开发利用金属矿物资源

1、开发利用金属矿物资源第1页，共56页，2022年，5月20日，22点46分，星期三殷墟考古发现， 3000多年前我国古代劳动人民就掌握了孔雀石炼铜工艺。孔雀石Cu2(OH)2CO3Cu2(OH)2CO3 2CuO + H2O + CO2 孔雀石C + 2CuO = CO2 + 2Cu高温他们将孔雀石，主要成分Cu2（OH）2CO3和木炭一起加热就可得到红色的金属铜第2页，共56页，2022年，5月20日，22点46分，星期三秦始皇地宫埋“水银”之谜 史记记载：始皇陵有大量水银。地质学家先后两次来始皇陵采样。发现始皇陵封土土壤样品中果然出现“汞异常”。 科学家由此得出初步结论:史记中关于始皇陵中

2、埋藏上百吨汞的记载是可靠的。地宫埋“水银”的千古谜案终于解开了。 单质的汞，在自然界中是极为罕见的。为什么两千多年前就能得到上百吨的水银呢？汞矿( HgO)秦始皇陵墓 世界文化遗产2HgO 2Hg O2 加热第3页，共56页，2022年，5月20日，22点46分，星期三炼丹术起于战国兴于汉初 九转大还丹将天然丹砂（HgS）在空气中加热炼成水银，再将水银和硫混合后放在密闭的鼎中升炼成纯的硫化汞，硫化汞再加热炼成水银，水银再炼成硫化汞如此反复九次，就炼成了“九转大还丹”。上述材料中发生了什么反应？HgS+O2 = Hg+SO2 Hg+S=HgS 加热第4页，共56页，2022年，5月20日，22点

3、46分，星期三常见的金属矿物资源金矿 Au铂矿 Pt第5页，共56页，2022年，5月20日，22点46分，星期三人类最早发现和应用的金属分别是：第6页，共56页，2022年，5月20日，22点46分，星期三天然金朱砂HgS翠铜矿CuSiO3.6H2O 黄铁矿FeS2 钙铀云母 Ca(UO2)2(PO4)212H2O 第7页，共56页，2022年，5月20日，22点46分，星期三黄铜矿赤铁矿铝矿锰矿钨矿锌矿第8页，共56页，2022年，5月20日，22点46分，星期三 白云石CaMgCO32 辰砂HgS黄铜矿CuFeS2菱镁矿MgCO3 大多数金属以化合态存在如果需要金属单质，那怎么办？冶炼金

4、属第9页，共56页，2022年，5月20日，22点46分，星期三 人类最早是在由天而降的陨石中获得单质铁的，陨石中含铁量高达90%以上。 古代阿拉伯人曾传说“天上的金雨落进沙漠里变成了黑色的铁”。济 南 陨 铁新 疆 陨 铁南极洲陨铁第10页，共56页，2022年，5月20日，22点46分，星期三在公元前6000年到7000年左右，人们就能冶炼出铜铜 镜汉武帝时铜币先秦刀币冶炼金属要追溯到古代第11页，共56页，2022年，5月20日，22点46分，星期三因为我们的生活生产需要金属，所以必须要开发利用金属资源但金属资源是不可再生资源，不是取之不尽的利用化学知识，在科学开发利用金属矿物的基础上，

5、使金属矿物资源得到可持续发展那如何解决第12页，共56页，2022年，5月20日，22点46分，星期三金、铂等为游离态得电子，被还原Mn+ M + n e-主要是化合态 将金属从其化合物中还原出来，使之转变为单质的过程。(1)金属在自然界中的存在形式？(2)金属冶炼指的是什么？ 一、金属矿物的开发利用 1、金属的冶炼冶炼金属的步骤：矿石富集金属冶炼精炼第13页，共56页，2022年，5月20日，22点46分，星期三 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，宴请天下宾客。每次宴会，他总是摆出一副高人一等的样子。餐桌上的用具几乎全是用银制成的，唯有他自己用的那一个碗却是铝制品。思考与

6、交流 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？第14页，共56页，2022年，5月20日，22点46分，星期三100多年前，为了表彰门捷列夫对化学的杰出贡献，英国皇家学会不惜重金制作了一个比黄金还要贵重的奖杯铝杯，赠送给门捷列夫。 由于早期炼铝十分困难，所以铝的价格十分昂贵，一度超越金银之上，直至19世纪上半叶，铝还是欧洲许多高级珠宝店的高档货。为什么铝比黄金还要贵？第15页，共56页，2022年，5月20日，22点46分，星期三自从美国青年化学家霍尔发明电解制铝法后，制铝工 艺不断改进，现在人们已经熟练掌握了从铝土矿（主要成 分是Al2O3）中冶炼铝的技术

7、，使得制铝成本大大下降，使铝走入千家万户。第16页，共56页，2022年，5月20日，22点46分，星期三电解槽2Al2O3 (熔融) 4Al 3O2 电解冰晶石反应原理:降低熔点第17页，共56页，2022年，5月20日，22点46分，星期三 古代中国劳动人民用木炭炼铁 西汉初时，用木炭与铁矿石混合高温冶炼生铁，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。第18页，共56页，2022年，5月20日，22点46分，星期三反应原理: Fe2O33CO 2Fe3CO2高温铁矿石焦炭空气石灰石主要原料：第19页，共56页，2022年，5月2

8、0日，22点46分，星期三电解法热还原法热分解法 工业上 如何冶炼铝和铁?为什么铁和铝的冶炼方法不同？金属越活泼，越难冶炼2、金属冶炼方法的确定由金属活泼性决定K Ca Na Mg Al Zn Fe Sn Pb（H） Cu Hg Ag弱强电解法还原法 Fe2O33CO 2Fe3CO2 高温2Al2O3 (熔融) 4Al 3O2 电解 冰晶石第20页，共56页，2022年，5月20日，22点46分，星期三 3、金属冶炼的方法举例（1）热分解法2HgO 2Hg O2 加热2Ag2O 4AgO2 加热适合一些不活泼金属（一般是H后的金属）Cu2S + O2 2Cu + SO2 高温火法炼铜第21页，

9、共56页，2022年，5月20日，22点46分，星期三（2）电解法MgCl2 (熔融) Mg Cl2 电解2NaCl (熔融) 2NaCl2 电解2Al2O3 (熔融) 4Al 3O2 电解冰晶石铝土矿适合一些非常活泼金属（ Zn前金属）第22页，共56页，2022年，5月20日，22点46分，星期三 （常用的还原剂有：焦炭、CO、H2 等）（3）热还原法（ZnCu中等活泼金属） Fe2O33CO 2Fe3CO2 高温2CuO + C 2Cu + CO2 高温高炉炼铁主要反应WO3 + 3H2 W + 3H2O 高温 常用的还原剂还有哪些?第23页，共56页，2022年，5月20日，22点46

10、分，星期三实验41 反应现象：镁条剧烈燃烧，放出大量的热，发出耀眼的白光，纸漏斗的下部被烧穿，有熔融物落入漏斗。铝热反应的应用：2AlFe2O3 2FeAl2O3高温3MnO24Al 2Al2O33Mn高温Cr2O3+2Al 2Cr + Al2O33Co3O4+8Al 9Co + 4Al2O3高温高温其它铝热反应： 铝热反应： 铝某些金属氧化物 Al2O3金属高温铝热剂第24页，共56页，2022年，5月20日，22点46分，星期三铝热反应的应用：铝热反应应用冶炼难熔的金属焊接钢轨 （冶练常用的还原剂有： 焦炭、CO、H2 、Al等活泼金属 ）第25页，共56页，2022年，5月20日，22点

11、46分，星期三4、合理开发和利用矿物资源的途径：（1）废旧金属回收； （2）矿物资源保护； （3）寻找金属替代品。 金属铝的回收与利用第26页，共56页，2022年，5月20日，22点46分，星期三（1）节约矿物资源；（2）节约能源；（3）减少环境污染（1）废旧钢铁用于炼钢；（2）废铁屑用于制铁盐；（3）定影液用于回收银回收金属的意义回收金属的实例第27页，共56页，2022年，5月20日，22点46分，星期三古代炼铜比炼铁早得多。原因在于： 一、铜矿石比铁矿石易识别。孔雀石颜色呈翠绿(即铜绿)，易引起人们的注意联想。进而用其炼铜。二、早在新石器时代，人类就发明了制陶术。窑温达1000多度，已

12、超过铜的熔点(10834)，而远低于铁的(1536)，可炼得红铜。 开阔视野第28页，共56页，2022年，5月20日，22点46分，星期三第29页，共56页，2022年，5月20日，22点46分，星期三课堂练习: 2、下列关于金属冶炼的说法不正确的是( ) A、金属冶炼是由人类生产生活需要发展起来的 B、天然矿藏很少只含一种金属元素往往含有较多杂质 C、金属的冶炼主要有矿石的富集、冶炼还原和精炼三个步骤 D、金属冶炼一定要用到还原剂D1、金属冶炼的目的是 （ ） A、把金属化合物还原为金属单质 B、除去金属中的杂质 C、把金属单质变为氧化物 D、把电能转变为化学能A第30页，共56页，202

13、2年，5月20日，22点46分，星期三5、冶炼金属常用以下几种方法：以C或H2、CO作为还原剂还原法 ；热分解法 ；电解法 ；铝热法。现冶炼下列金属：Al、Mg、Cu、Hg、Mn，试标明适宜的冶炼方法。 Al： ；Mg： ；Cu： ； Hg： ；Mn： 。 3、工业上常采用电解法冶炼的金属是 （ ） A、Fe B、Cu C、Al D、Ag4、可用热分解法就可能制得的金属有（ ） A . Cu Cr B . Ti W C . Ag Hg D . Na AlCC第31页，共56页，2022年，5月20日，22点46分，星期三 FeCu2+ CuFe2+ 6、宋代时期，人们发现江西上饶有一口苦泉，蒸

14、发这种苦泉水会得到胆矾，熬苦泉水的铁锅用久了会变成铜锅，这是湿法炼铜的起源，请写出该反应的离子方程式 。第32页，共56页，2022年，5月20日，22点46分，星期三二、海水资源的开发和利用第33页，共56页，2022年，5月20日，22点46分，星期三 从太空观察地球，看到地球上有七片陆地“漂浮”在一大片蓝色的海洋之中是“历史留给人类的资源储备”海洋是美丽的，也是富饶的 第34页，共56页，2022年，5月20日，22点46分，星期三 海水资源主要分为几大类？ 海水中蕴含着的丰富资源。21世纪人类将重点开发海洋资源。海水资源的多样性水资源生物资源能源化学资源第35页，共56页，2022年，

15、5月20日，22点46分，星期三 海水水资源海水中的水1.3X109 亿吨 占地球总水量97% （3%在陆地、淡水）第36页，共56页，2022年，5月20日，22点46分，星期三海洋生物资源第37页，共56页，2022年，5月20日，22点46分，星期三 海水能源具有商业开发价值的：潮汐发电和波浪发电第38页，共56页，2022年，5月20日，22点46分，星期三含80多种元素，含O、H及Cl、Na、S、C、F、B、Br、Sr共13种元素的质量占总水量的99%，其余1%为70多种含量微少的元素。被称为“元素的故乡”。 大陆架的浅海海底：石油、天然气、煤、硫、磷等 近岸带的滨海砂矿：砂、贝壳等

16、建筑材料和金属矿产海水化学资源第39页，共56页，2022年，5月20日，22点46分，星期三海水因为量太大、面太广，大多数元素尽管总量很大但由于太分散 ，含量极微少 如：海水中金元素总含量约为50000000t（5千万吨）但一顿海水中只含金元素0.000004g（10亿分之四克） 海水资源的特点分散性第40页，共56页，2022年，5月20日，22点46分，星期三海水水资源的利用： 主要有： 1.海水中水资源的利用 海水的淡化（咸水 淡水） 2.直接利用海水进行循环冷却（作冷却用水）第41页，共56页，2022年，5月20日，22点46分，星期三海水蒸馏原理示意图 1、海水淡化 原理：加热到

17、水的沸点，液态水变为水蒸汽与海水中的盐分离，水蒸汽冷凝得到淡水如何用海水制备淡水？海洋中的化学资源的提取和检验第42页，共56页，2022年，5月20日，22点46分，星期三 太阳能蒸发海水示意图： 第43页，共56页，2022年，5月20日，22点46分，星期三 2、科学探究： 如何将海水中的Br-转变成Br2？1、推测海水提溴的步骤和实验装置； 2、写出相关的化学方程式。浓缩海水溴单质氢溴酸单质溴通入Cl2通入空气，SO2吸收通入Cl2第44页，共56页，2022年，5月20日，22点46分，星期三2NaBr + Cl2= Br2+2NaCl2H2O + Br2+SO2= H2SO4+2H

18、Br2HBr + Cl2= Br2+2HCl海水提溴的实验室模拟装置第45页，共56页，2022年，5月20日，22点46分，星期三溴的用途溴化银是一种重要的感光材料，被用于制作胶卷和相纸等。当按下快门的时候，相片上的部分溴化银就分解出银，从而得到我们所说的底片。溴化锂制冷技术则是最近广为使用的一项环保的空调制冷技术，其特点是不会有氟利昂带来的污染，所以很有发展前景。 灭火器中也有溴，我们平时看到的诸如“1211”灭火器，就是分子里面有一个溴原子的多卤代烷烃，不仅能扑灭普通火险，在泡沫灭火器无法发挥作用的时候，例如油火。现在医院里普遍使用的镇静剂，有一类就是用溴的化合物制成的，如溴化钾、溴化钠

19、、溴化铵等，通常用以配成“三溴片”，可治疗神精衰弱。 大家熟悉的红药水，也是溴与汞的化合物。 青霉素等抗菌素生产也需要溴，溴还是制造农业杀虫剂的原料。 溴可以用来制作防爆剂。把溴的一种化合物与铅的一种有机化合物同时掺入汽油中，可以有效地防止发动机爆炸。只不过这种含铅汽油燃烧会造成空气污染，在我国许多大城市已不再允许销售、使用掺加这种防爆剂的汽油。第46页，共56页，2022年，5月20日，22点46分，星期三 3 、科学探究： 如何证明海带中有碘离子？第47页，共56页，2022年，5月20日，22点46分，星期三灼烧海带至完全生成灰，停止加热，冷却；在滤液中滴加稀H2SO4及H2O2，然后加

20、入几滴淀粉溶液；用剪刀剪碎海带，用酒精润湿，放入坩埚中； 海带灰转移到小烧杯，加蒸馏水，搅拌、煮沸、过滤。(1)合理的步骤是：(2)证明含碘的步骤是：现象是：反应的离子方程式是：滴入淀粉溶液，溶液变蓝。2I- + 2H+ +H2O2 I2+2H2O证明海带中有碘，有以下步骤第48页，共56页，2022年，5月20日，22点46分，星期三提取海带中的碘元素得到单质碘思考与归纳燃烧加水加热溶解过滤稀硫酸过氧化氢溶液CCl4蒸馏海带灰海带悬浊液滤液碘水碘的CCl4溶液单质碘操作1操作2操作3操作4操作5试剂1试剂2萃取分液生物富集海水第49页，共56页，2022年，5月20日，22点46分，星期三海水晒盐（煮海为盐） 4、从海水中提取NaCl方案蒸发法：得到粗盐第50