1、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第一节第一节 开发利用金属矿物开发利用金属矿物 和海水资源和海水资源1、金属元素的存在、金属元素的存在一一 金属矿物的开发利用金属矿物的开发利用问题问题1 金属元素在自然界中的存在形态？金属元素在自然界中的存在形态？游离态：如游离态：如Au、Pt等不活泼金属；等不活泼金属；化合态：绝大多数金属，如：化合态：绝大多数金属，如：K、Na、Ca、Mg、Zn、Fe、Cu等；等；赤铁矿赤铁矿Fe2O3 黄铁矿黄铁矿FeS2 天然金天然金Au天然铂天然铂Pt辰砂辰砂HgS磁铁矿磁铁矿Fe3O4资资 料料黄铜矿黄铜矿CuFeS2菱镁矿菱镁矿 Mg
2、CO3铝土矿铝土矿Al2O3 胆矾胆矾CuSO45H2O方铅矿方铅矿PbS辉铜矿辉铜矿Cu2S 2、金属冶炼的实质金属冶炼的实质Mn+ne-=M 还原反应还原反应冶炼金属的步骤：冶炼金属的步骤：矿石富集矿石富集金属冶炼金属冶炼精炼精炼6年代年代金属的冶炼的变迁金属的冶炼的变迁夏朝夏朝铜斝铜斝春秋时期的铁春秋时期的铁锄和铁削锄和铁削现代用现代用电解法电解法冶炼铝冶炼铝什么原因导致人类大量什么原因导致人类大量使用金属的时间铜早于使用金属的时间铜早于铁，而铁早于铝？铁，而铁早于铝？（1）电解法）电解法-特别活泼的金属特别活泼的金属 MgCl2(熔融熔融)电解电解 NaCl(熔融熔融)电解电解2Al2
3、O3(熔融熔融)4Al 3O2 冰晶石冰晶石电解电解3 金属冶炼的方法金属冶炼的方法MgCl2(熔融熔融)Mg Cl2 电解电解2NaCl(熔融熔融)2NaCl2 电解电解(K-Al)（2）热还原法）热还原法-绝大多数金属绝大多数金属 Fe2O3 CO 高温高温高炉炼铁高炉炼铁 Fe2O33CO 2Fe3CO2高温高温(Zn-Cu)用用H2,C,CO,Al作还原剂还原上述金属氧化物作还原剂还原上述金属氧化物热还原法热还原法热还原法热还原法实验实验41 反应现象反应现象：镁条剧烈燃烧，放出大量的热，：镁条剧烈燃烧，放出大量的热，发出耀眼的白光，纸漏斗的下部被烧穿，有熔融发出耀眼的白光，纸漏斗的下
4、部被烧穿，有熔融物落入沙中。物落入沙中。铝热反应的应用：铝热反应的应用：2AlFe2O3 2FeAl2O3高温高温3MnO24Al 2Al2O33Mn高温高温Cr2O3+2Al 2Cr+Al2O33Co3O4+8Al 9Co+4Al2O3高温高温高温高温其它铝热反应：其它铝热反应：铝热反应：铝热反应：铝某些金属氧化物铝某些金属氧化物 Al2O3金属金属高温高温铝热剂铝热剂铝热反应应用铝热反应应用冶炼难熔的金属冶炼难熔的金属焊接钢轨焊接钢轨Fe+CuSO4 =FeSO4+Cu湿法炼铜湿法炼铜 火法炼铜火法炼铜 灼烧辉铜矿（灼烧辉铜矿（Cu2S）碳法制铜碳法制铜灼烧孔雀石灼烧孔雀石Cu2(OH)2
5、CO3 与木炭混合物与木炭混合物提示：先分解提示：先分解 后还原后还原 古法炼铜古法炼铜-兴于商周时期兴于商周时期C+2CuO =CO2 +2Cu高温高温Cu2(OH)2CO3 2CuO+H2O+CO2Cu2S+O2 2Cu+SO2高温高温 HgO加热加热 Ag2O加热加热（3）热分解法）热分解法-不活泼金属不活泼金属2HgO 2Hg O2 加热加热2Ag2O 4AgO2 加热加热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Pt Au主要主要冶炼方法冶炼方法弱弱 强强金属离子金属离子得电子能力得电子能力强强 弱弱金属原子金属原子失电子能力失电子能力Hg AgZn Fe Sn P
6、b（H）CuK Ca Na Mg Al金属的活动金属的活动顺序：顺序：物理物理提炼法提炼法电解法电解法热还原法热还原法H2 C CO Al热分解法热分解法 2008年年10月全球爆发金融危机，金价走高，经济惨淡。不少美国人月全球爆发金融危机，金价走高，经济惨淡。不少美国人前往加利福尼亚州淘金，从而掀起了小前往加利福尼亚州淘金，从而掀起了小“淘金热淘金热”。图为今年。图为今年4月月8日几名美国人在加州一条河边淘金。（来源日几名美国人在加州一条河边淘金。（来源环球时报环球时报）思考？4、金属的回收利用回收价格回收价格Al制易拉制易拉罐罐0.15元个元个Fe26003000元吨元吨Cu4000060
7、000元吨元吨我国金属资源储量丰富，为什么还我国金属资源储量丰富，为什么还要大力提倡金属的回收再利用呢？要大力提倡金属的回收再利用呢？二 海水资源的开发利用 4 4月月2222日日地球日地球日 “善待地球，从身边的小事做起！善待地球，从身边的小事做起！”海洋约占地球表面积的海洋约占地球表面积的71%71%海底石油海底石油:1350亿吨亿吨天然气：天然气：140万亿立方米万亿立方米镁、钾、铀、锶等矿物：镁、钾、铀、锶等矿物：5亿亿吨（液体矿山）亿亿吨（液体矿山）锰结核：锰结核：3万亿吨万亿吨;鱼虾贝藻：鱼虾贝藻：6亿吨亿吨/年，现在捕捞量年，现在捕捞量9000万吨万吨/年年波浪能：波浪能：700
8、亿千瓦亿千瓦潮汐能：潮汐能：27亿千瓦亿千瓦重水：重水：200万吨万吨水：水：13亿亿吨亿亿吨资料资料:含含80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45亿吨是已亿吨是已知陆地铀矿储量的知陆地铀矿储量的4500倍。倍。氘有氘有50亿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
9、筑砂、贝壳等建筑 材料和金属矿产材料和金属矿产海海洋洋生生物物资资源源海洋油、气开发海洋油、气开发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海水中资源的分类海水中资源的分类:海水资源海水资源水资源水资源化学资源化学资源生物资源生物资源能源能源.分布特点：广阔性分布特点：广阔性 多样性多样性 分散性分散性(一一)、水资源的开发利用：、水资源的开发利用：水资源的利用水资源的利用直接利用直接利用海水淡化海水淡化（1）蒸馏法）蒸馏法1、海水的淡化：、海水的淡化：蒸馏装置蒸馏装置与能源技术相结合与能源技术相结合,能解决成本问题能解决成本问题:1海水海水冷
10、凝器冷凝器蒸发蒸发太阳能太阳能淡水淡水浓盐水浓盐水太阳能蒸发装置太阳能蒸发装置示意图示意图其他淡化技术：其他淡化技术：（2）、电渗析法）、电渗析法+-（3）、离子交换法）、离子交换法阳离子交换树脂阳离子交换树脂:HR+Na+=NaR+H+阴离子交换树脂阴离子交换树脂:ROH+Cl-=RCl+OH-H+OH-=H2O沙特有沙特有25座海水淡化站，座海水淡化站，淡化水日产量达淡化水日产量达5.2亿亿加仑，满足了全国加仑，满足了全国70.65%的饮用水需求，的饮用水需求，占世界海水淡化总量的占世界海水淡化总量的30%。(二二)、化学资源的开发利用：、化学资源的开发利用：化学资源的开发化学资源的开发从
11、从海水海水中提取物质中提取物质从从生物体生物体中提取物质中提取物质从从矿物矿物中提取物质中提取物质晒盐场晒盐场 海水晒盐海水晒盐（煮海为盐）（煮海为盐）太阳太阳海水海水得到粗盐得到粗盐海水涨潮海水涨潮蒸发海水蒸发海水海水晒盐的流程图海水晒盐的流程图怎样对粗盐怎样对粗盐进行提纯？进行提纯？粗盐含有泥沙粗盐含有泥沙,CaCl2,MgCl2,Na2SO4等杂质等杂质在生产实际中海水资源利用在生产实际中海水资源利用:海水晒盐海水晒盐海水淡海水淡 化工厂化工厂 制盐制盐工业工业 食盐食盐 氯碱氯碱工业工业 氯氯 有关工业有关工业 海水海水 提提纯纯精精制制蒸蒸发发结结晶晶浓浓缩缩粗粗盐盐干海带中含碘量：
12、干海带中含碘量：0.3%-0.5%，有的高达，有的高达1%，约比，约比海水中的碘浓度提高了海水中的碘浓度提高了10万万倍倍！海带中碘的存在形式海带中碘的存在形式:有机碘化物有机碘化物如何检验海带中含有碘？如何检验海带中含有碘？探究：海带中是否存在碘？探究：海带中是否存在碘？灼烧海带灼烧海带过滤过滤滤液滤液溶解、煮沸溶解、煮沸结论：海带中存在碘，结论：海带中存在碘，是以碘离子的形式存在的！是以碘离子的形式存在的！探究：海带中是否存在碘？探究：海带中是否存在碘？滤液中碘滤液中碘的存在形的存在形式？如何式？如何验证？验证？怎样进一步提怎样进一步提取单质碘呢？取单质碘呢？四氯化碳四氯化碳萃取萃取单质碘
13、单质碘蒸馏蒸馏流程流程实验操作实验操作海海带带灰灰海海带带浸浸渍渍悬悬浊浊液液残渣残渣含含I-溶液溶液碘碘晶晶体体含含I2溶液溶液含含I2有机有机溶液溶液过滤过滤萃取、分液萃取、分液蒸馏蒸馏加入氧化剂加入氧化剂晒干灼烧晒干灼烧实验流程实验流程比较分析比较分析应该选取什么物质作为氧化剂？应该选取什么物质作为氧化剂？热空气或热空气或水蒸气吹出水蒸气吹出硫酸酸化硫酸酸化氯气氧化氯气氧化海水海水苦卤苦卤提取粗盐提取粗盐含含Br2的海水的海水含含Br2的空气的空气SO2吸收吸收吸收液吸收液氯气氧化氯气氧化Br2与水与水的混合物的混合物蒸馏蒸馏Br2蒸气蒸气海水提溴（海水提溴（Br2）工业流程工业流程海水
14、提溴的实验室模拟装置海水提溴的实验室模拟装置对比:实验前后溴的浓度变化引入海水引入海水贝壳（贝壳（CaCO3)过滤网过滤网 工业制镁流程工业制镁流程沉降池沉降池过滤槽过滤槽 Mg(OH)2盐酸盐酸蒸发蒸发干燥干燥锻烧产物锻烧产物电解电解 MgCl2金属镁金属镁MgCl2溶液溶液锻烧锻烧与水反应与水反应氯气氯气P93P93习题习题4 4 与化工生产相结合，提高经济效益：与化工生产相结合，提高经济效益：(造纸、制肥皂等造纸、制肥皂等)(原子反应堆导热剂原子反应堆导热剂)熔融电解熔融电解Cl2Cl2H2NaOHNaTiK.Na合金合金KTiCl4食卤食卤Br2MgO(富集的方法富集的方法)过滤过滤C
15、aOCaCO3(贝壳贝壳)(耐火材料耐火材料)(焰火，照明弹焰火，照明弹)高温高温Mg(OH)2MgCl2Cl2Mg(aq)MgCl2(s)熔熔Na2CO3NaHCO3H2ONH3、CO2食盐食盐饱和食盐水饱和食盐水水水电解电解海水海水日晒日晒海水中化学元素提取主要是：海水中化学元素提取主要是：n海水是一座巨大的液体资源宝库，海水是一座巨大的液体资源宝库，合理环保的开发利用海水资源是实合理环保的开发利用海水资源是实现人类可持续发展的重要方向。现人类可持续发展的重要方向。海洋植物如海带、海藻中含有丰富的碘元素，碘以离子的形式存在。海洋植物如海带、海藻中含有丰富的碘元素，碘以离子的形式存在。实验中
16、从海藻提取碘的流程如图所示实验中从海藻提取碘的流程如图所示 (1)指出提取碘的过程中有关的实验操作名称指出提取碘的过程中有关的实验操作名称 ；写出过程中有关反；写出过程中有关反应的离子方程式应的离子方程式 。(2)提取碘的过程中可提供选择的有机试剂为提取碘的过程中可提供选择的有机试剂为()A.酒精、四氯化碳酒精、四氯化碳 B四氯化碳、苯四氯化碳、苯 C汽油、醋酸汽油、醋酸 D汽油、甘油汽油、甘油 (3)为使海藻灰中碘离子转化为碘的有机溶液，实验室里有烧杯、玻璃棒、集为使海藻灰中碘离子转化为碘的有机溶液，实验室里有烧杯、玻璃棒、集气瓶、酒精灯、导管、圆底烧瓶、石棉网以及必要的夹持仪器、物品，尚缺
17、少气瓶、酒精灯、导管、圆底烧瓶、石棉网以及必要的夹持仪器、物品，尚缺少的玻璃仪器是的玻璃仪器是 。取样处理取样处理灼烧灼烧过滤过滤溶解溶解验证验证不用水洗不用水洗酒精浸泡酒精浸泡浸取浸取I-转化为无转化为无 机灰烬机灰烬实验过程实验过程先氧化先氧化后检验后检验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？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Cl2 Cl Cl2 2 的氧化性的氧化性 SOSO2 2的还的还原性原性BrBr2 2的氧的氧化性化性富集富集Fe2O33CO 2Fe3CO2高温高温1.通过归纳
18、新中国建立以来文艺事业的发展和成就，培养学生从文艺现象中领悟历史的能力；2.通过理解新中国成立以来文艺事业发展的原因、党的十一届三中全会以来文艺园地出现繁荣局面的原因，培养学生正确认识和说明问题、分析问题的能力；3.通过课堂教学，提高学生的文化艺术修养，以及对我国社会主义时期文学艺术作品的鉴赏能力。4.通过了解建国以来文学艺术事业的蓬勃发展，使学生受到爱国主义情感和传统美德的熏陶，培养学生热爱社会主义祖国的思想情感。5.通过对宋词、绘画、书法艺术作品的鉴赏，培养学生的审美感，提高学生的鉴赏力。充分利用多媒体的教学手段创设图文情境，加强课堂的热烈气氛和教学的直观性，给学生提供一个良好的教学情境。6.本节课不再是单纯的知识传输渠道，而让学生学会欣赏历史上出现的文学作品，通过形式多样的活动、合作和探究等多种方法与途经，实现历史学习三维目标，从历史的角度来赏析中国古代的文化。7.我的教学设计正是基于此基本理念之上设计的。另外，本课设计能充分利用信息技术，巧妙把多媒体技术与教学内容融合起来，极大地提高了课堂教学效率，也能实现课堂与课外的完美结合，真正为学生的终身学习与发展打下良好的基础。
