開發(fā)利用金屬礦物和海水資源課件新

1、第一課時 金屬礦物的開發(fā)利用一一、金屬元素在自然界中的存在形式金屬元素在自然界中的存在形式1. . 游離態(tài)游離態(tài)少數(shù)化學性質(zhì)不活潑不活潑的金屬，在自然界中能以游離態(tài)存在，如：Au Pt及少量及少量Ag Cu2. 化合態(tài)化合態(tài)化學性質(zhì)比較活潑比較活潑的金屬，在自然界中總是以化合態(tài)存在，如：Na Mg Al 等等金屬活動性順序金屬活動性順序K Ca Na Mg Al Zn Fe Sn Pb (H) Cu Hg Ag Pt Au金屬活動性由強逐漸減弱金屬活動性由強逐漸減弱你能否給金屬的冶煉下一個定義？你能否給金屬的冶煉下一個定義？ 二、金屬礦物的開發(fā)和利用二、金屬礦物的開發(fā)和利用 將金屬礦物中的金屬

2、從其化合物中還原出來的過程叫做金屬的冶煉1. 1. 金屬冶煉的實質(zhì)金屬冶煉的實質(zhì) 用還原還原的方法，使金屬化合物中的金屬陽離子得到得到電子變成金屬原子。即：Mn+ + ne-M2. 2. 金屬冶煉的步驟金屬冶煉的步驟 礦石的富集礦石的富集除去雜質(zhì)雜質(zhì)，提高礦石中有用成分的含量 冶煉冶煉 利用氧化還原氧化還原反應，在一定條件下，用還原劑還原劑把金屬礦石中的金屬離子還原還原成金屬單質(zhì)。 精煉精煉提高金屬的純度純度 金屬冶煉有哪些方法？你們覺得金屬活動順序與金屬冶煉方法有沒有聯(lián)系呢？如果有，有什么規(guī)律嗎？3、冶煉金屬的方法、冶煉金屬的方法 1、熱分解法、熱分解法（適合一些不活潑金屬）（適合一些不活潑

3、金屬）2HgO = 2Hg + O2 加熱加熱2Ag2O = 4Ag + O2 加熱加熱2、電解法（適合一、電解法（適合一些非常活潑金屬些非?；顫娊饘伲?MgCl2 (熔融熔融) = Mg + Cl2 電解電解2Al2O3 (熔融熔融) = 4Al + 3O2 電解電解冰晶石冰晶石2NaCl (熔融熔融) = 2Na + Cl2 電解電解3、熱還原法（適合大部分金屬）、熱還原法（適合大部分金屬）CuO+H2 = Cu + H2O高溫高溫Fe2O3+3CO = 2Fe + 3CO2 高溫高溫小結(jié)：小結(jié)：（1）熱分解法和電解法適用于金屬活動順）熱分解法和電解法適用于金屬活動順序中氫以后的金屬冶煉或

4、精煉。序中氫以后的金屬冶煉或精煉。（2）熱還原法適用于金屬活動順序中部的）熱還原法適用于金屬活動順序中部的金屬冶煉金屬冶煉（3）電解熔鹽或氧化物法選用于鉀、鈉、）電解熔鹽或氧化物法選用于鉀、鈉、鈣、鋁等活潑金屬的冶煉。鈣、鋁等活潑金屬的冶煉。K Ca Na Mg Al Zn Fe Sn Pb (H) Cu Hg Ag Pt Au 電解法電解法 熱還原法熱還原法 熱分解法熱分解法 物理提取法物理提取法鋁熱反應 注意觀察現(xiàn)象注意觀察現(xiàn)象反應現(xiàn)象：劇烈反應，發(fā)出強光，紙漏斗被燒穿，沙子上落有黑色鐵珠。Fe2O3+2Al = 2Fe + Al2O3高溫高溫其其它它鋁鋁熱熱反反應應 3MnO2+4Al

5、= 3Mn+ 2Al2O3高溫高溫Cr2O3+2Al = 2Cr + Al2O3高溫高溫3Co3O4+8Al = 9Co + 4Al2O3高溫高溫鋁熱反應的應用鋁熱反應的應用 鋁熱反應的原理可以應用在生產(chǎn)上，如用于焊接鋼鋁熱反應的原理可以應用在生產(chǎn)上，如用于焊接鋼軌等。在冶金工業(yè)上也常用這一反應原理，使鋁與金軌等。在冶金工業(yè)上也常用這一反應原理，使鋁與金屬氧化物反應，冶煉釩、鉻、錳等屬氧化物反應，冶煉釩、鉻、錳等閱讀課本閱讀課本P81頁表頁表4-1 常見金屬的冶煉原理常見金屬的冶煉原理三、金屬的回收和資源保護三、金屬的回收和資源保護1、回收金屬的意義：、回收金屬的意義：（1）節(jié)約礦物資源；（）

6、節(jié)約礦物資源；（2）節(jié)約能源；）節(jié)約能源；（3）減少環(huán)境污染）減少環(huán)境污染 以鋁為例，生產(chǎn)一噸原鋁至少要消耗四噸鋁土礦以鋁為例，生產(chǎn)一噸原鋁至少要消耗四噸鋁土礦資源。當前全球原鋁的年產(chǎn)量約資源。當前全球原鋁的年產(chǎn)量約2500萬噸，年消耗萬噸，年消耗鋁土礦超過一億噸，如果照此發(fā)展下去，地球上的鋁土礦超過一億噸，如果照此發(fā)展下去，地球上的鋁土礦資源就會越來越少，直至有一天枯竭。如果鋁土礦資源就會越來越少，直至有一天枯竭。如果人類消費的鋁能夠回收利用，只要回收利用量達到人類消費的鋁能夠回收利用，只要回收利用量達到產(chǎn)量的二分之一，每年就將減少鋁土礦消耗量約產(chǎn)量的二分之一，每年就將減少鋁土礦消耗量約50

7、00萬噸，這對保護全球鋁土礦資源具有極為重要萬噸，這對保護全球鋁土礦資源具有極為重要的意義。其次，利用廢雜原料生產(chǎn)一噸合金鋁錠與的意義。其次，利用廢雜原料生產(chǎn)一噸合金鋁錠與用鋁土礦原料生產(chǎn)一噸原鋁錠相比，可以節(jié)省用鋁土礦原料生產(chǎn)一噸原鋁錠相比，可以節(jié)省95以上的能源消耗。以上的能源消耗。 據(jù)有關(guān)資料統(tǒng)計，據(jù)有關(guān)資料統(tǒng)計， 每生產(chǎn)一噸原鋁錠需要消耗能源每生產(chǎn)一噸原鋁錠需要消耗能源2132TJ(電能約電能約占占82)，而生產(chǎn)一噸再生鋁合金錠所需能源消耗為，而生產(chǎn)一噸再生鋁合金錠所需能源消耗為55TJ(燃料約占燃料約占80)，僅為原鋁錠生產(chǎn)能源消耗的，僅為原鋁錠生產(chǎn)能源消耗的26，優(yōu)勢比較明顯。由于

8、鋁可以反復循環(huán)使用，優(yōu)勢比較明顯。由于鋁可以反復循環(huán)使用，從再生鋁廢料中再生產(chǎn)鋁，其節(jié)能效果更加顯著。從再生鋁廢料中再生產(chǎn)鋁，其節(jié)能效果更加顯著。另外，再生鋁生產(chǎn)中二氧化碳的產(chǎn)生量和排放量與另外，再生鋁生產(chǎn)中二氧化碳的產(chǎn)生量和排放量與原鋁生產(chǎn)相比，大為減少。有資料統(tǒng)計，再生鋁生原鋁生產(chǎn)相比，大為減少。有資料統(tǒng)計，再生鋁生產(chǎn)可比用水電生產(chǎn)原鋁減少二氧化碳排放量產(chǎn)可比用水電生產(chǎn)原鋁減少二氧化碳排放量91%，比用燃油發(fā)電減少二氧化碳排放量比用燃油發(fā)電減少二氧化碳排放量97以上，比用以上，比用煤發(fā)電減少的二氧化碳排放量更多，環(huán)保效益十分煤發(fā)電減少的二氧化碳排放量更多，環(huán)保效益十分顯著。顯著。 2、回收

9、金屬的實例、回收金屬的實例（1）廢舊鋼鐵用于煉鋼；）廢舊鋼鐵用于煉鋼；（2）廢鐵屑用于制鐵鹽；）廢鐵屑用于制鐵鹽；（3）定影液用于回收銀）定影液用于回收銀練習練習1 1寫出HgO，Ag2O受熱分解的化學方程式練習練習2完成下列化學方程式：Fe2O3+COWO3+H2Cr2O3+Al練習練習3寫出電解下列物質(zhì)的化學方程式：Al2O3 MgCl2 NaCl思考與交流思考與交流 課本P92頁 作業(yè)：、題 第二節(jié)第二節(jié)海水資源的開發(fā)和利用海水資源的開發(fā)和利用含含80多種元素，以氫、氧、多種元素，以氫、氧、氯、鈉、鎂、硫、鈣、鉀等氯、鈉、鎂、硫、鈣、鉀等較多。被稱為較多。被稱為“元素的故鄉(xiāng)元素的故鄉(xiāng)”。

10、海水中鈾多達海水中鈾多達45億噸億噸是已知陸地鈾礦儲量是已知陸地鈾礦儲量的的4500倍。氘有倍。氘有50億億噸足夠人類用上千萬噸足夠人類用上千萬年年海水中的化學資源海水中的化學資源海洋中的礦產(chǎn)資源海洋中的礦產(chǎn)資源海水資源的廣泛性： 海洋中的資源 ： 動物動物:（魚類、海獅、海馬、貝類（魚類、海獅、海馬、貝類 植物植物:（海草、海帶（海草、海帶 礦物礦物:（各種鹽、（各種鹽、NaCl、MgCl2 . 海底金屬結(jié)核礦、石油海底金屬結(jié)核礦、石油 水水 : （水資源及各種溶解的鹽類（水資源及各種溶解的鹽類海水資源的多樣性： 海水中溶解和懸浮大量的無機物和有機物 按含量計：含O、H及Cl、Na、S、C、

11、F、B、Br、Sr共13種元素的質(zhì)量占總水量的99%，其余1%為70多種含量微少的元素。海水資源的分散性： 海水因為量太大、面太廣，大多數(shù)元素盡管總量很大但由于太分散 ，含量極微少 如：海水中金元素總含量約為50000000t（5千萬噸）但一頓海水中只含金元素0.000004g（10億分之四克） （百分之0.000004克）海水中的水海水中的水1.3X109 億億噸噸 占地球總水量占地球總水量97% （3%在陸地、淡水）在陸地、淡水）海水中除了水以外，還含有海水中除了水以外，還含有80多種元素，有的含量多種元素，有的含量很大（如很大（如NaCl ）有的含量很少（如）有的含量很少（如Au）海水資

12、源的利用 海水水資源的利用 海水化學資源的利用1、從海水中提取淡水、從海水中提取淡水海水淡化海水淡化 海水淡化的方法主要有海水淡化的方法主要有蒸餾法蒸餾法、電滲電滲析法析法、離子交換法離子交換法等。等。 海水蒸餾原理示意圖海水蒸餾原理示意圖進進出出原理：原理：加熱到水的加熱到水的沸點，液態(tài)沸點，液態(tài)水變?yōu)樗羲優(yōu)樗魵馀c海水中氣與海水中的鹽分離，的鹽分離，水蒸汽冷凝水蒸汽冷凝得到淡水。得到淡水。太陽能蒸發(fā)海水示意圖：太陽能蒸發(fā)海水示意圖： 2、海水化學資源的利用、海水化學資源的利用 種類多，總儲量大，種類多，總儲量大，富集程度低富集程度低。因此，從。因此，從海水中提取物質(zhì)需要解決物質(zhì)的富集的

13、問題。海水中提取物質(zhì)需要解決物質(zhì)的富集的問題。從海水中提取食鹽的主要工藝流程從海水中提取食鹽的主要工藝流程 從海水中從海水中制取鹽的方法制取鹽的方法主要有：鹽田主要有：鹽田法、電滲析法法、電滲析法和冷凍法。和冷凍法。 海水曬鹽（煮海為鹽）海水曬鹽（煮海為鹽）A 科學探究：科學探究：如何證明海帶中有碘離子？如何證明海帶中有碘離子？ 化學方程式：化學方程式：2KI + H2O2 + H2SO4= I2+ K2SO4 + 2H2O海帶提碘：海帶提碘：海帶海帶海帶灰海帶灰溶解過濾溶解過濾灼燒灼燒殘渣殘渣含含I- -的溶液的溶液稀稀H2SO4 H2O2含含I2的溶液的溶液含含I2的有機溶液的有機溶液萃取

14、萃取證明海帶中含有碘，有以下步驟證明海帶中含有碘，有以下步驟灼燒海帶至完全生成灰，停止加熱，冷卻；灼燒海帶至完全生成灰，停止加熱，冷卻；在濾液中滴加稀在濾液中滴加稀HH2 2SOSO4 4及及HH2 2OO2 2，然后加入，然后加入幾滴淀粉溶液；幾滴淀粉溶液；用剪刀剪碎海帶，用酒精用剪刀剪碎海帶，用酒精潤濕，放入坩堝中；潤濕，放入坩堝中； 海帶灰轉(zhuǎn)移到小燒杯，海帶灰轉(zhuǎn)移到小燒杯，加蒸餾水，攪拌、煮沸、過濾加蒸餾水，攪拌、煮沸、過濾. .(1)(1)合理的步驟是合理的步驟是_(2)(2)證明含碘的步驟是證明含碘的步驟是_, _, 現(xiàn)象是現(xiàn)象是_, _, 反應的離子方程式是反應的離子方程式是 _滴

15、入淀粉溶液，溶液滴入淀粉溶液，溶液變藍變藍2I2I- - + 2H+ 2H+ + +H+H2 2O O2 2 I I2 2+2H+2H2 2O O 思考與交流：思考與交流： 如何將海水中的溴離子轉(zhuǎn)變成溴單質(zhì)？閱讀教材如何將海水中的溴離子轉(zhuǎn)變成溴單質(zhì)？閱讀教材P91頁資料卡片頁資料卡片海水提溴。海水提溴。1 1、推測海水提溴的步驟和實驗裝置；、推測海水提溴的步驟和實驗裝置； 2 2、寫出相關(guān)的化學方程式。、寫出相關(guān)的化學方程式。濃縮海水濃縮海水溴單質(zhì)溴單質(zhì)氫溴酸氫溴酸單質(zhì)溴單質(zhì)溴通入通入Cl2通入空氣，通入空氣，SO2吸收吸收通入通入Cl22NaBr + Cl2NaBr + Cl2 2= Br=

16、 Br2 2+2NaCl+2NaCl2H2H2 2O + BrO + Br2 2+SO+SO2 2= H= H2 2SOSO4 4+2HBr+2HBr2HBr + Cl2HBr + Cl2 2= Br= Br2 2+2HCl+2HCl海水提溴的實驗室模擬裝置海水提溴的實驗室模擬裝置課堂練習 海水的綜合利用可以制備金屬鎂，其流程如下圖所示：海水的綜合利用可以制備金屬鎂，其流程如下圖所示： （1）若在空氣中加熱MgCl26H2O，生成的是Mg(OH)Cl或MgO，寫出相應反應的化學方程式 。用電解法制取金屬鎂時，需要無水氯化鎂。在干燥的HCl氣流中加熱MgCl26H2O時，能得到無水MgCl2，其

17、原因是： MgClMgCl2 26H6H2 2O = Mg(OH)Cl+HCl+5HO = Mg(OH)Cl+HCl+5H2 2OO 在干燥的在干燥的HClHCl氣流中，抑制了氣流中，抑制了MgClMgCl2 2水解，且?guī)ё咚?，且?guī)ё進gClMgCl2 26H6H2 2O O受熱產(chǎn)生的水氣，故能得到無水受熱產(chǎn)生的水氣，故能得到無水MgClMgCl2 2 MgClMgCl2 26H6H2 2O = MgO+HCl+5HO = MgO+HCl+5H2 2OO （2 2）Mg(OH)Mg(OH)2 2沉淀中混有的沉淀中混有的Ca(OH)Ca(OH)2 2應怎樣除去？寫出實應怎樣除去？寫出實驗步驟。

18、驗步驟。 加入加入MgCl2MgCl2溶液，充分攪拌，過濾，沉淀用水洗滌。溶液，充分攪拌，過濾，沉淀用水洗滌。 （3 3）實驗室里將粗鹽制成精鹽的過程中，在溶解、過）實驗室里將粗鹽制成精鹽的過程中，在溶解、過濾、蒸發(fā)三個步驟的操作中都要用到玻璃棒，分別說明濾、蒸發(fā)三個步驟的操作中都要用到玻璃棒，分別說明在這三種情況下使用玻璃棒的目的：在這三種情況下使用玻璃棒的目的：溶解溶解過濾過濾蒸蒸發(fā)發(fā)攪拌，加速溶解攪拌，加速溶解 使待濾液體沿玻璃棒流入漏斗，防止外灑使待濾液體沿玻璃棒流入漏斗，防止外灑 攪拌，防止因局部過熱液滴或晶體飛濺攪拌，防止因局部過熱液滴或晶體飛濺 (4)(4)獲得獲得HClHCl的

19、反應為的反應為2CH2CH4 4+O+O2 2+4Cl+4Cl2 2=2CO+8HCl(=2CO+8HCl(不考慮其他不考慮其他反應反應) )。事實上，生產(chǎn)中。事實上，生產(chǎn)中HClHCl一直在循環(huán)使用。試從理論上分析是一直在循環(huán)使用。試從理論上分析是否需要補充否需要補充HClHCl，簡要說明理由，簡要說明理由 不需要補充不需要補充HCl,HCl,因為因為ClCl2 22HCl2HClMg(OH)Mg(OH)2 2MgClMgCl2 2ClCl2 2；依氯元素；依氯元素守恒可以看出理論上不要補充守恒可以看出理論上不要補充HClHCl。 空間資源：空間資源：海洋可利用空間包括海上、海中、海底三個海洋可利用空間包括海上、海中、海底三個部分。海洋空間利用已從傳統(tǒng)的交通運輸擴大到生產(chǎn)、部分。海洋空間利用已從傳統(tǒng)的交通運輸擴大到生產(chǎn)、通信、電力輸送、儲藏、文化娛樂等諸多領域。我國擁通信、電力輸送、儲藏、文化娛樂等諸多領域。我國擁有有1800018000公里的大陸海岸線，管轄的海域面積近公里的大陸海岸線，管轄的海域面積近300300萬平方萬平方公里。公里。能源能源：海水運動中蘊藏著巨大的能量，包括潮汐能