開發(fā)利用金屬礦物和海水資源PPT演示課件

.,1,第一節(jié) 開發(fā)利用金屬礦物和海水資源,.,2,課前自主學(xué)案,一、金屬在自然界中的存在形式1金、鉑等極少數(shù)金屬以_形式存在。2絕大多數(shù)金屬以_形式存在。在金屬化合物中，金屬元素都顯_。,游離態(tài),化合態(tài),正價(jià),.,3,二、金屬的冶煉1冶煉原理金屬冶煉的實(shí)質(zhì)是根據(jù)_反應(yīng)，使金屬礦物中的金屬陽離子_電子生成金屬單質(zhì)的過程：Mnne=M。,氧化還原,得到,.,4,金屬的冶煉,自然界中的金屬大都以化合態(tài)存在,用化學(xué)的方法把化合態(tài)的金屬變成游離態(tài),要考慮的問題,礦石的富集,合適的冶煉方法,如何精煉,.,5,K Ca Na Mg AlZn Fe Sn Pb (H) Cu Hg AgPt Au,電解法,熱還原法,熱分解法,物理提取法,（C、CO、H2、Al等）,不同金屬冶煉方法的選擇歸納：,.,6,1.熱分解法 有些不活潑金屬僅用熱分解法就能制得。 在金屬活動(dòng)性順序表中，位于氫后面的某些金屬的氧化物受熱就能分解。,要根據(jù)金屬的活動(dòng)性順序不同，采取不同的冶煉方法,.,7,2電解法在金屬活動(dòng)性順序中，鉀、鈉、鈣、鋁等幾種金屬的還原性很強(qiáng)，這些金屬都很容易失去電子，因此不能用一般的方法和還原劑使其從化合物中還原出來，而只能用通電分解其熔融鹽或氧化物的方法來冶煉。,.,8,3.熱還原法 多數(shù)金屬的冶煉過程屬于熱還原法 常用的還原劑有焦炭、一氧化碳、氫氣 和活潑金屬等,.,9,電解法,熱還原法,熱分解法,一、不同金屬冶煉方法的選擇,K Ca Na Mg Al Zn Fe Sn Pb（H）Cu Hg Ag,離子氧化性,弱,強(qiáng),歸納與總結(jié),9、12,.,10,思考感悟1工業(yè)上利用電解熔融MgCl2來制取Mg，而MgO比MgCl2更易獲得，為什么不電解熔融MgO制取鎂呢？(MgO的熔點(diǎn)：2852 ，MgCl2的熔點(diǎn)：710 )【提示】由于MgO的熔點(diǎn)遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于MgCl2的熔點(diǎn)，將MgO熔融需要能量較多，所以采用電解熔融MgCl2的方法制取Mg，冶煉金屬也要考慮節(jié)能減排。,.,11,練 習(xí),1.下列各組金屬最適合用 H2 或 CO 把它 從化合物中還原出來的是 A. Ca、Mg B. Al、Fe C. Fe、Cu D. Hg、Ag,2.列金屬氧化物不能用焦炭還原的是,A. CaO B. Ag2O C. CuO D. Fe2O3,C,A,.,12,3、下列各種冶煉方法中，可以制得相應(yīng)金屬 的是（ ） A、加熱氧化鋁 B、加熱碳酸鈣 C、電解熔融氯化鈉 D、氯化鈉與鋁粉高溫共熱4、根據(jù)金屬在金屬活動(dòng)順序表中的位置 及性質(zhì)，推測制取下列金屬最適宜的方法： Na Zn Hg Au,C,電解法,加熱還原法,加熱分解法,物理提取法,.,13,實(shí)驗(yàn)41鋁熱反應(yīng) p89,1、鎂條的作用是什么？2、氯酸鉀的作用是什么？,問題,引燃劑,.,14,反應(yīng)現(xiàn)象：鎂條劇烈燃燒，放出大量的熱，發(fā)出耀眼的白光，紙漏斗內(nèi)劇烈反應(yīng)，紙漏斗被燒穿，有熔融物落入沙中。,鋁熱劑,反應(yīng)現(xiàn)象：劇烈反應(yīng)，發(fā)出強(qiáng)光，紙漏 斗被燒穿，沙子上落有黑色鐵珠。,.,15,結(jié)論：鋁是常用的還原劑，在一定的條件下與某些金屬氧化物反應(yīng)，把其中的金屬還原成單質(zhì)。,其它鋁熱反應(yīng),.,16,鋁熱反應(yīng)的應(yīng)用,鋁熱反應(yīng)的原理可以應(yīng)用在生產(chǎn)上，如用于焊接鋼軌等。在冶金工業(yè)上也常用這一反應(yīng)原理，使鋁與金屬氧化物反應(yīng)，冶煉釩、鉻、錳等等高熔點(diǎn)金屬,.,17,金屬的回收和資源保護(hù),1、回收金屬的意義：（1）節(jié)約礦物資源；（2）節(jié)約能源；（3）減少環(huán)境污染,.,18,2、回收金屬的實(shí)例（1）廢舊鋼鐵用于煉鋼；（2）廢鐵屑用于制鐵鹽；（3）定影液用于回收銀,.,19,二、海水資源的開發(fā)利用,從太空觀察地球，看到地球上有七片陸地“漂浮”在一大片藍(lán)色的海洋之中,是“歷史留給人類的資源儲(chǔ)備”,海洋是美麗的， 也是富饒的,.,20,浩瀚的海洋是個(gè)巨大的資源寶庫，它不僅孕育著無數(shù)的生命，還孕育著豐富的礦產(chǎn)，而海水本身含有大量的化學(xué)物質(zhì)，又是寶貴的化學(xué)資源,海水中儲(chǔ)有大量的化學(xué)物質(zhì)，儲(chǔ)量可觀的就有80多種化學(xué)元素，其中70多種可以被人類提取利用，海洋是地球上最大的礦產(chǎn)資源庫。全世界每年都要從海洋中提取大量的食鹽、鎂、溴、碘、鉀等有用物質(zhì)，海水素有“液體工業(yè)原料”之美譽(yù)。,.,21,豐富的海洋資源,.,22,含80多種元素，以氫、氧、氯、鈉、鎂、硫、鈣、鉀等較多。被稱為“元素的故鄉(xiāng)”。,海水中鈾多達(dá)45億噸是已知陸地鈾礦儲(chǔ)量的4500倍。氘有50億噸足夠人類用上千萬年,海水中的化學(xué)資源,.,23,海洋中的礦產(chǎn)資源,.,24,海水提Mg,海水淡化,海水提取NaCl,Br2的提取,海水綜合利用聯(lián)合工業(yè)體系一例,下午11時(shí)26分,.,25,海水資源的利用：,主要有：1.海水中水資源的利用 海水的淡化（咸水 淡水）2.直接利用海水進(jìn)行循環(huán)冷卻（作冷卻 用水）,.,26,海水的淡化：,（1）海水淡化的途徑:從海水中提取淡水從海水中分離出鹽 （2）海水淡化的方法:p90蒸 餾 法（最先使用，技術(shù)成熟，但成 本高）電滲析法（成本低，但未能大量生產(chǎn)）離子交換法（目前正迅速發(fā)展，但需要 不斷更新離子交換樹脂）,.,27,蒸餾法所用的裝置及原理,原理： 加熱到水的沸點(diǎn),使水汽化變成水蒸氣，再冷凝得淡水。,進(jìn),冷卻水 出,.,28,.,29,煮海,為鹽,.,30,(2)將海水進(jìn)行_可得到粗鹽；為除去粗鹽中含有的SO42-、Ca2+、Mg2+等雜質(zhì)，有如下操作：溶解；加過量的Na2CO3溶液； 加過量的BaCl2溶液；加適量的鹽酸；加過量NaOH溶液；蒸發(fā)結(jié)晶；過濾。正確的操作順序： _。, 或 或 ,蒸發(fā)結(jié)晶,.,31,粗鹽提純的基本原則,先溶解，再加沉淀劑；先加BaCl2，再加Na2CO3；先過濾，再加鹽酸。,.,32,海水蒸發(fā),母液,Mg(OH)2, MgCl2 + Ca(OH)2 = Mg(OH)2+ CaCl2,從海水中制金屬鎂, Mg(OH)2 + 2HCl = MgCl2 + H2O,.,33,海水中提取溴的實(shí)驗(yàn),實(shí)驗(yàn)方法：（1）用蒸餾法將海水濃縮。用硫酸將濃縮的 海水酸化。（2）向酸化的海水中通入適量的氯氣，使溴 離子轉(zhuǎn)化為溴單質(zhì)。（3）向含溴單質(zhì)的水溶液中通入空氣和水蒸 氣，將溴單質(zhì)吹入盛有二氧化硫溶液的 吸收塔內(nèi)。轉(zhuǎn)化為氫溴酸（4）向吸收塔中溶液內(nèi)通入適量的氯氣。最 后經(jīng)蒸餾可得液溴 (用CCl4萃取),.,34,從海水中提取溴,(3)步驟中已經(jīng)獲得Br2， 步驟中又將Br2還原為Br，其目的為_。,富集溴元素,以增大濃度為目的,.,35,海水中提取溴實(shí)驗(yàn)的方程式,2NaBr + Cl2 = Br2 + 2NaCl,上面置換反應(yīng)得到的 Br2 的濃度很低，難以收集，用空氣吹出 Br2 后用 SO2 吸收，使溴得到富集，,Br2 + SO2 + 2H2O = 2HBr + H2SO4,2HBr + Cl2 = Br2 + 2HCl,.,36,如何證明海帶中存在碘元素? 實(shí)驗(yàn)4-2,（一）實(shí)驗(yàn)方法：（1）稱取3g干海帶，用刷子把干海帶表面的附著物刷凈 （不要用水洗，有 I-）。 將海帶剪碎，用酒精潤 濕（便于灼燒）后，放在坩堝中。 （2）用酒精燈灼燒盛有海帶的坩堝，至海帶完全成灰， 停止加熱，冷卻。 （3）將海帶灰轉(zhuǎn)移到小燒杯中，向燒杯中加入10ml蒸餾 水，攪拌，煮沸2min3min，使可溶物溶解，過濾。 （4）向?yàn)V液中滴入幾滴硫酸，再加入約1ml H2O2溶液， 觀察現(xiàn)象。取少量上述濾液，滴加幾滴淀粉溶液， 觀察現(xiàn)象。,.,37,(二)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象： 加入H2O2溶液后，溶液顏色變?yōu)樯铧S色；加入淀粉溶液后，溶液又變?yōu)樯钏{(lán)色。,(三) 化學(xué)方程式： 2KI + H2O2 + H2SO4 = I2+ K2SO4 + 2H2O,海水綜合利用聯(lián)合工業(yè)體系一例 p92,.,38,由于鎂很活潑，是還原性很強(qiáng)的金屬，所以加熱時(shí)能與許多氣體物質(zhì)反應(yīng)。如空氣、二氧化碳、氮?dú)獾龋慌c氫氣和稀有氣體反應(yīng)。,練 習(xí),鎂粉是焰火、閃光粉中不可缺少的原料,工業(yè)制造鎂粉是鎂蒸氣在氣體中冷卻,下列可做冷卻劑的是(1)空氣 (2)CO2 (3)Ar (4)H2 (5)N2 A.(1)(2) B.(2)(3) C.(3)(4) D.(4)(5),C,.,39,2.下列敘述中所描述的物質(zhì)一定是金屬元 素的是 A易失去電子的物 B原子最外層只有一個(gè)電子的元素 C單質(zhì)具有金屬光澤的元素 D第三周期中，原子的最外層上只有 2個(gè)電子的元素,D,.,40,3.鋁加入下列物質(zhì)中會(huì)產(chǎn)生氣體的是A熔融NaOH BKOH溶液CNa2O2 固體 DNa2O2和水,4.鋁熱劑中鋁的作用是 A催化劑 B氧化劑 C還原劑 D填充劑,B D,C,.,41,5.下列冶煉金屬的反應(yīng)，一定是置換反應(yīng) 的是 A熱分解法 B電解法 C鋁熱法煉鐵 D高爐煉鐵,C,.,42,6.下列說法中不正確的是 A金屬的冶煉原理，就是利用氧化還原反應(yīng) 原理，用還原劑在一定條件下將金屬從礦 石中還原出來 B冶煉金屬時(shí)，必須加入一種物質(zhì)作為還原劑 C金屬由化合態(tài)變?yōu)橛坞x態(tài)，都是被還原 D金屬單質(zhì)被發(fā)現(xiàn)和應(yīng)用得越早，其活動(dòng)性一 般較弱,A B,.,43,7.下列冶煉金屬的反應(yīng)，一定是分解反應(yīng) 的是（ ） A熱分解法 B電解法 C鋁熱法煉鐵 D高爐煉鐵,A B,8.列金屬冶煉方法與其他三種不同的是 AFe BK CMg DAl,A,.,44,9.下列海洋資源中屬于可再生資源的是 A海底石油、天然氣 B.潮汐能 C.濱海砂礦 D.錳結(jié)核,10.下列哪種方法不能實(shí)現(xiàn)海水的淡化 A蒸餾法 B電滲析法 C離子交換法 D電解法,B,D,.,45,11.下列屬于海水化學(xué)資源利用的是 A海水淡化 B海水提鹽 C海水提溴 D海水發(fā)電,12.用 H2 做還原劑和用金屬做還原劑相比 較，所得金屬的純度 A用 H2 高 B用金屬的高 C. 二者相同 D無法比較,用 H2 還原的產(chǎn)物是金屬和水，水受熱揮發(fā)，只得到金屬；用金屬還原所得的是混合物（金屬與金屬的化合物）。,B C,A,.,46,證明海帶中含有碘，有以下步驟,灼燒海帶至完全生成灰，停止加熱，冷卻；在濾液中滴加稀H2SO4及H2O2，然后加入幾滴淀粉溶液；用剪刀剪碎海帶，用酒精潤濕，放入坩堝中； 海帶灰轉(zhuǎn)移到小燒杯，加蒸餾水，攪拌、煮沸、過濾.,(1)合理的步驟是_,(2)證明含碘的步驟是_, 現(xiàn)象是_, 反應(yīng)的離子方程式是 _,滴入淀粉溶液，溶液變藍(lán),=,.,47,【解析】活潑金屬K、Ca、Na、Mg、Al等用電解法冶煉，中等活潑金屬Zn、Fe、Sn、Pb、Cu等用熱還原法冶煉，不活潑金屬Hg、Ag利用熱分解法冶煉，故A、B、D正確，C錯(cuò)誤?！敬鸢浮緾【規(guī)律方法】選擇金屬冶煉的方法要依據(jù)金屬在自然界中的存在形態(tài)和金屬的活潑性。金屬活動(dòng)性順序表中，金屬的位置越靠前越難被還原，金屬的位置越靠后越容易被還原。,.,48,變式訓(xùn)練1金屬鋰是密度最小的金屬，等質(zhì)量的金屬鋰能釋放出更多的電子，故常用來制造高能量電池。已知鋰的金屬性介于鈉和鎂之間，則下列能冶煉出金屬鋰的方法是()A電解法B熱還原法C熱分解法 D鋁熱法解析：選A。可以根據(jù)金屬活動(dòng)性與金屬冶煉方法之間的聯(lián)系來推斷，鋰的金屬性介于鈉和鎂之間，應(yīng)該與鈉、鎂的冶煉方法相同，即用電解法。,.,49,用如圖所示的裝置做鋁熱反應(yīng)實(shí)驗(yàn)，回答下列問題：,.,50,(1)寫出該反應(yīng)的化學(xué)方程式： _，在該反應(yīng)中_是氧化劑，_是還原劑，該反應(yīng)稱為_反應(yīng)。(2)選出該實(shí)驗(yàn)的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象(把序號(hào)填寫在橫線上)：_。鎂帶劇烈燃燒；放出大量的熱，并發(fā)出耀眼的光芒，火星四射；紙漏斗的下部被燒穿；有紅熱狀態(tài)的液珠落入蒸發(fā)皿內(nèi)的細(xì)沙上，液珠冷卻后變?yōu)楹谏腆w。,.,51,(3)寫出下列操作或物質(zhì)的作用：內(nèi)層紙漏斗底部剪一個(gè)孔：_；蒸發(fā)皿盛沙：_；鎂帶：_；氯酸鉀：_。【思路點(diǎn)撥】解答該題應(yīng)注意以下三點(diǎn)：(1)鋁熱反應(yīng)為典型置換反應(yīng)，條件為高溫。(2)鋁熱反應(yīng)中鋁熱劑為Al粉(還原劑)和金屬氧化物(氧化劑)，引燃劑為KClO3。(3)鋁熱反應(yīng)放出大量的熱量。,.,52,.,53,【誤區(qū)警示】鋁熱反應(yīng)是利用鋁的強(qiáng)還原性，在高溫下將相對不活潑且熔點(diǎn)高的金屬從其金屬氧化物中還原出來，因此只有Al和比Al活動(dòng)性弱的金屬形成的氧化物組成的混合物才能稱之為鋁熱劑，如Al和MgO組成的混合物不能稱之為鋁熱劑。,.,54,變式訓(xùn)練2(2011年珠海高一檢測)用鋁熱法還原下列氧化物，制得金屬各1 mol，消耗鋁最少的是()A二氧化錳 B三氧化鎢C三氧化二鉻 D四氧化三鐵解析：選D。首先寫出反應(yīng)的化學(xué)方程式，根據(jù)制得金屬各1 mol列比例式求解；或者是根據(jù)1 mol 鋁失去3 mol電子，由電子守恒得，金屬氧化物中金屬的化合價(jià)最低者消耗的鋁最少。,.,55,.,56,(1)實(shí)驗(yàn)操作的名稱是_，所用主要儀器名稱為_。(2)提取碘的過程中，可供選擇的有機(jī)試劑是_(填序號(hào))。A酒精(沸點(diǎn)78 ) B四氯化碳(沸點(diǎn)77 )C甘油(沸點(diǎn)290 ) D苯(沸點(diǎn)80 )(3)在操作中，溶液中生成少量ICl(ICl的性質(zhì)類似于氯氣)，為消除此雜質(zhì)，使碘全部游離出來，應(yīng)加入適量(填序號(hào))_溶液，反應(yīng)的離子方程式為_。,.,57,AKIO3 BHClOCKI DBr2(4)利用碘的有機(jī)溶液得到單質(zhì)I2的方法是_?！舅悸伏c(diǎn)撥】解答該題應(yīng)注意以下兩點(diǎn)：(1)結(jié)合實(shí)驗(yàn)?zāi)康暮土鞒虉D中的信息，理清每一步操作或變化的目的。(2)聯(lián)系鹵素單質(zhì)的性質(zhì)推理。,.,58,【解析】從碘水中提取碘單質(zhì)應(yīng)加入有機(jī)萃取劑如苯、四氯化碳，酒精和甘油均溶于水，不能作萃取劑，然后在分液漏斗中分液即得到碘的有機(jī)溶液，再從碘的有機(jī)溶液中提取碘并回收溶劑，采用水浴加熱蒸餾，其中在操作中，為使少量的ICl中的碘全部游離出來，應(yīng)加入還原劑，故只有C項(xiàng)符合，發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)為IClKI=I2KCl?！敬鸢浮?1)萃取、分液分液漏斗(2)BD(3)CIClI=I2Cl(4)蒸餾,.,59,.,60,變式訓(xùn)練3海水中溴元素以Br形式存在，工業(yè)上用空氣吹出法從海水中提取溴的工藝流程如圖所示：,.,61,(1)步驟反應(yīng)的離子方程式是_。(2)步驟反應(yīng)的化學(xué)方程式是_，從理論上考慮，下列也能吸收Br2的是_。ANaOH BFe