开发利用金属矿物和海水资源--第一节

1、一、金属矿物的开发利用一、金属矿物的开发利用黄铜矿黄铜矿赤铁矿赤铁矿铝矿铝矿锰矿锰矿钨矿钨矿锌矿锌矿一、金属矿物的开发利用一、金属矿物的开发利用1 1、金属元素的存在：、金属元素的存在： 除了金、铂等极少数金属外，绝除了金、铂等极少数金属外，绝大多数金属以化合物的形式存在于大多数金属以化合物的形式存在于自然界。自然界。从金属矿石中提取金属一般需要经过三个步骤：从金属矿石中提取金属一般需要经过三个步骤： 矿石的富集矿石的富集，除杂质，除杂质; 冶炼冶炼，利用氧化还原反应原理，把金属矿石中利用氧化还原反应原理，把金属矿石中的金属离子还原成金属单质。的金属离子还原成金属单质。 精炼精炼(提纯金属提纯

2、金属)。金属冶炼的金属冶炼的实质实质是：利用是：利用氧化还原氧化还原反应原理反应原理,把金属把金属阳离子还原阳离子还原成金属成金属单质单质。 即即Mn+M金属的冶炼金属的冶炼金属活动性顺序金属活动性顺序K Ca Na Mg Al Zn Fe Sn Pb (H) Cu Hg Ag Pt Au金属金属活动性活动性逐渐逐渐减弱减弱金属离子金属离子的的得电子得电子能力能力逐渐增强逐渐增强（2）热分解法）热分解法（适合一些（适合一些不活泼金属不活泼金属）2HgO = 2Hg + O2 加热加热2Ag2O = 4Ag + O2 加热加热（1）物理提取法：）物理提取法： 适用于极不活泼的金属适用于极不活泼的

3、金属Pt、Au（3）电解法（适合一）电解法（适合一些些非常活泼金属非常活泼金属） MgCl2 (熔融熔融) = Mg + Cl2 电解电解2Al2O3 (熔融熔融) = 4Al + 3O2 电解电解冰晶石冰晶石2NaCl (熔融熔融) = 2Na + Cl2 电解电解思考:1、冰晶石的作用是什么? 2、能否用AlCl3代替Al2O3进行电解制备铝？3、能否用MgO代替MgCl2进行电解制备镁？助熔剂，降低Al2O3的熔点，减少能源的消耗不能，因为不能，因为AlCl3是共价化合物，是共价化合物，不能发生电解不能发生电解不能，因为不能，因为MgO的熔点高，需要耗费的熔点高，需要耗费大量的电能大量的

4、电能 铝在历史上曾非常稀有，因而也极其贵重。铝在历史上曾非常稀有，因而也极其贵重。100多年前，为了表彰门捷列夫对化学的杰出贡多年前，为了表彰门捷列夫对化学的杰出贡献，英国皇家学会不惜重金制作了一个比黄金还献，英国皇家学会不惜重金制作了一个比黄金还要贵重的奖杯要贵重的奖杯铝杯，赠送给门捷列夫。法国铝杯，赠送给门捷列夫。法国皇帝拿破仑三世为了显示自己的尊贵，用铝作了皇帝拿破仑三世为了显示自己的尊贵，用铝作了一顶头盔，成为轰动一时的新闻。每逢盛大国宴，一顶头盔，成为轰动一时的新闻。每逢盛大国宴，别人都用银制餐具，而他独自使用一套铝制餐具。别人都用银制餐具，而他独自使用一套铝制餐具。这都说明在这都说

5、明在100多年前，铝是一种极其昂贵的多年前，铝是一种极其昂贵的“稀有金属稀有金属”。 今天铝的产量已经仅次于钢铁了，铝及铝合金成今天铝的产量已经仅次于钢铁了，铝及铝合金成为现代文明不可缺少的金属，铝在工业上被称为为现代文明不可缺少的金属，铝在工业上被称为“钢精钢精”，是因为它的合金不但轻，而且强度足以，是因为它的合金不但轻，而且强度足以替代钢铁，铝除了用于建材之外，还被用于航天工替代钢铁，铝除了用于建材之外，还被用于航天工业，如我国第一颗人造卫星东方红一号，外壳全部业，如我国第一颗人造卫星东方红一号，外壳全部用铝合金制成，美国的阿波罗用铝合金制成，美国的阿波罗1111号，宇宙飞船所号，宇宙飞船

6、所用的金属材料中，铝及合金用的金属材料中，铝及合金75%75%左右，可以说人类左右，可以说人类送上送上太空太空的金属中，的金属中，铝是最多的了铝是最多的了。注意：正常人的人体，每注意：正常人的人体，每7070公斤体重约含公斤体重约含6161毫克铝。毫克铝。 但但铝摄入过多铝摄入过多却是对人体有害的，经研究表明，铝却是对人体有害的，经研究表明，铝元素能渗入人脑，与神经元细胞释放出来的具有传元素能渗入人脑，与神经元细胞释放出来的具有传递信息功能的有机碱反应递信息功能的有机碱反应，导致神经系统传递信息导致神经系统传递信息受阻，引起受阻，引起老年痴呆老年痴呆。（3）热还原法（）热还原法（适用于大部分金

7、属适用于大部分金属）CuO+H2 = Cu + H2O Fe2O3+3CO = 2Fe + 3CO2高温高温反应现象：镁条剧烈燃烧，放出大量热，镁条剧烈燃烧，放出大量热，发出耀眼白光，纸漏斗内发出耀眼白光，纸漏斗内剧烈反应，纸剧烈反应，纸漏斗被烧穿，有熔融物落入沙中。漏斗被烧穿，有熔融物落入沙中。Fe2O3+2Al = 2Fe + Al2O3高温高温铝热剂铝热剂铝热剂：铝与某些金属氧化物的混合物铝热剂：铝与某些金属氧化物的混合物3MnO2+4Al = 3Mn+ 2Al2O3高温高温Cr2O3+2Al = 2Cr + Al2O3高温高温3Co3O4+8Al = 9Co + 4Al2O3高温高温其

8、它的铝热反应：其它的铝热反应：应用：应用：(1)(1)焊接钢轨，焊接钢轨，(2)(2)冶炼金属。冶炼金属。K Ca Na Mg Al Zn Fe Sn Pb（H）Cu Hg Ag金属活动性（还原性）：金属活动性（还原性）：弱弱电解法电解法热还原法热还原法热分解法热分解法K Ca Na Mg Al Zn Fe Sn Pb（H）Cu Hg Ag离子的氧化性离子的氧化性弱弱强强K Ca Na Mg Al Zn Fe Sn Pb (H) Cu Hg AgPt Au电解法电解法热还原法热还原法热分解法热分解法物理提取法物理提取法合理开发和利用矿物资源，主要途径有：合理开发和利用矿物资源，主要途径有： -

9、89页最后一段页最后一段1、提高金属矿物的利用率、提高金属矿物的利用率2、减少金属的使用量、减少金属的使用量3、加强金属资源的回收和再利用、加强金属资源的回收和再利用4、使用其他材料代替金属材料、使用其他材料代替金属材料 1、下列各种冶炼方法中，可以制得、下列各种冶炼方法中，可以制得 相应金属的是（相应金属的是（ ）A、加热氧化铝、加热氧化铝 B、加热碳酸钙、加热碳酸钙C、电解熔融氯化钠、电解熔融氯化钠 D、氯化钠与铝粉高温共热、氯化钠与铝粉高温共热2、根据金属在金属活动顺序表中的位置、根据金属在金属活动顺序表中的位置及性质，推测制取下列金属最适宜的方法：及性质，推测制取下列金属最适宜的方法：

10、Na Zn Hg Au C电解法电解法加热还原法加热还原法加热分解法加热分解法物理提取法物理提取法 第一节第一节 开发利用金属资源和海水资源开发利用金属资源和海水资源 二、海水资源的开发和利用二、海水资源的开发和利用 从太空观察地球，看到地球上有从太空观察地球，看到地球上有七片七片陆陆地地“漂浮漂浮”在一大片蓝色的海洋之中在一大片蓝色的海洋之中海洋是“历史留给人类人类的资源储备”海洋是美丽的，海洋是美丽的， 也是富饶的也是富饶的 含含80多种元素，以氢、氧、多种元素，以氢、氧、氯、钠、镁、硫、钙、钾等氯、钠、镁、硫、钙、钾等较多。被称为较多。被称为“元素的故乡元素的故乡”。海水中铀多达海水中铀

11、多达45亿吨亿吨是已知陆地铀矿储量是已知陆地铀矿储量的的4500倍。氘有倍。氘有50亿亿吨足够人类用上千万吨足够人类用上千万年年海水中的化学资源海水中的化学资源海洋中的矿产资源海洋中的矿产资源海水资源的广泛性：海洋约占地球表面积海洋约占地球表面积71%海洋中的资源海洋中的资源 ：动物动物: 鱼类、海狮、海马、贝类鱼类、海狮、海马、贝类植物植物: 海草、海带海草、海带矿物矿物: 各种盐、各种盐、NaCl、MgCl2 . 海底金属结核矿、石油海底金属结核矿、石油水水 : 水资源及各种溶解的盐类水资源及各种溶解的盐类海水资源的多样性：海水中溶解和悬浮大量的无机物和有机物海水中溶解和悬浮大量的无机物和

12、有机物按含量计：含按含量计：含O、H及及Cl、Na、S、C、F、B、Br、Sr共共13种元素的质量占总水量的种元素的质量占总水量的99%，其余其余1%为为70多种含量微少的元素。多种含量微少的元素。海水资源的分散性：海水因为量太大、面太广，大多数元素尽管海水因为量太大、面太广，大多数元素尽管总量很大总量很大但由于但由于太分散太分散 ，含量极微少，含量极微少如：海水中金元素总含量约为如：海水中金元素总含量约为50000000t（5千万吨）但一顿海水中只含金元素千万吨）但一顿海水中只含金元素0.000004g（10亿分之四克）亿分之四克） （百分之（百分之0.000004克）克）海水资源的利用海水

13、水资源的利用海水水资源的利用海水化学资源的利用海水化学资源的利用1、海水中水资源的利用、海水中水资源的利用主要包括主要包括海水的淡化海水的淡化和直接和直接利用海水利用海水进行循环冷却进行循环冷却.海水淡化的方法海水淡化的方法:蒸馏法、电渗析法、离蒸馏法、电渗析法、离子交换法等。子交换法等。1、从海水中提取淡水、从海水中提取淡水海水淡化海水淡化 蒸馏法蒸馏法 海水蒸馏原理示意图海水蒸馏原理示意图进进出出原理：原理：加热到水的加热到水的沸点，液态沸点，液态水变为水蒸水变为水蒸气与海水中气与海水中的盐分离，的盐分离，水蒸汽冷凝水蒸汽冷凝得到淡水。得到淡水。太阳能蒸发海水示意图：太阳能蒸发海水示意图：

14、 2、海水晒盐（煮海为盐）、海水晒盐（煮海为盐）3、制烧碱（电解溶液）、侯氏制碱法、海水提镁、溴、碘等碘的主要用途：碘的主要用途：1、碘主要用于制药物、染料、碘酒、试纸和碘化、碘主要用于制药物、染料、碘酒、试纸和碘化合物等合物等2、可作消毒药品、可作消毒药品,例如碘酒例如碘酒 （注意：碘酒不能与（注意：碘酒不能与红药水共用，红药水共用，以免产生碘化汞以免产生碘化汞 而腐蚀皮肤。而腐蚀皮肤。 ）3、碘能够促进人体甲状腺的发育、碘能够促进人体甲状腺的发育 所以缺碘的人所以缺碘的人容易得大脖子病容易得大脖子病 ，食盐中含碘物质为碘酸钾，食盐中含碘物质为碘酸钾（KIO3），碘也被称为），碘也被称为“智

15、力元素智力元素”海海带带提提碘：碘：海海带带海海带灰带灰溶解过滤溶解过滤灼烧灼烧残渣残渣含含I- -的溶液的溶液稀稀H2SO4 H2O2含含I2的溶液的溶液含含I2的有机溶液的有机溶液萃取萃取化学方程式：化学方程式：2KI + H2O2 + H2SO4= I2+ K2SO4 + 2H2O碘碘证明海带中含有碘，有以下步骤证明海带中含有碘，有以下步骤灼烧海带至完全生成灰，停止加热，冷却；灼烧海带至完全生成灰，停止加热，冷却；在滤液中滴加稀在滤液中滴加稀HH2 2SOSO4 4及及HH2 2OO2 2，然后加入，然后加入几滴淀粉溶液；几滴淀粉溶液；用剪刀剪碎海带，用酒精用剪刀剪碎海带，用酒精润湿，放

16、入坩埚中；润湿，放入坩埚中； 海带灰转移到小烧杯，海带灰转移到小烧杯，加蒸馏水，搅拌、煮沸、过滤加蒸馏水，搅拌、煮沸、过滤. .(1)(1)合理的步骤是合理的步骤是_(2)(2)证明含碘的步骤是证明含碘的步骤是_, _, 现象是现象是_, _, 反应的离子方程式是反应的离子方程式是 _滴入淀粉溶液，溶液滴入淀粉溶液，溶液变蓝变蓝2I2I- - + 2H+ 2H+ + +H+H2 2O O2 2 I I2 2+2H+2H2 2O O1、溴化银被用作照相中的感光剂、溴化银被用作照相中的感光剂 2、溴化锂制冷技术则是最近广为使用的一项环保、溴化锂制冷技术则是最近广为使用的一项环保的空调制冷技术的空调

17、制冷技术 3、灭火器中也有溴，我们平时看到的诸如、灭火器中也有溴，我们平时看到的诸如“1211”灭火器灭火器 4、现在医院里普遍使用的镇静剂，有一类就是用、现在医院里普遍使用的镇静剂，有一类就是用溴的化合物制成的，如溴化钾、溴化钠、溴化铵溴的化合物制成的，如溴化钾、溴化钠、溴化铵等，通常用以配成等，通常用以配成“三溴片三溴片”，可治疗神精衰弱，可治疗神精衰弱和歇斯底里症。大家熟悉的红药水，也是溴与汞和歇斯底里症。大家熟悉的红药水，也是溴与汞的化合物。此外，青霉素等抗菌素生产也需要溴，的化合物。此外，青霉素等抗菌素生产也需要溴，溴还是制造农业杀虫剂的原料。溴还是制造农业杀虫剂的原料。 5、我国近年已制造出了溴钨灯，成为取代碘钨灯、我国近年已制造出了溴钨灯，成为取代碘钨灯的新光源的新光源 思考与交流：思考与交流： 如何将海水中的溴离子转变成溴单质？阅读教材如何将海水中的溴离子转变成溴单质？阅读教材P91页资料卡片页资料卡片海水提溴。海水提溴。1 1、推测海水提溴