(xué)開(kāi)發(fā)利用金屬礦科學(xué)開(kāi)發(fā)利用金屬礦物，使金屬礦物資源得到可持續(xù)發(fā)展物，使金屬礦物資源得到可持續(xù)發(fā)展那那如何解決如何解決 1 1、金屬的冶煉、金屬的冶煉 將金屬?gòu)钠浠衔镏羞€原出來(lái)將金屬?gòu)钠浠衔镏羞€原出來(lái)用用于生產(chǎn)和制造各種金屬材料的過(guò)程在于生產(chǎn)和制造各種金屬材料的過(guò)程在工業(yè)上稱為工業(yè)上稱為金屬的冶煉金屬的冶煉一、金屬礦物的開(kāi)發(fā)利用一、金屬礦物的開(kāi)發(fā)利用 回憶：初中學(xué)過(guò)冶煉鐵的方法？回憶：初中學(xué)過(guò)冶煉鐵的方法？Fe2O3 + 3CO= 2Fe + 3CO2 高溫高溫得得電子電子 能能由此

8、找出金屬冶煉的實(shí)質(zhì)嗎由此找出金屬冶煉的實(shí)質(zhì)嗎 2、金屬冶煉的實(shí)質(zhì)、金屬冶煉的實(shí)質(zhì) 實(shí)質(zhì)是用還原的方法使實(shí)質(zhì)是用還原的方法使金屬化合物中的金屬化合物中的金屬離子得到電子變成金屬原子金屬離子得到電子變成金屬原子。M得得電子電子M（被還原）被還原）n+還原出金屬的難還原出金屬的難易由什么決定？易由什么決定？ 討論：討論：金屬越活潑，越金屬越活潑，越 失電子，該失電子，該金屬離子就越金屬離子就越 得電子，還原出該金得電子，還原出該金屬就越屬就越 。易易難難難難結(jié)論：結(jié)論： 要根據(jù)金屬的活動(dòng)性順序不同，要根據(jù)金屬的活動(dòng)性順序不同，采取不同的冶煉方法采取不同的冶煉方法 結(jié)論：結(jié)論：金屬位置越靠后，越易被還

9、原，金屬位置越靠后，越易被還原， 用一般的還原方法即可；用一般的還原方法即可； K Ca Na Mg Al Zn Fe Sn Pb (H) Cu Hg Ag Pt Au 金屬位置越靠前，越難被還原，金屬位置越靠前，越難被還原， 要用較強(qiáng)的還原手段來(lái)還原要用較強(qiáng)的還原手段來(lái)還原金屬活動(dòng)性順序金屬活動(dòng)性順序u 由于不同的金屬離子的得電子能力由于不同的金屬離子的得電子能力不同，所以要采用不同，所以要采用不同強(qiáng)度的冶煉方法不同強(qiáng)度的冶煉方法 2.課前自主學(xué)習(xí)效果診課前自主學(xué)習(xí)效果診斷斷 3 3、金屬冶煉的一般方法：、金屬冶煉的一般方法：(2)熱分解法熱分解法（適合一些不活潑金屬）（適合一些不活潑金屬）

10、2HgO = 2Hg + O2 加熱加熱2Ag2O = 4Ag + O2 加熱加熱(1)物理提取法物理提取法u 適用于極不活潑的金屬適用于極不活潑的金屬Pt、Auu 對(duì)于不活潑金屬，可以直接用加熱分解對(duì)于不活潑金屬，可以直接用加熱分解的方法將金屬?gòu)钠浠衔镏羞€原出來(lái)的方法將金屬?gòu)钠浠衔镏羞€原出來(lái) （3）電解法（適合一）電解法（適合一些非?；顫娊饘傩┓浅；顫娊饘伲?MgCl2 (熔融熔融) = Mg + Cl2 電解電解2Al2O3 (熔融熔融) = 4Al + 3O2 電解電解冰晶石冰晶石2NaCl (熔融熔融) = 2Na + Cl2 電解電解思考：電解氯化鈉溶液能制得鈉嗎？思考：電解氯化

11、鈉溶液能制得鈉嗎？ 電解法 在金屬活動(dòng)性順序中，鉀、鈉、鈣等幾在金屬活動(dòng)性順序中，鉀、鈉、鈣等幾種金屬的還原性很強(qiáng)，這些金屬都很容易失種金屬的還原性很強(qiáng)，這些金屬都很容易失去電子，因此不能用一般的方法和還原劑使去電子，因此不能用一般的方法和還原劑使其從化合物中還原出來(lái)，只能用通電分解其其從化合物中還原出來(lái)，只能用通電分解其熔融鹽或氧化物的方法來(lái)冶煉。熔融鹽或氧化物的方法來(lái)冶煉。陽(yáng)極陽(yáng)極陰極陰極 （4）熱還原法（適用于大部分金屬）熱還原法（適用于大部分金屬）CuO+H2 = Cu + H2O高溫高溫Fe2O3+3CO = 2Fe + 3CO2 高溫高溫u 除了除了CO、H2、C等做還原劑外，一些

12、活等做還原劑外，一些活潑金屬如潑金屬如Al等也可做還原劑還原金屬等也可做還原劑還原金屬 實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)4 1 鋁熱反應(yīng)鋁熱反應(yīng)【提出問(wèn)題】活潑金屬能像活潑金屬能像CO那樣做還原劑那樣做還原劑還原出金屬嗎？還原出金屬嗎？若能，若能， Fe2O3 跟跟Al在高溫條件下在高溫條件下反應(yīng)生成什么？反應(yīng)生成什么？ 鋁熱反應(yīng)的原理可以應(yīng)用在生產(chǎn)上，如用于焊接鋼鋁熱反應(yīng)的原理可以應(yīng)用在生產(chǎn)上，如用于焊接鋼軌等。在冶金工業(yè)上也常用這一反應(yīng)原理，使鋁與金軌等。在冶金工業(yè)上也常用這一反應(yīng)原理，使鋁與金屬氧化物反應(yīng)，冶煉釩、鉻、錳等屬氧化物反應(yīng)，冶煉釩、鉻、錳等鋁熱反應(yīng)的應(yīng)用鋁熱反應(yīng)的應(yīng)用 3MnO2+4Al =高溫

13、高溫Cr2O3+2Al =高溫高溫3Co3O4+8Al =高溫高溫其它鋁熱反應(yīng)其它鋁熱反應(yīng) 3Mn+ 2Al2O32Cr + Al2O39Co + 4Al2O 主要冶煉主要冶煉方法方法金屬離子金屬離子的得電子的得電子 金屬失電金屬失電子能力子能力金屬活動(dòng)金屬活動(dòng)順序順序小結(jié)：冶金的一般方法：小結(jié)：冶金的一般方法：可見(jiàn)，可見(jiàn)，越活潑的金屬越難冶煉越活潑的金屬越難冶煉K、Ca、Na、Mg、AlZn、Fe、Sn、Pb（H）、）、CuHg、Ag強(qiáng)強(qiáng)弱弱弱弱強(qiáng)強(qiáng)電解法電解法熱還原法熱還原法熱熱分分解法解法Pt、 Au物理提物理提取法取法 u金屬活動(dòng)順序與金屬冶煉的關(guān)系：金屬活動(dòng)順序與金屬冶煉的關(guān)系： 金

14、屬活動(dòng)性序表中，位置越靠后，越容易被金屬活動(dòng)性序表中，位置越靠后，越容易被還原，用一般的還原方法就能使金屬還原；金還原，用一般的還原方法就能使金屬還原；金屬的位置越靠前，越難被還原，最活潑金屬只屬的位置越靠前，越難被還原，最活潑金屬只能用最強(qiáng)的還原手段來(lái)還原。（離子）能用最強(qiáng)的還原手段來(lái)還原。（離子）為什么人類使用鐵器比使用銅器晚？為什么人類使用鐵器比使用銅器晚？u金屬使用的先后與金屬冶煉的難易有關(guān)。金屬使用的先后與金屬冶煉的難易有關(guān)。 1、下列各種冶煉方法中，可以制得、下列各種冶煉方法中，可以制得 相應(yīng)金屬的是（相應(yīng)金屬的是（ ）A、加熱氧化鋁、加熱氧化鋁 B、加熱碳酸鈣、加熱碳酸鈣C、電解

15、熔融氯化鈉、電解熔融氯化鈉 D、氯化鈉與鋁粉高溫共熱、氯化鈉與鋁粉高溫共熱2、根據(jù)金屬在金屬活動(dòng)順序表中的位置、根據(jù)金屬在金屬活動(dòng)順序表中的位置及性質(zhì)，推測(cè)制取下列金屬最適宜的方法：及性質(zhì)，推測(cè)制取下列金屬最適宜的方法：Na Zn Hg Au C電解法電解法加熱還原法加熱還原法加熱分解法加熱分解法物理提取法物理提取法 是什么原因?qū)е率鞘裁丛驅(qū)е铝瞬煌慕饘僖瞬煌慕饘僖捎貌煌囊睙挷捎貌煌囊睙挿椒胤椒?？不同的金屬離子得到電子的能力不同4、常見(jiàn)金屬的冶煉原理、常見(jiàn)金屬的冶煉原理 小資料小資料 以鋁為例，生產(chǎn)一噸原鋁至少要消耗四噸以鋁為例，生產(chǎn)一噸原鋁至少要消耗四噸鋁土礦資源。當(dāng)前全

16、球原鋁的鋁土礦資源。當(dāng)前全球原鋁的年產(chǎn)年產(chǎn)量約量約25002500萬(wàn)萬(wàn)噸，年噸，年消耗消耗鋁土礦超過(guò)鋁土礦超過(guò)一億一億噸，如果照此發(fā)展噸，如果照此發(fā)展下去，地球上的鋁土礦資源就會(huì)越來(lái)越少，直下去，地球上的鋁土礦資源就會(huì)越來(lái)越少，直至有一天枯竭。至有一天枯竭。 我們每年數(shù)以億噸計(jì)的向自然界索取金我們每年數(shù)以億噸計(jì)的向自然界索取金屬資源，屬資源，資源就會(huì)越來(lái)越少，直至有一天枯資源就會(huì)越來(lái)越少，直至有一天枯竭。竭。怎樣才能使金屬資源可持續(xù)發(fā)展？怎樣才能使金屬資源可持續(xù)發(fā)展？討論：討論： 5、金屬資源的可持續(xù)發(fā)展、金屬資源的可持續(xù)發(fā)展回收和再利用回收和再利用提高金屬礦物的利用率提高金屬礦物的利用率減少

17、金屬的使用量減少金屬的使用量使用其他材料代替金屬材料使用其他材料代替金屬材料 思考與交流思考與交流（P90） 思考與交流思考與交流（P90）1、目前海底礦藏資源的勘探和開(kāi)采技術(shù)還不夠成熟，、目前海底礦藏資源的勘探和開(kāi)采技術(shù)還不夠成熟， 要投入實(shí)用更面臨許多課題。除了要投入實(shí)用更面臨許多課題。除了成本比陸地高成本比陸地高以外，以外，還存在破壞生態(tài)環(huán)境還存在破壞生態(tài)環(huán)境等問(wèn)題。有資料表明，開(kāi)采海底等問(wèn)題。有資料表明，開(kāi)采海底礦藏作為一個(gè)產(chǎn)業(yè)將在礦藏作為一個(gè)產(chǎn)業(yè)將在2010年至年至2030年才能形成。年才能形成。 2.廢舊金屬資源的再生利用肩負(fù)著廢舊金屬資源的再生利用肩負(fù)著提供新資源、改善提供新資源

18、、改善環(huán)境和保護(hù)人類生存條件環(huán)境和保護(hù)人類生存條件等任務(wù)，是一項(xiàng)等任務(wù)，是一項(xiàng)利在當(dāng)代、利在當(dāng)代、功在千秋功在千秋的社會(huì)性公益事業(yè)。通過(guò)查閱有關(guān)資料，幫的社會(huì)性公益事業(yè)。通過(guò)查閱有關(guān)資料，幫助同學(xué)助同學(xué)樹立節(jié)約資源、愛(ài)護(hù)環(huán)境、變廢為寶等意識(shí)。樹立節(jié)約資源、愛(ài)護(hù)環(huán)境、變廢為寶等意識(shí)。 課堂練習(xí) 1 1、冶煉金屬一般有下列四種方法：焦炭法，水、冶煉金屬一般有下列四種方法：焦炭法，水煤氣（或煤氣（或H H2 2或或COCO）法，活潑金屬置換法，電解法。）法，活潑金屬置換法，電解法。四種方法在工業(yè)上均有應(yīng)用。古代有（四種方法在工業(yè)上均有應(yīng)用。古代有（）火燒孔雀）火燒孔雀石法煉銅，（石法煉銅，（）濕法煉

19、銅，現(xiàn)代有（）濕法煉銅，現(xiàn)代有（）鋁熱法煉）鋁熱法煉鉻，（鉻，（）從光鹵石（）從光鹵石（KClMgClKClMgCl2 26H6H2 2O O）中煉鎂，對(duì)）中煉鎂，對(duì)它們的冶煉方法分析不正確的是（它們的冶煉方法分析不正確的是（ ）A A（）用）用B B（）用）用C C（）用）用D D（）用）用B 2、工業(yè)上用鋁土礦（主要成分是、工業(yè)上用鋁土礦（主要成分是Al2O3）生產(chǎn)鋁的過(guò)）生產(chǎn)鋁的過(guò)程，可用簡(jiǎn)單示意圖表示如下（圖中字母代表有關(guān)物程，可用簡(jiǎn)單示意圖表示如下（圖中字母代表有關(guān)物質(zhì)的分子式）質(zhì)的分子式）寫出反應(yīng)的方程式寫出反應(yīng)的方程式 Al2O3+2NaOH=2NaAlO2+H2O2NaAlO2+CO2+3H2O=2Al(OH)3+Na2CO3Na2CO3+Ca(OH)2=CaCO3+2NaOH2Al(OH)3 = Al2O3+3H2O