化學(xué)②必修4.1《開(kāi)發(fā)利用金屬礦物和海水資源》PPT課件

1、2022-5-9開(kāi)發(fā)利用開(kāi)發(fā)利用金屬礦物和海水資源金屬礦物和海水資源2022-5-92022-5-92022-5-9 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2022-5-9人類(lèi)最早發(fā)現(xiàn)和應(yīng)用的金屬分別人類(lèi)最早發(fā)現(xiàn)和應(yīng)用的金屬分別是：是：2022-5-9Cu2（OH）2CO3 = 2CuO + H2O + CO2 C + 2CuO = CO2 + 2Cu高溫高溫銅是人類(lèi)第一種大量使用的金屬，結(jié)束了銅是人類(lèi)第一種大量使用的金屬，結(jié)束了漫長(zhǎng)的漫長(zhǎng)的“石器時(shí)代石器時(shí)代”. 在公元前在公元前6000年到年到7000年左右，年左右，人類(lèi)開(kāi)始邁進(jìn)

2、了象征古代文明開(kāi)人類(lèi)開(kāi)始邁進(jìn)了象征古代文明開(kāi)端的端的“銅器時(shí)代銅器時(shí)代”。銅銅 鏡鏡漢武帝時(shí)銅幣漢武帝時(shí)銅幣先秦刀幣先秦刀幣2022-5-9 我國(guó)古代煉鐵工業(yè)長(zhǎng)期領(lǐng)先于世界，我們?cè)谖鳚h初時(shí)我國(guó)古代煉鐵工業(yè)長(zhǎng)期領(lǐng)先于世界，我們?cè)谖鳚h初時(shí)已經(jīng)懂得用木炭與鐵礦石混合高溫冶煉生鐵已經(jīng)懂得用木炭與鐵礦石混合高溫冶煉生鐵， 領(lǐng)先歐洲領(lǐng)先歐洲一千余年，南宋末年的工匠又掌握了用焦炭煉鐵，而歐洲一千余年，南宋末年的工匠又掌握了用焦炭煉鐵，而歐洲最早的英國(guó)直到最早的英國(guó)直到500年年后（后（相當(dāng)于清朝乾隆相當(dāng)于清朝乾隆末年）末年），才掌握，才掌握這一技術(shù)。這一技術(shù)。古代中國(guó)勞動(dòng)人民用木炭煉鐵古代中國(guó)勞動(dòng)人民用木炭

3、煉鐵2022-5-9 冶煉金屬的實(shí)質(zhì)是用還原的冶煉金屬的實(shí)質(zhì)是用還原的方法使金屬化合物中的金屬離子方法使金屬化合物中的金屬離子得到電子變成金屬原子。得到電子變成金屬原子。 將金屬?gòu)钠浠衔镏羞€原出來(lái)用于生將金屬?gòu)钠浠衔镏羞€原出來(lái)用于生產(chǎn)和制造各種金屬材料的過(guò)程在工業(yè)上稱(chēng)產(chǎn)和制造各種金屬材料的過(guò)程在工業(yè)上稱(chēng)為金屬的冶煉。為金屬的冶煉。2022-5-9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金屬活動(dòng)性逐漸減弱金屬活動(dòng)性逐漸減弱金屬離子的得電子能力逐漸增強(qiáng)金屬離子的得電子能力逐漸增強(qiáng)2022-5-9冶煉金屬的方法 2022

4、-5-91、熱分解法、熱分解法（適合一些不活潑金屬）（適合一些不活潑金屬）2HgO = 2Hg + O2 加熱加熱2Ag2O = 4Ag + O2 加熱加熱2、物理提取法：適用于極不活潑的、物理提取法：適用于極不活潑的金屬金屬Pt、Au2022-5-93、熱還原法（適用于大部分金屬）、熱還原法（適用于大部分金屬）CuO+H2 = Cu + H2O高溫高溫Fe2O3+3CO = 2Fe + 3CO2 高溫高溫2022-5-94、電解法（適合一、電解法（適合一些非?；顫娊饘傩┓浅；顫娊饘伲?MgCl2 (熔融熔融) = Mg + Cl2 電解電解2Al2O3 (熔融熔融) = 4Al + 3O2

5、電解電解冰晶石冰晶石2NaCl (熔融熔融) = 2Na + Cl2 電解電解2022-5-9K 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2022-5-9鋁熱反應(yīng)鋁熱反應(yīng)實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)41 注意觀察現(xiàn)象注意觀察現(xiàn)象2022-5-9反應(yīng)現(xiàn)象：鎂條劇烈燃燒，放出大量的鎂條劇烈燃燒，放出大量的熱，發(fā)出耀眼的白光，紙漏斗內(nèi)熱，發(fā)出耀眼的白光，紙漏斗內(nèi)劇烈反應(yīng)，劇烈反應(yīng)，紙漏斗被燒穿，有熔融物落入沙中。紙漏斗被燒穿，有熔融物落入沙中。Fe2O3+2Al = 2Fe + Al2O3高溫高溫鋁熱劑鋁熱劑 鋁是

6、還原劑，在一定的條件下與某些金屬氧化鋁是還原劑，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)。所以一些活潑物反應(yīng)，把其中的金屬還原成單質(zhì)。所以一些活潑的金屬也可作還原劑。的金屬也可作還原劑。2022-5-93MnO2+4Al = 3Mn+ 2Al2O3高溫高溫Cr2O3+2Al = 2Cr + Al2O3高溫高溫3Co3O4+8Al = 9Co + 4Al2O3高溫高溫其它鋁熱反應(yīng)其它鋁熱反應(yīng) 2022-5-9鋁熱反應(yīng)的應(yīng)用鋁熱反應(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)原理焊接鋼軌等。在冶金工業(yè)上

7、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。，使鋁與金屬氧化物反應(yīng)，冶煉釩、鉻、錳等。2022-5-9 由于早期煉鋁十分困難，所以鋁的價(jià)格十分昂貴，一度超越金銀由于早期煉鋁十分困難，所以鋁的價(jià)格十分昂貴，一度超越金銀之上，直至之上，直至19世紀(jì)上半葉，鋁還是歐洲許多高級(jí)珠寶店的高檔貨。世紀(jì)上半葉，鋁還是歐洲許多高級(jí)珠寶店的高檔貨。 然而自從美國(guó)青年化學(xué)家霍爾發(fā)明電解制鋁法后，制鋁工然而自從美國(guó)青年化學(xué)家霍爾發(fā)明電解制鋁法后，制鋁工 藝不斷改藝不斷改進(jìn)，現(xiàn)在人們已經(jīng)熟練掌握了從鋁土礦（進(jìn)，現(xiàn)在人們已經(jīng)熟練掌握了從鋁土礦（主要成主要成 分是分是Al2O3，當(dāng)然還是有，當(dāng)然還是有很多

8、其它雜質(zhì)的）中冶煉鋁的技術(shù)了很多其它雜質(zhì)的）中冶煉鋁的技術(shù)了，使得制鋁成本大大下降使得制鋁成本大大下降，鋁的價(jià)格鋁的價(jià)格也一降千丈，走入千家萬(wàn)戶(hù)。也一降千丈，走入千家萬(wàn)戶(hù)。2022-5-9 今天鋁的產(chǎn)量已經(jīng)僅次于鋼鐵了，鋁及鋁合金今天鋁的產(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)為成為現(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

9、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)送上太空的金屬中，鋁是最多的了。送上太空的金屬中，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。 但鋁攝入過(guò)多卻是對(duì)人體有害的，經(jīng)研究表明，但鋁攝入過(guò)多卻是對(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)的具有傳遞信息功能的有機(jī)堿反應(yīng)傳遞信息功能的有機(jī)堿反應(yīng)，導(dǎo)致神經(jīng)系統(tǒng)傳

10、遞信導(dǎo)致神經(jīng)系統(tǒng)傳遞信息受阻，引起老年癡呆。息受阻，引起老年癡呆。2022-5-9鎂在地殼中含量只有鋁鎂在地殼中含量只有鋁的四分之一，而且鎂比的四分之一，而且鎂比鋁更加活潑，所以要想鋁更加活潑，所以要想礦物質(zhì)中獲取鎂，代價(jià)礦物質(zhì)中獲取鎂，代價(jià)比鋁更高。比鋁更高。海洋中含有大量的氯海洋中含有大量的氯化鎂，海水又咸又苦化鎂，海水又咸又苦。咸是因?yàn)楹新然c，咸是因?yàn)楹新然c，苦是因?yàn)楹新然V苦是因?yàn)楹新然V，同樣道理，粗鹽易潮同樣道理，粗鹽易潮解是因?yàn)槠渲泻休^解是因?yàn)槠渲泻休^多的氯化鎂，而氯化多的氯化鎂，而氯化鎂易吸水。鎂易吸水。據(jù)估算，假如每年從海水中提取據(jù)估算，假如每年從海水中提取1

11、億噸鎂億噸鎂,再過(guò)一百萬(wàn)年，海水中鎂的含量也只會(huì)從再過(guò)一百萬(wàn)年，海水中鎂的含量也只會(huì)從目前的目前的0.13%降低到降低到0.12%，即只減少了，即只減少了萬(wàn)分之一?？芍^取之不盡，用之不竭。萬(wàn)分之一?？芍^取之不盡，用之不竭。2022-5-91 1、不同的金屬，冶煉方法不同、不同的金屬，冶煉方法不同+nM得電子得電子M（被還原）（被還原）因?yàn)榻饘匐x子的得電子能力不同，所以冶煉方法不同。因?yàn)榻饘匐x子的得電子能力不同，所以冶煉方法不同。2、金屬活動(dòng)、金屬活動(dòng) 性順序金屬的冶煉性順序金屬的冶煉金屬活動(dòng)順金屬活動(dòng)順序序金屬失電子金屬失電子能力能力 金屬離子的金屬離子的得電子得電子主要冶煉主要冶煉方法方法K

12、、Ca、Na、Mg、AlZn、Fe、Sn、Pb（H）、）、CuHg、Ag、Pt、Au強(qiáng)強(qiáng)弱弱弱弱強(qiáng)強(qiáng)電解法電解法熱還原法熱還原法熱分解法熱分解法2022-5-9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：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 2022-5-91、下列各種冶煉方法中，可以制得相應(yīng)、下列各種冶煉方法中，可以制得相應(yīng) 金屬的是（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、

13、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：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2022-5-92022-5-92022-5-9 從太空觀察地球，看到地球上有七片陸從太空觀察地球，看到地球上有七片陸地地“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 2022-5-9

14、1.海水水資源的利用：海水的淡化海水水資源的利用：海水的淡化 （1）使海水淡化的途徑）使海水淡化的途徑 通過(guò)海水中提取淡水或從海水中把鹽分離通過(guò)海水中提取淡水或從海水中把鹽分離出去，都可以達(dá)到淡化海水的目的。出去，都可以達(dá)到淡化海水的目的。 （2）海水淡化的方法及其特點(diǎn)）海水淡化的方法及其特點(diǎn) 海水淡化的方法主要有海水淡化的方法主要有蒸餾法、電滲析法、蒸餾法、電滲析法、離子交換法離子交換法等。等。 其中其中蒸餾法蒸餾法的歷史最的歷史最久，技術(shù)和工藝也比較完久，技術(shù)和工藝也比較完善，但成本較高。善，但成本較高。海水蒸餾原理示意圖： 2022-5-9太陽(yáng)能蒸發(fā)海水示意圖：太陽(yáng)能蒸發(fā)海水示意圖： 2

15、022-5-92022-5-9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2022-5-9海洋中的礦產(chǎn)資源海洋中的礦產(chǎn)資源2022-5-92.海水化學(xué)資源的開(kāi)發(fā)利用海水化學(xué)資源的開(kāi)發(fā)利用 海水綜合利用的重要方向是：海水綜合利用的重要方向是：海水淡化同化工生海水淡化同化工生產(chǎn)結(jié)合、同能源技術(shù)結(jié)合產(chǎn)結(jié)合、同能源技術(shù)結(jié)

16、合。如從海水中制得的。如從海水中制得的氯化鈉氯化鈉除食用外，還用作工業(yè)原料，如生產(chǎn)燒堿、純堿、金除食用外，還用作工業(yè)原料，如生產(chǎn)燒堿、純堿、金屬鈉以及氯氣、鹽酸、漂白粉等含氯化工產(chǎn)品。從海屬鈉以及氯氣、鹽酸、漂白粉等含氯化工產(chǎn)品。從海水中制取水中制取鎂、鉀、溴鎂、鉀、溴及其化工產(chǎn)品，是在傳統(tǒng)制鹽工及其化工產(chǎn)品，是在傳統(tǒng)制鹽工業(yè)上的發(fā)展。業(yè)上的發(fā)展。 從海水中獲得其他物質(zhì)和能量具有廣闊的前景。從海水中獲得其他物質(zhì)和能量具有廣闊的前景。 例如，例如，鈾和重水鈾和重水目前是核能開(kāi)發(fā)中的重要原料，目前是核能開(kāi)發(fā)中的重要原料，從海水中提取鈾和重水對(duì)一個(gè)國(guó)家來(lái)說(shuō)具有戰(zhàn)略意義。從海水中提取鈾和重水對(duì)一個(gè)國(guó)家來(lái)說(shuō)具有戰(zhàn)略意義?；瘜W(xué)在開(kāi)發(fā)化學(xué)在開(kāi)發(fā)海洋藥物海洋藥物方面也將發(fā)揮越來(lái)越大的作用。方面也將發(fā)揮越來(lái)越大的作用。潮汐能、波浪能潮汐能、波浪能等也是越來(lái)越受到重視和開(kāi)發(fā)的新型等也是越來(lái)越受到重視和開(kāi)發(fā)的新型能源。能源。2022-5-9煮海為鹽從海水中提取從海水中提取NaClNaCl2022-5-9海水提溴：主要方法是空氣吹出法海水提溴：主要方法是空氣吹出法主要流程主要流程海水海水濃縮濃縮酸化酸化濃縮濃縮海水海水BrBr- -通入通入氯氣氯氣海海水水ClCl- -BrBr2 2通入空氣通入空氣水