开发利用金属矿物和海水资源(第一二课时)

第四章化学与自然资源的开发利用第1节开发利用金属矿物和海水资源青铜时代铁器时代近代冶炼（铝的应用）穿越时空1、中国使用金属的历史也是金属的冶炼史，其中经历了哪些时代？思考：2、人类冶炼和使用金属的顺序是一种历史巧合还是历史的必然？辉铜矿Cu2S青铜时期中国始于3800年前，兴于商周时期。主要用于制礼器、乐器、兵器。

制陶工艺后期改进了窑的结构，加深了火膛，缩小了火口使空气更加充足，温度更高。这时无意中闻到了刺激性气味的气体，发现了金属铜。原来是因为建窑的过程中用到了辉铜矿。根据资料写出制出铜的反应？Cu2S+O22Cu+SO2

高温殷墟考古发现，3000多年前我国古代劳动人民就掌握了孔雀石炼铜工艺，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．请你写出化学反应原理孔雀石Cu2(OH)2CO3Cu2(OH)2CO3

＝2CuO+H2O+CO2↑孔雀石C+2CuO==CO2↑+2Cu高温青铜时期秦始皇地宫埋“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青铜时代2HgO2Hg＋O2↑加热炼丹术起于战国兴于汉初

经常听说武侠小说中有“九转大还丹”吃了能起死回生。实际上所谓“九转”是将天然丹砂（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加热青铜时代

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”。新疆陨铁南极洲陨铁铁器时代距今约2000年西汉初懂得用木炭和铁矿石混合高温冶炼生铁南宋末年的工匠有掌握了用焦炭炼铁古代中国劳动人民用木炭炼铁

我国古代炼铁工业长期领先于世界，我国在西汉初时已经懂得将铁矿石（Fe2O3）和木炭一层一层的堆放在炼铁炉中，点火燃烧产生CO从而使铁矿石中的铁还原为单质。领先欧洲一千余年，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。铁器时代Fe2O3＋3CO2Fe＋3CO2

高温

宋代时期，人们发现江西上饶有一口苦泉，蒸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。这就是最早的湿法炼铜请写出该反应的离子方程式

。Fe＋Cu2+＝Cu＋Fe2+铁器时代最早的湿法炼铜为什么出现在铁器时代呢？

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。思考：为什么这个时期铝比金还贵重呢？近代铝的冶炼19世纪后期到20世纪初

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。这也是铝在地壳中含量比铜、铁多，而应用比铜、铁晚的多的原因。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，使得制铝成本大大下降，使铝走入千家万户。近代铝的冶炼2Al2O3(熔融)4Al＋3O2↑电解冰晶石铝土矿（2）热分解法（适合一些不活泼金属）2HgO===2Hg+O2↑加热2Ag2O===4Ag+O2↑加热3、金属冶炼的方法（1）物理提取法：适用于极不活泼的金属——Pt、Au（3）热还原法（适用于大部分金属）CuO+H2===Cu+H2O△Fe2O3+3CO===2Fe+3CO2高温金属冶炼的原理在现代应用火车道上的钢轨有了缝隙怎么办？铝热反应实验4－1注意观察现象反应现象：镁条剧烈燃烧，放出大量热，发出耀眼白光，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——还原剂（活泼金属——可作还原剂）3MnO2+4Al===3Mn+2Al2O3高温Cr2O3+2Al===2Cr+Al2O3高温3Co3O4+8Al===9Co+4Al2O3高温其它的铝热反应：应用：(1)焊接钢轨，(2)冶炼金属。（4）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

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。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。KCaNaMgAlZnFeSnPb(H)CuHgAgPtAu电解法热还原法热分解法物理方法2、金属活动性顺序与金属的冶炼的关系?3、为什么不同的金属冶炼方法不同呢？1、金属冶炼的实质是什么？KCaNaMgAlZnFeSnPb（H）CuHgAg金属活动性（还原性）：强弱电解法热还原法热分解法KCaNaMgAl

ZnFeSnPb（H）Cu

HgAg离子的氧化性弱强KCaNaMgAl

ZnFeSnPb(H)Cu

HgAgPtAu电解法热还原法热分解法物理提取法

地球上的金属矿物资源是有限的，金属冶炼常会消耗许多能量，也易造成环境污染。回收金属的意义：（1）节约矿物资源（2）节约能源（3）减少环境污染

以金属铝为例，首先生产1吨金属铝至少要消耗4吨铝土矿。如果废旧的铝能够回收利用，每年就将减少铝土矿消耗量约5000万吨，这对保护铝土矿资源有极为重要的意义。其次，利用废旧铝生产1吨铝与用铝土矿生产1吨铝相比，可以节省95％以上的能源，其节能效果非常显著。另外，再生铝生产可比生产原铝减少二氧化碳排放量90%以上，环保效益十分显著。节约资源爱护环境从我做起讨论探究1、和同学们讨论哪些举手之劳可以节约资源保护环境？2、常见的金属物品的使用寿命如何？失去使用价值的废旧金属制品是如何处理的？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：①Na

②Zn

③Hg

④Au

C电解法加热还原法加热分解法物理提取法

第一节开发利用金属资源和海水资源二、海水资源的开发和利用

为什么日韩在独岛问题上互不相让?问题与讨论：

韩国方面称独岛，日本方面称竹岛。面积为18.6平方千米，四周海域是一片丰饶的渔场，海底还蕴藏着比较丰富的油气田。

问题与讨论

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。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50亿吨足够人类用上千万年海水中的化学资源海洋中的矿产资源海水资源的利用海水水资源的利用海水化学资源的利用1、从海水中提取淡水——海水淡化

海水淡化的方法主要有蒸馏法、电渗析法、离子交换法等。

海水蒸馏原理示意图进出原理：加热到水的沸点，液态水变为水蒸气与海水中的盐分离，水蒸汽冷凝得到淡水。太阳能蒸发海水示意图：

2、海水晒盐（煮海为盐）海水提镁的步骤为：贝壳生石灰石灰乳氢氧化镁氯化镁镁写出有关的化学反应方程式：

a、

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b、

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d、

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e、

。煅烧a水b海水cde

科学探究：如何证明海带中有碘离子？阅读P91实验4-2化学方程式：2KI+H2O2+H2SO4===I2+K2SO4+2H2O海带提碘：海带海带灰溶解过滤灼烧残渣含I-的溶液稀H2SO4H2O2含I2的溶液含I2的有机溶液萃取证明海带中含有碘，有以下步骤①灼烧海带至完全生成灰，停止加热，冷却；②在滤液中滴加稀H2SO4及H2O2，然后加入几滴淀粉溶液；③用剪刀剪碎海带，用酒精润湿，放入坩埚中；④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__________________________③①④②②滴入淀粉溶液，溶液变蓝2I-+2H++H2O2I