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1、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,一、金属矿物的开发利用,一、金属矿物的开发利用,1、金属元素的存在： 除了金、铂等极少数金属外，绝大多数金属以化合物的形式存在于自然界。,是用还原的方法使金属化合物中的金属离子得到电子变成金属原子。,2、金属的冶炼,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）热分解法（适合一些不活泼金属）,（1）物理提取法： 适用于极不活泼的金属Pt、Au,3、金属冶炼的方法,
2、（3）热还原法（适用于大部分金属）,常见的还原剂;焦碳一氧化碳氢气等,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。,然而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，当然还是有很多其它杂质的）中冶炼铝的技术了，使得制铝成本大大下降，铝的价格也一降千丈，走入千家万户。,Al,（4）电解法（适合一些非常活泼金属）,铝热反应 实验41,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。,铝热剂,铝
3、还原剂 （活泼金属可作还原剂）,应用： (1)焊接钢轨， (2)冶炼金属。,其它的铝热反应：,金属活动性（还原性）：,强,弱,电解法,热还原法,热分解法,K Ca Na Mg Al Zn Fe Sn Pb（H）Cu Hg Ag,离子的氧化性,弱,强,K Ca Na Mg Al Zn Fe Sn Pb (H) Cu Hg Ag Pt Au,电解法,热还原法,热分解法,物理提取法,常见金属的冶炼原理(方程式):P89表4-1必会,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
4、位置 及性质，推测制取下列金属最适宜的方法： Na Zn Hg Au,C,电解法,加热还原法,加热分解法,物理提取法,金,银,人类最早发现和应用的金属分别是：,铜,思考：分析一下这是什么原因呢？,Cu2（OH）2CO3 = 2CuO + H2O + CO2,C + 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”.,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”。,铜 镜,汉武帝时铜币,先秦刀币,我国古代炼铁工业长期领先于世界，我们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
5、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,1996年之后，我国再度成为钢铁产量最大的国家。,4、合理开发和利用矿物资源的途径：,金属铝的回收与利用,合理开发和利用矿物资源，主要途径有：, ,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
6、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,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,海洋是“历史留给人类的资源储备”,海洋是美丽的， 也是富饶的,海水资源的广泛性：,海洋约占地球表面积71% 海洋中的资源 ： 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 : （水资源及各种溶解的盐类,海水中的水1.3X109 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
7、元素， 有的含量很大（如NaCl ）有的含量很少（如Au）,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。,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 ，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） （百分之0.000004克）,.海水水资源的利用,海水水资源的利用 海水化学资源的开发利用,从海水中提取淡水海水淡化 （海水淡化的
8、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（海水水资源的利用）,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：,海水化学资源的开发利用（海水晒盐）,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、 ； b、 ； c、 ； d、 ； e、 。,煅烧 a,水 b,海水 c,d,e,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
9、烧,残渣,含I-的溶液,稀H2SO4 H2O2,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,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； 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,思考与交流： 如何将海水中的溴离子转变成溴单质？（阅读教材P91页资料卡片海水提溴。）,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
10、溴,2NaBr + Cl2= Br2+2NaCl,2H2O + Br2+SO2=H2SO4+2HBr,2HBr + Cl2= Br2+2HCl,海水提溴的实验室模拟装置,自 然 资 源,海水资源 矿产资源 化石燃料 等等,化学 实验 方法,合理 开发利用 同时 环境保护,达到： 人与自然 和协相处 实现： 可持续 发展！,整理与归纳,大陆架的浅海海底有：石油、天然气、煤、硫、磷等； 近岸带的滨海有：砂矿、贝壳等建筑材料和金属矿产； 多数海盆中有：深海锰结核。,知识拓展： 海底矿产资源,海洋石油、天然气开发,海洋能源的利用,具有开发价值的：潮汐发电和波浪发电,此外，铀和重水目前是核能开发的重要原料，从海水中提铀和重水对一个国家来说具有战略意义。,
