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1、第四章、化学与自然资源的开发利用 1、开发利用金属矿物和海水资源,一、金属矿物的开发利用,含三价铁的红色石英,自然界中存在着丰富的矿产资源,锰铁矿,蓝 铜 矿,赤 铁 矿,1、金属在自然界的存在形式：,除金、铂等少数金属外，绝大多数的金属元素以化合物的形式存在于自然界。,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，这一过程在工业上叫做金属的冶炼。,Mn+ + ne- = M,2、金属的冶炼方法,（1）加热分解法（适合一些不活泼金属）,2HgO = 2Hg + O2 ,2Ag2O = 4Ag + O2 ,根据金属活泼性的不同，不同的金属采用不同的冶炼方法。,（2）电解法（适合一些非常活
2、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,（3）热还原法（适合大部分金属）,CuO+H2 = Cu + H2O,高温,Fe2O3 + 3CO = 2Fe + 3CO2 ,高温,WO3+3H2 = W+3H2O,高温,常用的还原剂：C、CO、H2、活泼金属 （如：Na、Al）,其他冶炼金属的方法,高温 Cu2S + O2 = 2Cu + SO2（火法炼铜） Fe + CuSO4 = Cu + FeSO4 (湿法炼铜）,K Ca Na Mg AlZZn Fe S
3、n Pb(H)Cu Hg Ag Pt Au 电解法 热还原法 热分 物理提 解法 取法,金属的冶炼方法总结,实验41 3、铝热反应,注意观察现象,反应现象：1、镁条剧烈燃烧，发白光，放出 大量的热， 2、纸漏斗被烧穿，有熔融物掉入沙中。,1、镁条的作用是什么？ 2、氯酸钾的作用是什么？,铝热剂,问题：,与氧气反应放出大量的热，为铝热反应提供热量。,受热分解产生氧气，使镁条继续燃烧提供热量。,铝热反应的应用,用于焊接钢轨，冶炼钒、铬、锰等,3V2O5+10Al = 6V+5Al2O3,高温,（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
4、替金属材料,4、合理开发和利用矿物资源的主要途径,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,电解法,热还原法,热分解法,物理提取法,3、下图表示人类使用不同金属的大致年代。 这个先后顺序跟下列有关的是（ ）,地壳中金属元素的含量；金属活动性顺序 金属的导电性；金属冶炼的难易程度； 金属的延展性； A、 B、 C、 D、,D,4、用铝热法还原下列氧化物，制得金属各 1 mol，消耗铝最少的是（ ）
5、,D,AMnO2 BWO3 CCr2O3 DFe3O4,5、用氢气、碳、一氧化碳分别与等质量的氧化铜在高温下反应，使氧化铜中的铜全部还原出来，至少消耗氢气、碳、一氧化碳的质量之比为（ ） A、1：1：1 B、1：3：14 C、1：6：14 D、2：1：2,B,20,A,6、下列金属冶炼原理类似于 铝热反应的是( ） A3MgCr2O3 = BCOCuO CuCO2,CKClNa(熔融)=NaClK DZnFeSO4=FeZnSO4,3MgO2Cr,高温,21,7、下列各组物质可以选用铝热 反应进行冶炼的是( ）,ANaCl、FeO、Cr2O3,B,BFe2O3、MnO2、Cr2O3 CFe3O
6、4、MnO2、KMnO4 DHgO、MnO2、MgO,贵州省道真中学高一年级课题组,22,开发利用金属矿物和海水资源,第2课时,贵州省道真中学高一年级课题组,23,a、海洋生物资源,海洋资源,贵州省道真中学高一年级课题组,24,b、海洋中的矿产资源,贵州省道真中学高一年级课题组,25,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,贵州省道真中学高一年级课题组,26,1、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
7、、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,贵州省道真中学高一年级课题组,27,2、海水资源的利用：,主要有： 1.海水中水资源的利用 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）,贵州省道真中学高一年级课题组,28,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（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）,贵州省道真中学高一年级课题组
8、,29,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,贵州省道真中学高一年级课题组,30,太阳能蒸发原理示意图,贵州省道真中学高一年级课题组,31,用高分子分离膜淡化海水,贵州省道真中学高一年级课题组,32,利用海水进行循环冷却,天津碱厂海水循环冷却装置,贵州省道真中学高一年级课题组,33,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、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。,贵州省道真中学高一年级课题组,34,3、海水的
9、综合利用,（1）海水制盐生产NaCl （2） NaCl的水溶液制NaOH （3）制金属Na （4）制Na2CO3,2 NaOH + CO2= Na2CO3 + H2O,贵州省道真中学高一年级课题组,35,煮 海,为 盐,贵州省道真中学高一年级课题组,36,海水晒盐,贵州省道真中学高一年级课题组,37,海水浓缩,过滤,蒸发结晶,食盐的提取,贵州省道真中学高一年级课题组,38,从海水中制金属镁,海水蒸发, Mg(OH)2,粗盐,贵州省道真中学高一年级课题组,39,海水提溴,将Br转变为Br2是海水提溴中关键的化学反应。,海水提溴是从海水中提取元素溴的技术。溴及其衍生物是制药业和制取阻燃剂、钻井液等
10、的重要原料，需求量很大。国外从1934年开始海水提溴试验和开发，目前日本、法国、阿根廷和加拿大等国家和地区已建有海水提溴工厂，年产量基本保持在36万吨的水平。中国从1966年开始海水提溴，至今仍处于小型试生产的规模。,贵州省道真中学高一年级课题组,40,从海水中提取溴 (阅读资料卡片，写出有关的化学方程式) 2 NaBr + Cl2 =2 NaCl + Br2 Br2 + SO2 + 2H2O = 2HBr + H2SO4 2HBr + Cl2 = 2HCl + Br2,贵州省道真中学高一年级课题组,41,海水淡化厂兼电厂,贵州省道真中学高一年级课题组,42,海水综合利用联合工业体系一例,贵州
11、省道真中学高一年级课题组,43,赤 潮 现 象,厦 门 近 海,贵州省道真中学高一年级课题组,44,赤 潮,定义: 在一定的条件下,海域中的某些生物在短时间内大量繁殖或聚集的现象,常使海水变红色或褐色. 危害: 污染环境,对海洋养殖业构成极大的威胁.,贵州省道真中学高一年级课题组,45,合理利用海洋资源,保护海洋，不进行近海石油开采。 建立可持续的海洋渔业。 保护海洋生态系统 。 把污水处理后再排入海洋,合理捕捞,严格防止石油外泄.,贵州省道真中学高一年级课题组,46,一位遇上海难的水手,随着木排在海上漂流.他用完了淡水,感到异常的口渴,但是他不喝海水,因为他知道海水会致命,原因( ),A.海水有苦涩味,根本喝不下去. B.海水中含有多种盐,能使肠胃溃烂导致人死亡. C.海水中有多种微生物,有些微生物可以使人死亡. D.海水会造成水分从血液和组织内脱离出来,进入肠胃中,使人脱水死亡.,D,
