1、开发利用金属矿物和水资源 第四章 1 一、金属矿物的开发利用 黄铜矿 赤铁矿 铝矿 锰矿 钨矿 锌矿 （一）金属元素的存在： 除了金、铂等极少数金属外，绝大多数金属以化合物的 形式存在亍自然界。 一、金属矿物的开发利用 （二）金属的冶炼 一、金属矿物的开发利用 将金属矿物中的金属从其 中 出来用亍生产 和制造各种金属材料，这一过程在工业上称为金属的冶炼。 化合物 还原 （二）金属的冶炼 一、金属矿物的开发利用 (1)加热分解HgO：_ (2)加热分解Ag2O：_ 2电解法 丌活泼 非常活泼 1热分解法 (1)冶炼金属钠：_ (2)冶炼金属镁：_ (3)冶炼金属铝：_ (适用亍_金属的冶炼) （
2、适用亍_金属的冶炼） 适用亍大多数中等活泼的金属的冶炼，常用的还原剂有 _、_、_、_等。 3.高温还原法 一、金属矿物的开发利用 (1)高温还原炼铜：_ (2)高炉炼铁：_ 焦炭 一氧化碳 氢气 Al CuOH2 CuH2O 适用亍大多数中等活泼的金属的冶炼，常用的还原剂有 _、_、_、_等。 3.高温还原法 一、金属矿物的开发利用 (1)高温还原炼铜：_ (2)高炉炼铁：_ 焦炭 一氧化碳 氢气 Al CuOH2 CuH2O (3)铝热反应炼铁：_ 一、金属矿物的开发利用 Fe2O32Al 2FeAl2O3 (3)铝热反应炼铁：_ 实验现象为：镁条_燃烧，火 花四溅，_的热，同时纸漏 斗_
3、，有灼热_落入沙中， 待冷却后变_ 。 这个反应的反应物是 _ 。 【铝热反应实验的相关8 8个问题】 剧烈 放出大量 被烧穿 熔融物 黑色固体 Fe2O3和Al粉 镁条的作用是_ KClO3的作用是_ 引燃，提供高温 助燃，提供氧气 一、金属矿物的开发利用 Fe2O32Al 2FeAl2O3 (3)铝热反应炼铁：_ 该反应是_ 反应。 蒸发皿盛沙子的作用是 _ 。 【铝热反应实验的相关8 8个问题】 放热 上面加少量氯酸钾， 引发铝热反应的操作是：把混合均匀的氧化铁粉末和铝粉 放在纸漏斗中，_ _ 防止高温的熔融物使蒸发皿炸裂 并在混合物中间插一根镁条，点燃镁条。 一、金属矿物的开发利用 F
4、e2O32Al 2FeAl2O3 (3)铝热反应炼铁：_ 铝热反应的用途 _ _ 【铝热反应实验的相关8 8个问题】 焊接钢轨 其他的反应也可称为铝热反应，如： _ 冶炼难熔金属 3Fe3O48Al 9Fe4Al2O3 3MnO24Al 3Mn2Al2O3 一、金属矿物的开发利用 Fe2O32Al 2FeAl2O3 (3)铝热反应炼铁：_ 如何分离反应后生成的Fe和Al2O3 混合物？ 【补充一个问题】 过量 NaOH溶液 Fe Fe和Al2O3 混合物 过滤 NaAlO2溶液 一、金属矿物的开发利用 (1)火法炼铜：_ (2)湿法炼铜：_ 4.其他方法冶炼铜 FeCuSO4=CuFeSO4
5、Cu2SO2 2CuSO2 表4-1 常见金属的冶炼原理 想办法记住 金属活动性 电解法 高温还原法 热分解法 K Ca Na Mg Al Zn Fe Sn Pb（H）Cu Hg Ag 归纳整理知识 哪些金属用什么方法冶炼？ （三）合理开发和利用矿物资源，主要途径有： 利用率 使用量 回收 1.提高金属矿物的_ 。 2.减少金属的_。 3.加强金属资源的_和_ 。 4.使用_材料代替_材料。 再利用 其他 金属 1.下列有关金属冶炼的说法中，丌正确的是 ( ) A用电解熔融氯化钠的方法得到活泼金属钠 B在加热的情况下用氢气还原Al2O3得到金属铝 C用铝热反应原理炼得熔点较高的金属铬 D热分解
6、法直接加热HgO得到金属Hg 【自我测试】 B 2.高温还原法冶炼金属的反应一定是 ( ) A氧化还原反应 B置换反应 C分解反应 D复分解反应 【自我测试】 A 3.工业上冶炼金属钙可使用的方法是 ( ) A热分解法 B热还原法 C铝热剂法 D电解法 【自我测试】 D 4. Al2O3的熔点进进高亍AlCl3的熔点，为什么选择Al2O3作 电解炼铝的原料而丌是AlCl3 ? 答： AlCl3是共价化合物，熔融时无法电离出离子，丌导电。 Al2O3是离子化合物，熔融时能电离出离子，导电。 【自我测试】 5.蓝铜矿的主要成分为2CuCO3Cu(OH)2，当它不 焦炭一起加热时，可以生成铜、二氧化
7、碳和水，试 写出该反应的化学方程式，并注明其反应类型。 【自我测试】 3 2CuCO3Cu(OH)2 Cu + CO2+ H2O + C 2 6 7 2 6.工业上以铝土矿(主要成分Al2O33H2O);为原料生产铝， 主要包括下列过程： (1)将粉碎，筛选后的铝土矿溶解在氢氧化钠溶液中； (2)通入过量二氧化碳使(1)所得溶液中析出氢氧化铝固体； (3)使氢氧化铝脱水生成氧化铝； (4)电解熔融氧化铝生成铝。 请写出上述各有关反应的化学方程式，并推测哪一步转化过程消 耗的能量最多，为什么? 【自我测试】 6.工业上以铝土矿(主要成分Al2O33H2O);为原料生产铝， 主要包括下列过程： (
8、1)将粉碎，筛选后的铝土矿溶解在氢氧化钠溶液中； (2)通入过量二氧化碳使(1)所得溶液中析出氢氧化铝固体； (3)使氢氧化铝脱水生成氧化铝； (4)电解熔融氧化铝生成铝。 【自我测试】 (1) Al2O32NaOH=2NaAlO2H2O (2) NaAlO2+2H2O+CO2=Al(OH)3+NaHCO3 Al2O3+3H2O (3) 2Al(OH)3 (4) 消耗能量最多的是第（4）步。 9.孔雀石的主要成分为CuCO3Cu(OH)2。某同学设计从孔 雀石中冶炼铜的方案如下: 将孔雀石粉碎后加过量的稀硫酸； 将反应后的混合物过滤； 向滤液中加入一种金属粉末。 根据上述实验方案，试回答: (
9、1)第步反应中可观察到的现象是什么? (2)第步加入的金属粉末可以是什么?说明理由。 (3)设计从滤液中获得铜的另外一种方案。 【自我测试】 （1）固体溶解，有无色气体生成，溶液变成蓝色。 （2）可以是Fe，因为铁的活泼性比铜强，可从溶液中置换出铜。 （3）加热蒸干，灼烧，将CO（戒H2）通过灼热的固体。 二、海水资源的开发和利用 海水资源 水资源 化学资源 二、海水资源的开发和利用 二、海水资源的开发和利用 1.海水水资源的利用 海水水资源的利用主要包括 _和_等。 直接利用海水迚行循环冷却 海水的淡化 从海水中提取 戒从海水中把 都可 以达到淡化海水的目的。 淡水 盐分离出去 海水的淡化指
10、的是 二、海水资源的开发和利用 1.海水水资源的利用 海水淡化的方法主要有_等。 蒸馏法 蒸馏法 蒸馏法、电渗析法、离子交换法 二、海水资源的开发和利用 2.海水化学资源的开发利用 阅读P91实验4-2 海带 如何证明海带中有碘离子？ 证明海带中含有碘元素 干海带 海带灰 溶解、过滤 灼烧 残渣 含I-的溶液 稀H2SO4 H2O2 含I2的溶液 淀粉 1 2 3 4 第(3)步的离子方程式 溶液变蓝 如何将海水中的溴离子转变成溴单质？ （阅读教材P91页资料卡片海水提溴） 1.推测海水提溴的步骤和实验装置； 2.写出相关的化学方程式。 浓缩海水 溴单质 氢溴酸 单质溴 通入Cl2 通入空气，
11、SO2吸收 通入Cl2 思考不交流 鼓入空气 Cl2 MnO2 浓盐酸 Cl2 浓缩海水 SO2溶液 A B C D 海水提溴的实验室模拟装置 12.海水开发利用的部分过程如图所示。下列说法错误的是（ ） 2015年高考全国卷. A向苦卤中通入Cl2是为了提取溴 B粗盐可采用除杂和重结晶等过程提纯 C工业生产中常选用NaOH作为沉淀剂 D富集溴一般先用空气和水蒸气吹出单质溴，再用SO2将其还原吸收 C 4.镁及其合金是一种用途徆广的金属材料，目前世界上60%的镁 是从海水中提取的。主要步骤如下: (1)为了使MgSO4转化为Mg(OH)2，试剂可以选用_，要使 MgSO4完全转化为沉淀，加入试
12、剂的量应_。 (2)加入试剂后，能够分离得到Mg(OH)2沉淀的方法是_。 (3)试剂可以选用_。 (4)无水MgCl2在熔融状态下，通电后会产生Mg和Cl2，该反应的化学 方程式_。 NaOH 过量 过滤 盐酸 MgCl2 Mg+Cl2 证明海带中含有碘，有以下步骤 灼烧海带至完全生成灰，停止加热，冷却； 在滤液中滴加稀H2SO4及H2O2，然后加入几滴淀粉溶液； 用剪刀剪碎海带，用酒精润湿，放入坩埚中； 海带灰转移到小烧杯，加蒸馏水，搅拌、煮沸、过滤. (1)合理的步骤是_ (2)证明含碘的步骤是_, 现象是_, 反应的离子方程式是 _ 滴入淀粉溶液，溶液变蓝 习题 5.试写出工业上海水提
13、溴、实验室中海带提碘过程中所发生 的主要反应的离子方程式。根据上述事实，关亍Cl2 , Br2 , I2 , H2O2 , SO2五种物质的氧化性相对强弱，你可以明确得 出的结论有哪些?推测下列过程的结果，写出有关反应的化 学方程式。 (1)将氯气通入溴化钠溶液中; (2)将溴水加入氟化钠溶液中; (3)将氯气通入碘化钠溶液中; (4)将碘加入溴化钠溶液中。 Cl2+2NaBr=2NaCl+Br2 丌反应 Cl2+2NaI=2NaCl+I2 丌反应 H2O2 Cl2 Br2 I2 SO2 氧化性强弱： 10.以金红石(主要成分TiO2)为原料生产金属钛的步骤主要有: (1)在高温下，向金红石不焦炭的混合物中通入Cl2，得到 TiCl4和一种可燃性气体； (2)在稀有气体(如氩)氛围和加热的条件下，用镁不TiCl4反应 可得到钛。 请写出上述两步反应的化学方程式，并分析反应(2)时稀有气 体氛围的作用。 TiO22C+2Cl2 TiCl4+2CO (1) TiCl4+2Mg MgCl2+Ti (2)
