開發(fā)利用金屬礦物和海水資源-資料課件

第四章化學(xué)與可持續(xù)發(fā)展

第一節(jié)開發(fā)利用金屬礦物和海水資源第四章化學(xué)與可持續(xù)發(fā)展第一節(jié)開發(fā)利用金屬礦物和海水資1一、金屬礦物的開發(fā)利用黃銅礦赤鐵礦鋁礦錳礦鎢礦鋅礦一、金屬礦物的開發(fā)利用黃銅礦赤鐵礦鋁礦錳礦鎢礦2人類最早發(fā)現(xiàn)和應(yīng)用的金屬人類最早發(fā)現(xiàn)和應(yīng)用的金屬3C+2CuO==CO2↑+2Cu高溫銅是人類第一種大量使用的金屬，結(jié)束了漫長(zhǎng)的“石器時(shí)代”。銅鏡漢武帝時(shí)銅幣先秦刀幣在公元前6000年到7000年左右，人類開始邁進(jìn)了象征古代文明開端的“銅器時(shí)代”。資料卡片Cu2(OH)2CO3＝2CuO+H2O+CO2↑(孔雀石)Cu2S+O22Cu+SO2高溫C+2CuO==CO2↑+2Cu高溫4青銅：主要含銅和錫、鉛，有良好的強(qiáng)度和塑性、耐磨、耐腐蝕，主要用于制機(jī)器零件如軸承、齒輪等。黃銅：主要含銅和鋅，有良好的強(qiáng)度和塑性、易加工、耐腐蝕，主要用于制機(jī)器零件、儀表和日用品。白銅：主要含銅和鎳，它不容易生銅綠，常用于制造精密儀器和裝飾品。青銅：主要含銅和錫、鉛，有良好的強(qiáng)度和塑性、耐磨、耐腐蝕，主5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。由中國(guó)派員出高價(jià)將其贖回。請(qǐng)同學(xué)們勿忘我們的國(guó)恥：中國(guó)還有上百萬(wàn)件珍貴文物流失海外。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6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7金、鉑等為游離態(tài)得電子，被還原Mn+M+ne-主要是化合態(tài)將金屬?gòu)钠浠衔镏羞€原出來(lái)，使之轉(zhuǎn)變?yōu)閱钨|(zhì)的過程。(1)金屬在自然界中的存在形式？

(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→精煉金、鉑等為游離態(tài)得電子，被還原Mn+8法國(guó)皇帝拿破侖是一個(gè)喜歡炫耀自己的人。他常常大擺宴席，宴請(qǐng)?zhí)煜沦e客。每次宴會(huì)，他總是擺出一副高人一等的樣子。餐桌上的用具幾乎全是用銀制成的，唯有他自己用的那一個(gè)碗?yún)s是鋁制品。思考與交流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。為什么貴為法國(guó)皇帝，在當(dāng)時(shí)卻不用高貴而亮麗的銀碗，而用色澤要暗得多的鋁碗呢？法國(guó)皇帝拿破侖是一個(gè)喜歡炫耀自己的人。他常常大擺宴席9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。Al由于早期煉鋁十分困難，所以鋁的價(jià)格十分昂貴，10電解槽2Al2O3

(熔融)4Al＋3O2↑電解冰晶石反應(yīng)原理:電解槽2Al2O3(熔融)4Al11

今天鋁的產(chǎn)量已經(jīng)僅次于鋼鐵了，鋁及鋁合金成為現(xiàn)代文明不可缺少的金屬，鋁在工業(yè)上被稱為“鋼精”，是因?yàn)樗暮辖鸩坏p，而且強(qiáng)度足以替代鋼鐵，鋁除了用于建材之外，還被用于航天工業(yè)，如我國(guó)第一顆人造衛(wèi)星東方紅一號(hào)，外殼全部用鋁合金制成，美國(guó)的阿波羅—11號(hào)，宇宙飛船所用的金屬材料中，鋁及合金75%左右，可以說人類送上太空的金屬中，鋁是最多的了。注意：正常人的人體，每70公斤體重約含61毫克鋁。但鋁攝入過多卻是對(duì)人體有害的，經(jīng)研究表明，鋁元素能滲入人腦，與神經(jīng)元細(xì)胞釋放出來(lái)的具有傳遞信息功能的有機(jī)堿反應(yīng)，導(dǎo)致神經(jīng)系統(tǒng)傳遞信息受阻，引起老年癡呆。今天鋁的產(chǎn)量已經(jīng)僅次于鋼鐵了，鋁及鋁合金成為現(xiàn)代文12古代中國(guó)勞動(dòng)人民用木炭煉鐵我國(guó)古代煉鐵工業(yè)長(zhǎng)期領(lǐng)先于世界，我國(guó)在西漢初時(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)人民用木炭煉鐵我國(guó)古代煉鐵工業(yè)長(zhǎng)期領(lǐng)13反應(yīng)原理:Fe2O3＋3CO2Fe＋3CO2高溫鐵礦石焦炭空氣石灰石主要原料：反應(yīng)原理:Fe2O3＋3CO2F14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，越難冶煉電解法還原法Fe2O3＋3CO2Fe＋3CO2高溫2Al2O3

(熔融)4Al＋3O2↑電解冰晶石金屬活動(dòng)性順序KCaNaMgAlZnFeSnPb(H)CuHgAgPtAu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)工業(yè)上如何冶煉鋁和鐵?為什么鐵和鋁的冶煉方法15電解法熱還原法熱分解法2、金屬冶煉方法的確定—由金屬活潑性決定KCaNaMgAl

ZnFeSnPb（H）Cu

HgAg弱強(qiáng)因?yàn)榻饘匐x子的得電子能力不同，所以冶煉方法不同。得電子，被還原Mn+M+ne-電解法熱還原法熱分解法2、金屬冶煉方法的確定—由金屬活潑性決162、熱分解法適合一些不活潑金屬(一般是H后的金屬

)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、Au2HgO2Hg＋O2↑加熱2Ag2O4Ag＋O2↑加熱2、熱分解法冶煉金屬的幾種方法1、物理提取法：適用于極不活潑17（3）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合一些非?；顫娊饘伲╖n前金屬）（3）電解法MgCl2(熔融)Mg＋18（常用的還原劑有：焦炭、CO、H2

等）（4）熱還原法（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應(yīng)WO3+3H2W+3H2O高溫

常用的還原劑還有哪些?（常用的還原劑有：焦炭、CO、H2等）（4）熱還原法（Z19實(shí)驗(yàn)4－1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，紙漏斗的下部被燒穿，有熔融物落入漏斗。鋁熱反應(yīng)的應(yīng)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應(yīng)：鋁熱反應(yīng)：鋁＋某些金屬氧化物Al2O3＋金屬高溫實(shí)驗(yàn)4－1反應(yīng)現(xiàn)象：鎂條劇烈燃燒，放出大量的20鋁熱反應(yīng)的應(yīng)用：鋁熱反應(yīng)應(yīng)用冶煉難熔的金屬焊接鋼軌（冶練常用的還原劑有：焦炭、CO、H2

、Al等活潑金屬）鋁熱反應(yīng)的應(yīng)用：鋁熱反應(yīng)應(yīng)用冶煉難熔的金屬焊接鋼軌（冶練常21KCaNaMgAl

ZnFeSnPb(H)Cu

HgAgPtAu電解法熱還原法熱分解法物理提取法KCaNaMgAl電解法熱還原法熱分解法224、合理開發(fā)和利用礦物資源的途徑：（1）廢舊金屬回收；（2）礦物資源保護(hù)；（3）尋找金屬替代品。金屬鋁的回收與利用4、合理開發(fā)和利用礦物資源的途徑：（1）廢舊金屬回收；23（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實(shí)例：回收金屬的意義：（1）節(jié)約礦物資源；（1）廢舊鋼鐵用于煉鋼；回收金屬的實(shí)例：24課堂練習(xí):2、下列關(guān)于金屬冶煉的說法不正確的是()

A、金屬冶煉是由人類生產(chǎn)生活需要發(fā)展起來(lái)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、冶煉還原和精煉三個(gè)步驟D、金屬冶煉一定要用到還原劑D1、金屬冶煉的目的是（）A、把金屬化合物還原為金屬單質(zhì)B、除去金屬中的雜質(zhì)C、把金屬單質(zhì)變?yōu)檠趸顳、把電能轉(zhuǎn)變?yōu)榛瘜W(xué)能A課堂練習(xí):2、下列關(guān)于金屬冶煉的說法不正確的是(255、冶煉金屬常用以下幾種方法：①以C或H2、CO作為還原劑還原法；②熱分解法；③電解法；④鋁熱法?，F(xiàn)冶煉下列金屬：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、可用熱分解法就可能制得的金屬有（）A.CuCrB.TiWC.AgHgD.NaAlCC5、冶煉金屬常用以下幾種方法：①以C或H2、CO作為還原劑還26Fe＋Cu2+＝Cu＋Fe2+6、宋代時(shí)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(huì)得到膽礬，熬苦泉水的鐵鍋用久了會(huì)變成銅鍋，這是濕法煉銅的起源，請(qǐng)寫出該反應(yīng)的離子方程式

。Fe＋Cu2+＝Cu＋Fe2+6、宋代時(shí)期，人們發(fā)27二、海水資源的開發(fā)和利用二、海水資源的開發(fā)和利用28

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“歷史留給人類的資源儲(chǔ)備”海洋是美麗的，也是富饒的從太空觀察地球，看到地球上有七片陸地“漂浮”在一大29

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)資源海水資源主要分為幾大類？海水中蘊(yùn)含著的豐30海水資源的多樣性：海洋約占地球表面積71%海洋中的資源：動(dòng)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海水資源的多樣性：海洋約占地球表面積71%31

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）海水水資源海水中的水1.3X109億噸32

海水生物資源海水生物資源33開發(fā)利用金屬礦物和海水資源-資料課件34

海水能源具有商業(yè)開發(fā)價(jià)值的：潮汐發(fā)電和波浪發(fā)電海水能源具有商業(yè)開發(fā)價(jià)值的：潮汐發(fā)電和波浪發(fā)電35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%，其余1%為70多種含量微少的元素。被稱為“元素的故鄉(xiāng)”。海水化學(xué)資源大陸架的淺海海底：石油、天然氣、煤、硫、磷等近岸帶的濱海砂礦：砂、貝殼等建筑材料和金屬礦產(chǎn)含80多種元素，含O、H及Cl、Na、S、C、F、B、Br、36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50億噸足夠人類用上千萬(wàn)年海水中的化學(xué)資源海水中鈾多達(dá)45億噸是已知陸地鈾礦儲(chǔ)量的4500倍。氘有5037海洋中的礦產(chǎn)資源海洋中的礦產(chǎn)資源38一、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)行循環(huán)冷卻（作冷卻用水）一、海水水資源的利用：主要有：39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(dá)到淡化海水的目的。（2）海水淡化的方法及其特點(diǎn)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。海水的淡化（1）使海水淡化的途徑通過海水中提40海水蒸餾原理示意圖1、海水淡化原理：加熱到水的沸點(diǎn)，液態(tài)水變?yōu)樗羝c海水中的鹽分離，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)海水蒸餾原理示意圖1、海水淡化原理：加熱到如41

太陽(yáng)能蒸發(fā)海水示意圖：

太陽(yáng)能蒸發(fā)海水示意圖：42二、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(duì)一個(gè)國(guó)家來(lái)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(lái)越大的作用。潮汐能、波浪能等也是越來(lái)越受到重視和開發(fā)的新型能源。二、海水化學(xué)資源的開發(fā)利用海水綜合利用的重要方43海水曬鹽（煮海為鹽）1、從海水中提取NaCl方案蒸發(fā)法：得到粗鹽海水曬鹽（煮海為鹽）1、從海水中提取NaCl方案蒸發(fā)法：得44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：試劑加入順序：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作Ⅰ（）粗鹽提取NaCl方案①Na2CO3②NaOH③BaCl2②③45

2、科學(xué)探究：如何將海水中的Br-轉(zhuǎn)變成Br2？1、推測(cè)海水提溴的步驟和實(shí)驗(yàn)裝置；2、寫出相關(guān)的化學(xué)方程式。2、科學(xué)探究：1、推測(cè)海水提溴的步驟和實(shí)驗(yàn)裝置；462NaBr+Cl2==Br2+2NaCl2H2O+Br2+SO2==H2SO4+2HBr2HBr+Cl2==Br2+2HCl海水提溴的實(shí)驗(yàn)室模擬裝置2NaBr+Cl2==Br2+2NaCl2H2O+47溴的用途溴化銀是一種重要的感光材料，被用于制作膠卷和相紙等。當(dāng)按下快門的時(shí)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)則是最近廣為使用的一項(xiàng)環(huán)保的空調(diào)制冷技術(shù)，其特點(diǎn)是不會(huì)有氟利昂帶來(lái)的污染，所以很有發(fā)展前景。

滅火器中也有溴，我們平時(shí)看到的諸如“1211”滅火器，就是分子里面有一個(gè)溴原子的多鹵代烷烴，不僅能撲滅普通火險(xiǎn)，在泡沫滅火器無(wú)法發(fā)揮作用的時(shí)候，例如油火?，F(xiàn)在醫(yī)院里普遍使用的鎮(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。大家熟悉的紅藥水，也是溴與汞的化合物。青霉素等抗菌素生產(chǎn)也需要溴，溴還是制造農(nóng)業(yè)殺蟲劑的原料。

溴可以用來(lái)制作防爆劑。把溴的一種化合物與鉛的一種有機(jī)化合物同時(shí)摻入汽油中，可以有效地防止發(fā)動(dòng)機(jī)爆炸。只不過這種含鉛汽油燃燒會(huì)造成空氣污染，在我國(guó)許多大城市已不再允許銷售、使用摻加這種防爆劑的汽油。

溴的用途溴化銀是一種重要的感光材料，被用于制作膠卷和相紙等。48

3、科學(xué)探究：如何證明海帶中有碘離子？3、科學(xué)探究：49證明海帶中含有碘，有以下步驟：①灼燒海帶至完全生成灰，停止加熱，冷卻；②在濾液中滴加稀H2SO4及H2O2，然后加入幾滴淀粉溶液；③用剪刀剪碎海帶，用酒精潤(rùn)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：現(xiàn)象是：反應(yīng)的離子方程式是：③①④②②滴入淀粉溶液，溶液變藍(lán)。2I-+2H++H2O2

I2+2H2O證明海帶中含有碘，有以下步驟：①灼燒海帶至完全生成灰，停止加50提取海帶中的碘元素得到單質(zhì)碘思考與歸納燃燒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?jiǎn)钨|(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提取海帶中的碘元素得到單質(zhì)碘思考與歸納燃燒加水過濾稀硫酸過氧51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。可謂取之不盡，用之不竭。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524、實(shí)驗(yàn)方案設(shè)計(jì)：

從海水中提取鎂元素得到單質(zhì)鎂

鹵水Ｍg(OH)2ＭgCl2金屬M(fèi)g

電解

海水富集加堿過濾鹽酸蒸發(fā)

干燥4、實(shí)驗(yàn)方案設(shè)計(jì)：鹵水Ｍg(OH)2ＭgCl2金屬M(fèi)g53海水提取鎂的工藝流程圖

從海水中的Mg2+到金屬鎂，經(jīng)歷了哪些化學(xué)變化，用化學(xué)方程式表示。

這個(gè)生產(chǎn)流程采用了哪些措施來(lái)提高經(jīng)濟(jì)效益？你獲得了哪些啟示？就地取材、使用廉價(jià)原料，充分利用副產(chǎn)物海水提取鎂的工藝流程圖從海水中的Mg2+到金屬鎂，經(jīng)54海水因?yàn)榱刻蟆⒚嫣珡V，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）

海水資源的分散性海水因?yàn)榱刻蟆⒚嫣珡V，大多數(shù)元素盡管總量很大但由于太分散55海水綜合利用聯(lián)合工業(yè)體系一例海水綜合利用聯(lián)合工業(yè)體系一例56大陸架的淺海海底有：石油、天然氣、煤、硫、磷等；近岸帶的濱海有：砂礦、貝殼等建筑材料和金屬礦產(chǎn)；多數(shù)海盆中有：深海錳結(jié)核。＊知識(shí)拓展：海底礦產(chǎn)資源大陸架的淺海海底有：石油、天然氣、煤、硫、磷等；＊知識(shí)拓展：57海洋石油、天然氣開發(fā)海洋石油、天然氣開發(fā)58海洋能源的利用具有開發(fā)價(jià)值的：潮汐發(fā)電和波浪發(fā)電此外，鈾和重水目前是核能開發(fā)的重要原料，從海水中提鈾和重水對(duì)一個(gè)國(guó)家來(lái)說具有戰(zhàn)略意義。海洋能源的利用具有開發(fā)價(jià)值的：潮汐發(fā)電和波浪發(fā)電此外，鈾59引入海水貝殼（CaCO3)過濾網(wǎng)工業(yè)制鎂流程沉降池過濾槽Mg(OH)2鹽酸蒸發(fā)干燥鍛燒產(chǎn)物電解MgCl2金屬鎂MgCl2溶液鍛燒與水反應(yīng)氯氣引入海水貝殼（CaCO3)過濾網(wǎng)工業(yè)制鎂流程沉降池過濾槽60海水提鎂的步驟為：貝殼生石灰石灰乳氫氧化鎂氯化鎂鎂寫出有關(guān)的化學(xué)反應(yīng)方程式：a、

；b、

；c、

；d、

；e、

。煅燒a水b海水cde海水提鎂的步驟為：煅燒a水b海水cde61第四章化學(xué)與可持續(xù)發(fā)展

第一節(jié)開發(fā)利用金屬礦物和海水資源第四章化學(xué)與可持續(xù)發(fā)展第一節(jié)開發(fā)利用金屬礦物和海水資62一、金屬礦物的開發(fā)利用黃銅礦赤鐵礦鋁礦錳礦鎢礦鋅礦一、金屬礦物的開發(fā)利用黃銅礦赤鐵礦鋁礦錳礦鎢礦63人類最早發(fā)現(xiàn)和應(yīng)用的金屬人類最早發(fā)現(xiàn)和應(yīng)用的金屬64C+2CuO==CO2↑+2Cu高溫銅是人類第一種大量使用的金屬，結(jié)束了漫長(zhǎng)的“石器時(shí)代”。銅鏡漢武帝時(shí)銅幣先秦刀幣在公元前6000年到7000年左右，人類開始邁進(jìn)了象征古代文明開端的“銅器時(shí)代”。資料卡片Cu2(OH)2CO3＝2CuO+H2O+CO2↑(孔雀石)Cu2S+O22Cu+SO2高溫C+2CuO==CO2↑+2Cu高溫65青銅：主要含銅和錫、鉛，有良好的強(qiáng)度和塑性、耐磨、耐腐蝕，主要用于制機(jī)器零件如軸承、齒輪等。黃銅：主要含銅和鋅，有良好的強(qiáng)度和塑性、易加工、耐腐蝕，主要用于制機(jī)器零件、儀表和日用品。白銅：主要含銅和鎳，它不容易生銅綠，常用于制造精密儀器和裝飾品。青銅：主要含銅和錫、鉛，有良好的強(qiáng)度和塑性、耐磨、耐腐蝕，主66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。由中國(guó)派員出高價(jià)將其贖回。請(qǐng)同學(xué)們勿忘我們的國(guó)恥：中國(guó)還有上百萬(wàn)件珍貴文物流失海外。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67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68金、鉑等為游離態(tài)得電子，被還原Mn+M+ne-主要是化合態(tài)將金屬?gòu)钠浠衔镏羞€原出來(lái)，使之轉(zhuǎn)變?yōu)閱钨|(zhì)的過程。(1)金屬在自然界中的存在形式？

(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→精煉金、鉑等為游離態(tài)得電子，被還原Mn+69法國(guó)皇帝拿破侖是一個(gè)喜歡炫耀自己的人。他常常大擺宴席，宴請(qǐng)?zhí)煜沦e客。每次宴會(huì)，他總是擺出一副高人一等的樣子。餐桌上的用具幾乎全是用銀制成的，唯有他自己用的那一個(gè)碗?yún)s是鋁制品。思考與交流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。為什么貴為法國(guó)皇帝，在當(dāng)時(shí)卻不用高貴而亮麗的銀碗，而用色澤要暗得多的鋁碗呢？法國(guó)皇帝拿破侖是一個(gè)喜歡炫耀自己的人。他常常大擺宴席70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。Al由于早期煉鋁十分困難，所以鋁的價(jià)格十分昂貴，71電解槽2Al2O3

(熔融)4Al＋3O2↑電解冰晶石反應(yīng)原理:電解槽2Al2O3(熔融)4Al72

今天鋁的產(chǎn)量已經(jīng)僅次于鋼鐵了，鋁及鋁合金成為現(xiàn)代文明不可缺少的金屬，鋁在工業(yè)上被稱為“鋼精”，是因?yàn)樗暮辖鸩坏p，而且強(qiáng)度足以替代鋼鐵，鋁除了用于建材之外，還被用于航天工業(yè)，如我國(guó)第一顆人造衛(wèi)星東方紅一號(hào)，外殼全部用鋁合金制成，美國(guó)的阿波羅—11號(hào)，宇宙飛船所用的金屬材料中，鋁及合金75%左右，可以說人類送上太空的金屬中，鋁是最多的了。注意：正常人的人體，每70公斤體重約含61毫克鋁。但鋁攝入過多卻是對(duì)人體有害的，經(jīng)研究表明，鋁元素能滲入人腦，與神經(jīng)元細(xì)胞釋放出來(lái)的具有傳遞信息功能的有機(jī)堿反應(yīng)，導(dǎo)致神經(jīng)系統(tǒng)傳遞信息受阻，引起老年癡呆。今天鋁的產(chǎn)量已經(jīng)僅次于鋼鐵了，鋁及鋁合金成為現(xiàn)代文73古代中國(guó)勞動(dòng)人民用木炭煉鐵我國(guó)古代煉鐵工業(yè)長(zhǎng)期領(lǐng)先于世界，我國(guó)在西漢初時(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)人民用木炭煉鐵我國(guó)古代煉鐵工業(yè)長(zhǎng)期領(lǐng)74反應(yīng)原理:Fe2O3＋3CO2Fe＋3CO2高溫鐵礦石焦炭空氣石灰石主要原料：反應(yīng)原理:Fe2O3＋3CO2F75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，越難冶煉電解法還原法Fe2O3＋3CO2Fe＋3CO2高溫2Al2O3

(熔融)4Al＋3O2↑電解冰晶石金屬活動(dòng)性順序KCaNaMgAlZnFeSnPb(H)CuHgAgPtAu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)工業(yè)上如何冶煉鋁和鐵?為什么鐵和鋁的冶煉方法76電解法熱還原法熱分解法2、金屬冶煉方法的確定—由金屬活潑性決定KCaNaMgAl

ZnFeSnPb（H）Cu

HgAg弱強(qiáng)因?yàn)榻饘匐x子的得電子能力不同，所以冶煉方法不同。得電子，被還原Mn+M+ne-電解法熱還原法熱分解法2、金屬冶煉方法的確定—由金屬活潑性決772、熱分解法適合一些不活潑金屬(一般是H后的金屬

)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、Au2HgO2Hg＋O2↑加熱2Ag2O4Ag＋O2↑加熱2、熱分解法冶煉金屬的幾種方法1、物理提取法：適用于極不活潑78（3）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合一些非?；顫娊饘伲╖n前金屬）（3）電解法MgCl2(熔融)Mg＋79（常用的還原劑有：焦炭、CO、H2

等）（4）熱還原法（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應(yīng)WO3+3H2W+3H2O高溫

常用的還原劑還有哪些?（常用的還原劑有：焦炭、CO、H2等）（4）熱還原法（Z80實(shí)驗(yàn)4－1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，紙漏斗的下部被燒穿，有熔融物落入漏斗。鋁熱反應(yīng)的應(yīng)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應(yīng)：鋁熱反應(yīng)：鋁＋某些金屬氧化物Al2O3＋金屬高溫實(shí)驗(yàn)4－1反應(yīng)現(xiàn)象：鎂條劇烈燃燒，放出大量的81鋁熱反應(yīng)的應(yīng)用：鋁熱反應(yīng)應(yīng)用冶煉難熔的金屬焊接鋼軌（冶練常用的還原劑有：焦炭、CO、H2

、Al等活潑金屬）鋁熱反應(yīng)的應(yīng)用：鋁熱反應(yīng)應(yīng)用冶煉難熔的金屬焊接鋼軌（冶練常82KCaNaMgAl

ZnFeSnPb(H)Cu

HgAgPtAu電解法熱還原法熱分解法物理提取法KCaNaMgAl電解法熱還原法熱分解法834、合理開發(fā)和利用礦物資源的途徑：（1）廢舊金屬回收；（2）礦物資源保護(hù)；（3）尋找金屬替代品。金屬鋁的回收與利用4、合理開發(fā)和利用礦物資源的途徑：（1）廢舊金屬回收；84（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實(shí)例：回收金屬的意義：（1）節(jié)約礦物資源；（1）廢舊鋼鐵用于煉鋼；回收金屬的實(shí)例：85課堂練習(xí):2、下列關(guān)于金屬冶煉的說法不正確的是()

A、金屬冶煉是由人類生產(chǎn)生活需要發(fā)展起來(lái)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、冶煉還原和精煉三個(gè)步驟D、金屬冶煉一定要用到還原劑D1、金屬冶煉的目的是（）A、把金屬化合物還原為金屬單質(zhì)B、除去金屬中的雜質(zhì)C、把金屬單質(zhì)變?yōu)檠趸顳、把電能轉(zhuǎn)變?yōu)榛瘜W(xué)能A課堂練習(xí):2、下列關(guān)于金屬冶煉的說法不正確的是(865、冶煉金屬常用以下幾種方法：①以C或H2、CO作為還原劑還原法；②熱分解法；③電解法；④鋁熱法?，F(xiàn)冶煉下列金屬：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、可用熱分解法就可能制得的金屬有（）A.CuCrB.TiWC.AgHgD.NaAlCC5、冶煉金屬常用以下幾種方法：①以C或H2、CO作為還原劑還87Fe＋Cu2+＝Cu＋Fe2+6、宋代時(shí)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(huì)得到膽礬，熬苦泉水的鐵鍋用久了會(huì)變成銅鍋，這是濕法煉銅的起源，請(qǐng)寫出該反應(yīng)的離子方程式

。Fe＋Cu2+＝Cu＋Fe2+6、宋代時(shí)期，人們發(fā)88二、海水資源的開發(fā)和利用二、海水資源的開發(fā)和利用89

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“歷史留給人類的資源儲(chǔ)備”海洋是美麗的，也是富饒的從太空觀察地球，看到地球上有七片陸地“漂浮”在一大90

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)資源海水資源主要分為幾大類？海水中蘊(yùn)含著的豐91海水資源的多樣性：海洋約占地球表面積71%海洋中的資源：動(dòng)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海水資源的多樣性：海洋約占地球表面積71%92

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）海水水資源海水中的水1.3X109億噸93

海水生物資源海水生物資源94開發(fā)利用金屬礦物和海水資源-資料課件95

海水能源具有商業(yè)開發(fā)價(jià)值的：潮汐發(fā)電和波浪發(fā)電海水能源具有商業(yè)開發(fā)價(jià)值的：潮汐發(fā)電和波浪發(fā)電96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%，其余1%為70多種含量微少的元素。被稱為“元素的故鄉(xiāng)”。海水化學(xué)資源大陸架的淺海海底：石油、天然氣、煤、硫、磷等近岸帶的濱海砂礦：砂、貝殼等建筑材料和金屬礦產(chǎn)含80多種元素，含O、H及Cl、Na、S、C、F、B、Br、97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50億噸足夠人類用上千萬(wàn)年海水中的化學(xué)資源海水中鈾多達(dá)45億噸是已知陸地鈾礦儲(chǔ)量的4500倍。氘有5098海洋中的礦產(chǎn)資源海洋中的礦產(chǎn)資源99一、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)行循環(huán)冷卻（作冷卻用水）一、海水水資源的利用：主要有：100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(dá)到淡化海水的目的。（2）海水淡化的方法及其特點(diǎn)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。海水的淡化（1）使海水淡化的途徑通過海水中提101海水蒸餾原理示意圖1、海水淡化原理：加熱到水的沸點(diǎn)，液態(tài)水變?yōu)樗羝c海水中的鹽分離，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)海水蒸餾原理示意圖1、海水淡化原理：加熱到如102

太陽(yáng)能蒸發(fā)海水示意圖：

太陽(yáng)能蒸發(fā)海水示意圖：103二、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(duì)一個(gè)國(guó)家來(lái)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(lái)越大的作用。潮汐能、波浪能等也是越來(lái)越受到重視和開發(fā)的新型能源。二、海水化學(xué)資源的開發(fā)利用海水綜合利用的重要方104海水曬鹽（煮海為鹽）1、從海水中提取NaCl方案蒸發(fā)法：得到粗鹽海水曬鹽（煮海為鹽）1、從海水中提取NaCl方案蒸發(fā)法：得105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：試劑加入順序：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作Ⅰ（）粗鹽提取NaCl方案①Na2CO3②NaOH③BaCl2②③106

2、科學(xué)探究：如何將海水中的Br-轉(zhuǎn)變成Br2？1、推測(cè)海水提溴的步驟和實(shí)驗(yàn)裝置；2、寫出相關(guān)的化學(xué)方程式。2、科學(xué)探究：1、推測(cè)海水提溴的步驟和實(shí)驗(yàn)裝置；1072NaBr+Cl2==Br2+2NaCl2H2O+Br2+SO2==H2SO4+2HBr2HBr+Cl2==Br2+2HCl海水提溴的實(shí)驗(yàn)室模擬裝置2NaBr+Cl2==Br2+2NaCl2H2O+108溴的用途溴化銀是一種重要的感光材料，被用于制作膠卷和相紙等。當(dāng)按下快門的時(shí)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)則是最近廣為使用的一項(xiàng)環(huán)保的空調(diào)制冷技術(shù)，其特點(diǎn)是不會(huì)有氟利昂帶來(lái)的污染，所以很有發(fā)展前景。

滅火器中也有溴，我們平時(shí)看到的諸如“1211”滅火器，就是分子里面有一個(gè)溴原子的多鹵代烷烴，不僅能撲滅普通火險(xiǎn)，在泡沫滅火器無(wú)法發(fā)揮作用的時(shí)候，例如油火。現(xiàn)在醫(yī)院里普遍使用的鎮(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。大家熟悉的紅藥水，也是溴與汞的化合物。青霉素等抗菌素生產(chǎn)也需要溴，溴還是制造農(nóng)業(yè)殺蟲劑的原料。

溴可以用來(lái)制作防爆劑。把溴的一種化合物與鉛的一種有機(jī)化合物同時(shí)摻入汽油中，可以有效地防止發(fā)動(dòng)機(jī)爆炸。只不過這種含鉛汽油燃燒會(huì)造成空氣污染，在我國(guó)許多大城市已不再允許銷售、使用摻加這種防爆劑的汽油。

溴的用途溴化銀是一種重要的感光材料，被用于制作膠卷和相紙等。109

3、科學(xué)探究：如何證明海