1、第四章 化學與自然資源的開發利用第一節 開發利用金屬礦物和海水資源第1課時 金屬礦物的開發利用金金銀銀鉑鉑隕隕鐵鐵赤赤鐵鐵礦礦磁磁鐵鐵礦礦黃黃鐵鐵礦礦孔孔雀雀石石菱菱鎂鎂礦礦鋁鋁土土礦礦氯氯化化鈉鈉游游離離態態金金屬屬礦礦化化合合態態金金屬屬礦礦黃黃銅銅礦礦人類最早發現和應用的金屬分別是：人類最早發現和應用的金屬分別是：一、金屬礦物的開發利用一、金屬礦物的開發利用 不活潑的金屬最早使用，因為簡單的冶不活潑的金屬最早使用，因為簡單的冶煉技術就可以冶煉不活潑的金屬！而活潑金煉技術就可以冶煉不活潑的金屬！而活潑金屬則不然，需要的冶煉技術較為復雜！屬則不然，需要的冶煉技術較為復雜！1、金屬活動性順序、

2、金屬活動性順序K Ca Na Mg Al Zn Fe Sn Pb (H) Cu Hg Ag Pt Au一、金屬冶煉的原理一、金屬冶煉的原理 將金屬從其化合物中還原出來用于生產將金屬從其化合物中還原出來用于生產和制造各種金屬材料的過程在工業上稱為和制造各種金屬材料的過程在工業上稱為金屬的冶煉。金屬的冶煉。3.你知道從金屬礦物中冶煉金屬你知道從金屬礦物中冶煉金屬,一般一般要經過哪些步驟要經過哪些步驟?礦石富集礦石富集金屬冶煉金屬冶煉金屬精煉金屬精煉金屬冶煉的步驟金屬冶煉的步驟:金屬冶煉的實質 金屬元素：金屬元素：化合態化合態 即：即：Mn+ + ne- M得到電子得到電子游離態游離態冶煉金屬的方法

3、依據冶煉金屬的方法依據 浪淘沙浪淘沙 -劉禹錫劉禹錫日照澄洲江霧開日照澄洲江霧開,濤金女伴滿江隈濤金女伴滿江隈. 美人首飾侯王印美人首飾侯王印,盡是沙中海底來盡是沙中海底來. 二、金屬冶煉的方法1、物理方法：、物理方法：淘金原理 剛果手工金礦開采剛果手工金礦開采馬達加斯加街頭淘金者馬達加斯加街頭淘金者原理是是:金的質量較沙金的質量較沙重重,在淘去粗沙后在淘去粗沙后,用水用水銀滾動吸附金銀滾動吸附金,水銀水銀是是已知唯一可以粘附金的已知唯一可以粘附金的物質物質.2、化學方法、熱分解法：、熱分解法：2HgO = 2Hg+O22Ag2O = 4Ag+O2古代煉丹術家葛洪，曾經在他的著作古代煉丹術家葛

4、洪，曾經在他的著作抱樸子抱樸子中記載有中記載有“丹砂燒之成水銀丹砂燒之成水銀”、熱還原法、熱還原法CuO+H2 = Cu+H2O2CuO+C = 2Cu+CO2Fe2O3+3CO= 2Fe+3CO2鋁熱反應鋁熱反應 活潑金屬也可以做還原劑，把相對不活潑的金屬置換出來，例如：鋁 實驗實驗4-1 鋁熱反應鋁熱反應現象現象原理原理鎂條劇烈燃燒，發出白光，導致混合物鎂條劇烈燃燒，發出白光，導致混合物劇烈反應，發出強光，有紅熱的熔融物生成。劇烈反應，發出強光，有紅熱的熔融物生成。2Al+Fe2O3=2Fe+Al2O3高溫高溫鎂條為鎂條為引燃劑引燃劑氯酸鉀為氯酸鉀為助燃劑助燃劑鋁熱劑：鋁熱劑：鋁與氧鋁與氧

5、化鐵的混合物化鐵的混合物3MnO2+4Al = 3Mn+ 2Al2O3高溫高溫Cr2O3+2Al = 2Cr + Al2O3高溫高溫3Co3O4+8Al = 9Co + 4Al2O3高溫高溫其它鋁熱反應其它鋁熱反應 應用：應用：(1)(1)焊接鋼軌，焊接鋼軌，(2)(2)冶煉金屬。冶煉金屬。 由于早期煉鋁十分困難，所以鋁的價格十分昂貴，一度超越金銀由于早期煉鋁十分困難，所以鋁的價格十分昂貴，一度超越金銀之上，直至之上，直至19世紀上半葉，鋁還是歐洲許多高級珠寶店的高檔貨。世紀上半葉，鋁還是歐洲許多高級珠寶店的高檔貨。 1886年，在鋁的歷史上又是一個里程碑。這一年美國的大學生霍爾和法國大學年，

6、在鋁的歷史上又是一個里程碑。這一年美國的大學生霍爾和法國大學生埃羅，都各自獨立地研究出電解制鋁法。生埃羅，都各自獨立地研究出電解制鋁法。現在人們已經熟練掌握了從鋁土礦現在人們已經熟練掌握了從鋁土礦（主要成主要成 分是分是Al2O3，當然還是有很多其它雜質的）中冶煉鋁的技術了，當然還是有很多其它雜質的）中冶煉鋁的技術了，使得制鋁成本大大下降，鋁的價格也一降千丈，走入千家萬戶。使得制鋁成本大大下降，鋁的價格也一降千丈，走入千家萬戶。、電解法：電解法： MgCl2（熔融）（熔融）=Mg+Cl2電解電解電解電解2Al2O3（熔融）（熔融）=4Al+3O2冰晶石冰晶石電解電解2NaCl（熔融）（熔融）

7、= 2Na+Cl2請結合金屬活潑性順序表總結請結合金屬活潑性順序表總結金屬冶煉方法的一般規律：金屬冶煉方法的一般規律：強強弱弱強強弱弱電解法電解法熱還原法熱還原法熱分解法熱分解法金屬的活動順序金屬的活動順序 K Ca Na Mg AlZn Fe Sn Pb CuHg Ag Pt Au金屬原子失電子能力金屬原子失電子能力 金屬離子得電子能力金屬離子得電子能力 主要冶煉方法主要冶煉方法 物物理理方方法法小試牛刀1在冶金工業上，均不能用通常化學在冶金工業上，均不能用通常化學 還原劑制得的金屬組是還原劑制得的金屬組是 （ ） ANa、Mg 、Al BNa、K 、Zn CFe、Cu、Ag DNa、Ca、

8、CuA2目前，工業上冶煉鋁通常采用的目前，工業上冶煉鋁通常采用的方法是方法是 （ ） ACO或氫氣還原法或氫氣還原法B鋁熱反應法鋁熱反應法C電解法電解法D熱分解法熱分解法C合理開發和利用礦物資源，主要途徑有：合理開發和利用礦物資源，主要途徑有：1、提高金屬礦物的利用率、提高金屬礦物的利用率2、減少金屬的使用量、減少金屬的使用量3、加強金屬資源的回收和再利用、加強金屬資源的回收和再利用4、使用其他材料代替金屬材料、使用其他材料代替金屬材料 1下列敘述正確的是（下列敘述正確的是（ ） A工業上用電解熔融氯化鈉的工業上用電解熔融氯化鈉的方法制取鈉方法制取鈉 B鈉加入氯化鎂的飽和溶液中鈉加入氯化鎂的飽

9、和溶液中可以制取金屬鎂可以制取金屬鎂 C電解冶煉鋁的原料是氯化鋁電解冶煉鋁的原料是氯化鋁 D碳在高溫下能還原氧化鋁中的鋁碳在高溫下能還原氧化鋁中的鋁A2.冶煉金屬一般有下列四種方法：焦炭法，水煤氣（或冶煉金屬一般有下列四種方法：焦炭法，水煤氣（或H2或或CO）法，活潑金屬置換法，電解法。四種方法在工業上）法，活潑金屬置換法，電解法。四種方法在工業上均有應用。古代有（均有應用。古代有（）火燒孔雀石法煉銅，（）火燒孔雀石法煉銅，（）濕法煉銅，）濕法煉銅，現代有（現代有（）鋁熱法煉鉻，（）鋁熱法煉鉻，（）從光鹵石（）從光鹵石（KClMgCl26H2O）中煉鎂，對它們的冶煉方法分析不正確的是（中煉鎂，

10、對它們的冶煉方法分析不正確的是（ ）A（）用）用 B（）用）用C（）用）用 D（）用）用B解析：解析：（） 符合符合（） 符合符合（） 符合符合（）先從光鹵石中提取）先從光鹵石中提取MgCl2，再電解，再電解MgCl2，符，符合合答案：答案：B 今天鋁的產量已經僅次于鋼鐵了，鋁及鋁合金成今天鋁的產量已經僅次于鋼鐵了，鋁及鋁合金成為現代文明不可缺少的金屬，鋁在工業上被稱為為現代文明不可缺少的金屬，鋁在工業上被稱為“鋼精鋼精”，是因為它的合金不但輕，而且強度足以，是因為它的合金不但輕，而且強度足以替代鋼鐵，鋁除了用于建材之外，還被用于航天工替代鋼鐵，鋁除了用于建材之外，還被用于航天工業，如我國第一

11、顆人造衛星東方紅一號，外殼全部業，如我國第一顆人造衛星東方紅一號，外殼全部用鋁合金制成，美國的阿波羅用鋁合金制成，美國的阿波羅1111號，宇宙飛船所號，宇宙飛船所用的金屬材料中，鋁及合金用的金屬材料中，鋁及合金75%75%左右，可以說人類左右，可以說人類送上太空的金屬中，鋁是最多的了。送上太空的金屬中，鋁是最多的了。注意：正常人的人體，每注意：正常人的人體，每7070公斤體重約含公斤體重約含6161毫克鋁。毫克鋁。 但鋁攝入過多卻是對人體有害的，經研究表明，鋁但鋁攝入過多卻是對人體有害的，經研究表明，鋁元素能滲入人腦，與神經元細胞釋放出來的具有傳元素能滲入人腦，與神經元細胞釋放出來的具有傳遞信息功能的有機堿反應遞信息功能的有機堿反應，導致神經系統傳遞信息導致神經系統傳遞信息受阻，引起老年癡呆。受阻，引起老年癡呆。金屬礦石黃銅礦黃銅礦 CuFeS2菱鎂礦菱鎂礦 MgCO3 螢石螢石 CaFCaF2 2 表表4-1 常見金屬的冶煉原理常見金屬的冶煉原理金屬金屬冶煉原理冶煉原理FeFe2O3+3CO=2Fe+3CO2(高爐煉鐵高爐煉鐵)Fe2O3+2Al=2Fe+Al2O3(鋁熱法煉鐵鋁熱法煉鐵)高溫高溫高溫高溫CuCu2S+O2=2Cu+SO2(火法煉銅火法煉銅)Fe+CuSO4=FeSO4+Cu(濕法煉銅濕法煉銅)高