開發(fā)利用金屬礦物和海水資源教學課件-2

1、高一年級化學2章化學與自然資源的開發(fā)利用第1頁，共39頁。第一節(jié) 開發(fā)利用金屬礦物和海水資源 第2頁，共39頁。1、化學在自然資源的開發(fā)利用中發(fā)揮哪些重要作用？改變物質的組成、結構使之具有更加優(yōu)異的性質和功能;合成自然界原本沒有的物質;開發(fā)人類社會發(fā)展所需要的能源;擴大可利用自然資源的范圍;思考第3頁，共39頁。2、你能說出金屬元素在自然界中的存在有哪兩種形態(tài)？它與金屬的化學性質有何關系？思考一、金屬礦物的開發(fā)利用第4頁，共39頁。1、金屬的存在形式（1）游離態(tài)少數(shù)化學性質不活潑的金屬，在自然界中能以游離態(tài)存在，如：Au Pt 及少量 Ag Cu（2）化合態(tài)化學性質比較活潑的金屬，在自然界中總

2、是以化合態(tài)存在，如：Na Mg Al 等第5頁，共39頁。黃銅礦赤鐵礦鋁礦錳礦鎢礦鋅礦第6頁，共39頁。2、金屬的冶煉原理（1）定義：（2）原理：將金屬從其化合物中還原出來，用于生產和制造各種金屬材料的過程。n+M得電子M（被還原）利用氧化還原反應，使化合態(tài)的金屬得到電子，還原為游離態(tài)的金屬。第7頁，共39頁。思考： 1、金屬的提煉要經過哪幾步？ 2、目前工業(yè)上冶煉金屬有哪幾種方法？各適用于哪些金屬？（3）步驟：礦石的富集、除雜；冶煉；精煉、提純。第8頁，共39頁。b、熱分解法：2HgO 2Hg + O2 高溫2Ag2O 4Ag + O2 高溫a、物理提取法： 適用于極不活潑的金屬Pt、Au（

3、4） 方法選擇：適用于很不活潑的金屬（金屬活動性順序表中氫后面的金屬）；第9頁，共39頁。c、電解法（適合一些非?；顫娊饘伲?MgCl2 (熔融) Mg + Cl2 通電2Al2O3 (熔融) 4Al + 3O2 電解冰晶石2NaCl (熔融) 2Na + Cl2 電解缺點：耗能大，成本高第10頁，共39頁。d、熱還原法：寫出符合上述條件的幾個方程式Fe2O3+3CO 2Fe + 3CO2 高溫CuO+H2 Cu + H2O高溫ZnO+C Zn + CO 高溫適用于金屬活動性順序表中的中間的多數(shù)金屬。它是金屬冶煉的常用方法。常用的還原劑有：焦炭 、CO 、氫氣 、 活潑金屬第11頁，共39頁。

4、注意觀察演示實驗現(xiàn)象鋁熱反應 實驗4-1鎂條劇烈燃燒，放出大量的熱，發(fā)出耀眼的白光，紙漏斗內劇烈反應，紙漏斗被燒穿，有熔融物落入沙中。反應現(xiàn)象：Fe2O3+2Al = 2Fe + Al2O3高溫鋁熱劑第12頁，共39頁。1、鎂條的作用是什么？2、氯酸鉀的作用是什么？問題其它鋁熱反應 3MnO2+4Al = 3Mn+ 2Al2O3高溫Cr2O3+2Al = 2Cr + Al2O3高溫3Co3O4+8Al = 9Co + 4Al2O3高溫第13頁，共39頁。鋁熱反應的原理可以應用在生產上，如用于焊接鋼軌等。在冶金工業(yè)上也常用于冶煉高熔點金屬 ，如冶煉釩、鉻、錳等。鋁熱反應的應用第14頁，共39頁。

5、K Ca Na Mg Al Zn Fe Sn Pb (H) Cu Hg Ag Pt Au金屬單質的還原性減弱，金屬離子的氧化性增強電解法熱還原法熱分解法物理方法金屬活動性順序與金屬的冶煉方法小 結思考：為什么人類使用鐵器比使用銅器晚？金屬使用的先后與金屬冶煉的難易有關 第15頁，共39頁。1、提高金屬礦物的利用率2、減少金屬的使用量4、加強金屬資源的回收和再利用3、使用其他材料代替金屬材料 地球上的金屬礦物資源是有限的，金屬的冶煉常會消耗許多能量，也會造成環(huán)境污染。合理開發(fā)和利用礦物資源，主要有哪些途徑？第16頁，共39頁。（1）回收金屬的意義： 節(jié)約礦物資源；節(jié)約能源；減少環(huán)境污染（2）回收

6、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3、金屬的回收和資源保護第17頁，共39頁。練習1、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2、根據(jù)金屬在金屬活動順序表中的位置及性質，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第18頁，共39頁。3、下列氧化物不能跟鋁粉組成鋁熱劑的是( )A.WO3 B.MnO2C.MgO D.V2O5C第19頁，共39頁。濕法煉銅:Fe+CuSO4=FeSO4+Cu火法煉銅:Cu2S+O2=2Cu+

7、SO2高溫第20頁，共39頁。二、海水資源的開發(fā)利用海洋水資源：海水中水的儲量約為1.3109億噸，約占全球總水量的97。 化學資源：含元素80多種，海洋資源中，利用潛力最大的是海水中的化學資源。目前，在陸地上發(fā)現(xiàn)的多種化學元素，在海水中已找到多種，其中多種可供提取。如，氯化鈉（即食鹽）有億億噸，鎂約有萬億噸，鉀有萬億噸，溴約有萬億噸，核燃料約億噸億噸。礦產資源：海洋中所貯存的各種礦物約500億噸。通常只要每平方米有5的礦物。錳結核、可燃冰、砂和礫石，用于冶金、燃料、建筑、石英砂用制玻璃等。第21頁，共39頁。空間資源：海洋可利用空間包括海上、海中、海底三個部分。海洋空間利用已從傳統(tǒng)的交通運輸

8、擴大到生產、通信、電力輸送、儲藏、文化娛樂等諸多領域。我國擁有18000公里的大陸海岸線，管轄的海域面積近300萬平方公里。能源：海水運動中蘊藏著巨大的能量，包括潮汐能資源、波浪能資源、海流能資源、溫差和鹽差能資源、海上水能資源，它們都屬于可再生能源，而且沒有污染。 生物資源：由魚、蝦、貝、藻等組成的海洋生物資源，除了直接捕撈供食用和藥用外，通過養(yǎng)殖、增殖等途徑還可實現(xiàn)可持續(xù)利用。海洋生物品種繁多，我國就有20278種，其中入藥的有700種。第22頁，共39頁。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

9、50億噸足夠人類用上千萬年.海水中的化學資源第23頁，共39頁。海洋生物資源第24頁，共39頁。海洋中的礦產資源第25頁，共39頁。1、海水水資源的利用海水中水資源的利用：主要包括海水的淡化和直接利用海水進行循環(huán)冷卻。通過從海水中提取淡水或從海水中把鹽分離出去，都可以達到淡化海水的目的。 海水淡化的方法主要有:蒸餾法：最先使用，技術成熟，但成本高電滲析法：成本低，但未能大量生產離子交換法：目前正迅速發(fā)展，但需要不斷更新離子交換樹脂等。第26頁，共39頁。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。注意：圖4-3海水蒸餾原理示意圖進冷卻水出第27頁，共39頁。圖

10、4-4太陽能蒸發(fā)原理示意圖海水的淡化通常與化工生產、能源技術相結合。第28頁，共39頁。2、海水化學資源的開發(fā)利用a、海水中含有的各種元素的特點： 種類多，總儲量大，富集程度低。因此，從海水中提取物質需要解決物質的富集的問題。b從海水中提取物質的方法從海水中提取食鹽從海水中制取鹽的方法主要有：鹽田法、電滲析法和冷凍法。 第29頁，共39頁。第30頁，共39頁。鹽田法制得的粗鹽中含較多的氯化鎂和氯化鈣及泥沙，請設計實驗室除去NaCl中混有的泥沙、Ca2+、Mg2+離子的方法（需要儀器及實驗步驟） 先將樣品溶解，加稍過量的氫氧化鈣，再加入稍過量的碳酸鈉溶液，過濾；在濾液中加入稍過量的鹽酸，蒸發(fā)結晶

11、即可。思考：第31頁，共39頁。海帶中的碘元素主要以I-的形式存在，提取時用適當?shù)难趸瘎⑵溲趸蒊2,再萃取出來。用H2O2做氧化劑，反應的離子方程式是：2I-+H2O2+2H+=I2+2H2O (2)從海帶中提取碘的實驗提取流程反應原理 含碘單質的有機溶液含碘單質的溶液試劑殘渣含碘元素的溶液海帶溶解過濾海帶灰灼燒試劑第32頁，共39頁。（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）將海帶灰轉移到小燒杯中，再向燒杯中加入10ml蒸餾水，

12、攪拌，煮沸2min3min，使可溶物溶解，過濾。 （4）向濾液中滴入幾滴稀硫酸，再加入約1ml H2O2溶液，觀察現(xiàn)象。（5）取少量上述濾液，加幾滴淀粉溶液，觀察現(xiàn)象。 實驗注意事項實驗步驟 海帶不要用水洗，以免洗去海帶中的碘；用干海帶從而易于燃燒；灼燒海帶的地方要注意通風。 實驗視頻第33頁，共39頁。(3)從海水中提取溴的主要工藝流程用四氯化碳（或苯）萃取吸收塔內的溶液中的溴單質。 用蒸餾法將海水濃縮，用硫酸將濃縮的海水酸化。向酸化的海水中通入適量的氯氣，使溴離子氧化為溴單質：2NaBr+Cl2=Br2+2NaCl向含溴單質的水溶液中通入空氣和水蒸汽，將溴單質吹入盛有二氧化硫溶液的吸收塔內

13、以達到富集的目的：Br2+SO2+2H2O=2HBr+H2SO4向吸收塔內的溶液中通入適量的氯氣溴離子氧化： 2HBr+Cl2=2HCl+Br2第34頁，共39頁。海水提溴的實驗室模擬裝置工業(yè)生產中，海水提溴常與核電廠、制鹽廠、海水淡化相結合。第35頁，共39頁。3.海水綜合利用聯(lián)合工業(yè)體系一例（如下圖）第36頁，共39頁。課堂練習 海水的綜合利用可以制備金屬鎂，其流程如下圖所示： （1）若在空氣中加熱MgCl26H2O，生成的是Mg(OH)Cl或MgO，寫出相應反應的化學方程式 。MgCl26H2O = Mg(OH)Cl+HCl+5H2O MgCl26H2O = MgO+HCl+5H2O 第

14、37頁，共39頁。（2）Mg(OH)2沉淀中混有的Ca(OH)2應怎樣除去？寫出實驗步驟。 加入MgCl2溶液，充分攪拌，過濾，沉淀用水洗滌。 （3）實驗室里將粗鹽制成精鹽的過程中，在溶解、過濾、蒸發(fā)三個步驟的操作中都要用到玻璃棒，分別說明在這三種情況下使用玻璃棒的目的：溶解過濾蒸發(fā)攪拌，加速溶解 使待濾液體沿玻璃棒流入漏斗，防止外灑 攪拌，防止因局部過熱液滴或晶體飛濺 (4)獲得HCl的反應為2CH4+O2+4Cl2=2CO+8HCl(不考慮其他反應)。事實上，生產中HCl一直在循環(huán)使用。試從理論上分析是否需要補充HCl，簡要說明理由 不需要補充HCl,因為Cl22HClMg(OH)2MgC

15、l2Cl2；依氯元素守恒可以看出理論上不要補充HCl。 第38頁，共39頁。1、快樂總和寬厚的人相伴，財富總與誠信的人相伴，聰明總與高尚的人相伴，魅力總與幽默的人相伴，健康總與闊達的人相伴。2、人生就有許多這樣的奇跡，看似比登天還難的事，有時輕而易舉就可以做到，其中的差別就在于非凡的信念。3、影響我們人生的絕不僅僅是環(huán)境，其實是心態(tài)在控制個人的行動和思想。同時，心態(tài)也決定了一個人的視野和成就，甚至一生。4、無論你覺得自己多么了不起，也永遠有人比更強;無論你覺得自己多么不幸，永遠有人比你更不幸。5、也許有些路好走是條捷徑，也許有些路可以讓你風光無限，也許有些路安穩(wěn)又有后路，可是那些路的主角，都不

16、是我。至少我會覺得，那些路不是自己想要的。6、在別人肆意說你的時候，問問自己，到底怕不怕，輸不輸?shù)钠?。不必害怕，不要后退，不須猶豫，難過的時候就一個人去看看這世界。多問問自己，你是不是已經為了夢想而竭盡全力了?7、人往往有時候為了爭奪名利，有時驅車去爭，有時驅馬去奪，想方設法，不遺余力。壓力挑戰(zhàn)，這一切消極的東西都是我進取成功的催化劑。8、真想干總會有辦法，不想干總會有理由;面對困難，智者想盡千方百計，愚者說盡千言萬語;老實人不一定可靠，但可靠的必定是老實人;時間，抓起來是黃金，抓不起來是流水。9、成功的道路上，肯定會有失敗;對于失敗，我們要正確地看待和對待，不怕失敗者，則必成功;怕失敗者，則

17、一無是處，會更失敗。1、快樂總和寬厚的人相伴，財富總與誠信的人相伴，聰明總與高尚的人相伴，魅力總與幽默的人相伴，健康總與闊達的人相伴。2、人生就有許多這樣的奇跡，看似比登天還難的事，有時輕而易舉就可以做到，其中的差別就在于非凡的信念。3、影響我們人生的絕不僅僅是環(huán)境，其實是心態(tài)在控制個人的行動和思想。同時，心態(tài)也決定了一個人的視野和成就，甚至一生。4、無論你覺得自己多么了不起，也永遠有人比更強;無論你覺得自己多么不幸，永遠有人比你更不幸。5、也許有些路好走是條捷徑，也許有些路可以讓你風光無限，也許有些路安穩(wěn)又有后路，可是那些路的主角，都不是我。至少我會覺得，那些路不是自己想要的。6、在別人肆意

18、說你的時候，問問自己，到底怕不怕，輸不輸?shù)钠?。不必害怕，不要后退，不須猶豫，難過的時候就一個人去看看這世界。多問問自己，你是不是已經為了夢想而竭盡全力了?7、人往往有時候為了爭奪名利，有時驅車去爭，有時驅馬去奪，想方設法，不遺余力。壓力挑戰(zhàn)，這一切消極的東西都是我進取成功的催化劑。8、真想干總會有辦法，不想干總會有理由;面對困難，智者想盡千方百計，愚者說盡千言萬語;老實人不一定可靠，但可靠的必定是老實人;時間，抓起來是黃金，抓不起來是流水。14、成長是一場和自己的比賽，不要擔心別人會做得比你好，你只需要每天都做得比前一天好就可以了。15、最終你相信什么就能成為什么。因為世界上最可怕的二個詞，一

19、個叫執(zhí)著，一個叫認真，認真的人改變自己，執(zhí)著的人改變命運。只要在路上，就沒有到不了的地方。16、你若堅持，定會發(fā)光，時間是所向披靡的武器，它能集腋成裘，也能聚沙成塔，將人生的不可能都變成可能。17、人生，就要活得漂亮，走得鏗鏘。自己不奮斗，終歸是擺設。無論你是誰，寧可做拼搏的失敗者9、成功的道路上，肯定會有失敗;對于失敗，我們要正確地看待和對待，不怕失敗者，則必成功;怕失敗者，則一無是處，會更5、別著急要結果，先問自己夠不夠格，付出要配得上結果，工夫到位了，結果自然就出來了。6、你沒那么多觀眾，別那么累。做一個簡單的人，踏實而務實。不沉溺幻想，更不庸人自擾。7、別人對你好，你要爭氣，圖日后有能

20、力有所報答，別人對你不好，你更要爭氣望有朝一日，能夠揚眉吐氣。8、奮斗的路上，時間總是過得很快，目前的困難和麻煩是很多，但是只要不忘初心，腳踏實地一步一步的朝著目標前進，最后的結局交給時間來定奪。9、運氣是努力的附屬品。沒有經過實力的原始積累，給你運氣你也抓不住。上天給予每個人的都一樣，但每個人的準備卻不一樣。不要羨慕那些總能撞大運的人，你必須很努力，才能遇上好運氣。10、你的假裝努力，欺騙的只有你自己，永遠不要用戰(zhàn)術上的勤奮，來掩飾戰(zhàn)略上的懶惰。11、時間只是過客，自己才是主人，人生的路無需苛求，只要你邁步，路就在你的腳下延伸，只要你揚帆，便會有八面來風，啟程了，人的生命才真正開始。12、不

21、管做什么都不要急于回報，因為播種和收獲不在同一個季節(jié)，中間隔著的一段時間，我們叫它為堅持。失敗。11、學會學習的人，是非常幸福的人。米南德12、你們要學習思考，然后再來寫作。布瓦羅13、在尋求真理的長河中，唯有學習，不斷地學習，勤奮地學習，有創(chuàng)造性地學習，才能越重山跨峻嶺。華羅庚14、許多年輕人在學習音樂時學會了愛。萊杰15、學習是勞動，是充滿思想的勞動。烏申斯基16、我們一定要給自己提出這樣的任務：第一，學習，第二是學習，第三還是學習。列寧17、學習的敵人是自己的滿足，要認真學習一點東西，必須從不自滿開始。對自己，“學而不厭”，對人家，“誨人不倦”，我們應取這種態(tài)度。毛澤東18、只要愿意學習，就一定能夠學會。列寧19、如果學生在學校里學習的