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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,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。,1、金属元素的存在：,含三价铁的红色石英,自然界中存在着丰富的矿产资源,蓝铜矿,赤铁矿,b.实质：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,a.概念：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在工业上称为金属的冶炼。,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
2、活动性顺序不同，采取不同的冶炼方法,（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,K Ca Na Mg Al Zn Fe Sn Pb (H) Cu Hg Ag Pt Au,物理提取法,（2）热分解法（适合一些不活泼金属）,K Ca Na Mg Al Zn Fe Sn Pb (H) Cu Hg Ag Pt Au,热分解法,2HgO = 2Hg + O2 ,2Ag2O = 4Ag + O2 ,（3）电解法（适合一些非常活泼金属）,K Ca Na Mg Al Zn Fe Sn Pb (H) Cu Hg Ag Pt Au,MgCl2 (熔融) = Mg + Cl2 ,电解,2A
3、l2O3 (熔融) = 4Al + 3O2 ,电解,冰晶石,2NaCl (熔融) = 2Na + Cl2 ,电解,电解法,（4）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,K Ca Na Mg Al Zn Fe Sn Pb (H) Cu Hg Ag Pt Au,热还原法,铝热反应 实验41,注意观察现象,1、镁条的作用？2、氯酸钾的作用？,其它的铝热反应：,铝是常用的还原剂，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。,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
4、,地球上的金属资源是有限的，必须合理开发和利用矿产资源，加强金属资源的回收和再利用。,K Ca Na Mg Al Zn Fe Sn Pb (H) Cu Hg Ag,电解法,热还原法,热分解法,二、海水资源的开发和利用,a、海洋生物资源,海洋资源,b、海洋中的矿产资源,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,c、海水中的化学资源,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、N
5、aCl、MgCl2 . 海底金属结核矿、石油 水 : （水资源及各种溶解的盐类,.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,1.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）,海水的淡化：,（1）海水淡化的途径:从海水中提取淡水从海水中分离出盐 （2）海水淡化的方法:蒸 馏 法电渗析法离子交换法,蒸馏法所用的装置及原理,原理：加热到水的沸点， 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,进,冷却水 出,用高分子分离膜淡化海水,海水中溶解和悬浮有大量的无机物和有机物，按含量计，H、O、Cl、Na、K、Mg、Ca、S、C、F、B、Br、
6、Sr等元素超过总量的99，其他为微量元素，总计含有80多种元素。,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,灼烧,残渣,含I-的溶液,稀H2SO4H2O2,含I2的溶液,含I2的有机溶液,萃取,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P9
7、1页资料卡片海水提溴。）,1、推测海水提溴的步骤； （1）用蒸馏法将海水浓缩。用硫酸将浓缩的海水酸化。 （2）向酸化的海水中通入适量的氯气，使溴离子转化为溴单质。2NaBr + Cl2 = Br2 + 2NaCl （3）向含溴单质的水溶液中通入空气和水蒸气，将溴单质吹入盛有二氧化硫溶液的吸收塔内。转换为氢溴酸。Br2 + SO2 + 2H2O = 2HBr + H2SO4 （4）向吸收塔中溶液内通入适量的氯气。最后经蒸馏可得液溴 (用CCl4萃取)2HBr + Cl2 = Br2 + 2HCl,浓缩海水,溴单质,氢溴酸,单质溴,海水提溴流程：,为什么不直接用经步骤得到的含溴的海水进行蒸馏得到液溴，而要经过“空气吹出、SO2吸收、氯气氧化，然后再进行蒸馏制取液溴”？,
