苏教版 (2019)必修 第二册第一单元 金属的冶炼方法集体备课ppt课件

这是一份苏教版 (2019)必修 第二册第一单元 金属的冶炼方法集体备课ppt课件，共29页。PPT课件主要包含了金属的存在形式，金属的冶炼，设备炼铁高炉，冶炼过程，观察思考，电解法较活泼的金属，拓展视野等内容，欢迎下载使用。

地壳中蕴含丰富的矿石，人类在寻找石器的漫长过程中认识了矿石，在烧陶生产中逐步发展了炼金术。矿石中含有丰富的金属元素，人类在长期的生产实践中探索出了各种冶炼金属的化学方法。早在公元前4 000多，人类就通过煅烧矿石炼铜，以制造各种器皿、工具、兵器和饰品等；商周时期，我国的青铜冶铸技术已十分发达；到了春秋晚期，冶炼铁的技术已比较成熟。随着金属冶炼的方法越来越先进，人们能够制备的金属种类也越来越多，金属在生产、生活中的应用也越来越广泛。
从青铜器时代开始，人类就开始使用金属制作各种各样的工具。与传统的陶瓷和石器材料相比，金属材料既有良好的可塑性，坚固耐用，而且还有导电、导热等诸多优良性能，因而具有广泛的应用。大量的金属元素存在于地壳的矿石中，必须把它们提炼出来，以满足人类生存和发展的需要。
在自然界中，只有少量的金属元素以游离态形式存在于地壳中，如自然金和自然银等。这些矿石中的金属元素以单质形式存在，表现出金属的特性，通过熔铸的方法即可对金属进行加工和锻造。 地壳中的大部分金属元素都是以化合态形式存在的。例如，铁元素存在于赤铁矿(主要成分为Fe2O3)中，铝元素存在于铝土矿(主要成分为Al2O3)中。这些矿石需要通过化学方法进行冶炼，才能获得较为纯净的金属。除了地壳外，还有一些金属以离子或矿石的形式分布于海洋中，如钠、镁、锰等。
下图表示金属活动性顺序表中铜、锡、铁和铝元素被人类大规模开发利用的大致年限。
在漫长的生产、生活实践中，人们逐步认识到金属的存在形式与其活动性有关。一般而言，活动性较强的金属，在自然界以各种各样的化合态存在；活动性较弱的金属，有可能以游离态形式存在。有的金属元素的存在形式既有游离态又有化合态，如铁元素有单质 (主要存在于陨石中)、氧化物和硫酸盐等存在形式，银元素有自然银、辉银矿(Ag2S)、碲银矿 (Ag2Te) 等存在形式。
无论原料是开采的矿石，还是从海水中获取的物质，利用化学反应使金属元素从化合态变为游离态的过程称为金属冶炼。金属冶炼和其他物质的制备一样，需要选择合适的金属化合物为原料，利用特定的设备，在一定条件下通过化学方法将原料转化为金属单质，并将其分离出来。工业上常用的金属冶炼方法有热分解法、高温还原法和电解法等。
像银这样的不活泼金属，可以采用热分解法进行冶炼，即通过加热它们的氧化物使其分解生成金属单质和氧气。例如，我们可以通过加热氧化银 (Ag2O)的方法来制取金属银。
利用金属化合物与还原剂在高温下的反应，可以制备大部分金属(如Fe、Zn等)常用的还原剂有C、CO、H2和活泼金属等。这种高温下借助还原剂的冶炼方法称为高温还原法。 工业上冶炼铁的原料是铁矿石、焦炭和石灰石等，该反应在高炉中进行，又被称为高炉炼铁。冶炼的基本过程为：从高炉下方通入热空气，原料从高炉上方的传送带送入炉中，焦炭先与热空气中的氧气反应生成二氧化碳，并放出大量的热；二氧化碳再与灼热的焦炭反应，生成一氧化碳；一氧化碳在高温下将氧化铁还原为液态的金属铁，并从高炉下方分离出来。
原料：铁矿石、焦炭、石灰石等
原理：高温下用还原剂将铁从其化合物中还原出来。
活动性较强的单质铝也可还原出铁。将铝粉和氧化铁混合，在高温条件下发生反应，该反应能够放出大量的热，生成氧化铝和液态铁。该反应叫作铝热反应，工业上常利用该反应原理来焊接钢轨。
将两张圆形滤纸分别折叠成漏斗状，在其中一个纸漏斗的底部剪一个小孔，用水湿润，再与另一个纸漏斗套在一起，有孔纸漏斗置于内层(使纸漏斗每边都有4层 )，架在铁架台的铁圈上，其下方放置盛有细沙的蒸发皿或铁盘。 将5 g干燥的氧化铁粉末和2 g铝粉均匀混合后放入纸漏斗中，在混合物的上面加适量氯酸钾，再在混合物中间插一根镁条。点燃镁条，观察并记录实验现象。
铝作还原剂，金属氧化物作氧化剂，用铝将氧化物中的金属转换出来
1.镁条剧烈燃烧；2.氧化铁粉末和铝粉发生剧烈反应；3.反应放出大量的热，并发出耀眼的白光；4.纸漏斗的下部被烧穿，有熔融物落入沙中。
1.冶炼熔点较高、活动性弱于Al的金属，如钒、铬、锰等；2.金属焊接，如焊接钢轨等。
1.铝热反应的引燃剂为镁带，助燃剂为氯酸钾；
2.铝热剂为混合物，是由铝粉和某些难熔的金属氧化物（Fe2O3、Fe3O4、MnO2等）组成；
3.镁带要打磨除去表面的氧化膜，否则难以点燃；氧化铁粉末与铝粉要选择干燥的；铝粉要用没有被氧化过的，否则难以反应；
4.蒸发皿中的细沙要适量，既要防止蒸发皿炸裂，又要防止熔融的液体溅出伤人。
某些金属氧化物(如V2O5、Cr2O3、MnO2等 ) 与氧化铁化学性质相似，也能发生铝热反应生成相应的金属。工业上常利用铝热反应来冶炼这些熔点较高的金属 (如钒、铬、锰等 )。铝粉与某些难熔的金属氧化物(如Fe2O3等 )以一定比例形成的混合物被称为铝热剂。
对于较活泼的金属(钠、镁、铝等)，一般的还原剂很难将它们从化合物中还原出来，常采用电解熔融化合物的方法来制备这些金属。
铝的冶炼铝元素是地壳中含量最多的金属元素 ( 约占地壳总量的7.73%)，主要以铝土矿 (主要成分是Al2O3) 形式存在。要从铝土矿中提取铝，首先要获得纯度较高的氧化铝。主要的工艺流程如下图所示：
从上述工艺流程可知，铝土矿与氢氧化钠溶液混合时，铝土矿中的Al2O3与NaOH能发生反应，生成可溶于水的偏铝酸钠(NaAlO3)。
将反应得到的混合物过滤，除去残渣，向滤液中通入过量CO2气体，将其酸化，NaAlO2便转化为Al(OH)3沉淀析出。
将Al(OH)3在高温下灼烧，即可得到Al2O3。但氧化铝的熔点高达2 054℃，直接加热氧化铝到熔融消耗的能量很大。1886年，美国化学家霍尔在氧化铝中添加了冰晶石 (Na3AlF6) ，使氧化铝熔融温度降低至950℃ ，从而减少了冶炼过程中的能量消耗。
从矿石中提取人们想要的元素大多需要经历非常复杂的变化过程，其中最关键的是根据目标产物选择合适的化学反应，以实现物质的转化。冶炼得到的金属有时仍含有较多杂质，需要经过进一步的精炼提纯，以满足实际使用。在金属冶炼过程中，必须坚持绿色环保、循环利用、节约成本等原则。
1.下列说法错误的是（ ）A.工业上以氯气和石灰乳为原料制取漂白粉B.75%(体积分数)酒精溶液能使蛋白质变性，其消毒效果比无水酒精好C.钠是一种强还原剂，可用于制取钛、铌等金属D.在工业炼铁中，焦炭的作用是直接还原铁矿石
2.下列说法错误的是（ ）A.臭氧是饮用水的理想消毒剂之一，因为它杀菌能力强且不影响水质 B.在食品包装袋内放入铁系保鲜剂可以防止食品因氧化而变质 C.因铝制品表面有致密的氧化膜保护层，故可长时间盛放咸菜等腌制食品 D.工业上，二氧化硫可用于漂白纸浆以及草帽等编织物
3.甲、乙两只烧杯中各盛有100 mL 6 ml/L的盐酸和NaOH溶液，向两只烧杯中分别加入等质量的铝粉，反应结束后测得生成的气体的体积比为V(甲)∶V(乙)=1∶2，则加入铝粉的质量为( )A.10.8 g  B.3.6 g  C.5.4 g  D.1.8 g
4.下列有关工业生产的叙述正确的是( )A.合成氨生产过程中将NH3液化分离，可加快正反应速率，提高N2、H2的转化率 B.从海水中可以得到NaCl，工业冶炼金属钠可以通过电解NaCl饱和溶液获得 C.电解精炼铜时，同一时间内阳极溶解铜的质量比阴极析出铜的质量小 D.电解饱和食盐水制烧碱，采用离子交换膜法，可防止阴极室产生的Cl2进入阳极室
5.下列说法错误的是（ ）A.常温下，铁在浓硫酸中发生钝化，可用铁槽车贮运浓硫酸 B.金属铜具有良好的导电性，可用来制作导线 C.MgO的熔点很高，可用做耐高温材料 D.SO2具有漂白性，可用于木耳食品的漂白