高一化学化学与自然资源的开发和利用2幻灯片.ppt

第一节开发利用金属矿物和海水资源 第一课时 第四章化学与自然资源的开发利用 一 金属矿物的开发利用 金 银 人类最早发现和应用的金属分别是 铜 思考 分析一下这是什么原因呢 Cu2 OH 2CO3 2CuO H2O CO2 C 2CuO CO2 2Cu 高温 铜是人类第一种大量使用的金属 结束了漫长的 石器时代 在公元前6000年到7000年左右 人类开始迈进了象征古代文明开端的 铜器时代 铜镜 汉武帝时铜币 先秦刀币 这是英法联军洗劫焚毁世界建筑史上最杰出的园林 圆明园后 被劫掠到国外的珍贵文物 铜虎头 2000年在香港被拍卖 由中国派员出高价将其赎回 记住我们的国耻 中国还有上百万件珍贵文物流失海外 我国古代炼铁工业长期领先于世界 我们在西汉初时已经懂得用木炭与铁矿石混合高温冶炼生铁 领先欧洲一千余年 南宋末年的工匠又掌握了用焦炭炼铁 而欧洲最早的英国直到500年后 相当于清朝乾隆末年 才掌握这一技术 古代中国劳动人民用木炭炼铁 金属的冶炼 的实质是什么 冶炼金属的实质是用还原的方法使金属化合物中的金属离子得到电子变成金属原子 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 金属活动性顺序 KCaNaMgAlZnFeSnPb H CuHgAgPtAu 金属活动性逐渐减弱 金属离子的得电子能力逐渐增强 冶炼金属的方法 要根据金属的活动性顺序不同 采取不同的冶炼方法 1 热分解法 适合一些不活泼金属 冶炼金属的几种方法 2 物理提取法 适用于极不活泼的金属 Pt Au 3 热还原法 适用于大部分金属 铝热反应实验4 1 注意观察现象 反应现象 镁条剧烈燃烧 放出大量的热 发出耀眼的白光 纸漏斗内剧烈反应 纸漏斗被烧穿 有熔融物落入沙中 铝热剂 铝是还原剂 在一定的条件下与某些金属氧化物反应 把其中的金属还原成单质 所以一些活泼的金属也可作还原剂 其它铝热反应 铝热反应的应用 铝热反应的原理可以应用在生产上 如用于焊接钢轨等 在冶金工业上也常用这一反应原理 使铝与金属氧化物反应 冶炼钒 铬 锰等 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 然而自从美国青年化学家霍尔发明电解制铝法后 制铝工艺不断改进 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 4 电解法 适合一些非常活泼金属 KCaNaMgAlZnFeSnPb H CuHgAgPtAu 电解法 热还原法 热分解法 物理提取法 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 镁在地壳中含量只有铝的四分之一 而且镁比铝更加活泼 所以要想矿物质中获取镁 代价比铝更高 Mg 海洋中含有大量的氯化镁 海水又咸又苦 咸是因为含有氯化钠 苦是因为含有氯化镁 同样道理 粗盐易潮解是因为其中含有较多的氯化镁 而氯化镁易吸水 据估算 假如每年从海水中提取1亿吨镁再过一百万年 海水中镁的含量也只会从目前的0 13 降低到0 12 即只减少了万分之一 可谓取之不尽 用之不竭 1 不同的金属 冶炼方法不同 n M 得电子 M 被还原 因为金属离子的得电子能力不同 所以冶炼方法不同 2 金属活动性顺序金属的冶炼 K Ca Na Mg Al Zn Fe Sn Pb H Cu Hg Ag Pt Au 强 弱 弱 强 电解法 热还原法 热分解法 合理开发和利用矿物资源 主要途径有 练习 1 下列各种冶炼方法中 可以制得相应金属的是 A 加热氧化铝B 加热碳酸钙C 电解熔融氯化钠D 氯化钠与铝粉高温共热2 根据金属在金属活动顺序表中的位置及性质 推测制取下列金属最适宜的方法 Na Zn Hg Au C 电解法 加热还原法 加热分解法 物理提取法 海水资源的开发利用 第一节第二课时 从太空观察地球 看到地球上有七片陆地 漂浮 在一大片蓝色的海洋之中 是 历史留给人类的资源储备 海洋是美丽的 也是富饶的 1 海水水资源的利用 海水的淡化 1 使海水淡化的途径 通过海水中提取淡水或从海水中把盐分离出去 都可以达到淡化海水的目的 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 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 海水蒸馏原理示意图 海水蒸馏 太阳能蒸发海水示意图 含80多种元素 以氢 氧 氯 钠 镁 硫 钙 钾等较多 被称为 元素的故乡 海水中铀多达45亿吨是已知陆地铀矿储量的4500倍 氘有50亿吨足够人类用上千万年 海水中的化学资源 海洋中的矿产资源 2 海水化学资源的开发利用 海水综合利用的重要方向是 海水淡化同化工生产结合 同能源技术结合 如从海水中制得的氯化钠除食用外 还用作工业原料 如生产烧碱 纯碱 金属钠以及氯气 盐酸 漂白粉等含氯化工产品 从海水中制取镁 钾 溴及其化工产品 是在传统制盐工业上的发展 从海水中获得其他物质和能量具有广阔的前景 例如 铀和重水目前是核能开发中的重要原料 从海水中提取铀和重水对一个国家来说具有战略意义 化学在开发海洋药物方面也将发挥越来越大的作用 潮汐能 波浪能等也是越来越受到重视和开发的新型能源 煮海 为盐 从海水中提取NaCl 海水提溴 主要方法是空气吹出法 主要流程 海水 浓缩酸化 浓缩海水Br 通入氯气 海水Cl Br2 通入空气水蒸气 吹入 吸收塔SO2 反应后富集溴 HBr SO42 通入Cl2 Cl Br2 分离 溴单质 化学方程式 2NaBr Cl2 Br2 2NaClBr2 SO2 2H2O 2HBr H2SO42HBr Cl2 Br2 2HCl 海带提碘 海带 海带灰 溶解过滤 灼烧 残渣 含I 的溶液 稀H2SO4H2O2 含I2的溶液 含I2的有机溶液 萃取 从海水中提取溴和碘 第三课时 溴 Br2 深红棕色 密度比水大 液体 易挥发 有强烈腐蚀性 少量的溴棕色试剂瓶中 水封保存 在水中溶解度不大 易溶于乙醇 CCl4 苯等有机溶剂 地球上溴资源的分布情况 溴是海洋元素 地球上99 的溴分布在海水中 陆地上溴的储量只占地球上溴的总储量的1 溴的提取 鼓入水蒸气 海水中溴的浓度比较低 怎么办 我们需要的是游离态的单质溴 而海水中的溴是以什么形态存在的呢 我们应选择什么物质作为氧化剂呢 得到的单质溴如何从海水中提取出来呢 阅读并思考 海水提溴的步骤 浓缩 氧化 提取 蒸发 通氯气 精制 Cl2 2Br 2Cl Br2 碘 I2 紫黑色晶体 有金属光泽 碘单质能使淀粉溶液变蓝色 常用这个特性来检验碘单质的存在 特性一 显色反应 易升华 密封保存在棕色试剂瓶中 特性二 学生实验 取三份等量的碘单质 少量 分装于3支试管中 再分别往3支试管中加入3mL水 酒精 四氯化碳 振荡 观察现象 黄色棕色紫色 实验探究碘的溶解性 碘在海水中含量太低 仅有60 g L目前还不能直接从海水中提取碘 海洋植物 如海带 马尾藻等有吸附碘离子的特殊能力 它们能把海水中的碘富集到是海水中的10万倍以上 所以通常从海带或马尾藻中提取碘 碘的提取 讨论并设计 如何从海带中提取碘 如何将海带中的碘转移到水溶液中 这个过程需要进行哪些操作 2 海带中的碘是以什么形态存在的 能否直接分离 如何把碘由化合态变为游离态并分离出来 加入什么物质可以实现这个转化 3 如何检验碘单质的生成 4 水溶液中 如果碘以游离态存在 如何把碘单质从水中分离出来 实验探究 分别取3mL碘水于两支试管中 然后往两支试管中分别加入1mL酒精 四氯化碳 振荡 观察现象 不分层