开发利用金属矿物和海水资源-课件

第四章化学与自然资源的开发利用

第一节开发利用金属矿物和海水资源第四章化学与自然资源的开发利用第一节开发利用金属矿物和1人类最早发现和应用的金属分别是：金、银、铜人类最早发现和应用的金属分别是：金、银、铜2精品资料精品资料3你怎么称呼老师？如果老师最后没有总结一节课的重点的难点，你是否会认为老师的教学方法需要改进？你所经历的课堂，是讲座式还是讨论式？教师的教鞭“不怕太阳晒，也不怕那风雨狂，只怕先生骂我笨，没有学问无颜见爹娘……”“太阳当空照，花儿对我笑，小鸟说早早早……”开发利用金属矿物和海水资源-ppt课件4C+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”。铜镜汉武帝时铜币先秦刀币

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”。资料卡片Cu2(OH)2CO3

＝2CuO+H2O+CO2↑孔雀石C+2CuO==CO2↑+2Cu高温5青铜：主要含铜和锡、铅，有良好的强度和塑性、耐磨、耐腐蚀，主要用于制机器零件如轴承、齿轮等。黄铜：主要含铜和锌，有良好的强度和塑性、易加工、耐腐蚀，主要用于制机器零件、仪表和日用品。白铜：主要含铜和镍，它不容易生铜绿，常用于制造精密仪器和装饰品。青铜：主要含铜和锡、铅，有良好的强度和塑性、耐磨、耐腐蚀，主6

这是英法联军洗劫焚毁世界建筑史上最杰出的园林—圆明园后，被劫掠到国外的珍贵文物——铜虎头，2000年在香港被拍卖。由中国派员出高价将其赎回。请同学们勿忘我们的国耻：中国还有上百万件珍贵文物流失海外。这是英法联军洗劫焚毁世界建筑史上最杰出的园林—圆明园7

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8常见的金属矿物资源

白云石CaMg[CO3]2

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？？——冶炼金属常见的金属矿物资源白云石辰砂黄铜矿菱镁矿大多数金属9黄铜矿赤铁矿铝矿锰矿钨矿锌矿黄铜矿赤铁矿铝矿锰矿钨矿锌矿10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，使金属矿物资源得到可持续发展那如何解决？因为我们的生活生产需要金属，所以必须要开但金属资源是不可再生11金、铂等为游离态得电子，被还原Mn+

M+ne-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→精炼金、铂等为游离态得电子，被还原Mn+12

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。思考与交流

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？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13

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。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14电解槽2Al2O3

(熔融)4Al＋3O2↑电解冰晶石反应原理:电解槽2Al2O3(熔融)4Al15

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用木炭与铁矿石混合高温冶炼生铁，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。古代中国劳动人民用木炭炼铁我国古代炼铁工业长期领16反应原理:Fe2O3＋3CO2Fe＋3CO2高温铁矿石焦炭空气石灰石主要原料：反应原理:Fe2O3＋3CO2F17

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—由金属活泼性决定电解法还原法Fe2O3＋3CO2Fe＋3CO2

高温2Al2O3

(熔融)4Al＋3O2↑

电解

冰晶石电解法热还原法热分解法KCaNaMgAl

ZnFeSnPb（H）Cu

HgAgPtAu弱强物理提炼法工业上如何冶炼铝和铁?为什么铁和铝的冶炼方法18

3、金属冶炼的方法举例（1）热分解法2HgO2Hg＋O2↑加热2Ag2O4Ag＋O2↑加热适合一些不活泼金属（一般是H后的金属）3、金属冶炼的方法举例（1）热分解法2HgO19（2）电解法MgCl2(熔融)Mg＋Cl2↑电解2NaCl(熔融)2Na＋Cl2↑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）冰晶石：六氟合铝酸钠NaAlF6作助熔剂降低氧化铝的熔点（2）电解法MgCl2(熔融)Mg＋20思考？为什么制备镁用电解氯化镁的的方法而冶炼铝用电解氧化铝的方法？MgOAl2O3MgCl2AlCl3熔点（℃）28522072712190沸点（℃）360029801418180解释：氧化镁的熔点很高，而氯化镁熔点较低，所以电解熔融物进行冶炼时，选用氯化镁而不选用氧化镁，以节约熔化所需能量。相反的，氧化铝的熔点很高，氯化铝的熔点很低，却采用电解熔融氧化铝的方法冶炼金属铝的原因是：氧化铝和氧化镁一样很容易从天然矿物获得，甚至其本身就有天然矿物(铝土矿、光卤石等)，而氯化铝不存在天然矿物其无水盐很难制得，而且还需要耗费大量的能量，制备并且电解氯化铝舍近求远，得不偿失。另外氯化铝是共价化合物，需要将氯化铝溶解在某溶剂中或者向其熔融物中加入某种溶质，增强其导电性。思考？为什么制备镁用电解氯化镁的的方法而冶炼铝用电解氧化铝的21

（常用的还原剂有：焦炭、CO、H2

等）（3）热还原法（Zn—Cu中等活泼金属）

Fe2O3＋3CO2Fe＋3CO2

高温2CuO+C2Cu+CO2

高温高炉炼铁主要反应WO3+3H2W+3H2O

高温（4）其他冶炼方法Cu2S+O22Cu+SO2

高温火法炼铜Fe+CuSO4Cu+FeSO4湿法炼铜（常用的还原剂有：焦炭、CO、H2等）（3）热还原法（Z22实验4-1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：2Al＋Fe2O32Fe＋Al2O3高温3MnO2＋4Al2Al2O3＋3Mn高温Cr2O3+2Al2Cr+Al2O33Co3O4+8Al9Co+4Al2O3高温高温其它铝热反应：

铝热反应：铝在一定条件下跟某些金属氧化物发生氧化还原反应，同时放出大量的热，生成氧化铝和液态金属铝＋某些金属氧化物Al2O3＋金属高温

常用的还原剂还有哪些?铝热剂：铝粉和某些金属氧化物组成的混合物引燃剂：镁条助燃剂：氯酸钾实验4-1反应现象：镁条剧烈燃烧，放出大量的热，发出耀眼23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）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244、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4、合理开发和利用矿物资源的途径：（1）废旧金属回收；25（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实例：回收金属的意义：（1）节约矿物资源；（1）废旧钢铁用于炼钢；回收金属的实例：26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课堂练习:2、下列关于金属冶炼的说法不正确的是(275、冶炼金属常用以下几种方法：①以C或H2、CO作为还原剂还原法；②热分解法；③电解法；④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：。③③①①④3、工业上常采用电解法冶炼的金属是（）

A、FeB、CuC、AlD、Ag4、可用热分解法就可能制得的金属有（）

A.CuCrB.TiWC.AgHgD.NaAlCC5、冶炼金属常用以下几种方法：①以C或H2、CO作为还原剂还28Fe＋Cu2+＝Cu＋Fe2+6、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，这是湿法炼铜的起源，请写出该反应的离子方程式

。Fe＋Cu2+＝Cu＋Fe2+6、宋代时期，人们发29二、海水资源的开发和利用二、海水资源的开发和利用30

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，也是富饶的从太空观察地球，看到地球上有七片陆地“漂浮”在一大31

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海水资源主要分为几大类？海水中蕴含着的丰32

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）海水水资源海水中的水1.3X109亿吨33

海水生物资源海水生物资源34

海水能源具有商业开发价值的：潮汐发电和波浪发电海水能源具有商业开发价值的：潮汐发电和波浪发电35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”。海水化学资源

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、贝壳等建筑材料和金属矿产含80多种元素，含O、H及Cl、Na、S、C、F、B、Br、36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）

海水资源的分散性海水因为量太大、面太广，大多数元素尽管总量很大但由于太分散37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）海水水资源的利用：主要有：38海水蒸馏原理示意图1、海水淡化

原理：加热到水的沸点，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海水蒸馏原理示意图1、海水淡化原理：加热到如39

太阳能蒸发海水示意图：海水淡化的方法主要有：蒸馏法、电渗析法、离子交换法太阳能蒸发海水示意图：海水淡化的方法主要有：蒸馏法、电渗40

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Cl2①通入空气，SO2吸收②通入Cl2③2、科学探究：1、推测海水提溴的步骤和实验装置；浓412NaBr+Cl2==Br2+2NaCl2H2O+Br2+SO2==H2SO4+2HBr2HBr+Cl2==Br2+2HCl海水提溴的实验室模拟装置溴的富集2NaBr+Cl2==Br2+2NaCl2H2O+42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、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。

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。43

3、科学探究：如何证明海带中有碘离子？3、科学探究：44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++H2O2

I2+2H2O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45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提取海带中的碘元素得到单质碘思考与归纳燃烧加水过滤稀硫酸过氧46海水晒盐（煮海为盐）4、从海水中提取NaCl方案蒸发法：得到粗盐海水晒盐（煮海为盐）4、从海水中提取NaCl方案蒸发法：得47粗盐提取NaCl方案①Na2CO3②NaOH③BaCl2②③①或③②①或③①②

粗盐中的杂质：泥沙、Ca2+、Mg2+、SO42-除杂试剂：试剂加入顺序：主要操作：溶解、过滤、蒸发④盐酸滤液沉淀适量盐酸溶解BaCl2NaOHNa2CO3过滤蒸发结晶