《四一节开发利用金属矿物和海水资源》PPT课件.ppt

第一课时4.1.1金属矿物的开发利用 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：学科网CuCu2 2（OHOH）2 2COCO3 3 =2CuO +H =2CuO +H2 2O +O +COCO2 2 C +2CuO =COC +2CuO =CO2 2 +2Cu2Cu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60006000年年到到70007000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开端的明开端的“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这是英法联军洗这是英法联军洗劫焚毁世界建筑劫焚毁世界建筑史上最杰出的园史上最杰出的园林林圆明园后圆明园后，被劫掠到国外，被劫掠到国外的珍贵文物的珍贵文物铜虎头铜虎头，20002000年在香港被年在香港被拍卖。由中国派拍卖。由中国派员出高价将其赎员出高价将其赎回。回。记住我们的国耻：中国还有上百万件珍贵文物流失海外记住我们的国耻：中国还有上百万件珍贵文物流失海外 我国古代炼铁工业长期领先于世界，我们在我国古代炼铁工业长期领先于世界，我们在西汉西汉初时初时已经懂得用已经懂得用木炭与铁矿石混合高温冶炼生铁木炭与铁矿石混合高温冶炼生铁，领先，领先欧洲一千余年，南宋末年的工匠又掌握了用焦炭炼铁，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而欧洲最早的英国直到500500年后（相当于清朝乾隆末年），年后（相当于清朝乾隆末年），才掌握这一技术。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学科网 冶炼金属的实质是用还原的方法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到使金属化合物中的金属离子得到电子变成金属原子。电子变成金属原子。将金属从其化合物中还原出来用于生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产和制造各种金属材料的过程在工业上称为金属的冶炼。为金属的冶炼。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 AuK 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1 1、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2 2、物理提取法：适用于极不活泼的、物理提取法：适用于极不活泼的金属金属PtPt、AuAu3 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高温高温Fe2O3+3CO=2Fe+3CO2 高温高温铝热反应铝热反应实验实验4 41 1 注意观察现象注意观察现象反应现象：镁镁条条剧剧烈烈燃燃烧烧，放放出出大大量量的的热热，火火星星四四射射，发发出出耀耀眼眼的的白白光光，纸纸漏漏斗斗被被烧烧穿穿，有有红红热热熔熔融融物物落落入入沙沙中中，冷冷却却后后变变成成黑黑色色固固体。体。Fe2O3+2Al=2Fe+Al2O3高温高温1 1、镁条的作用是什么？、镁条的作用是什么？2 2、氯酸钾的作用是什么？、氯酸钾的作用是什么？铝热剂铝热剂问题问题FeFe2 2O O3 3+2Al=2Fe+Al+2Al=2Fe+Al2 2O O3 3高温高温其其它它铝铝热热反反应应 3MnO3MnO2 2+4Al=3Mn+2Al+4Al=3Mn+2Al2 2O O3 3高温高温CrCr2 2O O3 3+2Al=2Cr+Al+2Al=2Cr+Al2 2O O3 3高温高温3V3V2 2O O5 5+10Al=6+10Al=6V V+5Al+5Al2 2O O3 3高温高温结论：结论：铝也是还原剂，在一定的条件下与某些金铝也是还原剂，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。些活泼的金属也可作还原剂。铝热反应的应用铝热反应的应用 铝热反应的原理可以应用在生产上，如铝热反应的原理可以应用在生产上，如用于用于焊接钢轨焊接钢轨等。在冶金工业上也常用这一反应等。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、锰原理，使铝与金属氧化物反应，冶炼钒、铬、锰等等 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，直至银之上，直至1919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 艺不断改艺不断改进，现在人们已经熟练掌握了从铝土矿（进，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AlAl2 2O O3 3，当然还是有，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。也一降千丈，走入千家万户。4 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K Ca Na Mg AlK Ca Na Mg Al Zn Fe Sn Pb (H)Cu Zn Fe Sn Pb (H)Cu Hg AgHg AgPt AuPt 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金属的化学性质和冶炼方法金属的化学性质和冶炼方法小结：小结：（1 1）热分解法热分解法适用于金属活动顺序中适用于金属活动顺序中氢氢以后的金属冶炼或精炼。以后的金属冶炼或精炼。（2 2）热还原法热还原法适用于金属活动顺序适用于金属活动顺序中部中部的金属冶炼的金属冶炼（3 3）电解电解熔盐或氧化物法选用于钾、钠、熔盐或氧化物法选用于钾、钠、钙、铝等钙、铝等活泼金属活泼金属的冶炼。的冶炼。K K Ca Ca Na Na Mg Mg AlAl Zn Zn Fe Fe Sn Sn Pb Pb (H)(H)Cu Cu Hg Hg AgAg Pt AuPt Au 电电解解法法 热热还还原原法法 热分解法热分解法 物理提取法物理提取法1 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 A、加热氧化铝、加热氧化铝 B B、加热碳酸钙、加热碳酸钙C C、电解熔融氯化钠、电解熔融氯化钠 D D、氯化钠与铝粉高温共热、氯化钠与铝粉高温共热2 2、根据金属在金属活动顺序表中的位置、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：及性质，推测制取下列金属最适宜的方法：NaNa Zn Zn HgHg Au C 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二课时4.1.2海水资源的开发利用 THANK YOUSUCCESS2024/1/28 周日21可编辑二、海水资源的开发和利用 从太空观察地球，看到地球上有七从太空观察地球，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 海洋生物资源海洋生物资源含含8080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4545亿吨亿吨是已知陆地铀矿储量是已知陆地铀矿储量的的45004500倍。氘有倍。氘有5050亿亿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1.1.海水资源的广泛性海水资源的广泛性：u海洋约占地球表面积海洋约占地球表面积71%71%u海洋中的资源海洋中的资源 ：u动物动物:（鱼类、海狮、海马、贝类（鱼类、海狮、海马、贝类u植物植物:（海草、海带（海草、海带u矿物矿物:（各种盐、（各种盐、NaClNaCl、MgClMgCl2 2.海底金属结核矿、石油海底金属结核矿、石油u水水 :（水资源及各种溶解的盐类（水资源及各种溶解的盐类u海水中的水海水中的水1.3X1.3X10109 9 亿亿吨吨 u占地球总水量占地球总水量97%97%（3%3%在陆地、淡水）在陆地、淡水）u海水中除了水以外，还含有海水中除了水以外，还含有8080多种元素，多种元素，有的含量很大（如有的含量很大（如NaCl NaCl）有的含量很少）有的含量很少（如（如AuAu）2.2.海水资源的多样性海水资源的多样性：u海水中溶解和悬浮大量的无机物和有机物海水中溶解和悬浮大量的无机物和有机物u按含量计：含按含量计：含O O、H H及及ClCl、NaNa、S S、C C、F F、B B、BrBr、SrSr共共1313种元素的质量占总水量的种元素的质量占总水量的99%99%，其余其余1%1%为为7070多种含量微少的元素。多种含量微少的元素。3.3.海水资源的分散性：海水资源的分散性：u海水因为量太大、面太广，大多数元素尽海水因为量太大、面太广，大多数元素尽管总量很大但由于太分散管总量很大但由于太分散 ，含量极微少，含量极微少u如：海水中金元素总含量约为如：海水中金元素总含量约为50000000t50000000t（5 5千万吨）但一顿海水中只含金元素千万吨）但一顿海水中只含金元素0.000004g0.000004g（1010亿分之四克）亿分之四克）（百分之（百分之0.0000040.000004克）克）海水综合利用的重要方向海水综合利用的重要方向 海水综合利用的重要方向是：海水综合利用的重要方向是：海水淡化海水淡化同同化工生产结合、同能源技术结合化工生产结合、同能源技术结合。如从海水中。如从海水中制得的制得的氯化钠氯化钠除食用外，还用作工业原料，如除食用外，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。从海水中制取白粉等含氯化工产品。从海水中制取镁、钾、镁、钾、溴溴及其化工产品，是在传统制盐工业上的发展。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。从海水中获得其他物质和能量具有广阔的前景。例如，例如，铀和重水铀和重水目前是核能开发中的重要原料，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。化学在开发略意义。化学在开发海洋药物海洋药物方面也将发挥越方面也将发挥越来越大的作用。来越大的作用。潮汐能、波浪能潮汐能、波浪能等也是越来越等也是越来越受到重视和开发的新型能源。受到重视和开发的新型能源。2、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。4、海水资源的利用：主要有：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）5、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）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进冷却水冷却水 出出图4-4太阳能蒸发原理示意图6、海水的综合利用（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 2NaCl+2H2NaCl+2H2 2O O 电解电解 H H2 2 +Cl+Cl2 2 +2NaOH +2NaOH 2NaCl 2NaCl（熔融）（熔融）电解电解 2Na+Cl2Na+Cl2 2（5）从海水中制金属镁海水海水蒸发蒸发 MgCl2+Ca(OH)2=Mg(OH)2 +CaCl2k Mg(OH)2 +2HCl =MgCl2 +H2O MgCl MgCl2 2 通电通电 Mg+ClMg+Cl2 2 粗盐粗盐 水、重结晶水、重结晶 精盐精盐母液母液 Mg(OH)2 盐酸、浓缩盐酸、浓缩 MgCl2 H2O 脱水脱水 MgCl2 电解 Mg贝壳贝壳 煅烧煅烧 CaO CaO 水水 石灰石灰乳乳课本P91科学探究科学探究1.1.（6）科学探究1.1.从海水中提取溴从海水中提取溴 (写出有关的化学方程写出有关的化学方程式式)课本资料卡片P91 2 NaBr+Cl2=2 NaCl +Br2 k Br2+SO2+2H2O=2HBr+H2SO4 2HBr+Cl2=2HCl+Br2THANK YOUSUCCESS2024/1/28 周日41可编辑