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1、第一节 开发利用金属矿物和海水资源 第1课时 金属矿物的开发利用,绝大多数金属元素以什么形态存在于自然界中？,大多数金属元素：化合态,如Na、Fe极少数金属元素：游离态,如Au、Pt,一、金属的冶炼方法1.金属的存在形态：,金属矿石,黄铜矿 CuFeS2,菱镁矿 MgCO3,萤石 CaF2,现代铝、铁合金等多样化的材料,自行车,不锈钢器具,不锈钢器具,金条,首饰,2.你知道从金属矿物中冶炼金属,一般要经过哪些步骤?,矿石富集,金属冶炼,金属精炼,金属冶炼的步骤:,3.金属冶炼的实质是什么？,金属冶炼的实质,金属元素：化合态 金属冶炼方法的依据为：,金属活动性,得到电子,游离态,2HgO 2Hg
2、+O2,2Ag2O 4Ag+O2,（不活泼金属的冶炼）,（1）加热分解法,4.冶炼金属的方法,（2）.电解法,（非常活泼金属的冶炼）,冰晶石：Na3AlF6,（3）.热还原法,常用的还原剂：H2、CO、C、活泼金属 高温 H2+CuO Cu+H2O 高温 Fe2O3+3CO 2Fe+3CO2,（较活泼金属的冶炼）,小结：,请结合金属活泼性顺序表总结金属冶炼方法的一般规律：,强,弱,强,弱,电解法,热还原法,热分解法,二、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 高温 Fe2O3+2Al=2Fe+Al2O3,实验4-1 铝热反应,现象,原理,镁条剧烈燃烧，发出白光，
3、导致混合物剧烈反应，发出强光，有红热的熔融物生成。,2Al+Fe2O3=2Fe+Al2O3,高温,镁条为引燃剂氯酸钾为助燃剂,铝热剂：铝与氧化铁的混合物,其它铝热反应,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，冶炼钒、铬、锰等熔点高的金属。,表4-1 常见金属的冶炼原理,金属,冶炼原理,Fe,Fe2O3+3CO=2Fe+3CO2(高炉炼铁)Fe2O3+2Al=2Fe+Al2O3(铝热法炼铁),高温,高温,Cu,Cu2S+O2=2Cu+SO2(火法炼铜)Fe+CuSO4=FeSO4+Cu(湿法炼铜),高温,Mg,MgO+C=Mg+COMgC
4、l2(熔融)=Mg+Cl2,高温,Al,2Al2O3(熔融)=4Al+3O2,电解,冰晶石,Na,2NaCl(熔融)=2Na+Cl2,电解,电解,讨论,1、人类先进入青铜器时代，还是 先进入铁器时代，为什么？2、从能量转化和环保的角度讨论，为什么要合理利用金属资源？怎样合理利用？,金属资源的合理利用,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、使用其他材料代替金属材料,三、金属的回收和环境保护,回收金属的意义：（1）节约矿物资源；（2）节约能源；（3）减少环境污染,K Ca Na Mg Al Zn FeCu Hg Ag Pt Au,电解法,热还原法,热分解法,
5、金属活动顺序与金属冶炼方法的关系：,思考总结：,达标练习,1在冶金工业上，均不能用通常化学 还原剂制得的金属组是（）ANa、Mg、Al BNa、K、Zn CFe、Cu、Ag DNa、Ca、Cu,A,2目前，工业上冶炼铝 通常采用的方法是（）ACO或氢气还原法 B铝热反应法C电解法 D热分解法,C,3下列叙述正确的是（）A工业上用电解熔融氯化钠的方法制取钠 B钠加入氯化镁的饱和溶液中可以制取金属镁 C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,A,4下列说法正确的是（）AMg可以用置换法和电解法冶炼得到 BCu可以用电解法冶炼得到 CAl可以用直接加热法冶炼得到DFe可以用铝热法冶
6、炼得到,D,（第2课时）,一、海水中蕴藏的资源及其开发意义,海洋水资源：海水中水的储量约为1.3109亿吨，约占全球总水量的97。,化学资源：含元素80多种，海洋资源中，利用潜力最大的是海水中的化学资源。目前，在陆地上发现的多种化学元素，在海水中已找到多种，其中多种可供提取。如，氯化钠（即食盐）有亿亿吨，镁约有万亿吨，钾有万亿吨，溴约有万亿吨，核燃料约亿吨亿吨。,矿产资源：海洋中所贮存的各种矿物约500亿吨。通常只要每平方米有5的矿物。锰结核、可燃冰、砂和砾石，用于冶金、燃料、建筑、石英砂用制玻璃等。,空间资源：海洋可利用空间包括海上、海中、海底三个部分。海洋空间利用已从传统的交通运输扩大到生
7、产、通信、电力输送、储藏、文化娱乐等诸多领域。我国拥有18000公里的大陆海岸线，管辖的海域面积近300万平方公里。,能源：海水运动中蕴藏着巨大的能量，包括潮汐能资源、波浪能资源、海流能资源、温差和盐差能资源、海上水能资源，它们都属于可再生能源，而且没有污染。,生物资源：由鱼、虾、贝、藻等组成的海洋生物资源，除了直接捕捞供食用和药用外，通过养殖、增殖等途径还可实现可持续利用。海洋生物品种繁多，我国就有20278种，其中入药的有700种。,二、海水淡化,海水中水资源的利用：主要包括海水的淡化和直接利用海水进行循环冷却。通过从海水中提取淡水或从海水中把盐分离出去，都可以达到淡化海水的目的。,海水淡
8、化的方法主要有蒸馏法、电渗析法、离子交换法等。,三、海水中的化学资源,由于与岩石、大气、生物的相互作用，海水中溶解和悬浮有大量的无机物和有机物，按含量计，水中的H、O两种元素，加上Cl、Na、K、Mg、Ca、S、C、F、B、Br、Sr等11种超过总量的99%，其他为微量元素，总计含有80多种元素。海洋有取之不尽的化学资源。,1海水中含有的各种元素的特点：,种类多，总储量大，富集程度低。因此，从海水中提取物质需要解决物质的富集的问题。,2从海水中提取物质的方法,从海水中提取食盐的主要工艺流程,从海水中制取盐的方法主要有：盐田法、电渗析法和冷冻法。,盐田法 制得的粗盐中含较多的氯化镁和氯化钙及泥沙
9、，请设计实验除去NaCl中混有的泥沙、Ca2+、Mg2+离子的方法（需要仪器及实验步骤）,先将样品溶解，加稍过量的氢氧化钙，再加入稍过量的碳酸钠溶液，过滤；在滤液中加入稍过量的盐酸，蒸发结晶即可。,思考：,(2)从海水中提取溴的主要工艺流程,用四氯化碳（或苯）萃取吸收塔内的溶液中的溴单质。,用蒸馏法将海水浓缩，用硫酸将浓缩的海水酸化。,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,向含溴单质的水溶液中通入空气和水蒸汽，将溴单质吹入盛有二氧化硫溶液的吸收塔内以达到富集的目的：Br2+SO2+2H2O=2HBr+H2SO4,向吸收塔内的溶液中通入适量的
10、氯气：2HBr+Cl2=2HCl+Br2,海带中的碘元素主要以I-的形式存在，提取时用适当的氧化剂将其氧化成I2,再萃取出来。用H2O2做氧化剂，反应的离子方程式是：2I-+H2O2+2H+=I2+2H2O,(3)从海带中提取碘的实验,提取流程,反应原理,（1）称取3g干海带，用刷子把干海带表面的附着物刷净（不要用水洗，有I-）。将海带剪碎，用酒精润湿（便于灼烧）后，放在坩埚中。（2）用酒精灯灼烧盛有海带的坩埚，至海带完全成灰，停止加热，冷却。（3）将海带灰转移到小烧杯中，再向烧杯中加入10ml蒸馏水，搅拌，煮沸2min3min，使可溶物溶解，过滤。（4）向滤液中滴入几滴稀硫酸，再加入约1ml
11、 H2O2溶液，观察现象。（5）取少量上述滤液，加几滴淀粉溶液，观察现象。,实验注意事项,实验方法,海带不要用水洗，以免洗去海带中的碘；用干海带从而易于燃烧；灼烧海带的地方要注意通风。,3.海水综合利用联合工业体系一例（如下图）,海水资源的开发利用简述,（1）从海水中提取淡水海水淡化,（2）海水制盐,（3）从海水中提取镁、钾、溴、碘等化工产品,（4）从海水中获取铀和重水作为核能开发的重要原料,（5）从海水中获取其他物质和能量,再见,谢 谢！,有了坚定的意志，就等于给双脚添了一对翅膀。一个人的价值在于他的才华，而不在他的衣饰。生活就像海洋，只有意志坚强的人，才能到达彼岸。读一切好的书，就是和许多高尚的人说话。最聪明的人是最不愿浪费时间的人。,
