《内蒙古准格尔旗世纪中学高中化学必修二：4.1开发利用金属矿物和海水资源 课件1》由会员分享，可在线阅读，更多相关《内蒙古准格尔旗世纪中学高中化学必修二：4.1开发利用金属矿物和海水资源 课件1（38页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、高一年级化学2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 1 化学在自然资源的开发利用中发挥哪些重要作用 改变物质的组成 结构使之具有更加优异的性质和功能 合成自然界原本没有的物质 开发人类社会发展所需要的能源 扩大可利用自然资源的范围 思考 2 你能说出金属元素在自然界中的存在有哪两种形态 它与金属的化学性质有何关系 思考 一 金属矿物的开发利用 1 金属的存在形式 1 游离态 少数化学性质不活泼的金属 在自然界中能以游离态存在 如 AuPt及少量AgCu 2 化合态 化学性质比较活泼的金属 在自然界中总是以化合态存在 如 NaMgAl等 2 金属的冶炼原理 1 定义
2、2 原理 将金属从其化合物中还原出来 用于生产和制造各种金属材料的过程 利用氧化还原反应 使化合态的金属得到电子 还原为游离态的金属 思考 1 金属的提炼要经过哪几步 2 目前工业上冶炼金属有哪几种方法 各适用于哪些金属 3 步骤 矿石的富集 除杂 冶炼 精炼 提纯 b 热分解法 a 物理提取法 适用于极不活泼的金属 Pt Au 4 方法选择 适用于很不活泼的金属 金属活动性顺序表中氢后面的金属 c 电解法 适合一些非常活泼金属 缺点 耗能大 成本高 d 热还原法 写出符合上述条件的几个方程式 适用于金属活动性顺序表中的中间的多数金属 它是金属冶炼的常用方法 常用的还原剂有 焦炭 CO 氢气
3、活泼金属 注意观察演示实验现象 镁条剧烈燃烧 放出大量的热 发出耀眼的白光 纸漏斗内剧烈反应 纸漏斗被烧穿 有熔融物落入沙中 反应现象 铝热剂 1 镁条的作用是什么 2 氯酸钾的作用是什么 问题 其它铝热反应 铝热反应的原理可以应用在生产上 如用于焊接钢轨等 在冶金工业上也常用于冶炼高熔点金属 如冶炼钒 铬 锰等 铝热反应的应用 KCaNaMgAlZnFeSnPb 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 物理方法 金属活动性顺序与金属的冶炼方法 思考 为什么人类使用铁器比使用铜器晚 金属使用的先后与金属冶炼的难易有关 1 提高金属矿物的
4、利用率 2 减少金属的使用量 4 加强金属资源的回收和再利用 3 使用其他材料代替金属材料 地球上的金属矿物资源是有限的 金属的冶炼常会消耗许多能量 也会造成环境污染 合理开发和利用矿物资源 主要有哪些途径 1 回收金属的意义 节约矿物资源 节约能源 减少环境污染 2 回收金属的实例 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 3 金属的回收和资源保护 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 Na Zn Hg Au C
5、 电解法 加热还原法 加热分解法 物理提取法 3 下列氧化物不能跟铝粉组成铝热剂的是 A WO3B MnO2C MgOD V2O5 C 湿法炼铜 Fe CuSO4 FeSO4 Cu 火法炼铜 Cu2S O2 2Cu SO2 高温 二 海水资源的开发利用 海洋水资源 海水中水的储量约为1 3 109亿吨 约占全球总水量的97 化学资源 含元素80多种 海洋资源中 利用潜力最大的是海水中的化学资源 目前 在陆地上发现的 多种化学元素 在海水中已找到 多种 其中 多种可供提取 如 氯化钠 即食盐 有 亿亿吨 镁约有 万亿吨 钾有 万亿吨 溴约有 万亿吨 核燃料约 亿吨 亿吨 矿产资源 海洋中所贮存的
6、各种矿物约500亿吨 通常只要每平方米有5 的矿物 锰结核 可燃冰 砂和砾石 用于冶金 燃料 建筑 石英砂用制玻璃等 空间资源 海洋可利用空间包括海上 海中 海底三个部分 海洋空间利用已从传统的交通运输扩大到生产 通信 电力输送 储藏 文化娱乐等诸多领域 我国拥有18000公里的大陆海岸线 管辖的海域面积近300万平方公里 能源 海水运动中蕴藏着巨大的能量 包括潮汐能资源 波浪能资源 海流能资源 温差和盐差能资源 海上水能资源 它们都属于可再生能源 而且没有污染 生物资源 由鱼 虾 贝 藻等组成的海洋生物资源 除了直接捕捞供食用和药用外 通过养殖 增殖等途径还可实现可持续利用 海洋生物品种繁多
7、 我国就有20278种 其中入药的有700种 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 海洋生物资源 海洋中的矿产资源 1 海水水资源的利用 海水中水资源的利用 主要包括海水的淡化和直接利用海水进行循环冷却 通过从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 海水淡化的方法主要有 蒸馏法 最先使用 技术成熟 但成本高电渗析法 成本低 但未能大量生产离子交换法 目前正迅速发展 但需要不断更新离子交换树脂等 蒸馏法所用的装置及原理 原理 加热到水
8、的沸点 使水汽化变成水蒸气 再冷凝得淡水 注意 图4 3海水蒸馏原理示意图 图4 4太阳能蒸发原理示意图 海水的淡化通常与化工生产 能源技术相结合 2 海水化学资源的开发利用 a 海水中含有的各种元素的特点 种类多 总储量大 富集程度低 因此 从海水中提取物质需要解决物质的富集的问题 b 从海水中提取物质的方法 从海水中提取食盐 从海水中制取盐的方法主要有 盐田法 电渗析法和冷冻法 盐田法制得的粗盐中含较多的氯化镁和氯化钙及泥沙 请设计实验室除去NaCl中混有的泥沙 Ca2 Mg2 离子的方法 需要仪器及实验步骤 先将样品溶解 加稍过量的氢氧化钙 再加入稍过量的碳酸钠溶液 过滤 在滤液中加入稍
9、过量的盐酸 蒸发结晶即可 思考 海带中的碘元素主要以I 的形式存在 提取时用适当的氧化剂将其氧化成I2 再萃取出来 用H2O2做氧化剂 反应的离子方程式是 2I H2O2 2H I2 2H2O 2 从海带中提取碘的实验 提取流程 反应原理 1 称取3g干海带 用刷子把干海带表面的附着物刷净 不要用水洗 有I 将海带剪碎 用酒精润湿 便于灼烧 后 放在坩埚中 2 用酒精灯灼烧盛有海带的坩埚 至海带完全成灰 停止加热 冷却 3 将海带灰转移到小烧杯中 再向烧杯中加入10ml蒸馏水 搅拌 煮沸2min 3min 使可溶物溶解 过滤 4 向滤液中滴入几滴稀硫酸 再加入约1mlH2O2溶液 观察现象 5
10、 取少量上述滤液 加几滴淀粉溶液 观察现象 实验注意事项 实验步骤 海带不要用水洗 以免洗去海带中的碘 用干海带从而易于燃烧 灼烧海带的地方要注意通风 实验视频 3 从海水中提取溴的主要工艺流程 用四氯化碳 或苯 萃取吸收塔内的溶液中的溴单质 用蒸馏法将海水浓缩 用硫酸将浓缩的海水酸化 向酸化的海水中通入适量的氯气 使溴离子氧化为溴单质 2NaBr Cl2 Br2 2NaCl 向含溴单质的水溶液中通入空气和水蒸汽 将溴单质吹入盛有二氧化硫溶液的吸收塔内以达到富集的目的 Br2 SO2 2H2O 2HBr H2SO4 向吸收塔内的溶液中通入适量的氯气溴离子氧化 2HBr Cl2 2HCl Br2
11、 海水提溴的实验室模拟装置 工业生产中 海水提溴常与核电厂 制盐厂 海水淡化相结合 3 海水综合利用联合工业体系一例 如下图 课堂练习 海水的综合利用可以制备金属镁 其流程如下图所示 1 若在空气中加热MgCl2 6H2O 生成的是Mg OH Cl或MgO 写出相应反应的化学方程式 2 Mg OH 2沉淀中混有的Ca OH 2应怎样除去 写出实验步骤 加入MgCl2溶液 充分搅拌 过滤 沉淀用水洗涤 3 实验室里将粗盐制成精盐的过程中 在溶解 过滤 蒸发三个步骤的操作中都要用到玻璃棒 分别说明在这三种情况下使用玻璃棒的目的 溶解 过滤 蒸发 4 获得HCl的反应为2CH4 O2 4Cl2 2CO 8HCl 不考虑其他反应 事实上 生产中HCl一直在循环使用 试从理论上分析是否需要补充HCl 简要说明理由 不需要补充HCl 因为Cl2 2HCl Mg OH 2 MgCl2 Cl2 依氯元素守恒可以看出理论上不要补充HCl
