開發(fā)利用金屬礦物資源

開發(fā)利用金屬礦物資源第一頁，共五十六頁，2022年，8月28日殷墟考古發(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．第二頁，共五十六頁，2022年，8月28日秦始皇地宮埋“水銀”之謎《史記》記載：始皇陵有大量水銀。地質(zhì)學(xué)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(xué)家由此得出初步結(jié)論:《史記》中關(guān)于始皇陵中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(zhì)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(chǎn)2HgO2Hg＋O2↑加熱第三頁，共五十六頁，2022年，8月28日煉丹術(shù)起于戰(zhàn)國興于漢初九轉(zhuǎn)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(fù)九次，就煉成了“九轉(zhuǎn)大還丹”。上述材料中發(fā)生了什么反應(yīng)？HgS+O2==Hg+SO2

Hg+S=HgS加熱第四頁，共五十六頁，2022年，8月28日常見的金屬礦物資源金礦Au鉑礦Pt第五頁，共五十六頁，2022年，8月28日人類最早發(fā)現(xiàn)和應(yīng)用的金屬分別是：第六頁，共五十六頁，2022年，8月28日天然金朱砂HgS翠銅礦CuSiO3.6H2O

黃鐵礦FeS2

鈣鈾云母Ca(UO2)2(PO4)2?12H2O

第七頁，共五十六頁，2022年，8月28日黃銅礦赤鐵礦鋁礦錳礦鎢礦鋅礦第八頁，共五十六頁，2022年，8月28日白云石CaMg[CO3]2

辰砂HgS黃銅礦CuFeS2菱鎂礦MgCO3

大多數(shù)金屬以化合態(tài)存在如果需要金屬單質(zhì)，那怎么辦？——冶煉金屬第九頁，共五十六頁，2022年，8月28日人類最早是在由天而降的隕石中獲得單質(zhì)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十頁，共五十六頁，2022年，8月28日在公元前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十一頁，共五十六頁，2022年，8月28日因為我們的生活生產(chǎn)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(xué)知識，在科學(xué)開發(fā)利用金屬礦物的基礎(chǔ)上，使金屬礦物資源得到可持續(xù)發(fā)展那如何解決第十二頁，共五十六頁，2022年，8月28日金、鉑等為游離態(tài)得電子，被還原Mn+M+ne-主要是化合態(tài)將金屬從其化合物中還原出來，使之轉(zhuǎn)變?yōu)閱钨|(zhì)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→精煉第十三頁，共五十六頁，2022年，8月28日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?yún)s是鋁制品。思考與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？第十四頁，共五十六頁，2022年，8月28日100多年前，為了表彰門捷列夫?qū)瘜W(xué)的杰出貢獻，英國皇家學(xué)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？第十五頁，共五十六頁，2022年，8月28日自從美國青年化學(xué)家霍爾發(fā)明電解制鋁法后，制鋁工藝不斷改進，現(xiàn)在人們已經(jīng)熟練掌握了從鋁土礦（主要成分是Al2O3）中冶煉鋁的技術(shù)，使得制鋁成本大大下降，使鋁走入千家萬戶。第十六頁，共五十六頁，2022年，8月28日電解槽2Al2O3

(熔融)4Al＋3O2↑電解冰晶石反應(yīng)原理:降低熔點第十七頁，共五十六頁，2022年，8月28日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(shù)。第十八頁，共五十六頁，2022年，8月28日反應(yīng)原理:Fe2O3＋3CO2Fe＋3CO2高溫鐵礦石焦炭空氣石灰石主要原料：第十九頁，共五十六頁，2022年，8月28日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KCaNaMgAl

ZnFeSnPb（H）Cu

HgAg弱強電解法還原法Fe2O3＋3CO2Fe＋3CO2高溫2Al2O3

(熔融)4Al＋3O2↑電解冰晶石第二十頁，共五十六頁，2022年，8月28日

3、金屬冶煉的方法舉例（1）熱分解法2HgO2Hg＋O2↑加熱2Ag2O4Ag＋O2↑加熱適合一些不活潑金屬（一般是H后的金屬）Cu2S+O22Cu+SO2高溫火法煉銅第二十一頁，共五十六頁，2022年，8月28日（2）電解法MgCl2(熔融)Mg＋Cl2↑電解2NaCl(熔融)2Na＋Cl2↑電解2Al2O3(熔融)4Al＋3O2↑電解冰晶石鋁土礦適合一些非?；顫娊饘伲╖n前金屬）第二十二頁，共五十六頁，2022年，8月28日（常用的還原劑有：焦炭、CO、H2

等）（3）熱還原法（Zn—Cu中等活潑金屬）

Fe2O3＋3CO2Fe＋3CO2高溫2CuO+C2Cu+CO2高溫高爐煉鐵主要反應(yīng)WO3+3H2W+3H2O高溫

常用的還原劑還有哪些?第二十三頁，共五十六頁，2022年，8月28日實驗4－1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，紙漏斗的下部被燒穿，有熔融物落入漏斗。鋁熱反應(yīng)的應(yīng)用：2Al＋Fe2O32Fe＋Al2O3高溫3MnO2＋4Al2Al2O3＋3Mn高溫Cr2O3+2Al2Cr+Al2O33Co3O4+8Al9Co+4Al2O3高溫高溫其它鋁熱反應(yīng)：鋁熱反應(yīng)：鋁＋某些金屬氧化物Al2O3＋金屬高溫鋁熱劑第二十四頁，共五十六頁，2022年，8月28日鋁熱反應(yīng)的應(yīng)用：鋁熱反應(yīng)應(yīng)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）第二十五頁，共五十六頁，2022年，8月28日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二十六頁，共五十六頁，2022年，8月28日（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二十七頁，共五十六頁，2022年，8月28日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(shù)。窯溫達1000℃多度，已超過銅的熔點(1083．4℃)，而遠低于鐵的(1536℃)，可煉得紅銅。

開闊視野第二十八頁，共五十六頁，2022年，8月28日第二十九頁，共五十六頁，2022年，8月28日課堂練習(xí):2、下列關(guān)于金屬冶煉的說法不正確的是()

A、金屬冶煉是由人類生產(chǎn)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(zhì)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(zhì)B、除去金屬中的雜質(zhì)C、把金屬單質(zhì)變?yōu)檠趸顳、把電能轉(zhuǎn)變?yōu)榛瘜W(xué)能A第三十頁，共五十六頁，2022年，8月28日5、冶煉金屬常用以下幾種方法：①以C或H2、CO作為還原劑還原法；②熱分解法；③電解法；④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：。③③①①④3、工業(yè)上常采用電解法冶煉的金屬是（）A、FeB、CuC、AlD、Ag4、可用熱分解法就可能制得的金屬有（）A.CuCrB.TiWC.AgHgD.NaAlCC第三十一頁，共五十六頁，2022年，8月28日Fe＋Cu2+＝Cu＋Fe2+6、宋代時期，人們發(fā)現(xiàn)江西上饒有一口苦泉，蒸發(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(yīng)的離子方程式

。第三十二頁，共五十六頁，2022年，8月28日二、海水資源的開發(fā)和利用第三十三頁，共五十六頁，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，也是富饒的第三十四頁，共五十六頁，2022年，8月28日

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(xué)資源第三十五頁，共五十六頁，2022年，8月28日

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）第三十六頁，共五十六頁，2022年，8月28日海洋生物資源第三十七頁，共五十六頁，2022年，8月28日

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)電第三十八頁，共五十六頁，2022年，8月28日含80多種元素，含O、H及Cl、Na、S、C、F、B、Br、Sr共13種元素的質(zhì)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、貝殼等建筑材料和金屬礦產(chǎn)海水化學(xué)資源第三十九頁，共五十六頁，2022年，8月28日海水因為量太大、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——分散性第四十頁，共五十六頁，2022年，8月28日海水水資源的利用：

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）第四十一頁，共五十六頁，2022年，8月28日海水蒸餾原理示意圖1、海水淡化原理：加熱到水的沸點，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(xué)資源的提取和檢驗第四十二頁，共五十六頁，2022年，8月28日

太陽能蒸發(fā)海水示意圖：

第四十三頁，共五十六頁，2022年，8月28日

2、科學(xué)探究：如何將海水中的Br-轉(zhuǎn)變成Br2？1、推測海水提溴的步驟和實驗裝置；2、寫出相關(guān)的化學(xué)方程式。濃縮海水溴單質(zhì)氫溴酸單質(zhì)溴通入Cl2①通入空氣，SO2吸收②通入Cl2③第四十四頁，共五十六頁，2022年，8月28日2NaBr+Cl2==Br2+2NaCl2H2O+Br2+SO2==H2SO4+2HBr2HBr+Cl2==Br2+2HCl海水提溴的實驗室模擬裝置第四十五頁，共五十六頁，2022年，8月28日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(shù)則是最近廣為使用的一項環(huán)保的空調(diào)制冷技術(shù)，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、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(chǎn)也需要溴，溴還是制造農(nóng)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。第四十六頁，共五十六頁，2022年，8月28日

3、科學(xué)探究：如何證明海帶中有碘離子？第四十七頁，共五十六頁，2022年，8月28日①灼燒海帶至完全生成灰，停止加熱，冷卻；②在濾液中滴加稀H2SO4及H2O2，然后加入幾滴淀粉溶液；③用剪刀剪碎海帶，用酒精潤濕，放入坩堝中；④海帶灰轉(zhuǎn)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(yīng)的離子方程式是：③①④②②滴入淀粉溶液，溶液變藍。2I-+2H++H2O2

I2+2H2O證明海帶中有碘，有以下步驟第四十八頁，共五十六頁，2022年，8月28日提取海帶中的碘元素得到單質(zhì)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(zhì)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四十九頁，共五十六頁，2022年，8月28日海水曬鹽（煮海為鹽）

4、從海水中提取NaCl方案蒸發(fā)法：得到粗鹽第五十頁，共五十六頁，2022年，8月28日粗鹽提取NaCl方案①Na2CO3②NaOH③BaCl2②③①或③②①或③①②

粗鹽中的雜質(zhì)：泥沙、Ca2+、Mg2+、SO42-除雜試劑：試劑加入順序：主要操作：溶解、過濾、蒸發(fā)④鹽酸濾液沉淀適量鹽酸溶解BaCl2NaOHNa2CO3過濾蒸發(fā)結(jié)晶海水淡水粗鹽鹽水操作Ⅰ（）