开发利用金属矿物和海水资源上课

1、开发利用金属矿物和海水资源2022/9/101金银铂陨铁赤铁矿磁铁矿黄铁矿孔雀石菱镁矿铝土矿氯化钠游离态金属矿化合态金属矿黄铜矿2金银人类最早发现和应用的金属分别是：铜2022/9/103思考：分析一下这是什么原因呢？Cu2（OH）2CO3 = 2CuO + H2O + CO2 C + 2CuO = CO2 + 2Cu高温铜是人类第一种大量使用的金属，结束了漫长的“石器时代”. 在公元前6000年到7000年左右，人类开始迈进了象征古代文明开端的“铜器时代”。铜 镜汉武帝时铜币先秦刀币2022/9/104 我国古代炼铁工业长期领先于世界，我们在西汉初时已经懂得用木炭与铁矿石混合高温冶炼生铁，领

2、先欧洲一千余年，南宋末年的工匠又掌握了用焦炭炼铁，而欧洲最早的英国直到500年后（相当于清朝乾隆末年），才掌握这一技术。古代中国劳动人民用木炭炼铁2022/9/105一、 金属的冶炼 人们日常应用的金属材料，多为合金或纯金属，这就需要把金属从矿石中提炼出来，这就是人们常说的金属的冶炼。1. 金属冶炼的实质 利用氧化还原反应，使金属化合物中的金属阳离子得到电子变成金属原子。即：Mn+ + ne-M想一想:要使金属矿物转化为金属单质,金属元素的化合价如何变化,发生什么反应?6金属活动性顺序K Ca Na Mg Al Zn Fe Sn Pb (H) Cu Hg Ag Pt Au金属活动性逐渐减弱金属

3、离子的得电子能力逐渐增强2022/9/107冶炼金属的方法 要根据金属的活动性顺序不同，采取不同的冶炼方法2022/9/1081、热分解法（适合一些不活泼金属）2HgO = 2Hg + O2 加热2Ag2O = 4Ag + O2 加热冶炼金属的几种方法2、物理提取法：适用于极不活泼的金属Pt、Au2022/9/1092022/9/10 3、电解法（适合一些非常活泼金属） MgCl2 (熔融) = Mg + Cl2 电解2Al2O3 (熔融) = 4Al + 3O2 电解冰晶石2NaCl (熔融) = 2Na + Cl2 电解104 、热还原法（适用于大部分金属）CuO+H2 = Cu + H2

4、O高温Fe2O3+3CO = 2Fe + 3CO2 高温2022/9/1011铝热反应实验41 注意观察现象2022/9/1012反应现象：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。Fe2O3+2Al = 2Fe + Al2O3高温铝热剂 铝是还原剂，在一定的条件下与某些金属氧化物反应，把其中的金属还原成单质。所以一些活泼的金属也可作还原剂。2022/9/1013实验验证：1 镁条的作用是什么？ kClO3的作用是什么？4 该反应是吸热反应还是放热反应？ 2 纸漏斗为什么要打湿并剪孔？3 蒸发皿为什么要盛沙子？14解决问题1 镁条的作用是什么

5、？kClO3的作用是什么？4 该反应是吸热反应还是放热反应？ 2 纸漏斗为什么要打湿并剪孔？3 蒸发皿为什么要盛沙子？1 引燃，提供高温 助燃，提供氧气2 让熔融物易于落下3 防止高温的熔融物使蒸发皿炸裂4 该反应为放热反应153MnO2+4Al = 3Mn+ 2Al2O3高温Cr2O3+2Al = 2Cr + Al2O3高温3Co3O4+8Al = 9Co + 4Al2O3高温其它铝热反应 2022/9/1016铝热反应的应用 铝热反应的原理可以应用在生产上，如用于焊接钢轨等。在冶金工业上也常用这一反应原理，使铝与金属氧化物反应，冶炼钒、铬、锰等。2022/9/1017K Ca Na Mg

6、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(1)为什么不同的金属的冶炼方法不同?(2)为什么人类使用铁器比使用铜器晚?18湿法炼铜:Fe+CuSO4FeSO4+Cu火法炼铜:Cu2S+O22Cu+SO2高温19 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“钢精”，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11号，宇宙飞

7、船所用的金属材料中，铝及合金75%左右，可以说人类送上太空的金属中，铝是最多的了。注意：正常人的人体，每70公斤体重约含61毫克铝。 但铝摄入过多却是对人体有害的，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递信息功能的有机碱反应，导致神经系统传递信息受阻，引起老年痴呆。2022/9/10201、金属回收的意义节约矿物资源；节约能源；减少环境污染。2、回收废旧金属的利用21合理开发和利用矿物资源，主要途径有：1、提高金属矿物的利用率2、减少金属的使用量3、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 2022/9/1022练习1、下列各种冶炼方法中，可以制得相应 金属的

8、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2022/9/1023练习2:下列氧化物不能跟铝粉组成铝热剂的是( )A.WO3B.MnO2C.MgOD.V2O5C24海水资源的开发利用2022/9/1025为什么中日在钓鱼岛问题上互不相让? 钓鱼岛又称钓鱼台、钓鱼台群岛、钓鱼台列岛（日本人称其为“尖阁列岛”），位于中国东海大陆架的东部边缘，在地质结构上是附属于台湾的大陆性岛屿。钓鱼列岛周围海域面积约为17万平方公里，相当于5

9、个台湾本岛面积。钓鱼诸岛及其附近海域，不仅蕴藏有大量石油资源，在其他方面也有巨大的经济价值。问题与讨论：26 海水中蕴含着丰富的水资源和化学资源，21世纪人类将重点开发海洋资源。27海水资源的分布特点1、海水资源的广阔性2、海水资源的多样性3、海水资源的分散性 总之，海洋是一个远未完全开发的巨大化学资源宝库！28从海水里可以得到什么 海水中资源的分类海水资源水资源化学资源生物资源能源.29一、水资源的开发利用：水资源的利用直接利用海水淡化怎么得到301.海水水资源的利用：海水的淡化 （1）使海水淡化的途径 通过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。 （2）海水淡化的方

10、法及其特点 海水淡化的方法主要有蒸馏法、电渗析法、离子交换法等。 其中蒸馏法的历史最久，技术和工艺也比较完善，但成本较高。2022/9/1031利用于分离和提纯沸点不同液态混合物蒸馏投放沸石或瓷片温度计水银球处于支管口处水，下入上出溶液体积不超过烧瓶体积1/3蒸馏用于分离哪些混合物？32太阳能蒸发海水示意图： 2022/9/10332022/9/10煮海为盐从海水中提取NaCl34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”。但许多元素富集程度很低海水中铀多达45亿吨,是已知陆地铀矿储量的4500倍。氘有50亿吨足够人类用上千万年.海水中的化学资源2022/9/

11、10352022/9/10镁在地壳中含量只有铝的四分之一，而且镁比铝更加活泼，所以要想矿物质中获取镁，代价比铝更高。Mg海洋中含有大量的氯化镁，海水又咸又苦。咸是因为含有氯化钠，苦是因为含有氯化镁，同样道理，粗盐易潮解是因为其中含有较多的氯化镁，而氯化镁易吸水。据估算，假如每年从海水中提取1亿吨镁,再过一百万年，海水中镁的含量也只会从目前的0.13%降低到0.12%，即只减少了万分之一。可谓取之不尽，用之不竭。36海洋中的矿产资源2022/9/10372.海水化学资源的开发利用 海水综合利用的重要方向是：海水淡化同化工生产结合、同能源技术结合。如从海水中制得的氯化钠除食用外，还用作工业原料，如

12、生产烧碱、纯碱、金属钠以及氯气、盐酸、漂白粉等含氯化工产品。从海水中制取镁、钾、溴及其化工产品，是在传统制盐工业上的发展。 从海水中获得其他物质和能量具有广阔的前景。 例如，铀和重水目前是核能开发中的重要原料，从海水中提取铀和重水对一个国家来说具有战略意义。化学在开发海洋药物方面也将发挥越来越大的作用。潮汐能、波浪能等也是越来越受到重视和开发的新型能源。2022/9/1038海带提碘：海带海带灰溶解过滤灼烧残渣含I-的溶液稀H2SO4 H2O2含I2的溶液含I2的有机溶液萃取2I- + H2O2 + 2H+ = I2+ 2H2O2022/9/10392022/9/10海水提溴：主要方法是空气吹

13、出法主要流程海水浓缩酸化浓缩海水Br-通入氯气海水Cl-Br2通入空气水蒸气(吹入)吸收塔SO2反应后富集溴HBr、SO42通入Cl2Cl-Br2分离溴单质化学方程式：2NaBr Cl2 = Br2 2NaClBr2 SO2 2H2O = 2HBr H2SO42HBr Cl2 = Br2 2HCl40 过滤，加盐酸 加热 电解海水 母液 b c 煅烧 a 浓缩贝壳 石灰乳 a ； b ； c 。MgCl2溶液练习在下列方框中填入合适的物质的化学式完成工业上用海水提镁的工艺流程，并写出a、b、c三个步骤的化学方程式：CaOMg(OH)2MgCl26H2OMgCl2MggCl2+Ca(OH)2=M

14、g(OH)2 +CaCl2Mg(OH)2+2HCl=MgCl2+2H2OMgCl2(熔融)=Mg+Cl2通电1.海水中提取镁412从海水中提取下列物质，可以不涉及化学变化的是()AMgBNaClCBr2 DK解析：海水中存在大量NaCl，可以通过蒸发的方法获得NaCl，而Mg、Br2、K在海水中均是以化合态的形式存在，需通过氧化还原反应才能获得。答案：B421从海水中可以提取溴，但得到的液溴中常常溶有少量氯 气，除去氯气应该采用的方法是 ()A加入适量的Na2CO3溶液B通入溴蒸气C加入适量的NaOH溶液D加入适量的NaBr溶液解析：Na2CO3溶液和NaOH溶液都能与Br2发生反应，不能用于除杂。答案：D43课堂练习：水资源非常重要，联合国确定2003年为国际淡水年，以下关于水的说法错误的是（ ）A.蒸馏法是海水淡化的方法之一B.淡水的密度小于海水的密度C.融化的雪水中矿物质含量比深井水中的少D.0以上，温度越高，水的密度越小D