《开发利用金属矿物和海水资源》上课

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1、*开发利用 金属矿物和海水资源金银铂陨 铁赤 铁 矿磁 铁 矿黄 铁 矿孔 雀 石菱 镁 矿铝 土 矿氯 化 钠游 离 态 金 属 矿化 合 态 金 属 矿黄 铜 矿*人类最早发现和应用的金属分别是 ：*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

2、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一、 金属的冶炼人们日常应用的金属材料，多为合 金或纯金属，这就需要把金属从矿石中提 炼出来，这就是人们常说的金属的冶炼。1. 金属冶炼的实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想一想:要使金属矿物转化为金属 单质,金属元素的化合价如何变化, 发生什么反应?*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*冶炼金

3、属的方法*1、热分解法（适合一些不活泼金属）2HgO = 2Hg + O2 加热2Ag2O = 4Ag + O2 加热2、物理提取法：适用于极不活泼的金属Pt、Au*3、电解法（适合一些非常活泼金属） MgCl2 (熔融) = Mg + Cl2 电解2Al2O3 (熔融) = 4Al + 3O2 电解冰晶石2NaCl (熔融) = 2Na + Cl2 电解*4 、热还原法（适用于大部分金属 ）CuO+H2 = Cu + H2O高温Fe2O3+3CO = 2Fe + 3CO2 高温*铝热反应实验41 注意观察现象*反应现象：镁条剧烈燃烧，放出大量的 热，发出耀眼的白光，纸漏斗内剧烈反应， 纸漏斗

4、被烧穿，有熔融物落入沙中。Fe2O3+2Al = 2Fe + Al2O3高温铝热剂铝是还原剂，在一定的条件下与某些金属氧化 物反应，把其中的金属还原成单质。所以一些活泼 的金属也可作还原剂。实验验证：1 镁条的作用是什么？kClO3的作用是什么？4 该反应是吸热反应还是放热反 应？2 纸漏斗为什么要打湿并剪孔？3 蒸发皿为什么要盛沙子？解决问题1 镁条的作用是什么？ kClO3的作用是什么？4 该反应是吸热反应还是 放热反应？2 纸漏斗为什么要打湿并 剪孔？3 蒸发皿为什么要盛沙子 ？1 引燃，提供高温助燃，提供氧气2 让熔融物易于落下3 防止高温的熔融 物使蒸发皿炸裂4 该反应为放热反应*3

5、MnO2+4Al = 3Mn+ 2Al2O3高温Cr2O3+2Al = 2Cr + Al2O3高温3Co3O4+8Al = 9Co + 4Al2O3高温其它铝热反应 *铝热反应的应用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这一反应原理 ，使铝与金属氧化物反应，冶炼钒、铬、锰等。K Ca Na Mg Al Zn Fe Sn Pb (H) Cu Hg Ag Pt Au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小 结(1)为什么不同的金属的冶炼方法不同?(2)为什么人类使用铁器比使用铜器晚?湿法炼铜:Fe+C

6、uSO4FeSO4+Cu火法炼铜:Cu2S+O22Cu+SO2高温*今天铝的产量已经仅次于钢铁了，铝及铝合金 成为现代文明不可缺少的金属，铝在工业上被称为 “钢精”，是因为它的合金不但轻，而且强度足以 替代钢铁，铝除了用于建材之外，还被用于航天工 业，如我国第一颗人造卫星东方红一号，外壳全部 用铝合金制成，美国的阿波罗11号，宇宙飞船所 用的金属材料中，铝及合金75%左右，可以说人类 送上太空的金属中，铝是最多的了。 注意：正常人的人体，每70公斤体重约含61毫克铝。但铝摄入过多却是对人体有害的，经研究表明， 铝元素能渗入人脑，与神经元细胞释放出来的具有传 递信息功能的有机碱反应，导致神经系统

7、传递信息受 阻，引起老年痴呆。1、金属回收的意义 节约矿物资源；节约能源；减少环境污染。 2、回收废旧金属的利用*合理开发和利用矿物资源，主要途径有：1、提高金属矿物的利用率2、减少金属的使用量3、加强金属资源的回收和再利用4、使用其他材料代替金属材料 *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电解法加热还原法 加热分解法物理提取法2: 下列氧化物不能跟铝粉组成 铝热剂的是( ) A.WO3 B.MnO2

8、 C.MgO D.V2O5C*为什么中日在钓 鱼岛问题上互不 相让?钓鱼岛又称钓鱼台、钓鱼台群岛、钓 鱼台列岛（日本人称其为“”） ，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 鱼列岛周围海域面积约为17万平方公里， 相当于5个台湾本岛面积。钓鱼诸岛及其附 近海域，不仅蕴藏有大量石油资源，在其 他方面也有巨大的经济价值。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。海水资源的分布特点1、海水资源的广阔性2、海水资源的多样性3、海水资源的分散性 总之，海洋是一个远未完全开发的 巨大化学资源宝库！从海水里可以 得到什么 海 水 中

9、资 源 的 分 类海水资源水资源化学资源生物资源能源 .一、水资源的开发利用 ：水资源的利用直接利用海水淡化怎么得到*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。 （2）海水淡化的方法及其特点海水淡化的方法主要有蒸馏法、电渗析法、 离子交换法等。其中蒸馏法的历史最 久，技术和工艺也比较完 善，但成本较高。利用于分离和提纯沸点不同液态混合物蒸馏投放沸石 或瓷片温度计水 银球处于 支管口处水，下 入上出溶液体积 不超过烧 瓶体积1/3蒸馏用于分离哪些混合物？太阳能蒸发海水示意图： *煮 海为 盐从海水中提取NaCl*

10、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”。 但许多元素富集程度很低海水中铀多达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*镁在地壳中含量只有铝 的四分之一，而且镁比 铝更加活泼，所以要想 矿物质中获取镁，代价 比铝更高。海洋中含有大量的氯 化镁，海水又咸又苦。 咸是因为含有氯化钠， 苦是因为含有氯化镁， 同样道理，粗盐易潮 解是因为其中含有较 多的氯化镁，而氯化 镁易吸水。据估算，假如每年从海水中提取1亿吨镁, 再过一百万年，海水中镁的含量也只会从 目前的0.13%降低到0.12%，即只减少了 万分

11、之一。可谓取之不尽，用之不竭。*海洋中的矿产资源*2.海水化学资源的开发利用海水综合利用的重要方向是：海水淡化同化工生 产结合、同能源技术结合。如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。从海水中获得其他物质和能量具有广阔的前景。例如，铀和重水目前是核能开发中的重要原料， 从海水中提取铀和重水对一个国家来说具有战略意义 。化学在开发海洋药物方面也将发挥越来越大的作用 。潮汐能、波浪能等也是越来越受到重视和开发的新 型能源。*海带提碘：海带海带灰溶解过滤灼烧残渣

12、含I-的溶液稀H2SO4H2O2含I2的溶液含I2的有机溶液萃取2I- + H2O2 + 2H+ = I2+ 2H2O*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 2NaCl Br2 SO2 2H2O = 2HBr H2SO4 2HBr Cl2 = Br2 2HCl过滤，加盐酸 加热 电解 海水 母液 b c 煅烧 a 浓缩 贝壳 石灰乳a ；b ；c 。MgCl2 溶液在下列方框中填入合适的物

13、质的化学式完成工业上 用海水提镁的工艺流程， 并写出a、b、c三个步骤的化学方程式：CaOMg(OH)2MgCl26H2OMgCl2MggCl2+Ca(OH)2=Mg(OH)2 +CaCl2Mg(OH)Mg(OH)2 2+2HCl=MgCl+2HCl=MgCl2 2+2H+2H2 2OOMgClMgCl2 2( (熔融熔融) ) = Mg+ClMg+Cl2 2通电1.海水中提取镁2从海水中提取下列物质质，可以不涉及化学变变化的是( )AMg BNaClCBr2 DK解析：海水中存在大量NaCl，可以通过过蒸发发的方法获获得NaCl，而Mg、Br2、K在海水中均是以化合态态的形式存在，需通过过氧

14、化还还原反应应才能获获得。答案：B1从海水中可以提取溴，但得到的液溴中常常溶有少量氯氯 气，除去氯氯气应该应该 采用的方法是 ( )A加入适量的Na2CO3溶液B通入溴蒸气C加入适量的NaOH溶液D加入适量的NaBr溶液解析：Na2CO3溶液和NaOH溶液都能与Br2发发生反应应，不能用于除杂杂。答案：D课堂： 水资源非常重要，联合国确定2003年为国 际淡水年，以下关于水的说法错误的是（ ） A.蒸馏法是海水淡化的方法之一 B.淡水的密度小于海水的密度 C.融化的雪水中矿物质含量比深井水中的少 D.0以上，温度越高，水的密度越小D医生建议因缺少某种元素而患甲状腺肿 大的病人多食海带，这是由于海带中含 有较丰富的（ ）A.碘元素 B.铁元素C.钾元素 D.锌元素A一位海上遇难的水手，随着木排在海上漂流。他用完 了淡水，感到异常口渴，但他不喝海水，因为他知道海 水会致命,主要原因是 （ ）A、海水有苦涩味，根本喝不下去B、海水中含有多种盐，能使