1、1第四章、化学与自然资源的开发利用第四章、化学与自然资源的开发利用1 1、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含三价铁的红色石英含三价铁的红色石英自然界中存在着丰富的矿产资源自然界中存在着丰富的矿产资源 锰铁矿锰铁矿蓝蓝 铜铜 矿矿赤赤 铁铁 矿矿1 1、金属在自然界的存在形式、金属在自然界的存在形式：除除金、铂金、铂等少数金属外，等少数金属外，绝大多数的金属元素以绝大多数的金属元素以化合化合物物的形式存在于自然界。的形式存在于自然界。将金属从其化合物中将金属从其化合物中还原出来用于生产和制造还原出来用于生产和制造各种金属材料，这
2、一过程各种金属材料，这一过程在工业上叫做在工业上叫做金属的冶炼。金属的冶炼。M Mn+n+ne-=M+ne-=M2、金属的金属的冶炼方法冶炼方法（1）加热分解法）加热分解法（适合一些不活泼金属）（适合一些不活泼金属）2HgO =2Hg+O2 2Ag2O =4Ag+O2 根据金属活泼性的不同，不同的根据金属活泼性的不同，不同的金属采用不同的冶炼方法。金属采用不同的冶炼方法。（2）电解法（适合一）电解法（适合一些非常活泼金属些非常活泼金属）MgCl2(熔融熔融)=Mg+Cl2 电解电解2Al2O3(熔融熔融)=4Al+3O2 电解电解冰晶石冰晶石2NaCl(熔融熔融)=2Na+Cl2 电解电解（3
3、）热还原法（适合大部分金属）热还原法（适合大部分金属）CuO+H2 =Cu+H2O高温高温 Fe2O3+3CO =2Fe+3CO2 高温高温 WO3+3H2 =W+3H2O 高温高温常用的还原剂：常用的还原剂：C C、COCO、H H2 2、活泼金属活泼金属 （如：（如：NaNa、AlAl）其他冶炼金属的方法其他冶炼金属的方法 高温高温 Cu2 2S +O2 =2Cu +SO2（火法炼铜）（火法炼铜）Fe+CuSO4 =Cu +FeSO4(湿法炼铜）湿法炼铜）K Ca Na Mg AlK Ca Na Mg AlZ ZZn Fe Sn Pb(H)Cu Hg Ag Zn Fe Sn Pb(H)Cu
4、 Hg Ag Pt Au电解法电解法 热还原法热还原法 热分热分 物理提物理提 解法解法 取法取法 金属的冶炼方法总结金属的冶炼方法总结实验实验41 3、铝热反应铝热反应注意观察现象注意观察现象反应现象：反应现象：1 1、镁条剧烈燃烧，发白光，放出镁条剧烈燃烧，发白光，放出 大量的热，大量的热，2 2、纸漏斗被烧穿，有熔融物掉入沙中。、纸漏斗被烧穿，有熔融物掉入沙中。Fe2O3+2Al =2Fe+Al2O3高温高温1 1、镁条的作用是什么？、镁条的作用是什么？2 2、氯酸钾的作用是什么？、氯酸钾的作用是什么？铝热剂铝热剂问题问题：与氧气反应放出大量的热，为铝热反应提供热量与氧气反应放出大量的热
5、，为铝热反应提供热量。受热分解产生氧气，使镁条继续燃烧提供热量受热分解产生氧气，使镁条继续燃烧提供热量。铝热反应的应用铝热反应的应用 用于用于焊接钢轨，冶炼钒、铬、锰等焊接钢轨，冶炼钒、铬、锰等3MnO2+4Al =3Mn+2Al2O3高温高温Cr2O3+2Al =2Cr+Al2O3高温高温 3V2O5+10Al =6V+5Al2O3高温高温（1 1）提高金属矿物的利用率）提高金属矿物的利用率（2 2）减少金属的使用量）减少金属的使用量（3 3）加强金属资源的回收和再利用）加强金属资源的回收和再利用 （4 4）使用其他材料代替金属材料）使用其他材料代替金属材料4、合理开发和利用矿物资源的主要途
6、径、合理开发和利用矿物资源的主要途径1、下列各种冶炼方法中，可以制得、下列各种冶炼方法中，可以制得 相应金属的是（相应金属的是（）A、加热氧化铝、加热氧化铝 B、加热碳酸钙、加热碳酸钙 C、电解熔融氯化钠、电解熔融氯化钠 D、氯化钠与铝粉高温共热、氯化钠与铝粉高温共热2、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：Na Zn Hg Au C电解法电解法热还原法热还原法热分解法热分解法物理提取物理提取法法3、下图表示人类使用不同金属的大致年代。、下图表示人类使用不同金属的大致年代。这个先后顺序跟下列
7、有关的是（这个先后顺序跟下列有关的是（）地壳中金属元素的含量；金属活动性顺序地壳中金属元素的含量；金属活动性顺序金属的导电性；金属冶炼的难易程度；金属的导电性；金属冶炼的难易程度；金属的延展性；金属的延展性；A A、B B、C C、D D、D D4 4、用铝热法还原下列氧化物，制得金属各、用铝热法还原下列氧化物，制得金属各 1 1 mol mol，消耗铝最少的是（，消耗铝最少的是（）D D A AMnOMnO2 2 B BWOWO3 3 C CCrCr2 2O O3 3 D DFeFe3 3O O4 45 5、用氢气、碳、一氧化碳分别与等质、用氢气、碳、一氧化碳分别与等质量的氧化铜在高温下反应
8、，使氧化铜中量的氧化铜在高温下反应，使氧化铜中的铜全部还原出来，至少消耗氢气、碳、的铜全部还原出来，至少消耗氢气、碳、一氧化碳的质量之比为（一氧化碳的质量之比为（）A A、1 1：1 1：1 B1 B、1 1：3 3：14 14 C C、1 1：6 6：14 D14 D、2 2：1 1：2 2B20A6 6、下列金属冶炼原理类似于、下列金属冶炼原理类似于铝热反应的是铝热反应的是(）A A3Mg3MgCrCr2 2O O3 3 =B BCOCOCuOCuO CuCuCOCO2 2C CKClKClNa(Na(熔融熔融)=NaCl)=NaClKKD DZnZnFeSOFeSO4 4=Fe=FeZn
9、SOZnSO4 43MgO2Cr 高温高温217 7、下列各组物质可以选用铝热、下列各组物质可以选用铝热 反应进行冶炼的是反应进行冶炼的是(）A ANaClNaCl、FeOFeO、CrCr2 2O O3 3B BB BFeFe2 2O O3 3、MnOMnO2 2、CrCr2 2O O3 3C CFeFe3 3O O4 4、MnOMnO2 2、KMnOKMnO4 4D DHgOHgO、MnOMnO2 2、MgOMgO贵州省道真中学高一年级课题组22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2课时贵州省道真中学高一年级课题组23a、海洋生物资源、海洋生物资源海洋资源海洋资源贵州省道真
10、中学高一年级课题组24b、海洋中的矿产资源、海洋中的矿产资源贵州省道真中学高一年级课题组25含含80多种元素，以氢、氧、多种元素，以氢、氧、氯、钠、镁、硫、钙、钾等氯、钠、镁、硫、钙、钾等较多，被称为较多，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45亿吨亿吨是已知陆地铀矿储量是已知陆地铀矿储量的的4500倍。氘有倍。氘有50亿亿吨足够人类用上千万吨足够人类用上千万年年c、海水中的化学资源、海水中的化学资源贵州省道真中学高一年级课题组261、海水资源的广泛性、海水资源的广泛性：u海洋约占地球表面积海洋约占地球表面积71%u海洋中的资源海洋中的资源：u动物动物:（鱼类、海狮、海马、
11、贝类（鱼类、海狮、海马、贝类u植物植物:（海草、海带（海草、海带u矿物矿物:（各种盐、（各种盐、NaCl、MgCl2.海底金属结核矿、石油海底金属结核矿、石油u水水 :（水资源及各种溶解的盐类（水资源及各种溶解的盐类贵州省道真中学高一年级课题组272、海水资源的利用：、海水资源的利用：主要有：主要有：u1.海水中水资源的利用海水中水资源的利用 海水的淡化（咸水海水的淡化（咸水 淡水）淡水）u2.直接利用海水进行循环冷却（作冷却直接利用海水进行循环冷却（作冷却用水）用水）贵州省道真中学高一年级课题组28海水的淡化：海水的淡化：（1）海水淡化的途径）海水淡化的途径:u 从海水中提取淡水从海水中提取
12、淡水u 从海水中分离出盐从海水中分离出盐（2）海水淡化的方法）海水淡化的方法:u 蒸蒸 馏馏 法（最先使用，技术成熟，但成本高）法（最先使用，技术成熟，但成本高）u 电渗析法（成本低，但未能大量生产）电渗析法（成本低，但未能大量生产）u 离子交换法（目前正迅速发展，但需要不断更离子交换法（目前正迅速发展，但需要不断更新离子交换树脂）新离子交换树脂）贵州省道真中学高一年级课题组29蒸馏法所用的装置及原理蒸馏法所用的装置及原理u原理：原理：加热到水的沸点，加热到水的沸点，使水汽化变成水蒸气，再冷凝得淡水。使水汽化变成水蒸气，再冷凝得淡水。u注意：注意：图图4-3海水蒸馏原理示意图海水蒸馏原理示意图
13、进进冷却水冷却水 出出贵州省道真中学高一年级课题组30太阳能蒸发原理示意图太阳能蒸发原理示意图贵州省道真中学高一年级课题组31用高分子分离膜淡化海水贵州省道真中学高一年级课题组32利用海水进行循环冷却利用海水进行循环冷却天津碱厂海水循环冷却装置天津碱厂海水循环冷却装置贵州省道真中学高一年级课题组33 海水中溶解和悬浮有大量的无机物和有海水中溶解和悬浮有大量的无机物和有机物，按含量计，机物，按含量计，H、O、Cl、Na、K、Mg、Ca、S、C、F、B、Br、Sr等元素等元素超过总量的超过总量的99，其他为微量元素，总，其他为微量元素，总计含有计含有80多种元素。多种元素。贵州省道真中学高一年级课
14、题组343、海水的综合利用、海水的综合利用u（1）海水制盐）海水制盐生产生产NaCl u（2）NaCl的水溶液制的水溶液制NaOH u（3）制金属）制金属Nau（4）制）制Na2CO3 2NaCl+2H2O 电解电解 H2 +Cl2 +2NaOH2 NaOH+CO2=Na2CO3+H2O 2NaCl（熔融）（熔融）电解电解 2Na+Cl2贵州省道真中学高一年级课题组35煮海为盐贵州省道真中学高一年级课题组36 海水晒盐海水晒盐贵州省道真中学高一年级课题组37海水海水浓缩浓缩过滤过滤HClHCl溶液，适量溶液，适量蒸发结晶蒸发结晶NaOHNaOH溶液、溶液、BaClBaCl2 2溶液、溶液、Na
15、Na2 2COCO3 3溶液溶液过量过量食盐的提取食盐的提取贵州省道真中学高一年级课题组38从海水中制金属镁从海水中制金属镁海水海水蒸发蒸发 Mg(OH)Mg(OH)2 2盐酸、浓缩盐酸、浓缩 MgCl2 6H2O 脱水脱水 MgCl2 电解电解 Mg石灰乳石灰乳 水水 CaO 煅烧煅烧 贝壳贝壳粗盐粗盐贵州省道真中学高一年级课题组39海水提溴海水提溴将将Br转变为转变为Br2是海水提溴中关键的化学反应。是海水提溴中关键的化学反应。海水提溴是从海水中提取元素溴的技术。溴及其海水提溴是从海水中提取元素溴的技术。溴及其衍生物是制药业和制取阻燃剂、钻井液等的重要衍生物是制药业和制取阻燃剂、钻井液等的
16、重要原料，需求量很大。国外从原料，需求量很大。国外从1934年开始海水提溴年开始海水提溴试验和开发，目前日本、法国、阿根廷和加拿大试验和开发，目前日本、法国、阿根廷和加拿大等国家和地区已建有海水提溴工厂，年产量基本等国家和地区已建有海水提溴工厂，年产量基本保持在保持在36万吨的水平。中国从万吨的水平。中国从1966年开始海水提年开始海水提溴，至今仍处于小型试生产的规模。溴，至今仍处于小型试生产的规模。贵州省道真中学高一年级课题组40 从海水中提取溴从海水中提取溴 (阅读资料卡片，写出有关的化学方程式阅读资料卡片，写出有关的化学方程式)2 NaBr+Cl2=2 NaCl +Br2 Br2+SO2
17、+2H2O=2HBr+H2SO4 2HBr+Cl2=2HCl+Br2贵州省道真中学高一年级课题组41海水淡化厂兼电厂海水淡化厂兼电厂贵州省道真中学高一年级课题组42海水综合利用联合工业体系一例贵州省道真中学高一年级课题组43赤赤 潮潮 现现 象象厦厦 门门 近近 海海贵州省道真中学高一年级课题组44赤 潮 定义定义:在一定的条件下在一定的条件下,海域中的某些生物在短海域中的某些生物在短时间内大量繁殖或聚集的现象时间内大量繁殖或聚集的现象,常使海水常使海水变红色或褐色变红色或褐色.危害危害:污染环境污染环境,对海洋养殖业构成极大的威胁对海洋养殖业构成极大的威胁.贵州省道真中学高一年级课题组45合
18、理利用海洋资源 保护海洋，不进行近海石油开采。保护海洋，不进行近海石油开采。建立可持续的海洋渔业。建立可持续的海洋渔业。保护海洋生态系统保护海洋生态系统。把污水处理后再排入海洋把污水处理后再排入海洋,合理捕捞合理捕捞,严格严格防止石油外泄防止石油外泄.贵州省道真中学高一年级课题组46 一位遇上海难的水手一位遇上海难的水手,随着木排在海上漂流随着木排在海上漂流.他他用完了淡水用完了淡水,感到异常的口渴感到异常的口渴,但是他不喝海水但是他不喝海水,因为他知道海水会致命因为他知道海水会致命,原因原因()A.海水有苦涩味海水有苦涩味,根本喝不下去根本喝不下去.B.海水中含有多种盐海水中含有多种盐,能使肠胃溃烂导致人死亡能使肠胃溃烂导致人死亡.C.海水中有多种微生物海水中有多种微生物,有些微生物可以使人死亡有些微生物可以使人死亡.D.海水会造成水分从血液和组织内脱离出来海水会造成水分从血液和组织内脱离出来,进入进入肠胃中肠胃中,使人脱水死亡使人脱水死亡.D
