开发利用金属矿物和海水资源教学课件-2

1、高一年级化学2章化学与自然资源的开发利用第1页，共39页。第一节 开发利用金属矿物和海水资源 第2页，共39页。1、化学在自然资源的开发利用中发挥哪些重要作用？改变物质的组成、结构使之具有更加优异的性质和功能;合成自然界原本没有的物质;开发人类社会发展所需要的能源;扩大可利用自然资源的范围;思考第3页，共39页。2、你能说出金属元素在自然界中的存在有哪两种形态？它与金属的化学性质有何关系？思考一、金属矿物的开发利用第4页，共39页。1、金属的存在形式（1）游离态少数化学性质不活泼的金属，在自然界中能以游离态存在，如：Au Pt 及少量 Ag Cu（2）化合态化学性质比较活泼的金属，在自然界中总

2、是以化合态存在，如：Na Mg Al 等第5页，共39页。黄铜矿赤铁矿铝矿锰矿钨矿锌矿第6页，共39页。2、金属的冶炼原理（1）定义：（2）原理：将金属从其化合物中还原出来，用于生产和制造各种金属材料的过程。n+M得电子M（被还原）利用氧化还原反应，使化合态的金属得到电子，还原为游离态的金属。第7页，共39页。思考： 1、金属的提炼要经过哪几步？ 2、目前工业上冶炼金属有哪几种方法？各适用于哪些金属？（3）步骤：矿石的富集、除杂；冶炼；精炼、提纯。第8页，共39页。b、热分解法：2HgO 2Hg + O2 高温2Ag2O 4Ag + O2 高温a、物理提取法： 适用于极不活泼的金属Pt、Au（

3、4） 方法选择：适用于很不活泼的金属（金属活动性顺序表中氢后面的金属）；第9页，共39页。c、电解法（适合一些非常活泼金属） MgCl2 (熔融) Mg + Cl2 通电2Al2O3 (熔融) 4Al + 3O2 电解冰晶石2NaCl (熔融) 2Na + Cl2 电解缺点：耗能大，成本高第10页，共39页。d、热还原法：写出符合上述条件的几个方程式Fe2O3+3CO 2Fe + 3CO2 高温CuO+H2 Cu + H2O高温ZnO+C Zn + CO 高温适用于金属活动性顺序表中的中间的多数金属。它是金属冶炼的常用方法。常用的还原剂有：焦炭 、CO 、氢气 、 活泼金属第11页，共39页。

4、注意观察演示实验现象铝热反应 实验4-1镁条剧烈燃烧，放出大量的热，发出耀眼的白光，纸漏斗内剧烈反应，纸漏斗被烧穿，有熔融物落入沙中。反应现象：Fe2O3+2Al = 2Fe + Al2O3高温铝热剂第12页，共39页。1、镁条的作用是什么？2、氯酸钾的作用是什么？问题其它铝热反应 3MnO2+4Al = 3Mn+ 2Al2O3高温Cr2O3+2Al = 2Cr + Al2O3高温3Co3O4+8Al = 9Co + 4Al2O3高温第13页，共39页。铝热反应的原理可以应用在生产上，如用于焊接钢轨等。在冶金工业上也常用于冶炼高熔点金属 ，如冶炼钒、铬、锰等。铝热反应的应用第14页，共39页。

5、K Ca Na Mg Al Zn Fe Sn Pb (H) Cu Hg Ag Pt Au金属单质的还原性减弱，金属离子的氧化性增强电解法热还原法热分解法物理方法金属活动性顺序与金属的冶炼方法小 结思考：为什么人类使用铁器比使用铜器晚？金属使用的先后与金属冶炼的难易有关 第15页，共39页。1、提高金属矿物的利用率2、减少金属的使用量4、加强金属资源的回收和再利用3、使用其他材料代替金属材料 地球上的金属矿物资源是有限的，金属的冶炼常会消耗许多能量，也会造成环境污染。合理开发和利用矿物资源，主要有哪些途径？第16页，共39页。（1）回收金属的意义： 节约矿物资源；节约能源；减少环境污染（2）回收

6、金属的实例（1）废旧钢铁用于炼钢；（2）废铁屑用于制铁盐；（3）定影液用于回收银3、金属的回收和资源保护第17页，共39页。练习1、下列各种冶炼方法中，可以制得相应金属的是（ ）A、加热氧化铝 B、加热碳酸钙C、电解熔融氯化钠 D、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及性质，推测制取下列金属最适宜的方法：Na Zn Hg Au C电解法加热还原法加热分解法物理提取法第18页，共39页。3、下列氧化物不能跟铝粉组成铝热剂的是( )A.WO3 B.MnO2C.MgO D.V2O5C第19页，共39页。湿法炼铜:Fe+CuSO4=FeSO4+Cu火法炼铜:Cu2S+O2=2Cu+

7、SO2高温第20页，共39页。二、海水资源的开发利用海洋水资源：海水中水的储量约为1.3109亿吨，约占全球总水量的97。 化学资源：含元素80多种，海洋资源中，利用潜力最大的是海水中的化学资源。目前，在陆地上发现的多种化学元素，在海水中已找到多种，其中多种可供提取。如，氯化钠（即食盐）有亿亿吨，镁约有万亿吨，钾有万亿吨，溴约有万亿吨，核燃料约亿吨亿吨。矿产资源：海洋中所贮存的各种矿物约500亿吨。通常只要每平方米有5的矿物。锰结核、可燃冰、砂和砾石，用于冶金、燃料、建筑、石英砂用制玻璃等。第21页，共39页。空间资源：海洋可利用空间包括海上、海中、海底三个部分。海洋空间利用已从传统的交通运输

8、扩大到生产、通信、电力输送、储藏、文化娱乐等诸多领域。我国拥有18000公里的大陆海岸线，管辖的海域面积近300万平方公里。能源：海水运动中蕴藏着巨大的能量，包括潮汐能资源、波浪能资源、海流能资源、温差和盐差能资源、海上水能资源，它们都属于可再生能源，而且没有污染。 生物资源：由鱼、虾、贝、藻等组成的海洋生物资源，除了直接捕捞供食用和药用外，通过养殖、增殖等途径还可实现可持续利用。海洋生物品种繁多，我国就有20278种，其中入药的有700种。第22页，共39页。含80多种元素，以氢、氧、氯、钠、镁、硫、钙、钾等较多。被称为“元素的故乡”。海水中铀多达45亿吨是已知陆地铀矿储量的4500倍。氘有

9、50亿吨足够人类用上千万年.海水中的化学资源第23页，共39页。海洋生物资源第24页，共39页。海洋中的矿产资源第25页，共39页。1、海水水资源的利用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。通过从海水中提取淡水或从海水中把盐分离出去，都可以达到淡化海水的目的。 海水淡化的方法主要有:蒸馏法：最先使用，技术成熟，但成本高电渗析法：成本低，但未能大量生产离子交换法：目前正迅速发展，但需要不断更新离子交换树脂等。第26页，共39页。蒸馏法所用的装置及原理原理：加热到水的沸点,使水汽化变成水蒸气，再冷凝得淡水。注意：图4-3海水蒸馏原理示意图进冷却水出第27页，共39页。图

10、4-4太阳能蒸发原理示意图海水的淡化通常与化工生产、能源技术相结合。第28页，共39页。2、海水化学资源的开发利用a、海水中含有的各种元素的特点： 种类多，总储量大，富集程度低。因此，从海水中提取物质需要解决物质的富集的问题。b从海水中提取物质的方法从海水中提取食盐从海水中制取盐的方法主要有：盐田法、电渗析法和冷冻法。 第29页，共39页。第30页，共39页。盐田法制得的粗盐中含较多的氯化镁和氯化钙及泥沙，请设计实验室除去NaCl中混有的泥沙、Ca2+、Mg2+离子的方法（需要仪器及实验步骤） 先将样品溶解，加稍过量的氢氧化钙，再加入稍过量的碳酸钠溶液，过滤；在滤液中加入稍过量的盐酸，蒸发结晶

11、即可。思考：第31页，共39页。海带中的碘元素主要以I-的形式存在，提取时用适当的氧化剂将其氧化成I2,再萃取出来。用H2O2做氧化剂，反应的离子方程式是：2I-+H2O2+2H+=I2+2H2O (2)从海带中提取碘的实验提取流程反应原理 含碘单质的有机溶液含碘单质的溶液试剂残渣含碘元素的溶液海带溶解过滤海带灰灼烧试剂第32页，共39页。（1）称取3g干海带，用刷子把干海带表面的附着物刷净（不要用水洗，有I-）。 将海带剪碎，用酒精润湿（便于灼烧）后，放在坩埚中。 （2）用酒精灯灼烧盛有海带的坩埚，至海带完全成灰，停止加热，冷却。 （3）将海带灰转移到小烧杯中，再向烧杯中加入10ml蒸馏水，

12、搅拌，煮沸2min3min，使可溶物溶解，过滤。 （4）向滤液中滴入几滴稀硫酸，再加入约1ml H2O2溶液，观察现象。（5）取少量上述滤液，加几滴淀粉溶液，观察现象。 实验注意事项实验步骤 海带不要用水洗，以免洗去海带中的碘；用干海带从而易于燃烧；灼烧海带的地方要注意通风。 实验视频第33页，共39页。(3)从海水中提取溴的主要工艺流程用四氯化碳（或苯）萃取吸收塔内的溶液中的溴单质。 用蒸馏法将海水浓缩，用硫酸将浓缩的海水酸化。向酸化的海水中通入适量的氯气，使溴离子氧化为溴单质：2NaBr+Cl2=Br2+2NaCl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

13、以达到富集的目的：Br2+SO2+2H2O=2HBr+H2SO4向吸收塔内的溶液中通入适量的氯气溴离子氧化： 2HBr+Cl2=2HCl+Br2第34页，共39页。海水提溴的实验室模拟装置工业生产中，海水提溴常与核电厂、制盐厂、海水淡化相结合。第35页，共39页。3.海水综合利用联合工业体系一例（如下图）第36页，共39页。课堂练习 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MgCl26H2O，生成的是Mg(OH)Cl或MgO，写出相应反应的化学方程式 。MgCl26H2O = Mg(OH)Cl+HCl+5H2O MgCl26H2O = MgO+HCl+5H2O 第

14、37页，共39页。（2）Mg(OH)2沉淀中混有的Ca(OH)2应怎样除去？写出实验步骤。 加入MgCl2溶液，充分搅拌，过滤，沉淀用水洗涤。 （3）实验室里将粗盐制成精盐的过程中，在溶解、过滤、蒸发三个步骤的操作中都要用到玻璃棒，分别说明在这三种情况下使用玻璃棒的目的：溶解过滤蒸发搅拌，加速溶解 使待滤液体沿玻璃棒流入漏斗，防止外洒 搅拌，防止因局部过热液滴或晶体飞溅 (4)获得HCl的反应为2CH4+O2+4Cl2=2CO+8HCl(不考虑其他反应)。事实上，生产中HCl一直在循环使用。试从理论上分析是否需要补充HCl，简要说明理由 不需要补充HCl,因为Cl22HClMg(OH)2MgC

15、l2Cl2；依氯元素守恒可以看出理论上不要补充HCl。 第38页，共39页。1、快乐总和宽厚的人相伴，财富总与诚信的人相伴，聪明总与高尚的人相伴，魅力总与幽默的人相伴，健康总与阔达的人相伴。2、人生就有许多这样的奇迹，看似比登天还难的事，有时轻而易举就可以做到，其中的差别就在于非凡的信念。3、影响我们人生的绝不仅仅是环境，其实是心态在控制个人的行动和思想。同时，心态也决定了一个人的视野和成就，甚至一生。4、无论你觉得自己多么了不起，也永远有人比更强;无论你觉得自己多么不幸，永远有人比你更不幸。5、也许有些路好走是条捷径，也许有些路可以让你风光无限，也许有些路安稳又有后路，可是那些路的主角，都不

16、是我。至少我会觉得，那些路不是自己想要的。6、在别人肆意说你的时候，问问自己，到底怕不怕，输不输的起。不必害怕，不要后退，不须犹豫，难过的时候就一个人去看看这世界。多问问自己，你是不是已经为了梦想而竭尽全力了?7、人往往有时候为了争夺名利，有时驱车去争，有时驱马去夺，想方设法，不遗余力。压力挑战，这一切消极的东西都是我进取成功的催化剂。8、真想干总会有办法，不想干总会有理由;面对困难，智者想尽千方百计，愚者说尽千言万语;老实人不一定可靠，但可靠的必定是老实人;时间，抓起来是黄金，抓不起来是流水。9、成功的道路上，肯定会有失败;对于失败，我们要正确地看待和对待，不怕失败者，则必成功;怕失败者，则

17、一无是处，会更失败。1、快乐总和宽厚的人相伴，财富总与诚信的人相伴，聪明总与高尚的人相伴，魅力总与幽默的人相伴，健康总与阔达的人相伴。2、人生就有许多这样的奇迹，看似比登天还难的事，有时轻而易举就可以做到，其中的差别就在于非凡的信念。3、影响我们人生的绝不仅仅是环境，其实是心态在控制个人的行动和思想。同时，心态也决定了一个人的视野和成就，甚至一生。4、无论你觉得自己多么了不起，也永远有人比更强;无论你觉得自己多么不幸，永远有人比你更不幸。5、也许有些路好走是条捷径，也许有些路可以让你风光无限，也许有些路安稳又有后路，可是那些路的主角，都不是我。至少我会觉得，那些路不是自己想要的。6、在别人肆意

18、说你的时候，问问自己，到底怕不怕，输不输的起。不必害怕，不要后退，不须犹豫，难过的时候就一个人去看看这世界。多问问自己，你是不是已经为了梦想而竭尽全力了?7、人往往有时候为了争夺名利，有时驱车去争，有时驱马去夺，想方设法，不遗余力。压力挑战，这一切消极的东西都是我进取成功的催化剂。8、真想干总会有办法，不想干总会有理由;面对困难，智者想尽千方百计，愚者说尽千言万语;老实人不一定可靠，但可靠的必定是老实人;时间，抓起来是黄金，抓不起来是流水。14、成长是一场和自己的比赛，不要担心别人会做得比你好，你只需要每天都做得比前一天好就可以了。15、最终你相信什么就能成为什么。因为世界上最可怕的二个词，一

19、个叫执着，一个叫认真，认真的人改变自己，执着的人改变命运。只要在路上，就没有到不了的地方。16、你若坚持，定会发光，时间是所向披靡的武器，它能集腋成裘，也能聚沙成塔，将人生的不可能都变成可能。17、人生，就要活得漂亮，走得铿锵。自己不奋斗，终归是摆设。无论你是谁，宁可做拼搏的失败者9、成功的道路上，肯定会有失败;对于失败，我们要正确地看待和对待，不怕失败者，则必成功;怕失败者，则一无是处，会更5、别着急要结果，先问自己够不够格，付出要配得上结果，工夫到位了，结果自然就出来了。6、你没那么多观众，别那么累。做一个简单的人，踏实而务实。不沉溺幻想，更不庸人自扰。7、别人对你好，你要争气，图日后有能

20、力有所报答，别人对你不好，你更要争气望有朝一日，能够扬眉吐气。8、奋斗的路上，时间总是过得很快，目前的困难和麻烦是很多，但是只要不忘初心，脚踏实地一步一步的朝着目标前进，最后的结局交给时间来定夺。9、运气是努力的附属品。没有经过实力的原始积累，给你运气你也抓不住。上天给予每个人的都一样，但每个人的准备却不一样。不要羡慕那些总能撞大运的人，你必须很努力，才能遇上好运气。10、你的假装努力，欺骗的只有你自己，永远不要用战术上的勤奋，来掩饰战略上的懒惰。11、时间只是过客，自己才是主人，人生的路无需苛求，只要你迈步，路就在你的脚下延伸，只要你扬帆，便会有八面来风，启程了，人的生命才真正开始。12、不

21、管做什么都不要急于回报，因为播种和收获不在同一个季节，中间隔着的一段时间，我们叫它为坚持。失败。11、学会学习的人，是非常幸福的人。米南德12、你们要学习思考，然后再来写作。布瓦罗13、在寻求真理的长河中，唯有学习，不断地学习，勤奋地学习，有创造性地学习，才能越重山跨峻岭。华罗庚14、许多年轻人在学习音乐时学会了爱。莱杰15、学习是劳动，是充满思想的劳动。乌申斯基16、我们一定要给自己提出这样的任务：第一，学习，第二是学习，第三还是学习。列宁17、学习的敌人是自己的满足，要认真学习一点东西，必须从不自满开始。对自己，“学而不厌”，对人家，“诲人不倦”，我们应取这种态度。毛泽东18、只要愿意学习，就一定能够学会。列宁19、如果学生在学校里学习的