化學(xué)411開發(fā)利用金屬礦物和海水資源新人教版必修

化學(xué)411開發(fā)利用金屬礦物和海水資源新人教版必修第1頁/共82頁2023/3/20知識技能本節(jié)課學(xué)習(xí)學(xué)目標過程方法歸納法：由具體到一般歸納常用金屬的冶煉方法情感態(tài)度1、以金屬礦物的開發(fā)和利用為例，認識化學(xué)方法在實現(xiàn)物質(zhì)間轉(zhuǎn)化中的作用；2、了解海水資源開發(fā)和利用的前景及化學(xué)在其中可以發(fā)揮的作用。活動探究：對開發(fā)海底金屬資源設(shè)想或回收舊金屬的意義進行探究。體會保護資源的重要性。培養(yǎng)珍惜資源的價值觀。第2頁/共82頁2023/3/20常見的金屬礦物資源金礦

Au鉑礦

Pt少數(shù)不活潑金屬以游離態(tài)存在（如金和鉑）第3頁/共82頁2023/3/20金銀人類最早發(fā)現(xiàn)和應(yīng)用的金屬分別是：銅第4頁/共82頁2023/3/20黃銅礦赤鐵礦鋁礦錳礦鎢礦鋅礦第5頁/共82頁2023/3/20白云石CaMg[CO3]2

辰砂HgS黃銅礦CuFeS2菱鎂礦MgCO3

大多數(shù)金屬以化合態(tài)存在如果需要金屬單質(zhì)，那怎么辦？？——冶煉金屬常見的金屬礦物資源第6頁/共82頁2023/3/20在公元前6000年到7000年左右，人們就能冶煉出銅銅鏡漢武帝時銅幣先秦刀幣冶煉金屬要追溯到古代第7頁/共82頁2023/3/20金屬元素的存在：

除了金、鉑等極少數(shù)金屬外，絕大多數(shù)金屬以化合物的形式存在于自然界。第8頁/共82頁2023/3/20

我國21世紀初可持續(xù)發(fā)展的總體目標是：可持續(xù)發(fā)展能力不斷增強，經(jīng)濟結(jié)構(gòu)調(diào)整取得顯著成效，人口總量得到有效控制，生態(tài)環(huán)境明顯改善，資源利用率顯著提高，促進人與自然的和諧，推動整個社會走上生產(chǎn)發(fā)展、生活富裕、生態(tài)良好的文明發(fā)展道路。

自然資源與可持續(xù)發(fā)展

第9頁/共82頁2023/3/20因為我們的生活生產(chǎn)需要金屬，所以必須要開發(fā)利用金屬資源。但金屬資源是不可再生資源，不是取之不盡的。利用化學(xué)知識，在科學(xué)開發(fā)利用金屬礦物的基礎(chǔ)上，使金屬礦物資源得到可持續(xù)發(fā)展那如何解決？第10頁/共82頁2023/3/20在富集好的礦石中利用不同方法將金屬還原出來，最后進行提純。

大多數(shù)金屬礦石里含有雜質(zhì)，如石英、石灰石等，因此在冶煉金屬時首先需要富集礦石。第11頁/共82頁2023/3/20“金屬的冶煉”的實質(zhì)是什么？

冶煉金屬的實質(zhì)是用氧化還原的方法使金屬化合物中的金屬離子得到電子變成金屬原子。

將金屬從其化合物中還原出來用于生產(chǎn)和制造各種金屬材料的過程在工業(yè)上稱為金屬的冶煉。第12頁/共82頁2023/3/20我國在西漢初時已經(jīng)懂得用木炭與鐵礦石混合高溫冶煉生鐵，領(lǐng)先歐洲一千余年。古代中國勞動人民用木炭煉鐵第13頁/共82頁2023/3/20回憶：初中學(xué)過冶煉鐵的方法？Fe2O3+3CO2Fe+3CO2

高溫得電子

能由此找出金屬冶煉的實質(zhì)嗎？？

2、金屬冶煉的實質(zhì)實質(zhì)是用還原的方法使金屬化合物中的金屬離子得到電子變成金屬原子。M得電子M（被還原）n+還原出金屬的難易由誰決定？第14頁/共82頁2023/3/20金屬活動性順序KCaNaMgAlZnFeSnPb(H)CuHgAgPtAu金屬活動性逐漸減弱金屬離子的得電子能力逐漸增強電解法熱還原法熱分解法物理提取法①金屬位置越靠后，其陽離子越易被還原，用一般的還原方法即可；

②金屬位置越靠前，其陰離子越難被還原，要用較強的還原手段來還原。結(jié)論：第15頁/共82頁2023/3/202、熱分解法（適合一些不活潑金屬）2HgO2Hg+O2↑△2Ag2O4Ag+O2↑冶煉金屬的幾種方法1、物理提取法：適用于極不活潑的金屬——Pt、Au△第16頁/共82頁2023/3/203、熱還原法（適用于大部分金屬）CuO+H2Cu+H2OFe2O3+3CO2Fe+3CO2↑高溫△注：除了CO、H2、C等做還原劑外，一些活潑金屬如Al等也可做還原劑還原金屬第17頁/共82頁2023/3/20探究實驗4-1【提出問題】①活潑金屬能像CO那樣做還原劑還原出金屬嗎？②若能，

Fe2O3跟Al在高溫條件下反應(yīng)生成什么？第18頁/共82頁2023/3/20反應(yīng)現(xiàn)象：①鎂條劇烈燃燒，②氧化鐵粉和鋁粉發(fā)生劇烈反應(yīng)，③放出大量的熱，發(fā)出耀眼的白光，④紙漏斗內(nèi)劇烈反應(yīng)，紙漏斗被燒穿，有熔融物落入沙中。Fe2O3+2Al2Fe+Al2O3高溫鋁熱劑鋁是還原劑，在一定的條件下與某些金屬氧化物反應(yīng)，把其中的金屬還原成單質(zhì)。所以一些活潑的金屬也可作還原劑。1、鎂條的作用是什么？2、氯酸鉀的作用是什么？問題：引燃劑第19頁/共82頁2023/3/203MnO2+4Al===3Mn+2Al2O3高溫Cr2O3+2Al===2Cr+Al2O3高溫3Co3O4+8Al===9Co+4Al2O3高溫其它鋁熱反應(yīng)第20頁/共82頁2023/3/20鋁熱反應(yīng)的應(yīng)用：(1)焊接鋼軌，(2)冶煉釩、鉻、錳等金屬。第21頁/共82頁2023/3/201996年之后，我國再度成為鋼鐵產(chǎn)量最大的國家。第22頁/共82頁2023/3/20

由于早期煉鋁十分困難，所以鋁的價格十分昂貴，一度超越金銀之上，直至19世紀上半葉，鋁還是歐洲許多高級珠寶店的高檔貨。Al第23頁/共82頁2023/3/20

然而自從美國青年化學(xué)家霍爾發(fā)明電解制鋁法后，制鋁工藝不斷改進，現(xiàn)在人們已經(jīng)熟練掌握了從鋁土礦（主要成分是Al2O3，當然還是有很多其它雜質(zhì)的）中冶煉鋁的技術(shù)了，使得制鋁成本大大下降，鋁的價格也一降千丈，走入千家萬戶。Al第24頁/共82頁2023/3/204、電解法（適合一些非?；顫娊饘伲㎝gCl2(熔融)===Mg+Cl2↑電解2Al2O3(熔融)===4Al+3O2↑電解冰晶石2NaCl(熔融)===2Na+Cl2↑電解思考：電解氯化鈉溶液能制得鈉嗎？第25頁/共82頁2023/3/20KCaNaMgAl

ZnFeSnPb(H)Cu

HgAgPtAu電解法熱還原法熱分解法物理提取法第26頁/共82頁2023/3/20金屬的回收和資源保護第27頁/共82頁2023/3/20合理開發(fā)和利用礦物資源，主要途徑有：1、提高金屬礦物的利用率2、減少金屬的使用量3、加強金屬資源的回收和再利用4、使用其他材料代替金屬材料……………第28頁/共82頁2023/3/20練習(xí)1、下列各種冶煉方法中，可以制得相應(yīng)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(zhì)，推測制取下列金屬最適宜的方法：①Na

②Zn

③Hg

④Au

C電解法加熱還原法加熱分解法物理提取法第29頁/共82頁2023/3/20第30頁/共82頁2023/3/20第31頁/共82頁2023/3/20第32頁/共82頁2023/3/20第33頁/共82頁2023/3/20第34頁/共82頁2023/3/20第35頁/共82頁2023/3/20第36頁/共82頁2023/3/20第37頁/共82頁2023/3/20第38頁/共82頁2023/3/20第39頁/共82頁2023/3/20第40頁/共82頁2023/3/20第41頁/共82頁2023/3/20第42頁/共82頁2023/3/20第43頁/共82頁2023/3/20第44頁/共82頁2023/3/20第45頁/共82頁2023/3/20第46頁/共82頁2023/3/20第47頁/共82頁2023/3/20第48頁/共82頁2023/3/20第49頁/共82頁2023/3/20第50頁/共82頁2023/3/20第51頁/共82頁2023/3/20第52頁/共82頁2023/3/20第53頁/共82頁2023/3/20第54頁/共82頁2023/3/20第55頁/共82頁2023/3/20第56頁/共82頁2023/3/20第57頁/共82頁2023/3/20第58頁/共82頁2023/3/20第59頁/共82頁2023/3/20二、海水資源的開發(fā)和利用第60頁/共82頁2023/3/20海水資源的開發(fā)利用二、第61頁/共82頁2023/3/20為什么日韓在獨島問題上互不相讓?問題與討論：韓國方面稱獨島，日本方面稱竹島。面積為18.6平方千米，四周海域是一片豐饒的漁場，海底還蘊藏著比較豐富的油氣田。第62頁/共82頁2023/3/20

問題與討論海水中蘊含著豐富的水資源和化學(xué)資源，21世紀人類將重點開發(fā)海洋資源。第63頁/共82頁2023/3/20第64頁/共82頁2023/3/20海洋中的礦產(chǎn)資源第65頁/共82頁2023/3/20一、海水中蘊藏的資源及其開發(fā)意義海洋水資源：海水中水的儲量約為1.3×109億噸，約占全球總水量的97％。

化學(xué)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(xué)資源。目前，在陸地上發(fā)現(xiàn)的１００多種化學(xué)元素，在海水中已找到８０多種，其中７０多種可供提取。如，氯化鈉（即食鹽）有４億億噸，鎂約有１８００萬億噸，鉀有５００萬億噸，溴約有９０萬億噸，核燃料約４０億噸－５０億噸。礦產(chǎn)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(jié)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66頁/共82頁2023/3/20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(xué)資源第67頁/共82頁2023/3/20

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，也是富饒的第68頁/共82頁2023/3/20海水資源的廣泛性：海洋約占地球表面積71%海洋中的資源：動物:（魚類、海獅、海馬、貝類………植物:（海草、海帶…………礦物:（各種鹽、NaCl、MgCl2……….

海底金屬結(jié)核礦、石油水:

（水資源及各種溶解的鹽類第69頁/共82頁2023/3/20海水中的水1.3X109

億噸占地球總水量97%

（3%在陸地、淡水），海水中除了水以外，還含有80多種元素，有的含量很大（如NaCl）有的含量很少（如Au）第70頁/共82頁2023/3/20海水資源的多樣性：海水中溶解和懸浮大量的無機物和有機物按含量計：含O、H及Cl、Na、S、C、F、B、

Br、Sr共13種元素的質(zhì)量占總水量的99%，其余1%為70多種含量微少的元素。第71頁/共82頁2023/3/20海水資源的分散性：海水因為量太大、面太廣，大多數(shù)元素盡管總量很大但由于太分散，含量極微少如：海水中金元素總含量約為50000000t（5千萬噸）但一頓海水中只含金元素

0.000004g（10億分之四克）（百分之0.000004克）第72頁/共82頁2023/3/20１.海水水資源的利用海水水資源的利用海水化學(xué)資源的開發(fā)利用第73頁/共82頁2023/3/201.海水水資源的利用：海水的淡化（1）使海水淡化的途徑通過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。（2）海水淡化的方法及其特點海水淡化的方法主要有蒸餾法、電滲析法、離子交換法等。其中蒸餾法的歷史最久，技術(shù)和工藝也比較完善，但成本較高。第74頁/共82頁2023/3/20海水蒸餾原理示意圖：

第75頁/共82頁2023/3/20太陽能蒸發(fā)海水示意圖：

第76頁/共82頁2023/3/202.海水化學(xué)資源的開發(fā)利用海水綜合利用的重要方向是：海水淡化同化工生產(chǎn)結(jié)合、同能源技術(shù)結(jié)合。如從海水中制得的氯化鈉除食用外，還用作工業(yè)原料，如生產(chǎn)燒堿、純堿、金屬鈉以及氯氣、鹽酸、漂白粉等含氯化工產(chǎn)品。從海水中制取鎂、鉀、溴及其化工產(chǎn)品，是在傳統(tǒng)制鹽工業(yè)上的發(fā)展。從海水中獲得其他物質(zhì)和能量具有廣闊的前景。例如，鈾和重水目前是核能開發(fā)中的重要原料，從海水中提取鈾和重水對一個國家來說具有戰(zhàn)略意義?；瘜W(xué)在開發(fā)海洋藥物方面也將發(fā)揮越來越大的作用。潮汐能、波浪能等也是越來越受到重視和開