第四章第一節(jié)第1課時(shí) 海水資源的開發(fā)利用

1、第第四章四章 化學(xué)與自然資源的開發(fā)利用化學(xué)與自然資源的開發(fā)利用 廣義地講，所謂廣義地講，所謂自然資源自然資源，是指在一定時(shí)，是指在一定時(shí) 間、地點(diǎn)的條件下能夠產(chǎn)生經(jīng)濟(jì)價(jià)值的，以間、地點(diǎn)的條件下能夠產(chǎn)生經(jīng)濟(jì)價(jià)值的，以 提高人類當(dāng)前和將來福利的自然環(huán)境因素和提高人類當(dāng)前和將來福利的自然環(huán)境因素和 條件的總稱?？沙掷m(xù)發(fā)展的目標(biāo)是滿足人類條件的總稱?？沙掷m(xù)發(fā)展的目標(biāo)是滿足人類 需要，強(qiáng)調(diào)人類的行為要受到自然界的制約、需要，強(qiáng)調(diào)人類的行為要受到自然界的制約、 強(qiáng)調(diào)代際之間、人類和其它生物種群之間、強(qiáng)調(diào)代際之間、人類和其它生物種群之間、 不同國家和不同地區(qū)之間的公平。它包括經(jīng)不同國家和不同地區(qū)之間的公平。

2、它包括經(jīng) 濟(jì)的可持續(xù)發(fā)展，社會(huì)的可持續(xù)發(fā)展、資源濟(jì)的可持續(xù)發(fā)展，社會(huì)的可持續(xù)發(fā)展、資源 可持續(xù)發(fā)展、環(huán)境可持續(xù)發(fā)展和全球可持續(xù)可持續(xù)發(fā)展、環(huán)境可持續(xù)發(fā)展和全球可持續(xù) 發(fā)展。發(fā)展。 一、金屬礦物的開發(fā)和利用一、金屬礦物的開發(fā)和利用 請(qǐng)同學(xué)們列舉出常見金屬的名稱？請(qǐng)同學(xué)們列舉出常見金屬的名稱？ 金屬元素種類多，分布廣，活動(dòng)性差別金屬元素種類多，分布廣，活動(dòng)性差別 大，在自然界的存在形式各異，少數(shù)不活潑大，在自然界的存在形式各異，少數(shù)不活潑 金屬以游離態(tài)存在（如金和鉑等），多數(shù)金金屬以游離態(tài)存在（如金和鉑等），多數(shù)金 屬以化合態(tài)存在。屬以化合態(tài)存在。 人們?cè)谏詈蜕a(chǎn)中使用的金屬材人們?cè)谏詈蜕a(chǎn)中

3、使用的金屬材 料多是合金或純金屬，這就需要料多是合金或純金屬，這就需要把金屬把金屬 從礦石中提煉出來，提煉的過程就是金從礦石中提煉出來，提煉的過程就是金 屬的冶煉屬的冶煉過程過程。 一、一、 金屬的冶煉金屬的冶煉 1. 1. 金屬冶煉的金屬冶煉的實(shí)質(zhì)實(shí)質(zhì) 利用利用氧化還原反應(yīng)氧化還原反應(yīng)，使金屬化合物中，使金屬化合物中 的金屬陽離子的金屬陽離子得到電子得到電子變成金屬原子。變成金屬原子。 即：即： Mn+ + ne- M 想一想想一想: :要使金屬礦物轉(zhuǎn)化為金屬單要使金屬礦物轉(zhuǎn)化為金屬單 質(zhì)質(zhì), ,金屬元素的化合價(jià)如何變化金屬元素的化合價(jià)如何變化, ,發(fā)生發(fā)生 什么反應(yīng)什么反應(yīng)? ? 金屬活動(dòng)

4、性順序金屬活動(dòng)性順序 K Ca Na Mg Al Zn Fe Sn Pb (H) Cu Hg Ag Pt Au 金屬活動(dòng)性由強(qiáng)逐漸減弱金屬活動(dòng)性由強(qiáng)逐漸減弱 快速閱讀課本快速閱讀課本8989頁內(nèi)容，找出金頁內(nèi)容，找出金 屬冶煉有多少種方法，分別是什屬冶煉有多少種方法，分別是什 么？適用于金屬活動(dòng)順序表中的么？適用于金屬活動(dòng)順序表中的 哪些金屬哪些金屬? ? 金屬的冶煉的步驟：礦石的富集、冶煉、精煉金屬的冶煉的步驟：礦石的富集、冶煉、精煉 (1)(1)熱分解法熱分解法 (2)(2)熱還原法熱還原法 (3)(3)電解法電解法 二二 、 金屬冶煉的方法的選擇金屬冶煉的方法的選擇 熱分解法熱分解法 練

5、習(xí)練習(xí): :寫出寫出HgOHgO，AgAg2 2OO受熱分解的化學(xué)方程受熱分解的化學(xué)方程 式式 2Hg gO = 2Hg g + O2 2Ag g2O = 4Ag g + O2 ( (適用適用HgHg及其以后的不活潑金屬及其以后的不活潑金屬) ) K Ca Na Mg Al Zn Fe Sn Pb (H) Cu Hg AgHg Ag 熱還原法熱還原法 K Ca Na Mg Al Zn Fe Sn Pb (H) Cu Hg AgK Ca Na Mg Al Zn Fe Sn Pb (H) Cu Hg AgZn Fe Sn PbZn Fe Sn Pb (H) (H) CuCu （適合大部分金屬）（適

6、合大部分金屬） CuO+HCuO+H2 2 = Cu + H = Cu + H2 2OO 高溫高溫 FeFe2 2OO3 3+3CO = 2Fe + 3CO+3CO = 2Fe + 3CO2 2 高溫高溫 （適合一（適合一些非?；顫娊饘傩┓浅；顫娊饘伲?MgClMgCl2 2 ( (熔融熔融) = Mg + Cl) = Mg + Cl2 2 電解電解 2Al2Al2 2OO3 3 ( (熔融熔融) = 4Al + 3O) = 4Al + 3O2 2 電解電解 冰晶石冰晶石 2NaCl (2NaCl (熔融熔融) = 2Na + Cl) = 2Na + Cl2 2 電解電解 電解法電解法 K C

7、a Na Mg Al K Ca Na Mg Al Zn Fe Sn Pb (H) CuZn Fe Sn Pb (H) Cu Hg Ag Pt AuHg Ag Pt AuK Ca Na Mg AlK Ca Na Mg Al K Ca Na MK Ca Na Mg g Al Al Zn Fe Sn PbZn Fe Sn Pb (H) Cu (H) Cu H Hg g A Ag g Pt AuPt Au 電解法電解法 熱還原法熱還原法 熱分熱分 解法解法 物理物理 方法方法 金屬活動(dòng)性順序與金屬的冶煉方法金屬活動(dòng)性順序與金屬的冶煉方法 小小 結(jié)結(jié) 鋁熱反應(yīng) 反應(yīng)現(xiàn)象：劇烈反應(yīng)，發(fā)出強(qiáng)光，紙漏斗被燒穿

8、， 沙子上落有黑色鐵珠。 FeFe2 2OO3 3+2Al = 2Fe + Al+2Al = 2Fe + Al2 2OO3 3 高溫高溫 其其 它它 鋁鋁 熱熱 反反 應(yīng)應(yīng) 3MnO3MnO2 2+4Al = 3Mn+ 2Al+4Al = 3Mn+ 2Al2 2OO3 3 高溫高溫 CrCr2 2OO3 3+2Al = 2Cr + Al+2Al = 2Cr + Al2 2OO3 3 高溫高溫 3Co3Co3 3OO4 4+8Al = 9Co + 4Al+8Al = 9Co + 4Al2 2OO3 3 高溫高溫 鋁鋁 熱熱 反反 應(yīng)應(yīng) 的的 應(yīng)應(yīng) 用用 鋁熱反應(yīng)的原理可以應(yīng)用在生產(chǎn)上，如用于焊鋁

9、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，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、錳等使鋁與金屬氧化物反應(yīng)，冶煉釩、鉻、錳等 閱讀課本閱讀課本P P89 89頁表 頁表4-1 4-1 常見金屬的冶常見金屬的冶 煉原理煉原理 金屬的回收和資源保護(hù)金屬的回收和資源保護(hù) 1 1、回收金屬的意義：（、回收金屬的意義：（1 1）節(jié)約礦物資源；）節(jié)約礦物資源； （2 2）節(jié)約能源；）節(jié)約能源； （3 3）減少環(huán)境污染）減少環(huán)境污染 以鋁為例，生產(chǎn)一噸原鋁至少要消耗四噸鋁以鋁為例，生產(chǎn)一噸原鋁至少要消耗四噸鋁 土礦資源。當(dāng)前全球原

10、鋁的年產(chǎn)量約土礦資源。當(dāng)前全球原鋁的年產(chǎn)量約2500萬噸，萬噸， 年消耗鋁土礦超過一億噸，如果照此發(fā)展下去，年消耗鋁土礦超過一億噸，如果照此發(fā)展下去， 地球上的鋁土礦資源就會(huì)越來越少，直至有一地球上的鋁土礦資源就會(huì)越來越少，直至有一 天枯竭。如果人類消費(fèi)的鋁能夠回收利用，只天枯竭。如果人類消費(fèi)的鋁能夠回收利用，只 要回收利用量達(dá)到產(chǎn)量的二分之一，每年就將要回收利用量達(dá)到產(chǎn)量的二分之一，每年就將 減少鋁土礦消耗量約減少鋁土礦消耗量約5000萬噸，這對(duì)保護(hù)全球萬噸，這對(duì)保護(hù)全球 鋁土礦資源具有極為重要的意義。其次，利用鋁土礦資源具有極為重要的意義。其次，利用 廢雜原料生產(chǎn)一噸合金鋁錠與用鋁土礦原料

11、生廢雜原料生產(chǎn)一噸合金鋁錠與用鋁土礦原料生 產(chǎn)一噸原鋁錠相比，可以節(jié)省產(chǎn)一噸原鋁錠相比，可以節(jié)省95以上的能源以上的能源 消耗。消耗。 據(jù)有關(guān)資料統(tǒng)計(jì)，據(jù)有關(guān)資料統(tǒng)計(jì)， 每生產(chǎn)一噸原鋁錠需要消耗能源每生產(chǎn)一噸原鋁錠需要消耗能源2132132TJ(2TJ(電能約占電能約占8282 ) )，而生產(chǎn)一噸再生鋁合金錠所需能源消耗為，而生產(chǎn)一噸再生鋁合金錠所需能源消耗為5 55TJ(5TJ(燃燃 料約占料約占8080) )，僅為原鋁錠生產(chǎn)能源消耗的，僅為原鋁錠生產(chǎn)能源消耗的2 26 6，優(yōu)勢，優(yōu)勢 比較明顯。由于鋁可以反復(fù)循環(huán)使用，從再生鋁廢料中再比較明顯。由于鋁可以反復(fù)循環(huán)使用，從再生鋁廢料中再 生產(chǎn)

12、鋁，其節(jié)能效果更加顯著。生產(chǎn)鋁，其節(jié)能效果更加顯著。 另外，再生鋁生產(chǎn)中二氧化碳的產(chǎn)生量和排放量與原鋁另外，再生鋁生產(chǎn)中二氧化碳的產(chǎn)生量和排放量與原鋁 生產(chǎn)相比，大為減少。有資料統(tǒng)計(jì)，再生鋁生產(chǎn)可比用水生產(chǎn)相比，大為減少。有資料統(tǒng)計(jì)，再生鋁生產(chǎn)可比用水 電生產(chǎn)原鋁減少二氧化碳排放量電生產(chǎn)原鋁減少二氧化碳排放量91%91%，比用燃油發(fā)電減少，比用燃油發(fā)電減少 二氧化碳排放量二氧化碳排放量9797以上，比用煤發(fā)電減少的二氧化碳排以上，比用煤發(fā)電減少的二氧化碳排 放量更多，環(huán)保效益十分顯著放量更多，環(huán)保效益十分顯著。 2 2、回收金屬的實(shí)例、回收金屬的實(shí)例 （1 1）廢舊鋼鐵用于煉鋼；）廢舊鋼鐵用于

13、煉鋼； （2 2）廢鐵屑用于制鐵鹽；）廢鐵屑用于制鐵鹽； （3 3）定影液用于回收銀）定影液用于回收銀 練習(xí)練習(xí)1: 1:冶煉金屬常用以下幾種方法：冶煉金屬常用以下幾種方法： 以以C C、COCO或或 H H2 2 作還原劑還原。 作還原劑還原。 利用鋁熱反應(yīng)原理用利用鋁熱反應(yīng)原理用AlAl還原。還原。 電解法。電解法。 熱分解法。熱分解法。 下列金屬各采用哪種方法還原最佳。下列金屬各采用哪種方法還原最佳。 FeFe、ZnZn、CuCu等中等活潑的金屬等中等活潑的金屬( )( ) NaNa、MgMg、AlAl等活潑或較活潑金屬等活潑或較活潑金屬( )( ) HgHg、AgAg等不活潑金屬等不活

14、潑金屬( )( ) V V、CrCr、MnMn、WW等高熔點(diǎn)金屬等高熔點(diǎn)金屬( )( ) 練習(xí)練習(xí)2:2: v下列氧化物不能跟鋁粉組成鋁熱劑下列氧化物不能跟鋁粉組成鋁熱劑 的是的是( ) A.WO3 B.MnO2 C.MgO D.V2O5 C 第第四章四章 化學(xué)與自然資源的開發(fā)利用化學(xué)與自然資源的開發(fā)利用 二、海水資源的開發(fā)利用二、海水資源的開發(fā)利用 1 1、海水資源的廣闊性、海水資源的廣闊性 海洋約占地球表面積的海洋約占地球表面積的71%71%。海水中水。海水中水 的儲(chǔ)量約為的儲(chǔ)量約為1.31.310109 9億噸，約占地球總水億噸，約占地球總水 量的量的97%97%。海水中除了水以外，還含

15、有。海水中除了水以外，還含有 很多種常量元素和微量元素。很多種常量元素和微量元素。 2 2、海水資源的多樣性、海水資源的多樣性 由于與巖石、大氣和生物的相互作用，由于與巖石、大氣和生物的相互作用， 海水中溶解和懸浮著大量的無機(jī)物和有機(jī)海水中溶解和懸浮著大量的無機(jī)物和有機(jī) 物，按含量計(jì)，物，按含量計(jì)，H H2 2OO中的中的H H、OO兩種元素，兩種元素， 加上加上ClCl、NaNa、K K、MgMg、CaCa、S S、C C、F F、B B、 BrBr、Sr Sr等等11 11種元素超過總量的種元素超過總量的99%99%，其他，其他 為微量元素，總計(jì)含有為微量元素，總計(jì)含有8080多種元素。多

16、種元素。 3 3、海水資源的分散性、海水資源的分散性 雖然海水中元素種類很多，總儲(chǔ)量很大，雖然海水中元素種類很多，總儲(chǔ)量很大， 但許多元素的富集程度卻很低。例如，海水但許多元素的富集程度卻很低。例如，海水 中金元素的總儲(chǔ)量約為中金元素的總儲(chǔ)量約為5 510107 7t t，而，而1t 1t海水中海水中 的含量僅有的含量僅有4 41010 6 6g g。 。 總之，海洋是一個(gè)遠(yuǎn)未完全開發(fā)的巨大總之，海洋是一個(gè)遠(yuǎn)未完全開發(fā)的巨大 化學(xué)資源寶庫。化學(xué)資源寶庫。 4 4、海水中水資源利用的項(xiàng)目、海水中水資源利用的項(xiàng)目 海水中水資源的利用，主要包括海水中水資源的利用，主要包括海水的海水的 淡化淡化和和直

17、接利用海水的循環(huán)冷卻直接利用海水的循環(huán)冷卻等。等。 5 5、海水的淡化、海水的淡化 （1 1）使海水淡化的途徑）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通過海水中提取淡水或從海水中把鹽分 離出去，都可以達(dá)到淡化海水的目的。離出去，都可以達(dá)到淡化海水的目的。 （2 2）海水淡化的方法及其特點(diǎn)）海水淡化的方法及其特點(diǎn) 海水淡化的方法主要有海水淡化的方法主要有蒸餾法、電滲析蒸餾法、電滲析 法、離子交換法法、離子交換法等。等。 其中其中蒸餾法蒸餾法的歷史最久，技術(shù)和工藝也的歷史最久，技術(shù)和工藝也 比較完善，但成本較高。比較完善，但成本較高。 6 6、海水綜合利用的重要方向、海水綜合利用的重

18、要方向 海水綜合利用的重要方向是：海水淡化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。其他物質(zhì)和能量具有廣闊的前景。 鈾和重水鈾和重水

19、目前是核能開發(fā)中的重要原料，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(duì)一個(gè)國家來說具從海水中提取鈾和重水對(duì)一個(gè)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。將發(fā)揮越來越大的作用。潮汐能、波浪能潮汐能、波浪能 等也是越來越受到重視和開發(fā)的新型能源。等也是越來越受到重視和開發(fā)的新型能源。 7 7、海水中提取溴的實(shí)驗(yàn)、海水中提取溴的實(shí)驗(yàn) 實(shí)驗(yàn)方法：實(shí)驗(yàn)方法： （1 1）用蒸餾法將海水濃縮。）用蒸餾法將海水濃縮。 用硫酸將濃縮的海水酸化。用硫酸將濃縮的海水酸化。 （2 2）向酸化的海水中通入適）向酸化的海水中通入適 量的氯氣，使溴

20、離子轉(zhuǎn)化為量的氯氣，使溴離子轉(zhuǎn)化為 溴單質(zhì)。溴單質(zhì)。 （3 3）向含溴單質(zhì)的水溶液中通入空氣和水蒸）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氣，將溴單質(zhì)吹入盛有二氧化硫溶液的吸收 塔內(nèi)。塔內(nèi)。 （4 4）向吸收塔中溶液內(nèi)通入適量的氯氣。）向吸收塔中溶液內(nèi)通入適量的氯氣。 （5 5）用）用CClCCl4 4萃取吸收塔中溶液里的溴單質(zhì)。萃取吸收塔中溶液里的溴單質(zhì)。 7 7、海水中提取溴的實(shí)驗(yàn)、海水中提取溴的實(shí)驗(yàn) 化學(xué)方程式：化學(xué)方程式： 2NaBr 2NaBr ClCl2 2 = Br = Br2 2 2NaCl2NaCl BrBr2 2 SOSO2 2 2H2H2 2O = 2HBr O = 2HBr H H2 2SOSO4 4 2HBr 2HBr ClCl2 2 = Br = Br2 2 2HCl2H