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1、第四章 化学与可持续发展,第一节 开发利用金属矿物和海水资源,人类最早发现和应用的金属,铜是人类第一种大量使用的金属，结束了漫长的“石器时代”。,资料卡片,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。,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
2、外。,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,绝大多数是化合态 少数金属为游离态金、铂等,一、金属矿物的开发利用,2、金属的冶炼,1、金属的存在,（1）冶炼原理,金属冶炼的实质是根据氧化还原反应，使金属矿物中的金属阳离子得到电子生成金属单质的过程,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,金属离子的得电子能力逐渐增强,要根据金属的活动性顺序不同，采取不同的冶炼方法,（2）冶炼方
3、法,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,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 Pt Au,冰晶石的作用：降低氧化铝的熔点，降低成本,物理提取法,（1）电解法：,适合一些非常活泼金属（ Zn前金属）,（2）热还原法：,适合（ZnCu中等活泼金属）,高炉炼铁主要反应,（3）、金属冶炼的方法举例,铝热反应,（3）热分解法：,适合一些不活泼金属,火法炼铜,（4）物理提取法：,适用于极不活泼的金属 Pt、Au,（5）其他方法,CuSO4 + Fe Cu + FeSO
4、4,湿法炼铜,铝热反应 实验41,注意观察现象,3、铝热反应,反应中 镁带作引燃物 氯酸钾作助燃剂,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：,概念：铝和金属氧化物在高温下发生剧烈反应并放出大 量热的化学反应,原理,铝热剂：铝粉和某些金属氧化物（Fe3O4、Cr2O3、V2O5等）组成的混合物,反应特点：在高温下进行，反应迅速并放出大量的热，新生成的金属单质呈熔融态且易与Al2O3分离,铝热反应的应用：,（冶练常用的还原剂有： 焦炭、CO、H2 、Al等活泼金属 ）,4、合理开发和利用矿物资源的途径：,（1）废旧金属回收；
5、 （2）矿物资源保护； （3）寻找金属替代品。,金属铝的回收与利用,（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：,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,D,1、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
6、电能转变为化学能,A,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、Ag,4、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 Al,C,C,FeCu2+ CuFe2+,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
7、起 源，请写出该反应的离子方程式 。,二、海水资源的开发和利用,海水资源主要分为,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,海水生物资源,海水能源,具有商业开发价值的：潮汐发电和波浪发电,含80多种元素，含O、H及Cl、Na、S、C、F、B、Br、Sr共11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,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：
8、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,2-1 海水水资源的利用：,1.海水的淡化（咸水 淡水） 主要方法：蒸馏法、电渗析法、离子交换法 2.直接利用海水进行循环冷却（作冷却用水）,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,太阳能蒸发海水示意图：,2-2 海水化学资源的开发利用：,1、海水制盐,海水晒盐（煮海为盐）,(1)方法 蒸发法：得到粗盐,粗盐提取NaCl方案,Na2CO3
9、,NaOH,BaCl2,或或,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,盐酸,滤液,沉淀,适量 盐酸,溶解,BaCl2,NaOH,Na2CO3,过滤,蒸发 结晶,操作（ ）,（2）食盐的用途,从海水中制得的氯化钠除食用外，还用作工业原料，如生产烧碱、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。,2019/11/13,2、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SO
10、2,反应后 富集溴,HBr、SO42,通入Cl2,Cl-Br2,分离,溴单质,化学方程式： 2NaBr Cl2 = Br2 2NaCl Br2 SO2 2H2O = 2HBr H2SO4 2HBr Cl2 = Br2 2HCl,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
11、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。,3 、海带中提碘：,证明海带中含有碘，有以下步骤：,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，然后加入几滴淀粉溶液
12、； 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。,燃烧,加水 加热 溶解,过滤,CCl4,蒸馏,萃取 分液,4 、实验方案设计： 从海水中提取镁元素得到单质镁,卤水,g(OH)2,gCl2,金属Mg,海水,引入海水,贝壳（CaCO3),工业制镁流程,沉降池,过滤槽 Mg(OH)2,盐酸,锻烧产物,电解 MgCl2,金属镁,氯气,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：,煅烧 a,水 b,海水 c,d,e,a. b. c. d. e.,Mg(OH)2 + 2HCl MgCl2+2H2O,海水综合利用联合工业体系一例,
