第一节 开发金属矿物和海水资源

1、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不锈钢制成的餐具不锈钢制成的餐具教学目标教学目标 说出金属冶炼的一般原理及冶炼的一般方法说出金属冶炼的一般原理及冶炼的一般方法中国金属矿产资源中国金属矿产资源 中国金属矿产资源品种齐全，储量丰富，分布广中国金属矿产资源品种齐全，储量丰富，分布广泛但人均占有量不足。已探明储量的矿产有泛但人均占有量不足。已探明储量的矿产有54种。种。即；即；铁矿铁矿、锰矿、铬矿、钛矿、钒矿、锰矿、铬矿、钛矿、钒矿、铜矿铜矿、铅铅矿矿、锌矿锌矿、铝土矿、镁矿、镍矿、钴矿、钨矿、铝土矿、镁矿、镍矿、钴矿、钨矿、锡矿锡矿、铋矿、钼矿、汞矿、锑矿、铂族金属、金、铋矿

2、、钼矿、汞矿、锑矿、铂族金属、金矿、银矿、铌矿、钽矿、铍矿、锂矿、锆矿、锶矿、银矿、铌矿、钽矿、铍矿、锂矿、锆矿、锶矿、铷矿、铯矿、稀土元素。各种矿产的地质工矿、铷矿、铯矿、稀土元素。各种矿产的地质工作程度不一，其资源丰度也不尽相同。有的资源作程度不一，其资源丰度也不尽相同。有的资源比较丰富，如比较丰富，如钨、钼、锡、锑、汞、钒、铁、稀钨、钼、锡、锑、汞、钒、铁、稀土、铅、锌、铜、铁土、铅、锌、铜、铁等；有的则明显不足，如铬等；有的则明显不足，如铬矿。矿。1 1、在金属在金属在在自然界自然界中的中的存在存在状状态态2 2、在生活和生产中使用的金属材料多是合金或纯金、在生活和生产中使用的金属材料

3、多是合金或纯金 属，金属冶炼的原理（本质）是什么？属，金属冶炼的原理（本质）是什么？3 3、金属冶炼有哪些方法？金属活动顺序与金属冶炼、金属冶炼有哪些方法？金属活动顺序与金属冶炼 方法有没有联系？方法有没有联系？思考思考一、金属的存在一、金属的存在游离态：游离态：少数不活泼的金属；少数不活泼的金属；化合态化合态：绝大多数比较活泼的金属：绝大多数比较活泼的金属 二、二、金属的金属的冶炼冶炼（二）金属冶炼的步骤：（二）金属冶炼的步骤：矿石富集（采矿、选矿等）、冶炼、精炼矿石富集（采矿、选矿等）、冶炼、精炼 （一）金属的冶炼（一）金属的冶炼 将金属从其化合物中还原出来将金属从其化合物中还原出来用于生

4、产和制造用于生产和制造各种金属材料的过程在工业上称为各种金属材料的过程在工业上称为金属的冶炼金属的冶炼回忆：初中学过冶炼铁的方法？回忆：初中学过冶炼铁的方法？Fe2O3 + 3CO= 2Fe + 3CO2 高温得电子得电子 能由此找出金属冶炼的实质吗能由此找出金属冶炼的实质吗 （三）金属冶炼的实质（三）金属冶炼的实质 实质是用还原的方法使实质是用还原的方法使金属化合物中的金属化合物中的金属离子得到电子变成金属原子金属离子得到电子变成金属原子。M得电子得电子M（被还原）（被还原）n +还原出金属的难还原出金属的难易由谁决定？易由谁决定？讨论：讨论：金属越活泼金属越活泼，越越 失电子失电子，该该金

5、属离子就越金属离子就越 得电子，还原出该金得电子，还原出该金属就越属就越 。易易难难难难结论：结论： 由于不同的金属离子的得电子能力由于不同的金属离子的得电子能力不同，所以要采用不同，所以要采用不同强度的冶炼方法不同强度的冶炼方法 要根据金属的活动性顺序不同，要根据金属的活动性顺序不同，采取不同的冶炼方法采取不同的冶炼方法结论：结论：金属位置越靠后，越易被还原，金属位置越靠后，越易被还原， 用一般的还原方法即可；用一般的还原方法即可； K Ca Na Mg Al Zn Fe Sn Pb (H) Cu Hg Ag Pt Au 金属位置越靠前，越难被还原，金属位置越靠前，越难被还原， 要用较强的还

6、原手段来还原要用较强的还原手段来还原金属活动性顺序金属活动性顺序1 1、热分解法、热分解法: :不活泼金属不活泼金属（Hg、Ag）2HgO = 2Hg + O2HgO = 2Hg + O2 2 加热加热2Ag2Ag2 2O = 4Ag + OO = 4Ag + O2 2 加热加热（三）金属冶炼的方法（三）金属冶炼的方法 2 2、电解法、电解法:K:K、CaCa、NaNa、MgMg、AlAl等活泼金属等活泼金属MgClMgCl2 2 ( (熔融熔融) = Mg + Cl) = Mg + Cl2 2 电解电解2Al2Al2 2O O3 3 ( (熔融熔融) = 4Al + 3O) = 4Al +

7、3O2 2 电解电解冰晶石冰晶石2NaCl (2NaCl (熔融熔融) = 2Na + Cl) = 2Na + Cl2 2 电解电解3 3、热还原法、热还原法: : Zn Zn与与CuCu之间的大多数金属的冶炼之间的大多数金属的冶炼还原剂：还原剂：C C、COCO、H H2 2、活泼金属等、活泼金属等CuO + HCuO + H2 2 Cu + H Cu + H2 2O OFeFe2 2O O3 3 + 3CO 2Fe + 3CO+ 3CO 2Fe + 3CO2 2 （高炉炼铁）（高炉炼铁）铝热反应铝热反应反应现象反应现象：剧烈反应，发出耀眼的剧烈反应，发出耀眼的白光白光, ,纸漏斗下部被烧穿

8、，有熔融纸漏斗下部被烧穿，有熔融物落入沙中物落入沙中 。1 1、镁条：引燃物、镁条：引燃物、氯酸钾：助燃剂氯酸钾：助燃剂2 2、铝热剂：铝粉和、铝热剂：铝粉和某些氧化物的混合物某些氧化物的混合物实验实验4-14-1思考与交流 1 1、内层滤纸为什么要用水湿润？、内层滤纸为什么要用水湿润？ 以防止高温物质从四周溅出。以防止高温物质从四周溅出。 2 2、为什么蒸发皿中要放适量的细沙？、为什么蒸发皿中要放适量的细沙？ 既要防止蒸发皿炸裂，又要防止熔融的液既要防止蒸发皿炸裂，又要防止熔融的液体溅出伤人。体溅出伤人。 3 3、铝热反应的应用：、铝热反应的应用： 焊接钢轨、冶炼高熔点金属焊接钢轨、冶炼高熔

9、点金属3 3、热还原法、热还原法: : ZnZn与与CuCu之间的大多数金属的冶炼之间的大多数金属的冶炼FeFe2 2O O3 3 + 2Al 2Fe + Al+ 2Al 2Fe + Al2 2O O3 3 （铝热反应）（铝热反应）铝热反应的应用：铝热反应的应用：焊接钢轨、冶炼高熔点金属焊接钢轨、冶炼高熔点金属其它铝热反应其它铝热反应 3MnO3MnO2 2+4Al 3Mn + 2Al+4Al 3Mn + 2Al2 2O O3 3CrCr2 2O O3 3+2Al 2Cr + Al+2Al 2Cr + Al2 2O O3 33Co3Co3 3O O4 4+8Al 9Co + 4Al+8Al 9

10、Co + 4Al2 2O O3 3三、合理开发和利用矿物资源三、合理开发和利用矿物资源1 1、提高金属矿物的利用率、提高金属矿物的利用率2 2、减少金属的使用量、减少金属的使用量3 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 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K Ca Na Mg AlK Ca Na Mg Al Zn Fe Sn PbZn Fe Sn Pb（H H）CuCu Hg AgHg Ag Pt Au Pt Au金属活动顺序及金属活动顺序及金属冶炼方法的关系金属冶炼方法的关系：热还原法热还原法课堂小结课堂小结物理提取法物理提取法强强弱弱电解法电解法

11、热分热分 解法解法1 1、铝能用来冶炼难熔金属（如、铝能用来冶炼难熔金属（如Fe Fe 、V V、MnMn等），等），这是因为铝有（这是因为铝有（ ）A A熔点低熔点低 B B良好导电性良好导电性 C C两性两性 D D还原性强，在冶炼反应中放出大量热还原性强，在冶炼反应中放出大量热2 2、下列各种方法中，适用于炼制相应金属的是（、下列各种方法中，适用于炼制相应金属的是（ ）A A加热氧化铜加热氧化铜 B B加热氧化铝加热氧化铝C C加热碳酸钙加热碳酸钙 D D电解熔融氯化钠电解熔融氯化钠E E用焦炭还原氧化铜用焦炭还原氧化铜 F F 氧化镁跟铝粉共热氧化镁跟铝粉共热课堂练习课堂练习海洋能源海

12、洋能源潮汐发电和波浪发电潮汐发电和波浪发电海洋生物资源海洋生物资源海洋矿产资源海洋矿产资源海洋化学资源海洋化学资源 水资源 海水中蕴含着丰富的水资源和化学资源，未来海水中蕴含着丰富的水资源和化学资源，未来人类将重点开发海洋资源。人类将重点开发海洋资源。【阅读教材思考】1、海水中水资源的利用包括哪几部分？ 2、海水淡化有哪些方法？ 二、海水资源的开发和利用二、海水资源的开发和利用 1.1.海水中水资源的利用海水中水资源的利用 （1 1） 海水的淡化（咸水海水的淡化（咸水 淡水）淡水）（2 2）直接利用海水进行循环冷却（作冷却用水）直接利用海水进行循环冷却（作冷却用水）（1）海水的淡化）海水的淡化

13、海水淡化的途径海水淡化的途径: 从海水中提取淡水从海水中提取淡水 从海水中分离出盐从海水中分离出盐海水淡化的方法海水淡化的方法: 蒸蒸 馏馏 法法（最先使用，技术成熟，但成本高）（最先使用，技术成熟，但成本高） 电渗析法电渗析法（成本低，但未能大量生产）（成本低，但未能大量生产） 离子交换法离子交换法（目前正迅速发展，但需要不断更（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） 它是利用离子交换膜的选择透过性，在直流电它是利用离子交换膜的选择透过性，在直流电场的作用下使水中的离子有选择的定向迁移，使场的作用下使水中的离子有选择的定向迁移，使溶液中阴阳离子发生分离的一种理化过程，由

14、于溶液中阴阳离子发生分离的一种理化过程，由于其能耗低、产水量大、脱盐率高稳定性强等特点，其能耗低、产水量大、脱盐率高稳定性强等特点，现已被广泛的用于医药、电子、化工、食品、硬现已被广泛的用于医药、电子、化工、食品、硬水软化、海水淡化等方面。水软化、海水淡化等方面。电渗析法：电渗析法： 大连石化公司海水淡化处理大连石化公司海水淡化处理海水过滤器海水过滤器经处理后海水就经处理后海水就变成了可以饮用变成了可以饮用的纯净的水的纯净的水含含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多达

15、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2、海水中化学资源的开发利用、海水中化学资源的开发利用海水制盐海水海水浓缩浓缩过滤过滤HClHCl溶液，适量溶液，适量蒸发结晶蒸发结晶NaOHNaOH溶液、溶液、 BaClBaCl2 2溶液、溶液、 NaNa2 2COCO3 3溶液溶液过量过量食盐的提取食盐的提取2、海水化学资源的开发利用、海水化学资源的开发利用（1）海水制盐）海水制盐生产生产NaCl NaCl的水溶液制的水溶液制NaOH 制金属制金属Na制制Na2CO3 2NaCl + 2H2O 电解电解 H2 + C

16、l2 + 2NaOH2 NaOH + CO2= Na2CO3 + H2O 2NaCl（熔融）（熔融）电解电解 2Na + Cl2（2 2）检验海带中碘元素（）检验海带中碘元素（I I- -) )实验现象实验现象：加入：加入H H2 2O O2 2后，溶液由无色变为深黄后，溶液由无色变为深黄色，再加入淀粉溶液后，溶液又变为蓝色色，再加入淀粉溶液后，溶液又变为蓝色化学方程式化学方程式：2KI+ H2KI+ H2 2O O2 2+H+H2 2SOSO4 4=I=I2 2+K+K2 2SOSO4 4+2H+2H2 2O O（3 3）从海水中提取溴）从海水中提取溴 2 NaBr + Cl2 =2 NaC

17、l + Br2 Br2 + SO2 + 2H2O = 2HBr + H2SO4 2HBr + Cl2 = 2HCl + Br2海水提溴海水提溴（常用方法有三种）（常用方法有三种）（1 1）空气吹出纯碱吸收法。空气吹出纯碱吸收法。方法是将氯气通入到富方法是将氯气通入到富含溴离子的海水中，使溴置换出来，再用空气将含溴离子的海水中，使溴置换出来，再用空气将溴吹出，用纯碱溶液吸收，最后用硫酸酸化，即溴吹出，用纯碱溶液吸收，最后用硫酸酸化，即可得到溴单质。该方法涉及到的反应有：可得到溴单质。该方法涉及到的反应有：2Br2Br- -+Cl+Cl2 2=2Cl=2Cl- -+Br+Br2 2（2 2）空气吹出）空气吹出SOSO2 2吸收法吸收法。该方法基本（。该