开发利用金属矿物和海水资源

1、第四章化学与自然资源的开发利用第四章化学与自然资源的开发利用 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 by杜秀芳杜秀芳 法国皇帝拿破仑是一个喜欢炫耀自己的人。法国皇帝拿破仑是一个喜欢炫耀自己的人。他常常大摆宴席。餐桌上宾客的用具全是用银制他常常大摆宴席。餐桌上宾客的用具全是用银制的，唯有他自己用的那一个碗却是铝制品。的，唯有他自己用的那一个碗却是铝制品。思考与交流思考与交流 为什么贵为法国皇帝，在当时却不用高贵而亮为什么贵为法国皇帝，在当时却不用高贵而亮丽的银碗，而用色泽要暗得多的铝碗呢？丽的银碗，而用色泽要暗得多的铝碗呢？ 银碗银碗 铝碗铝碗金、铂等为游离态金、铂

2、等为游离态得电子，被还原得电子，被还原Mn+ M + n e-主要是化合态主要是化合态 将金属从其化合物中将金属从其化合物中还原还原出来，使之转变为出来，使之转变为单质的过程。单质的过程。(1)(1)金属在自然界中的存在形式？金属在自然界中的存在形式？(2)(2)金属冶炼的原理是什么？金属冶炼的原理是什么？ 一、金属矿物的开发利用一、金属矿物的开发利用 1 1、金属的冶炼、金属的冶炼 2 2、金属冶炼的方法举例、金属冶炼的方法举例（1）热分解法）热分解法2HgO 2Hg O2 加热加热2Ag2O 4AgO2 加热加热（适用于一些不活泼金属）（适用于一些不活泼金属）（2）电解法）电解法MgCl2

3、 (熔融熔融) Mg Cl2 电解电解2NaCl (熔融熔融) 2NaCl2 电解电解2Al2O3 (熔融熔融) 4Al 3O2 电解电解冰晶石冰晶石铝土矿铝土矿 适用于非常活泼金属适用于非常活泼金属（ Al及及Al之前的金属）之前的金属）降低氧化铝的熔点降低氧化铝的熔点思考？为什么制备镁用电解氯化镁的方法为什么制备镁用电解氯化镁的方法而冶炼铝用电解氧化铝的方法？而冶炼铝用电解氧化铝的方法？MgOAl2O3MgCl2AlCl3熔点（ ）28522072712190沸点（ ）360029801418180解释：解释：氧化镁的熔点很高，而氯化镁熔点较低，所以电解熔融氧化镁的熔点很高，而氯化镁熔点较

4、低，所以电解熔融物进行冶炼时，选用氯化镁而不选用氧化镁，以节约熔化所需物进行冶炼时，选用氯化镁而不选用氧化镁，以节约熔化所需能量。能量。氧化铝的熔点很高，氯化铝的熔点很低，却采用电解熔融氧化氧化铝的熔点很高，氯化铝的熔点很低，却采用电解熔融氧化铝的方法冶炼金属铝的原因是：氯化铝是共价化合物。铝的方法冶炼金属铝的原因是：氯化铝是共价化合物。 （常用的还原剂有：焦炭、（常用的还原剂有：焦炭、CO、H2 等）等）（3 3）热还原法）热还原法（ZnZnCuCu中等活泼金属中等活泼金属） Fe2O33CO 2Fe3CO2 高温高温2CuO + C 2Cu + CO2 高温高温高炉炼铁高炉炼铁主要反应主要

5、反应WO3 + 3H2 W + 3H2O 高温高温（4）其他冶炼方法）其他冶炼方法Cu2S + O2 2Cu + SO2 高温高温火法炼铜火法炼铜Fe + CuSO4 Cu + FeSO4湿法炼铜湿法炼铜 反应现象：镁条反应现象：镁条剧烈燃烧剧烈燃烧，放出大量的热，发出耀眼的白光，纸，放出大量的热，发出耀眼的白光，纸漏斗被烧穿，有漏斗被烧穿，有熔融物熔融物落入漏斗，冷却后为落入漏斗，冷却后为黑色固体黑色固体。方程式方程式 ：2AlFe2O3 2FeAl2O3高温高温铝热反应定义：铝在一定条件下跟某些金属氧化物发生氧化还原铝热反应定义：铝在一定条件下跟某些金属氧化物发生氧化还原 反应，反应， 同

6、时放出大量的热，生成氧化铝和金属单质。同时放出大量的热，生成氧化铝和金属单质。通式：铝某些金属氧化物通式：铝某些金属氧化物 Al2O3金属金属高温高温 炼铁还有别的方法吗？炼铁还有别的方法吗？ 铝热反应铝热反应（实验（实验4-14-1）几个概念：几个概念： 铝热剂铝热剂：铝粉和某些金属氧化物组成的混合物：铝粉和某些金属氧化物组成的混合物 引燃剂引燃剂：镁条：镁条 助燃剂助燃剂：氯酸钾：氯酸钾铝热反应的应用：铝热反应的应用：铝热反应的应用铝热反应的应用冶炼难熔的金属冶炼难熔的金属焊接钢轨焊接钢轨冶炼常用的还原剂有：冶炼常用的还原剂有： 焦炭、焦炭、CO、H2 、Al等活泼金属等活泼金属铝热反应的

7、应用：铝热反应的应用：3MnO2 + 4Al 2Al2O33Mn高温高温Cr2O3 + 2Al 2Cr + Al2O3高温高温铝热剂铝热剂2 2、金属冶炼方法的确定、金属冶炼方法的确定由金属活泼性决定由金属活泼性决定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 Pt Au 物理法物理法二、海水资源的开发和利用二、海水资源的开发和利用海水水资源海水水资源u海水中的水海水中的水1.3X109 亿亿吨吨 u占地球总水量占地球总水量97% （3%在陆地、淡水）在陆地、淡水）海水水资源的利用：海水水资源的利用： 1. 海水的淡化（咸

8、水海水的淡化（咸水 淡水）淡水）海水淡化的方法海水淡化的方法: 蒸馏法蒸馏法 电渗析法电渗析法 离子交换法离子交换法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、海水晒盐海水晒盐蒸发法：得到粗盐蒸发法：得到粗盐海洋中的化学资源的提取和检验海洋中的化学资源的提取和检验青海茶卡盐湖青海茶卡盐湖 天空之镜天空之镜 2 、科学探究：实验科学探究：实验4-2 如何证明海带中有碘离子？如何证明海带中有碘离子？我是海带，我是海带，如何证明我含碘离子？如何证明我含碘离子？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：（2)2)证明含碘的现象是：证明含碘的现象是：离子方程式是：离子方程式是：滴入淀粉溶液，溶液变蓝。滴入淀粉溶液，溶液变蓝。2I2I- - + 2H+ 2H+ + +H+H2 2O O2 2 I I2 2+2H+2H2 2O O燃烧燃烧溶解溶解过滤过滤稀硫酸稀硫酸过氧化氢溶液过氧化氢溶液海带灰海带灰海带海带悬浊液悬浊液滤液滤液碘水碘水溶液变蓝溶液变蓝淀粉淀粉3、科学探究：如何将海水中的科学探究：如何将海水中的Br -转变成转变成Br2？浓缩海水浓缩海水溴单质溴单质氢溴酸氢溴酸单质溴单质溴通入通入ClCl2 2通入空气，通入空气，SOSO2 2吸收吸收通入通入ClCl2 22NaBr + Cl2 Br2+2NaCl2H2O + B