《开发利用金属矿物和海水资源》课件

第一节第一节开发利用金属矿物和海水资源开发利用金属矿物和海水资源第四章第四章 化学与自然资源的开发利用化学与自然资源的开发利用1第一节第四章 1人类最早发现和应用的金属人类最早发现和应用的金属2人类最早发现和应用的金属2C+2CuO =CO2 +2Cu高温高温 铜是人类第一种大量使用的金属，铜是人类第一种大量使用的金属，结束了漫长的结束了漫长的“石器时代石器时代”。铜铜 镜镜汉武帝时铜币汉武帝时铜币先秦刀币先秦刀币 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端的的“铜器时代铜器时代”。资料卡片资料卡片Cu2(OH)2CO3 2CuO +H2O +CO2 孔雀石孔雀石3C+2CuO =CO2 +2Cu高温 铜虎头铜虎头英法联军火烧圆明园，被劫掠到国外的珍贵英法联军火烧圆明园，被劫掠到国外的珍贵文物文物铜虎头铜虎头，20002000年在香港被拍卖。由年在香港被拍卖。由中国派员出高价赎回。中国派员出高价赎回。勿忘国耻：勿忘国耻：中国还有上百万件珍贵文物流失海外。中国还有上百万件珍贵文物流失海外。4铜虎头英法联军火烧圆明园，被劫掠到国外的珍贵文物铜虎头，人类最早是在由天而降的陨石中获得人类最早是在由天而降的陨石中获得单质铁的，陨石中含铁量高达单质铁的，陨石中含铁量高达90%以上。以上。古代阿拉伯人曾传说古代阿拉伯人曾传说“天上的金雨落进沙漠天上的金雨落进沙漠里变成了黑色的铁里变成了黑色的铁”。济济 南南 陨陨 铁铁新新 疆疆 陨陨 铁铁南极洲陨铁南极洲陨铁5 人类最早是在由天而降的陨石中获得单质铁的，陨石中含铁量一、一、金属的冶炼金属的冶炼 人们日常应用的金属材料，多为人们日常应用的金属材料，多为合金合金或或纯金属纯金属，这就需要把，这就需要把金属金属从从矿石矿石中中提炼提炼出来，这就是人们常说的金属的出来，这就是人们常说的金属的冶炼冶炼。1.1.金属冶炼的金属冶炼的实质实质 利用利用氧化还原反应氧化还原反应，使金属化，使金属化合物中的金属阳离子合物中的金属阳离子得到电子得到电子变成金属变成金属原子。即：原子。即：Mn+ne-M想一想想一想:要使金属矿物转化为金属要使金属矿物转化为金属单质单质,金属元素的化合价如何变化金属元素的化合价如何变化,发生什么反应发生什么反应?6一、金属的冶炼 人们日常应用的金属材料，多为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金属活动性由强逐渐减弱金属活动性由强逐渐减弱(1)热分解法热分解法(2)热还原法热还原法(3)电解法电解法二二 、金属冶炼的方法的选择金属冶炼的方法的选择快速阅读课本快速阅读课本88页内容，找出金属页内容，找出金属冶炼有多少种方法，分别是什么？冶炼有多少种方法，分别是什么？适用于金属活动顺序表中的哪些金适用于金属活动顺序表中的哪些金属属?7金属活动性顺序K Ca Na Mg Al Zn Fe Sn 热分解法热分解法练习练习:写出写出HgOHgO，AgAg2 2O O受热分解的化学方程式受热分解的化学方程式(适用适用Hg及其以后的不活泼金属及其以后的不活泼金属)K Ca Na Mg Al Zn Fe Sn Pb(H)Cu Hg AgHg Ag2Hg gO 2Hg g+O22Ag g2O 4Ag g+O28热分解法练习:写出HgO，Ag2O受热分解的化学方程式(适热还原法热还原法 适用于金属活动性顺序表中的适用于金属活动性顺序表中的中间的多数金属中间的多数金属。它是金属冶炼的。它是金属冶炼的常常用用方法。方法。常用的常用的还原剂还原剂有：有：活泼金属活泼金属、CO、H2、C(焦炭焦炭)K Ca Na Mg Al Zn Fe Sn Pb(H)Cu Hg AgZn Fe Sn Pb(H)Cu9热还原法 适用于金属活动性顺序表中的中间的多数金属铝热反应铝热反应10铝热反应102Al+Fe2O3 2Fe+Al2O3高温高温反反应应现现象象：剧剧烈烈反反应应，发发出出强强光光，纸纸漏漏斗斗被被烧烧穿穿，沙沙子子上上落落有黑色铁珠。有黑色铁珠。注意：注意：镁条、氯酸钾的作用：镁条、氯酸钾的作用：引燃剂引燃剂112Al+Fe2O3 2Fe+铝热反应的应用铝热反应的应用焊接钢轨焊接钢轨冶炼冶炼(高熔点的金属高熔点的金属)12铝热反应的应用焊接钢轨冶炼(高熔点的金属)123MnO2+4Al 3Mn+2Al2O3高温高温Cr2O3+2Al 2Cr+Al2O3高温高温请写出请写出MnO2、Cr2O3、分别与分别与Al反反应的化学方程式应的化学方程式133MnO2+4Al 3Mn+2Al2O3高温Cr2O3Fe2O33CO 2Fe3CO2高温高温14Fe2O33CO 2Fe3电解法电解法 在金属活动性顺序中，在金属活动性顺序中，K、Na、Ca、Al 等几种等几种金属的金属的还原性很强还原性很强，这些金属的阳离子，这些金属的阳离子难得电子难得电子，因，因此不能用一般的方法和还原剂使其从化合物中还原出此不能用一般的方法和还原剂使其从化合物中还原出来，而只能用来，而只能用通电通电分解其分解其熔融盐熔融盐或或氧化物氧化物的方法来冶的方法来冶炼。炼。K Ca Na Mg Al Zn Fe Sn Pb(H)Cu Hg Ag Pt AuK Ca Na Mg Al15电解法 在金属活动性顺序中，K、Na、Ca、2NaCl(熔融熔融)2Na+Cl2 电解电解162NaCl(熔融)2Na+Cl2 电解16练习练习:写出电解写出电解MgCl2、Al2O3的化学方程式的化学方程式 MgCl2 Mg+Cl2电解电解(熔融熔融)2Al2O3 4Al +3O2电解电解(熔融熔融)冰晶石冰晶石17练习:MgCl2 Mg+Cl2电解(熔融)2AK Ca Na Mg g Al Zn Fe Sn Pb(H)Cu Hg g Ag g Pt Au金属金属单质单质的的还原性还原性减弱，金属减弱，金属离子离子的的氧化性氧化性增强增强电解法电解法热还原法热还原法热分解法热分解法 物理方法物理方法金属活动性顺序与金属的冶炼方法金属活动性顺序与金属的冶炼方法小小 结结(1)为什么不同的金属的冶炼方法不同为什么不同的金属的冶炼方法不同?(2)为什么人类使用铁器比使用铜器晚为什么人类使用铁器比使用铜器晚?18K Ca Na Mg Al Zn Fe Sn Pb(H)1 1、金属回收的意义、金属回收的意义节约矿物资源；节约矿物资源；节约能源；节约能源；减少环境污染。减少环境污染。2 2、回收废旧金属的利用、回收废旧金属的利用191、金属回收的意义节约矿物资源；2、回收废旧金属的利用19练习练习1:冶炼金属常用以下几种方法：冶炼金属常用以下几种方法：以以C、CO或或 H2 作还原剂还原。作还原剂还原。利用铝热反应原理用利用铝热反应原理用Al还原。还原。电解法。电解法。热分解法。热分解法。下列金属各采用哪种方法还原下列金属各采用哪种方法还原最佳最佳。Fe、Zn、Cu等中等活泼的金属等中等活泼的金属()Na、Mg、Al等活泼或较活泼金属等活泼或较活泼金属()Hg、Ag等不活泼金属等不活泼金属()V、Cr、Mn、W等高熔点金属等高熔点金属()20练习1:冶炼金属常用以下几种方法：20练习练习2:下列氧化物不能跟铝粉组成铝热剂下列氧化物不能跟铝粉组成铝热剂的是的是()A.WO3B.MnO2C.MgOD.V2O5C21练习2:下列氧化物不能跟铝粉组成铝热剂的是(湿法炼铜湿法炼铜:Fe+CuSO4FeSO4+Cu火法炼铜火法炼铜:Cu2S+O22Cu+SO2高温高温22湿法炼铜:火法炼铜:高温22二、海水资源的开发和利用二、海水资源的开发和利用23二、海水资源的开发和利用23 从太空观察地球，看到地球上有七片从太空观察地球，看到地球上有七片陆地陆地“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，也是富饶的也是富饶的 24 从太空观察地球，看到地球上有七片陆地“漂浮”在一大 为什么日韩在独为什么日韩在独岛问题上互不相让岛问题上互不相让?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海底还蕴藏着比较丰富的油气田。的油气田。25 为什么日韩在独岛问题上互不相让?问题与讨论 韩国 海水资源主要分为几大类？海水资源主要分为几大类？海水中含有多少种元素？海水中含有多少种元素？海水中蕴含着的丰富资源。海水中蕴含着的丰富资源。2121世纪人类世纪人类将重点开发海洋资源。将重点开发海洋资源。海水中的化学资源和矿产资源海水中的化学资源和矿产资源水资源生物资源能源化学资源海水是元素的宝库，含有多种元素海水是元素的宝库，含有多种元素26 海水资源主要分为几大类？海水中蕴含着的丰含含8080多种元素，以氢、氧、多种元素，以氢、氧、氯、钠、镁、硫、氯、钠、镁、硫、钙、钾等较多。被称为钙、钾等较多。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4545亿吨是已亿吨是已知陆地铀矿储量的知陆地铀矿储量的45004500倍。倍。氘有氘有5050亿吨足够人类用上亿吨足够人类用上千万年千万年海水中的化学资源海水中的化学资源27含80多种元素，以氢、氧、氯、钠、镁、硫、海水中铀多达45亿海洋中的矿产资源海洋中的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、石油、天然气、煤、硫、磷等煤、硫、磷等 近岸带的滨海砂矿：近岸带的滨海砂矿：砂、贝壳等建筑砂、贝壳等建筑 材料和金属矿产材料和金属矿产28海洋中的矿产资源大陆架的浅海海底：28海海洋洋生生物物资资源源29海洋生物资源29海洋油、气开发海洋油、气开发30海洋油、气开发30海洋能源海洋能源具有商业开发价值的：潮汐发电和波浪发电具有商业开发价值的：潮汐发电和波浪发电31海洋能源具有商业开发价值的：潮汐发电和波浪发电31海水蒸馏原理示意图海水蒸馏原理示意图 1 1、海水淡化、海水淡化 原理原理：加热到：加热到水的沸点，液态水水的沸点，液态水变为水蒸汽与海水变为水蒸汽与海水中的盐分离，水蒸中的盐分离，水蒸汽冷凝得到淡水汽冷凝得到淡水如何用海水制备淡水？如何用海水制备淡水？海洋中的化学资源的提取和检验海洋中的化学资源的提取和检验32海水蒸馏原理示意图 1、海水淡化 原理：加热到如 太阳能蒸发海水示意图：太阳能蒸发海水示意图：33 太阳能蒸发海水示意图：33海水晒盐海水晒盐（煮海为盐）（煮海为盐）34海水晒盐（煮海为盐）34提取海带中的碘元素得到单质碘提取海带中的碘元素得到单质碘思考与归纳思考与归纳燃烧燃烧加水加水加热加热溶解溶解过滤过滤稀硫酸稀硫酸过氧化氢溶液过氧化氢溶液CClCCl4 4蒸馏蒸馏海带灰海带灰海带海带悬浊液悬浊液滤液滤液碘水碘水碘的碘的CClCCl4 4溶液溶液单质碘单质碘操作操作1 1操作操作2 2操作操作3 3操作操作4 4操作操作5 5试剂试剂1 1试剂试剂2 2萃取萃取分液分液生物生物富集富集海水海水35提取海带中的碘元素得到单质碘思考与归纳燃烧加水过滤稀硫酸过氧思考交流：思考交流：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、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Cl236思考交流：1、推测海水提溴的步骤和实验装置；浓缩海水海水综合利用联合工业体系一例37海水综合利用联合工业体系一例37 一位遇上海难的水手，随着木排在海上漂流。他用完一位遇上海难的水手，随着木排在海上漂流。他用完了淡水，感到异常口渴，但他不喝海水，因为他知道海了淡水，感到异常口渴，但他不喝海水，因为他知道海水会致命。原因是水会致命。原因是 （）A、海水有苦涩味，根本喝不下去、海水有苦涩味，根本喝不下去B、海水中含有多种盐，能使肠胃腐烂致人死亡、海水中含有多种盐，能使肠胃腐烂致人死亡C、海水中有许多微生物，有些微生物能致人死亡、海水中有许多微生物，有些微生物能致人死亡D、海水会造成人体水分从血液和组织内脱离出来，进、海水会造成人体水分从血液和组织内脱离出来，进入肠胃中，使人脱水死亡入肠胃中，使人脱水死亡想一想、猜一猜想一想、猜一猜D38 一位遇上海难的水手，随着木排在海上漂流。他用完了淡水，