开发利用金属矿物资源(精品)

1、炼丹术炼丹术 九转大还丹九转大还丹将天然丹砂（将天然丹砂（HgS）在空气）在空气中加热炼成水银，再将水银和硫混合后放在密闭的鼎中加热炼成水银，再将水银和硫混合后放在密闭的鼎中升炼成纯的硫化汞，硫化汞再加热炼成水银，水银中升炼成纯的硫化汞，硫化汞再加热炼成水银，水银再炼成硫化汞如此反复九次，就炼成了再炼成硫化汞如此反复九次，就炼成了“九转大还九转大还丹丹”。HgS+O2 = Hg+SO2 Hg+S=HgS 加热加热第四章第四章 化学与可持续发展化学与可持续发展 第一节第一节 开发利用金属矿物和海水资源开发利用金属矿物和海水资源 常见的金属矿物资源金矿金矿 Au铂矿铂矿 Pt人类最早发现和应用的金

2、属分别是：人类最早发现和应用的金属分别是： 白云石白云石CaMgCO32 黄铜矿黄铜矿CuFeS2菱镁矿菱镁矿MgCO3 大多数金属以大多数金属以化合态存在化合态存在金、铂等为游离态金、铂等为游离态得电子，被还原得电子，被还原Mn+ M + n e-主要是化合态主要是化合态 (1)(1)金属在自然界中的存在形式？金属在自然界中的存在形式？(2)(2)金属冶炼指的是什么？金属冶炼指的是什么？ 一、金属矿物的开发利用一、金属矿物的开发利用 1 1、金属的冶炼、金属的冶炼 法国皇帝拿破仑是一个喜欢炫耀自己的人。他法国皇帝拿破仑是一个喜欢炫耀自己的人。他常常大摆宴席，宴请天下宾客。每次宴会，他总常常大

3、摆宴席，宴请天下宾客。每次宴会，他总是摆出一副高人一等的样子。餐桌上的用具几乎是摆出一副高人一等的样子。餐桌上的用具几乎全是用银制成的，唯有他自己用的那一个碗却是全是用银制成的，唯有他自己用的那一个碗却是铝制品。铝制品。思考与交流思考与交流 为什么贵为法国皇帝，在当时却不用高贵而亮为什么贵为法国皇帝，在当时却不用高贵而亮丽的银碗，而用色泽要暗得多的铝碗呢？丽的银碗，而用色泽要暗得多的铝碗呢？ 3 3、金属冶炼的方法举例、金属冶炼的方法举例（1）热分解法）热分解法2HgO 2Hg O2 加热加热2Ag2O 4AgO2 加热加热不活泼的金属不活泼的金属火法炼铜火法炼铜（2）电解法）电解法MgCl2

4、 (熔融熔融) Mg Cl2 电解电解2NaCl (熔融熔融) 2NaCl2 电解电解2Al2O3 (熔融熔融) 4Al 3O2 电解电解适合一些非常活泼金属适合一些非常活泼金属 （常用的还原剂：焦炭、（常用的还原剂：焦炭、CO、H2 等）等）（3 3）热还原法）热还原法（中等活泼金属（中等活泼金属） Fe2O33CO 2Fe3CO2 高温高温2CuO + C 2Cu + CO2 高温高温高炉炼铁高炉炼铁主要反应主要反应实验实验41 反应现象反应现象：镁条剧烈燃烧，放出大量的热，发出耀：镁条剧烈燃烧，放出大量的热，发出耀眼的白光，纸漏斗的下部被烧穿，有熔融物落入漏斗。眼的白光，纸漏斗的下部被烧

5、穿，有熔融物落入漏斗。铝热反应的应用：铝热反应的应用：2AlFe2O3 2FeAl2O3高温高温铝热反应：铝热反应： 铝热反应的应用：铝热反应的应用：铝热反应应用铝热反应应用冶炼难熔的金属冶炼难熔的金属焊接钢轨焊接钢轨4 4、合理开发和利用矿物资源的途径：、合理开发和利用矿物资源的途径：（1 1）废旧金属回收；）废旧金属回收； （2 2）矿物资源保护；）矿物资源保护； （3 3）寻找金属替代品。）寻找金属替代品。 金属铝的回收与利金属铝的回收与利用用二、海水资源的开发和利用二、海水资源的开发和利用 从太空观察地球，看到地球上有七片陆从太空观察地球，看到地球上有七片陆地地“漂浮漂浮”在一大片蓝色

6、的海洋之中在一大片蓝色的海洋之中是“历史留给人类人类的资源储备”海洋是美丽的，海洋是美丽的，也是富饶的也是富饶的 海水资源主要分为几大类？海水资源主要分为几大类？ 海水中蕴含着的丰富资源。海水中蕴含着的丰富资源。2121世纪人类世纪人类将重点开发海洋资源。将重点开发海洋资源。海水资源的多样性海水资源的多样性水资源生物资源能源化学资源 海水水资源海水水资源u海水中的水海水中的水1.3X109 亿亿吨吨 u占地球总水量占地球总水量97% （3%在陆地、淡水）在陆地、淡水）海洋生物资源海洋生物资源 海水能源海水能源具有商业开发价值的：潮汐发电和波浪发电具有商业开发价值的：潮汐发电和波浪发电含含808

7、0多种元素，多种元素，含含O、H及及Cl、Na、S、C、F、B、Br、Sr共共13种元素的质量占总水量种元素的质量占总水量的的99%，其余，其余1%为为70多种含多种含量微少的元素。量微少的元素。被称为被称为“元元素的故乡素的故乡”。 大陆架的浅海海底：石油、天然大陆架的浅海海底：石油、天然气、煤、硫、磷等气、煤、硫、磷等 近岸带的滨海砂矿：砂、贝壳等近岸带的滨海砂矿：砂、贝壳等建筑材料和金属矿产建筑材料和金属矿产海水化学资源海水化学资源u海水因为量太大、面太广，大多数元素尽管海水因为量太大、面太广，大多数元素尽管总量很大但由于太分散总量很大但由于太分散 ，含量极微少，含量极微少 如：海水中金

8、元素总含量约为如：海水中金元素总含量约为50000000t（5千万吨）但一顿海水中只含金千万吨）但一顿海水中只含金元素元素0.000004g（10亿分之四克）亿分之四克） 海水资源的特点海水资源的特点分散性分散性海水水资源的利用：海水水资源的利用： 主要有：主要有：u 1.海水中水资源的利用海水中水资源的利用 海水的淡化（咸水海水的淡化（咸水 淡水）淡水）u 2.直接利用海水进行循环冷却（作冷却用直接利用海水进行循环冷却（作冷却用水）水）海水蒸馏原理示意图海水蒸馏原理示意图 1 1、海水淡化、海水淡化 原理原理：加热到：加热到水的沸点，液态水水的沸点，液态水变为水蒸汽与海水变为水蒸汽与海水中的

9、盐分离，水蒸中的盐分离，水蒸汽冷凝得到淡水汽冷凝得到淡水如何用海水制备淡水？如何用海水制备淡水？海洋中的化学资源的提取和检验海洋中的化学资源的提取和检验 太阳能蒸发海水示意图：太阳能蒸发海水示意图： 2、科学探究：科学探究： 如何将海水中的如何将海水中的Br-转变成转变成Br2？1 1、推测海水提溴的步骤和实验装置；、推测海水提溴的步骤和实验装置； 2 2、写出相关的化学方程式。、写出相关的化学方程式。浓缩海水浓缩海水溴单质溴单质氢溴酸氢溴酸单质溴单质溴通入通入Cl2通入空气，通入空气，SO2吸收吸收通入通入Cl22NaBr + Cl2NaBr + Cl2 2= Br= Br2 2+2NaCl

10、+2NaCl2H2H2 2O + BrO + Br2 2+SO+SO2 2= H= H2 2SOSO4 4+2HBr+2HBr2HBr + Cl2HBr + Cl2 2= Br= Br2 2+2HCl+2HCl海水提溴的实验室模拟装置海水提溴的实验室模拟装置溴的用途溴的用途v溴化银是一种重要的感光材料，被用于制作胶卷和相纸等。当按下快门的时候，溴化银是一种重要的感光材料，被用于制作胶卷和相纸等。当按下快门的时候，相片上的部分溴化银就分解出银，从而得到我们所说的底片。相片上的部分溴化银就分解出银，从而得到我们所说的底片。v溴化锂制冷技术则是最近广为使用的一项环保的空调制冷技术，其特点是不会溴化锂

11、制冷技术则是最近广为使用的一项环保的空调制冷技术，其特点是不会有氟利昂带来的污染，所以很有发展前景。有氟利昂带来的污染，所以很有发展前景。 v灭火器中也有溴，我们平时看到的诸如灭火器中也有溴，我们平时看到的诸如“1211”1211”灭火器，就是分子里面有一个灭火器，就是分子里面有一个溴原子的多卤代烷烃，不仅能扑灭普通火险，在泡沫灭火器无法发挥作用的时溴原子的多卤代烷烃，不仅能扑灭普通火险，在泡沫灭火器无法发挥作用的时候，例如油火。候，例如油火。v现在医院里普遍使用的镇静剂，有一类就是用溴的化合物制成的，如溴化钾、现在医院里普遍使用的镇静剂，有一类就是用溴的化合物制成的，如溴化钾、溴化钠、溴化铵

12、等，通常用以配成溴化钠、溴化铵等，通常用以配成“三溴片三溴片”，可治疗神精衰弱。，可治疗神精衰弱。 v大家熟悉的红药水，也是溴与汞的化合物。大家熟悉的红药水，也是溴与汞的化合物。 v青霉素等抗菌素生产也需要溴，溴还是制造农业杀虫剂的原料。青霉素等抗菌素生产也需要溴，溴还是制造农业杀虫剂的原料。 v溴可以用来制作防爆剂。把溴的一种化合物与铅的一种有机化合物同时掺入汽溴可以用来制作防爆剂。把溴的一种化合物与铅的一种有机化合物同时掺入汽油中，可以有效地防止发动机爆炸。只不过这种含铅汽油燃烧会造成空气污染，油中，可以有效地防止发动机爆炸。只不过这种含铅汽油燃烧会造成空气污染，在我国许多大城市已不再允许

13、销售、使用掺加这种防爆剂的汽油。在我国许多大城市已不再允许销售、使用掺加这种防爆剂的汽油。 3 、科学探究：科学探究： 如何证明海带中有碘离子？如何证明海带中有碘离子？灼烧海带至完全生成灰，停止加热，冷却；灼烧海带至完全生成灰，停止加热，冷却；在滤液中滴加稀在滤液中滴加稀H2SO4及及H2O2，然后加入几滴淀粉溶液；，然后加入几滴淀粉溶液；用剪刀剪碎海带，用酒精润湿，放入坩埚中；用剪刀剪碎海带，用酒精润湿，放入坩埚中； 海带灰转移到小烧杯，加蒸馏水，搅拌、煮沸、过滤。海带灰转移到小烧杯，加蒸馏水，搅拌、煮沸、过滤。(1)(1)合理的步骤是：合理的步骤是：( (2)2)证明含碘的步骤是：证明含碘

14、的步骤是：现象是：现象是：反应的离子方程式是：反应的离子方程式是：滴入淀粉溶液，溶液变蓝。滴入淀粉溶液，溶液变蓝。2I2I- - + 2H+ 2H+ + +H+H2 2O O2 2 I I2 2+2H+2H2 2O O证明海带中有碘，有以下步骤证明海带中有碘，有以下步骤提取海带中的碘元素得到单质碘提取海带中的碘元素得到单质碘思考与归纳思考与归纳燃烧燃烧加水加水加热加热溶解溶解过滤过滤稀硫酸稀硫酸过氧化氢溶液过氧化氢溶液CClCCl4 4蒸馏蒸馏海带灰海带灰海带海带悬浊液悬浊液滤液滤液碘水碘水碘的碘的CClCCl4 4溶液溶液单质碘单质碘操作操作1 1操作操作2 2操作操作3 3操作操作4 4操

15、作操作5 5试剂试剂1 1试剂试剂2 2萃取萃取分液分液生物生物富集富集海水海水海水晒盐海水晒盐（煮海为盐）（煮海为盐） 4、从海水中提取、从海水中提取NaCl方案方案蒸发法：得到粗盐蒸发法：得到粗盐粗盐提取粗盐提取NaClNaCl方案方案Na2CO3NaOH BaCl2或或 粗盐中的杂质：粗盐中的杂质：泥沙、泥沙、Ca2+、Mg2+、SO42-除杂试剂：除杂试剂：试剂加入顺序：试剂加入顺序：主要操作：主要操作： 溶解、过滤、蒸发溶解、过滤、蒸发盐酸盐酸滤液滤液沉淀沉淀适量适量盐酸盐酸溶解溶解BaCl2NaOHNa2CO3过滤过滤蒸发蒸发结晶结晶海水海水淡水淡水粗盐粗盐盐水盐水操作操作（ ） 5 5 、实验方案设计：实验方案设计： 从海水中提取镁元素得到单质镁从海水中提取镁元素得到单质镁 卤水卤水g(OH)2gCl2金属金属Mg 电解电解 海水海水富富集集加碱加碱过滤过滤盐酸盐酸蒸发蒸发 干燥干燥海水提取镁的工艺流程图海水提取镁的工艺流程图 从海水中的从海水中的MgMg2+2+到金属镁，经历了哪些化学变化，到金属镁，经历了哪些化学变化，用化学方程式表示。用化学方程式表示。 这个生产流程采用了哪些措施来提高经济效这个生产流程采用了哪些措施来提高经济效益？你获得了哪些启示？益？你获得了哪些启示？就地取材、使用廉价原料，充分利用副产物引入海水引入海水贝壳贝壳（CaCO3)过滤