第四章第一節(jié)開(kāi)發(fā)利用金屬礦物和海水資源

1、金金(Au)(Au)鉑礦鉑礦(Pt)(Pt)黃銅礦黃銅礦赤鐵礦赤鐵礦鋁礦鋁礦錳礦錳礦鎢礦鎢礦鋅礦鋅礦 常見(jiàn)的金屬礦物資源常見(jiàn)的金屬礦物資源第四章第四章 化學(xué)與自然資源的開(kāi)發(fā)利用化學(xué)與自然資源的開(kāi)發(fā)利用第一節(jié)第一節(jié) 開(kāi)發(fā)利用金屬礦物和海水資源開(kāi)發(fā)利用金屬礦物和海水資源一、金屬礦物的開(kāi)發(fā)利用一、金屬礦物的開(kāi)發(fā)利用（一）金屬在自然界的分布與存在形式（一）金屬在自然界的分布與存在形式 1、元素的存在形式有游離態(tài)和化合態(tài)：、元素的存在形式有游離態(tài)和化合態(tài)： 2、在自然界的分布特點(diǎn)：、在自然界的分布特點(diǎn)： (1)量大；量大；(2)面廣；面廣；(3)形態(tài)不一；形態(tài)不一；(4)數(shù)量不均。數(shù)量不均。 少數(shù)不活潑

2、金屬以游離態(tài)存在（如金和鉑）少數(shù)不活潑金屬以游離態(tài)存在（如金和鉑） 大多數(shù)金屬以化合態(tài)存在大多數(shù)金屬以化合態(tài)存在-10000-8000-6000-4000-2000020004000AuAuAgAgCuCuSnSnFeFeZnZnAlAlMgMgNaNaCaCaK K有什么規(guī)律有什么規(guī)律? ?并分析原因并分析原因 金屬越活潑，其對(duì)應(yīng)離子越難得到電子，越難金屬越活潑，其對(duì)應(yīng)離子越難得到電子，越難被還原成單質(zhì)被還原成單質(zhì), ,出現(xiàn)得越晚。出現(xiàn)得越晚。煉鐵煉鐵 1、主要原料：鐵礦石、主要原料：鐵礦石 、焦炭、焦炭 、 石灰石石灰石 、空氣、空氣 2、高爐煉鐵過(guò)程中的主要反應(yīng)、高爐煉鐵過(guò)程中的主要反應(yīng)

3、 （1）氣態(tài)還原劑的形成）氣態(tài)還原劑的形成 （2）鐵的還原）鐵的還原 原理：原理：高溫利用高溫利用還原劑還原劑把鐵從鐵礦石把鐵從鐵礦石 中還原出來(lái)。中還原出來(lái)。 （3）爐渣的形成）爐渣的形成 3、高爐煤氣、高爐煤氣 C + O2 = CO2 高溫高溫CO2 + C = 2CO高溫高溫Fe2O3 + 3CO = 2Fe + 3CO2高溫高溫CaCO3 = CaO + CO2高溫高溫CaO + SiO2 = CaSiO3高溫高溫（二）金屬的冶煉（二）金屬的冶煉 1、金屬冶煉的一般過(guò)程（、金屬冶煉的一般過(guò)程（ P 88） 礦石富集（選礦）冶煉精煉 金屬冶煉的基本原理金屬冶煉的基本原理 ： 高溫下利用

4、氧化還原反應(yīng)將自然界中的金屬化合物還原成高溫下利用氧化還原反應(yīng)將自然界中的金屬化合物還原成金屬單質(zhì)。金屬單質(zhì)。 2、金屬冶煉的常用方法、金屬冶煉的常用方法 （1）熱分解法）熱分解法 適用范圍：適用范圍：Cu以后的金屬如以后的金屬如Hg、Ag2HgO = 2Hg + O2 2Ag2O = 4Ag + O2 實(shí)質(zhì)：實(shí)質(zhì)：Ma+ M得電子得電子被還原被還原 適用范圍：適用范圍：Mn、ZnCu等較活潑金屬冶煉等較活潑金屬冶煉（2）熱還原法）熱還原法 常用還原劑：常用還原劑：C、CO、H2以及某些較活潑的金屬（以及某些較活潑的金屬（Al、Mg等）。等）。 Fe2O3 + 3CO = 2Fe + 3CO2

5、WO3 + 3H2 = W + 3H2OCr2O3 + 2Al = Al2O3 + 2CrFe2O3 + 2Al = 2Fe + Al2O3（煉鐵）（煉鐵） 鋁熱反應(yīng)鋁熱反應(yīng)鋁熱反應(yīng)：鋁熱反應(yīng)：實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)4-1Fe2O3+2Al = 2Fe + Al2O3高溫高溫引燃劑引燃劑助燃劑助燃劑 單質(zhì)鋁和某些金屬氧化物發(fā)生反應(yīng)單質(zhì)鋁和某些金屬氧化物發(fā)生反應(yīng) 得到金屬單質(zhì)的反應(yīng)。得到金屬單質(zhì)的反應(yīng)。鋁熱劑鋁熱劑反應(yīng)現(xiàn)象反應(yīng)現(xiàn)象：鎂條劇烈燃燒；鎂條劇烈燃燒；發(fā)出耀眼白光；發(fā)出耀眼白光；放出大量的熱；放出大量的熱；紙漏斗被燒穿；紙漏斗被燒穿；有熔融的鐵落入沙中有熔融的鐵落入沙中鋁熱反應(yīng)的應(yīng)用鋁熱反應(yīng)的應(yīng)用-焊

6、接鋼軌圖焊接鋼軌圖 （3）電解法）電解法 適用范圍：適用范圍：Al及其以前的金屬及其以前的金屬 2NaCl = 2Na + Cl2 電解電解例：例：MgCl2= Mg + Cl2電解電解（注意：（注意：必須在熔融狀態(tài)下）必須在熔融狀態(tài)下）2Al2O3 = 4Al + 3O2電解電解冰晶石冰晶石助熔劑助熔劑小結(jié)：冶金的一般方法小結(jié)：冶金的一般方法K、Ca、Na、Mg、AlZn、Fe、Sn、Pb（H）、）、CuHg、Ag強(qiáng)強(qiáng)弱弱弱弱強(qiáng)強(qiáng)電解法電解法熱還原法熱還原法熱分熱分解法解法Pt、 Au主要冶煉主要冶煉方法方法金屬離子金屬離子的得電子的得電子 金屬失電金屬失電子能力子能力金屬活動(dòng)金屬活動(dòng)順序順

7、序物理提物理提取法取法 我們每年數(shù)以?xún)|噸計(jì)的向自然界索取金屬資源，我們每年數(shù)以?xún)|噸計(jì)的向自然界索取金屬資源，資源就會(huì)越來(lái)越少，直至有一天枯竭。資源就會(huì)越來(lái)越少，直至有一天枯竭。怎樣才能怎樣才能使金屬資源可持續(xù)發(fā)展？使金屬資源可持續(xù)發(fā)展？討論：討論：小資料小資料 以鋁為例，生產(chǎn)一噸原鋁至少要消耗四噸鋁土以鋁為例，生產(chǎn)一噸原鋁至少要消耗四噸鋁土礦資源。當(dāng)前全球原鋁的礦資源。當(dāng)前全球原鋁的年產(chǎn)年產(chǎn)量約量約2500萬(wàn)萬(wàn)噸，年噸，年消耗消耗鋁土礦超過(guò)鋁土礦超過(guò)一億一億噸，照此發(fā)展下去，地球上噸，照此發(fā)展下去，地球上的鋁土礦資源就會(huì)越來(lái)越少，直至有一天枯竭。的鋁土礦資源就會(huì)越來(lái)越少，直至有一天枯竭。閱讀：

8、（三）廢舊金屬的回收和資源保護(hù)（三）廢舊金屬的回收和資源保護(hù)（ P 89）回收廢舊金屬的意義回收廢舊金屬的意義 ：（1）保護(hù)礦產(chǎn)資源）保護(hù)礦產(chǎn)資源 （2）保護(hù)環(huán)境）保護(hù)環(huán)境 （3）節(jié)約能源，降低成本）節(jié)約能源，降低成本 廢舊金屬的處理方法：廢舊金屬的處理方法： 大部分可以重新制成金屬或它們的化合物再用。大部分可以重新制成金屬或它們的化合物再用。回收金屬的實(shí)例回收金屬的實(shí)例（1）廢舊鋼鐵用于煉鋼；（）廢舊鋼鐵用于煉鋼；（2）廢鐵屑用于制鐵鹽；）廢鐵屑用于制鐵鹽；（3）定影液用于回收銀）定影液用于回收銀1、“鋁熱劑鋁熱劑”能冶煉金屬、焊接鐵軌等，而卻無(wú)能冶煉金屬、焊接鐵軌等，而卻無(wú)“鎂熱劑鎂熱劑”

9、，其，其 原因可能是原因可能是 ( ) A. Mg與金屬氧化物難于反應(yīng)與金屬氧化物難于反應(yīng) B. Mg與金屬氧化物反應(yīng)所需溫度太高與金屬氧化物反應(yīng)所需溫度太高 C. Mg與金屬氧化物反應(yīng)放熱少與金屬氧化物反應(yīng)放熱少 D. Mg與金屬氧化物反應(yīng)過(guò)于劇烈與金屬氧化物反應(yīng)過(guò)于劇烈2、用鋁熱法還原下列化合物，制得金屬各、用鋁熱法還原下列化合物，制得金屬各1 mol時(shí)，時(shí)， 消耗鋁的量最少的是消耗鋁的量最少的是 （ ） AMnO2 BWO3 CCo3O4 DCr2O33、電子工業(yè)常用電子工業(yè)常用30%的的FeCl3溶液腐蝕溶液腐蝕敷有銅箔的絕緣板制成印刷電路。為了敷有銅箔的絕緣板制成印刷電路。為了從使用

10、過(guò)廢腐蝕液中回收銅，并制取從使用過(guò)廢腐蝕液中回收銅，并制取純凈純凈FeCl3溶液，擬采用以下實(shí)驗(yàn)步驟：溶液，擬采用以下實(shí)驗(yàn)步驟：3FeClCABYXA通入過(guò)濾加過(guò)量過(guò)濾加入過(guò)量洗滌銅濾液）、濾渣（含）濾液（含有廢液 以上實(shí)驗(yàn)中，所涉及試劑的化學(xué)式分別為：以上實(shí)驗(yàn)中，所涉及試劑的化學(xué)式分別為：A ，B ，C ，X ，Y 。 Fe FeCl2 Cu HCl Cl2 中國(guó)是一個(gè)干旱缺水嚴(yán)重的國(guó)家。淡水資源總量為中國(guó)是一個(gè)干旱缺水嚴(yán)重的國(guó)家。淡水資源總量為28000億立億立方米，占全球淡水資源的方米，占全球淡水資源的6，僅次于巴西、俄羅斯和加拿大，僅次于巴西、俄羅斯和加拿大，居世界第四位，但人均只有居

11、世界第四位，但人均只有2200立方米，僅為世界平均水平的立方米，僅為世界平均水平的14、美國(guó)的、美國(guó)的15，在世界上名列，在世界上名列121位，是全球位，是全球13個(gè)人均水資個(gè)人均水資源最貧乏的國(guó)家之一。源最貧乏的國(guó)家之一。 中國(guó)水資源現(xiàn)狀：中國(guó)水資源現(xiàn)狀：開(kāi)發(fā)海水資源具有重要意義！開(kāi)發(fā)海水資源具有重要意義！海洋生物資源海洋生物資源 廣闊的海洋資源廣闊的海洋資源海底礦產(chǎn)資源海底礦產(chǎn)資源大陸架的淺海海底：大陸架的淺海海底：石油、天然氣、煤、硫、磷等石油、天然氣、煤、硫、磷等近岸帶的濱海砂礦：近岸帶的濱海砂礦：砂、貝殼等建筑材料和金屬礦砂、貝殼等建筑材料和金屬礦海盆中：深海錳結(jié)核海盆中：深海錳結(jié)核

12、海底石油海底石油: :13501350億噸億噸天然氣：天然氣：140140萬(wàn)億立方米萬(wàn)億立方米鎂、鉀、鈾、鍶等礦物：鎂、鉀、鈾、鍶等礦物：5 5億億噸億億噸錳結(jié)核：錳結(jié)核：3 3萬(wàn)億噸萬(wàn)億噸; ;魚(yú)蝦貝藻：魚(yú)蝦貝藻：6 6億噸億噸/ /年年波浪能：波浪能：700700億千瓦億千瓦潮汐能：潮汐能：2727億千瓦億千瓦重水：重水：200200萬(wàn)噸萬(wàn)噸水：水：1313億億噸億億噸海水名副其實(shí)的液體資源寶庫(kù)!二、海水資源的開(kāi)發(fā)利用二、海水資源的開(kāi)發(fā)利用1 1、海水水資源的利用、海水水資源的利用海水的淡化海水的淡化海水循環(huán)冷卻海水循環(huán)冷卻蒸餾法蒸餾法電滲析法電滲析法離子交換法離子交換法（最先使用，技術(shù)成

13、熟，但成本高）（最先使用，技術(shù)成熟，但成本高）（成本低，但未能大量生產(chǎn)）（成本低，但未能大量生產(chǎn)）（目前正迅速發(fā)展，但需要不斷更新（目前正迅速發(fā)展，但需要不斷更新 離子交換樹(shù)脂）離子交換樹(shù)脂）太陽(yáng)能蒸發(fā)海水示意圖太陽(yáng)能蒸發(fā)海水示意圖風(fēng)能淡化海水裝置風(fēng)能淡化海水裝置海水提取海水提取Mg海水淡化海水淡化海水提取海水提取NaClBr2的提取的提取海水綜合利用聯(lián)合工業(yè)體系一例海水綜合利用聯(lián)合工業(yè)體系一例2、海水化學(xué)資源的利用、海水化學(xué)資源的利用（1 1）海水中提取氯化鈉）海水中提取氯化鈉海水濃縮海水濃縮過(guò)濾過(guò)濾HCl溶液，適量溶液，適量蒸發(fā)結(jié)晶蒸發(fā)結(jié)晶NaOH溶液、溶液、BaCl2溶液、溶液、Na2C

14、O3溶液溶液過(guò)量過(guò)量（2）海水中提溴）海水中提溴討論：討論：設(shè)計(jì)海水提取溴的實(shí)驗(yàn)流程，并寫(xiě)出相關(guān)方程式。設(shè)計(jì)海水提取溴的實(shí)驗(yàn)流程，并寫(xiě)出相關(guān)方程式。Br2通入通入通入通入 ， 吸收吸收 通入通入2Br- + Cl2= Br2+2Cl- 2H2O+Br2+SO2=H2SO4+2HBr2HBr + Cl2= Br2+2HCl濃縮海水濃縮海水HBr溶液溶液Cl2Br2 空氣空氣 SO2Cl2 P 91 資料卡片資料卡片 海水提海水提BrBr2 2的實(shí)驗(yàn)室模擬裝置的實(shí)驗(yàn)室模擬裝置-空氣吹出法空氣吹出法 思考：思考：SO2吸收吸收r2蒸汽的目的蒸汽的目的？思考：思考：用什么方法分離出反應(yīng)后溶液中的溴單質(zhì)

15、？用什么方法分離出反應(yīng)后溶液中的溴單質(zhì)？ 海帶提碘：海帶提碘：海帶海帶海帶灰海帶灰溶解過(guò)濾溶解過(guò)濾灼燒灼燒殘?jiān)鼩堅(jiān)琁-的溶液的溶液稀稀H2SO4 H2O2含含I2的溶液的溶液含含I2的有機(jī)溶液的有機(jī)溶液萃取萃取2I- + H2O2 + 2H+= I2+ 2H2O 實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象：實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象： 加入加入H2O2溶液后，溶液顏色變?yōu)樯铧S色；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{(lán)色。加入淀粉溶液后，溶液又變?yōu)樯钏{(lán)色。（3）海水中提?。┖Ｋ刑崛g思考：思考：上述流程中，寫(xiě)出上述流程中，寫(xiě)出步中的化學(xué)反應(yīng)？步中的化學(xué)反應(yīng)？ 小結(jié)小結(jié)海海水水蒸發(fā)蒸發(fā)結(jié)晶結(jié)晶 H2O 粗鹽粗鹽 精鹽精

16、鹽 Na 鹵水鹵水 Br2 HBr Br2 Mg(OH)2 MgCl2 Mg蒸餾蒸餾一化學(xué)興趣小組的同學(xué)通過(guò)如下實(shí)驗(yàn)提取海帶中的碘：一化學(xué)興趣小組的同學(xué)通過(guò)如下實(shí)驗(yàn)提取海帶中的碘：粉碎海帶，加一定量的氫氧化鈉溶液后高溫灰化；粉碎海帶，加一定量的氫氧化鈉溶液后高溫灰化；用水浸泡海帶灰，過(guò)濾；用水浸泡海帶灰，過(guò)濾；用鹽酸溶液酸化濾液，加入碘酸鉀（用鹽酸溶液酸化濾液，加入碘酸鉀（KIO3）溶液氧化溶液）溶液氧化溶液中的碘離子（中的碘離子（I-），生成碘單質(zhì)；），生成碘單質(zhì)；用四氯化碳溶液萃取水溶液中的碘。用四氯化碳溶液萃取水溶液中的碘。請(qǐng)回答下列問(wèn)題：請(qǐng)回答下列問(wèn)題：（1）實(shí)驗(yàn)步驟中相關(guān)反應(yīng)的化學(xué)方程式為：