最新高中化学必修二《开发利用金属矿物和海水资源》47页PPT

当堂练习
1.高温还原法冶炼金属的反应一定是 ( A )
A．氧化还原反应
B．置换反应
C．分解反应
D．复分解反应
2、冶炼金属常用以下几种方法：①以C或H2、CO作为还 原剂还原法 ；②热分解法 ；③电解法 ；④铝热法。 现冶炼下列金属：Al、Mg、Cu、Hg、Mn，试标明适宜的
冶炼方法。Al ③ ；Cu ① ；Hg ② ；Mn ④（单选）
橙红石 HgO
思考与交流：我国在西汉初时已经用木炭与铁矿石混 合冶炼生铁，领先欧洲一千年，南宋末年的工匠又掌 握了用焦炭炼铁，比欧洲早500年。你会写该反应的化 学方程式吗？ c、热还原法：较活泼金属——锌、铁、锡、铅、铜
Fe2O3+3CO == 2Fe+3CO2
CuO+H2 == Cu+H2O
2CuO+C == 2Cu+CO2↑
K Ca Na Mg Al Zn Fe Sn Pb（H） Cu Hg Ag
强
电解法
热还原法
弱
热分解法
思考与交流——人类使用金属的顺序是一种历史的 偶然还是必然？
3、合理开发和利用金属资源的原因和途径
原因：①地球上的金属矿物资源是有限的； ②金属冶炼常会消耗许多能量； ③也易造成环境污染。
途径：①提高金属矿物的利用率； ②回收和利用废旧金属； ③减少金属的使用； ④使用其他材料代替金属材料。
铝土矿
思考与交流：Al2O3的熔点远远高于AlCl3的熔点，为什 么选择Al2O3作电解炼铝的原料而不是AlCl3?
解析：AlCl3是共价化合物，Al2O3是离子化合物。
2NaCl (熔融) 电解 2Na＋Cl2 ↑
MgCl2 (熔融) 电解 Mg ＋ Cl2 ↑

26、要使整个人生都过得舒适、愉快，这是不可能的，因为人类必须具备一种能应付逆境的态度。——卢梭
▪
27、只有把抱怨环境的心情，化为上进的力量，才是成功的保证。——罗曼·罗兰
▪
28、知之者不如好之者，好之者不如乐之者。——孔子
▪
29、勇猛、大胆和坚定的决心能够抵得上武器的精良。——达·芬奇
▪
30、意志是一个强壮的盲人，倚靠在明眼的跛子肩上。——叔本华
13、遵守纪律的风气的培养，只有领 导者本 身在这 方面以 身作则 才能收 到成效 。—— 马卡连 柯 14、劳动者的组织性、纪律性、坚毅 精神以 及同全 世界劳 动者的 团结一 致，是 取得最 后胜利 的保证 。—— 列宁 摘自名言网
15、机会是不守纪律的。——雨果
▪
最新高中化学必修二《开发利 用金属矿物和海水资源》
11、战争满足了，或曾经满足过人的 好斗的 本能， 但它同 时还满 足了人 对掠夺 ，破坏 以及残 酷的纪 律和专 制力的 欲望。 ——查·埃利奥 特 12、不应把纪律仅仅看成教育的手段 。纪律 是教育 过程的 结果， 首先是 学生集 体表现 在一切 生活领 域—— 生产、 日常生 活、学 校、文 化等领 域中努 力的结 果。— —马卡 连柯(名 言网)
谢谢！
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ห้องสมุดไป่ตู้

思考:如何得到活泼金属单质？
2.金属的冶炼 (1)原理：将金属从其化合物中 还原 出来 (2)实质：根据 氧化还原反应 ，使金属矿物中的金属 阳离子得到 电子生成金属单质：
冶炼原理：Mn+ + ne-
M
（3）金属的冶炼方法
①热分解法
2HgO
2Hg + O2 ↑ 2Ag2O
4Ag + O2 ↑
②热还原法
(4)金属冶炼的实质是把金属从化合态还原为游离态。
(√ )
× (5)热还原法冶炼金属发生的都是置换反应。( )
(6)铁与稀盐酸反应生成氢气，所以铁的还原性大于氢气，
× 故不能用氢气作还原剂冶炼金属铁。( )
2．有关金属的冶炼原理下列说法正确的是( C )
A．肯定发生的是置换反应 B．肯定发生的是分解反应 C．肯定发生的是氧化还原反应 D．只能用金属作还原剂冶炼金属
K Ca Na Mg Al Zn Fe Sn Pb (H) Cu Hg Ag
Pt Au
电解法
热还原法
热分解法 物理提取法
铜、铁、铝的冶炼原理
金属
铜
铁
铝Leabharlann 冶炼原理Cu2S + O2
高温
== 2Cu
+SO2 （火法炼铜）
CuSO4 + Fe = Cu + FeSO4 （湿法炼铜）
Fe2O3＋3CO 高温高温 Fe2O3 + 2Al === 2Fe
【提示】 金属冶炼方法的选择取决于金属在自然界中的 存在状态和金属的活泼性。金属越活泼，冶炼时所需条件要求 越高，在人类历史上出现的相对晚一些。金属越不活泼，冶炼 的方法越简单，人们使用的时间越早，所以有青铜、铁器等时 代的发展历程。

2021/2/8
3、热还原法（适用于大部分金属）
△
CuO+H2 Cu + H2O
高温
Fe2O3+3CO 2Fe + 3CO2 ↑ 注：除了CO、H2、C等做还原剂外，一 些活泼金属如Al等也可做还原剂还原金属
2021/2/8
探究实验4 - 1
【提出问题】 ①活泼金属能像 CO那样做还原剂 还原出金属吗？ ②若能， Fe2O3 跟Al在高温条件下 反应生成什么？
自然资源与可持续发展
我国21世纪初可持续发展的总体目 标是：可持续发展能力不断增强，经济 结构调整取得显著成效，人口总量得到 有效控制，生态环境明显改善，资源利 用率显著提高，促进人与自然的和谐， 推动整个社会走上生产发展、生活富裕、 生态良好的文明发展道路。
2021/2/8
因为我们的生活生产需要金属，所以必须 要开发利用金属资源。 但金属资源是不可再生资源，不是取之不尽的。
2021/2/8
解析：图中没有生成 H2、CO 的装置，由图可看出，是 利用生成的碳还原 Fe2O3 炼铁。古代无 Al，不可能利用铝热 反应。
2021/2/8
3. (2010·厦门高一检测)下列各种冶炼方法中，可制得相 应的金属的是( )
A. 加热氧化铝 B. 加热碳酸钙 C. 电解熔融氯化钠 D. 氯化钠与铝粉高温共热
冶炼金属的实质是用氧化还原的 方法使金属化合物中的金属离子得到 电子变成金属原子。
2021/2/8
我国在西汉初时已经懂得用木炭与铁矿石 混合高温冶炼生铁，领先欧洲一千余年。
2021/2/8
古代中国劳动人民用木炭炼铁
回忆：初中学过冶炼铁的方法？
高温
Fe2O3 + 3CO 2Fe + 3CO2

Fe2O3+3CO===2Fe+3CO2(高炉炼铁) 高温 Fe2O3+2Al===2Fe+Al2O3(铝热法炼铁) Cu2S+O2===2Cu+SO2(火法炼铜) Fe+CuSO4===FeSO4+Cu(湿法炼铜) 高温 MgO+C===Mg+CO↑ 电解 MgCl2(熔融)===Mg+Cl2↑
电解 2Al2O3(熔融)===4Al+3O 2↑ 冰晶石
铝热剂
铝——还原剂 （活泼金属——可作还原剂）
应用： (1)焊接钢轨， (2)冶炼金属 （3)定向爆破。
其它的铝热反应：
高温 3MnO2+4Al === 3Mn+ 2Al2O3
高温 Cr2O3+2Al === 2Cr + Al2O3
高温 3Co3O4+8Al === 9Co + 4Al2O3
小结：冶金的一般方法：
（4）设备： 高炉
Fe2O3 + 3CO== 2Fe + 3CO2
（5）造渣（除脉石）：
高温 CaCO3 = CO2+CaO CaO+SiO高温 2 = CaSiO3（熔剂：石灰石）
4、合理开发和利用矿物资源的途径：
金属铝的回收与利用
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
加热
2HgO === 2Hg + O2 ↑
加热
2Ag2O === 4Ag + O2 ↑
（3）热还原法（适用于大部分金属）
CuO+H2 === Cu + H2O

• 直接利用海水进行循环冷却
海水蒸馏原理示意图
液态水 加热 气态水 冷凝 液态水
太阳能蒸发海水示意图
海水化学资源的利用
由于与岩石、大气和生物的相互作用， 海水中溶解和悬浮着大量的无机物和有机 物。
按量计：H、O、Cl、Na、K、Mg、 Ca、S、C、F、B、Br、Sr等11种元素 超过总量的99％，其他为微量元素，总 计含有80多种元素。
第一节 开发利用金属矿物和海水资源
二 海水资源的开发利用
海水资源
• 海水水资源的利用 • 海水的化学资源的利用 • 海水食物资源的利用 • 海水能源资源的利用
海水水资源的利用
水储量：1.3×109亿吨，占地球上总水量的：97％
• 海水的淡化
淡化途径：提取淡水或把盐分离出去 淡化方法：蒸馏法、电渗析法、离子交换法、冰冻法
海水综合利用联合工业体系
5月15日是我国“防治碘缺乏病日”， 2016年主题为“坚持科学补碘，建设健康中国”。
如何证明海带中有碘离子？阅读教材P91实验4-2
证明海带中含有碘，有以下步骤：
①灼烧海带至完全生成灰，停止加热，冷却； ②在滤液中滴加稀H2SO4及H2O2，然后加入几滴淀粉溶液； ③用剪刀剪碎海带，用酒精润湿，放入坩埚中； ④海带灰转移到小烧杯，加蒸馏水，搅拌、煮沸、过滤。
案模拟这一生产过程，并写出相关的化学方程
式。
浓缩海水 （酸化）
通入Cl2 ①
Br2
通入空气水蒸气，SO2吸收
②
HBr
通入Cl2 ③
Br2
2NaBr + Cl2= Br2+2NaCl 2H2O + Br2+SO2= H2SO4+2HBr 2HBr + Cl2=Br2+2HCl

随着经济和社会的发展，各种各样的金属应用越来越广，但绝大多数的金 属元素以化合物的形式存在于自然界的金属矿物中。那么，怎样从金属矿物中 得到金属呢？不同的金属冶炼方法是否相同呢？
课前新知预习
开 发 利 用 金 属矿物 和海水 资源课 件（最 新）高 中化学 必修二 PPT(44 页)
一、金属在自然界中的存在形态 点拨：金属在自然界中的存在形式与金属的活泼性有关。
①镁带剧烈燃烧；②放出大量的热，并发出耀眼的光芒，火星四射；③纸漏
3 ． (2019· 青 岛 高 一 检 测 ) 下 表 中 金 属 的 冶 炼 原 理 与 方 法 不 完 全 正 确 的 是 ( C)
选项 A B C D
冶炼原理 2HgO==△===2Hg＋O2↑ 2Al2O3(熔融)=冰=通晶=电=石= 4Al＋3O2↑ Cu2S＋O2==高=温==2Cu＋SO2 2Fe2O3＋3C==△=== 4Fe＋3CO2↑
6．氧化还原反应广泛应用于金属的冶炼。下列说法不正确的是( C ) A．电解熔融NaCl制备金属钠的反应中，钠离子被还原，氯离子被氧化 B．湿法炼铜与火法炼铜的反应中，铜元素都发生还原反应 C．用磁铁矿炼铁的反应中，1 mol Fe3O4被CO还原成Fe，转移9 mol e－ D．铝热法还原铁的反应中，放出的热量能使铁熔化 解析：电解熔融NaCl制取金属钠，同时生成氯气，钠离子被还原，氯离子 被氧化，A正确；金属冶炼，金属元素被还原，发生还原反应，B正确；Fe3O4 中3个Fe共显＋8价，故1 mol Fe3O4被CO还原成Fe，转移8 mol e－，C错误；铝 热法还原铁的反应中，放出的热量能使铁熔化，D正确。
原理 Al 作还原剂，另一种氧化物作氧化剂，用铝将氧化物中的金属置换出来
铝热剂

我们知道海带中含有碘元素，怎样通过实验证明海 带中确实存在碘元素呢？ （提示：海带灼烧后的灰烬中碘元素以I-形式存在， H2O2可以将I-氧化为碘单质。）
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思考与交流
（1）海带为什么不能用水洗？ 海带中的I-会溶解于水，造成损失，并导致海带不 易燃烧。
酸化
②
浓缩 ① Cl2 稀溴水 通入空气和水蒸气 吸收塔
海水 一次氧化
吹出
浓溴水
③ Cl2 二次氧化
含HBr溶液
分离 问题： 提纯 （1）写出流程图中①、②、③的反应方程式
Br2 （2）流程图中的物质转化线路是怎样的？
（3）海带提碘的实验流程和海水提溴的 工业流程的异同。
海带中提取碘的实验流程图
海带 灼烧 灰烬
•
7.一贯遵循联合国宪章的宗旨和原则, 支持按 联合国 宪章精 神所进 行的各 项工作 ，积极 参加联 合国及 其专门 机构有 利于世 界和平 与发展 的活动 。
•
8. 中国在世界裁减军队，保护环境， 保障人 权和解 决地区 冲突等 一系列 全球问 题上发 挥着重 要作用 ，对世 界和平 与发展 作出了 重要贡 献。
提取海带中的碘
• 取3g左右的干海带，把干海带表面的附着物用刷子刷 净（不要用水洗），用剪刀剪碎后，用酒精润湿，放 入坩埚中。点燃酒精灯，灼烧海带至完全变成灰烬， 停止加热，冷却。
• 将海带灰转移到小烧杯中，向其中加入10mL蒸馏水，
搅拌、煮沸2~3min，过滤。
I-
• 在滤液中滴入几滴稀硫酸（3mol/L），再加入约 1mLH2O2（质量分数为3%），观察现象。加入几滴淀粉溶 含I 的溶液 液，观察现象。 2 合作电话：010-57172727 客服电话：010-58425255/6/7 传 真：010-89313898

53、 伟 大 的 事 业，需 要决心 ，能力 ，组织 和责任 感。 ——易 卜 生 54、 唯 书 籍 不 朽。——乔 特
55、 为 中 华 之 崛起而 读书。 ——周 恩来
新人教版化学必修2高中《开发利用 金属矿物和海水资源》ppt课件教学
内容
36、“不可能”这个字(法语是一个字 )，只 在愚人 的字典 中找得 到。--拿 破仑。 37、不要生气要争气，不要看破要突 破，不 要嫉妒 要欣赏 ，不要 托延要 积极， 不要心 动要行 动。 38、勤奋，机会，乐观是成功的三要 素。(注 意：传 统观念 认为勤 奋和机 会是成 功的要 素，但 是经过 统计学 和成功 人士的 分析得 出，乐 观是成 功的第 三要素 。
39、没有不老的誓言，没有不变的承 诺，踏 上旅途 ，义无 反顾。 40、对时间的价值没有没有深切认识 的人， 决不会 坚韧勤 勉。
谢谢！
51、 天 下 之 事 常成 于困约 ，而败 于奢靡 。——陆 游 52、 生 命 不 等

课前预习案中资料查询 介绍我国金属矿物资源 的开发利用情况(八组展示)
二、合理开发利用金属资源 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
【课堂巩固提高】 A 1、金属冶炼的目的是 （ ）
A、把金属化合物还原为金属单质 B、除去金属中的杂质 C、把金属单质变为氧化物 D、把电能转变为化学能
热分解法
Байду номын сангаас
物理 沉降 法
可见，越活泼的金属越难冶炼
【牛刀小试】
1.在反应Al+XaOb 高温 Al2O3+X中,X不可能的物 质是( )
A.Fe B.Mg C.Cr D.Mn
2．在冶金工业上，均不能用通常化学还原剂制
得的金属组是 （
）
A．Na、Mg 、Al
B．Na、K 、Zn
C．Fe、Cu、Ag
D．Na、Ca、Cu
Ⅲ、电解法：
电解
2Al2O3（熔融）=冰=晶=石 4Al+3O2↑
电解
2NaCl（熔融） === 2Na+Cl2↑
电解
MgCl2（熔融）===Mg+Cl2↑
小结 :冶炼金属的方法
★金属活动顺序与金属冶炼方法的关系
K Ca Na Mg Al Zn Fe…Cu Hg Ag Pt Au
电解法
热还原法
依据的原理是什么呢?
金属离子的得电
矿石富集→金子属能力冶是炼否→全精都 炼
相同？这与什么 有关?
M n+ + n e— == M
【合作探究2】 分析古诗词中金属冶炼选用的 方法及原理
金属的冶炼方法
1、物理方法：

海带如果用水浸泡，碘化物会部分溶解而损耗，因此
用干海带比湿海带的实验效果好。
问题和讨论提示：
实验中的下述现象可以说明加入CCl4并振荡后， CCl4层呈紫色。
2、如何将海水中的溴离子变 成溴单质？并设计方案。
实验方法:
(1)用蒸馏法将海水浓缩.用硫酸将浓缩的 海水酸化.
一、海水资源
• 海洋约占地球表面积71% • 海洋中的资源 ： • 动物:（鱼类、海狮、海马、贝类……… • 植物:（海草、海带………… • 矿物:（各种盐、NaCl、MgCl2 、海底金
属结核矿、石油 • 水 :海水中的水约1.3X109 亿吨,占地球总
水量97% • 还含有80多种元素
二、海水资源的开发和利用
第一节 开发利用金属资源和海水资源
第二课时
海水资源的开发和利用
问题与讨论：
为什么日韩在独岛问 题上互不相让?
韩国方面称独岛，日 本方面称竹岛。面积为 18.6平方千米，四周海 域是一片丰饶的渔场， 海底还蕴藏着比较丰富 的油气田。
问题与讨论
为什么中日 在钓鱼岛问题 上互不相让?
钓鱼岛又称钓鱼台、钓鱼台群岛、钓鱼台列岛（日本 人称其为“尖阁列岛”），位于中国东海大陆架的东部边 缘，在地质结构上是附属于台湾的大陆性岛屿。钓鱼列岛 周围海域面积约为17万平方公里，相当于5个台湾本岛面 积。钓鱼诸岛及其附近海域，不仅蕴藏有大量石油资源， 在其他方面也有巨大的经济价值。
燃烧后的灰中RI转化为KI、NaI等，当加入H2O2（在酸 性条件下）时可生成单质碘。
2H+ + H2O2 + 2I- =I2 + 2H2O 生成的单质碘可用CCl4萃取。 海带灼烧若不完全，其灰的滤液会呈浅褐色，所以应

赤铁矿：Fe2O3+3CO=高=温=2Fe+3CO2 磁铁矿：Fe3O4+4CO=高=温=3Fe+4CO2
不适用其他所有的金属
2、金属的冶炼
金属活动性逐渐减弱 阳离子氧化性依次增强
K Ca Na Mg Al Zn Fe Sn Pb(H) Cu Hg Ag Pt Au
电解法
热还 原法
热分 物理 解法 提取
②海水的淡化——离子交换法
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二、海水化学资源的利用 1. 海水制盐
物理方法
化学方法
海水
蒸发（日晒） 粗盐 溶解、除杂、过滤 精盐
高温
Cr2O3+2Al === 2Cr + Al2O3
高温
3V2O5+10Al === 6V + 5Al2O3
是否能利用氯气反应制备金属镁
不行，金属镁粉溶还原性比金属铝强
铝热反应的应用
①冶炼熔点较高且比 铝不活泼的金属
②焊接钢轨。
③电解法 如：K、Ca、Na、Mg、Al等非常活泼的金属
注意：①电解其熔融盐或氧化物。 ②必须是离子化合物，共价化合物熔融不导电。
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2、海水水资源的利用
①直接利用海水进行循环冷却 ②海水的淡化
蒸馏法 （最先使用，技术成熟，但成本高） 电渗析法 （成本低，但未能大量生产） 离子交换法（正迅速发展，但需不断更新离子交换树脂）

A
2HgO==△===2Hg＋O2↑
B
2Al2O3(熔融)=冰=电晶=解=石=4Al＋3O2↑
C Cu2S＋O2==高=温==2Cu＋SO2
D Fe2O3＋2Al==高=温==2Fe＋Al2O3
方法 热分解法
电解法 热分解法 热还原法
【解析】 活泼金属K、Ca、Na、Mg、Al等用 电解法冶炼，中等活泼金属Zn、Fe、Sn、Pb、 Cu等用热还原法冶炼，不活泼金属Hg、Ag利用 热分解法冶炼，故A、B、D正确，C错误。
•
9.联系具 有客观 性，即 是事物 本身所 固有的 ，不以 人的意 志为转 移的。 要从事 物固有 的联系 中把握 事物， 切忌主 观随意 性。但 人们可 以根据 事物固 有的联 系，改 变事物 的状态 ，调整 原有的 联系， 建立新 的具体 联系。
•
10.是为人民服务宗旨和对人民负责原 则的要 求。坚 持为人 民服务 的工作 态度， 坚持求 真务实 的工作 作风， 坚持从 群众中 来到群 众中去 的工作 方法.
下列能冶炼出金属锂的方法是( )
A．ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ解法
B．热还原法
C．热分解法
D．铝热法
解析：选A。可以根据金属活动性与金属冶炼方 法之间的联系来推断，锂的金属性介于钠和镁之
间，应该与钠、镁的冶炼方法相同，即用电解法。
要点二 铝热反应 1．铝热反应
概念
铝和金属氧化物在高温下发生剧烈反应并放 出大量热的化学反应
•
2 . 好 玩 是孩 子的天 性，三 味书屋 后面的 小园， 虽远不 如百草 园那样 多彩有 趣，却 也是孩 子们开 心的好 去处， 在这里 ，孩子 们同样 玩得有 滋有味
•
3.白描原是中国画的一种技法，是指 一种不 加色彩 或很少 用色彩 ，而只 用墨线 在白底 上勾勒 物象的 画法。 作为一 种描写 方法是 指抓住 事物的 特征， 以质朴 的文字 ，寥廖 几笔就 勾勒出 事物形 象的描 写方法

太阳能蒸发海水示意图：
海水中的化学资源
海水中铀多达45亿吨 是已知陆地铀矿储量 的4500倍。氘有50亿 吨足够人类用上千万 年
含80多种元素，以氢、氧、 氯、钠、镁、硫、钙、钾等 较多。被称为“元素的故乡”。
海洋中的矿产资源
2.海水化学资源的开发利用
海水综合利用的重要方向是：海水淡化同化工生 产结合、同能源技术结合。如从海水中制得的氯化钠 除食用外，还用作工业原料，如生产烧碱、纯碱、金 属钠以及氯气、盐酸、漂白粉等含氯化工产品。从海 水中制取镁、钾、溴及其化工产品，是在传统制盐工 业上的发展。
主要流程
浓缩
海水
酸化
海
浓缩 通入 水
海水 Br-
氯气
ClBr2
通入空气
吸收
水蒸气(吹入) 塔SO2
反应后 HBr、 通入Cl2 Cl- 分离
富集溴 SO42－
Br2
溴单质
化学方程式：
2NaBr ＋ Cl2 === Br2 ＋2NaCl Br2 ＋ SO2 ＋ 2H2O === 2HBr ＋ H2SO4 2HBr ＋ Cl2 === Br2 ＋ 2HCl
当你掰开这双筷子的一刹那，又为伐木 工人找到了一个毁掉森林的理由。作为 回报他将送给我们满天黄沙，流失的水 土及动物们流离失所，而我们也将它们 传递给您的子孙。
2020/3/17
第1课时 金属矿物的开发利用
学习目标： 1．以金属矿物的开发和利用为例，认识化学方法在实现
物质间转化的作用； 2．掌握金属冶炼的一般原理基础及不同金属的冶炼方法； 3. 通过金属矿物的开发和利用，体会到自然环境相互协调，
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。