第一节 金属矿物的开发和利用

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1、第四章第四章 化学与自然资源的开发利用化学与自然资源的开发利用第一节第一节 开发利用金属矿物和海水资源开发利用金属矿物和海水资源第第1 1课时课时 金属矿物的开发利用金属矿物的开发利用冶金工业冶金工业的的习惯习惯划分划分黑色金属：黑色金属：FeFe、CrCr、MnMn及其合金及其合金有色金属：其余金属有色金属：其余金属 ( (如如CuCu、AgAg、AuAu等等) )认识金属认识金属FeFe的冶炼的冶炼最初，磁铁矿：最初，磁铁矿：FeFe3 3OO4 4（黑色）（黑色）赤铁矿：赤铁矿：FeFe2 2OO3 3（红色）（红色）金属元素金属元素的的存在形式存在形式游离态：游离态：化合态：化合态：A

2、uAu、PtPt大多数金属大多数金属化合态化合态大多数大多数金属金属磁铁矿：磁铁矿：FeFe3 3OO4 4赤铁矿：赤铁矿：FeFe2 2OO3 3赤铜矿：赤铜矿：CuCu2 2OO黄铜矿：黄铜矿：CuFeSCuFeS2 2铝土矿：铝土矿：AlAl2 2OO3 3金属的冶炼金属的冶炼Rn+ 电子，被电子，被 。得到得到还原还原R( (单质单质) )物理提取法：如：沙里淘物理提取法：如：沙里淘 。 对于极不活泼的：对于极不活泼的： 、 。 金金AuAuPtPt金属的冶炼金属的冶炼加热分解法：加热分解法：2 HgO2 Ag2O2 Hg + O24 Ag+O2不活泼金属不活泼金属金属的冶炼金属的冶炼

3、热还原法：热还原法：CuO + H2 Cu+H2O2CuO + C 2Cu+CO2Fe2O3 + 3CO 2Fe+3CO2相对活泼金属相对活泼金属铝热反应铝热反应活泼金属也可以做还原剂，把相对不活泼的金属置换出来，例如：铝 金属的冶炼金属的冶炼热还原法：热还原法：2Al+Fe2Al+Fe2 2OO3 32Fe+Al2Fe+Al2 2O O3 3高温高温现象现象原理原理镁条剧烈燃烧，发出耀眼白光，纸漏斗被烧穿，镁条剧烈燃烧，发出耀眼白光，纸漏斗被烧穿，有熔融物滴入沙中。（铁珠）有熔融物滴入沙中。（铁珠）实验实验 4-14-12Al+Fe2Al+Fe2 2OO3 32Fe+Al2Fe+Al2 2O

4、O3 3高温高温铝热剂铝热剂镁条为镁条为 剂，与剂，与OO2 2反应，放出大量的热反应，放出大量的热氯酸钾为氯酸钾为 剂，分解生成剂，分解生成OO2 2，帮助镁条燃烧，帮助镁条燃烧引燃引燃助燃助燃3MnO3MnO2 2+4Al 3Mn+ 2Al+4Al 3Mn+ 2Al2 2OO3 3CrCr2 2O O3 3+2Al 2Cr + Al+2Al 2Cr + Al2 2OO3 33Co3Co3 3OO4 4+8Al 9Co + 4Al+8Al 9Co + 4Al2 2OO3 3其它铝热反应其它铝热反应 高温高温高温高温高温高温应用：应用：(1)(1)焊接钢轨，焊接钢轨，(2)(2)冶炼高熔点金属

5、。冶炼高熔点金属。金属的冶炼金属的冶炼电解法：非常活泼金属电解法：非常活泼金属MgCl2（熔融）（熔融） Mg+Cl22Al2O3（熔融）（熔融） 4Al+3O2冰晶石冰晶石2NaCl（熔融）（熔融） 2Na+Cl2电解电解电解电解电解电解据资料查询，据资料查询，AlAl2 2OO3 3的熔点是的熔点是20702070，而，而AlClAlCl3 3的熔点是的熔点是190190，为什么不选择为什么不选择AlClAlCl3 3去电解呢？去电解呢？2Al2O3（熔融）（熔融） 4Al+3O2冰晶石冰晶石电解电解AlAl2 2OO3 3是是 化合物；化合物；AlClAlCl3 3是是 化合物。化合物。

6、熔融状态下，熔融状态下，AlAl2 2OO3 3 会电离成自由移动的离子，会电离成自由移动的离子，而而AlClAlCl3 3不会。不会。冰晶石的作用是冰晶石的作用是 。离子离子共价共价降低降低AlAl2 2OO3 3的熔点的熔点MgClMgCl2 2的熔点是的熔点是712712，MgOMgO的熔点是的熔点是28002800，你会选择哪个物质的电解来制取镁？你会选择哪个物质的电解来制取镁？MgCl2金属的活动金属的活动顺序顺序 K Ca Na K Ca Na Mg Al Mg AlZn Fe Zn Fe SnSn PbPb Cu CuHg Ag Hg Ag Pt Pt AuAu金属原子金属原子失

7、电子能力失电子能力 金属离子金属离子得电子能力得电子能力 主要冶炼主要冶炼方法方法 请结合金属活泼性顺序表总结请结合金属活泼性顺序表总结金属冶炼方法的一般规律：金属冶炼方法的一般规律：强强弱弱强强弱弱电解法电解法 热还原法热还原法热分热分解法解法物理物理方法方法K Ca Na MgK Ca Na Mg Al Al Zn Fe Sn Pb (H) Cu Zn Fe Sn Pb (H) Cu Hg Ag Hg Ag Pt Au Pt Au 电解法电解法热还原法热还原法热分热分解法解法 物理物理提取法提取法还原剂还原剂: :C C、COCO、HH2 2 或或Al(Al(铝热反应铝热反应) )2 2、

8、金属的冶炼：、金属的冶炼： R Rn+n+ne+neR(R(被还原被还原) )1 1、磁铁矿：、磁铁矿：FeFe3 3OO4 4( (黑色黑色) )、赤赤铁矿：铁矿：FeFe2 2O O3 3( (红色红色) )、铝土矿：铝土矿：AlAl2 2OO3 3、赤赤铜矿：铜矿：CuCu2 2O(O(氧化亚铜，红色氧化亚铜，红色) )电解法：电解法： AlAl2 2OO3 3，不用，不用AlClAlCl3 3（共价化合物）（共价化合物） 冰晶石：降低冰晶石：降低 AlAl2 2OO3 3 的熔点的熔点 MgClMgCl2 2（熔点低，（熔点低，712712），不用），不用MgO(2800MgO(280

9、0) ) 冶炼冶炼NaNa：NaCl(NaCl(熔融熔融) )，不能用，不能用NaClNaCl溶液。溶液。3 3、单质还原性、单质还原性: : 强强弱，失弱，失e e； 离子氧化性离子氧化性: : 弱弱强，得强，得e e； 冶炼程度：难冶炼程度：难易易表表4-1 4-1 常见金属的冶炼原理常见金属的冶炼原理金属金属冶炼原理冶炼原理FeFeFeFe2 2OO3 3+3CO=2Fe+3CO+3CO=2Fe+3CO2 2( (高炉炼铁高炉炼铁) )FeFe2 2OO3 3+2Al=2Fe+Al+2Al=2Fe+Al2 2OO3 3( (铝热法炼铁铝热法炼铁) )高温高温高温高温CuCuCuCu2 2

10、S+OS+O2 2=2Cu+SO=2Cu+SO2 2( (火法炼铜火法炼铜) )Fe+CuSOFe+CuSO4 4=FeSO=FeSO4 4+Cu(+Cu(湿法炼铜湿法炼铜) )高温高温MgMgMgO+C=Mg+COMgO+C=Mg+COMgClMgCl2 2( (熔融熔融)=Mg+Cl)=Mg+Cl2 2高温高温AlAl2Al2Al2 2OO3 3( (熔融熔融)=4Al+3O)=4Al+3O2 2电解电解冰晶石冰晶石NaNa2NaCl(2NaCl(熔融熔融)=2Na+Cl)=2Na+Cl2 2电解电解电解电解1 1、下列各种冶炼方法中，可制得相应金属的为、下列各种冶炼方法中，可制得相应金属