1、 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 第第1课时课时 金属矿物的开发利用金属矿物的开发利用 大多数金属元素：大多数金属元素： 化合态化合态, , 如如Na、Fe极少数金属元素：极少数金属元素： 游离态游离态, , 如如Au、Pt一、金属的冶炼方法1. 金属的存在形态：黄铜矿黄铜矿 CuFeS2菱镁矿菱镁矿 MgCO3 萤石萤石 CaFCaF2 2 部分金属矿物部分金属矿物黄铜矿黄铜矿赤铁矿赤铁矿铝矿铝矿锰矿锰矿钨矿钨矿锌矿锌矿不锈钢器具不不锈锈钢钢器器具具金条金条首饰首饰2.你知道从金属矿物中冶炼金属你知道从金属矿物中冶炼金属,一般一般要经过哪些步骤要经过哪些步
2、骤?矿石富集矿石富集金属冶炼金属冶炼金属精炼金属精炼金属冶炼的步骤金属冶炼的步骤:3.金属冶炼的实质是什么？金属冶炼的实质是什么？金属活动性金属活动性即：即：Mn+ + ne- M得到电子得到电子游离态游离态2HgO 2Hg+O22Ag2O 4Ag+O2（不活泼金属的冶炼）（不活泼金属的冶炼）（1）加热分解法）加热分解法4.冶炼金属的方法冶炼金属的方法（2 2）. .电解法电解法（非常活泼金属的冶炼）（非常活泼金属的冶炼）电解电解2Al2O3(熔融熔融) 4Al+3O2冰晶石冰晶石2NaCl(熔融熔融) 2Na+Cl2 MgCl2(熔融熔融) Mg+Cl2 电解电解电解电解冰晶石：冰晶石：Na
3、3AlF6（3 3）. .热还原法热还原法 v常用的还原剂：H2、CO、C、活泼金属 高温高温 H2+CuO Cu+H2O 高温高温 Fe2O3+3CO 2Fe+3CO2（较活泼金属的冶炼）（较活泼金属的冶炼）请结合金属活泼性顺序表总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：金属冶炼方法的一般规律：强强弱弱强强弱弱电解法电解法热还原法热还原法热分解法热分解法实验实验4-1 铝热反应铝热反应现象现象原理原理镁条剧烈燃烧，发出白光，导致混合物镁条剧烈燃烧，发出白光，导致混合物剧烈反应，发出强光，有红热的熔融物生成。剧烈反应，发出强光，有红热的熔融物生成。2Al+Fe2O3=2Fe+Al2
4、O3高温高温镁条为镁条为引燃剂引燃剂氯酸钾为氯酸钾为助燃剂助燃剂铝热剂：铝热剂：铝与氧铝与氧化铁的混合物化铁的混合物3MnO2+4Al = 3Mn+ 2Al2O3高温高温Cr2O3+2Al = 2Cr + Al2O3高温高温3Co3O4+8Al = 9Co + 4Al2O3高温高温其它铝热反应其它铝热反应 铝热反应的应用铝热反应的应用 铝热反应的原理可以应用在生产上，如用于铝热反应的原理可以应用在生产上，如用于焊接钢轨焊接钢轨等；在冶金工业上也常用这一反应原理，等；在冶金工业上也常用这一反应原理，冶炼钒、铬、锰冶炼钒、铬、锰等等熔点高熔点高的金属。的金属。表表4-1 常见金属的冶炼原理常见金属
5、的冶炼原理金属金属冶炼原理冶炼原理FeFe2O3+3CO=2Fe+3CO2(高炉炼铁高炉炼铁)Fe2O3+2Al=2Fe+Al2O3(铝热法炼铁铝热法炼铁)高温高温高温高温CuCu2S+O2=2Cu+SO2(火法炼铜火法炼铜)Fe+CuSO4=FeSO4+Cu(湿法炼铜湿法炼铜)高温高温MgMgO+C=Mg+COMgCl2(熔融熔融)=Mg+Cl2高温高温Al2Al2O3(熔融熔融)=4Al+3O2电解电解冰晶石冰晶石Na2NaCl(熔融熔融)=2Na+Cl2电解电解电解电解三、金属的回收和环境保护三、金属的回收和环境保护回收金属的意义：回收金属的意义：（1）节约矿物资源；）节约矿物资源；（2
6、）节约能源；）节约能源；（3）减少环境污染）减少环境污染K Ca Na Mg Al Zn FeCu Hg Ag Pt Au电解法电解法热还原法热还原法热分解法热分解法金属活动顺序与金属冶炼方法的关系：金属活动顺序与金属冶炼方法的关系：思考总结：A2目前，工业上冶炼铝目前，工业上冶炼铝 通常采用的方法是通常采用的方法是 （ ） ACO或氢气还原法或氢气还原法 B铝热反应法铝热反应法C电解法电解法 D热分解法热分解法C3下列叙述正确的是（下列叙述正确的是（ ） A工业上用电解熔融氯化钠的工业上用电解熔融氯化钠的方法制取钠方法制取钠 B钠加入氯化镁的饱和溶液中钠加入氯化镁的饱和溶液中可以制取金属镁可
7、以制取金属镁 C电解冶炼铝的原料是氯化铝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碳在高温下能还原氧化铝中的铝A4下列说法正确的是（下列说法正确的是（ ） AMg可以用置换法和电解法可以用置换法和电解法冶炼得到冶炼得到 BCu可以用电解法冶炼得到可以用电解法冶炼得到 CAl可以用直接加热法冶炼得可以用直接加热法冶炼得到到DFe可以用铝热法冶炼得到可以用铝热法冶炼得到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
8、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
9、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
10、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，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
11、（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 含碘
12、单质的有机溶液含碘单质的溶液试剂残渣含碘元素的溶液海带溶解过滤海带灰灼烧（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 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
13、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有了坚定的意志，就等于给双脚添了一对翅膀。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。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。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。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。最聪明的人是最不愿浪费时间的人。
