第四章第一節(jié)開(kāi)發(fā)利用金屬礦物和海水資源

第四章第一節(jié)開(kāi)發(fā)利用金屬礦物和海水資源第一頁(yè)，共四十頁(yè)，2022年，8月28日第一課時(shí)4.1.1《金屬礦物的開(kāi)發(fā)利用》第二頁(yè)，共四十頁(yè)，2022年，8月28日

一、金屬礦物的開(kāi)發(fā)利用黃銅礦赤鐵礦鋁礦錳礦鎢礦鋅礦第三頁(yè)，共四十頁(yè)，2022年，8月28日金銀人類最早發(fā)現(xiàn)和應(yīng)用的金屬分別是：銅學(xué)科網(wǎng)第四頁(yè)，共四十頁(yè)，2022年，8月28日思考：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(kāi)始邁進(jìn)了象征古代文明開(kāi)端的“銅器時(shí)代”。銅鏡漢武帝時(shí)銅幣先秦刀幣第五頁(yè)，共四十頁(yè)，2022年，8月28日這是英法聯(lián)軍洗劫焚毀世界建筑史上最杰出的園林——圓明園后，被劫掠到國(guó)外的珍貴文物——銅虎頭，2000年在香港被拍賣(mài)。由中國(guó)派員出高價(jià)將其贖回。記住我們的國(guó)恥：中國(guó)還有上百萬(wàn)件珍貴文物流失海外第六頁(yè)，共四十頁(yè)，2022年，8月28日

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)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)人民用木炭煉鐵學(xué)科網(wǎng)第七頁(yè)，共四十頁(yè)，2022年，8月28日“金屬的冶煉”的實(shí)質(zhì)是什么？

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)用于生產(chǎn)和制造各種金屬材料的過(guò)程在工業(yè)上稱為金屬的冶煉。第八頁(yè)，共四十頁(yè)，2022年，8月28日金屬活動(dòng)性順序KCaNaMgAlZnFeSnPb(H)CuHgAgPtAu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)第九頁(yè)，共四十頁(yè)，2022年，8月28日1、熱分解法（適合一些不活潑金屬）2HgO===2Hg+O2↑加熱2Ag2O===4Ag+O2↑加熱歸納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、Au第十頁(yè)，共四十頁(yè)，2022年，8月28日3、熱還原法（適用于大部分金屬）CuO+H2===Cu+H2O高溫Fe2O3+3CO===2Fe+3CO2↑高溫第十一頁(yè)，共四十頁(yè)，2022年，8月28日鋁熱反應(yīng)實(shí)驗(yàn)4－1注意觀察現(xiàn)象第十二頁(yè)，共四十頁(yè)，2022年，8月28日反應(yīng)現(xiàn)象：鎂條劇烈燃燒，放出大量的熱，火星四射，發(fā)出耀眼的白光，紙漏斗被燒穿，有紅熱熔融物落入沙中，冷卻后變成黑色固體。Fe2O3+2Al===2Fe+Al2O3高溫1、鎂條的作用是什么？2、氯酸鉀的作用是什么？鋁熱劑問(wèn)題第十三頁(yè)，共四十頁(yè)，2022年，8月28日Fe2O3+2Al===2Fe+Al2O3高溫其它鋁熱反應(yīng)

3MnO2+4Al===3Mn+2Al2O3高溫Cr2O3+2Al===2Cr+Al2O3高溫3V2O5+10Al===6V+5Al2O3高溫結(jié)論：鋁也是還原劑，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。第十四頁(yè)，共四十頁(yè)，2022年，8月28日鋁熱反應(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、錳等第十五頁(yè)，共四十頁(yè)，2022年，8月28日

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19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，制鋁工藝不斷改進(jìn)，現(xiàn)在人們已經(jīng)熟練掌握了從鋁土礦（主要成分是Al2O3，當(dāng)然還是有很多其它雜質(zhì)的）中冶煉鋁的技術(shù)了，使得制鋁成本大大下降，鋁的價(jià)格也一降千丈，走入千家萬(wàn)戶。Al第十六頁(yè)，共四十頁(yè)，2022年，8月28日4、電解法（適合一些非?；顫娊饘伲㎝gCl2(熔融)===Mg+Cl2↑電解2Al2O3(熔融)===4Al+3O2↑電解冰晶石2NaCl(熔融)===2Na+Cl2↑電解第十七頁(yè)，共四十頁(yè)，2022年，8月28日KCaNaMgAl

ZnFeSnPb(H)Cu

HgAgPtAu電解法熱還原法熱分解法物理提取法金屬的化學(xué)性質(zhì)和冶煉方法第十八頁(yè)，共四十頁(yè)，2022年，8月28日小結(jié)：（1）熱分解法適用于金屬活動(dòng)順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(dòng)順序中部的金屬冶煉（3）電解熔鹽或氧化物法選用于鉀、鈉、鈣、鋁等活潑金屬的冶煉。KCaNaMgAl

ZnFeSnPb(H)Cu

HgAg

PtAu

電解法熱還原法熱分解法物理提取法第十九頁(yè)，共四十頁(yè)，2022年，8月28日練習(xí)1、下列各種冶煉方法中，可以制得相應(yīng)金屬的是（）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：①Na

②Zn

③Hg

④Au

C電解法加熱還原法加熱分解法物理提取法第二十頁(yè)，共四十頁(yè)，2022年，8月28日第二課時(shí)4.1.2《海水資源的開(kāi)發(fā)利用》第二十一頁(yè)，共四十頁(yè)，2022年，8月28日二、海水資源的開(kāi)發(fā)和利用第二十二頁(yè)，共四十頁(yè)，2022年，8月28日

從太空觀察地球，看到地球上有七片陸地“漂浮”在一大片藍(lán)色的海洋之中是“歷史留給人類的資源儲(chǔ)備”海洋是美麗的，也是富饒的第二十三頁(yè)，共四十頁(yè)，2022年，8月28日海洋生物資源第二十四頁(yè)，共四十頁(yè)，2022年，8月28日含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)”。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)資源第二十五頁(yè)，共四十頁(yè)，2022年，8月28日海洋中的礦產(chǎn)資源第二十六頁(yè)，共四十頁(yè)，2022年，8月28日1.海水資源的廣泛性：海洋約占地球表面積71%海洋中的資源：動(dòng)物:（魚(yú)類、海獅、海馬、貝類………植物:（海草、海帶…………礦物:（各種鹽、NaCl、MgCl2……….

海底金屬結(jié)核礦、石油水:（水資源及各種溶解的鹽類第二十七頁(yè)，共四十頁(yè)，2022年，8月28日海水中的水1.3X109

億噸占地球總水量97%（3%在陸地、淡水）海水中除了水以外，還含有80多種元素，有的含量很大（如NaCl）有的含量很少（如Au）第二十八頁(yè)，共四十頁(yè)，2022年，8月28日2.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)物按含量計(jì)：含O、H及Cl、Na、S、C、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。第二十九頁(yè)，共四十頁(yè)，2022年，8月28日3.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(wàn)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）第三十頁(yè)，共四十頁(yè)，2022年，8月28日海水綜合利用的重要方向

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(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?；瘜W(xué)在開(kāi)發(fā)海洋藥物方面也將發(fā)揮越來(lái)越大的作用。潮汐能、波浪能等也是越來(lái)越受到重視和開(kāi)發(fā)的新型能源。第三十一頁(yè)，共四十頁(yè)，2022年，8月28日2、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)物按含量計(jì)：含O、H及Cl、Na、S、C、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。第三十二頁(yè)，共四十頁(yè)，2022年，8月28日4、海水資源的利用：主要有：1.海水的淡化（咸水淡水）2.直接利用海水進(jìn)行循環(huán)冷卻（作冷卻用水）第三十三頁(yè)，共四十頁(yè)，2022年，8月28日5、海水的淡化：（1）海水淡化的途徑:

從海水中提取淡水從海水中分離出鹽（2）海水淡化的方法:

蒸餾法（最先使用，技術(shù)成熟，但成本高）電滲析法（成本低，但未能大量生產(chǎn)）離子交換法（目前正迅速發(fā)展，但需要不斷更新離子交換樹(shù)脂）第三十四頁(yè)，共四十頁(yè)，2022年，8月28日蒸餾法所用的裝置及原理原理：加熱到水的沸點(diǎn)，使水汽化變成水蒸氣，再冷凝得淡水。注意：圖4-3海水蒸餾原理示意圖進(jìn)冷卻水出第三十五頁(yè)，共四十頁(yè)，2022年，8月28日?qǐng)D4-4太陽(yáng)能蒸發(fā)原理示意圖第三十六頁(yè)，共四十頁(yè)，2022年，8月28日6、海水的綜合利用（1）海水制鹽——生產(chǎn)NaCl（2）NaCl的水溶液制NaOH（3）制金屬Na（4）制Na2CO32NaOH+CO2=Na2CO3+H2O2NaCl+2H2O電解

H2+Cl2+2NaOH2NaCl（熔融）電解

2Na+Cl2第三十七頁(yè)，共四十頁(yè)，2022年，8月28日（5）從海水中制金屬鎂海水蒸發(fā)

MgCl2+Ca(OH)2=Mg(OH)2↓

+CaCl2Mg(OH)2+2HCl=MgCl2+H2O

MgCl2

通電

Mg+Cl2

粗鹽水、重結(jié)晶精鹽母液

Mg(OH)2

鹽酸、濃縮

MgCl2?H2O

脫水

MgCl2

電解

Mg貝殼煅燒

CaO

水