年高中化学 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课件2 新人教必修2.ppt

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1、第一节 开发利用金属矿物和海水资源2021/8/8 星期日12021/8/8 星期日2金金银铂陨铁赤赤铁铁矿矿磁磁铁铁矿矿黄黄铁铁矿矿孔孔雀雀石石菱菱镁镁矿矿铝铝土土矿矿氯氯化化钠钠游游离离态金金属属矿化化合合态金金属属矿黄黄铜矿2021/8/8 星期日3金银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：铜一、金属矿物的开发利用一、金属矿物的开发利用2021/8/8 星期日4思考：分析一下这是什么原因呢？不活泼的金属最早使用，因为简单的冶炼不活泼的金属最早使用，因为简单的冶炼技术就可以冶炼不活泼的金属！而活泼金属技术就可以冶炼不活泼的金属！而活泼金属则不然，需要的冶炼技术较为

2、复杂！则不然，需要的冶炼技术较为复杂！2021/8/8 星期日51、金属活动性顺序、金属活动性顺序K Ca Na Mg Al Zn Fe Sn Pb(H)Cu Hg Ag Pt Au一、金属冶炼的原理一、金属冶炼的原理2021/8/8 星期日62、“金属的冶炼”的定义是什么？将金属从其化合物中还原出来用于生产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。金属的冶炼。2021/8/8 星期日73.你知道从金属矿物中冶炼金属你知道从金属矿物中冶炼金属,一般一般要经过哪些步骤要经过哪些步骤?矿石富集矿石富集金属冶炼金属冶炼金属精

3、炼金属精炼金属冶炼的步骤金属冶炼的步骤:4.“金属的冶炼”的实质是什么？2021/8/8 星期日8金属冶炼的实质金属冶炼的实质 金属元素：金属元素：化合态化合态 即：即：Mn+ne-M得到电子得到电子游离态游离态2021/8/8 星期日9冶炼金属的方法依据冶炼金属的方法依据 要根据金属的活动性顺序不同，采取不同的冶炼方法2021/8/8 星期日10浪淘沙浪淘沙 -刘禹刘禹锡日照澄洲江日照澄洲江雾开开,涛金女伴涛金女伴满江隈江隈.美人首美人首饰侯王印侯王印,尽是沙中海底来尽是沙中海底来.二、金属冶炼的方法二、金属冶炼的方法1、物理方法：、物理方法：2021/8/8 星期日11淘金原理淘金原理 刚

4、果手工金果手工金矿开采开采马达加斯加街达加斯加街头淘金者淘金者原理是是:金的金的质量量较沙沙重重,在淘去粗沙后在淘去粗沙后,用水用水银滚动吸附金吸附金,水水银是是已知唯一可以粘附金的已知唯一可以粘附金的物物质.2021/8/8 星期日122、化学方法、化学方法、热分解法：、热分解法：2HgO=2Hg+O22Ag2O=4Ag+O2古代炼丹术家葛洪，曾经在他的著作古代炼丹术家葛洪，曾经在他的著作抱朴子抱朴子中记载有中记载有“丹砂烧之成水银丹砂烧之成水银”2021/8/8 星期日13、热还原法、热还原法CuO+H2=Cu+H2O2CuO+C=2Cu+CO2Fe2O3+3CO=2Fe+3CO22021

5、/8/8 星期日14铝热反应活泼金属也可以做还原剂，把相对不活泼的金属置换出来，例如：铝 2021/8/8 星期日15实验实验4-1 铝热反应铝热反应现象现象原理原理镁条剧烈燃烧，发出白光，导致混合物镁条剧烈燃烧，发出白光，导致混合物剧烈反应，发出强光，有红热的熔融物生成。剧烈反应，发出强光，有红热的熔融物生成。2Al+Fe2O3=2Fe+Al2O3高温高温镁条为镁条为引燃剂引燃剂氯酸钾为氯酸钾为助燃剂助燃剂铝热剂：铝热剂：铝与氧铝与氧化铁的混合物化铁的混合物2021/8/8 星期日163MnO2+4Al=3Mn+2Al2O3高温高温Cr2O3+2Al=2Cr+Al2O3高温高温3Co3O4+

6、8Al=9Co+4Al2O3高温高温其它铝热反应其它铝热反应 2021/8/8 星期日17应用：应用：(1)(1)焊接钢轨，焊接钢轨，(2)(2)冶炼金属。冶炼金属。2021/8/8 星期日18 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。1886年，在铝的历史上又是一个里程碑。这一年美国的大学生霍尔和法国大学年，在铝的历史上又是一个里程碑。这一年美国的大学生霍尔和法国大学生埃罗，都各自独立地研究出电解制铝法。生

7、埃罗，都各自独立地研究出电解制铝法。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，当然还是有很多其它杂质的）中冶炼铝的技术了，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。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。Al2021/8/8 星期日19、电解法：电解法：MgCl2（熔融）（熔融）=Mg+Cl2电解电解电解电解2Al2O3（熔融）（熔融）=4Al+3O2冰晶石冰晶石电解电解2NaCl（熔融）（熔融）=2Na+Cl22021/8/8 星期日20请结合金属活泼性顺序表总结请

8、结合金属活泼性顺序表总结金属冶炼方法的一般规律：金属冶炼方法的一般规律：强强弱弱强强弱弱电解法电解法热还原法热还原法热分解法热分解法金属的活金属的活动顺动顺序序 K Ca Na Mg AlZn Fe Sn Pb CuHg Ag Pt Au金属原子失金属原子失电电子能力子能力金属离子得金属离子得电电子能力子能力主要冶主要冶炼炼方法方法物物理理方方法法2021/8/8 星期日21小试牛刀小试牛刀1在冶金工业上，均不能用通常化学在冶金工业上，均不能用通常化学 还原剂制得的金属组是还原剂制得的金属组是 （）ANa、Mg、Al BNa、K、Zn CFe、Cu、Ag DNa、Ca、CuA2021/8/8

9、星期日222目前，工业上冶炼铝通常采用的目前，工业上冶炼铝通常采用的方法是方法是（）ACO或氢气还原法或氢气还原法B铝热反应法铝热反应法C电解法电解法D热分解法热分解法C2021/8/8 星期日23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 2021/8/8 星期日241下列叙述正确的是（下列叙述正确的是（）A工业上用电解熔融氯化钠的工业上用电解熔融氯化钠的方法制取钠方法

10、制取钠 B钠加入氯化镁的饱和溶液中钠加入氯化镁的饱和溶液中可以制取金属镁可以制取金属镁 C电解冶炼铝的原料是氯化铝电解冶炼铝的原料是氯化铝 D碳在高温下能还原氧化铝中的铝碳在高温下能还原氧化铝中的铝A效果检测2021/8/8 星期日252.冶炼金属一般有下列四种方法：冶炼金属一般有下列四种方法：焦炭法，焦炭法，水煤气（或水煤气（或H2或或CO）法，）法，活泼金属置换法，活泼金属置换法，电解法。四种方法在工业上均有电解法。四种方法在工业上均有应用。古代有（应用。古代有（）火烧孔雀石法炼铜，（）火烧孔雀石法炼铜，（）湿法炼铜，现代有）湿法炼铜，现代有（）铝热法炼铬，（）铝热法炼铬，（）从光卤石（）

11、从光卤石（KClMgCl26H2O）中炼镁，）中炼镁，对它们的冶炼方法分析不正确的是（对它们的冶炼方法分析不正确的是（）A（）用）用 B（）用）用C（）用）用 D（）用）用B解析：解析：（）符合符合（）符合符合（）符合符合（）先从光卤石中提取）先从光卤石中提取MgCl2，再电解，再电解MgCl2，符合，符合答案：答案：B2021/8/8 星期日26 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

12、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。但铝摄入过多却是对人体有害的，经研究表明，铝但铝摄入过多却是对人体有害的，经

13、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。知识拓展2021/8/8 星期日27金属矿石金属矿石黄铜矿黄铜矿 CuFeS2菱镁矿菱镁矿 MgCO3萤石萤石 CaFCaF2 2 2021/8/8 星期日28表表4-1 常见金属的冶炼原理常见金属的冶炼原理金属金属冶炼原理冶炼原理FeFe2O3+3CO=2Fe+3CO2(高炉炼铁高炉炼铁)Fe2O3+2Al=2Fe+Al2O3(铝热法炼铁铝热法炼铁)高温高温高温高温Cu

14、Cu2S+O2=2Cu+SO2(火法炼铜火法炼铜)Fe+CuSO4=FeSO4+Cu(湿法炼铜湿法炼铜)高温高温MgMgO+C=Mg+COMgCl2(熔融熔融)=Mg+Cl2高温高温Al2Al2O3(熔融熔融)=4Al+3O2电解电解冰晶石冰晶石Na2NaCl(熔融熔融)=2Na+Cl2电解电解电解电解2021/8/8 星期日29三、金属的回收和环境保护三、金属的回收和环境保护回收金属的意义：回收金属的意义：（1）节约矿物资源；）节约矿物资源；（2）节约能源；）节约能源；（3）减少环境污染）减少环境污染2021/8/8 星期日30 海洋约占地球表面积的海洋约占地球表面积的71%71%海洋是人类

15、赖以生存的资源宝库海洋是人类赖以生存的资源宝库 二、海水资源的开发利用二、海水资源的开发利用2021/8/8 星期日31海洋生物资源2021/8/8 星期日32海底矿产资源海底矿产资源 大陆架的浅海海底：大陆架的浅海海底：石油、天然气、煤、硫、磷等石油、天然气、煤、硫、磷等 近岸带的滨海砂矿：近岸带的滨海砂矿：砂、贝壳等建筑材料和金属矿产砂、贝壳等建筑材料和金属矿产 多数海盆中：多数海盆中：深海锰结核深海锰结核海洋油、气开发2021/8/8 星期日33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2021/8/8 星期日34海水资源海水资源其他

16、资源其他资源物质物质海海洋洋资资源源能量能量获得获得2021/8/8 星期日35资料资料2021/8/8 星期日36海水提海水提Mg海水淡化海水淡化海水提取海水提取NaClBr2的提取的提取海水综合利用联合工业体系一例海水综合利用联合工业体系一例2021/8/8 星期日37任务任务1 1：海水的淡化：海水的淡化：蒸馏法蒸馏法加入沸石加入沸石或碎瓷片或碎瓷片温度计水温度计水银球处于银球处于支管口处支管口处水，下水，下进上出进上出液体体积液体体积不超过烧不超过烧瓶体积瓶体积1/3原理：加热到水的沸点，液态水变为水蒸汽原理：加热到水的沸点，液态水变为水蒸汽与海水中的盐分离，水蒸汽冷凝得到淡水与海水中

17、的盐分离，水蒸汽冷凝得到淡水蒸馏适用于分离哪些混合物？蒸馏适用于分离哪些混合物？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、电渗析法电渗析法、离子交换法离子交换法等。等。2021/8/8 星期日38任务二：知识回顾任务二：知识回顾 海水中提取海水中提取NaCl2021/8/8 星期日39设计海水提取设计海水提取NaClNaCl的可行性方案的可行性方案 粗盐粗盐（含（含Ca2+、Mg2+、SO42-、泥沙等杂质）、泥沙等杂质）泥沙泥沙（）（）加（加（）除（除（）精盐精盐任务二：知识回顾任务二：知识回顾 海水中提取海水中提取NaCl2021/8/8 星期日40粗盐中的杂质粗盐中的杂质：泥

18、沙、泥沙、Ca2+、Mg2+、SO42-除杂试剂：除杂试剂：Na2CO3NaOH BaCl2试剂加入顺序：试剂加入顺序：基本原则：基本原则：先加先加BaCl2,后加后加Na2CO3粗盐的提纯粗盐的提纯2021/8/8 星期日41物质物质提纯提纯的方案设计一般思路：的方案设计一般思路：分分析析混混合合物物的的组组成成根据杂根据杂质的特质的特点选择点选择除杂试除杂试剂剂和和分分离方法离方法所加试所加试剂的剂的顺顺序序、用用量量及及过过量量后如后如何处理何处理2021/8/8 星期日42 思考与交流：思考与交流：如何将海水中的溴离子转变成溴单质？如何将海水中的溴离子转变成溴单质？1 1、设计海水提溴

19、的实验流程图；、设计海水提溴的实验流程图；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Br2HBr溶液溶液Br2通入通入Cl2通入空气，通入空气，SO2吸收吸收通入通入Cl2任务三：任务三：知识应用知识应用 海水中提取海水中提取BrBr2 22021/8/8 星期日432NaBr+Cl2=Br2+2NaCl2H2O+Br2+SO2=H2SO4+2HBr2HBr+Cl2=Br2+2HCl海水提海水提BrBr2 2的实验室模拟装置的实验室模拟装置-是是空气吹出法空气吹出法 2021/8/8 星期日44思考：思考：1 1、用什么方法提取反应、用什么方法提取反应后溶液中的溴单

20、质？实验室后溶液中的溴单质？实验室提取溴单质所用主要仪器是什么？提取溴单质所用主要仪器是什么？思考思考2 2：萃取：萃取BrBr2 2、I I2 2常用的萃取剂是什么？它们在萃取剂中一般常用的萃取剂是什么？它们在萃取剂中一般呈现什么颜色？呈现什么颜色？碘碘的的有有机机溶溶液液紫红紫红溴溴的的有有机机溶溶液液2021/8/8 星期日45海水海水镁镁飞机飞机镁被誉为镁被誉为“国防金属国防金属”，60%的镁从海水提的镁从海水提取取任务四：任务四：知识拓展知识拓展 从海水中提取从海水中提取镁镁2021/8/8 星期日46工业从卤水中提取镁的工艺流程图：工业从卤水中提取镁的工艺流程图：卤水池卤水池含含M

21、g2+、Br-沉淀池沉淀池生成石灰乳池生成石灰乳池过滤过滤中和池中和池盐酸盐酸浓缩浓缩结晶结晶脱水脱水MgClMgCl2 2固体固体电解池电解池加热熔融加热熔融MgMg任务四：任务四：知识拓展知识拓展 从海水中提取从海水中提取Mg思考：思考：1 1、上述流程中，各个池子中发生了那些化学反应？、上述流程中，各个池子中发生了那些化学反应？2、上述过程中富集的、上述过程中富集的Mg2+方法方法,写出离子方程式？写出离子方程式？Mg2+转化成转化成Mg在哪个池子中发生的，写出化学方程式？在哪个池子中发生的，写出化学方程式？2021/8/8 星期日47海海水水蒸发蒸发结晶结晶 H2O 粗盐粗盐 精盐精盐 Na 卤水卤水 Br2 HBr Br2 Mg(OH)2 MgCl2 Mg归纳提升归纳提升用到了那些分离、提纯的方法那？用到了那些分离、提纯的方法那？2021/8/8 星期日48谈本节课的收获你的收获谈本节课的收获你的收获海水资源海水资源物质物质能量能量变化变化提取物质的一般过程和方法提取物质的一般过程和方法2021/8/8 星期日49未来海洋空间利用2021/8/8 星期日502021/8/8 星期日51