高中化学 4.1 开发利用金属矿物和海水资源课件2 新人教版必修2.ppt

第四章化学与自然资源的开发利用,第一节开发利用金属矿物和海水资源,金,银,铂,陨铁,赤铁矿,磁铁矿,黄铁矿,孔雀石,菱镁矿,铝土矿,氯化钠,游离态金属矿,化合态金属矿,黄铜矿,金,银,人类最早发现和应用的金属分别是：,铜,一、金属矿物的开发利用,思考：分析一下这是什么原因呢？,不活泼的金属最早使用，因为简单的冶炼技术就可以冶炼不活泼的金属！而活泼金属则不然，需要的冶炼技术较为复杂！,1、金属活动性顺序,KCaNaMgAlZnFeSnPb(H)CuHgAgPtAu,一、金属冶炼的原理,2、“金属的冶炼”的定义是什么？,将金属从其化合物中还原出来用于生产和制造各种金属材料的过程在工业上称为金属的冶炼。,3.你知道从金属矿物中冶炼金属,一般要经过哪些步骤?,矿石富集,金属冶炼,金属精炼,金属冶炼的步骤:,4.“金属的冶炼”的实质是什么？,金属冶炼的实质,金属元素：化合态,得到电子,游离态,冶炼金属的方法依据,要根据金属的活动性顺序不同，采取不同的冶炼方法,浪淘沙-刘禹锡日照澄洲江雾开,涛金女伴满江隈.美人首饰侯王印,尽是沙中海底来.,二、金属冶炼的方法,1、物理方法：,淘金原理,刚果手工金矿开采,马达加斯加街头淘金者,原理是:金的质量较沙重,在淘去粗沙后,用水银滚动吸附金,水银是已知唯一可以粘附金的物质.,2、化学方法,、热分解法：,古代炼丹术家葛洪，曾经在他的著作抱朴子中记载有“丹砂烧之成水银”,、热还原法,铝热反应,活泼金属也可以做还原剂，把相对不活泼的金属置换出来，例如：铝,实验4-1铝热反应,现象,原理,镁条剧烈燃烧，发出白光，导致混合物剧烈反应，发出强光，有红热的熔融物生成。,2Al+Fe2O3=2Fe+Al2O3,高温,镁条为引燃剂氯酸钾为助燃剂,铝热剂：铝与氧化铁的混合物,其它铝热反应,应用：(1)焊接钢轨，(2)冶炼金属。,由于早期炼铝十分困难，所以铝的价格十分昂贵，一度超越金银之上，直至19世纪上半叶，铝还是欧洲许多高级珠宝店的高档货。,1886年，在铝的历史上又是一个里程碑。这一年美国的大学生霍尔和法国大学生埃罗，都各自独立地研究出电解制铝法。现在人们已经熟练掌握了从铝土矿（主要成分是Al2O3，当然还是有很多其它杂质的）中冶炼铝的技术了，使得制铝成本大大下降，铝的价格也一降千丈，走入千家万户。,Al,、电解法：,小结：,请结合金属活泼性顺序表总结金属冶炼方法的一般规律：,强,弱,强,弱,电解法,热还原法,热分解法,物理方法,小试牛刀,1在冶金工业上，均不能用通常化学还原剂制得的金属组是（）ANa、Mg、AlBNa、K、ZnCFe、Cu、AgDNa、Ca、Cu,A,2目前，工业上冶炼铝通常采用的方法是（）ACO或氢气还原法B铝热反应法C电解法D热分解法,C,合理开发和利用矿物资源，主要途径有：,1下列叙述正确的是（）A工业上用电解熔融氯化钠的方法制取钠B钠加入氯化镁的饱和溶液中可以制取金属镁C电解冶炼铝的原料是氯化铝D碳在高温下能还原氧化铝中的铝,A,效果检测,2.冶炼金属一般有下列四种方法：焦炭法，水煤气（或H2或CO）法，活泼金属置换法，电解法。四种方法在工业上均有应用。古代有（）火烧孔雀石法炼铜，（）湿法炼铜，现代有（）铝热法炼铬，（）从光卤石（KClMgCl26H2O）中炼镁，对它们的冶炼方法分析不正确的是（）A（）用B（）用C（）用D（）用,B,解析：（）符合（）符合（）符合（）先从光卤石中提取MgCl2，再电解MgCl2，符合答案：B,今天铝的产量已经仅次于钢铁了，铝及铝合金成为现代文明不可缺少的金属，铝在工业上被称为“钢精”，是因为它的合金不但轻，而且强度足以替代钢铁，铝除了用于建材之外，还被用于航天工业，如我国第一颗人造卫星东方红一号，外壳全部用铝合金制成，美国的阿波罗11号，宇宙飞船所用的金属材料中，铝及合金75%左右，可以说人类送上太空的金属中，铝是最多的了。,注意：正常人的人体，每70公斤体重约含61毫克铝。,但铝摄入过多却是对人体有害的，经研究表明，铝元素能渗入人脑，与神经元细胞释放出来的具有传递信息功能的有机碱反应，导致神经系统传递信息受阻，引起老年痴呆。,知识拓展,金属矿石,黄铜矿CuFeS2,菱镁矿MgCO3,萤石CaF2,表4-1常见金属的冶炼原理,金属,冶炼原理,Fe,Fe2O3+3CO=2Fe+3CO2(高炉炼铁)Fe2O3+2Al=2Fe+Al2O3(铝热法炼铁),高温,高温,Cu,Cu2S+O2=2Cu+SO2(火法炼铜)Fe+CuSO4=FeSO4+Cu(湿法炼铜),高温,Mg,MgO+C=Mg+COMgCl2(熔融)=Mg+Cl2,高温,Al,2Al2O3(熔融)=4Al+3O2,电解,冰晶石,Na,2NaCl(熔融)=2Na+Cl2,电解,电解,三、金属的回收和环境保护,回收金属的意义：（1）节约矿物资源；（2）节约能源；（3）减少环境污染,海洋约占地球表面积的71%海洋是人类赖以生存的资源宝库,二、海水资源的开发利用,海洋生物资源,海底矿产资源,大陆架的浅海海底：石油、天然气、煤、硫、磷等近岸带的滨海砂矿：砂、贝壳等建筑材料和金属矿产多数海盆中：深海锰结核,海洋油、气开发,海洋能源的利用,具有开发价值的：潮汐发电和波浪发电,海水资源,其他资源,物质,海洋资源,能量,获得,资料,海水提Mg,海水淡化,海水提取NaCl,Br2的提取,海水综合利用联合工业体系一例,任务1：海水的淡化：,蒸馏法,加入沸石或碎瓷片,温度计水银球处于支管口处,水，下进上出,液体体积不超过烧瓶体积1/3,原理：加热到水的沸点，液态水变为水蒸汽与海水中的盐分离，水蒸汽冷凝得到淡水,蒸馏适用于分离哪些混合物？,海水淡化的方法主要有蒸馏法、电渗析法、离子交换法等。,任务二：知识回顾海水中提取NaCl,设计海水提取NaCl的可行性方案,任务二：知识回顾海水中提取NaCl,粗盐中的杂质：泥沙、Ca2+、Mg2+、SO42-,除杂试剂：,Na2CO3,NaOH,BaCl2,试剂加入顺序：,基本原则：先加BaCl2,后加Na2CO3,粗盐的提纯,物质提纯的方案设计一般思路：,分析混合物的组成,根据杂质的特点选择除杂试剂和分离方法,所加试剂的顺序、用量及过量后如何处理,思考与交流：如何将海水中的溴离子转变成溴单质？,1、设计海水提溴的实验流程图；2、写出相关的化学方程式。,浓缩海水,Br2,HBr溶液,Br2,任务三：知识应用海水中提取Br2,2NaBr+Cl2=Br2+2NaCl,2H2O+Br2+SO2=H2SO4+2HBr,2HBr+Cl2=Br2+2HCl,海水提Br2的实验室模拟装置-是空气吹出法,思考：1、用什么方法提取反应后溶液中的溴单质？实验室提取溴单质所用主要仪器是什么？,思考2：萃取Br2、I2常用的萃取剂是什么？它们在萃取剂中一般呈现什么颜色？,碘的有机溶液,紫红,溴的有机溶液,海水,镁,飞机,镁被誉为“国防金属”，60%的镁从海水提取,任务四：知识拓展从海水中提取镁,工业从卤水中提取镁的工艺流程图：,卤水池含Mg2+、Br-,沉淀池,生成石灰乳池,过滤,中和池,盐酸,浓缩结晶脱水,MgCl2固体,电解池,加热熔融