開發(fā)利用金屬礦物資源

1、開發(fā)利用金屬礦物資源第1頁，共56頁，2022年，5月20日，22點46分，星期三殷墟考古發(fā)現(xiàn)， 3000多年前我國古代勞動人民就掌握了孔雀石煉銅工藝?？兹甘疌u2(OH)2CO3Cu2(OH)2CO3 2CuO + H2O + CO2 孔雀石C + 2CuO = CO2 + 2Cu高溫他們將孔雀石，主要成分Cu2（OH）2CO3和木炭一起加熱就可得到紅色的金屬銅第2頁，共56頁，2022年，5月20日，22點46分，星期三秦始皇地宮埋“水銀”之謎 史記記載：始皇陵有大量水銀。地質學家先后兩次來始皇陵采樣。發(fā)現(xiàn)始皇陵封土土壤樣品中果然出現(xiàn)“汞異常”。 科學家由此得出初步結論:史記中關于始皇陵中

2、埋藏上百噸汞的記載是可靠的。地宮埋“水銀”的千古謎案終于解開了。 單質的汞，在自然界中是極為罕見的。為什么兩千多年前就能得到上百噸的水銀呢？汞礦( HgO)秦始皇陵墓 世界文化遺產2HgO 2Hg O2 加熱第3頁，共56頁，2022年，5月20日，22點46分，星期三煉丹術起于戰(zhàn)國興于漢初 九轉大還丹將天然丹砂（HgS）在空氣中加熱煉成水銀，再將水銀和硫混合后放在密閉的鼎中升煉成純的硫化汞，硫化汞再加熱煉成水銀，水銀再煉成硫化汞如此反復九次，就煉成了“九轉大還丹”。上述材料中發(fā)生了什么反應？HgS+O2 = Hg+SO2 Hg+S=HgS 加熱第4頁，共56頁，2022年，5月20日，22點

3、46分，星期三常見的金屬礦物資源金礦 Au鉑礦 Pt第5頁，共56頁，2022年，5月20日，22點46分，星期三人類最早發(fā)現(xiàn)和應用的金屬分別是：第6頁，共56頁，2022年，5月20日，22點46分，星期三天然金朱砂HgS翠銅礦CuSiO3.6H2O 黃鐵礦FeS2 鈣鈾云母 Ca(UO2)2(PO4)212H2O 第7頁，共56頁，2022年，5月20日，22點46分，星期三黃銅礦赤鐵礦鋁礦錳礦鎢礦鋅礦第8頁，共56頁，2022年，5月20日，22點46分，星期三 白云石CaMgCO32 辰砂HgS黃銅礦CuFeS2菱鎂礦MgCO3 大多數金屬以化合態(tài)存在如果需要金屬單質，那怎么辦？冶煉金

4、屬第9頁，共56頁，2022年，5月20日，22點46分，星期三 人類最早是在由天而降的隕石中獲得單質鐵的，隕石中含鐵量高達90%以上。 古代阿拉伯人曾傳說“天上的金雨落進沙漠里變成了黑色的鐵”。濟 南 隕 鐵新 疆 隕 鐵南極洲隕鐵第10頁，共56頁，2022年，5月20日，22點46分，星期三在公元前6000年到7000年左右，人們就能冶煉出銅銅 鏡漢武帝時銅幣先秦刀幣冶煉金屬要追溯到古代第11頁，共56頁，2022年，5月20日，22點46分，星期三因為我們的生活生產需要金屬，所以必須要開發(fā)利用金屬資源但金屬資源是不可再生資源，不是取之不盡的利用化學知識，在科學開發(fā)利用金屬礦物的基礎上，

5、使金屬礦物資源得到可持續(xù)發(fā)展那如何解決第12頁，共56頁，2022年，5月20日，22點46分，星期三金、鉑等為游離態(tài)得電子，被還原Mn+ M + n e-主要是化合態(tài) 將金屬從其化合物中還原出來，使之轉變?yōu)閱钨|的過程。(1)金屬在自然界中的存在形式？(2)金屬冶煉指的是什么？ 一、金屬礦物的開發(fā)利用 1、金屬的冶煉冶煉金屬的步驟：礦石富集金屬冶煉精煉第13頁，共56頁，2022年，5月20日，22點46分，星期三 法國皇帝拿破侖是一個喜歡炫耀自己的人。他常常大擺宴席，宴請?zhí)煜沦e客。每次宴會，他總是擺出一副高人一等的樣子。餐桌上的用具幾乎全是用銀制成的，唯有他自己用的那一個碗卻是鋁制品。思考與

6、交流 為什么貴為法國皇帝，在當時卻不用高貴而亮麗的銀碗，而用色澤要暗得多的鋁碗呢？第14頁，共56頁，2022年，5月20日，22點46分，星期三100多年前，為了表彰門捷列夫對化學的杰出貢獻，英國皇家學會不惜重金制作了一個比黃金還要貴重的獎杯鋁杯，贈送給門捷列夫。 由于早期煉鋁十分困難，所以鋁的價格十分昂貴，一度超越金銀之上，直至19世紀上半葉，鋁還是歐洲許多高級珠寶店的高檔貨。為什么鋁比黃金還要貴？第15頁，共56頁，2022年，5月20日，22點46分，星期三自從美國青年化學家霍爾發(fā)明電解制鋁法后，制鋁工 藝不斷改進，現(xiàn)在人們已經熟練掌握了從鋁土礦（主要成 分是Al2O3）中冶煉鋁的技術

7、，使得制鋁成本大大下降，使鋁走入千家萬戶。第16頁，共56頁，2022年，5月20日，22點46分，星期三電解槽2Al2O3 (熔融) 4Al 3O2 電解冰晶石反應原理:降低熔點第17頁，共56頁，2022年，5月20日，22點46分，星期三 古代中國勞動人民用木炭煉鐵 西漢初時，用木炭與鐵礦石混合高溫冶煉生鐵，南宋末年的工匠又掌握了用焦炭煉鐵，而歐洲最早的英國直到500年后（相當于清朝乾隆末年），才掌握這一技術。第18頁，共56頁，2022年，5月20日，22點46分，星期三反應原理: Fe2O33CO 2Fe3CO2高溫鐵礦石焦炭空氣石灰石主要原料：第19頁，共56頁，2022年，5月2

8、0日，22點46分，星期三電解法熱還原法熱分解法 工業(yè)上 如何冶煉鋁和鐵?為什么鐵和鋁的冶煉方法不同？金屬越活潑，越難冶煉2、金屬冶煉方法的確定由金屬活潑性決定K Ca Na Mg Al Zn Fe Sn Pb（H） Cu Hg Ag弱強電解法還原法 Fe2O33CO 2Fe3CO2 高溫2Al2O3 (熔融) 4Al 3O2 電解 冰晶石第20頁，共56頁，2022年，5月20日，22點46分，星期三 3、金屬冶煉的方法舉例（1）熱分解法2HgO 2Hg O2 加熱2Ag2O 4AgO2 加熱適合一些不活潑金屬（一般是H后的金屬）Cu2S + O2 2Cu + SO2 高溫火法煉銅第21頁，

9、共56頁，2022年，5月20日，22點46分，星期三（2）電解法MgCl2 (熔融) Mg Cl2 電解2NaCl (熔融) 2NaCl2 電解2Al2O3 (熔融) 4Al 3O2 電解冰晶石鋁土礦適合一些非?；顫娊饘伲?Zn前金屬）第22頁，共56頁，2022年，5月20日，22點46分，星期三 （常用的還原劑有：焦炭、CO、H2 等）（3）熱還原法（ZnCu中等活潑金屬） Fe2O33CO 2Fe3CO2 高溫2CuO + C 2Cu + CO2 高溫高爐煉鐵主要反應WO3 + 3H2 W + 3H2O 高溫 常用的還原劑還有哪些?第23頁，共56頁，2022年，5月20日，22點46

10、分，星期三實驗41 反應現(xiàn)象：鎂條劇烈燃燒，放出大量的熱，發(fā)出耀眼的白光，紙漏斗的下部被燒穿，有熔融物落入漏斗。鋁熱反應的應用：2AlFe2O3 2FeAl2O3高溫3MnO24Al 2Al2O33Mn高溫Cr2O3+2Al 2Cr + Al2O33Co3O4+8Al 9Co + 4Al2O3高溫高溫其它鋁熱反應： 鋁熱反應： 鋁某些金屬氧化物 Al2O3金屬高溫鋁熱劑第24頁，共56頁，2022年，5月20日，22點46分，星期三鋁熱反應的應用：鋁熱反應應用冶煉難熔的金屬焊接鋼軌 （冶練常用的還原劑有： 焦炭、CO、H2 、Al等活潑金屬 ）第25頁，共56頁，2022年，5月20日，22點

11、46分，星期三4、合理開發(fā)和利用礦物資源的途徑：（1）廢舊金屬回收； （2）礦物資源保護； （3）尋找金屬替代品。 金屬鋁的回收與利用第26頁，共56頁，2022年，5月20日，22點46分，星期三（1）節(jié)約礦物資源；（2）節(jié)約能源；（3）減少環(huán)境污染（1）廢舊鋼鐵用于煉鋼；（2）廢鐵屑用于制鐵鹽；（3）定影液用于回收銀回收金屬的意義回收金屬的實例第27頁，共56頁，2022年，5月20日，22點46分，星期三古代煉銅比煉鐵早得多。原因在于： 一、銅礦石比鐵礦石易識別?？兹甘伾蚀渚G(即銅綠)，易引起人們的注意聯(lián)想。進而用其煉銅。二、早在新石器時代，人類就發(fā)明了制陶術。窯溫達1000多度，已

12、超過銅的熔點(10834)，而遠低于鐵的(1536)，可煉得紅銅。 開闊視野第28頁，共56頁，2022年，5月20日，22點46分，星期三第29頁，共56頁，2022年，5月20日，22點46分，星期三課堂練習: 2、下列關于金屬冶煉的說法不正確的是( ) A、金屬冶煉是由人類生產生活需要發(fā)展起來的 B、天然礦藏很少只含一種金屬元素往往含有較多雜質 C、金屬的冶煉主要有礦石的富集、冶煉還原和精煉三個步驟 D、金屬冶煉一定要用到還原劑D1、金屬冶煉的目的是 （ ） A、把金屬化合物還原為金屬單質 B、除去金屬中的雜質 C、把金屬單質變?yōu)檠趸?D、把電能轉變?yōu)榛瘜W能A第30頁，共56頁，202

13、2年，5月20日，22點46分，星期三5、冶煉金屬常用以下幾種方法：以C或H2、CO作為還原劑還原法 ；熱分解法 ；電解法 ；鋁熱法?，F(xiàn)冶煉下列金屬：Al、Mg、Cu、Hg、Mn，試標明適宜的冶煉方法。 Al： ；Mg： ；Cu： ； Hg： ；Mn： 。 3、工業(yè)上常采用電解法冶煉的金屬是 （ ） A、Fe B、Cu C、Al D、Ag4、可用熱分解法就可能制得的金屬有（ ） A . Cu Cr B . Ti W C . Ag Hg D . Na AlCC第31頁，共56頁，2022年，5月20日，22點46分，星期三 FeCu2+ CuFe2+ 6、宋代時期，人們發(fā)現(xiàn)江西上饒有一口苦泉，蒸

14、發(fā)這種苦泉水會得到膽礬，熬苦泉水的鐵鍋用久了會變成銅鍋，這是濕法煉銅的起源，請寫出該反應的離子方程式 。第32頁，共56頁，2022年，5月20日，22點46分，星期三二、海水資源的開發(fā)和利用第33頁，共56頁，2022年，5月20日，22點46分，星期三 從太空觀察地球，看到地球上有七片陸地“漂浮”在一大片藍色的海洋之中是“歷史留給人類的資源儲備”海洋是美麗的，也是富饒的 第34頁，共56頁，2022年，5月20日，22點46分，星期三 海水資源主要分為幾大類？ 海水中蘊含著的豐富資源。21世紀人類將重點開發(fā)海洋資源。海水資源的多樣性水資源生物資源能源化學資源第35頁，共56頁，2022年，

15、5月20日，22點46分，星期三 海水水資源海水中的水1.3X109 億噸 占地球總水量97% （3%在陸地、淡水）第36頁，共56頁，2022年，5月20日，22點46分，星期三海洋生物資源第37頁，共56頁，2022年，5月20日，22點46分，星期三 海水能源具有商業(yè)開發(fā)價值的：潮汐發(fā)電和波浪發(fā)電第38頁，共56頁，2022年，5月20日，22點46分，星期三含80多種元素，含O、H及Cl、Na、S、C、F、B、Br、Sr共13種元素的質量占總水量的99%，其余1%為70多種含量微少的元素。被稱為“元素的故鄉(xiāng)”。 大陸架的淺海海底：石油、天然氣、煤、硫、磷等 近岸帶的濱海砂礦：砂、貝殼等

16、建筑材料和金屬礦產海水化學資源第39頁，共56頁，2022年，5月20日，22點46分，星期三海水因為量太大、面太廣，大多數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） 海水資源的特點分散性第40頁，共56頁，2022年，5月20日，22點46分，星期三海水水資源的利用： 主要有： 1.海水中水資源的利用 海水的淡化（咸水 淡水） 2.直接利用海水進行循環(huán)冷卻（作冷卻用水）第41頁，共56頁，2022年，5月20日，22點46分，星期三海水蒸餾原理示意圖 1、海水淡化 原理：加熱到

17、水的沸點，液態(tài)水變?yōu)樗羝c海水中的鹽分離，水蒸汽冷凝得到淡水如何用海水制備淡水？海洋中的化學資源的提取和檢驗第42頁，共56頁，2022年，5月20日，22點46分，星期三 太陽能蒸發(fā)海水示意圖： 第43頁，共56頁，2022年，5月20日，22點46分，星期三 2、科學探究： 如何將海水中的Br-轉變成Br2？1、推測海水提溴的步驟和實驗裝置； 2、寫出相關的化學方程式。濃縮海水溴單質氫溴酸單質溴通入Cl2通入空氣，SO2吸收通入Cl2第44頁，共56頁，2022年，5月20日，22點46分，星期三2NaBr + Cl2= Br2+2NaCl2H2O + Br2+SO2= H2SO4+2H

18、Br2HBr + Cl2= Br2+2HCl海水提溴的實驗室模擬裝置第45頁，共56頁，2022年，5月20日，22點46分，星期三溴的用途溴化銀是一種重要的感光材料，被用于制作膠卷和相紙等。當按下快門的時候，相片上的部分溴化銀就分解出銀，從而得到我們所說的底片。溴化鋰制冷技術則是最近廣為使用的一項環(huán)保的空調制冷技術，其特點是不會有氟利昂帶來的污染，所以很有發(fā)展前景。 滅火器中也有溴，我們平時看到的諸如“1211”滅火器，就是分子里面有一個溴原子的多鹵代烷烴，不僅能撲滅普通火險，在泡沫滅火器無法發(fā)揮作用的時候，例如油火?，F(xiàn)在醫(yī)院里普遍使用的鎮(zhèn)靜劑，有一類就是用溴的化合物制成的，如溴化鉀、溴化鈉

19、、溴化銨等，通常用以配成“三溴片”，可治療神精衰弱。 大家熟悉的紅藥水，也是溴與汞的化合物。 青霉素等抗菌素生產也需要溴，溴還是制造農業(yè)殺蟲劑的原料。 溴可以用來制作防爆劑。把溴的一種化合物與鉛的一種有機化合物同時摻入汽油中，可以有效地防止發(fā)動機爆炸。只不過這種含鉛汽油燃燒會造成空氣污染，在我國許多大城市已不再允許銷售、使用摻加這種防爆劑的汽油。第46頁，共56頁，2022年，5月20日，22點46分，星期三 3 、科學探究： 如何證明海帶中有碘離子？第47頁，共56頁，2022年，5月20日，22點46分，星期三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

20、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：反應的離子方程式是：滴入淀粉溶液，溶液變藍。2I- + 2H+ +H2O2 I2+2H2O證明海帶中有碘，有以下步驟第48頁，共56頁，2022年，5月20日，22點46分，星期三提取海帶中的碘元素得到單質碘思考與歸納燃燒加水加熱溶解過濾稀硫酸過氧化氫溶液CCl4蒸餾海帶灰海帶懸濁液濾液碘水碘的CCl4溶液單質碘操作1操作2操作3操作4操作5試劑1試劑2萃取分液生物富集海水第49頁，共56頁，2022年，5月20日，22點46分，星期三海水曬鹽（煮海為鹽） 4、從海水中提取NaCl方案蒸發(fā)法：得到粗鹽第50