开发利用金属矿物和海水资源 金属矿物的开发和利用

高一化学（人教版必修2）第一节开发利用金属矿物和海水资源

第一课时

第一页，共四十四页。金矿铂矿铝土矿黄铁矿FeS2黄铜矿CuFeS2闪锌矿ZnS第二页，共四十四页。一、金属矿物的开发利用1.金属在自然界中的存在形式金属化合物中，金属元素都显

化合价。游离态－－极少数金属金、铂等化合态－－绝大多数金属正第三页，共四十四页。人类使用的金属材料中金属的存在状态？第四页，共四十四页。2.金属的冶炼：定义：把金属矿物中的金属从其化合物中还原出来的过程，在工业上称为金属的冶炼。本质：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(1)矿石

富集(2)金属冶炼(3)金属

精炼一般步骤第五页，共四十四页。不活泼的金属K、Ca、Na、Mg、Al、Zn、Fe、Sn、Pb、(H)、Cu、Hg、Ag、Pt、Au非常活泼的金属较活泼的金属不活泼的金属容易冶炼，金属越活泼越难冶炼。大约100多年前大约4000年前大约2500年前第六页，共四十四页。《浪淘沙》-刘禹锡日照澄洲江雾开,涛金女伴满江隈.美人首饰侯王印,尽是沙中海底来.第七页，共四十四页。淘金原理

刚果手工金矿开采马达加斯加街头淘金者原理:金的质量较沙重,在淘去粗沙后,用水银滚动吸附金,水银是已知唯一可以粘附金的物质.第八页，共四十四页。－－非常不活泼金属（Pt、Au）

3.冶炼金属的方法富集法物理方法第九页，共四十四页。3.冶炼金属的方法热分解法古代炼丹术家葛洪，曾经在他的著作《抱朴子》中记载有“丹砂烧之成水银”HgO==Ag2O==---不活泼的金属（如Hg、Ag）第十页，共四十四页。热还原法在加热的条件下，用还原剂将金属从化合物中还原出来。常用的还原剂有：活泼金属、CO、H2、C(焦炭)3.冶炼金属的方法---较活泼的金属（Zn、Fe、Sn、Pb、Cu）氢气还原氧化铜：高炉炼铁：CuO+H2==Cu+H2O高温Fe2O3+3CO==2Fe+3CO2高温第十一页，共四十四页。1、为什么蒸发皿要盛沙？3、氯酸钾和镁条有什么作用?2、该反应的实质是什么呢？实验4-1铝热反应铝热反应的实验装置第十二页，共四十四页。铝热反应的实验装置1.实验现象：2.实验原理：2Al＋Fe2O32Fe＋Al2O3高温引燃剂助燃剂铝热剂防止溅落物炸裂蒸发皿实验4-1铝热反应镁条剧烈燃烧，放出大量的热，发出耀眼强光，混合物剧烈反应，火星四溅,纸漏斗下部被烧穿，有红热的液珠落入蒸发皿中，待熔融物冷却后，用磁铁吸引，发现黑色固体是铁珠。第十三页，共四十四页。铝热反应1、铝热反应定义：铝与某些金属氧化物在高温下剧烈反应，并放出大量的热的氧化还原反应。2、铝热剂：铝粉与某些金属氧化物组成的混合物。3、铝热反应的应用在冶金方面常使铝与金属氧化物（FeO、Fe3O4、MnO2、Cr2O3、V2O5）反应，冶炼铁、锰、铬、钒等。可用于焊接钢轨等。铝＋金属氧化物Al2O3＋金属高温第十四页，共四十四页。其它铝热反应

3MnO2+4Al===3Mn+2Al2O3高温Cr2O3+2Al===2Cr+Al2O3高温3Co3O4+8Al===9Co+4Al2O3高温第十五页，共四十四页。电解法2NaCl(熔融)═2Na+Cl2↑电解3.冶炼金属的方法——活泼金属K、Ca、Na、Mg、Al第十六页，共四十四页。根据下表回答，工业生产电解冶炼金属镁应该选择_____作原料，原因是______________

MgCl2的熔点低，电解设备相对简单,成本低MgCl2物质MgCl2MgOAlCl3Al2O3熔点714℃2852℃190℃2054℃工业生产电解冶炼金属Al应该选择_____作原料，原因__________________________________Al2O3AlCl3为共价化合物不导电第十七页，共四十四页。4.有效利用金属资源的途径如何合理利用矿物资源，坚持可持续发展战略？阅读教材P89最后一段18提高金属矿物的利用率减少金属的使用量加强金属资源的回收和再利用使用其他材料代替金属材料5.金属回收和资源保护废旧金属的最好处理方法是回收利用回收利用废旧金属的意义是减少垃圾量，防止污染环境第十八页，共四十四页。2024/3/919KCaNaMgAlZnFeSnPb(H)CuHgAgPtAu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富集法金属活动性顺序与金属的冶炼方法小结第十九页，共四十四页。湿法炼铜？Fe+CuSO4＝FeSO4+Cu火法炼铜？

Cu2S+O2===2Cu+SO2高温Cu2(OH)2CO3

＝2CuO+H2O+CO2↑孔雀石C+2CuO==CO2↑+2Cu高温第二十页，共四十四页。第一节开发利用金属矿物和海水资源第二课时第二十一页，共四十四页。海水资源的开发利用链接第二十二页，共四十四页。

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二十三页，共四十四页。为什么中日在钓鱼岛问题上互不相让?钓鱼岛又称钓鱼台，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。钓鱼诸岛及其附近海域，不仅蕴藏有大量石油资源，其他方面也有巨大的经济价值。第二十四页，共四十四页。海洋石油和天然气海底石油储藏量约1350亿吨，天然气约140万亿立方米，约占世界油气总量的45%，目前油气开采量约占全球的30%第二十五页，共四十四页。海洋生物资源第二十六页，共四十四页。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50亿吨足够人类用上千万年海水中的化学资源第二十七页，共四十四页。海洋中的矿产资源第二十八页，共四十四页。海水资源的广泛性：◆海洋约占地球表面积71%◆动物:（鱼类、海狮、海马、贝类……◆植物:（海草、海带…………◆矿物:（各种盐、NaCl、MgCl2

……….

海底金属结核矿、石油◆（水资源及各种溶解的盐类)第二十九页，共四十四页。海水中的水1.3×109

亿吨占地球总水量97%（3%在陆地、淡水）海水中除了水以外，还含有80多种元素，有的含量很大（如NaCl）有的含量很少（如Au）第三十页，共四十四页。海水资源的多样性：◆海水中溶解和悬浮大量的无机物和有机物◆按含量计：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。第三十一页，共四十四页。海水资源的分散性：◆海水因为量太大、面太广，大多数元素尽管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5千万吨，但一吨海水中只含金元素0.000004g（10亿分之四克）（百分之0.000004克）第三十二页，共四十四页。二、海水资源的开发利用1.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。第三十三页，共四十四页。（2）海水淡化的方法及其特点①蒸馏法（最先使用，技术成熟，但成本高）②电渗析法（成本低，但未能大量生产）③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）第三十四页，共四十四页。海水蒸馏原理示意图：蒸馏适用于分离哪些混合物？液体体积不超过烧瓶体积1/3加入沸石或碎瓷片加水，下进上出第三十五页，共四十四页。太阳能蒸发海水示意图：

第三十六页，共四十四页。第三十七页，共四十四页。2.海水化学资源的开发利用阅读课本第91页第二段文字海水的综合利用（1）海水制盐——生产NaCl

（2）NaCl的水溶液制NaOH

（3）制金属Na

2NaCl（熔融）===2Na+Cl2↑电解2NaCl+2H2O===H2+Cl2+2NaOH电解↑↑第三十八页，共四十四页。（4）制Na2CO32NaOH+CO2=Na2CO3+H2O思考与交流阅读课本第91页的第三十九页，共四十四页。海水提溴：主要方法是空气吹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

＋2HCl第四十页，共四十四页。海水蒸发粗盐水、重结晶

精盐母液

Mg(OH)2①MgCl2+Ca(OH)2=Mg(OH)2↓+CaCl2◆从海水中制金属镁②Mg(OH)2+2HCl=MgCl2+H2O盐酸、浓缩

MgCl2

•H2O

脱水

MgCl2

电解

Mg石灰乳CaO贝壳水煅烧①②③↑③MgCl2(熔融)===Mg+Cl2

通电↑第四十一页，共四十四页。海带提