人教必修二42金属的开发利用

1、练习 1 甲烷的电子式 2 乙烯的结构简式 3 苯， 乙酸的结构简式 4 制备乙酸乙酯的化学方程式 5 乙醇的催化氧化 6 葡萄糖 蔗糖的分子式 7 蔗糖水解的化学方程式 8淀粉水解的化学方程式 第一节第一节 开发利用金属矿物和海水资源开发利用金属矿物和海水资源一 . 金属矿物的开发和利用含三价铁的红色石英自然界中存在着丰富的矿产资源纤磷锰铁矿蓝铜矿赤铁矿部分金属矿物部分金属矿物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赤铁矿赤铁矿FeFe2 2O O3 3 黄铁矿黄铁矿FeSFeS2 2 天然金Au 自然界中自然界中绝大多数绝大多数金属以金属以化合态化合态存在存在只有只有少数少

2、数金属以金属以游离态游离态存在（存在（金、铂金、铂） 思考：思考： 1 1、金属冶炼指什么？、金属冶炼指什么？ 金属冶炼的实质是什么金属冶炼的实质是什么? ? 2 2、为什么不同金属的冶炼方法不同？、为什么不同金属的冶炼方法不同？ 3 3、金属活动顺序与金属冶炼有什么关系？、金属活动顺序与金属冶炼有什么关系？金属的冶炼金属的冶炼: 将金属从其化合物中将金属从其化合物中还原还原出来用于生产和制造各种金属材料的过程在出来用于生产和制造各种金属材料的过程在工业上称为金属的冶炼工业上称为金属的冶炼。金属冶炼的实质金属冶炼的实质:在一定条件下在一定条件下,用用还原的方法还原的方法使金属化合物中的使金属化

3、合物中的金属金属离子得到电子离子得到电子变成金属原子。变成金属原子。即即:n+M得电子得电子M（被还原）（被还原）2 2、热分解法热分解法金属活动性顺序表中的金属活动性顺序表中的不活泼金属不活泼金属, 例如例如: Hg、Ag等等2HgO=Hg+O22Ag2O=4Ag+O21、物理提取法物理提取法主要用于以游离态存在的主要用于以游离态存在的极不活泼极不活泼 金属金属,例如例如: 铂铂(Pt) 、金、金(Au)等等淘金淘金3、热还原法热还原法大多数金属大多数金属（活动性介于活动性介于Zn-Cu的金属的金属)常见还原剂：常见还原剂：焦碳焦碳、CO、H2、活泼金属、活泼金属Al等等CuO +H2 =

4、Cu + H2O高温高温Fe2O3+2Al = 2Fe + Al2O3 （铝热法炼铁）（铝热法炼铁） 高温高温Fe2O3+3CO = 2Fe + 3CO2 （高炉炼铁）（高炉炼铁）高温高温铝热剂铝热剂2CuO + C = 2Cu + CO2高温高温一氧化碳还原氧化铁铝热铝热反应反应 反应现象:剧烈反应，发出强光，纸漏斗下部被烧穿，熔融物能够被磁铁吸引。镁条：镁条： 引燃剂引燃剂氯酸钾：助燃剂氯酸钾：助燃剂铝热反应：铝热反应：铝粉与某些金属氧化物（如铝粉与某些金属氧化物（如Fe2O3、MnO2、Cr2O、V2O5等）的混合物在高温下进等）的混合物在高温下进行的反应。其中铝粉与这些金属氧化物的混合

5、行的反应。其中铝粉与这些金属氧化物的混合物称为物称为铝热剂铝热剂。3MnO2+4Al = 3Mn+ 2Al2O3高温高温Cr2O3+2Al = 2Cr + Al2O3高温高温铝热反应的应用铝热反应的应用 铝热反应的原理可以应用在生产上，如用于铝热反应的原理可以应用在生产上，如用于焊接钢轨焊接钢轨等；在冶金工业上也常用这一反应原理，等；在冶金工业上也常用这一反应原理，冶炼钒、铬、锰冶炼钒、铬、锰等熔点高的金属。等熔点高的金属。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 + C

6、l2 电解电解4 4、电解法电解法非常活泼的金属非常活泼的金属（ AlAl及及AlAl之前的金属）之前的金属）使氧化铝使氧化铝在较低温在较低温度熔化度熔化5 5、湿法冶金湿法冶金用活泼金属把不活泼的金属从它的盐用活泼金属把不活泼的金属从它的盐 溶液中置换出来溶液中置换出来Fe + CuSO4 = Cu + FeSO4Cu + 2AgNO3 = 2Ag + Cu(NO3)26 6、其它方法：其它方法：Cu2S +O2 = 2Cu + SO2 高温高温（火法炼铜）（火法炼铜）1 1、不同的金属，冶炼方法不同、不同的金属，冶炼方法不同n +M得电子得电子M（被还原）（被还原）因为金属离子的得电子能力

7、不同，所以冶炼方法不同。因为金属离子的得电子能力不同，所以冶炼方法不同。2、金属活动性顺序表与金属的冶炼、金属活动性顺序表与金属的冶炼金属活动金属活动顺序顺序金属失电金属失电子能力子能力 金属离子金属离子的得电子的得电子主要冶炼主要冶炼方法方法K、Ca、Na、Mg、AlZn、Fe、Sn、Pb（H）、）、CuHg、Ag、Pt、Au强强弱弱弱弱强强电解法电解法热还原法热还原法热分解法热分解法 如果说在打捞的明代或者唐代沉船上发现了铝制餐具，大家想想可能吗？ 不可能，因为单质铝是由电解熔融的氧化铝而得到的，而当时还没有发现电，还不能冶炼铝。 人类首先进入了青铜器时代，然后又进入了铁器时代，而铝的使用

8、是近百年的事，这说明金属工具的使用与朝代的远近什么有关呢？与金属的活泼性有关，不活泼的金与金属的活泼性有关，不活泼的金属最早使用。属最早使用。铜也会生锈废旧金属的回收与利用废旧金属的回收与利用钢铁生锈 地球上的金属资源是有限的，必须合理开发和利用矿产资源，加强金属资源的回收和再利用。金属回收的意义金属回收的意义金属回收的实例金属回收的实例废旧钢铁用于炼钢；废旧钢铁用于炼钢；废铁屑用于制铁盐；废铁屑用于制铁盐；定影液用于回收银。定影液用于回收银。节约矿物资源；节约矿物资源；节约能源；节约能源；减少环境污染。减少环境污染。海洋生物资源海洋生物资源海洋中的矿产资源海洋中的矿产资源含含80多种元素，以

9、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水资源的广泛性海水资源的广泛性：u海洋约占地球表面积海洋约占地球表面积71%u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

10、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）二. 海水资源的开发利用 海水淡化蒸馏原理海水的淡化：海水的淡化：与能源技术相结合与能源技术相结合, ,能解决成本能解决成本问题问题: :用高分子分离膜淡化海水其他淡化技术：其他淡化技术：1、电渗析法、电渗析法+-2 2、离子交换法、离子交换法阳离子交换树脂阳离子交换树脂: :HRHR+Na+Na+ +=NaR+H=NaR+H+ +阴离子交换树脂阴离子交换树脂: :ROHROH+Cl+Cl- -=RCl+OH=RCl+OH- - H H+ +OH+OH- -=H=H2 2O O二、化学资源的开发利二、化学资源的开发

11、利用：用：化学资源的开发化学资源的开发从从海水海水中提取物质中提取物质从从生物体生物体中提取物质中提取物质从从矿物矿物中提取物质中提取物质干海带中含碘量：干海带中含碘量：0.3%-0.5%0.3%-0.5%，有的高达，有的高达1%1%，约比海水中的碘，约比海水中的碘浓度提高了浓度提高了1010万倍万倍！海带中碘的存在形式海带中碘的存在形式: :有机碘化物有机碘化物海带中碘的验证海带中碘的验证:阅读课本阅读课本91页实验页实验4-2，分组，分组提炼实验流程，并思考每步的提炼实验流程，并思考每步的目的和注意事项。设计实验检目的和注意事项。设计实验检验滤液中的验滤液中的I-。取样处理取样处理灼烧灼烧

12、过滤过滤溶解溶解验证验证不用水洗不用水洗酒精浸泡酒精浸泡浸取浸取I-转化为无转化为无 机灰烬机灰烬实验过程实验过程先氧化先氧化后检验后检验 海水是一座巨大的液体资源宝海水是一座巨大的液体资源宝库，合理环保的开发利用海水库，合理环保的开发利用海水资源是实现人类可持续发展的资源是实现人类可持续发展的重要方向。重要方向。5、海水的淡化：、海水的淡化：（1）海水淡化的途径）海水淡化的途径:u 从海水中提取淡水从海水中提取淡水u 从海水中分离出盐从海水中分离出盐（2）海水淡化的方法）海水淡化的方法:u 蒸蒸 馏馏 法（最先使用，技术成熟，但成本高）法（最先使用，技术成熟，但成本高）u 电渗析法（成本低，

13、但未能大量生产）电渗析法（成本低，但未能大量生产）u 离子交换法（目前正迅速发展，但需要不断更离子交换法（目前正迅速发展，但需要不断更新离子交换树脂）新离子交换树脂）海水淡化厂兼电厂 利用海水进行循环冷却天津碱厂海水循环冷却装置 海水中溶解和悬浮有大量的无机物和有机物，按含量计，H、O、Cl、Na、K、Mg、Ca、S、C、F、B、Br、Sr等元素超过总量的99，其他为微量元素，总计含有80多种元素。 海水提溴将Br转变为Br2是海水提溴中关键的化学反应。海水提溴是从海水中提取元素溴的技术。溴及其衍生物是制药业和制取阻燃剂、钻井液等的重要原料，需求量很大。国外从1934年开始海水提溴试验和开发，

14、目前日本、法国、阿根廷和加拿大等国家和地区已建有海水提溴工厂，年产量基本保持在36万吨的水平。中国从1966年开始海水提溴，至今仍处于小型试生产的规模。 空气吹出法的基本流程是酸化氧化吹出吸收蒸馏；吸收工艺普遍采用碱吸收或二氧化硫吸收。 有关的化学方程式有关的化学方程式 2 NaBr + Cl2 =2 NaCl + Br2 Br2 + SO2 + 2H2O = 2HBr + H2SO4 2HBr + Cl2 = 2HCl + Br2 空气吹出法的基本流程：酸化氧化吹出吸收氧化蒸馏；吸收工艺普遍采用碱吸收或二氧化硫吸收。从海水中提取溴从海水中提取溴书写化学方程式 1氧化汞受热分解 2氧化铁与CO

15、反应 3氧化铁与铝的反应（铝热反应） 4电解熔融的氯化镁 5电解熔融的氧化铝 6氯气与溴化钠反应 7二氧化硫与溴的反应如何证明海带中存在碘元素如何证明海带中存在碘元素实验4-2 u实验方法：实验方法：1、取约取约3克的干海带，用刷子去净其表面上的附着物，把海带克的干海带，用刷子去净其表面上的附着物，把海带剪碎后，用适量酒精浸湿，放入坩埚中剪碎后，用适量酒精浸湿，放入坩埚中2、把泥三角放在铁三脚架上，将坩埚放在泥三角上，点燃酒精把泥三角放在铁三脚架上，将坩埚放在泥三角上，点燃酒精灯将海带灼烧至完全成灰，停止加热，使海带冷却至室温。灯将海带灼烧至完全成灰，停止加热，使海带冷却至室温。3、将海带灰转

16、移到小烧杯中，加入约将海带灰转移到小烧杯中，加入约10mg蒸馏水，搅拌，煮蒸馏水，搅拌，煮沸沸2-3min，过滤，过滤4、在滤液中滴入几滴在滤液中滴入几滴3mol/ L的稀硫酸再加入约的稀硫酸再加入约1ml3%的的H2O2 ，观察现象观察现象5、再向溶液中加入几滴淀粉溶液，再观察现象再向溶液中加入几滴淀粉溶液，再观察现象u实验现象实验现象：加入加入H2O2后，溶液由无色变为深黄色，再加入后，溶液由无色变为深黄色，再加入淀粉溶液后，溶液又变为蓝色淀粉溶液后，溶液又变为蓝色u离子方程式离子方程式：2I- + H2O2+2H+=I2 +2H2Ou：2I- + H2O2+2H+=I2 +2H2O煮海为

17、盐u从海水中制金属镁从海水中制金属镁海水海水蒸发蒸发粗盐粗盐 水、重结晶水、重结晶 精盐精盐母液母液 Mg(OH)Mg(OH)2 2盐酸、浓缩盐酸、浓缩 MgCl2 H2O 脱水脱水 MgCl2 电解电解 Mg石灰乳石灰乳 水水 CaO 煅烧煅烧 贝壳贝壳思考：思考：1：向海水中直接加入：向海水中直接加入石灰乳石灰乳 可以吗？可以吗？ 2：石灰乳可用：石灰乳可用NaOH代替吗？代替吗？ 课后巩固课后巩固.22CuCO3Cu(OH)2+3C=6Cu+7CO2+2H2O氧化还原反应氧化还原反应11Al2O3+2NaOH=2NaAlO2+H2O NaAlO2+CO2+2H2O=Al(OH)3+NaH

18、CO3 2Al(OH)3 Al2O3+3H2O 2Al2O3 （熔融（熔融 ） 4Al+3O2电解第一课时课堂自测第一课时课堂自测参考答案参考答案2 D10.(1)2NaBr+Cl2 =2NaCl+Br2 (2)无（3)2NaI+Cl2=2NaCl+I2(4)无12.（1）有气泡冒出，并形成蓝色溶液；）有气泡冒出，并形成蓝色溶液；（2）铁，）铁，Fe可以将溶液中的可以将溶液中的Cu2+置换出置换出来；来；（3）向溶液中加入过量的）向溶液中加入过量的NaOH过滤过滤洗涤洗涤灼烧灼烧还原还原13.TiO2+2C+2Cl2 TiCl4+2CO TiCl4+2Mg Ti+2MgCl2防止钛被氧气氧化防止钛被氧气氧化高温Ar保护14.（1）Fe2O3+2Al Al2O3+2FeFe2O3 Al 铝热铝热高温（2）