開發(fā)利用金屬礦物資源

第四章化學(xué)與可繼續(xù)開展第一節(jié)開發(fā)利用金屬礦物和海水資源殷墟考古發(fā)現(xiàn)，3000多年前我國古代勞動人民就掌握了孔雀石煉銅工藝。孔雀石Cu2(OH)2CO3Cu2(OH)2CO3＝2CuO+H2O+CO2↑孔雀石C+2CuO==CO2↑+2Cu高溫他們將孔雀石，主要成分Cu2〔OH〕2CO3和木炭一同加熱就可得到紅色的金屬銅．秦始皇地宮埋“水銀〞之謎<史記>記載：始皇陵有大量水銀。地質(zhì)學(xué)家先后兩次來始皇陵采樣。發(fā)現(xiàn)始皇陵封土土壤樣品中果然出現(xiàn)“汞異常〞。科學(xué)家由此得出初步結(jié)論:<史記>中關(guān)于始皇陵中埋藏上百噸汞的記載是可靠的。地宮埋“水銀〞的千古謎案終于解開了。單質(zhì)的汞，在自然界中是極為稀有的。為什么兩千多年前就能得到上百噸的水銀呢？汞礦(HgO)秦始皇陵墓世界文化遺產(chǎn)2HgO2Hg＋O2↑加熱煉丹術(shù)起于戰(zhàn)國興于漢初九轉(zhuǎn)大還丹————將天然丹砂〔HgS〕在空氣中加熱煉成水銀，再將水銀和硫混合后放在密閉的鼎中升煉成純的硫化汞，硫化汞再加熱煉成水銀，水銀再煉成硫化汞如此反復(fù)九次，就煉成了“九轉(zhuǎn)大還丹〞。上述資料中發(fā)生了什么反響？HgS+O2==Hg+SO2Hg+S=HgS加熱常見的金屬礦物資源金礦Au鉑礦Pt人類最早發(fā)現(xiàn)和運(yùn)用的金屬分別是：天然金朱砂HgS翠銅礦CuSiO3.6H2O黃鐵礦FeS2鈣鈾云母Ca(UO2)2(PO4)2?12H2O黃銅礦赤鐵礦鋁礦錳礦鎢礦鋅礦白云石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)存在假設(shè)需求金屬單質(zhì)，那怎樣辦？——冶煉金屬人類最早是在由天而降的隕石中獲得單質(zhì)鐵的，隕石中含鐵量高達(dá)90%以上。古代阿拉伯人曾傳說“天上的金雨落進(jìn)沙漠里變成了黑色的鐵〞。濟(jì)南隕鐵新疆隕鐵南極洲隕鐵在公元前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由于我們的生活消費(fèi)需求金屬，所以必需求開發(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)利用金屬礦物的根底上，使金屬礦物資源得到可繼續(xù)開展那如何處理金、鉑等為游離態(tài)得電子，被復(fù)原Mn+M+ne-主要是化合態(tài)將金屬從其化合物中復(fù)原出來，使之轉(zhuǎn)變?yōu)閱钨|(zhì)的過程。(1)金屬在自然界中的存在方式？

(2)金屬冶煉指的是什么？一、金屬礦物的開發(fā)利用1、金屬的冶煉冶煉金屬的步驟：礦石富集→金屬冶煉→精煉法國皇帝拿破侖是一個喜歡夸耀本人的人。他經(jīng)常大擺宴席，宴請?zhí)煜沦e客。每次宴會，他總是擺出一副高人一等的樣子。餐桌上的器具幾乎全是用銀制成的，唯有他本人用的那一個碗?yún)s是鋁制品。思索與交流為什么貴為法國皇帝，在當(dāng)時卻不用高貴而亮麗的銀碗，而用色澤要暗得多的鋁碗呢？100多年前，為了表揚(yáng)門捷列夫?qū)瘜W(xué)的出色奉獻(xiàn)，英國皇家學(xué)會不惜重金制造了一個比黃金還要貴重的獎杯——鋁杯，贈送給門捷列夫。由于早期煉鋁非常困難，所以鋁的價錢非常昂貴，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珠寶店的高檔貨。為什么鋁比黃金還要貴？自從美國青年化學(xué)家霍爾發(fā)明電解制鋁法后，制鋁工藝不斷改良，如今人們曾經(jīng)熟練掌握了從鋁土礦〔主要成分是Al2O3〕中冶煉鋁的技術(shù)，使得制鋁本錢大大下降，使鋁走入千家萬戶。電解槽2Al2O3(熔融)4Al＋3O2↑電解冰晶石反響原理:降低熔點(diǎn)古代中國勞動人民用木炭煉鐵西漢初時，用木炭與鐵礦石混合高溫冶煉生鐵，南宋末年的工匠又掌握了用焦炭煉鐵，而歐洲最早的英國直到500年后〔相當(dāng)于清朝乾隆末年〕，才掌握這一技術(shù)。反響原理:Fe2O3＋3CO2Fe＋3CO2高溫鐵礦石焦炭空氣石灰石主要原料：電解法熱復(fù)原法熱分解法工業(yè)上如何冶煉鋁和鐵?為什么鐵和鋁的冶煉方法不同？金屬越活潑，越難冶煉2、金屬冶煉方法確實(shí)定—由金屬活潑性決議KCaNaMgAlZnFeSnPb〔H〕CuHgAg弱強(qiáng)電解法復(fù)原法Fe2O3＋3CO2Fe＋3CO2高溫2Al2O3(熔融)4Al＋3O2↑電解冰晶石3、金屬冶煉的方法舉例〔1〕熱分解法2HgO2Hg＋O2↑加熱2Ag2O4Ag＋O2↑加熱適宜一些不活潑金屬〔普通是H后的金屬〕Cu2S+O22Cu+SO2高溫火法煉銅〔2〕電解法MgCl2(熔融)Mg＋Cl2↑電解2NaCl(熔融)2Na＋Cl2↑電解2Al2O3(熔融)4Al＋3O2↑電解冰晶石鋁土礦適宜一些非常活潑金屬〔Zn前金屬〕〔常用的復(fù)原劑有：焦炭、CO、H2等〕〔3〕熱復(fù)原法〔Zn—Cu中等活潑金屬〕

Fe2O3＋3CO2Fe＋3CO2高溫2CuO+C2Cu+CO2高溫高爐煉鐵主要反響WO3+3H2W+3H2O高溫常用的復(fù)原劑還有哪些?實(shí)驗(yàn)4－1反響景象：鎂條猛烈熄滅，放出大量的熱，發(fā)出耀眼的白光，紙漏斗的下部被燒穿，有熔融物落入漏斗。鋁熱反響的運(yùn)用：2Al＋Fe2O32Fe＋Al2O3高溫3MnO2＋4Al2Al2O3＋3Mn高溫Cr2O3+2Al2Cr+Al2O33Co3O4+8Al9Co+4Al2O3高溫高溫其它鋁熱反響：鋁熱反響：鋁＋某些金屬氧化物Al2O3＋金屬高溫鋁熱劑鋁熱反響的運(yùn)用：鋁熱反響運(yùn)用冶煉難熔的金屬焊接鋼軌〔冶練常用的復(fù)原劑有：焦炭、CO、H2、Al等活潑金屬〕4、合理開發(fā)和利用礦物資源的途徑：〔1〕廢舊金屬回收；〔2〕礦物資源維護(hù)；〔3〕尋覓金屬替代品。金屬鋁的回收與利用〔1〕節(jié)約礦物資源；〔2〕節(jié)約能源；〔3〕減少環(huán)境污染〔1〕廢舊鋼鐵用于煉鋼；〔2〕廢鐵屑用于制鐵鹽；〔3〕定影液用于回收銀回收金屬的意義回收金屬的實(shí)例古代煉銅比煉鐵早得多。緣由在于：

一、銅礦石比鐵礦石易識別?？兹甘伾蚀渚G(即"銅綠")，易引起人們的留意聯(lián)想。進(jìn)而用其煉銅。

二、早在新石器時代，人類就發(fā)明了制陶術(shù)。窯溫達(dá)1000℃多度，已超越銅的熔點(diǎn)(1083．4℃)，而遠(yuǎn)低于鐵的(1536℃)，可煉得紅銅。

開闊視野課堂練習(xí):2、以下關(guān)于金屬冶煉的說法不正確的選項(xiàng)是()A、金屬冶煉是由人類消費(fèi)生活需求開展起來的B、天然礦藏很少只含一種金屬元素往往含有較多雜質(zhì)C、金屬的冶煉主要有礦石的富集、冶煉復(fù)原和精煉三個步驟D、金屬冶煉一定要用到復(fù)原劑D1、金屬冶煉的目的是〔〕A、把金屬化合物復(fù)原為金屬單質(zhì)B、除去金屬中的雜質(zhì)C、把金屬單量變?yōu)檠趸顳、把電能轉(zhuǎn)變?yōu)榛瘜W(xué)能A5、冶煉金屬常用以下幾種方法：①以C或H2、CO作為復(fù)原劑復(fù)原法；②熱分解法；③電解法；④鋁熱法?，F(xiàn)冶煉以下金屬：Al、Mg、Cu、Hg、Mn，試標(biāo)明適宜的冶煉方法。Al：；Mg：；Cu：；Hg：；Mn：。③③①①④3、工業(yè)上常采用電解法冶煉的金屬是〔〕A、FeB、CuC、AlD、Ag4、可用熱分解法就能夠制得的金屬有〔〕A.CuCrB.TiWC.AgHgD.NaAlCCFe＋Cu2+＝Cu＋Fe2+6、宋代時期，人們發(fā)現(xiàn)江西上饒有一口苦泉，蒸發(fā)這種苦泉水會得到膽礬，熬苦泉水的鐵鍋用久了會變成銅鍋，這是濕法煉銅的起源，請寫出該反響的離子方程式。二、海水資源的開發(fā)和利用從太空察看地球，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“歷史留給人類的資源貯藏〞海洋是美麗的，也是富饒的

海水資源主要分為幾大類？海水中蘊(yùn)含著的豐富資源。21世紀(jì)人類將重點(diǎn)開發(fā)海洋資源。海水資源的多樣性水資源生物資源能源化學(xué)資源

海水水資源海水中的水1.3X109億噸占地球總水量97%〔3%在陸地、淡水〕海洋生物資源

海水能源具有商業(yè)開發(fā)價值的：潮汐發(fā)電和波浪發(fā)電含80多種元素，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%，其他1%為70多種含量微少的元素。被稱為“元素的故土〞。大陸架的淺海海底：石油、天然氣、煤、硫、磷等近岸帶的濱海砂礦：砂、貝殼等建筑資料和金屬礦產(chǎn)海水化學(xué)資源海水由于量太大、面太廣，大多數(shù)元素雖然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〕海水資源的特點(diǎn)——分散性海水水資源的利用：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)展循環(huán)冷卻〔作冷卻用水〕海水蒸餾原理表示圖1、海水淡化原理：加熱到水的沸點(diǎn)，液態(tài)水變?yōu)樗羝c海水中的鹽分別，水蒸汽冷凝得到淡水如何用海水制備淡水？海洋中的化學(xué)資源的提取和檢驗(yàn)太陽能蒸發(fā)海水表示圖：2、科學(xué)探求：如何將海水中的Br-轉(zhuǎn)變成Br2？1、推測海水提溴的步驟和實(shí)驗(yàn)安裝；2、寫出相關(guān)的化學(xué)方程式。濃縮海水溴單質(zhì)氫溴酸單質(zhì)溴通入Cl2①通入空氣，SO2吸收②通入Cl2③2NaBr+Cl2==Br2+2NaCl2H2O+Br2+SO2==H2SO4+2HBr2HBr+Cl2==Br2+2HCl海水提溴的實(shí)驗(yàn)室模擬安裝溴的用途溴化銀是一種重要的感光資料，被用于制造膠卷和相紙等。當(dāng)按下快門的時候，相片上的部分溴化銀就分解出銀，從而得到我們所說的底片。溴化鋰制冷技術(shù)那么是最近廣為運(yùn)用的一項(xiàng)環(huán)保的空調(diào)制冷技術(shù)，其特點(diǎn)是不會有氟利昂帶來的污染，所以很有開展前景。

滅火器中也有溴，我們平?？吹降闹T如“1211〞滅火器，就是分子里面有一個溴原子的多鹵代烷烴，不僅能撲滅普通火險，在泡沫滅火器無法發(fā)揚(yáng)作用的時候，例如油火。如今醫(yī)院里普遍運(yùn)用的鎮(zhèn)靜劑，有一類就是用溴的化合物制成的，如溴化鉀、溴化鈉、溴化銨等，通常用以配成“三溴片〞，可治療神精衰弱。

大家熟習(xí)的紅藥水，也是溴與汞的化合物。青霉素等抗菌素消費(fèi)也需求溴，溴還是制造農(nóng)業(yè)殺蟲劑的原料。

溴可以用來制造防爆劑。把溴的一種化合物與鉛的一種有機(jī)化合物同時摻入汽油中，可以有效地防止發(fā)動機(jī)爆炸。只不過這種含鉛汽油熄滅會呵斥空氣污染，在我國許多大城市已不再允許銷售、運(yùn)用摻加這種防爆劑的汽油。3、科學(xué)探求：如何證明海帶中有碘離子？①灼燒海帶至完全生成灰，停頓加熱，冷卻；②在濾液中滴加稀H2SO4及H2O2，然后參與幾滴淀粉溶液；③用剪刀剪碎海帶，用酒精潤濕，放入坩堝中；④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：景象是：反響的離子方程式是：③①④②②滴入淀粉溶液，溶液變藍(lán)。2I-+2H++H2O2I2+2H2O證明海帶中有碘，有以下步驟提取海帶中的碘元素得到單質(zhì)碘思索與歸納熄滅加水加熱溶解過濾稀硫酸過氧化氫溶液CCl4蒸餾海帶灰海帶懸濁液濾液碘水碘的CCl4溶液單質(zhì)碘操作1操作2操作3操作4操作5試劑1試劑2萃取分液生物富集海水海水曬鹽〔煮海為鹽〕4、從海水中提取NaCl方案蒸發(fā)法：得到粗鹽粗鹽提取NaCl方案①Na2CO3②NaOH③BaCl2②③①或③②①或③①②粗鹽中的雜質(zhì)：泥沙、Ca2+、Mg2+、SO42-除雜試劑：試劑參與順序：主要操作：溶解、過濾、蒸發(fā)④鹽酸濾液沉淀適量鹽酸溶解BaCl2NaOHNa2CO3過濾蒸發(fā)結(jié)晶海水淡水粗鹽鹽水操