【化學】4.1.1《開發(fā)利用金屬礦物和海水資源》課件（新人教版必修2）

1、2022/7/172022/7/17第四章 化學與可持續(xù)發(fā)展第一節(jié) 開發(fā)利用金屬礦物和海水資源 【化學】4.1.1開發(fā)利用金屬礦物和海水資源課件（新人教版必修2）2022-3-30含80多種元素，以氫、氧、氯、鈉、鎂、硫、鈣、鉀等較多。被稱為“元素的故鄉(xiāng)”。海水中鈾多達45億噸是已知陸地鈾礦儲量的4500倍。氘有50億噸充足人類用上千萬年海水中的化學資源2022-3-30鎂在地殼中含量只有鋁的四分之一，而且鎂比鋁更加活潑，所以要想礦物質(zhì)中獲取鎂，代價比鋁更高。Mg海洋中含有大量的氯化鎂，海水又咸又苦。咸是因為含有氯化鈉，苦是因為含有氯化鎂，同樣道理，粗鹽易潮解是因為其中含有較多的氯化鎂，而氯化

2、鎂易吸水。據(jù)估算，假如每年從海水中提取1億噸鎂再過一百萬年，海水中鎂的含量也只會從當前的0.13%降低到0.12%，即只減少了萬分之一?？芍^取之不盡，用之不竭。2022-3-301、不同的金屬，冶煉方法不同+nM得電子M（被還原）因為金屬離子的得電子水平不同，所以冶煉方法不同。2、金屬活動 性順序金屬的冶煉K、Ca、Na、Mg、AlZn、Fe、Sn、Pb（H）、CuHg、Ag、Pt、Au強弱弱強電解法熱還原法熱分解法2022-3-30含80多種元素，以氫、氧、氯、鈉、鎂、硫、鈣、鉀等較多。被稱為“元素的故鄉(xiāng)”。海水中鈾多達45億噸是已知陸地鈾礦儲量的4500倍。氘有50億噸充足人類用上千萬年海

3、水中的化學資源2022-3-30 從太空觀察地球，看到地球上有七片陸地“漂浮”在一大片藍色的海洋之中是“歷史留給人類的資源儲備”海洋是美麗的， 也是富饒的 2022-3-30合理開發(fā)和利用礦物資源，主要途徑有：4、使用其他材料代替金屬材料 2022-3-301、不同的金屬，冶煉方法不同+nM得電子M（被還原）因為金屬離子的得電子水平不同，所以冶煉方法不同。2、金屬活動 性順序金屬的冶煉K、Ca、Na、Mg、AlZn、Fe、Sn、Pb（H）、CuHg、Ag、Pt、Au強弱弱強電解法熱還原法熱分解法2022/7/17 一、金屬礦物的開發(fā)利用黃銅礦赤鐵礦鋁礦錳礦鎢礦鋅礦【化學】4.1.1開發(fā)利用金屬

4、礦物和海水資源課件（新人教版必修2）2022/7/17金銀人類最早發(fā)現(xiàn)和應用的金屬分別是：銅2022/7/17思考：分析一下這是什么原因呢？Cu2（OH）2CO3 = 2CuO + H2O + CO2 C + 2CuO = CO2 + 2Cu高溫銅是人類第一種大量使用的金屬，結(jié)束了漫長的“石器時代”. 在公元前6000年到7000年左右，人類開始邁進了象征古代文明開端的“銅器時代”。銅 鏡漢武帝時銅幣先秦刀幣2022/7/17這是英法聯(lián)軍洗劫焚毀世界建筑史上最杰出的園林圓明園后，被劫掠到國外的珍貴文物銅虎頭，2000年在香港被拍賣。由中國派員出高價將其贖回。記住我們的國恥：中國還有上百萬件珍貴

5、文物流失海外2022/7/17 我國古代煉鐵工業(yè)長期領先于世界，我們在西漢初時已經(jīng)懂得用木炭與鐵礦石混合高溫冶煉生鐵，領先歐洲一千余年，南宋末年的工匠又掌握了用焦炭煉鐵，而歐洲最早的英國直到500年后（相當于清朝乾隆末年），才掌握這個技術。古代中國勞動人民用木炭煉鐵2022/7/17“金屬的冶煉”的實質(zhì)是什么？ 冶煉金屬的實質(zhì)是用還原的方法使金屬化合物中的金屬離子得到電子變成金屬原子。 將金屬從其化合物中還原出來用于生產(chǎn)和制造各種金屬材料的過程在工業(yè)上稱為金屬的冶煉。2022/7/17金屬活動性順序K Ca Na Mg Al Zn Fe Sn Pb (H) Cu Hg Ag Pt Au金屬活動

6、性逐漸減弱金屬離子的得電子能力逐漸增強2022/7/17冶煉金屬的方法 要根據(jù)金屬的活動性順序不同，采取不同的冶煉方法2022/7/171、熱分解法（適合一些不活潑金屬）2HgO = 2Hg + O2 加熱2Ag2O = 4Ag + O2 加熱冶煉金屬的幾種方法2、物理提取法：適用于極不活潑的金屬Pt、Au2022/7/173、熱還原法（適用于大部分金屬）CuO+H2 = Cu + H2O高溫Fe2O3+3CO = 2Fe + 3CO2 高溫2022/7/17鋁熱反應實驗41 注意觀察現(xiàn)象2022/7/17反應現(xiàn)象：鎂條劇烈燃燒，放出大量的熱，發(fā)出耀眼的白光，紙漏斗內(nèi)劇烈反應，紙漏斗被燒穿，有

7、熔融物落入沙中。Fe2O3+2Al = 2Fe + Al2O3高溫鋁熱劑 鋁是還原劑，在一定的條件下與某些金屬氧化物反應，把其中的金屬還原成單質(zhì)。所以一些活潑的金屬也可作還原劑。2022/7/173MnO2+4Al = 3Mn+ 2Al2O3高溫Cr2O3+2Al = 2Cr + Al2O3高溫3Co3O4+8Al = 9Co + 4Al2O3高溫其它鋁熱反應 2022/7/17鋁熱反應的應用 鋁熱反應的原理能夠應用在生產(chǎn)上，如用于焊接鋼軌等。在冶金工業(yè)上也常用這個反應原理，使鋁與金屬氧化物反應，冶煉釩、鉻、錳等2022/7/17 因為早期煉鋁十分困難，所以鋁的價格十分昂貴，一度超越金銀之上，

8、直至19世紀上半葉，鋁還是歐洲很多高級珠寶店的高檔貨。 不過自從美國青年化學家霍爾發(fā)明電解制鋁法后，制鋁工 藝持續(xù)改進，現(xiàn)在人們已經(jīng)熟練掌握了從鋁土礦（主要成 分是Al2O3，當然還是有很多其它雜質(zhì)的）中冶煉鋁的技術了，使得制鋁成本大大下降，鋁的價格也一降千丈，走入千家萬戶。Al2022/7/174、電解法（適合一些非?；顫娊饘伲?MgCl2 (熔融) = Mg + Cl2 電解2Al2O3 (熔融) = 4Al + 3O2 電解冰晶石2NaCl (熔融) = 2Na + Cl2 電解2022/7/17K Ca Na Mg Al Zn Fe Sn Pb (H) Cu Hg AgPt Au電解法

9、熱還原法熱分解法物理提取法2022/7/17 今天鋁的產(chǎn)量已經(jīng)僅次于鋼鐵了，鋁及鋁合金成為現(xiàn)代文明不可缺少的金屬，鋁在工業(yè)上被稱為“鋼精”，是因為它的合金不但輕，而且強度足以替代鋼鐵，鋁除了用于建材之外，還被用于航天工業(yè)，如我國第一顆人造衛(wèi)星東方紅一號，外殼全部用鋁合金制成，美國的阿波羅11號，宇宙飛船所用的金屬材料中，鋁及合金75%左右，能夠說人類送上太空的金屬中，鋁是最多的了。注意：正常人的人體，每70公斤體重約含61毫克鋁。 但鋁攝入過多卻是對人體有害的，經(jīng)研究表明，鋁元素能滲入人腦，與神經(jīng)元細胞釋放出來的具有傳遞信息功能的有機堿反應，導致神經(jīng)系統(tǒng)傳遞信息受阻，引起老年癡呆。2022/7

10、/17鎂在地殼中含量只有鋁的四分之一，而且鎂比鋁更加活潑，所以要想礦物質(zhì)中獲取鎂，代價比鋁更高。Mg海洋中含有大量的氯化鎂，海水又咸又苦。咸是因為含有氯化鈉，苦是因為含有氯化鎂，同樣道理，粗鹽易潮解是因為其中含有較多的氯化鎂，而氯化鎂易吸水。據(jù)估算，假如每年從海水中提取1億噸鎂再過一百萬年，海水中鎂的含量也只會從當前的0.13%降低到0.12%，即只減少了萬分之一?？芍^取之不盡，用之不竭。2022/7/171、不同的金屬，冶煉方法不同+nM得電子M（被還原）因為金屬離子的得電子水平不同，所以冶煉方法不同。2、金屬活動 性順序金屬的冶煉K、Ca、Na、Mg、AlZn、Fe、Sn、Pb（H）、Cu

11、Hg、Ag、Pt、Au強弱弱強電解法熱還原法熱分解法2022/7/17合理開發(fā)和利用礦物資源，主要途徑有：1、提高金屬礦物的利用率2、減少金屬的使用量3、加強金屬資源的回收和再利用4、使用其他材料代替金屬材料 2022/7/17練習1、下列各種冶煉方法中，能夠制得 相對應金屬的是（ ）A、加熱氧化鋁 B、加熱碳酸鈣C、電解熔融氯化鈉 D、氯化鈉與鋁粉高溫共熱2、根據(jù)金屬在金屬活動順序表中的位置及性質(zhì)，推測制取下列金屬最適宜的方法：Na Zn Hg Au C電解法加熱還原法加熱分解法物理提取法2022/7/17海水資源的開發(fā)利用2022/7/17 從太空觀察地球，看到地球上有七片陸地“漂浮”在一

12、大片藍色的海洋之中是“歷史留給人類的資源儲備”海洋是美麗的， 也是富饒的 2022/7/171.海水水資源的利用：海水的淡化 （1）使海水淡化的途徑 通過海水中提取淡水或從海水中把鹽分離出去，都能夠達到淡化海水的目的。 （2）海水淡化的方法及其特點 海水淡化的方法主要有蒸餾法、電滲析法、離子交換法等。 其中蒸餾法的歷史最久，技術和工藝也比較完善，但成本較高。2022/7/17海水蒸餾原理示意圖： 2022/7/17太陽能蒸發(fā)海水示意圖： 2022/7/17含80多種元素，以氫、氧、氯、鈉、鎂、硫、鈣、鉀等較多。被稱為“元素的故鄉(xiāng)”。海水中鈾多達45億噸是已知陸地鈾礦儲量的4500倍。氘有50億

13、噸充足人類用上千萬年海水中的化學資源2022/7/17海洋中的礦產(chǎn)資源2022/7/172.海水化學資源的開發(fā)利用 海水綜合利用的重要方向是：海水淡化同化工生產(chǎn)結(jié)合、同能源技術結(jié)合。如從海水中制得的氯化鈉除食用外，還用作工業(yè)原料，如生產(chǎn)燒堿、純堿、金屬鈉以及氯氣、鹽酸、漂白粉等含氯化工產(chǎn)品。從海水中制取鎂、鉀、溴及其化工產(chǎn)品，是在傳統(tǒng)制鹽工業(yè)上的發(fā)展。 從海水中獲得其他物質(zhì)和能量具有廣闊的前景。 例如，鈾和重水當前是核能開發(fā)中的重要原料，從海水中提取鈾和重水對一個國家來說具有戰(zhàn)略意義?；瘜W在開發(fā)海洋藥物方面也將發(fā)揮越來越大的作用。潮汐能、波浪能等也是越來越受到重視和開發(fā)的新型能源。2022/7/17煮海為鹽從海水中提取NaCl2022/7/17海水提溴：主要方法是空氣吹出法主要流程海水濃縮酸化濃縮海水Br-通入氯氣海水Cl-Br2通入