f金屬礦物和海水資源的開發(fā)利用

2024/5/1515五月2024自然資源：一定時間、地點(diǎn)的條件下能夠產(chǎn)生經(jīng)濟(jì)價值的以提高人類當(dāng)前和將來福利的自然環(huán)境因素和條件的總稱。

可持續(xù)發(fā)展：是指滿足當(dāng)前需要而又不剝削子孫后代滿足其需要之能力的發(fā)展。盡可能地延長現(xiàn)有資源的可使用年限，保護(hù)好自然環(huán)境，使子孫后代也能夠繼續(xù)發(fā)展和安居樂業(yè)開發(fā)利用金屬礦物和海水資源一、金屬礦物的開發(fā)利用自然界中的金屬元素存在形式金礦鉑礦鋁土礦黃鐵礦FeS2黃銅礦CuFeS2閃鋅礦ZnS金、鉑等極少數(shù)金屬以

形式存在；絕大多數(shù)金屬以

形式存在。金屬化合物中，金屬元素都顯

化合價。1.金屬在自然界中的存在形式游離態(tài)化合態(tài)正走進(jìn)人們生活的金屬人類使用的金屬材料中金屬的存在狀態(tài)？純單質(zhì)或合金2、金屬的冶煉：定義：把金屬礦物中的金屬從其化合物中還原出來的過程，在工業(yè)上稱為金屬的冶煉。本質(zhì)：利用還原的方法，使金屬化合物中的金屬陽離子得到電子變成金屬原子。即：Mn++ne-→M礦石富集金屬冶煉金屬精煉步驟:KCaNaMgAlZnFeSnPb（H）CuHgAg金屬活動性（失電子能力）：強(qiáng)弱K+Ca2+Na+Mg2+Al3+

Zn2+Fe2+

（H+）Cu2+

Hg2+Ag+陽離子的氧化性（得電子能力）弱強(qiáng)3、冶煉金屬的方法《浪淘沙》-劉禹錫日照澄洲江霧開,濤金女伴滿江隈.美人首飾侯王印,盡是沙中海底來.物理方法：淘金原理

剛果手工金礦開采馬達(dá)加斯加街頭淘金者原理是:金的質(zhì)量較沙重,在淘去粗沙后,用水銀滾動吸附金,水銀是已知唯一可以粘附金的物質(zhì).熱分解法：2HgO==2Hg+O2↑2Ag2O==4Ag+O2↑古代煉丹術(shù)家葛洪，曾經(jīng)在他的著作《抱樸子》中記載有“丹砂燒之成水銀”不活潑的金屬（如Hg、Ag）用高溫加熱分解其氧化物的方法——熱分解法熱還原法CuO+H2==Cu+H2O2CuO+C==2Cu+CO2↑Fe2O3+3CO==2Fe+3CO2對于較活潑的金屬（Zn、Fe、Sn、Pb、Cu）在加熱的條件下，用還原劑將金屬從化合物中還原出來。實(shí)驗(yàn)4-1鋁熱反應(yīng)現(xiàn)象原理鎂條劇烈燃燒，發(fā)出白光，導(dǎo)致混合物劇烈反應(yīng)，發(fā)出強(qiáng)光，有紅熱的熔融物生成。2Al+Fe2O3===2Fe+Al2O3高溫鎂條為引燃劑氯酸鉀為助燃劑哪些現(xiàn)象說明該反應(yīng)是放熱還是吸熱？3MnO2+4Al===3Mn+2Al2O3高溫Cr2O3+2Al===2Cr+Al2O3高溫3Co3O4+8Al===9Co+4Al2O3高溫鋁熱反應(yīng):鋁粉與某些金屬氧化物粉末(如Fe2O3、MnO2、Cr2O３、V2O5等）的混合物在高溫下進(jìn)行的反應(yīng)鋁熱劑：鋁粉與金屬氧化物粉末的混合物稱為鋁熱劑。）應(yīng)用：(1)焊接鋼軌，(2)冶煉金屬。冶煉釩、鉻、錳等熔點(diǎn)高的金屬。幾種熱還原法的優(yōu)缺點(diǎn)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？電解法K、Ca、Na、Mg、Al還原性太強(qiáng)，只有用電解法——通電分解其熔融氯化物或氧化物的方法來冶煉。

最強(qiáng)力的還原手段根據(jù)下表回答，工業(yè)生產(chǎn)電解冶煉金屬鎂應(yīng)該選擇_____作原料，原因是________________MgCl2的熔點(diǎn)低，電解設(shè)備相對簡單,成本低MgCl2物質(zhì)MgCl2MgOAlCl3Al2O3熔點(diǎn)714℃2852℃190℃2000℃工業(yè)生產(chǎn)電解冶煉金屬Al應(yīng)該選擇_____作原料，原因是__________________________________Al2O3AlCl3為共價化合物不導(dǎo)電有效使用金屬的途徑：4、合理開發(fā)和利用礦物資源①、加強(qiáng)金屬資源的回收與再利用；②、提高金屬礦物的利用率③、減少金屬的使用量課前練習(xí)1、寫出金屬活動順序表，并并標(biāo)明各種冶煉方法2、寫出下列反應(yīng)的化學(xué)方程式：電解法冶煉鋁電解法冶煉鎂鋁熱法冶煉鐵濕法煉銅的離子方程式冶煉金屬常用以下幾種方法：①用C，CO，H2做還原劑還原，②用較活潑金屬Na，Mg等還原，③鋁熱法④電解法，⑤熱分解法。下列金屬各采用哪種方法還原最佳？(1)Fe：________；(2)Mg，Al等活潑或較活潑金屬_________；(3)Hg，Ag等不活潑金屬_______；(4)V，Cr，Mn，W等高熔點(diǎn)金屬________；(5)K，Rb，Cs，Ti等金屬的通常還原方法_______。①③④⑤③②下列各種冶煉方法中，可制得相應(yīng)金屬的為（）A．加熱氧化鎂 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C開發(fā)利用金屬礦物和海水資源二、海水資源的開發(fā)利用為什么中日在釣魚島問題上互不相讓?問題與討論：二、海水資源的開發(fā)與利用

釣魚島又稱釣魚臺，位于中國東海大陸架的東部邊緣，在地質(zhì)結(jié)構(gòu)上是附屬于臺灣的大陸性島嶼。釣魚諸島及其附近海域，不僅蘊(yùn)藏有大量石油資源，其他方面也有巨大的經(jīng)濟(jì)價值。1、海洋中的資源（1）海洋石油和天然氣海底石油儲藏量約1350億噸，天然氣約140萬億立方米，約占世界油氣總量的45%，目前油氣開采量約占全球的30%1、海洋中的資源（2）海洋生物1、海洋中的資源（3）海洋金屬礦藏——“液體礦山”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(dá)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1、海洋中的資源（4）海洋能源——潮汐能海水的淡化：

（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◆電滲析法◆離子交換法1、水資源的開發(fā)利用電滲析法（成本低，但未能大量生產(chǎn)）2、離子交換法陽離子交換樹脂:HR+Na+=NaR+H+陰離子交換樹脂:ROH+Cl-=RCl+OH-H++OH-=H2O（目前正迅速發(fā)展，但需要不斷更新離子交換樹脂）蒸餾法所用的裝置及原理（最先使用，技術(shù)成熟，但成本高）煮海為鹽2、化學(xué)資源的開發(fā)利用過濾HCl溶液，適量蒸發(fā)結(jié)晶NaOH溶液、BaCl2溶液、Na2CO3溶液過量（1）食鹽的提取海水（含沙）海水粗鹽精鹽過濾蒸發(fā)濃縮(含Ca2+Mg2+

SO42-)海水蒸發(fā)粗鹽水、重結(jié)晶

精鹽母液含Mg2+

Mg(OH)2①M(fèi)gCl2+Ca(OH)2=Mg(OH)2↓+CaCl2(2)從海水中制金屬鎂②Mg(OH)2+2HCl=MgCl2+H2O③MgCl2(熔融)===Mg+Cl2

通電鹽酸、濃縮

MgCl2?6H2O

脫水

MgCl2

電解

Mg石灰乳CaO貝殼水煅燒①②③(3)海水中提取溴的實(shí)驗(yàn)——空氣吹出法實(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。海水濃縮酸化濃縮海水Br-通入氯氣海水Cl-Br2通入空氣水蒸（吹入）吸收塔SO2反應(yīng)后富集溴HBr、SO42－通入Cl2Cl-Br2分離Br2（2）向酸化的海水中通入適量的Cl2，使Br-轉(zhuǎn)化為Br2。（3）向含Br2的水溶液中通入空氣和水蒸氣，將Br2吹入盛有SO2溶液的吸收塔內(nèi)。轉(zhuǎn)化為HBr（4）向吸收塔中溶液內(nèi)通入適量的氯氣。用CCl4萃取分液最后經(jīng)蒸餾可得液溴(4)、從海帶中提取碘的實(shí)驗(yàn)海帶海帶灰海帶灰懸濁液含I-的溶液含I2水溶液含碘苯溶液單質(zhì)碘①灼燒②浸泡③④稀硫酸和H2O2⑤⑥滴加幾滴淀粉溶液證明有碘單質(zhì)灼燒使用的儀器：酒精燈、三腳架、泥三角、坩堝、坩堝鉗④所發(fā)生的反應(yīng)：H2O2+2I-+2H+=I2+2H2O如何證明I2的存在：過濾萃取分液蒸餾(4)、從海帶中提取碘的實(shí)驗(yàn)1、海水中提取溴的實(shí)驗(yàn)——空氣吹出法海水粗鹽苦鹵(1)步驟①中用硫酸酸化可提高氯氣的利用率，原因是：（2）步驟④的化學(xué)方程式：（3）步驟⑤、⑥的操作是：

，

，（4）步驟③的目的是：

，所發(fā)生反應(yīng)的離子方程式：

，海水Cl-Br2③空氣吹出吸收塔SO2反應(yīng)后富集溴HBr、SO42－④通入Cl2Cl-、Br2⑤Br2的CCl4溶液

①硫酸酸化②通入氯氣⑥Br2(1)步驟①灼燒海帶時，除需要三腳架外，還需要的儀器是：（2）步驟③的實(shí)驗(yàn)操作名稱是____________；步驟⑥的目的是從含碘苯溶液中分離出單質(zhì)碘和回收苯，該步驟的實(shí)驗(yàn)操作名稱是___________。（3）步驟④反應(yīng)的離子方程