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1、第一节 开发利用金属矿物和海水资源,第四章 化学与自然资源的开发利用,一、金属矿物的开发和利用,金矿 Au,铂矿 Pt,自然界中的金属，只有少数不活泼金属以游离态存在（如金和铂）,绝大多数金属是以化合物的形式存在,将金属从其化合物（金属矿物）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,一、金属矿物的开发利用,1、金属的冶炼,2、金属冶炼的实质是什么?,实质: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单质。,M n+ + n e- = M,得电子, 被还原,K Ca Na Mg Al Zn Fe Sn Pb(H)Cu Hg Ag Pt Au,金属活动性逐渐减弱,K
2、 Ca Na Mg Al Zn Fe Sn Pb(H)Cu Hg Ag Pt Au,其金属阳离子的氧化性逐渐增强,由于不同金属离子的得电子能力不同，所以要采用不同的冶炼方法,适用于以游离态存在的极不活泼的金属,例如: 铂(Pt) 、金(Au)等,3、冶炼金属的一般方法,（1）物理提取法,-不活泼金属的冶炼Hg、Ag,（2）热分解法, 一般活泼的金属（活动性介于ZnCu的金属),常见还原剂：焦碳、CO、H2,铝热剂,、活泼金属Al等,（3）热还原法,铝热反应,反应物：,铝粉、氧化铁,镁条和氯酸钾的作用：,产生高温条件，引发反应,现象：,铝热剂,剧烈反应，发出强光，纸漏斗下部被烧穿，有红热的液珠落
3、入蒸发皿内的细沙上,冷却观察为铁珠.,镁条：引燃剂氯酸钾：助燃剂,铝热反应：铝粉与某些金属氧化物（如Fe2O3、MnO2、Cr2O、V2O5等）的混合物在高温下进行的反应。铝粉+金属氧化物的混合物称为铝热剂。,其他的铝热反应：,铝热反应的应用,焊接钢轨,冶炼熔点较高的金属：V、Cr、Mn、W等,-适用于活泼金属的冶炼（活动性介于K-Al的金属),问：电解氯化钠水溶液能得到金属钠吗？,（4）、电解法,不能，可得到NaOH,Al2O3熔点太高(2302),加入冰晶石(Na3AlF6)后可降低其熔点。,K Ca Na Mg Al Zn FeCu Hg Ag Pt Au,电解法,热还原法,热分解法,金
4、属活动顺序与金属冶炼方法的关系：,小结：,物理提取,可见，越活泼的金属越难冶炼,金 属,冶 炼 原 理,Fe,Fe2O3+3CO=2Fe+3CO2(高炉炼铁)Fe2O3+2Al=2Fe+Al2O3(铝热法炼铁),高温,高温,Cu,Cu2S+O2=2Cu+SO2(火法炼铜)Fe+CuSO4=FeSO4+Cu(湿法炼铜),高温,Mg,MgO+C=Mg+COMgCl2(熔融)=Mg+Cl2,高温,Al,2Al2O3(熔融)=4Al+3O2,电解,冰晶石,Na,2NaCl (熔融) =2Na+Cl2,电解,电解,表4-1 常见金属的冶炼原理,(1)途径,提高金属矿物的利用率,减少金属的使用量,加强金属
5、资源的回收和再利用,使用其他材料代替金属材料,4、合理利用矿物资源，坚持可持续发展战略,(2)意义,节约矿物资源,节约能源,减少环境污染,第一步：矿石的富集：除去杂质，提高矿石中有用成分含量。第二步：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。第三步：精炼：采用一定方法，提炼纯金属。,金属冶炼的步骤：,练习,1在冶金工业上，均不能用通常化学 还原剂制得的金属组是 （ ） ANa、Mg 、Al BNa、K 、Zn CFe、Cu、Ag DNa、Ca、Cu,A,2、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3、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：Na Zn Hg Au,C,电解法,热还原法,热分解法,物理提取法,4、铝能用来冶炼难熔金属（如Fe 、V、Mn等），这是因为铝有( )A两性 B良好导电性 C熔点低 D还原性，在反应中放出大量热,D,5、思考：为什么人类使用铁器比使用铜器晚？使用铝制品又比使用铁制品晚？,金属越活泼，冶炼难度越大，发现得通常越晚。,
