第一节 金属矿物的开发和利用

1、第四章第四章 化学与自然资源的开发利用化学与自然资源的开发利用第一节第一节 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第第1 1课时课时 金属矿物的开发利用金属矿物的开发利用冶金工业冶金工业的的习惯习惯划分划分黑色金属：黑色金属：FeFe、CrCr、MnMn及其合金及其合金有色金属：其余金属有色金属：其余金属 ( (如如CuCu、AgAg、AuAu等等) )认识金属认识金属FeFe的冶炼的冶炼最初，磁铁矿：最初，磁铁矿：FeFe3 3OO4 4（黑色）（黑色）赤铁矿：赤铁矿：FeFe2 2OO3 3（红色）（红色）金属元素金属元素的的存在形式存在形式游离态：游离态：化合态：化合态：A

2、uAu、PtPt大多数金属大多数金属化合态化合态大多数大多数金属金属磁铁矿：磁铁矿：FeFe3 3OO4 4赤铁矿：赤铁矿：FeFe2 2OO3 3赤铜矿：赤铜矿：CuCu2 2OO黄铜矿：黄铜矿：CuFeSCuFeS2 2铝土矿：铝土矿：AlAl2 2OO3 3金属的冶炼金属的冶炼Rn+ 电子，被电子，被 。得到得到还原还原R( (单质单质) )物理提取法：如：沙里淘物理提取法：如：沙里淘 。 对于极不活泼的：对于极不活泼的： 、 。 金金AuAuPtPt金属的冶炼金属的冶炼加热分解法：加热分解法：2 HgO2 Ag2O2 Hg + O24 Ag+O2不活泼金属不活泼金属金属的冶炼金属的冶炼

3、热还原法：热还原法：CuO + H2 Cu+H2O2CuO + C 2Cu+CO2Fe2O3 + 3CO 2Fe+3CO2相对活泼金属相对活泼金属铝热反应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 金属的冶炼金属的冶炼热还原法：热还原法：2Al+Fe2Al+Fe2 2OO3 32Fe+Al2Fe+Al2 2O O3 3高温高温现象现象原理原理镁条剧烈燃烧，发出耀眼白光，纸漏斗被烧穿，镁条剧烈燃烧，发出耀眼白光，纸漏斗被烧穿，有熔融物滴入沙中。（铁珠）有熔融物滴入沙中。（铁珠）实验实验 4-14-12Al+Fe2Al+Fe2 2OO3 32Fe+Al2Fe+Al2 2O

4、O3 3高温高温铝热剂铝热剂镁条为镁条为 剂，与剂，与OO2 2反应，放出大量的热反应，放出大量的热氯酸钾为氯酸钾为 剂，分解生成剂，分解生成OO2 2，帮助镁条燃烧，帮助镁条燃烧引燃引燃助燃助燃3MnO3MnO2 2+4Al 3Mn+ 2Al+4Al 3Mn+ 2Al2 2OO3 3CrCr2 2O O3 3+2Al 2Cr + Al+2Al 2Cr + Al2 2OO3 33Co3Co3 3OO4 4+8Al 9Co + 4Al+8Al 9Co + 4Al2 2OO3 3其它铝热反应其它铝热反应 高温高温高温高温高温高温应用：应用：(1)(1)焊接钢轨，焊接钢轨，(2)(2)冶炼高熔点金属

5、。冶炼高熔点金属。金属的冶炼金属的冶炼电解法：非常活泼金属电解法：非常活泼金属MgCl2（熔融）（熔融） Mg+Cl22Al2O3（熔融）（熔融） 4Al+3O2冰晶石冰晶石2NaCl（熔融）（熔融） 2Na+Cl2电解电解电解电解电解电解据资料查询，据资料查询，AlAl2 2OO3 3的熔点是的熔点是20702070，而，而AlClAlCl3 3的熔点是的熔点是190190，为什么不选择为什么不选择AlClAlCl3 3去电解呢？去电解呢？2Al2O3（熔融）（熔融） 4Al+3O2冰晶石冰晶石电解电解AlAl2 2OO3 3是是 化合物；化合物；AlClAlCl3 3是是 化合物。化合物。

6、熔融状态下，熔融状态下，AlAl2 2OO3 3 会电离成自由移动的离子，会电离成自由移动的离子，而而AlClAlCl3 3不会。不会。冰晶石的作用是冰晶石的作用是 。离子离子共价共价降低降低AlAl2 2OO3 3的熔点的熔点MgClMgCl2 2的熔点是的熔点是712712，MgOMgO的熔点是的熔点是28002800，你会选择哪个物质的电解来制取镁？你会选择哪个物质的电解来制取镁？MgCl2金属的活动金属的活动顺序顺序 K Ca Na K Ca Na Mg Al Mg AlZn Fe Zn Fe SnSn PbPb Cu CuHg Ag Hg Ag Pt Pt AuAu金属原子金属原子失

7、电子能力失电子能力 金属离子金属离子得电子能力得电子能力 主要冶炼主要冶炼方法方法 请结合金属活泼性顺序表总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：金属冶炼方法的一般规律：强强弱弱强强弱弱电解法电解法 热还原法热还原法热分热分解法解法物理物理方法方法K Ca Na MgK Ca Na Mg Al Al Zn Fe Sn Pb (H) Cu Zn Fe Sn Pb (H) Cu Hg Ag Hg Ag Pt Au Pt Au 电解法电解法热还原法热还原法热分热分解法解法 物理物理提取法提取法还原剂还原剂: :C C、COCO、HH2 2 或或Al(Al(铝热反应铝热反应) )2 2、

8、金属的冶炼：、金属的冶炼： R Rn+n+ne+neR(R(被还原被还原) )1 1、磁铁矿：、磁铁矿：FeFe3 3OO4 4( (黑色黑色) )、赤赤铁矿：铁矿：FeFe2 2O O3 3( (红色红色) )、铝土矿：铝土矿：AlAl2 2OO3 3、赤赤铜矿：铜矿：CuCu2 2O(O(氧化亚铜，红色氧化亚铜，红色) )电解法：电解法： AlAl2 2OO3 3，不用，不用AlClAlCl3 3（共价化合物）（共价化合物） 冰晶石：降低冰晶石：降低 AlAl2 2OO3 3 的熔点的熔点 MgClMgCl2 2（熔点低，（熔点低，712712），不用），不用MgO(2800MgO(280

9、0) ) 冶炼冶炼NaNa：NaCl(NaCl(熔融熔融) )，不能用，不能用NaClNaCl溶液。溶液。3 3、单质还原性、单质还原性: : 强强弱，失弱，失e e； 离子氧化性离子氧化性: : 弱弱强，得强，得e e； 冶炼程度：难冶炼程度：难易易表表4-1 4-1 常见金属的冶炼原理常见金属的冶炼原理金属金属冶炼原理冶炼原理FeFeFeFe2 2OO3 3+3CO=2Fe+3CO+3CO=2Fe+3CO2 2( (高炉炼铁高炉炼铁) )FeFe2 2OO3 3+2Al=2Fe+Al+2Al=2Fe+Al2 2OO3 3( (铝热法炼铁铝热法炼铁) )高温高温高温高温CuCuCuCu2 2

10、S+OS+O2 2=2Cu+SO=2Cu+SO2 2( (火法炼铜火法炼铜) )Fe+CuSOFe+CuSO4 4=FeSO=FeSO4 4+Cu(+Cu(湿法炼铜湿法炼铜) )高温高温MgMgMgO+C=Mg+COMgO+C=Mg+COMgClMgCl2 2( (熔融熔融)=Mg+Cl)=Mg+Cl2 2高温高温AlAl2Al2Al2 2OO3 3( (熔融熔融)=4Al+3O)=4Al+3O2 2电解电解冰晶石冰晶石NaNa2NaCl(2NaCl(熔融熔融)=2Na+Cl)=2Na+Cl2 2电解电解电解电解1 1、下列各种冶炼方法中，可制得相应金属的为、下列各种冶炼方法中，可制得相应金属

11、的为 A.A.加热加热MgOMgOB.B.加热加热CaCOCaCO3 3 C.C.电解饱和电解饱和NaClNaCl溶液溶液 D.D.电解熔融电解熔融MgClMgCl2 2D2 2在冶金工业上，均在冶金工业上，均不用不用通常用还原剂通常用还原剂 制得的金属组是制得的金属组是 （ ） A ANaNa、Mg Mg 、AlAl B BNaNa、K K 、Zn Zn C CFeFe、CuCu、Ag Ag D DNaNa、CaCa、CuCuA A3 3下列叙述正确的是（下列叙述正确的是（ ） A A工业上用电解工业上用电解熔融熔融NaClNaCl的方法制取的方法制取钠钠B B钠加入钠加入MgClMgCl2

12、 2的饱和溶液的饱和溶液中可以制取金属中可以制取金属镁镁C C电解冶炼电解冶炼铝铝的原料是的原料是AlClAlCl3 3DD碳碳在高温下能还原在高温下能还原AlAl2 2OO3 3中的铝中的铝A A4 4、从铝土矿提取铝的流程如下：、从铝土矿提取铝的流程如下：铝土矿（主要成分为铝土矿（主要成分为 ，还有，还有杂质杂质）AlAl2 2OO3 3HH2 2SOSO4 4溶液，过滤溶液，过滤AlAl2 2(SO(SO4 4) )3 3溶液溶液过量的过量的氨水氨水Al(OH)Al(OH)3 3沉淀沉淀过滤，灼烧过滤，灼烧AlAl2 2OO3 3AlAl电解电解NaOHNaOH溶液，过滤溶液，过滤NaA

13、lONaAlO2 2溶液溶液通入过量通入过量COCO2 2Al(OH)Al(OH)3 3沉淀沉淀过滤，灼烧过滤，灼烧AlAl2 2OO3 3AlAl电解电解便便宜宜5.5.工业上冶炼金属一般用热分解法、热还原法工业上冶炼金属一般用热分解法、热还原法和电解法。选用不同方法冶炼不同金属的主要和电解法。选用不同方法冶炼不同金属的主要依据是（依据是（ ）A A金属在自然界中的存在形式金属在自然界中的存在形式 B B金属元素在地壳中的含量金属元素在地壳中的含量 C C金属阳离子得电子的能力金属阳离子得电子的能力 DD金属熔点的高低金属熔点的高低C C6 6、铝用来、铝用来焊接钢轨焊接钢轨是利用是利用(

14、() )A A铝与氧气反应生成稳定的保护层铝与氧气反应生成稳定的保护层B B铝是热的良导体铝是热的良导体C C铝是强还原剂，铝热反应放热铝是强还原剂，铝热反应放热DD铝合金强度大铝合金强度大C7.7.下列冶炼金属的反应，一定是置换反应的是下列冶炼金属的反应，一定是置换反应的是 A A热分解法热分解法 B B电解法电解法 C C铝热法炼铁铝热法炼铁 D D高炉炼铁高炉炼铁 C C8 8下列说法中正确的是下列说法中正确的是( () )有些活泼金属如有些活泼金属如铝铝可作高温还原法的可作高温还原法的还原剂还原剂用电解用电解NaClNaCl溶液溶液的方法来冶炼金属的方法来冶炼金属钠钠可用可用焦炭或一氧

15、化碳焦炭或一氧化碳还原还原AlAl2 2OO3 3的方法来冶炼的方法来冶炼铝铝回收回收旧金属旧金属可以重新制成金属或它们的化合物可以重新制成金属或它们的化合物A A B B C C DDC三、金属的回收和环境保护三、金属的回收和环境保护回收金属的意义：回收金属的意义：（1 1）节约矿物资源；）节约矿物资源；（2 2）节约能源；）节约能源；（3 3）减少环境污染）减少环境污染第四章第四章 化学与自然资源的开发利用化学与自然资源的开发利用第一节第一节 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第第2 2课时课时 海水资源的开发利用海水资源的开发利用海水蒸馏原理示意图海水蒸馏原理示意图 1

16、 1、海水淡化、海水淡化蒸馏法蒸馏法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电渗析法电渗析法离子交换法离子交换法31海水晒盐海水晒盐（煮海为盐）（煮海为盐）海水海水贮水池贮水池蒸发池蒸发池结晶池结晶池粗盐粗盐精盐精盐NaClNaCl母液母液( (又称苦卤又称苦卤) )多种化工产品多种化工产品海水：水、海水：水、NaClNaCl，还有，还有CaCa2+2+、MgMg2+2+、SOSO4 42-2-、BrBr等。等。 1 、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？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

17、单质碘海带海带灼烧灼烧灰烬含有灰烬含有I I氧化剂氧化剂I I2 21.1.称取称取3 g3 g干海带，用刷子把干海带表面的附着物刷净。干海带，用刷子把干海带表面的附着物刷净。（不要不要用水冲洗）用水冲洗）用剪刀剪碎后，用用剪刀剪碎后，用酒精酒精润湿后，放在坩埚中。润湿后，放在坩埚中。用酒精灯灼烧盛有海带的坩埚，至海带完全成灰，停止加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。热，冷却。2.2.将海带灰转移到小烧杯中，再向烧杯中加入将海带灰转移到小烧杯中，再向烧杯中加入10 mL10 mL蒸馏蒸馏水，搅拌，水，搅拌，煮沸煮沸2 min2 min3 min3 min，过滤。，过滤

18、。3.3.向滤液中滴入几滴向滤液中滴入几滴稀硫酸稀硫酸，再加入约，再加入约1 mL H1 mL H2 2O O2 2溶液，溶液，观察现象。观察现象。以免洗去海带以免洗去海带中中的碘的碘，要灼烧，要灼烧干干海带海带增加易燃性，便于灼烧增加易燃性，便于灼烧使使I I尽可能溶于水尽可能溶于水HH2 2OO2 2在酸性条件下氧化性好在酸性条件下氧化性好证明海带中含有碘，有以下步骤：证明海带中含有碘，有以下步骤：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

19、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海水海水粗盐粗盐精盐精盐NaClNaCl母液母液( (又称苦卤又称苦卤) )多种化工产品多种化工产品1 1、海水：、海水：NaClNaCl，还有，还有CaCa2+2+、MgMg2+2+、SOSO4 42-2-、BrBr等。等。2 2、海带海带提碘：提碘：海带海带海带灰海带灰(I (I) )滤渣滤渣滤液滤液灼烧灼烧加水溶解加水溶解过滤过滤酸化酸化双氧水双氧水I I2 2淀淀粉粉变变蓝蓝氧化氧化I I I I2 2，有，有HH2 2OO2 2( (最好，没有引入杂质最好，没有引入杂质) ) 、ClCl2 2、BrBr2 2 2I 2I + 2H+ 2H+ + + H+ H2 2OO2 2 = I