開發(fā)利用金屬礦物和海水資源PPT演示課件

.,1,第一節(jié) 開發(fā)利用金屬礦物和海水資源,.,2,課前自主學案,一、金屬在自然界中的存在形式1金、鉑等極少數(shù)金屬以_形式存在。2絕大多數(shù)金屬以_形式存在。在金屬化合物中，金屬元素都顯_。,游離態(tài),化合態(tài),正價,.,3,二、金屬的冶煉1冶煉原理金屬冶煉的實質(zhì)是根據(jù)_反應，使金屬礦物中的金屬陽離子_電子生成金屬單質(zhì)的過程：Mnne=M。,氧化還原,得到,.,4,金屬的冶煉,自然界中的金屬大都以化合態(tài)存在,用化學的方法把化合態(tài)的金屬變成游離態(tài),要考慮的問題,礦石的富集,合適的冶煉方法,如何精煉,.,5,K Ca Na Mg AlZn Fe Sn Pb (H) Cu Hg AgPt Au,電解法,熱還原法,熱分解法,物理提取法,（C、CO、H2、Al等）,不同金屬冶煉方法的選擇歸納：,.,6,1.熱分解法 有些不活潑金屬僅用熱分解法就能制得。 在金屬活動性順序表中，位于氫后面的某些金屬的氧化物受熱就能分解。,要根據(jù)金屬的活動性順序不同，采取不同的冶煉方法,.,7,2電解法在金屬活動性順序中，鉀、鈉、鈣、鋁等幾種金屬的還原性很強，這些金屬都很容易失去電子，因此不能用一般的方法和還原劑使其從化合物中還原出來，而只能用通電分解其熔融鹽或氧化物的方法來冶煉。,.,8,3.熱還原法 多數(shù)金屬的冶煉過程屬于熱還原法 常用的還原劑有焦炭、一氧化碳、氫氣 和活潑金屬等,.,9,電解法,熱還原法,熱分解法,一、不同金屬冶煉方法的選擇,K Ca Na Mg Al Zn Fe Sn Pb（H）Cu Hg Ag,離子氧化性,弱,強,歸納與總結(jié),9、12,.,10,思考感悟1工業(yè)上利用電解熔融MgCl2來制取Mg，而MgO比MgCl2更易獲得，為什么不電解熔融MgO制取鎂呢？(MgO的熔點：2852 ，MgCl2的熔點：710 )【提示】由于MgO的熔點遠遠高于MgCl2的熔點，將MgO熔融需要能量較多，所以采用電解熔融MgCl2的方法制取Mg，冶煉金屬也要考慮節(jié)能減排。,.,11,練 習,1.下列各組金屬最適合用 H2 或 CO 把它 從化合物中還原出來的是 A. Ca、Mg B. Al、Fe C. Fe、Cu D. Hg、Ag,2.列金屬氧化物不能用焦炭還原的是,A. CaO B. Ag2O C. CuO D. Fe2O3,C,A,.,12,3、下列各種冶煉方法中，可以制得相應金屬 的是（ ） A、加熱氧化鋁 B、加熱碳酸鈣 C、電解熔融氯化鈉 D、氯化鈉與鋁粉高溫共熱4、根據(jù)金屬在金屬活動順序表中的位置 及性質(zhì)，推測制取下列金屬最適宜的方法： Na Zn Hg Au,C,電解法,加熱還原法,加熱分解法,物理提取法,.,13,實驗41鋁熱反應 p89,1、鎂條的作用是什么？2、氯酸鉀的作用是什么？,問題,引燃劑,.,14,反應現(xiàn)象：鎂條劇烈燃燒，放出大量的熱，發(fā)出耀眼的白光，紙漏斗內(nèi)劇烈反應，紙漏斗被燒穿，有熔融物落入沙中。,鋁熱劑,反應現(xiàn)象：劇烈反應，發(fā)出強光，紙漏 斗被燒穿，沙子上落有黑色鐵珠。,.,15,結(jié)論：鋁是常用的還原劑，在一定的條件下與某些金屬氧化物反應，把其中的金屬還原成單質(zhì)。,其它鋁熱反應,.,16,鋁熱反應的應用,鋁熱反應的原理可以應用在生產(chǎn)上，如用于焊接鋼軌等。在冶金工業(yè)上也常用這一反應原理，使鋁與金屬氧化物反應，冶煉釩、鉻、錳等等高熔點金屬,.,17,金屬的回收和資源保護,1、回收金屬的意義：（1）節(jié)約礦物資源；（2）節(jié)約能源；（3）減少環(huán)境污染,.,18,2、回收金屬的實例（1）廢舊鋼鐵用于煉鋼；（2）廢鐵屑用于制鐵鹽；（3）定影液用于回收銀,.,19,二、海水資源的開發(fā)利用,從太空觀察地球，看到地球上有七片陸地“漂浮”在一大片藍色的海洋之中,是“歷史留給人類的資源儲備”,海洋是美麗的， 也是富饒的,.,20,浩瀚的海洋是個巨大的資源寶庫，它不僅孕育著無數(shù)的生命，還孕育著豐富的礦產(chǎn)，而海水本身含有大量的化學物質(zhì)，又是寶貴的化學資源,海水中儲有大量的化學物質(zhì)，儲量可觀的就有80多種化學元素，其中70多種可以被人類提取利用，海洋是地球上最大的礦產(chǎn)資源庫。全世界每年都要從海洋中提取大量的食鹽、鎂、溴、碘、鉀等有用物質(zhì)，海水素有“液體工業(yè)原料”之美譽。,.,21,豐富的海洋資源,.,22,含80多種元素，以氫、氧、氯、鈉、鎂、硫、鈣、鉀等較多。被稱為“元素的故鄉(xiāng)”。,海水中鈾多達45億噸是已知陸地鈾礦儲量的4500倍。氘有50億噸足夠人類用上千萬年,海水中的化學資源,.,23,海洋中的礦產(chǎn)資源,.,24,海水提Mg,海水淡化,海水提取NaCl,Br2的提取,海水綜合利用聯(lián)合工業(yè)體系一例,下午11時26分,.,25,海水資源的利用：,主要有：1.海水中水資源的利用 海水的淡化（咸水 淡水）2.直接利用海水進行循環(huán)冷卻（作冷卻 用水）,.,26,海水的淡化：,（1）海水淡化的途徑:從海水中提取淡水從海水中分離出鹽 （2）海水淡化的方法:p90蒸 餾 法（最先使用，技術(shù)成熟，但成 本高）電滲析法（成本低，但未能大量生產(chǎn)）離子交換法（目前正迅速發(fā)展，但需要 不斷更新離子交換樹脂）,.,27,蒸餾法所用的裝置及原理,原理： 加熱到水的沸點,使水汽化變成水蒸氣，再冷凝得淡水。,進,冷卻水 出,.,28,.,29,煮海,為鹽,.,30,(2)將海水進行_可得到粗鹽；為除去粗鹽中含有的SO42-、Ca2+、Mg2+等雜質(zhì)，有如下操作：溶解；加過量的Na2CO3溶液； 加過量的BaCl2溶液；加適量的鹽酸；加過量NaOH溶液；蒸發(fā)結(jié)晶；過濾。正確的操作順序： _。, 或 或 ,蒸發(fā)結(jié)晶,.,31,粗鹽提純的基本原則,先溶解，再加沉淀劑；先加BaCl2，再加Na2CO3；先過濾，再加鹽酸。,.,32,海水蒸發(fā),母液,Mg(OH)2, MgCl2 + Ca(OH)2 = Mg(OH)2+ CaCl2,從海水中制金屬鎂, Mg(OH)2 + 2HCl = MgCl2 + H2O,.,33,海水中提取溴的實驗,實驗方法：（1）用蒸餾法將海水濃縮。用硫酸將濃縮的 海水酸化。（2）向酸化的海水中通入適量的氯氣，使溴 離子轉(zhuǎn)化為溴單質(zhì)。（3）向含溴單質(zhì)的水溶液中通入空氣和水蒸 氣，將溴單質(zhì)吹入盛有二氧化硫溶液的 吸收塔內(nèi)。轉(zhuǎn)化為氫溴酸（4）向吸收塔中溶液內(nèi)通入適量的氯氣。最 后經(jīng)蒸餾可得液溴 (用CCl4萃取),.,34,從海水中提取溴,(3)步驟中已經(jīng)獲得Br2， 步驟中又將Br2還原為Br，其目的為_。,富集溴元素,以增大濃度為目的,.,35,海水中提取溴實驗的方程式,2NaBr + Cl2 = Br2 + 2NaCl,上面置換反應得到的 Br2 的濃度很低，難以收集，用空氣吹出 Br2 后用 SO2 吸收，使溴得到富集，,Br2 + SO2 + 2H2O = 2HBr + H2SO4,2HBr + Cl2 = Br2 + 2HCl,.,36,如何證明海帶中存在碘元素? 實驗4-2,（一）實驗方法：（1）稱取3g干海帶，用刷子把干海帶表面的附著物刷凈 （不要用水洗，有 I-）。 將海帶剪碎，用酒精潤 濕（便于灼燒）后，放在坩堝中。 （2）用酒精燈灼燒盛有海帶的坩堝，至海帶完全成灰， 停止加熱，冷卻。 （3）將海帶灰轉(zhuǎn)移到小燒杯中，向燒杯中加入10ml蒸餾 水，攪拌，煮沸2min3min，使可溶物溶解，過濾。 （4）向濾液中滴入幾滴硫酸，再加入約1ml H2O2溶液， 觀察現(xiàn)象。取少量上述濾液，滴加幾滴淀粉溶液， 觀察現(xiàn)象。,.,37,(二)實驗現(xiàn)象： 加入H2O2溶液后，溶液顏色變?yōu)樯铧S色；加入淀粉溶液后，溶液又變?yōu)樯钏{色。,(三) 化學方程式： 2KI + H2O2 + H2SO4 = I2+ K2SO4 + 2H2O,海水綜合利用聯(lián)合工業(yè)體系一例 p92,.,38,由于鎂很活潑，是還原性很強的金屬，所以加熱時能與許多氣體物質(zhì)反應。如空氣、二氧化碳、氮氣等，但不與氫氣和稀有氣體反應。,練 習,鎂粉是焰火、閃光粉中不可缺少的原料,工業(yè)制造鎂粉是鎂蒸氣在氣體中冷卻,下列可做冷卻劑的是(1)空氣 (2)CO2 (3)Ar (4)H2 (5)N2 A.(1)(2) B.(2)(3) C.(3)(4) D.(4)(5),C,.,39,2.下列敘述中所描述的物質(zhì)一定是金屬元 素的是 A易失去電子的物 B原子最外層只有一個電子的元素 C單質(zhì)具有金屬光澤的元素 D第三周期中，原子的最外層上只有 2個電子的元素,D,.,40,3.鋁加入下列物質(zhì)中會產(chǎn)生氣體的是A熔融NaOH BKOH溶液CNa2O2 固體 DNa2O2和水,4.鋁熱劑中鋁的作用是 A催化劑 B氧化劑 C還原劑 D填充劑,B D,C,.,41,5.下列冶煉金屬的反應，一定是置換反應 的是 A熱分解法 B電解法 C鋁熱法煉鐵 D高爐煉鐵,C,.,42,6.下列說法中不正確的是 A金屬的冶煉原理，就是利用氧化還原反應 原理，用還原劑在一定條件下將金屬從礦 石中還原出來 B冶煉金屬時，必須加入一種物質(zhì)作為還原劑 C金屬由化合態(tài)變?yōu)橛坞x態(tài)，都是被還原 D金屬單質(zhì)被發(fā)現(xiàn)和應用得越早，其活動性一 般較弱,A B,.,43,7.下列冶煉金屬的反應，一定是分解反應 的是（ ） A熱分解法 B電解法 C鋁熱法煉鐵 D高爐煉鐵,A B,8.列金屬冶煉方法與其他三種不同的是 AFe BK CMg DAl,A,.,44,9.下列海洋資源中屬于可再生資源的是 A海底石油、天然氣 B.潮汐能 C.濱海砂礦 D.錳結(jié)核,10.下列哪種方法不能實現(xiàn)海水的淡化 A蒸餾法 B電滲析法 C離子交換法 D電解法,B,D,.,45,11.下列屬于海水化學資源利用的是 A海水淡化 B海水提鹽 C海水提溴 D海水發(fā)電,12.用 H2 做還原劑和用金屬做還原劑相比 較，所得金屬的純度 A用 H2 高 B用金屬的高 C. 二者相同 D無法比較,用 H2 還原的產(chǎn)物是金屬和水，水受熱揮發(fā)，只得到金屬；用金屬還原所得的是混合物（金屬與金屬的化合物）。,B C,A,.,46,證明海帶中含有碘，有以下步驟,灼燒海帶至完全生成灰，停止加熱，冷卻；在濾液中滴加稀H2SO4及H2O2，然后加入幾滴淀粉溶液；用剪刀剪碎海帶，用酒精潤濕，放入坩堝中； 海帶灰轉(zhuǎn)移到小燒杯，加蒸餾水，攪拌、煮沸、過濾.,(1)合理的步驟是_,(2)證明含碘的步驟是_, 現(xiàn)象是_, 反應的離子方程式是 _,滴入淀粉溶液，溶液變藍,=,.,47,【解析】活潑金屬K、Ca、Na、Mg、Al等用電解法冶煉，中等活潑金屬Zn、Fe、Sn、Pb、Cu等用熱還原法冶煉，不活潑金屬Hg、Ag利用熱分解法冶煉，故A、B、D正確，C錯誤。【答案】C【規(guī)律方法】選擇金屬冶煉的方法要依據(jù)金屬在自然界中的存在形態(tài)和金屬的活潑性。金屬活動性順序表中，金屬的位置越靠前越難被還原，金屬的位置越靠后越容易被還原。,.,48,變式訓練1金屬鋰是密度最小的金屬，等質(zhì)量的金屬鋰能釋放出更多的電子，故常用來制造高能量電池。已知鋰的金屬性介于鈉和鎂之間，則下列能冶煉出金屬鋰的方法是()A電解法B熱還原法C熱分解法 D鋁熱法解析：選A。可以根據(jù)金屬活動性與金屬冶煉方法之間的聯(lián)系來推斷，鋰的金屬性介于鈉和鎂之間，應該與鈉、鎂的冶煉方法相同，即用電解法。,.,49,用如圖所示的裝置做鋁熱反應實驗，回答下列問題：,.,50,(1)寫出該反應的化學方程式： _，在該反應中_是氧化劑，_是還原劑，該反應稱為_反應。(2)選出該實驗的實驗現(xiàn)象(把序號填寫在橫線上)：_。鎂帶劇烈燃燒；放出大量的熱，并發(fā)出耀眼的光芒，火星四射；紙漏斗的下部被燒穿；有紅熱狀態(tài)的液珠落入蒸發(fā)皿內(nèi)的細沙上，液珠冷卻后變?yōu)楹谏腆w。,.,51,(3)寫出下列操作或物質(zhì)的作用：內(nèi)層紙漏斗底部剪一個孔：_；蒸發(fā)皿盛沙：_；鎂帶：_；氯酸鉀：_?！舅悸伏c撥】解答該題應注意以下三點：(1)鋁熱反應為典型置換反應，條件為高溫。(2)鋁熱反應中鋁熱劑為Al粉(還原劑)和金屬氧化物(氧化劑)，引燃劑為KClO3。(3)鋁熱反應放出大量的熱量。,.,52,.,53,【誤區(qū)警示】鋁熱反應是利用鋁的強還原性，在高溫下將相對不活潑且熔點高的金屬從其金屬氧化物中還原出來，因此只有Al和比Al活動性弱的金屬形成的氧化物組成的混合物才能稱之為鋁熱劑，如Al和MgO組成的混合物不能稱之為鋁熱劑。,.,54,變式訓練2(2011年珠海高一檢測)用鋁熱法還原下列氧化物，制得金屬各1 mol，消耗鋁最少的是()A二氧化錳 B三氧化鎢C三氧化二鉻 D四氧化三鐵解析：選D。首先寫出反應的化學方程式，根據(jù)制得金屬各1 mol列比例式求解；或者是根據(jù)1 mol 鋁失去3 mol電子，由電子守恒得，金屬氧化物中金屬的化合價最低者消耗的鋁最少。,.,55,.,56,(1)實驗操作的名稱是_，所用主要儀器名稱為_。(2)提取碘的過程中，可供選擇的有機試劑是_(填序號)。A酒精(沸點78 ) B四氯化碳(沸點77 )C甘油(沸點290 ) D苯(沸點80 )(3)在操作中，溶液中生成少量ICl(ICl的性質(zhì)類似于氯氣)，為消除此雜質(zhì)，使碘全部游離出來，應加入適量(填序號)_溶液，反應的離子方程式為_。,.,57,AKIO3 BHClOCKI DBr2(4)利用碘的有機溶液得到單質(zhì)I2的方法是_?！舅悸伏c撥】解答該題應注意以下兩點：(1)結(jié)合實驗目的和流程圖中的信息，理清每一步操作或變化的目的。(2)聯(lián)系鹵素單質(zhì)的性質(zhì)推理。,.,58,【解析】從碘水中提取碘單質(zhì)應加入有機萃取劑如苯、四氯化碳，酒精和甘油均溶于水，不能作萃取劑，然后在分液漏斗中分液即得到碘的有機溶液，再從碘的有機溶液中提取碘并回收溶劑，采用水浴加熱蒸餾，其中在操作中，為使少量的ICl中的碘全部游離出來，應加入還原劑，故只有C項符合，發(fā)生的化學反應為IClKI=I2KCl。【答案】(1)萃取、分液分液漏斗(2)BD(3)CIClI=I2Cl(4)蒸餾,.,59,.,60,變式訓練3海水中溴元素以Br形式存在，工業(yè)上用空氣吹出法從海水中提取溴的工藝流程如圖所示：,.,61,(1)步驟反應的離子方程式是_。(2)步驟反應的化學方程式是_，從理論上考慮，下列也能吸收Br2的是_。ANaOH BFe