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1、一、金属矿物的开发利用一、金属矿物的开发利用黄铜矿黄铜矿赤铁矿赤铁矿铝矿铝矿锰矿锰矿钨矿钨矿锌矿锌矿一、金属矿物的开发利用一、金属矿物的开发利用1 1、金属元素的存在：、金属元素的存在： 除了金、铂等极少数金属外，绝除了金、铂等极少数金属外，绝大多数金属以化合物的形式存在于大多数金属以化合物的形式存在于自然界。自然界。 冶炼金属的实质是用还原的方冶炼金属的实质是用还原的方法使金属化合物中的金属离子得法使金属化合物中的金属离子得到电子变成金属原子。到电子变成金属原子。n+M得得电子电子M （被还原）被还原）金属活动性顺序金属活动性顺序K Ca Na Mg Al Zn Fe Sn Pb (H) C
2、u Hg Ag Pt Au金属活动性逐渐减弱金属活动性逐渐减弱金属离子的得电子能力逐渐增强金属离子的得电子能力逐渐增强金属冶炼的方法金属冶炼的方法 （2）热分解法）热分解法（适合一些不活泼金属）（适合一些不活泼金属）2HgO = 2Hg + O2 加热加热2Ag2O = 4Ag + O2 加热加热（1）物理提取法：）物理提取法： 适用于极不活泼的金属适用于极不活泼的金属Pt、Au（3）热还原法（适用于大部分金属）热还原法（适用于大部分金属）CuO+H2 = Cu + H2O Fe2O3+3CO = 2Fe + 3CO2高温高温铝铝热反应热反应实验实验41 注意观察现象注意观察现象反应现象：镁镁
3、条条剧剧烈烈燃燃烧烧，放放出出大大量量热热，发发出出耀耀眼眼白白光光，纸纸漏漏斗斗内内剧剧烈烈反反应应，纸纸漏斗被烧穿，有熔融物落入沙中。漏斗被烧穿，有熔融物落入沙中。Fe2O3+2Al = 2Fe + Al2O3高温高温铝热剂铝热剂 铝铝还原剂还原剂（活泼金属（活泼金属可作还原剂）可作还原剂）3MnO2+4Al = 3Mn+ 2Al2O3高温高温Cr2O3+2Al = 2Cr + Al2O3高温高温3Co3O4+8Al = 9Co + 4Al2O3高温高温其它的铝热反应：其它的铝热反应：应用：应用：(1)(1)焊接钢轨，焊接钢轨，(2)(2)冶炼金属。冶炼金属。 由于早期炼铝十分困难，所以铝
4、的价格十分昂贵，一度超越金银之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。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，艺不断改进，现在人们已经熟练掌握了从铝土矿（现在人们已经熟练掌握了从铝土矿（主要成主要成 分是分是Al2O3，当然还是有很多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
5、户。降千丈，走入千家万户。（4）电解法（适合一）电解法（适合一些非常活泼金属些非常活泼金属） MgCl2 (熔融熔融) = Mg + Cl2 电解电解2Al2O3 (熔融熔融) = 4Al + 3O2 电解电解冰晶石冰晶石2NaCl (熔融熔融) = 2Na + Cl2 电解电解 今天铝的产量已经仅次于钢铁了，铝及铝合金成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，铝在工业上被称为为现代文明不可缺少的金属，铝在工业上被称为“钢精钢精”，是因为它的合金不但轻，而且强度足以替，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，代钢铁，铝除了用
6、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，美国的阿波罗合金制成，美国的阿波罗1111号，宇宙飞船所用的号，宇宙飞船所用的金属材料中，铝及合金金属材料中，铝及合金75%75%左右，可以说人类送上左右，可以说人类送上太空的金属中，铝是最多的了。太空的金属中，铝是最多的了。注意：正常人的人体，每注意：正常人的人体，每7070公斤体重约含公斤体重约含6161毫克铝。毫克铝。 但但铝摄入铝摄入过多却是对人体有害的，经研究表明，铝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元素能渗入
7、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信息功能的有机碱反应，导致神经系统传递信息受阻，导致神经系统传递信息受阻，引起老年痴呆。引起老年痴呆。镁在地壳中含量只有铝镁在地壳中含量只有铝的四分之一，而且镁比的四分之一，而且镁比铝更加活泼，所以要想铝更加活泼，所以要想矿物质中获取镁，代价矿物质中获取镁，代价比铝更高。比铝更高。海洋中含有大量的氯化海洋中含有大量的氯化镁，海水又咸又苦镁，海水又咸又苦。咸是咸是因为含有氯化钠，因为含有氯化钠，苦是因为含有氯化镁苦是因为含有氯化镁，同样道理，粗盐易潮同样道理，粗盐易潮解是因为其中含有较解是因为其中含有较多的氯化镁，而氯化多的氯化镁，而氯化镁
8、易吸水。镁易吸水。据据估算，假如每年从海水中提取估算，假如每年从海水中提取1亿吨镁再过亿吨镁再过一百万年，海水中镁的含量也只会从目前的一百万年，海水中镁的含量也只会从目前的0.13%降低到降低到0.12%，即只减少了万分之一。，即只减少了万分之一。可谓取之不尽，用之不竭。可谓取之不尽，用之不竭。K Ca Na Mg Al Zn Fe Sn Pb（H）Cu Hg Ag金属活动性（还原性）：金属活动性（还原性）：强强弱弱电解法电解法热热还原法还原法热热分解法分解法K Ca Na Mg Al Zn Fe Sn Pb（H）Cu Hg Ag离子的氧化性离子的氧化性弱弱强强K Ca Na Mg Al Zn
9、 Fe Sn Pb (H) Cu Hg AgPt Au电解法电解法热还原法热还原法热分解法热分解法物理提取法物理提取法人类最早发现和应用的金属分别是：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高温高温铜是人类第一种大量使用的金属，结束了铜是人类第一种大量使用的金属，结束了漫长的漫长的“石器时代石器时代”. 在在公公元元前前6000年年到到7000年年左左右右，人人类类开开始始迈迈进进了了象象征征古古代代文文明明开开端的端的“铜器时代铜器时代”。铜铜 镜镜汉武帝时铜币汉武帝时铜币先秦刀币先秦刀币 我国古代
10、炼铁工业长期领先于世界，我们在西汉初时已经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，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，南宋末年的工匠又掌握了用焦炭炼铁，而欧洲最早的英国直到南宋末年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。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古代中国劳动人民用木炭炼铁 19961996年之后，我国再度成为钢铁产量最大年之后，我国再度成为钢铁产量最大的国家。的国家。4 4、合理开发和利用矿物资源的途径：、合理开发
11、和利用矿物资源的途径：金属铝的回收与利用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：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、提高金属矿物的利用率2、减少金属的使用量、减少金属的使用量3、加强金属资源的回收和再利用、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、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、下列各种冶炼方法中，可以制得 相应金属的是（相应金属的是（ ）A、加热氧化铝、加热氧化铝 B、加热碳酸钙、加热碳酸钙C、电解熔融氯化钠、电解熔融氯化钠 D、氯化钠与铝粉高温共热、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、根
12、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：及性质，推测制取下列金属最适宜的方法：Na Zn Hg Au C电解法电解法加热还原法加热还原法加热分解法加热分解法物理提取法物理提取法 第一节第一节 开发利用金属资源和海水资源开发利用金属资源和海水资源 二、海水资源的开发和利用二、海水资源的开发和利用 为什么日韩在独岛问为什么日韩在独岛问题上互不相让题上互不相让? ?问题与讨论：问题与讨论： 韩国方面称独岛，韩国方面称独岛，日本方面称竹岛。面积日本方面称竹岛。面积为为18.618.6平方千米，四周平方千米，四周海域是一片丰饶的渔场，海域是一片丰饶的渔场，海底还蕴藏着比较丰富
13、海底还蕴藏着比较丰富的油气田。的油气田。 问题与讨论问题与讨论 海水中蕴含着丰富的水资源和化学资源，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。世纪人类将重点开发海洋资源。含含80多种元素，以氢、氧、多种元素，以氢、氧、氯、钠、镁、硫、钙、钾等氯、钠、镁、硫、钙、钾等较多。被称为较多。被称为“元素的故乡元素的故乡”。海水中铀多达海水中铀多达45亿吨亿吨是已知陆地铀矿储量是已知陆地铀矿储量的的4500倍。氘有倍。氘有50亿亿吨足够人类用上千万吨足够人类用上千万年年海水中的化学资源海水中的化学资源海洋中的矿产资源海洋中的矿产资源 从太空观察地球，看到地球上有七从太空观察地球
14、，看到地球上有七片陆地片陆地“漂浮漂浮”在一大片蓝色的海洋之中在一大片蓝色的海洋之中海洋是“历史留给人类人类的资源储备”海洋是美丽的，海洋是美丽的， 也是也是富饶的富饶的 海水资源的广泛性：海洋约占地球表面积71%海洋中的资源 ：动物动物:（鱼类、海狮、海马、贝类（鱼类、海狮、海马、贝类植物植物:（海草、海带（海草、海带矿物矿物:（各种盐、（各种盐、NaCl、MgCl2 . 海底金属结核矿、石油海底金属结核矿、石油水水 : （水资源及各种溶解的盐类（水资源及各种溶解的盐类海水中的水海水中的水1.3X109 亿亿吨吨 占地球总水量占地球总水量97% （3%在陆地、淡水）在陆地、淡水）海水中除了水
15、以外，还含有海水中除了水以外，还含有80多种元素，多种元素，有的含量很大（如有的含量很大（如NaCl ）有的含量很少）有的含量很少（如（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）海水资源的利用海水水资源的利用海水化学资
16、源的利用图4-5 海水综合利用联合工业体系一例1、从海水中提取淡水、从海水中提取淡水海水淡化海水淡化 海水淡化的方法主要有海水淡化的方法主要有蒸馏法蒸馏法、电渗电渗析法析法、离子交换法离子交换法等。等。 海水蒸馏原理示意图海水蒸馏原理示意图进进出出原理：原理：加热到水的加热到水的沸点，液态沸点，液态水变为水蒸水变为水蒸气与海水中气与海水中的盐分离，的盐分离，水蒸汽冷凝水蒸汽冷凝得到淡水。得到淡水。太阳能蒸发海水示意图：太阳能蒸发海水示意图： 2、海水晒盐（、海水晒盐（煮海为盐）煮海为盐）海水提海水提镁镁的步骤为：的步骤为：贝壳贝壳 生石灰生石灰 石灰乳石灰乳 氢氧化镁氢氧化镁 氯化镁氯化镁 镁
17、镁写出有关的化学反应方程式：写出有关的化学反应方程式： a a、 ； b b、 ； c c、 ； d d、 ； e e、 。煅烧煅烧 a a水水 b b海水海水 c cde大陆架的浅海海底有：石油、大陆架的浅海海底有：石油、天然气、煤、硫、磷等；天然气、煤、硫、磷等；近岸带的滨海有：砂矿、贝壳近岸带的滨海有：砂矿、贝壳等建筑材料和金属矿产；等建筑材料和金属矿产；多数海盆中有：深海锰结核。多数海盆中有：深海锰结核。知识拓展：知识拓展：海底矿产资源海底矿产资源海洋石油、天然气开发海洋石油、天然气开发海洋能源的利用海洋能源的利用具有开发价值的：潮汐发电和波浪发电具有开发价值的：潮汐发电和波浪发电 此
18、外，铀和重水目前是核能开发的重要原料，从此外，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。海水中提铀和重水对一个国家来说具有战略意义。A 科学探究：科学探究：如何证明海带中有碘离子？如何证明海带中有碘离子？ 阅读阅读P P9191实验实验4-2 4-2 化学方程式：化学方程式：2KI + H2O2 + H2SO4= I2+ K2SO4 + 2H2O海海带带提提碘：碘：海海带带海海带灰带灰溶解过滤溶解过滤灼烧灼烧残渣残渣含含I- -的溶液的溶液稀稀H2SO4 H2O2含含I2的溶液的溶液含含I2的有机溶液的有机溶液萃取萃取证明海带中含有碘，有以下步骤证明海带中
19、含有碘，有以下步骤灼烧海带至完全生成灰，停止加热，冷却；灼烧海带至完全生成灰，停止加热，冷却；在滤液中滴加稀在滤液中滴加稀H H2 2SOSO4 4及及H H2 2O O2 2，然后加入几滴，然后加入几滴淀粉溶液；淀粉溶液；用剪刀剪碎海带，用酒精润湿，用剪刀剪碎海带，用酒精润湿，放入坩埚中；放入坩埚中； 海带灰转移到小烧杯，加蒸海带灰转移到小烧杯，加蒸馏水，搅拌、煮沸、过滤馏水，搅拌、煮沸、过滤. .(1)(1)合理的步骤是合理的步骤是_(2)(2)证明含碘的步骤是证明含碘的步骤是_, _, 现象是现象是_, _, 反应的离子方程式是反应的离子方程式是 _滴入淀粉溶液，溶液滴入淀粉溶液，溶液变
20、蓝变蓝2I- + 2H+ +H2O2 I2+2H2O 思考与交流：思考与交流： 如如何何将将海海水水中中的的溴溴离离子子转转变变成成溴溴单单质质？阅阅读读教教材材P91页资料卡片页资料卡片海水提溴。海水提溴。1 1、推测海水提溴的步骤和实验装置；、推测海水提溴的步骤和实验装置； 2 2、写出相关的化学方程式。、写出相关的化学方程式。浓缩海水浓缩海水溴单质溴单质氢溴酸氢溴酸单质溴单质溴通入通入Cl2通入空气，通入空气，SO2吸收吸收通入通入Cl22NaBr + Cl2= Br2+2NaCl2H2O + Br2+SO2= H2SO4+2HBr2HBr + Cl2= Br2+2HCl海水提溴的实验室模拟装置海水提溴的实验室模拟装置
