开发利用金属矿物和海水资源（PPT43页)

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,第四章,化,化学,与,与可持,续,续发展,第一节,开,开,发,发利用,金,金属矿,物,物和海,水,水资源,人类最,早,早发现,和,和应用,的,的金属,C+2CuO =CO,2,+2Cu,高温,铜是人,类,类第一,种,种大量,使,使用的,金,金属，,结,结束了,漫,漫长的,“,“石器,时,时代”,。,。,铜 镜,汉武帝时铜币,先秦刀币,在公元前,6000,年到,7000,年左右，人类开始迈进了象征古代文明开端的“,铜器时代,”。,资料卡,片,片,Cu,2,(OH),2,CO,3,2CuO +H,2,O +CO,2,孔雀石,青铜：主要含,铜,铜和锡,、,、铅，有良,好,好的强,度,度和塑,性,性、耐,磨,磨、耐,腐,腐蚀，,主,主要用,于,于制机,器,器零件,如,如轴承,、,、齿轮,等,等。,黄铜：主要含,铜,铜和锌，有良,好,好的强,度,度和塑,性,性、易,加,加工、,耐,耐腐蚀,，,，主要,用,用于制,机,机器零,件,件、仪,表,表和日,用,用品。,白铜：主要含,铜,铜和镍，它不,容,容易生,铜,铜绿，,常,常用于,制,制造精,密,密仪器,和,和装饰,品,品。,这是英,法,法联军,洗,洗劫焚,毁,毁世界,建,建筑史,上,上最杰,出,出的园,林,林,圆明园,后,后，被,劫,劫掠到,国,国外的,珍,珍贵文,物,物,铜虎头，,2000,年在香,港,港被拍,卖,卖。由,中,中国派,员,员出高,价,价将其,赎,赎回。,请同学,们,们勿忘,我,我们的,国,国耻：,中国还,有,有上百,万,万件珍,贵,贵文物,流,流失海,外,外。,人类最,早,早是在,由,由天而,降,降的陨,石,石中获,得,得单质,铁,铁的，,陨,陨石中,含,含铁量,高,高达,90%,以上。,古代阿,拉,拉伯人,曾,曾传说,“,“天上,的,的金雨,落,落进沙,漠,漠里变,成,成了黑,色,色的铁,”,”。,济 南,陨,陨,铁,铁,新 疆,陨,陨,铁,铁,南极洲,陨,陨铁,金、铂,等,等为游,离,离态,得电子，被还原,M,n+,M,+n e,-,主要是化,合,合态,将金属从,其,其化合物,中,中还原出来，使,之,之转变为,单,单质的过,程,程。,(1),金属在自,然,然界中的,存,存在形式,？,？,(2),金属冶炼,指,指的是什,么,么？,一、金属,矿,矿物的开,发,发利用,1,、金属的,冶,冶炼,冶炼金属的步骤：,矿石富集金属冶炼精炼,法国皇帝拿破仑是一个喜欢炫耀自己的人。他常常大摆宴席，宴请天下宾客。每次宴会，他总是摆出一副高人一等的样子。餐桌上的用具几乎全是用银制成的，唯有他自己用的那一个碗却是铝制品。,思考与交流,由于早期,炼,炼铝十分,困,困难，所,以,以铝的价,格,格十分昂,贵,贵，一度,超,超越金银,之,之上，直,至,至,19,世纪上半,叶,叶，铝还,是,是欧洲许,多,多高级珠,宝,宝店的高,档,档货。,为什么贵,为,为法国皇,帝,帝，在当,时,时却不用,高,高贵而亮,丽的银碗,，,，而用色,泽,泽要暗得,多,多的铝碗,呢,呢？,自从美国青年化学家,霍尔发明电解制铝法后，,制铝工 艺不断改进，,现在,人们已经熟练掌握了从铝,土矿（主要成 分是,Al,2,O,3,）,中冶炼铝的技术，使得制,铝成本大大下降，使铝走,入千家万户。,电解槽,2Al,2,O,3,(,熔融,),4Al,3O,2,电解,冰晶石,反应原理,:,古代中国劳动人民用木炭炼铁,我国古代炼铁工业长期领先于世界，我国在西汉初时已经懂得用木炭与铁矿石混合高温冶炼生铁，领先欧洲一千余年，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,500,年后（相当于清朝乾隆末年），才掌握这一技术。,反应原理,:,Fe,2,O,3,3CO 2Fe,3CO,2,高温,铁矿石,焦炭,空气,石灰石,主要原料：,电解法,热还原法,热分解法,工业上,如,如何冶炼,铝,铝和铁,?,为什么铁,和,和铝的冶,炼,炼方法不,同,同？,金属越活,泼,泼，越难,冶,冶炼,2,、金属冶,炼,炼方法的,确,确定,由金属活,泼,泼性决定,K Ca Na Mg Al,Zn Fe Sn Pb,（,H,）,Cu,Hg Ag,弱,强,电解法,还原法,Fe,2,O,3,3CO 2Fe,3CO,2,高温,2Al,2,O,3,(,熔融,),4Al,3O,2,电解,冰晶石,3,、金属冶,炼,炼的方法,举,举例,（,1,）热分解,法,法,2HgO 2Hg,O,2,加热,2Ag,2,O 4Ag,O,2,加热,适合一些,不,不活泼金,属,属（一般,是,是,H,后的金属,）,）,Cu,2,S+O,2,2Cu+SO,2,高温,火法炼铜,（,2,）电解法,MgCl,2,(,熔融,)Mg,Cl,2,电解,2NaCl(,熔融,)2Na,Cl,2,电解,2Al,2,O,3,(,熔融,)4Al,3O,2,电解,冰晶石,铝土矿,适合一些,非,非常活泼,金,金属（,Zn,前金属）,（常用的,还,还原剂有,：,：焦炭、,CO,、,H,2,等）,（,3,）热还原,法,法,（,Zn,Cu,中等活泼,金,金属,）,Fe,2,O,3,3CO 2Fe,3CO,2,高温,2CuO +C 2Cu+CO,2,高温,高炉炼铁,主要反应,WO,3,+3H,2,W+3H,2,O,高温,常用的还,原,原剂还有,哪,哪些,?,实验,4,1,反应现象：镁条剧,烈,烈燃烧，,放,放出大量,的,的热，发,出,出耀眼的,白,白光，纸,漏,漏斗的下,部,部被烧穿,，,，有熔融,物,物落入漏,斗,斗。,铝热反应的应用：,2Al,Fe,2,O,3,2Fe,Al,2,O,3,高温,3MnO,2,4Al 2Al,2,O,3,3Mn,高温,Cr,2,O,3,+2Al 2Cr+Al,2,O,3,3Co,3,O,4,+8Al 9Co+4Al,2,O,3,高温,高温,其它铝热,反,反应：,铝热反应,：,：,铝某些金属氧化物,Al,2,O,3,金属,高温,铝热反应,的,的应用：,铝热反应应用,冶炼难熔的金属,焊接钢轨,（冶练常,用,用的还原,剂,剂有：,焦炭、,CO,、,H,2,、,Al,等活泼金,属,属）,4,、合理开,发,发和利用,矿,矿物资源,的,的途径：,（,1,）废旧金,属,属回收；,（,（,2,）矿物资,源,源保护；,（,（,3,）寻找金,属,属替代品,。,。,金属铝的回收与利用,（,1,）节约矿,物,物资源；,（,2,）节约能,源,源；,（,3,）减少环,境,境污染,（,1,）废旧钢,铁,铁用于炼,钢,钢；,（,2,）废铁屑,用,用于制铁,盐,盐；,（,3,）定影液,用,用于回收,银,银,回收金属,的,的实例：,回收金属,的,的意义：,课堂练习,:,2,、下列关,于,于金属冶,炼,炼的说法,不,不正确的,是,是,(),A,、金属冶,炼,炼是由人,类,类生产生,活,活需要发,展,展起来的,B,、天然矿,藏,藏很少只,含,含一种金,属,属元素往,往,往含有较,多,多,杂质,C,、金属的,冶,冶炼主要,有,有矿石的,富,富集、冶,炼,炼还原和,精,精,炼三个步,骤,骤,D,、金属冶,炼,炼一定要,用,用到还原,剂,剂,D,1,、金属冶,炼,炼的目的,是,是,（,（,）,）,A,、把金属,化,化合物还,原,原为金属,单,单质,B,、除去金,属,属中的杂,质,质,C,、把金属,单,单质变为,氧,氧化物,D,、把电能,转,转变为化,学,学能,A,5,、冶炼金,属,属常用以,下,下几种方,法,法：以,C,或,H,2,、,CO,作为还原,剂,剂还原法,；,；热,分,分解法,；,；电解,法,法；,铝,铝热法。,现,现冶炼下,列,列金属：,Al,、,Mg,、,Cu,、,Hg,、,Mn,，试标明,适,适宜的冶,炼,炼方法。,Al,：,；,Mg,：,；,Cu,：,；,Hg,：,；,Mn,：,。,3,、工业上,常,常采用电,解,解法冶炼,的,的金属是,（,（,）,）,A,、,FeB,、,CuC,、,AlD,、,Ag,4,、可用热,分,分解法就,可,可能制得,的,的金属有,（,（,）,）,A.CuCrB.TiW,C.AgHgD.NaAl,C,C,Fe,Cu,2+,Cu,Fe,2+,6,、宋代时,期,期，人们,发,发现江西,上,上饶有一,口,口,苦泉，蒸,发,发这种苦,泉,泉水会得,到,到胆矾，,熬,熬苦泉水,的铁锅用,久,久了会变,成,成铜锅，,这,这是湿法,炼,炼铜的起,源，请写,出,出该反应,的,的离子方,程,程式,。,二、海水,资,资源的开,发,发和利用,从太空观,察,察地球，,看,看到地球,上,上有七片,陆,陆地“漂,浮,浮”在一,大,大片蓝色,的,的海洋之,中,中,是,“,历史留给,人类,的资源储,备,备,”,海洋是美,丽,丽的，,也是富饶,的,的,海水资源,主,主要分为,几,几大类？,海水中含,有,有多少种,元,元素？,海水中蕴,含,含着的丰,富,富资源。,21,世纪人类,将,将重点开,发,发海洋资,源,源。,海水中的,化,化学资源,和,和矿产资,源,源,水资源,生物资源,能源,化学资源,海水是元,素,素的宝库,，,，含有,多种元,素,素,含,80,多种元素,，,，以氢、,氧,氧、氯、,钠,钠、镁、,硫,硫、,钙、钾等,较,较多。被,称,称为“元,素,素的故乡,”,”。,海水中铀,多,多达,45,亿吨是已,知,知陆地铀,矿,矿储量的,4500,倍。氘有,50,亿吨足够人,类,类用上千万,年,年,海水中的化,学,学资源,海洋中的矿,产,产资源,大陆架的浅,海,海海底：,石油、天然,气,气、,煤、硫、磷,等,等,近岸带的滨,海,海砂矿：,砂、贝壳等,建,建筑,材料和金属,矿,矿产,海洋生物资,源,源,海洋油、气,开,开发,海洋能源,具有商业开,发,发价值的：,潮,潮汐发电和,波,波浪发电,海水蒸馏原理示意图,1,、海水淡化,原理：加热到,水的沸点，,液,液态水,变为水蒸汽,与,与海水,中的盐分离,，,，水蒸,汽冷凝得到,淡,淡水,如何用海水,制,制备淡水？,海洋中的化,学,学资源的提,取,取和检验,海水晒盐,（煮海为盐,）,）,2,、,从海水中提,取,取,NaCl,方案,Na,2,CO,3,NaOH,BaCl,2,或或,粗盐中的杂质：,泥沙、,Ca,2+,、,Mg,2+,、,SO,4,2-,除杂试剂：,试剂加入顺序：,主要操作：,溶解、过滤,、,、蒸发,盐酸,粗盐,淡水,卤水,海水,盐水,滤液,沉淀,适量,盐酸,溶解,（含,Mg+,）,BaCl,2,NaOH,Na,2,CO,3,过滤,蒸发,结晶,3,、,实验方案设,计,计：,从海水中提,取,取镁元素得,到,到单质镁,卤水,g(OH),2,gCl,2,金属,Mg,电解,海水,富集,加碱,过滤,盐酸,蒸发,干燥,海水提取镁,的,的工艺流程,图,图,从海水中的,Mg,2+,到金属镁，,经,经历了哪些,化,化学变化，,用,用化学方程,式,式表示。,这个生产流,程,程采用了哪,些,些措施来提,高,高经济效益,？,？你获得了,哪,哪些启示？,就地取材、,使用廉价原料，,充分利用副产物,引入海水,贝壳,（,CaCO,3,),过滤网,工业制镁流,程,程,沉降池,过滤槽,Mg(OH),2,盐酸,蒸发,干燥,锻烧产物,电解,MgCl,2,金属镁,MgCl,2,溶液,锻烧,与水反应,氯气,4,、,科学探究：,如何证明海,带,带中有碘离,子,子？,证明海带中,含,含有碘，有,以,以下步骤：,灼烧海带至,完,完全生成灰,，,，停止加热,，,，冷却；,在滤液中,滴,滴加稀,H,2,SO,4,及,H,2,O,2,，然后加入,几,几滴淀粉溶,液,液；,用剪刀剪,碎,碎海带，用,酒,酒精润湿，,放,放入坩埚中,；,；,海带灰转,移,移到小烧杯,，,，加蒸馏水,，,，搅拌、煮,沸,沸、过滤。,(1),合理的步骤,是,是：,(2),证明含碘