开发利用金属矿物和海水资源(第一课时).ppt

化学研究和应用的目标 用已有的化学知识开发利用自然界的物质资源和能量资源 同时创造新物质 主要是高分子 使人类的生活更方便 舒适 在开发利用资源的同时要注意保护环境 维护生态平衡 走可持续发展的道路 建立 绿色化学 理念 创建源头治理环境污染的生产工艺 又称 环境无害化学 满足当代人的需要又不损害后代发展的需求 化学与自然资源的开发利用 游离态 化合态 正价 金属的冶炼 自然界中的金属大都以化合态存在 用化学的方法把化合态的金属变成游离态 要考虑的问题 矿石的富集 合适的冶炼方法 如何精炼 金属的冶炼 磁铁矿 蓝铜矿 钛合金 铁矿石的开采 金属的冶炼一 金属的一般性质 2 金属的冶炼步骤 一般需要三个步骤 第一步是矿石的富集 除去杂质 提高矿石中有用成分的含量 第二步是冶炼 利用氧化还原反应原理 在一定条件下 用还原剂把金属矿石中的金属离子还原成金属单质 第三步是精炼 采用一定的方法 提炼纯金属 冶炼方法的选择 简单 实用 节省的原则 1 热分解法有些不活泼金属仅用热分解法就能制得 在金属活动性顺序表中 位于氢后面的某些金属的氧化物受热就能分解 2HgO 2Hg O2 2Ag2O 4Ag O2 焦炭 一氧化碳 氢气 铝热反应实验4 1 注意观察现象 反应现象 剧烈燃烧 火星四射 沙里有火热熔融物 铝热剂 铝 还原剂 活泼金属 可作还原剂 Fe2O3 2Al 2Fe Al2O3 高温 其它铝热反应 3MnO2 4Al 3Mn 2Al2O3 高温 Cr2O3 2Al 2Cr Al2O3 高温 3Co3O4 8Al 9Co 4Al2O3 高温 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 使铝与金属氧化物反应 冶炼钒 铬 锰等 2Al2O3 4Al 3O2 2NaCl 2Na Cl2 3 电解法在金属活动性顺序中 钾 钠 钙 铝等几种金属的还原性很强 这些金属都很容易失去电子 因此不能用一般的方法和还原剂使其从化合物中还原出来 而只能用通电分解其熔融盐或氧化物的方法来冶炼 电解 电解 电解法 热还原法 热分解法 不同金属冶炼方法的选择 KCaNaMgAlZnFeSnPb H CuHgAg 一 金属矿物的开发利用 金属元素多以化合态的形式存在于自然界中怎样将它们转变为金属单质呢 赤铁矿石 金矿石 原理 应用氧化还原反应 将金属从矿石中还原为金属单质 1 常见金属的冶炼 孔雀石 P 89反应式 P 89 是什么原因导致了不同的金属要采用不同的冶炼方法呢 不同的金属离子得到电子的能力不同 2 金属活动顺序与金属冶炼的关系 金属活动性序表中 位置越靠后 越容易被还原 用一般的还原方法就能使金属还原 金属的位置越靠前 越难被还原 最活泼金属只能用最强的还原手段来还原 离子 强 弱 弱 强 电解法 热还原法 热分解法 热分解法 氧化汞 氧化汞分解成氧原子和汞原子 原子结合成汞和氧分子 炼钢炼铁 大多数金属矿石里含有杂质 如石英 石灰等 因此在冶炼金属时首先需要富集矿石 在富集好的矿石中利用不同方法将金属还原出来 最后进行提纯 高温 热还原法 电解法 在金属活动性顺序中 钾 钠 钙等几种金属的还原性很强 这些金属都很容易失去电子 因此不能用一般的方法和还原剂使其从化合物中还原出来 只能用通电分解其熔融盐或氧化物的方法来冶炼 阳极 阳极 阴极 阴极 讨论 为什么人类使用铁器比使用铜器晚 P 90 金属使用的先后与金属的冶炼的难易有关 思考与交流 P90 1 目前海底金属资源开发可能遇到的问题 除开发成本比陆地高外 还存在破坏生态环境等问题 3 金属的回收和资源保护 1 回收金属的意义 节约矿物资源 节约能源 减少环境污染 2 金属开发的主要途径 提高金属矿物利用率 减少金属的使用量 加强金属资源回收和再利用 使用其他材料代替金属材料 小结 金属矿物和海水资源的开发利用 金属的冶炼 原理 方法选择 利用金属活动顺序表 电解法 热还原法 热分解法 铝热反应