高一化學(xué)必修第四章第一節(jié)開(kāi)發(fā)利用金屬礦物和海水資源

高一化學(xué)必修第四章第一節(jié)開(kāi)發(fā)利用金屬礦物和海水資源第一頁(yè)，共五十七頁(yè)，編輯于2023年，星期二

一、金屬礦物的開(kāi)發(fā)利用黃銅礦赤鐵礦鋁礦錳礦鎢礦鋅礦第二頁(yè)，共五十七頁(yè)，編輯于2023年，星期二金銀人類(lèi)最早發(fā)現(xiàn)和應(yīng)用的金屬分別是：銅第三頁(yè)，共五十七頁(yè)，編輯于2023年，星期二思考：分析一下這是什么原因呢？Cu2（OH）2CO3=====2CuO+H2O+CO2↑

C+2CuO=====CO2+2Cu高溫銅是人類(lèi)第一種大量使用的金屬，結(jié)束了漫長(zhǎng)的“石器時(shí)代”.

在公元前6000年到7000年左右，人類(lèi)開(kāi)始邁進(jìn)了象征古代文明開(kāi)端的“銅器時(shí)代”。銅鏡漢武帝時(shí)銅幣先秦刀幣第四頁(yè)，共五十七頁(yè)，編輯于2023年，星期二這是英法聯(lián)軍洗劫焚毀世界建筑史上最杰出的園林——圓明園后，被劫掠到國(guó)外的珍貴文物——銅虎頭，2000年在香港被拍賣(mài)。由中國(guó)派員出高價(jià)將其贖回。記住我們的國(guó)恥：中國(guó)還有上百萬(wàn)件珍貴文物流失海外第五頁(yè)，共五十七頁(yè)，編輯于2023年，星期二

我國(guó)古代煉鐵工業(yè)長(zhǎng)期領(lǐng)先于世界，我們?cè)谖鳚h初時(shí)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，南宋末年的工匠又掌握了用焦炭煉鐵，而歐洲最早的英國(guó)直到500年后（相當(dāng)于清朝乾隆末年），才掌握這一技術(shù)。古代中國(guó)勞動(dòng)人民用木炭煉鐵第六頁(yè)，共五十七頁(yè)，編輯于2023年，星期二“金屬的冶煉”的實(shí)質(zhì)是什么？

冶煉金屬的實(shí)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。

將金屬?gòu)钠浠衔镏羞€原出來(lái)用于生產(chǎn)和制造各種金屬材料的過(guò)程在工業(yè)上稱(chēng)為金屬的冶煉。第七頁(yè)，共五十七頁(yè)，編輯于2023年，星期二金屬活動(dòng)性順序KCaNaMgAl,ZnFeSnPb(H)Cu,HgAg,

PtAu金屬活動(dòng)性逐漸減弱金屬離子的得電子能力逐漸增強(qiáng)+nM得電子M第八頁(yè)，共五十七頁(yè)，編輯于2023年，星期二1、不同的金屬，冶煉方法不同+nM得電子M（被還原）因?yàn)榻饘匐x子的得電子能力不同，所以冶煉方法不同。2、金屬活動(dòng)性順序金屬的冶煉金屬活動(dòng)順序金屬失電子能力

金屬離子的得電子主要冶煉方法K、Ca、Na、Mg、AlZn、Fe、Sn、Pb（H）、CuHg、Ag、Pt、Au強(qiáng)————————————→弱弱————————————→強(qiáng)電解法熱還原法熱分解法第九頁(yè)，共五十七頁(yè)，編輯于2023年，星期二2、熱分解法（適合一些不活潑金屬）2HgO===2Hg+O2↑加熱2Ag2O===4Ag+O2↑加熱歸納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第十頁(yè)，共五十七頁(yè)，編輯于2023年，星期二3、熱還原法（適用于大部分金屬）CuO+H2===Cu+H2O高溫高爐煉鐵Fe2O3+3CO===2Fe+3CO2高溫火法煉銅:Cu2S+O2===2Cu+SO2濕法煉銅:CuSO4

+Fe==

Cu+Fe

SO4第十一頁(yè)，共五十七頁(yè)，編輯于2023年，星期二鋁熱反應(yīng)實(shí)驗(yàn)4－1注意觀察現(xiàn)象第十二頁(yè)，共五十七頁(yè)，編輯于2023年，星期二反應(yīng)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(yīng)，紙漏斗被燒穿，有熔融物落入沙中。Fe2O3+2Al===2Fe+Al2O3高溫1、鎂條的作用是什么？2、氯酸鉀的作用是什么？鋁熱劑結(jié)論：鋁也是還原劑，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。問(wèn)題第十三頁(yè)，共五十七頁(yè)，編輯于2023年，星期二反應(yīng)現(xiàn)象：劇烈反應(yīng)，發(fā)出強(qiáng)光，紙漏斗被燒穿，沙子上落有黑色鐵珠。Fe2O3+2Al===2Fe+Al2O3高溫其它鋁熱反應(yīng)

3MnO2+4Al===3Mn+2Al2O3高溫Cr2O3+2Al===2Cr+Al2O3高溫3Co3O4+8Al===9Co+4Al2O3高溫第十四頁(yè)，共五十七頁(yè)，編輯于2023年，星期二鋁熱反應(yīng)的應(yīng)用

鋁熱反應(yīng)的原理可以應(yīng)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(yīng)原理，使鋁與金屬氧化物反應(yīng)，冶煉釩、鉻、錳等第十五頁(yè)，共五十七頁(yè)，編輯于2023年，星期二

由于早期煉鋁十分困難，所以鋁的價(jià)格十分昂貴，一度超越金銀之上，直至19世紀(jì)上半葉，鋁還是歐洲許多高級(jí)珠寶店的高檔貨。

然而自從美國(guó)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(jìn)，現(xiàn)在人們已經(jīng)熟練掌握了從鋁土礦（主要成分是Al2O3，當(dāng)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(jià)格也一降千丈，走入千家萬(wàn)戶(hù)。Al第十六頁(yè)，共五十七頁(yè)，編輯于2023年，星期二4、電解法（適合一些非常活潑金屬）MgCl2(熔融)===Mg+Cl2↑電解2Al2O3(熔融)===4Al+3O2↑電解冰晶石2NaCl(熔融)===2Na+Cl2↑電解第十七頁(yè)，共五十七頁(yè)，編輯于2023年，星期二KCaNaMgAl

ZnFeSnPb(H)Cu

HgAgPtAu電解法熱還原法熱分解法物理提取法第十八頁(yè)，共五十七頁(yè)，編輯于2023年，星期二金屬的化學(xué)性質(zhì)和冶煉方法第十九頁(yè)，共五十七頁(yè)，編輯于2023年，星期二小結(jié)：（1）熱分解法適用于金屬活動(dòng)順序中氫以后的金屬冶煉或精煉。（2）熱還原法適用于金屬活動(dòng)順序中部的金屬冶煉（3）電解熔鹽或氧化物法選用于鉀、鈉、鈣、鋁等活潑金屬的冶煉。KCaNaMgAl

ZnFeSnPb(H)Cu

HgAg

PtAu

電解法熱還原法熱分解法物理提取法第二十頁(yè)，共五十七頁(yè)，編輯于2023年，星期二鎂在地殼中含量只有鋁的四分之一，而且鎂比鋁更加活潑，所以要想礦物質(zhì)中獲取鎂，代價(jià)比鋁更高。Mg海洋中含有大量的氯化鎂，海水又咸又苦。咸是因?yàn)楹新然c，苦是因?yàn)楹新然V，同樣道理，粗鹽易潮解是因?yàn)槠渲泻休^多的氯化鎂，而氯化鎂易吸水。據(jù)估算，假如每年從海水中提取1億噸鎂再過(guò)一百萬(wàn)年，海水中鎂的含量也只會(huì)從目前的0.13%降低到0.12%，即只減少了萬(wàn)分之一?？芍^取之不盡，用之不竭。第二十一頁(yè)，共五十七頁(yè)，編輯于2023年，星期二練習(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(dòng)順序表中的位置及性質(zhì)，推測(cè)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二十二頁(yè)，共五十七頁(yè)，編輯于2023年，星期二二、海水資源的開(kāi)發(fā)和利用第二十三頁(yè)，共五十七頁(yè)，編輯于2023年，星期二

從太空觀察地球，看到地球上有七片陸地“漂浮”在一大片藍(lán)色的海洋之中是“歷史留給人類(lèi)的資源儲(chǔ)備”海洋是美麗的，

也是富饒的第二十四頁(yè)，共五十七頁(yè)，編輯于2023年，星期二海洋生物資源第二十五頁(yè)，共五十七頁(yè)，編輯于2023年，星期二海水中的水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）第二十六頁(yè)，共五十七頁(yè)，編輯于2023年，星期二海水資源的廣泛性：海洋約占地球表面積71%海洋中的資源：動(dòng)物:（魚(yú)類(lèi)、海獅、海馬、貝類(lèi)………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(lèi)第二十七頁(yè)，共五十七頁(yè)，編輯于2023年，星期二含80多種元素，以氫、氧、氯、鈉、鎂、硫、鈣、鉀等較多。被稱(chēng)為“元素的故鄉(xiāng)”。海水中鈾多達(dá)45億噸是已知陸地鈾礦儲(chǔ)量的4500倍。氘有50億噸足夠人類(lèi)用上千萬(wàn)年海水中的化學(xué)資源第二十八頁(yè)，共五十七頁(yè)，編輯于2023年，星期二海洋中的礦產(chǎn)資源第二十九頁(yè)，共五十七頁(yè)，編輯于2023年，星期二海水資源的多樣性：海水中溶解和懸浮大量的無(wú)機(jī)物和有機(jī)物按含量計(jì)：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。第三十頁(yè)，共五十七頁(yè)，編輯于2023年，星期二海水資源的分散性：海水因?yàn)榱刻?、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(wàn)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）第三十一頁(yè)，共五十七頁(yè)，編輯于2023年，星期二海水綜合利用的重要方向

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(kāi)發(fā)中的重要原料，從海水中提取鈾和重水對(duì)一個(gè)國(guó)家來(lái)說(shuō)具有戰(zhàn)略意義?；瘜W(xué)在開(kāi)發(fā)海洋藥物方面也將發(fā)揮越來(lái)越大的作用。潮汐能、波浪能等也是越來(lái)越受到重視和開(kāi)發(fā)的新型能源。第三十二頁(yè)，共五十七頁(yè)，編輯于2023年，星期二海水資源的利用：

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(jìn)行循環(huán)冷卻（作冷卻用水）第三十三頁(yè)，共五十七頁(yè)，編輯于2023年，星期二海水的淡化：（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:

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(shù)脂）第三十四頁(yè)，共五十七頁(yè)，編輯于2023年，星期二蒸餾法所用的裝置及原理原理：加熱到水的沸點(diǎn)，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(jìn)冷卻水出第三十五頁(yè)，共五十七頁(yè)，編輯于2023年，星期二圖4-4太陽(yáng)能蒸發(fā)原理示意圖第三十六頁(yè)，共五十七頁(yè)，編輯于2023年，星期二煮海為鹽第三十七頁(yè)，共五十七頁(yè)，編輯于2023年，星期二海水濃縮過(guò)濾HCl溶液，適量蒸發(fā)結(jié)晶NaOH溶液、BaCl2溶液、Na2CO3溶液過(guò)量食鹽的提取第三十八頁(yè)，共五十七頁(yè)，編輯于2023年，星期二2.如何證明海帶中存在碘元素實(shí)驗(yàn)4-2實(shí)驗(yàn)方法：1、取約3克的干海帶，用刷子去凈其表面上的附著物，把海帶剪碎后，用適量酒精浸濕，放入坩堝中2、把泥三角放在鐵三腳架上，將坩堝放在泥三角上，點(diǎn)燃酒精燈將海帶灼燒至完全成灰，停止加熱，使海帶冷卻至室溫。3、將海帶灰轉(zhuǎn)移到小燒杯中，加入約10mg蒸餾水，攪拌，煮沸2-3min，過(guò)濾4、在濾液中滴入幾滴3mol/L的稀硫酸再加入約1ml3%的H2O2，觀察現(xiàn)象5、再向溶液中加入幾滴淀粉溶液，再觀察現(xiàn)象實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象：加入H2O2后，溶液由無(wú)色變?yōu)樯铧S色，再加入淀粉溶液后，溶液又變?yōu)樯钏{(lán)色化學(xué)方程式：2KI+H2O2+H2SO4=I2+K2SO4+2H2O第三十九頁(yè)，共五十七頁(yè)，編輯于2023年，星期二海水的綜合利用（1）海水制鹽——生產(chǎn)NaCl（2）NaCl的水溶液制NaOH（3）制金屬Na（4）制Na2CO3

2NaCl+2H2O電解

H2+Cl2+2NaOH

2NaCl（熔融）電解

2Na+Cl22NaOH+CO2=Na2CO3+H2O

第四十頁(yè)，共五十七頁(yè)，編輯于2023年，星期二從海水中制金屬鎂海水蒸發(fā)粗鹽水、重結(jié)晶精鹽母液

Mg(OH)2鹽酸、濃縮

MgCl2?H2O

脫水

MgCl2

電解

MgMgCl2+Ca(OH)2=Mg(OH)2↓+CaCl2

Mg(OH)2+2HCl=MgCl2+H2O石灰乳水CaO煅燒貝殼MgCl2

通電

Mg+Cl2

第四十一頁(yè)，共五十七頁(yè)，編輯于2023年，星期二從海水中提取溴

(寫(xiě)出有關(guān)的化學(xué)方程式)

課本P91從海水中提取溴

2NaBr

+Cl2=2NaCl

+Br2

Br2+SO2+2H2O=2HBr+H2SO42HBr+Cl2

=2HCl+Br2第四十二頁(yè)，共五十七頁(yè)，編輯于2023年，星期二海水中提取溴的實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)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)。（4）向吸收塔中溶液內(nèi)通入適量的氯氣。（5）用CCl4萃取吸收塔中溶液里的溴單質(zhì)。第四十三頁(yè)，共五十七頁(yè)，編輯于2023年，星期二圖4-5海水綜合利用聯(lián)合工業(yè)體系一例第四十四頁(yè)，共五十七頁(yè)，編輯于2023年，星期二練習(xí)1.鎂粉是焰火、閃光粉中不可缺少的原料，工業(yè)制造鎂粉是將鎂蒸氣在氣體中冷卻，下列可作為冷卻氣的是（）（1）空氣

（2）CO2

(3)Ar

(4)H2

(5)N2

A.(1)(2)

B.(2)(3)

C.(3)(4)

D.(4)(5)由于鎂很活潑，是還原性很強(qiáng)的金屬，所以加熱時(shí)能與許多氣體物質(zhì)反應(yīng)。如空氣、二氧化碳、氮?dú)獾?，但不與氫氣和稀有氣體反應(yīng)。鎂與氮?dú)獾姆磻?yīng)化學(xué)方程式為：3Mg+N2Mg3N2C第四十五頁(yè)，共五十七頁(yè)，編輯于2023年，星期二2.稀硫酸中加入銅片，無(wú)現(xiàn)象，再加入下列某物質(zhì)后，見(jiàn)銅片逐漸溶解，溶液呈藍(lán)色。該物質(zhì)為（）A．NaClB．KNO3

C．Ca(OH)2D．Fe3.下列敘述中所描述的物質(zhì)一定是金屬元素的是（

）

A．易失去電子的物質(zhì)

B．原子最外層只有一個(gè)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(gè)電子的元素BD第四十六頁(yè)，共五十七頁(yè)，編輯于2023年，星期二4.鋁加入下列物質(zhì)中會(huì)產(chǎn)生氣體的（

）A．熔融NaOH

B．KOH溶液C．Na2O2

固體

D．Na2O2和水5.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BDC第四十七頁(yè)，共五十七頁(yè)，編輯于2023年，星期二6.下列金屬氧化物，不能用碳還原制得金屬單質(zhì)的是（）A．氧化鐵B．氧化鋁C．氧化鎂D．氧化銅7.列說(shuō)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(yīng)原理，用還原劑在一定條件下將金屬?gòu)牡V石中還原出來(lái)B．冶煉金屬時(shí)，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(yīng)用得越早，其活動(dòng)性一般較弱BCBC第四十八頁(yè)，共五十七頁(yè)，編輯于2023年，星期二8.下列冶煉金屬的反應(yīng)，一定是置換反應(yīng)的是（）A．熱分解法B．電解法

C．鋁熱法煉鐵D．高爐煉鐵9.下列冶煉金屬的反應(yīng)，一定是分解反應(yīng)的是（）A．熱分解法B．電解法C．鋁熱法煉鐵D．高爐煉鐵CAB第四十九頁(yè)，共五十七頁(yè)，編輯于2023年，星期二10.冶煉下列金屬時(shí)，常用還原劑把它從化合物中還原出來(lái)的是（）

A．鈉B．鎂

C．鋁D．鐵11.列金屬冶煉方法與其他三種不同的是（）

A．FeB．KC．MgD．AlDA第五十頁(yè)，共五十七頁(yè)，編輯于2023年，星期二12.電解法煉鋁時(shí)，冰晶石的作用是（）A．熔劑B．溶劑C．還原劑D．氧化劑13.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AB第五十一頁(yè)，共五十七頁(yè)，編輯于2023年，星期二14.下列哪種方法不能實(shí)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15.用鋁熱劑冶煉金屬，是利用了鋁的（）（1）具有還原性（2）即能與酸反應(yīng)又能與堿反應(yīng)（3）具有導(dǎo)電性（4）被氧化過(guò)程放出大量熱A．（1）B．（1）（3）（4）C．（1）（4）D．（1）（2）（3）（4）DC第五十二頁(yè)，共五十七頁(yè)，編輯于2023年，星期二16.下列說(shuō)法正確的是（）A．有些活潑金屬如鋁可作還原法的還原劑B．用電解氯化鈉溶液的方法可冶煉金屬鈉C．可用焦炭或一氧化碳還原氧化鋁的方法來(lái)冶煉鋁D．回收廢舊金屬，可以重新制成金屬或它們的化合物17.下列金屬中，即可用熱分解法又可用電解法制備的是（）A．FeB．CuC．AlD．AgADD第五十三頁(yè)，共五十七頁(yè)，編輯于2023年，星期二18.通入氯氣，把海水中的溴化物氧化成單質(zhì)溴，該反應(yīng)的離子方程式為：19.把生成的溴從溶液中吹出，用純堿（Na2CO3）溶液吸收（生成NaBr、NaBrO3、CO2），這一過(guò)程的化學(xué)方程式為

Cl2＋2Br－＝2Cl－＋Br23Br2＋3Na2CO3＝5NaBr＋NaBrO3＋3CO2

第五十四頁(yè)，共五十七頁(yè)，編輯于2023年，星期二20.下列屬于海水化學(xué)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21.冶煉金屬一般有下列四種方法（1）焦炭法；（2）水煤氣（或氫氣、一氧化碳）法；（3）活潑金屬置換法；（4）電解法。四種方法在工業(yè)上均有