高一化學必修第四章第一節(jié)開發(fā)利用金屬礦物和海水資源

高一化學必修第四章第一節(jié)開發(fā)利用金屬礦物和海水資源第一頁，共五十七頁，編輯于2023年，星期二

一、金屬礦物的開發(fā)利用黃銅礦赤鐵礦鋁礦錳礦鎢礦鋅礦第二頁，共五十七頁，編輯于2023年，星期二金銀人類最早發(fā)現和應用的金屬分別是：銅第三頁，共五十七頁，編輯于2023年，星期二思考：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，結束了漫長的“石器時代”.

在公元前6000年到7000年左右，人類開始邁進了象征古代文明開端的“銅器時代”。銅鏡漢武帝時銅幣先秦刀幣第四頁，共五十七頁，編輯于2023年，星期二這是英法聯軍洗劫焚毀世界建筑史上最杰出的園林——圓明園后，被劫掠到國外的珍貴文物——銅虎頭，2000年在香港被拍賣。由中國派員出高價將其贖回。記住我們的國恥：中國還有上百萬件珍貴文物流失海外第五頁，共五十七頁，編輯于2023年，星期二

我國古代煉鐵工業(yè)長期領先于世界，我們在西漢初時已經懂得用木炭與鐵礦石混合高溫冶煉生鐵，領先歐洲一千余年，南宋末年的工匠又掌握了用焦炭煉鐵，而歐洲最早的英國直到500年后（相當于清朝乾隆末年），才掌握這一技術。古代中國勞動人民用木炭煉鐵第六頁，共五十七頁，編輯于2023年，星期二“金屬的冶煉”的實質是什么？

冶煉金屬的實質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。

將金屬從其化合物中還原出來用于生產和制造各種金屬材料的過程在工業(yè)上稱為金屬的冶煉。第七頁，共五十七頁，編輯于2023年，星期二金屬活動性順序KCaNaMgAl,ZnFeSnPb(H)Cu,HgAg,

PtAu金屬活動性逐漸減弱金屬離子的得電子能力逐漸增強+nM得電子M第八頁，共五十七頁，編輯于2023年，星期二1、不同的金屬，冶煉方法不同+nM得電子M（被還原）因為金屬離子的得電子能力不同，所以冶煉方法不同。2、金屬活動性順序金屬的冶煉金屬活動順序金屬失電子能力

金屬離子的得電子主要冶煉方法K、Ca、Na、Mg、AlZn、Fe、Sn、Pb（H）、CuHg、Ag、Pt、Au強————————————→弱弱————————————→強電解法熱還原法熱分解法第九頁，共五十七頁，編輯于2023年，星期二2、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1、物理提取法：適用于極不活潑的

金屬——Pt、Au第十頁，共五十七頁，編輯于2023年，星期二3、熱還原法（適用于大部分金屬）CuO+H2===Cu+H2O高溫高爐煉鐵Fe2O3+3CO===2Fe+3CO2高溫火法煉銅:Cu2S+O2===2Cu+SO2濕法煉銅:CuSO4

+Fe==

Cu+Fe

SO4第十一頁，共五十七頁，編輯于2023年，星期二鋁熱反應實驗4－1注意觀察現象第十二頁，共五十七頁，編輯于2023年，星期二反應現象：鎂條劇烈燃燒，放出大量的熱，發(fā)出耀眼的白光，紙漏斗內劇烈反應，紙漏斗被燒穿，有熔融物落入沙中。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？鋁熱劑結論：鋁也是還原劑，在一定的條件下與某些金屬氧化物反應，把其中的金屬還原成單質。所以一些活潑的金屬也可作還原劑。問題第十三頁，共五十七頁，編輯于2023年，星期二反應現象：劇烈反應，發(fā)出強光，紙漏斗被燒穿，沙子上落有黑色鐵珠。Fe2O3+2Al===2Fe+Al2O3高溫其它鋁熱反應

3MnO2+4Al===3Mn+2Al2O3高溫Cr2O3+2Al===2Cr+Al2O3高溫3Co3O4+8Al===9Co+4Al2O3高溫第十四頁，共五十七頁，編輯于2023年，星期二鋁熱反應的應用

鋁熱反應的原理可以應用在生產上，如用于焊接鋼軌等。在冶金工業(yè)上也常用這一反應原理，使鋁與金屬氧化物反應，冶煉釩、鉻、錳等第十五頁，共五十七頁，編輯于2023年，星期二

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。

然而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，現在人們已經熟練掌握了從鋁土礦（主要成分是Al2O3，當然還是有很多其它雜質的）中冶煉鋁的技術了，使得制鋁成本大大下降，鋁的價格也一降千丈，走入千家萬戶。Al第十六頁，共五十七頁，編輯于2023年，星期二4、電解法（適合一些非常活潑金屬）MgCl2(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，共五十七頁，編輯于2023年，星期二KCaNaMgAl

ZnFeSnPb(H)Cu

HgAgPtAu電解法熱還原法熱分解法物理提取法第十八頁，共五十七頁，編輯于2023年，星期二金屬的化學性質和冶煉方法第十九頁，共五十七頁，編輯于2023年，星期二小結：（1）熱分解法適用于金屬活動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二十頁，共五十七頁，編輯于2023年，星期二鎂在地殼中含量只有鋁的四分之一，而且鎂比鋁更加活潑，所以要想礦物質中獲取鎂，代價比鋁更高。Mg海洋中含有大量的氯化鎂，海水又咸又苦。咸是因為含有氯化鈉，苦是因為含有氯化鎂，同樣道理，粗鹽易潮解是因為其中含有較多的氯化鎂，而氯化鎂易吸水。據估算，假如每年從海水中提取1億噸鎂再過一百萬年，海水中鎂的含量也只會從目前的0.13%降低到0.12%，即只減少了萬分之一。可謂取之不盡，用之不竭。第二十一頁，共五十七頁，編輯于2023年，星期二練習1、下列各種冶煉方法中，可以制得

相應金屬的是（）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、根據金屬在金屬活動順序表中的位置及性質，推測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二十二頁，共五十七頁，編輯于2023年，星期二二、海水資源的開發(fā)和利用第二十三頁，共五十七頁，編輯于2023年，星期二

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，

也是富饒的第二十四頁，共五十七頁，編輯于2023年，星期二海洋生物資源第二十五頁，共五十七頁，編輯于2023年，星期二海水中的水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）第二十六頁，共五十七頁，編輯于2023年，星期二海水資源的廣泛性：海洋約占地球表面積71%海洋中的資源：動物:（魚類、海獅、海馬、貝類………植物:（海草、海帶…………礦物:（各種鹽、NaCl、MgCl2……….

海底金屬結核礦、石油水:（水資源及各種溶解的鹽類第二十七頁，共五十七頁，編輯于2023年，星期二含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45億噸是已知陸地鈾礦儲量的4500倍。氘有50億噸足夠人類用上千萬年海水中的化學資源第二十八頁，共五十七頁，編輯于2023年，星期二海洋中的礦產資源第二十九頁，共五十七頁，編輯于2023年，星期二海水資源的多樣性：海水中溶解和懸浮大量的無機物和有機物按含量計：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。第三十頁，共五十七頁，編輯于2023年，星期二海水資源的分散性：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）（百分之0.000004克）第三十一頁，共五十七頁，編輯于2023年，星期二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結合、同能源技術結合。如從海水中制得的氯化鈉除食用外，還用作工業(yè)原料，如生產燒堿、純堿、金屬鈉以及氯氣、鹽酸、漂白粉等含氯化工產品。從海水中制取鎂、鉀、溴及其化工產品，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一個國家來說具有戰(zhàn)略意義?；瘜W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。第三十二頁，共五十七頁，編輯于2023年，星期二海水資源的利用：

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）第三十三頁，共五十七頁，編輯于2023年，星期二海水的淡化：（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，技術成熟，但成本高）電滲析法（成本低，但未能大量生產）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脂）第三十四頁，共五十七頁，編輯于2023年，星期二蒸餾法所用的裝置及原理原理：加熱到水的沸點，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冷卻水出第三十五頁，共五十七頁，編輯于2023年，星期二圖4-4太陽能蒸發(fā)原理示意圖第三十六頁，共五十七頁，編輯于2023年，星期二煮海為鹽第三十七頁，共五十七頁，編輯于2023年，星期二海水濃縮過濾HCl溶液，適量蒸發(fā)結晶NaOH溶液、BaCl2溶液、Na2CO3溶液過量食鹽的提取第三十八頁，共五十七頁，編輯于2023年，星期二2.如何證明海帶中存在碘元素實驗4-2實驗方法：1、取約3克的干海帶，用刷子去凈其表面上的附著物，把海帶剪碎后，用適量酒精浸濕，放入坩堝中2、把泥三角放在鐵三腳架上，將坩堝放在泥三角上，點燃酒精燈將海帶灼燒至完全成灰，停止加熱，使海帶冷卻至室溫。3、將海帶灰轉移到小燒杯中，加入約10mg蒸餾水，攪拌，煮沸2-3min，過濾4、在濾液中滴入幾滴3mol/L的稀硫酸再加入約1ml3%的H2O2，觀察現象5、再向溶液中加入幾滴淀粉溶液，再觀察現象實驗現象：加入H2O2后，溶液由無色變?yōu)樯铧S色，再加入淀粉溶液后，溶液又變?yōu)樯钏{色化學方程式：2KI+H2O2+H2SO4=I2+K2SO4+2H2O第三十九頁，共五十七頁，編輯于2023年，星期二海水的綜合利用（1）海水制鹽——生產NaCl（2）NaCl的水溶液制NaOH（3）制金屬Na（4）制Na2CO3

2NaCl+2H2O電解

H2+Cl2+2NaOH

2NaCl（熔融）電解

2Na+Cl22NaOH+CO2=Na2CO3+H2O

第四十頁，共五十七頁，編輯于2023年，星期二從海水中制金屬鎂海水蒸發(fā)粗鹽水、重結晶精鹽母液

Mg(OH)2鹽酸、濃縮

MgCl2?H2O

脫水

MgCl2

電解

MgMgCl2+Ca(OH)2=Mg(OH)2↓+CaCl2

Mg(OH)2+2HCl=MgCl2+H2O石灰乳水CaO煅燒貝殼MgCl2

通電

Mg+Cl2

第四十一頁，共五十七頁，編輯于2023年，星期二從海水中提取溴

(寫出有關的化學方程式)

課本P91從海水中提取溴

2NaBr

+Cl2=2NaCl

+Br2

Br2+SO2+2H2O=2HBr+H2SO42HBr+Cl2

=2HCl+Br2第四十二頁，共五十七頁，編輯于2023年，星期二海水中提取溴的實驗實驗方法：（1）用蒸餾法將海水濃縮。用硫酸將濃縮的海水酸化。（2）向酸化的海水中通入適量的氯氣，使溴離子轉化為溴單質。（3）向含溴單質的水溶液中通入空氣和水蒸氣，將溴單質吹入盛有二氧化硫溶液的吸收塔內。（4）向吸收塔中溶液內通入適量的氯氣。（5）用CCl4萃取吸收塔中溶液里的溴單質。第四十三頁，共五十七頁，編輯于2023年，星期二圖4-5海水綜合利用聯合工業(yè)體系一例第四十四頁，共五十七頁，編輯于2023年，星期二練習1.鎂粉是焰火、閃光粉中不可缺少的原料，工業(yè)制造鎂粉是將鎂蒸氣在氣體中冷卻，下列可作為冷卻氣的是（）（1）空氣

（2）CO2

(3)Ar

(4)H2

(5)N2

A.(1)(2)

B.(2)(3)

C.(3)(4)

D.(4)(5)由于鎂很活潑，是還原性很強的金屬，所以加熱時能與許多氣體物質反應。如空氣、二氧化碳、氮氣等，但不與氫氣和稀有氣體反應。鎂與氮氣的反應化學方程式為：3Mg+N2Mg3N2C第四十五頁，共五十七頁，編輯于2023年，星期二2.稀硫酸中加入銅片，無現象，再加入下列某物質后，見銅片逐漸溶解，溶液呈藍色。該物質為（）A．NaClB．KNO3

C．Ca(OH)2D．Fe3.下列敘述中所描述的物質一定是金屬元素的是（

）

A．易失去電子的物質

B．原子最外層只有一個電子的元素

C．單質具有金屬光澤的元素

D．第三周期中，原子的最外層上只有2個電子的元素BD第四十六頁，共五十七頁，編輯于2023年，星期二4.鋁加入下列物質中會產生氣體的（

）A．熔融NaOH

B．KOH溶液C．Na2O2

固體

D．Na2O2和水5.鋁熱劑中鋁的作用是（

）A．催化劑

B．氧化劑

C．還原劑

D．填充劑BDC第四十七頁，共五十七頁，編輯于2023年，星期二6.下列金屬氧化物，不能用碳還原制得金屬單質的是（）A．氧化鐵B．氧化鋁C．氧化鎂D．氧化銅7.列說法中不正確的是（）A．金屬的冶煉原理，就是利用氧化還原反應原理，用還原劑在一定條件下將金屬從礦石中還原出來B．冶煉金屬時，必須加入一種物質作為還原劑C．金屬由化合態(tài)變?yōu)橛坞x態(tài)，都是被還原D．金屬單質被發(fā)現和應用得越早，其活動性一般較弱BCBC第四十八頁，共五十七頁，編輯于2023年，星期二8.下列冶煉金屬的反應，一定是置換反應的是（）A．熱分解法B．電解法

C．鋁熱法煉鐵D．高爐煉鐵9.下列冶煉金屬的反應，一定是分解反應的是（）A．熱分解法B．電解法C．鋁熱法煉鐵D．高爐煉鐵CAB第四十九頁，共五十七頁，編輯于2023年，星期二10.冶煉下列金屬時，常用還原劑把它從化合物中還原出來的是（）

A．鈉B．鎂

C．鋁D．鐵11.列金屬冶煉方法與其他三種不同的是（）

A．FeB．KC．MgD．AlDA第五十頁，共五十七頁，編輯于2023年，星期二12.電解法煉鋁時，冰晶石的作用是（）A．熔劑B．溶劑C．還原劑D．氧化劑13.下列海洋資源中屬于可再生資源的是（）A．海底石油、天然氣B．潮汐能C．濱海砂礦D．錳結核AB第五十一頁，共五十七頁，編輯于2023年，星期二14.下列哪種方法不能實現海水的淡化（）A．蒸餾法B．電滲析法C．離子交換法D．電解法15.用鋁熱劑冶煉金屬，是利用了鋁的（）（1）具有還原性（2）即能與酸反應又能與堿反應（3）具有導電性（4）被氧化過程放出大量熱A．（1）B．（1）（3）（4）C．（1）（4）D．（1）（2）（3）（4）DC第五十二頁，共五十七頁，編輯于2023年，星期二16.下列說法正確的是（）A．有些活潑金屬如鋁可作還原法的還原劑B．用電解氯化鈉溶液的方法可冶煉金屬鈉C．可用焦炭或一氧化碳還原氧化鋁的方法來冶煉鋁D．回收廢舊金屬，可以重新制成金屬或它們的化合物17.下列金屬中，即可用熱分解法又可用電解法制備的是（）A．FeB．CuC．AlD．AgADD第五十三頁，共五十七頁，編輯于2023年，星期二18.通入氯氣，把海水中的溴化物氧化成單質溴，該反應的離子方程式為：19.把生成的溴從溶液中吹出，用純堿（Na2CO3）溶液吸收（生成NaBr、NaBrO3、CO2），這一過程的化學方程式為

Cl2＋2Br－＝2Cl－＋Br23Br2＋3Na2CO3＝5NaBr＋NaBrO3＋3CO2

第五十四頁，共五十七頁，編輯于2023年，星期二20.下列屬于海水化學資源利用的是（）A．海水淡化B．海水提鹽C．海水提溴D．海水發(fā)電21.冶煉金屬一般有下列四種方法（1）焦炭法；（2）水煤氣（或氫氣、一氧化碳）法；（3）活潑金屬置換法；（4）電解法。四種方法在工業(yè)上均有