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第一一 节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一、金属矿物的开发利用一、金属矿物的开发利用 我国我国2121世纪初可持续发展的总体目标是：世纪初可持续发展的总体目标是：可持续发展能力不断增强，经济结构调整取得可持续发展能力不断增强，经济结构调整取得显著成效，人口总量得到有效控制，生态环境显著成效，人口总量得到有效控制，生态环境明显改善，资源利用率显著提高，促进人与自明显改善，资源利用率显著提高，促进人与自然的和谐，推动整个社会走上生产发展、生活然的和谐，推动整个社会走上生产发展、生活富裕、生态良好的文明发展道路。富
2、裕、生态良好的文明发展道路。自然资源与可持续发展自然资源与可持续发展 金属的冶炼自然界中的金属大都以化合态存在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用化学的方法把化合态的金属变成游离态要考虑的问题要考虑的问题矿石的富集矿石的富集合适的冶合适的冶炼方法炼方法如何精炼如何精炼+nM矿石中的金属是矿石中的金属是:分析分析:得得电子电子,被还原被还原化合态化合态M0K Ca Na Mg Al Zn Fe Sn Pb(H)Cu Hg Ag Pt AuK Ca Na Mg Al Zn Fe Sn Pb(H)Cu Hg Ag Pt Au金属活动性逐渐减弱金属活动性逐渐减弱K Ca
3、 Na Mg AlK Ca Na Mg Al Zn Fe Sn Pb(H)Cu Zn Fe Sn Pb(H)Cu Hg AgHg Ag Pt AuPt Au金属活动性不同，还原方法金属活动性不同，还原方法一样一样吗？吗？p88p88（1）热分解法）热分解法:适用于金属活动性顺序适用于金属活动性顺序表中表中氢以后氢以后的金属冶炼。的金属冶炼。Hg AgHg Ag（2）热还原法）热还原法:适用于金属活动性顺序适用于金属活动性顺序表表中部中部的金属冶炼的金属冶炼 Zn Fe Sn Pb(H)CuZn Fe Sn Pb(H)Cu（3）电解法）电解法:适用于钾、钠、钙、铝等适用于钾、钠、钙、铝等活泼金属
4、活泼金属的冶炼。的冶炼。K Ca Na Mg AlK Ca Na Mg Al (4)物理提取法物理提取法：适用于：适用于极不活泼极不活泼的金的金属属的冶炼。的冶炼。Pt AuPt Au简单，实用，节省的原则简单，实用，节省的原则1.1.热分解法热分解法 有些不活泼金属仅用热分解法就能制得。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，位于在金属活动性顺序表中，位于氢氢后面后面的某些金属的的某些金属的氧化物氧化物受热就能分解。受热就能分解。冶炼方法的选择冶炼方法的选择原则原则:2Ag2Ag2 2O=4Ag+OO=4Ag+O2 22HgO=2Hg+O2HgO=2Hg+O2 2高温高温F
5、eFe2 2O O3 3+3CO =2Fe+3CO+3CO =2Fe+3CO2 22.2.热还原法热还原法 多数金属的冶炼过程属于热还原法多数金属的冶炼过程属于热还原法 常用的还原剂有常用的还原剂有焦炭、焦炭、一氧化碳一氧化碳、氢气氢气 和和活泼金属活泼金属等等WOWO3 3+3 H+3 H2 2 =W+3H=W+3H2 2O O高温高温FeFe2 2O O3 3+2 Al=2Fe+Al+2 Al=2Fe+Al2 2O O3 3高温高温MgO+CMgO+C =Mg+CO=Mg+CO高温高温3 3电解法电解法在金属活动性顺序中，钾、钠、钙、铝等几种在金属活动性顺序中，钾、钠、钙、铝等几种金属的金
6、属的还原性还原性很强很强，这些金属都很容易失去电，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，而合物中还原出来，而只能只能用用通电分解其通电分解其熔融盐熔融盐或或氧化物氧化物的方法来冶炼。的方法来冶炼。2Al2Al2 2O O3 3(熔融熔融)=4Al+3O)=4Al+3O2 2 电解电解冰晶石冰晶石2NaCl(2NaCl(熔融熔融)=2Na+Cl)=2Na+Cl2 2电解电解MgClMgCl2 2(熔融熔融)=Mg+Cl)=Mg+Cl2 2 电解电解K Ca Na Mg Al Zn Fe Sn PbK Ca Na Mg
7、 Al Zn Fe Sn Pb（H H）Cu Hg AgCu Hg Ag电解法电解法热还原法热还原法不同金属冶炼方法的选择不同金属冶炼方法的选择K Ca Na Mg AlK Ca Na Mg Al Zn Fe Sn PbZn Fe Sn Pb（H H）CuCu Hg AgHg Ag 同种同种金属可以有金属可以有不同不同的冶炼方法的冶炼方法:如如 Mg Mg 既既可用可用还原法还原法,也可用也可用电解法电解法,根据其不同用途根据其不同用途选择不同的冶炼方法。选择不同的冶炼方法。活泼活泼 中等活泼中等活泼 不活泼不活泼（C C、COCO、H H2 2、AlAl等）等）（氧化物、氯化物）（氧化物、氯
8、化物）（氧化物）（氧化物）练练 习习1.下列各组金属下列各组金属最最适合适合用用 H H2 2 或或 CO CO 把它把它 从化合物中还原出来的是从化合物中还原出来的是 A.CaA.Ca、Mg B.AlMg B.Al、Fe Fe C.Fe C.Fe、Cu D.HgCu D.Hg、Ag Ag 2.列金属氧化物不能用焦炭还原的是列金属氧化物不能用焦炭还原的是 解题思路解题思路:碳的还原性一般介于碳的还原性一般介于A1A1Zn Zn 之间之间，故一般比碳还原性强的金属，不能用碳还原。故一般比碳还原性强的金属，不能用碳还原。A.CaO B.AgA.CaO B.Ag2 2O C.CuO D.FeO C.
9、CuO D.Fe2 2O O3 3CA A3 3、下列各种冶炼方法中，可以制得相应金属、下列各种冶炼方法中，可以制得相应金属 的是（的是（）A A、加热氧化铝、加热氧化铝 B B、加热碳酸钙、加热碳酸钙 C C、电解熔融氯化钠、电解熔融氯化钠 D D、氯化钠与铝粉高温共热、氯化钠与铝粉高温共热4 4、根据金属在金属活动顺序表中的位置、根据金属在金属活动顺序表中的位置 及性质，推测制取下列金属最适宜的方法：及性质，推测制取下列金属最适宜的方法：NaNa Zn Zn Hg Hg Au C电解法电解法加热还原法加热还原法加热分解法加热分解法物理提取法物理提取法实验实验4 41 1铝热反应铝热反应 p
10、891 1、镁条镁条的作用是什么？的作用是什么？2 2、氯酸钾氯酸钾的作用是什么？的作用是什么？问题问题引燃剂引燃剂反应现象：镁条剧烈燃烧，放出大量的镁条剧烈燃烧，放出大量的热，发出耀眼的白光，纸漏斗内热，发出耀眼的白光，纸漏斗内剧烈反应，剧烈反应，纸漏斗被烧穿，有熔融物落入沙中。纸漏斗被烧穿，有熔融物落入沙中。FeFe2 2O O3 3+2Al=2Fe+Al+2Al=2Fe+Al2 2O O3 3高温高温铝热剂铝热剂反应现象反应现象：剧烈反应，发出强光，纸漏：剧烈反应，发出强光，纸漏 斗被烧穿，沙子上落有黑色铁珠。斗被烧穿，沙子上落有黑色铁珠。结论结论：铝是铝是常用常用的的还原剂还原剂，在一
11、定的条件下与，在一定的条件下与某些金属氧化物反应，把其中的金属某些金属氧化物反应，把其中的金属还原还原成成单质单质。FeFe2 2O O3 3+2Al=2Fe+Al+2Al=2Fe+Al2 2O O3 3高温高温其它铝热反应其它铝热反应 高温高温3Co3Co3 3O O4 4+8Al=9Co+4Al+8Al=9Co+4Al2 2O O3 33MnO3MnO2 2+4Al=3Mn+2Al+4Al=3Mn+2Al2 2O O3 3高温高温CrCr2 2O O3 3+2Al=2Cr+Al+2Al=2Cr+Al2 2O O3 3高温高温铝热反应的应用铝热反应的应用 铝热反应的原铝热反应的原理可以应用在
12、生产理可以应用在生产上，如用于上，如用于焊接钢焊接钢轨轨等。在冶金工业等。在冶金工业上也常用这一反应上也常用这一反应原理，使铝与金属原理，使铝与金属氧化物反应，氧化物反应，冶炼冶炼钒、铬、锰钒、铬、锰等等等等高高熔点熔点金属金属K Ca Na MgK Ca Na Mg AlAlZn Fe Sn Pb(H)Cu Zn Fe Sn Pb(H)Cu Hg AgHg AgPt AuPt Au 电解法电解法热还原法热还原法热分热分解法解法 物理物理提取法提取法（C C、COCO、H H2 2、AlAl等）等）不同金属冶炼方法的选择归纳：不同金属冶炼方法的选择归纳：金属的回收和资源保护金属的回收和资源保护 p89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）节约能源；）节约能源；（3）减少环境污染。）减少环境污染。
