開發(fā)利用金屬礦物和海水資源上課

1、開發(fā)利用金屬礦物和海水資源2022/9/101金銀鉑隕鐵赤鐵礦磁鐵礦黃鐵礦孔雀石菱鎂礦鋁土礦氯化鈉游離態(tài)金屬礦化合態(tài)金屬礦黃銅礦2金銀人類最早發(fā)現(xiàn)和應(yīng)用的金屬分別是：銅2022/9/103思考：分析一下這是什么原因呢？Cu2（OH）2CO3 = 2CuO + H2O + CO2 C + 2CuO = CO2 + 2Cu高溫銅是人類第一種大量使用的金屬，結(jié)束了漫長(zhǎng)的“石器時(shí)代”. 在公元前6000年到7000年左右，人類開始邁進(jìn)了象征古代文明開端的“銅器時(shí)代”。銅 鏡漢武帝時(shí)銅幣先秦刀幣2022/9/104 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，領(lǐng)

2、先歐洲一千余年，南宋末年的工匠又掌握了用焦炭煉鐵，而歐洲最早的英國(guó)直到500年后（相當(dāng)于清朝乾隆末年），才掌握這一技術(shù)。古代中國(guó)勞動(dòng)人民用木炭煉鐵2022/9/105一、 金屬的冶煉 人們?nèi)粘?yīng)用的金屬材料，多為合金或純金屬，這就需要把金屬?gòu)牡V石中提煉出來，這就是人們常說的金屬的冶煉。1. 金屬冶煉的實(shí)質(zhì) 利用氧化還原反應(yīng)，使金屬化合物中的金屬陽(yáng)離子得到電子變成金屬原子。即：Mn+ + ne-M想一想:要使金屬礦物轉(zhuǎn)化為金屬單質(zhì),金屬元素的化合價(jià)如何變化,發(fā)生什么反應(yīng)?6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

3、離子的得電子能力逐漸增強(qiáng)2022/9/107冶煉金屬的方法 要根據(jù)金屬的活動(dòng)性順序不同，采取不同的冶煉方法2022/9/1081、熱分解法（適合一些不活潑金屬）2HgO = 2Hg + O2 加熱2Ag2O = 4Ag + O2 加熱冶煉金屬的幾種方法2、物理提取法：適用于極不活潑的金屬Pt、Au2022/9/1092022/9/10 3、電解法（適合一些非?；顫娊饘伲?MgCl2 (熔融) = Mg + Cl2 電解2Al2O3 (熔融) = 4Al + 3O2 電解冰晶石2NaCl (熔融) = 2Na + Cl2 電解104 、熱還原法（適用于大部分金屬）CuO+H2 = Cu + H2

4、O高溫Fe2O3+3CO = 2Fe + 3CO2 高溫2022/9/1011鋁熱反應(yīng)實(shí)驗(yàn)41 注意觀察現(xiàn)象2022/9/1012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。Fe2O3+2Al = 2Fe + Al2O3高溫鋁熱劑 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)。所以一些活潑的金屬也可作還原劑。2022/9/1013實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證：1 鎂條的作用是什么？ kClO3的作用是什么？4 該反應(yīng)是吸熱反應(yīng)還是放熱反應(yīng)？ 2 紙漏斗為什么要打濕并剪孔？3 蒸發(fā)皿為什么要盛沙子？14解決問題1 鎂條的作用是什么

5、？kClO3的作用是什么？4 該反應(yīng)是吸熱反應(yīng)還是放熱反應(yīng)？ 2 紙漏斗為什么要打濕并剪孔？3 蒸發(fā)皿為什么要盛沙子？1 引燃，提供高溫 助燃，提供氧氣2 讓熔融物易于落下3 防止高溫的熔融物使蒸發(fā)皿炸裂4 該反應(yīng)為放熱反應(yīng)153MnO2+4Al = 3Mn+ 2Al2O3高溫Cr2O3+2Al = 2Cr + Al2O3高溫3Co3O4+8Al = 9Co + 4Al2O3高溫其它鋁熱反應(yīng) 2022/9/1016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。2022/9/1017K Ca Na Mg

6、Al Zn Fe Sn Pb (H) Cu Hg Ag Pt Au金屬單質(zhì)的還原性減弱，金屬離子的氧化性增強(qiáng)電解法熱還原法熱分解法物理方法金屬活動(dòng)性順序與金屬的冶煉方法小 結(jié)(1)為什么不同的金屬的冶煉方法不同?(2)為什么人類使用鐵器比使用銅器晚?18濕法煉銅:Fe+CuSO4FeSO4+Cu火法煉銅:Cu2S+O22Cu+SO2高溫19 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)上被稱為“鋼精”，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11號(hào)，宇宙飛

7、船所用的金屬材料中，鋁及合金75%左右，可以說人類送上太空的金屬中，鋁是最多的了。注意：正常人的人體，每70公斤體重約含61毫克鋁。 但鋁攝入過多卻是對(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)胞釋放出來的具有傳遞信息功能的有機(jī)堿反應(yīng)，導(dǎo)致神經(jīng)系統(tǒng)傳遞信息受阻，引起老年癡呆。2022/9/10201、金屬回收的意義節(jié)約礦物資源；節(jié)約能源；減少環(huán)境污染。2、回收廢舊金屬的利用21合理開發(fā)和利用礦物資源，主要途徑有：1、提高金屬礦物的利用率2、減少金屬的使用量3、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 2022/9/1022練習(xí)1、下列各種冶煉方法中，可以制得相應(yīng) 金屬的

8、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2、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：Na Zn Hg Au C電解法加熱還原法加熱分解法物理提取法2022/9/1023練習(xí)2:下列氧化物不能跟鋁粉組成鋁熱劑的是( )A.WO3B.MnO2C.MgOD.V2O5C24海水資源的開發(fā)利用2022/9/1025為什么中日在釣魚島問題上互不相讓? 釣魚島又稱釣魚臺(tái)、釣魚臺(tái)群島、釣魚臺(tái)列島（日本人稱其為“尖閣列島”），位于中國(guó)東海大陸架的東部邊緣，在地質(zhì)結(jié)構(gòu)上是附屬于臺(tái)灣的大陸性島嶼。釣魚列島周圍海域面積約為17萬(wàn)平方公里，相當(dāng)于5

9、個(gè)臺(tái)灣本島面積。釣魚諸島及其附近海域，不僅蘊(yùn)藏有大量石油資源，在其他方面也有巨大的經(jīng)濟(jì)價(jià)值。問題與討論：26 海水中蘊(yùn)含著豐富的水資源和化學(xué)資源，21世紀(jì)人類將重點(diǎn)開發(fā)海洋資源。27海水資源的分布特點(diǎn)1、海水資源的廣闊性2、海水資源的多樣性3、海水資源的分散性 總之，海洋是一個(gè)遠(yuǎn)未完全開發(fā)的巨大化學(xué)資源寶庫(kù)！28從海水里可以得到什么 海水中資源的分類海水資源水資源化學(xué)資源生物資源能源.29一、水資源的開發(fā)利用：水資源的利用直接利用海水淡化怎么得到301.海水水資源的利用：海水的淡化 （1）使海水淡化的途徑 通過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。 （2）海水淡化的方

10、法及其特點(diǎn) 海水淡化的方法主要有蒸餾法、電滲析法、離子交換法等。 其中蒸餾法的歷史最久，技術(shù)和工藝也比較完善，但成本較高。2022/9/1031利用于分離和提純沸點(diǎn)不同液態(tài)混合物蒸餾投放沸石或瓷片溫度計(jì)水銀球處于支管口處水，下入上出溶液體積不超過燒瓶體積1/3蒸餾用于分離哪些混合物？32太陽(yáng)能蒸發(fā)海水示意圖： 2022/9/10332022/9/10煮海為鹽從海水中提取NaCl34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)”。但許多元素富集程度很低海水中鈾多達(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(wàn)年.海水中的化學(xué)資源2022/9/

11、10352022/9/10鎂在地殼中含量只有鋁的四分之一，而且鎂比鋁更加活潑，所以要想礦物質(zhì)中獲取鎂，代價(jià)比鋁更高。Mg海洋中含有大量的氯化鎂，海水又咸又苦。咸是因?yàn)楹新然c，苦是因?yàn)楹新然V，同樣道理，粗鹽易潮解是因?yàn)槠渲泻休^多的氯化鎂，而氯化鎂易吸水。據(jù)估算，假如每年從海水中提取1億噸鎂,再過一百萬(wàn)年，海水中鎂的含量也只會(huì)從目前的0.13%降低到0.12%，即只減少了萬(wàn)分之一?？芍^取之不盡，用之不竭。36海洋中的礦產(chǎn)資源2022/9/10372.海水化學(xué)資源的開發(fā)利用 海水綜合利用的重要方向是：海水淡化同化工生產(chǎn)結(jié)合、同能源技術(shù)結(jié)合。如從海水中制得的氯化鈉除食用外，還用作工業(yè)原料，如

12、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。從海水中制取鎂、鉀、溴及其化工產(chǎn)品，是在傳統(tǒng)制鹽工業(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。 例如，鈾和重水目前是核能開發(fā)中的重要原料，從海水中提取鈾和重水對(duì)一個(gè)國(guó)家來說具有戰(zhàn)略意義?；瘜W(xué)在開發(fā)海洋藥物方面也將發(fā)揮越來越大的作用。潮汐能、波浪能等也是越來越受到重視和開發(fā)的新型能源。2022/9/1038海帶提碘：海帶海帶灰溶解過濾灼燒殘?jiān)琁-的溶液稀H2SO4 H2O2含I2的溶液含I2的有機(jī)溶液萃取2I- + H2O2 + 2H+ = I2+ 2H2O2022/9/10392022/9/10海水提溴：主要方法是空氣吹

13、出法主要流程海水濃縮酸化濃縮海水Br-通入氯氣海水Cl-Br2通入空氣水蒸氣(吹入)吸收塔SO2反應(yīng)后富集溴HBr、SO42通入Cl2Cl-Br2分離溴單質(zhì)化學(xué)方程式：2NaBr Cl2 = Br2 2NaClBr2 SO2 2H2O = 2HBr H2SO42HBr Cl2 = Br2 2HCl40 過濾，加鹽酸 加熱 電解海水 母液 b c 煅燒 a 濃縮貝殼 石灰乳 a ； b ； c 。MgCl2溶液練習(xí)在下列方框中填入合適的物質(zhì)的化學(xué)式完成工業(yè)上用海水提鎂的工藝流程，并寫出a、b、c三個(gè)步驟的化學(xué)方程式：CaOMg(OH)2MgCl26H2OMgCl2MggCl2+Ca(OH)2=M

14、g(OH)2 +CaCl2Mg(OH)2+2HCl=MgCl2+2H2OMgCl2(熔融)=Mg+Cl2通電1.海水中提取鎂412從海水中提取下列物質(zhì)，可以不涉及化學(xué)變化的是()AMgBNaClCBr2 DK解析：海水中存在大量NaCl，可以通過蒸發(fā)的方法獲得NaCl，而Mg、Br2、K在海水中均是以化合態(tài)的形式存在，需通過氧化還原反應(yīng)才能獲得。答案：B421從海水中可以提取溴，但得到的液溴中常常溶有少量氯 氣，除去氯氣應(yīng)該采用的方法是 ()A加入適量的Na2CO3溶液B通入溴蒸氣C加入適量的NaOH溶液D加入適量的NaBr溶液解析：Na2CO3溶液和NaOH溶液都能與Br2發(fā)生反應(yīng)，不能用于除雜。答案：D43課堂練習(xí)：水資源非常重要，聯(lián)合國(guó)確定2003年為國(guó)際淡水年，以下關(guān)于水的說法錯(cuò)誤的是（ ）A.蒸餾法是海水淡化的方法之一B.淡水的密度小于海水的密度C.融化的雪水中礦物質(zhì)含量比深井水中的少D.0以上，溫度越高，水的密度越小D