4.1.1—开发利用金属矿物

牡丹江第二高级中学高一化学组一、金属在自然界中的存在黄铜矿赤铁矿铝矿锰矿钨矿锌矿金属材料主要是单质以及合金除了铂金等少数的金属外，绝大多数金属以化合物的形式存在于自然界中。化合态游离态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原子。Mn++ne-M被还原将矿物中的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的过程在工业上称为金属的冶炼。用化学的方法把化合态的金属变成游离态基本步骤矿石的富集冶炼精炼人类最早发现和应用的金属是：黄金在地壳中的含量不高，为什么最早发现和使用的是金这类的金属呢？冶炼方法的选择2、热分解法有些不活泼金属仅用热分解法就能制得。2HgO==2Hg+O2↑2Ag2O==4Ag+O2↑1、物理提取法：Pt、Au适用于极不活泼的金属黑火药是我国古代炼丹家发明的铜是人类第一种大量使用的金属，结束了漫长的“石器时代”。•越王勾践约前520年―前465年三星堆青铜神树夏代晚期一号青铜神树树干高384厘米，通高396厘米。采用分段铸造，应用了套铸、铆铸、嵌铸等工艺，堪称青铜铸造的精品。兽面纹觥gōng纹饰精湛，堪称商代晚期青铜艺术的经典之作两次分铸被史学界称为“臻于极致的青铜典范”，十大传世国宝之一四方羊尊战国时期《曾侯乙尊盘》是春秋战国时期最复杂、最精美的青铜器件。34个部件，56处铸接、焊接而成。•古老的民族智慧铜的冶炼：Fe+CuSO4===FeSO4+CuCu2S+O22Cu+SO2高温===湿法炼铜火法炼铜辉铜矿仍然是当今世界的主要炼铜方法《周礼.考工记》中有这样一段记载：•六分其金而锡居一，谓之钟鼎之齐(剂)；•五分其金而锡居一，谓之斧斤之齐；•四分其金而锡居一，谓之戈戢之齐；•三分其金而锡居一，谓之大刃之齐；•五分其金而锡居二，谓之削杀矢之齐；•金锡半，谓之鉴燧（铜镜）之齐。公元前2000年中国已会熔铸红铜。公元前1700年中国已开始冶铸青铜。我国是世界上最早掌握湿法冶金技术的。•铁器时代：铁的冶炼温度比铜高，冶铁技术出现较晚，但铁矿石蕴藏量丰富，分布广，而且铁器硬度高，适用范围大，因此冶铁技术成熟后，便成为最重要的工具。2．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、氢气等。高温高温Fe2O3+3CO==2Fe+3CO2WO3+3H2==W+3H2O一些活泼金属也可以做还原剂，将不活泼的金属从其化合物中置换出来。反应现象：镁条剧烈燃烧，放出大量的热，发出耀眼的白光，有熔融物。Fe2O3+2Al===2Fe+Al2O3高温铝热反应：高温下，用铝单质将某些金属从氧化物中置换出来并放出大量的热。铝热反应实验4－1铝热剂铝热反应实验4－1实验药品：Fe2O3粉末、Al粉、氯酸钾固体、打磨过的镁条归纳：体现了Al的什么性质？氯酸钾的作用？铝热剂的构成？Fe2O3+2Al===2Fe+Al2O3高温MnO2+Al===高温Cr2O3+Al===高温V2O5+Al===高温铝热反应的应用-1343Mn+2Al2O322Cr+Al2O33106V+5Al2O3铝热反应的应用-2铝热反应的原理可以应用在生产上，如用于焊接钢轨等。焊接钢轨4、电解法（适合一些非常活泼金属）MgCl2(熔融)===Mg+Cl2↑电解2Al2O3(熔融)===4Al+3O2↑电解冰晶石2NaCl(熔融)===2Na+Cl2↑电解由于早期铝的价格十分昂贵，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。4、电解法（适合一些非常活泼金属）MgCl2(熔融)===Mg+Cl2↑电解2Al2O3(熔融)===4Al+3O2↑电解冰晶石2NaCl(熔融)===2Na+Cl2↑电解六氟铝酸钠（Na3AlF6）熔融的冰晶石能溶解氧化铝，在电解铝工业作助熔剂电解法热还原法热分解法不同金属冶炼方法的选择NaMgAlZnFeSnPb(H)CuHgAg物理提取法：PtAu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此处有电影1、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、氧化镁与铝粉高温共热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：①Na②Zn③Hg④AuC电解法加热还原法加热分解法物理提取法