411化学与自然资源的开发利用.ppt
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1、一、金属矿物的开发利用一、金属矿物的开发利用黄铜矿黄铜矿赤铁矿赤铁矿铝矿铝矿锰矿锰矿钨矿钨矿锌矿锌矿一、金属矿物的开发利用一、金属矿物的开发利用1、金属元素的存在:、金属元素的存在:除了金、铂等极少数金属外,绝除了金、铂等极少数金属外,绝大多数金属以化合物的形式存在于大多数金属以化合物的形式存在于自然界。自然界。冶炼金属的实质是用还原的方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法使金属化合物中的金属离子得到电子变成金属原子。到电子变成金属原子。n+M得得电子电子M(被还原)被还原)金属活动性顺序金属活动性顺序K Ca Na Mg Al Zn Fe Sn Pb(H)Cu Hg Ag
2、 Pt Au金属活动性逐渐减弱金属活动性逐渐减弱金属离子的得电子能力逐渐增强金属离子的得电子能力逐渐增强金属冶炼的方法金属冶炼的方法(2)热分解法)热分解法(适合一些不活泼金属)(适合一些不活泼金属)2HgO =2Hg+O2 加热加热2Ag2O =4Ag+O2 加热加热(1)物理提取法:)物理提取法:适用于极不活泼的金属适用于极不活泼的金属Pt、AuFe2O33CO 2Fe3CO2高温高温(3)热还原法)热还原法CuO+H2=Cu+H2O Fe2O3+3CO=2Fe+3CO2高温高温 适用于金属活动性顺序表中的适用于金属活动性顺序表中的中间的多中间的多数金属数金属。它是金属冶炼的。它是金属冶炼
3、的常用常用方法。方法。常用的常用的还原剂还原剂有:有:活泼金属活泼金属、CO、H2、C(焦炭焦炭)铝热反应铝热反应实验实验41 注意观察现象注意观察现象反反应应现现象象:镁镁条条剧剧烈烈燃燃烧烧,放放出出大大量量热热,发发出出耀耀眼眼白白光光,纸纸漏漏斗斗内内剧剧烈烈反反应应,纸纸漏漏斗被烧穿,有熔融物落入沙中。斗被烧穿,有熔融物落入沙中。Fe2O3+2Al=2Fe+Al2O3高温高温铝热剂铝热剂 铝铝还原剂还原剂 (活泼金属(活泼金属可作还原剂)可作还原剂)1、镁条的作用是什么?、镁条的作用是什么?2、氯酸钾的作用是什么?、氯酸钾的作用是什么?结论:结论:铝也是铝也是还原剂还原剂,在一定的条
4、件下,在一定的条件下与某些金属氧化物反应,把其中的金属还与某些金属氧化物反应,把其中的金属还原成单质。所以一些活泼的金属也可作还原成单质。所以一些活泼的金属也可作还原剂。原剂。问题问题引起氯酸钾分解引起氯酸钾分解引起氯酸钾分解引起氯酸钾分解引发铝热反应引发铝热反应引发铝热反应引发铝热反应3MnO2+4Al=3Mn+2Al2O3高温高温Cr2O3+2Al=2Cr+Al2O3高温高温3Co3O4+8Al=9Co+4Al2O3高温高温其它的铝热反应:其它的铝热反应:应用:应用:(1)(1)焊接钢轨,焊接钢轨,(2)(2)冶炼金属。冶炼金属。由于早期炼铝十分困难,所以铝的价格十分昂贵,一度超越金银由于
5、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。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,艺不断改进,现在人们已经熟练掌握了从铝土矿(现在人们已经熟练掌握了从铝土矿(主要成主要成 分是分是Al2O3,当然还是有很多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。一降千丈,走入千家万户。镁在地壳
6、中含量只有铝镁在地壳中含量只有铝的四分之一,而且镁比的四分之一,而且镁比铝更加活泼,所以要想铝更加活泼,所以要想矿物质中获取镁,代价矿物质中获取镁,代价比铝更高。比铝更高。海洋中含有大量的氯化海洋中含有大量的氯化镁,海水又咸又苦镁,海水又咸又苦。咸是咸是因为含有氯化钠,因为含有氯化钠,苦是因为含有氯化镁苦是因为含有氯化镁,同样道理,粗盐易潮同样道理,粗盐易潮解是因为其中含有较解是因为其中含有较多的氯化镁,而氯化多的氯化镁,而氯化镁易吸水。镁易吸水。据据估算,假如每年从海水中提取估算,假如每年从海水中提取1亿吨镁,再亿吨镁,再过一百万年,海水中镁的含量也只会从目前过一百万年,海水中镁的含量也只会
7、从目前的的0.13%降低到降低到0.12%,即只减少了万分之一。,即只减少了万分之一。可谓取之不尽,用之不竭。可谓取之不尽,用之不竭。(4)电解法)电解法(适合一(适合一些非常活泼金属些非常活泼金属)在金属活动性顺序中,在金属活动性顺序中,K、Na、Ca、Al 等几种金属的等几种金属的还原性很强还原性很强,这些金属,这些金属的阳离子的阳离子难得电子难得电子,因此不能用一般的,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,方法和还原剂使其从化合物中还原出来,而只能用而只能用通电通电分解其分解其熔融盐熔融盐或或氧化物氧化物的的方法来冶炼。方法来冶炼。(4)电解法)电解法(适合一(适合一些非常
8、活泼金属些非常活泼金属)MgCl2(熔融熔融)=Mg+Cl2 电解电解2Al2O3(熔融熔融)=4Al+3O2 电解电解冰晶石冰晶石2NaCl(熔融熔融)=2Na+Cl2 电解电解(NaNaNa3 33AlFAlFAlF6 66)今天铝的产量已经仅次于钢铁了,铝及铝合金成今天铝的产量已经仅次于钢铁了,铝及铝合金成为现代文明不可缺少的金属,铝在工业上被称为为现代文明不可缺少的金属,铝在工业上被称为“钢精钢精”,是因为它的合金不但轻,而且强度足以替,是因为它的合金不但轻,而且强度足以替代钢铁,铝除了用于建材之外,还被用于航天工业,代钢铁,铝除了用于建材之外,还被用于航天工业,如我国第一颗人造卫星东
9、方红一号,外壳全部用铝如我国第一颗人造卫星东方红一号,外壳全部用铝合金制成,美国的阿波罗合金制成,美国的阿波罗11号,宇宙飞船所用的号,宇宙飞船所用的金属材料中,铝及合金金属材料中,铝及合金75%左右,可以说人类送上左右,可以说人类送上太空的金属中,铝是最多的了。太空的金属中,铝是最多的了。注意:正常人的人体,每注意:正常人的人体,每70公斤体重约含公斤体重约含61毫克铝。毫克铝。但但铝摄入铝摄入过多却是对人体有害的,经研究表明,铝过多却是对人体有害的,经研究表明,铝元素能渗入人脑,与神经元细胞释放出来的具有传递元素能渗入人脑,与神经元细胞释放出来的具有传递信息功能的有机碱反应信息功能的有机碱
10、反应,导致神经系统传递信息受阻,导致神经系统传递信息受阻,引起引起老年痴呆老年痴呆。K Ca Na Mg Al Zn Fe Sn Pb(H)Cu Hg Ag金属活动性(还原性):金属活动性(还原性):强强弱弱电解法电解法热热还原法还原法热热分解法分解法K Ca Na Mg Al Zn Fe Sn Pb(H)Cu Hg Ag离子的氧化性离子的氧化性弱弱强强K Ca Na Mg Al Zn Fe Sn Pb (H)Cu Hg AgPt Au电解法电解法热还原法热还原法热分解法热分解法物理提取法物理提取法湿法炼铜湿法炼铜:Fe+CuSO4=FeSO4+Cu火法炼铜火法炼铜:Cu2S+O2=2Cu+S
11、O2高温高温合理开发和利用矿物资源,主要途径有: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、提高金属矿物的利用率2、减少金属的使用量、减少金属的使用量3、加强金属资源的回收和再利用、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、使用其他材料代替金属材料 金属的回收和资源保护金属的回收和资源保护(1)节约矿物资源;()节约矿物资源;(2)节约能源;)节约能源;(3)减少环境污染)减少环境污染1、下列各种冶炼方法中,可以制得相应金、下列各种冶炼方法中,可以制得相应金 属的是(属的是()A、加热氧化铝、加热氧化铝 B、加热碳酸钙、加热碳酸钙 C、电解熔融氯化钠、电解熔融氯
12、化钠 D、氯化钠与铝粉高温共热、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、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:及性质,推测制取下列金属最适宜的方法:Na Zn Hg Au C电解法电解法加热还原法加热还原法加热分解法加热分解法物理提取法物理提取法3、下列氧化物不能跟铝粉组成铝热、下列氧化物不能跟铝粉组成铝热 剂的是剂的是()A.WO3 B.MnO2 C.MgO D.V2O5C4.下列金属氧化物,不能用碳还原制得金属单质的下列金属氧化物,不能用碳还原制得金属单质的是(是()A氧化铁氧化铁 B氧化铝氧化铝 C氧化镁氧化镁 D氧化铜氧化铜5.下列说
13、法中不正确的是(下列说法中不正确的是()A金属的冶炼原理,就是利用氧化还原反应原金属的冶炼原理,就是利用氧化还原反应原 理,用还原剂在一定条件下将金属从矿石中理,用还原剂在一定条件下将金属从矿石中 还原出来还原出来 B冶炼金属时,必须加入一种物质作为还原剂冶炼金属时,必须加入一种物质作为还原剂 C金属由化合态变为游离态,都是被还原金属由化合态变为游离态,都是被还原 D金属单质被发现和应用得越早,其活动性一金属单质被发现和应用得越早,其活动性一 般越弱般越弱B CB 6.下列冶炼金属的反应,一定是置换反应的是下列冶炼金属的反应,一定是置换反应的是()A热分解法热分解法 B电解法电解法 C铝热法炼
14、铁铝热法炼铁 D高炉炼铁高炉炼铁7.下列冶炼金属的反应,一定是分解反应的是下列冶炼金属的反应,一定是分解反应的是()A热分解法热分解法 B电解法电解法 C铝热法炼铁铝热法炼铁 D高炉炼铁高炉炼铁 C A B8.冶炼下列金属时,常用还原剂把它从化合物冶炼下列金属时,常用还原剂把它从化合物中还原出来的是(中还原出来的是()A钠钠 B镁镁 C铝铝 D铁铁9.下列金属冶炼方法与其他三种不同的是(下列金属冶炼方法与其他三种不同的是()AFe BK CMg DAl D A 从太空观察地球,看到地球上有七片从太空观察地球,看到地球上有七片陆地陆地“漂浮漂浮”在一大片蓝色的海洋之中。在一大片蓝色的海洋之中。海
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- 411 化学 自然资源 开发利用
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