第一单元 开发利用金属矿物和海水资源.ppt

第一单元开发利用金属矿物和海水资源 1 了解金属的冶炼 2 了解我国无机化工生产资源和产品的主要种类 3 了解海水的综合利用 金属矿物的开发和利用金属在自然界中存在的形态除了 等极少数金属外 绝大多数金属以 的形式存在于自然界中 在这些金属化合物中 金属元素都显 化合价 金属冶炼的实质使金属化合物中的金属离子 电子被 为金属单质的过程 Mn ne M 金属冶炼的方法 1 热分解法 一 1 2 3 金 铂 化合物 正 得 还原 用热分解冶炼法冶炼金属的特点是 金属元素的金属性 金属元素的原子 失去电子 其金属离子 得到电子 该金属元素所形成的化合物稳定性 2 热还原法冶炼金属 弱 不易 容易 较差 可用热还原法冶炼的金属 在常见金属活动性顺序表中居于 区域 3 电解法冶炼金属 中间 铝是地壳中含量最高的金属元素 为什么人类对铝的使用比铁 铜晚得多 提示铝的金属活动性比铁 铜强 难于冶炼 古代人们的技术条件达不到 不能冶炼铝 故铝的发现和大量使用比铁 铜晚得多 海水资源的开发和利用海水资源的利用主要包括海水水资源的利用和海水化学资源的利用 海水水资源的利用海水淡化的方法主要有 等 海水化学资源的开发利用 1 氯碱工业 二 1 2 蒸馏法 电渗析法 离子交换法 将Br 转变为Br2是海水提溴中关键的化学反应 你能否设计一个实验方案模拟这一生产过程 写出有关反应的化学方程式 提示在预先经过酸化的浓缩海水中 用氯气置换溴离子使之成为单质溴 继而通入空气和水蒸气 将溴吹入吸收塔 使溴蒸气和吸收剂SO2发生作用转化成氢溴酸以达到富集的目的 然后 再用氯气将其氧化得到单质溴 化学方程式 Cl2 2Br 2Cl Br2 SO2 Br2 2H2O H2SO4 2HBr 三个步骤 金属提炼的一般步骤 三个方法 金属冶炼的方法1 热分解法2 热还原法3 电解法注意金属冶炼方法的选择与金属活动性的关系 我的感悟 海洋资源的开发利用应注意的问题海洋资源丰富 开发潜力很大 但在开发利用海洋资源时 必须综合考虑 科学开发 特别要考虑环境的保护 不能以牺牲环境为代价 决不能违背可持续发展的原则 我的归纳 海水提碘的原理和流程 1 主要反应原理 Cl2 2I I2 2Cl 2 工艺流程 金属的活动顺序是金属冶炼方法选择的依据 其实质是金属单质越活泼 其冶炼方法越困难 金属的活动顺序与金属冶炼方法的关系 金属冶炼方法的选择依据 1 2 热还原法的典型实验 铝热反应铝热反应实验 续表 2012 临汾模拟 诺贝尔化学奖获得者施罗克等人发现金属钼的卡宾化合物可以作为非常有效的烯烃复分解催化剂 工业上冶炼钼的化学原理为 典例1 则下列说法正确的是 A MoS2煅烧产生的尾气可直接排入空气中B MoO3是金属氧化物 也是碱性氧化物C H2MoO4的酸性比盐酸强 D 利用H2 CO和铝分别还原等量的MoO3 所消耗还原剂的物质的量之比为3 3 2 答案D 下列金属冶炼的反应原理 错误的是 应用1 解析A为电解法 正确 B用H2不能还原MgO 不正确 C用还原法炼铁 正确 D用热分解法炼汞 正确 答案B 一 海水提取镁 溴 碘的工艺流程1 海水提镁 海水资源的综合开发和利用 2 海水提溴 3 海带提碘二 海水淡化1 海水淡化途径通过从海水中提取淡水或从海水中把盐分离出去 2 海水淡化的方法及其特点海水淡化的方法主要有蒸馏法 如图所示 电渗析法 离子交换法等 其中蒸馏法的历史最久 技术和工艺也比较完善 但成本较高 3 原理水的沸点低 蒸馏时水汽化 而其他物质沸点高 不能汽化 水蒸气冷却得到淡水 4 注意事项 1 烧瓶内加入少量碎瓷片以防暴沸 2 冷凝水流向是低进高出 我国有较长的海岸线 浩瀚的海洋是一个巨大的物质资源和能量的宝库 目前 世界各国都在研究如何充分利用海洋资源 全球海水中的溴的储量丰富 约占地球溴总储量的99 故溴有 海洋元素 之称 海水中溴含量为65mg L 1 其工业提取法有 空气吹出纯碱吸收法 方法是将氯气通入到富含溴离子的海水中 使溴置换出来 再用空气将溴吹出 用纯碱溶液吸收 最后用硫酸酸化 即可得到单质溴 该方法涉及的反应有 写出离子方程式 典例2 写出离子方程式 其中反应 中氧化剂是 还原剂是 空气吹出SO2吸收法 该方法基本同 只是将吹出的溴用SO2溶液来吸收 使溴转化为氢溴酸 然后再用氯气氧化氢溴酸即得单质溴 写出溴与二氧化硫反应的化学方程式 溶剂萃取法 该法是利用单质溴在水中和萃取剂中溶解度的不同的原理来进行的 实验室中萃取用到的实验仪器名称是 下列可以用于海水中溴的萃取的试剂是 乙醇 四氯化碳 硝酸 假如你是一位企业家 在众多开发海水资源的项目中 选择了海水提镁 在前期考察过程中你将遇到许多问题 请根据背景材料的提示 按要求回答相关问题 背景材料1 下表所示为海水中各元素含量情况 mg L 1 应用2 背景材料2 部分化学试剂的市场价格如下表所示 请回答下列问题 1 在海水提镁的过程中要实现对镁离子的富集 分离 有以下三个方案 方案一 直接往海水中加入沉淀剂 方案二 加热蒸发海水后再加入沉淀剂 方案三 在晒盐后的卤水中加入沉淀剂 你认为方案 最合理 不选方案 的理由是 不选方案 的理由是 2 应该选择 试剂作为镁离子的沉淀剂 不考虑其他费用 沉淀相同量的镁离子所用氢氧化钠和氧化钙的价格比为 3 为了节省成本 你可考虑以海边上的贝壳为原料 试简述其理由 解析 1 海水提镁首先要对海水进行浓缩 然后加入沉淀剂 显然方案一浪费原料 方案二浪费能量 最合理的是方案三 2 根据市场价格 CaO作为镁离子的沉淀剂最为经济 假设沉淀amol镁离子 需要氢氧化钠和氧化钙的价格比为 2a 40 2300 a 56 700 230 49 3 贝壳的主要成分为碳酸钙 可以通过高温煅烧贝壳的方法生产氧化钙 作为镁离子的沉淀剂 降低成本 答案 1 三一海水中镁离子浓度太低 要沉淀必须加入大量的沉淀剂 浪费原料二要加热海水需耗费很多的能源 2 CaO230 49 3 贝壳中含碳酸钙 加热分解生成的氧化钙可用作沉淀剂 节省了成本 金属的冶炼及金属矿物的开发 海水资源的综合利用