開(kāi)發(fā)利用金屬礦物和海水資源--第一節(jié)

1、一、金屬礦物的開(kāi)發(fā)利用一、金屬礦物的開(kāi)發(fā)利用黃銅礦黃銅礦赤鐵礦赤鐵礦鋁礦鋁礦錳礦錳礦鎢礦鎢礦鋅礦鋅礦一、金屬礦物的開(kāi)發(fā)利用一、金屬礦物的開(kāi)發(fā)利用1 1、金屬元素的存在：、金屬元素的存在： 除了金、鉑等極少數(shù)金屬外，絕除了金、鉑等極少數(shù)金屬外，絕大多數(shù)金屬以化合物的形式存在于大多數(shù)金屬以化合物的形式存在于自然界。自然界。從金屬礦石中提取金屬一般需要經(jīng)過(guò)三個(gè)步驟：從金屬礦石中提取金屬一般需要經(jīng)過(guò)三個(gè)步驟： 礦石的富集礦石的富集，除雜質(zhì)，除雜質(zhì); 冶煉冶煉，利用氧化還原反應(yīng)原理，把金屬礦石中利用氧化還原反應(yīng)原理，把金屬礦石中的金屬離子還原成金屬單質(zhì)。的金屬離子還原成金屬單質(zhì)。 精煉精煉(提純金屬提純

2、金屬)。金屬冶煉的金屬冶煉的實(shí)質(zhì)實(shí)質(zhì)是：利用是：利用氧化還原氧化還原反應(yīng)原理反應(yīng)原理,把金屬把金屬陽(yáng)離子還原陽(yáng)離子還原成金屬成金屬單質(zhì)單質(zhì)。 即即Mn+M金屬的冶煉金屬的冶煉金屬活動(dòng)性順序金屬活動(dòng)性順序K Ca Na Mg Al Zn Fe Sn Pb (H) Cu Hg Ag Pt Au金屬金屬活動(dòng)性活動(dòng)性逐漸逐漸減弱減弱金屬離子金屬離子的的得電子得電子能力能力逐漸增強(qiáng)逐漸增強(qiáng)（2）熱分解法）熱分解法（適合一些（適合一些不活潑金屬不活潑金屬）2HgO = 2Hg + O2 加熱加熱2Ag2O = 4Ag + O2 加熱加熱（1）物理提取法：）物理提取法： 適用于極不活潑的金屬適用于極不活潑的

3、金屬Pt、Au（3）電解法（適合一）電解法（適合一些些非常活潑金屬非?；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 電解電解思考:1、冰晶石的作用是什么? 2、能否用AlCl3代替Al2O3進(jìn)行電解制備鋁？3、能否用MgO代替MgCl2進(jìn)行電解制備鎂？助熔劑，降低Al2O3的熔點(diǎn)，減少能源的消耗不能，因?yàn)椴荒?，因?yàn)锳lCl3是共價(jià)化合物，是共價(jià)化合物，不能發(fā)生電解不能發(fā)生電解不能，因?yàn)椴荒?，因?yàn)镸gO的熔點(diǎn)高，需要耗費(fèi)的熔點(diǎn)高，需要耗費(fèi)大量的電能大量的

4、電能 鋁在歷史上曾非常稀有，因而也極其貴重。鋁在歷史上曾非常稀有，因而也極其貴重。100多年前，為了表彰門(mén)捷列夫?qū)瘜W(xué)的杰出貢多年前，為了表彰門(mén)捷列夫?qū)瘜W(xué)的杰出貢獻(xiàn)，英國(guó)皇家學(xué)會(huì)不惜重金制作了一個(gè)比黃金還獻(xiàn)，英國(guó)皇家學(xué)會(huì)不惜重金制作了一個(gè)比黃金還要貴重的獎(jiǎng)杯要貴重的獎(jiǎng)杯鋁杯，贈(zèng)送給門(mén)捷列夫。法國(guó)鋁杯，贈(zèng)送給門(mén)捷列夫。法國(guó)皇帝拿破侖三世為了顯示自己的尊貴，用鋁作了皇帝拿破侖三世為了顯示自己的尊貴，用鋁作了一頂頭盔，成為轟動(dòng)一時(shí)的新聞。每逢盛大國(guó)宴，一頂頭盔，成為轟動(dòng)一時(shí)的新聞。每逢盛大國(guó)宴，別人都用銀制餐具，而他獨(dú)自使用一套鋁制餐具。別人都用銀制餐具，而他獨(dú)自使用一套鋁制餐具。這都說(shuō)明在這都說(shuō)

5、明在100多年前，鋁是一種極其昂貴的多年前，鋁是一種極其昂貴的“稀有金屬稀有金屬”。 今天鋁的產(chǎn)量已經(jīng)僅次于鋼鐵了，鋁及鋁合金成今天鋁的產(chǎn)量已經(jīng)僅次于鋼鐵了，鋁及鋁合金成為現(xiàn)代文明不可缺少的金屬，鋁在工業(yè)上被稱(chēng)為為現(xiàn)代文明不可缺少的金屬，鋁在工業(yè)上被稱(chēng)為“鋼精鋼精”，是因?yàn)樗暮辖鸩坏p，而且強(qiáng)度足以，是因?yàn)樗暮辖鸩坏p，而且強(qiáng)度足以替代鋼鐵，鋁除了用于建材之外，還被用于航天工替代鋼鐵，鋁除了用于建材之外，還被用于航天工業(yè)，如我國(guó)第一顆人造衛(wèi)星東方紅一號(hào)，外殼全部業(yè)，如我國(guó)第一顆人造衛(wèi)星東方紅一號(hào)，外殼全部用鋁合金制成，美國(guó)的阿波羅用鋁合金制成，美國(guó)的阿波羅1111號(hào)，宇宙飛船所號(hào)，宇宙飛船

6、所用的金屬材料中，鋁及合金用的金屬材料中，鋁及合金75%75%左右，可以說(shuō)人類(lèi)左右，可以說(shuō)人類(lèi)送上送上太空太空的金屬中，的金屬中，鋁是最多的了鋁是最多的了。注意：正常人的人體，每注意：正常人的人體，每7070公斤體重約含公斤體重約含6161毫克鋁。毫克鋁。 但但鋁攝入過(guò)多鋁攝入過(guò)多卻是對(duì)人體有害的，經(jīng)研究表明，鋁卻是對(duì)人體有害的，經(jīng)研究表明，鋁元素能滲入人腦，與神經(jīng)元細(xì)胞釋放出來(lái)的具有傳元素能滲入人腦，與神經(jīng)元細(xì)胞釋放出來(lái)的具有傳遞信息功能的有機(jī)堿反應(yīng)遞信息功能的有機(jī)堿反應(yīng)，導(dǎo)致神經(jīng)系統(tǒng)傳遞信息導(dǎo)致神經(jīng)系統(tǒng)傳遞信息受阻，引起受阻，引起老年癡呆老年癡呆。（3）熱還原法（）熱還原法（適用于大部分金

7、屬適用于大部分金屬）CuO+H2 = Cu + H2O Fe2O3+3CO = 2Fe + 3CO2高溫高溫反應(yīng)現(xiàn)象：鎂條劇烈燃燒，放出大量熱，鎂條劇烈燃燒，放出大量熱，發(fā)出耀眼白光，紙漏斗內(nèi)發(fā)出耀眼白光，紙漏斗內(nèi)劇烈反應(yīng)，紙劇烈反應(yīng)，紙漏斗被燒穿，有熔融物落入沙中。漏斗被燒穿，有熔融物落入沙中。Fe2O3+2Al = 2Fe + Al2O3高溫高溫鋁熱劑鋁熱劑鋁熱劑：鋁與某些金屬氧化物的混合物鋁熱劑：鋁與某些金屬氧化物的混合物3MnO2+4Al = 3Mn+ 2Al2O3高溫高溫Cr2O3+2Al = 2Cr + Al2O3高溫高溫3Co3O4+8Al = 9Co + 4Al2O3高溫高溫其

8、它的鋁熱反應(yīng)：其它的鋁熱反應(yīng)：應(yīng)用：應(yīng)用：(1)(1)焊接鋼軌，焊接鋼軌，(2)(2)冶煉金屬。冶煉金屬。K Ca Na Mg Al Zn Fe Sn Pb（H）Cu Hg Ag金屬活動(dòng)性（還原性）：金屬活動(dòng)性（還原性）：弱弱電解法電解法熱還原法熱還原法熱分解法熱分解法K Ca Na Mg Al Zn Fe Sn Pb（H）Cu Hg Ag離子的氧化性離子的氧化性弱弱強(qiáng)強(qiáng)K Ca Na Mg Al Zn Fe Sn Pb (H) Cu Hg AgPt 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合理開(kāi)發(fā)和利用礦物資源，主要途徑有：合理開(kāi)發(fā)和利用礦物資源，主要途徑有： -

9、89頁(yè)最后一段頁(yè)最后一段1、提高金屬礦物的利用率、提高金屬礦物的利用率2、減少金屬的使用量、減少金屬的使用量3、加強(qiáng)金屬資源的回收和再利用、加強(qiáng)金屬資源的回收和再利用4、使用其他材料代替金屬材料、使用其他材料代替金屬材料 1、下列各種冶煉方法中，可以制得、下列各種冶煉方法中，可以制得 相應(yīng)金屬的是（相應(yīng)金屬的是（ ）A、加熱氧化鋁、加熱氧化鋁 B、加熱碳酸鈣、加熱碳酸鈣C、電解熔融氯化鈉、電解熔融氯化鈉 D、氯化鈉與鋁粉高溫共熱、氯化鈉與鋁粉高溫共熱2、根據(jù)金屬在金屬活動(dòng)順序表中的位置、根據(jù)金屬在金屬活動(dòng)順序表中的位置及性質(zhì)，推測(cè)制取下列金屬最適宜的方法：及性質(zhì)，推測(cè)制取下列金屬最適宜的方法：

10、Na Zn Hg Au C電解法電解法加熱還原法加熱還原法加熱分解法加熱分解法物理提取法物理提取法 第一節(jié)第一節(jié) 開(kāi)發(fā)利用金屬資源和海水資源開(kāi)發(fā)利用金屬資源和海水資源 二、海水資源的開(kāi)發(fā)和利用二、海水資源的開(kāi)發(fā)和利用 從太空觀察地球，看到地球上有從太空觀察地球，看到地球上有七片七片陸陸地地“漂浮漂浮”在一大片藍(lán)色的海洋之中在一大片藍(lán)色的海洋之中海洋是“歷史留給人類(lèi)人類(lèi)的資源儲(chǔ)備”海洋是美麗的，海洋是美麗的， 也是富饒的也是富饒的 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(chēng)為較多。被稱(chēng)為“元素的故鄉(xiāng)元素的故鄉(xiāng)”。海水中鈾多達(dá)海水中鈾

11、多達(dá)45億噸億噸是已知陸地鈾礦儲(chǔ)量是已知陸地鈾礦儲(chǔ)量的的4500倍。氘有倍。氘有50億億噸足夠人類(lèi)用上千萬(wàn)噸足夠人類(lèi)用上千萬(wàn)年年海水中的化學(xué)資源海水中的化學(xué)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：海洋約占地球表面積海洋約占地球表面積71%海洋中的資源海洋中的資源 ：動(dòng)物動(dòng)物: 魚(yú)類(lèi)、海獅、海馬、貝類(lèi)魚(yú)類(lèi)、海獅、海馬、貝類(lèi)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(lèi)水資源及各種溶解的鹽類(lèi)海水資源的多樣性：海水中溶解和懸浮大量的無(wú)機(jī)物和有機(jī)物海水中溶解和懸浮大量的無(wú)機(jī)物和

12、有機(jī)物按含量計(jì)：含按含量計(jì)：含O、H及及Cl、Na、S、C、F、B、Br、Sr共共13種元素的質(zhì)量占總水量的種元素的質(zhì)量占總水量的99%，其余其余1%為為70多種含量微少的元素。多種含量微少的元素。海水資源的分散性：海水因?yàn)榱刻?、面太廣，大多數(shù)元素盡管海水因?yàn)榱刻?、面太廣，大多數(shù)元素盡管總量很大總量很大但由于但由于太分散太分散 ，含量極微少，含量極微少如：海水中金元素總含量約為如：海水中金元素總含量約為50000000t（5千萬(wàn)噸）但一頓海水中只含金元素千萬(wàn)噸）但一頓海水中只含金元素0.000004g（10億分之四克）億分之四克） （百分之（百分之0.000004克）克）海水資源的利用海水

13、水資源的利用海水水資源的利用海水化學(xué)資源的利用海水化學(xué)資源的利用1、海水中水資源的利用、海水中水資源的利用主要包括主要包括海水的淡化海水的淡化和直接和直接利用海水利用海水進(jìn)行循環(huán)冷卻進(jìn)行循環(huán)冷卻.海水淡化的方法海水淡化的方法:蒸餾法、電滲析法、離蒸餾法、電滲析法、離子交換法等。子交換法等。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 蒸餾法蒸餾法 海水蒸餾原理示意圖海水蒸餾原理示意圖進(jìn)進(jìn)出出原理：原理：加熱到水的加熱到水的沸點(diǎn)，液態(tài)沸點(diǎn)，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(yáng)能蒸發(fā)海水示意圖：太陽(yáng)能蒸發(fā)海水示意圖：

14、 2、海水曬鹽（煮海為鹽）、海水曬鹽（煮海為鹽）3、制燒堿（電解溶液）、侯氏制堿法、海水提鎂、溴、碘等碘的主要用途：碘的主要用途：1、碘主要用于制藥物、染料、碘酒、試紙和碘化、碘主要用于制藥物、染料、碘酒、試紙和碘化合物等合物等2、可作消毒藥品、可作消毒藥品,例如碘酒例如碘酒 （注意：碘酒不能與（注意：碘酒不能與紅藥水共用，紅藥水共用，以免產(chǎn)生碘化汞以免產(chǎn)生碘化汞 而腐蝕皮膚。而腐蝕皮膚。 ）3、碘能夠促進(jìn)人體甲狀腺的發(fā)育、碘能夠促進(jìn)人體甲狀腺的發(fā)育 所以缺碘的人所以缺碘的人容易得大脖子病容易得大脖子病 ，食鹽中含碘物質(zhì)為碘酸鉀，食鹽中含碘物質(zhì)為碘酸鉀（KIO3），碘也被稱(chēng)為），碘也被稱(chēng)為“智

15、力元素智力元素”海海帶帶提提碘：碘：海海帶帶海海帶灰?guī)Щ胰芙膺^(guò)濾溶解過(guò)濾灼燒灼燒殘?jiān)鼩堅(jiān)琁- -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(jī)溶液的有機(jī)溶液萃取萃取化學(xué)方程式：化學(xué)方程式：2KI + H2O2 + H2SO4= I2+ K2SO4 + 2H2O碘碘證明海帶中含有碘，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(rùn)濕，放

16、入坩堝中；潤(rùn)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(guò)濾加蒸餾水，攪拌、煮沸、過(guò)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(yīng)的離子方程式是反應(yīng)的離子方程式是 _滴入淀粉溶液，溶液滴入淀粉溶液，溶液變藍(lán)變藍(lán)2I2I- - + 2H+ 2H+ + +H+H2 2O O2 2 I I2 2+2H+2H2 2O O1、溴化銀被用作照相中的感光劑、溴化銀被用作照相中的感光劑 2、溴化鋰制冷技術(shù)則是最近廣為使用的一項(xiàng)環(huán)保、溴化鋰制冷技術(shù)則是最近廣為使用的一項(xiàng)環(huán)保的空調(diào)制冷技術(shù)的空調(diào)

17、制冷技術(shù) 3、滅火器中也有溴，我們平時(shí)看到的諸如、滅火器中也有溴，我們平時(shí)看到的諸如“1211”滅火器滅火器 4、現(xiàn)在醫(yī)院里普遍使用的鎮(zhèn)靜劑，有一類(lèi)就是用、現(xiàn)在醫(yī)院里普遍使用的鎮(zhèn)靜劑，有一類(lèi)就是用溴的化合物制成的，如溴化鉀、溴化鈉、溴化銨溴的化合物制成的，如溴化鉀、溴化鈉、溴化銨等，通常用以配成等，通常用以配成“三溴片三溴片”，可治療神精衰弱，可治療神精衰弱和歇斯底里癥。大家熟悉的紅藥水，也是溴與汞和歇斯底里癥。大家熟悉的紅藥水，也是溴與汞的化合物。此外，青霉素等抗菌素生產(chǎn)也需要溴，的化合物。此外，青霉素等抗菌素生產(chǎn)也需要溴，溴還是制造農(nóng)業(yè)殺蟲(chóng)劑的原料。溴還是制造農(nóng)業(yè)殺蟲(chóng)劑的原料。 5、我國(guó)近年已制造出了溴鎢燈，成為取代碘鎢燈、我國(guó)近年已制造出了溴鎢燈，成為取代碘鎢燈的新光源的新光源 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(yè)資料卡片頁(yè)資料卡片海水提溴。海水提溴。1 1、推測(cè)海水提溴