PPT《一、金属矿物的开发利用》

一、金属矿物的开发利用 黄铜矿 赤铁矿 铝矿 锰矿 钨矿 锌矿

一、金属矿物的开发利用

1、金属元素的存在: 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自然界.

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到电子变成金属原子. n+ M 得电子 M (被还原) 金属活动性顺序 K Ca Na Mg Al Zn Fe Sn Pb (H) Cu Hg Ag Pt Au 金属活动性逐渐减弱 金属离子的得电子能力逐渐增强 金属冶炼的方法 (2)热分解法(适合Hg、Ag等不活泼金属) 2HgO === 2Hg + O2 ↑ 2Ag2O === 4Ag + O2 ↑ (1)物理提取法: 适用于极不活泼的金属――Pt、Au (3)热还原法(适用于金属活动性顺序表中位于Zn和Cu之间的金属) CuO+H2 === Cu + H2O Fe2O3+3CO === 2Fe + 3CO2(高炉炼铁) 高温 常用还原剂:焦炭、CO、H2和活泼金属 Fe2O3+ 2Al === 2Fe + Al2O3(铝热法炼铁) 高温 铝热反应实验4-1 注意观察现象 反应现象:镁条剧烈燃烧,放出大量热,发出耀眼白光,纸漏斗内剧烈反应,纸漏斗被烧穿,有熔融物落入沙中. Fe2O3+2Al === 2Fe + Al2O3 高温 铝热剂 铝――还原剂(活泼金属――可作还原剂) 3MnO2+4Al === 3Mn+ 2Al2O3 高温 Cr2O3+2Al === 2Cr + Al2O3 高温 3Co3O4+8Al === 9Co + 4Al2O3 高温 其它的铝热反应: 应用:(1)焊接钢轨,(2)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. 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,现在人们已经熟练掌握了从铝土矿(主要成 分是Al2O3,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,铝的价格也一降千丈,走入千家万户. (4)电解法(适合非常活泼金属K、Ca、Na、Mg、Al等) MgCl2 (熔融) === Mg + Cl2 ↑ 电解 2Al2O3 (熔融) === 4Al + 3O2 ↑ 电解 冰晶石 2NaCl (熔融) === 2Na + Cl2 ↑ 电解 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"钢精",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,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―11号,宇宙飞船所用的金属材料中,铝及合金75%左右,可以说人类送上太空的金属中,铝是最多的了. 注意:正常人的人体,每70公斤体重约含61毫克铝. 但铝摄入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信息功能的有机碱反应,导致神经系统传递信息受阻,引起老年痴呆. 镁在地壳中含量只有铝的四分之一,而且镁比铝更加活泼,所以要想矿物质中获取镁,代价比铝更高. 海洋中含有大量的氯化镁,海水又咸又苦. 咸是因为含有氯化钠, 苦是因为含有氯化镁, 同样道理,粗盐易潮解是因为其中含有较多的氯化镁,而氯化镁易吸水. 据估算,假如每年从海水中提取1亿吨镁再过一百万年,海水中镁的含量也只会从目前的0.13%降低到0.12%,即只减少了万分之一.可谓取之不尽,用之不竭. K Ca Na Mg Al Zn Fe Sn Pb(H)Cu Hg Ag 金属活动性(还原性): 强弱电解法 热还原法 热分解法 K Ca Na Mg Al Zn Fe Sn Pb(H)Cu Hg Ag 离子的氧化性 弱强KCa Na Mg Al Zn Fe Sn Pb (H) Cu Hg AgPt Au 电解法 热还原法 热分解法 物理提取法 合理开发和利用矿物资源,主要途径有: