高中化学开发和利用金属矿物和海水资源课件必修二.ppt

国家示范高中江苏省淮安中学欢迎您！,自然资源与可持续发展广义地讲，所谓自然资源，是指在一定时间、地点的条件下能够产生经济价值的，以提高人类当前和将来福利的自然环境因素和条件的总称。可持续发展的目标是满足人类需要，强调人类的行为要受到自然界的制约、强调代际之间、人类和其它生物种群之间、不同国家和不同地区之间的公平。它包括经济的可持续发展，社会的可持续发展、资源可持续发展、环境可持续发展和全球可持续发展。,一、金属矿物的开发和利用,请同学们列举出常见金属的名称？越多越好！,金属活动性顺序,kcanamgalznfesnpb(h)cuhgagptau,金属活动性由强逐渐减弱,金属元素种类多，分布广，活动性差别大，在自然界的存在形式各异，少数不活泼金属以游离态存在（如金和铂等），多数金属以化合态存在。人们在生活和生产中使用的金属材料多是合金或纯金属，这就需要把金属从矿石中提炼出来，提炼的过程就是金属的冶炼过程。,你能否给金属的冶炼下一个定义？,把金属从矿石中提炼出来，提炼的过程就是金属的冶炼。,（一）金属冶炼的原理是什么？,（二）金属的冶炼的步骤：,金属冶炼有哪些方法？你们觉得金属活动顺序与金属冶炼方法有没有联系呢？如果有，有什么规律吗？,x+xe-m,矿石的富集、冶炼、精炼,（三）冶炼金属的方法,1、热分解法,（适合一些不活泼金属）,思考讨论：你已知道金属冶炼方法有哪些？,2、电解法,mgcl2(熔融)=mg+cl2,电解,2al2o3(熔融)=4al+3o2,电解,冰晶石,2nacl(熔融)=2na+cl2,电解,（适合一些非常活泼金属）,3、热还原法,（适合大部分金属）,铝热反应,注意观察演示实验现象,反应现象：,其它铝热反应,镁条剧烈燃烧，并发出耀眼的光芒。纸漏斗的下部被烧穿，有熔融物落入沙中。待熔融物冷却后，除去外层熔渣，可以发现落下的是铁珠。,你能总结出什么是铝热反应吗？,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于冶炼高熔点金属，如冶炼钒、铬、锰等,小结：（1）热分解法适用于金属活动顺序中氢以后的金属冶炼或精炼。（2）热还原法适用于金属活动顺序中部的金属冶炼（3）电解熔盐或氧化物法选用于钾、钠、钙、铝等活泼金属的冶炼。,小结：结合金属活动顺序表思考不同金属的冶炼方法,kcanamgalznfesnpb（h）cuhgag,思考：,为什么人类使用铁器比使用铜器晚？,金属使用的先后与金属冶炼的难易有关,第一节开发利用金属矿物和海水资源第二课时,江苏省淮安中学2020年5月5日星期二,第四章化学与可持续发展,新课标人教版高中化学必修2,结合金属活动顺序表思考不同金属的冶炼方法,kcanamgalznfesnpb（h）cuhgag,思考：,为什么人类使用铁器比使用铜器晚？,金属使用的先后与金属冶炼的难易有关,复习回忆,课堂练习,、下列各种方法中，适用于炼制相应金属的是（）a加热氧化铜b氧化镁跟铝粉共热c用焦炭还原氧化铜d电解熔融氯化钠、铝能用来冶炼难熔金属（如fe、v、mn等），这是因为铝有a两性b良好导电性c熔点低d还原性，在反应中放出大量热,cd,d,、写出下列冶炼金属的化学反应方程式：（1）用红锌矿（zno）冶炼锌（2）用磁铁矿（fe3o4）冶炼铁（3）用铝矾土（al2o3）冶炼铝（4）用食盐（nacl）冶炼钠,课堂练习,（四）金属的回收和资源保护,1、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,以铝为例，生产一吨原铝至少要消耗四吨铝土矿资源。当前全球原铝的年产量约2500万吨，年消耗铝土矿超过一亿吨，如果照此发展下去，地球上的铝土矿资源就会越来越少，直至有一天枯竭。如果人类消费的铝能够回收利用，只要回收利用量达到产量的二分之一，每年就将减少铝土矿消耗量约5000万吨，这对保护全球铝土矿资源具有极为重要的意义。其次，利用废杂原料生产一吨合金铝锭与用铝土矿原料生产一吨原铝锭相比，可以节省95以上的能源消耗。,你知道吗？,据有关资料统计，每生产一吨原铝锭需要消耗能源2132tj(电能约占82)，而生产一吨再生铝合金锭所需能源消耗为55tj(燃料约占80)，仅为原铝锭生产能源消耗的26，优势比较明显。由于铝可以反复循环使用，从再生铝废料中再生产铝，其节能效果更加显著。另外，再生铝生产中二氧化碳的产生量和排放量与原铝生产相比，大为减少。有资料统计，再生铝生产可比用水电生产原铝减少二氧化碳排放量91%，比用燃油发电减少二氧化碳排放量97以上，比用煤发电减少的二氧化碳排放量更多，环保效益十分显著。,小资料,2、回收金属的实例（1）废旧钢铁用于炼钢；（2）废铁屑用于制铁盐；（3）定影液用于回收银,、我国古代的湿法冶金术是世界闻名的。我国在世界上最先应用湿法冶金术冶炼的金属是（）a、feb、cuc、agd、hg、在冶金工业上，均不能用化学还原剂制得的一组金属是（）a、namgalb、nakznfec、znfecuagd、mgalznfe、下列冶炼方法中，可将化合物中的金属元素还原为金属单质的是（）a、加热al2o3b、加热caco3c、电解熔融nacld、氯化钠与铝粉高温共热,课堂练习,b,a,c,作业：上网查资料了解中国金属的回收利用情况，并写一份调查报告（300字左右）,第一节开发利用金属矿物和海水资源第二课时,江苏省淮安中学2020年5月5日星期二,第四章化学与可持续发展,新课标人教版高中化学必修2,27,一、海水中蕴藏的资源及其开发意义,海洋水资源：海水中水的储量约为1.3109亿吨，约占全球总水量的97。,化学资源：含元素80多种，海洋资源中，利用潜力最大的是海水中的化学资源。目前，在陆地上发现的多种化学元素，在海水中已找到多种，其中多种可供提取。如，氯化钠（即食盐）有亿亿吨，镁约有万亿吨，钾有万亿吨，溴约有万亿吨，核燃料约亿吨亿吨。,矿产资源：海洋中所贮存的各种矿物约500亿吨。通常只要每平方米有5的矿物。锰结核、可燃冰、砂和砾石，用于冶金、燃料、建筑、石英砂用制玻璃等。,空间资源：海洋可利用空间包括海上、海中、海底三个部分。海洋空间利用已从传统的交通运输扩大到生产、通信、电力输送、储藏、文化娱乐等诸多领域。我国拥有18000公里的大陆海岸线，管辖的海域面积近300万平方公里。,能源：海水运动中蕴藏着巨大的能量，包括潮汐能资源、波浪能资源、海流能资源、温差和盐差能资源、海上水能资源，它们都属于可再生能源，而且没有污染。,生物资源：由鱼、虾、贝、藻等组成的海洋生物资源，除了直接捕捞供食用和药用外，通过养殖、增殖等途径还可实现可持续利用。海洋生物品种繁多，我国就有20278种，其中入药的有700种。,知识拓展：海洋生物资源,海洋能源,具有商业开发价值的：潮汐发电和波浪发电,二、海水淡化,海水中水资源的利用：主要包括海水的淡化和直接利用海水进行循环冷却。通过从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。,海水淡化的方法主要有蒸馏法、电渗析法、离子交换法等。,三、海水中的化学资源,由于与岩石、大气、生物的相互作用，海水中溶解和悬浮有大量的无机物和有机物，按含量计，水中的h、o两种元素，加上cl、na、k、mg、ca、s、c、f、b、br、sr等11种超过总量的99%，其他为微量元素，总计含有80多种元素。海洋有取之不尽的化学资源。,1海水中含有的各种元素的特点：,种类多，总储量大，富集程度低。因此，从海水中提取物质需要解决物质的富集的问题。,2从海水中提取物质的方法,从海水中提取食盐的主要工艺流程,从海水中制取盐的方法主要有：盐田法、电渗析法和冷冻法。,思考：（）盐田法制得的粗盐中含较多的氯化镁和氯化钙及泥沙，请设计实验室除去nacl中混有的泥沙、so42-ca2+、mg2+离子的方法（需要仪器及实验步骤）,先将样品溶解，加稍过量的氢氧化钡，再加入稍过量的碳酸钠溶液，过滤；在滤液中加入稍过量的盐酸，蒸发结晶即可。,从海水中提取镁的主要工艺流程,镁是一种用途很广的金属材料，目前世界上60%的镁从海水中提取。主要步骤如下（见课本84）：,（1）为了使mgcl2转化为mg（oh）2，试剂可以选用，要使mgcl2完全转化为沉淀，加入试剂的量应，验证mgcl2已完全转化为mg（oh）2的方法。,naoh,过量,取上层清液，滴入naoh溶液，不产生沉淀,（2）加入试剂，能够分离得到mg（oh）2沉淀的方法是。（3）试剂可以选用。（4）无水mgcl2在熔融状态下，通电后会产生mg和cl2，写出该反应的化学方程式。,过滤,hcl,从海水中提取溴的主要工艺流程,用四氯化碳（或苯）萃取吸收塔内的溶液中的溴单质。,用蒸馏法将海水浓缩，用硫酸将浓缩的海水酸化。,向酸化的海水中通入适量的氯气，使溴离子转化为溴单质：2nabr+cl2=br2+2nacl,向含溴单质的水溶液中通入空气和水蒸汽，将溴单质吹入盛有二氧化硫溶液的吸收塔内以达到富集的目的：br2+so2+2h2o=2hbr+h2so4,向吸收塔内的溶液中通入适量的氯气：2hbr+cl2=2hcl+br2,海带中的碘元素主要以i-的形式存在，提取时用适当的氧化剂将其氧化成i2，再萃取出来。用h2o2做氧化剂，反应的离子方程式是：2i-+h2o2+2h+=i2+2h2o,从海带中提取碘的实验,提取流程,反应原理,（1）称取3g干海带，用刷子把干海带表面的附着物刷净（不要用水洗，有i-）。将海带剪碎，用酒精润湿（便于灼烧）后，放在坩埚中。（2）用酒精灯灼烧盛有海带的坩埚，至海带完全成灰，停止加热，冷却。（3）将海带灰转移到小烧杯中，再向烧杯中加入10ml蒸馏水，搅拌，煮沸2min3min，使可溶物溶解，过滤。（4）向滤液中滴入几滴稀硫酸，再加入约1mlh2o2溶液，观察现象。（5）取少量上述滤液，加几滴淀粉溶液，观察现象。,实验注意事项,实验方法,海带不要用水洗，以免洗去海带中的碘；用干海带从而易于燃烧；灼烧海带的地方要注意通风。,3海水综合利用联合工业体系一例（如下图）,海水资源的开发利用简述,总结,（1）从海水中提取淡水海水淡化,（2）海水制盐,（3）从海水中提取镁、钾、溴、碘等化工产品,（4）从海水中获取铀和重水作为核能开发的重要原料,（5）从海水中获取其他物质和能量,课堂练习1,海水的综合利用可以制备金属镁，其流程如下图所示：,（1）若在空气中加热mgcl26h2o，生成的是mg(oh)cl或mgo，写出相应反应的化学方程式。,用电解法制取金属镁时，需要无水氯化镁。在干燥的hcl气流中加热mgcl26h2o时，能得到无水mgcl2，其原因是：,在干燥的hcl气流中，抑制了mgcl2水解，且带走mgcl26h2o受热产生的水气，故能得到无水mgcl2,（2）mg(oh)2沉淀中混有的ca(oh)2应怎样除去？写出实验步骤。,加入mgcl2溶液，充分搅拌，过滤，沉淀用水洗涤。,（3）实验室里将粗盐制成精盐的过程中