开发利用金属矿物及海水资源

1、学 乐 思 教 育 2 0 1 6 秋 季 高 二 年 级 数 学 一 对第一讲：开发利用金属矿物和海水资源主讲教师 ：刘老师 辅导年级及科目 ：高二年级 化学数学组组长签字 ：学生姓名：备课时间 ：2016.07.01授课时间 ：2016.07.01教学目标： 1、作用帮助学生认识和体会化学在自然资源开发和利用中的意义和2、揭示化学与可持续发展的重要关系；3、掌握金属的冶炼与海水资源的利用教学重点、难点： 了解化学方法在金属矿物开发（主要是金属冶炼）及海 水资源开发中的作用。教学内容：知识点一：自然资源与可持续发展1、自然资源： 指在一定时间、地点的条件下能够产生经济价值的，以提高 人类当前

2、和将来福利的自然环境因素和条件的总称。2、可持续发展： 包括经济的可持续发展，社会的可持续发展、资源可持续 发展、环境可持续发展和全球可持续发展。知识点二、金属矿物的开发和利用1. 金属元素在自然界存在的形态：（1）游离态：极少数的不活泼金属（金、铂等）以游离态存在（单质的 形式）（ 2）化合态：绝大多数金属在自然界中是以化合态（化合物的形式）存在，如铝以铝土矿形式存在，铁以铁矿石形式存在2. 金属的冶炼：金属冶炼是工业上将金属从含有金属元素的矿石中还原出来的生产过程。（1）金属冶炼的一般方法：金属的活动性不同，冶炼的方法不同。 热分解法：对于不活泼金属（活动顺序中，Hg及Hg以后）可以直 接

3、用加热分解的方法将金属从其化合物中还原出来，例 如：2HgO 2Hg+OT2Ag2O= 4Ag+OT 热还原法：在金属活动性顺序表中处于中间位置的金属（ZnCu）,通常是在高温下用还原剂（C、CO H、活泼金属等）将金属从其化合物中还原出来，例如：高温高温FQQ+3CO ：2Fe + CO 2? ZnO + CZn + CO T咼温呂r r r 一 、咼温，.-FqQ+2AI2Fe + AbO （铝热反应）Cr 2O3+2A12Cr+ AI2O （铝 热反应）铝热剂及应用：（1）铝热剂：铝粉与某些金属（比铝不活泼的金属）氧化物的混合物。在高温下发生反应，放出大量的热，其混合物称为铝热剂； 反应

4、称为铝热反应。（2）铝热反应的特点：在高温下引燃后剧烈反应，放出大量的热，产生高温, 使被还原出来的金属熔化，与熔渣分离。体现铝的还原性、氧化铝高熔点的性质。（3）铝热反应的应用：焊接钢轨 冶炼高熔点金属：V、Cr、Mn等。 电解法：非常活泼的金属（活动顺序中：K- Al ）用一般的还原剂 很难将它们还原出来，通常采用电解熔融的金属化合物的方法 冶炼活泼金属，例如：2NaCI （熔融）电解2Na + Cl 2T MgCI 2 （熔融）电解Mg + CI 2 T电解2AI 203 （熔融）4AI + 3O 2 T冰晶石有些金属可以利用氧气从其硫化物中冶炼出来，例如：冶炼铜咼温CitS + O22

5、Cu + SO2【总结】金属活动顺序表中不同金属冶炼方法的选择K Ca Na Mg AI#n Fe Sn Pb Cu Hg Ag常见金属的冶炼原理热还原法热分解法金属冶炼原理Fe高温爪Fe2Q+3CO2Fe + CO 2?高温Fe2Q+2AI 2Fe + Al 2Q （铝热反应）CuCU2S + 02高温2Cu + S02（火法炼铜）Fe+ CuSO =FeSQ + Cu（湿法炼铜）Mg咼温MgO+ CMg（g） + CO（g）电解MgCI 2 （熔融） Mg + CI 2?AI电解2AI2Q （熔融）=4AI + 3O 2 ?冰晶石Na电解2NaCI （熔融） 2Na + CI 2?3.金属

6、的利用、回收和资源的保护合理开发、有效利用、金属的回收和资源保护：合理开发和利用这些矿物资源。有效地使用金属产品、材料。主要途径有： 提高金属矿物的利用率。减少金属的使用量。加强金属资源的回收和再利用，使用代用材料节约矿产资源、保护矿产 资源。随堂练习1冶炼金属一般有下列四种方法：焦炭法，水煤气（或 H或CO法,活泼金属置换法，电解法。四种方法在工业上均有应用。古代有（I） 火烧孔雀石法炼铜，（U）湿法炼铜，现代有（川）铝热法炼铬，（W） 从光卤石（KCI?MgC2?6HO）中炼镁，对它们 的冶炼方法分析不正确的 是（ ）A（I）用b. （n）用C.（m）用d .（w）用2工业上用铝土矿（主要

7、成分是 AI2Q）生产铝的过程，可用简单示意图表 示如下（图中字母代表有关物质的分子式）请写出反应的方程式。 ； ； 。3. 关于金属元素在自然界存在的情况的叙述中，正确的是（）A、金属元素仅存在于矿物中。B、金属元素存在于矿物和动物体内，但植物体内不含。C、少数金属元素以游离态存在，大多数金属元素以化合态存在。D金属元素不仅存在矿物中，动物和植物体内也存在少量金属元素。4. 下列化学方程式，能用于工业上冶炼金属镁的是 （）A 2Na+MgC=2NaCI+Mg B、MgC2（熔化）SSMgO+CIC、2MgO也2Mg+OD MgO+C豆MgO+C5下列金属铁、镁、锰、矶、铬。可用铝热法制备的有

8、 -()A. B.C.D. 6在冶金工业上，通常均不能用化学还原剂制得的金属组是()A . Na Ba Mg A1B. Zn、Fe、Cu AgC . Na K、Zn、FeD. Mg Al、Zn、Fe知识点三、海水资源的开发利用1. 海水水资源的利用：海水中水的储量约占全球总水量的 97%。海水中水资源的利用，主要包括 海水的淡化 和直接利用海 水进行循环冷却。海水淡化的方法:主要有蒸馏法、电渗析法、离子交换法等。海水蒸馏原理示意图太阳能蒸发原理示意图2. 海水中的化学资源的开发利用：I. 从海水中提取食盐的主要工艺流程：从海水中制取盐的方法主要有： 盐田法、电渗析法和冷冻法。其中盐田法(又叫滩

9、晒法)历史最悠久，而 且也是最简便和经济有效的方法。现在还在广泛采用。n.从海水中提取镁的主要工艺流程：镁是一种用途很广的金属材料，目前世界上60%勺镁从海水中提取。主要步骤如下：溶液海水(主要含 NaCl试剂MgCb无水和 MgSOMg(OH)2试剂溶液MgCb熔融Mg电解(1) 为了使MgSO转化为Mg(OH 2,试剂可以选用?NaOH.要使MgSO 完全转化为沉淀，加入试剂的量应 ?过量：验证MgSC已完全转化 为Mg(OH 2的方法是 取上层清液，加入NaOr溶液，不生成沉淀。(2) 加入试剂后，能够分离得到 Mg(OH 2沉淀的方法是?过滤(3) 试剂可以选用?HCI?。(4) 无水

10、MgC2在熔融状态下，通电后会产生 Mg和CI2,写出该反应的化学方程式：MgCI 2 (熔融)Mg + Cl 21m.从海水中提取溴的主要工艺流程(1) 用蒸馏法将海水浓缩。用硫酸将浓缩的海水酸化。(2) 向酸化的海水中通入适量的氯气，使溴离子转化为溴单质。反应的化学方程式为：2NaBr + Cl 2 = Br 2 + 2NaCI ;(3) 向含溴单质的水溶液中通入空气和水蒸汽，将溴单质吹入盛有二氧 化硫溶液的吸收塔内以达到富集的目的，反应的化学方程式为：Br2 +SQ + 2H 2。= 2HBr + H ?SQ(4) 向吸收塔内的溶液中通入适量的氯气，反应的化学方程式为：2HBr+CI2

11、= 2HCI+ Br 2(5) 用四氯化碳(或苯)萃取吸收塔内的溶液中的溴单质， 得到产品溴。 随堂练习1. 从海水中提取金属镁的生产步骤有：浓缩结晶，加熟石灰，加盐酸，过滤，熔融电解，正确的生产步骤顺序是 。2. 按下述实验过程填空：(1)写出上述反应的化学方程式：?？(2) 溶液的颜色：a： 棕黄色 ;b :橙红色 ;c:蓝色 ;d :蓝色 。3. 海水的综合利用可以制备金属镁，其流程如下图所示：(1) 若在空气中加热 MgCb 6HO,生成的是Mg(OH)CI或MgO写出相应 反应的化学方程式。(2) 用电解法制取金属镁时，需要无水氯化镁。在干燥的HCI气流中加热MgC2 6HO时，能得

12、到无水 MgC2，其原因是： (3) Mg(OH)沉淀中混有的Ca(OH应怎样除去？写出实验步骤。步骤：力卩入 溶液，充分搅拌， ，沉淀用水。课后习题1 铝能用于冶炼难熔的金属(如Fe、Mn等)，这是因为铝具有一下性质中 的()A. 两性B.导电性好C熔点低D 还原性及冶炼反应中放出大量的热2下列金属铁、镁、锰、矶、铬。可用铝热法制备的有()A. B.C. D.3在冶金工业上，通常均不能用化学还原剂制得的金属组是-()A . Na Ba、Mg A1 B . Zn、Fe、Cu AgC . Na K、Zn、Fe D . Mg Al、Zn、Fe4. 下列化工生产原理错误的是()可以用电解熔融的氯化钠

13、的方法来制取金属钠可以用钠加入氯化镁饱和溶液中制取镁用电冶铝时，原料是氯化铝炼铁高炉中所发生的反应都是放热的，故无需加热A. B. C. D. 5下列产品的使用不会对环境造成污染的是 ( )A. 含磷洗衣粉 B. 酒精 C. 氟利昂 D. 含汞电池6单质A能从盐溶液中置换出单质 B,则下列说法中，不正确的是-()A. 当A、B都是金属时，A 一定比B活动性强B. 当A、B都是非金属时，A一定比B活动性强C. 当A是金属时，B可能是金属，也可能是非金属D. 当A是非金属时，B可能是金属，也可能是非金属7在相同条件下，对环境污染最小的燃料是 -( )A. 液化气B.煤油C.煤饼D.木柴8下列商品不

14、能称为“绿色商品”的是-( )A. 无铅汽油B. 无磷洗衣粉C. 无氟冰箱D.无碘食盐9下列情况可引起大气污染的是 ( )煤的燃烧 工业废气的任意排放 燃放鞭炮 飞机、 汽车尾气 排放A. 只有 B. 只有 C. 只有 D. 10有关煤的叙述不正确的是- ( )A煤是工业上获得芳香烃的一种重要来源B 煤的干馏过程属于化学变化C 煤是由多种有机物组成的混合物D 煤除了主要含有碳元素外，还含有少量的氢、氮、硫、氧等元素 11下列氧化物不能跟铝粉组成铝热剂的是( )AW03 B MnO2 C MgO DV20512下列转化不属于煤或石油的综合利用的是( )A. 将煤干馏制得煤焦油和焦炭B. 在一定条

15、件下将煤与氢气转化为液体燃料C. 将煤变为煤饼作燃料D. 将石油裂解制得乙烯等化工原料13. 人造光卤石(KCI MgC2 6H0)是盐化工生产的中间产物。以光卤石为 原料制得金属镁，可有下列步骤：过滤溶解加入适量Ca(OH)蒸发用盐酸溶解电解熔 融 MgC2在HCI气流中强热MgC2 6H2O晶体正确的顺序是()A.B.C.D.14. 汽车排放的尾气中因含有氮的氧化物而污染大气。产生氮的氧化物的 主要原因是()A .燃烧含氮的化合物燃料引起的B.燃烧含铅汽油引起的C .是由燃烧不充分引起的D.是在汽缸中2被氧化生成的15. “飘尘”是物质燃烧时产生的粒状飘浮物，颗粒很小 (直径小于10 ”m), 不易沉降(可飘浮数小时甚至数年),它与空气中S02、Q接触时，SQ部分转 化为SOs,使空气酸度增加，形成酸雨。飘尘所起的主要作用是 ()A.氧化剂B .还原剂C .吸附剂D .催化剂8.准确称取某种铁的氧化物2.88 g,用足量的CQ进行还原，将生成的C02 全部用足量的澄清石灰水吸收，得到沉淀4g,则这种铁的氧化物为()A . FaQ B . Fe20s