高一化学开发利用金属矿物和海水资源(1)

1、第四章第四章 化学与自然资源的开发与化学与自然资源的开发与利用利用第一节第一节 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一、金属矿物的开发利用一、金属矿物的开发利用黄铜矿黄铜矿赤铁矿赤铁矿铝矿铝矿锰矿锰矿钨矿钨矿锌矿锌矿一、金属矿物的开发利用一、金属矿物的开发利用1 1、金属元素的存在、金属元素的存在 除了金、铂等极少数金属外，绝大多数金属除了金、铂等极少数金属外，绝大多数金属以化合物的形式存在于自然界。以化合物的形式存在于自然界。2 2、金属的冶炼、金属的冶炼 冶炼金属的实质是用还原冶炼金属的实质是用还原的方法使金属化合物中的金属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

2、。离子得到电子变成金属原子。n+n+M M得电子得电子M M（被还原）（被还原）+n+nM M矿石中的金属是矿石中的金属是: :分析分析: :得得电子电子, , 被还原被还原化合态化合态M M0 0K Ca Na Mg Al Zn Fe Sn Pb(H)Cu Hg Ag Pt AuK Ca Na Mg Al Zn Fe Sn Pb(H)Cu Hg Ag Pt Au金属活动性逐渐减弱金属活动性逐渐减弱K Ca Na Mg AlK Ca Na Mg Al Zn Fe Sn Pb(H)Cu Zn Fe Sn Pb(H)Cu Hg AgHg Ag Pt AuPt Au金属活动性不同，还原方法金属活动性

3、不同，还原方法一样一样吗？吗？热分解法热分解法: :适用于金属活动性顺序表中适用于金属活动性顺序表中氢以氢以后后的金属冶炼。的金属冶炼。 Hg AgHg Ag热还原法热还原法: :适用于金属活动性顺序表适用于金属活动性顺序表中部中部的的金属冶炼金属冶炼 Zn Fe Sn Pb (H) CuZn Fe Sn Pb (H) Cu 电解法电解法: :适用于钾、钠、钙、铝等适用于钾、钠、钙、铝等活泼金属活泼金属的冶炼。的冶炼。 K Ca Na Mg AlK Ca Na Mg Al物理提取法物理提取法：适用于：适用于极不活泼极不活泼的金属的金属的冶炼。的冶炼。Pt AuPt Au3 3、金属冶炼的方法、

4、金属冶炼的方法简单，实用，节省的原则简单，实用，节省的原则1.1.热分解法热分解法 有些不活泼金属仅用热分解法就能制得。有些不活泼金属仅用热分解法就能制得。 在金属活动性顺序表中，位于氢后面的某些在金属活动性顺序表中，位于氢后面的某些金属的氧化物受热能分解。金属的氧化物受热能分解。冶炼方法的选择原则冶炼方法的选择原则: :2Ag2Ag2 2O = 4Ag + OO = 4Ag + O2 22HgO = 2Hg + O2HgO = 2Hg + O2 2高温高温FeFe2 2O O3 3 + 3CO = 2Fe + 3CO+ 3CO = 2Fe + 3CO2 22.2.热还原法热还原法 多数金属的

5、冶炼过程属于热还原法。多数金属的冶炼过程属于热还原法。 常用的还原剂有常用的还原剂有焦炭、一氧化碳、氢气和活泼金属焦炭、一氧化碳、氢气和活泼金属WOWO3 3 + 3 H+ 3 H2 2 = W + 3H= W + 3H2 2O O高温高温FeFe2 2O O3 3 + 2 Al = 2Fe + Al+ 2 Al = 2Fe + Al2 2O O3 3高温高温MgO + CMgO + C = Mg + CO= Mg + CO高温高温3 3电解法电解法 在金属活动性顺序中，钾、钠、钙、铝等几在金属活动性顺序中，钾、钠、钙、铝等几种金属的种金属的还原性还原性很强很强，这些金属都很容易失去电，这些金

6、属都很容易失去电子，因此不能用一般的方法和还原剂使其从化合子，因此不能用一般的方法和还原剂使其从化合物中还原出来，而物中还原出来，而只能只能用用通电分解其通电分解其熔融盐熔融盐或或氧氧化物化物的方法来冶炼。的方法来冶炼。2Al2Al2 2O O3 3( (熔融熔融)= 4Al + 3O)= 4Al + 3O2 2 电解电解冰晶石冰晶石2NaCl(2NaCl(熔融熔融) = 2Na + Cl) = 2Na + Cl2 2电解电解MgClMgCl2 2( (熔融熔融) = Mg + Cl) = Mg + Cl2 2 电解电解K Ca Na Mg Al Zn Fe Sn PbK Ca Na Mg A

7、l Zn Fe Sn Pb（H H）Cu Hg AgCu Hg Ag电解法电解法热还原法热还原法K Ca Na Mg AlK Ca Na Mg Al Zn Fe Sn PbZn Fe Sn Pb（H H）CuCu Hg AgHg Ag 同种同种金属可以有金属可以有不同不同的冶炼方法的冶炼方法: : 如如 Mg Mg 既既可用可用还原法还原法, , 也可用也可用电解法电解法, , 根据其不同用途选根据其不同用途选择不同的冶炼方法。择不同的冶炼方法。 活泼活泼 中等活中等活 不活泼不活泼（C C、COCO、H H2 2、AlAl等）等）（氧化物、氯化物）（氧化物、氯化物）（氧化物）（氧化物）实验实

8、验4 41 1 铝热反应铝热反应1 1、镁条镁条的作用是什么？的作用是什么？2 2、氯酸钾氯酸钾的作用是什么？的作用是什么？引燃剂引燃剂反应现象反应现象：镁条剧烈燃烧，放：镁条剧烈燃烧，放出大量的热，发出耀眼的白光，出大量的热，发出耀眼的白光，纸漏斗内剧烈反应，纸漏斗被纸漏斗内剧烈反应，纸漏斗被烧穿，有熔融物落入沙中。烧穿，有熔融物落入沙中。FeFe2 2O O3 3+ 2Al = 2Fe + Al+ 2Al = 2Fe + Al2 2O O3 3高温高温铝热剂铝热剂结论：结论：铝是铝是常用常用的的还原剂还原剂，在一定的条件下，在一定的条件下与某些金属氧化物反应，把其中的金属与某些金属氧化物反

9、应，把其中的金属还原还原成成单质单质。FeFe2 2O O3 3 + 2Al = 2Fe + Al+ 2Al = 2Fe + Al2 2O O3 3高温高温其它铝热反应其它铝热反应 高温高温3Co3Co3 3O O4 4 + 8Al = 9Co + 4Al+ 8Al = 9Co + 4Al2 2O O3 33MnO3MnO2 2 + 4Al = 3Mn + 2Al+ 4Al = 3Mn + 2Al2 2O O3 3高温高温CrCr2 2O O3 3 + 2Al = 2Cr + Al+ 2Al = 2Cr + Al2 2O O3 3高温高温铝热反应的应用铝热反应的应用 铝热反应的原理铝热反应的原

10、理可以应用在生产上，可以应用在生产上，如用于如用于焊接钢轨焊接钢轨等。等。在冶金工业上也常用在冶金工业上也常用这一反应原理，使铝这一反应原理，使铝与金属氧化物反应，与金属氧化物反应，冶炼冶炼钒、铬、锰钒、铬、锰等等等等高熔点高熔点金属金属海水水资源的利用海水水资源的利用海水化学资源的利用海水化学资源的利用二、海水资源的开发利用二、海水资源的开发利用1 1、从海水中提取淡水、从海水中提取淡水海水淡化海水淡化 海水淡化的方法主要有海水淡化的方法主要有蒸馏法蒸馏法、电渗析法电渗析法、离子交换法离子交换法等。等。 海水蒸馏原理示意图海水蒸馏原理示意图原理：原理：加热到水的沸点，液加热到水的沸点，液态水

11、变为水蒸气与海态水变为水蒸气与海水中的盐分离，水蒸水中的盐分离，水蒸汽冷凝得到淡水。汽冷凝得到淡水。2 2、海水晒盐（煮海为盐）、海水晒盐（煮海为盐）A 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？ 阅读阅读P P9191实验实验4-2 4-2 化学方程式：化学方程式：2KI + H2KI + H2 2O O2 2 + H+ H2 2SOSO4 4= I= I2 2+ K+ K2 2SOSO4 4 + 2H+ 2H2 2O O海带提碘：海带提碘：海带海带海带灰海带灰溶解过滤溶解过滤灼烧灼烧残渣残渣含含I I- -的溶液的溶液稀稀H H2 2SOSO4 4 H H2 2O

12、 O2 2含含I I2 2的溶液的溶液含含I I2 2的有机溶液的有机溶液萃取萃取证明海带中含有碘，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；在灼烧海带至完全生成灰，停止加热，冷却；在滤液中滴加稀滤液中滴加稀H H2 2SOSO4 4及及H H2 2O O2 2，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、过海带灰转移到小烧杯，加蒸馏水，搅拌、煮沸、过滤滤. .(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

13、步骤是_,_,现象是现象是_, ,反应的离子方程式反应的离子方程式是是_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 思考与交流：思考与交流： 如何将海水中的溴离子转变成溴单质？阅读教如何将海水中的溴离子转变成溴单质？阅读教材材P P9191页资料卡片页资料卡片海水提溴。海水提溴。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ClCl2 2通入空气，通入

14、空气，SOSO2 2吸收吸收通入通入ClCl2 2海水海水蒸发蒸发粗粗盐盐 水、重结晶水、重结晶 精精盐盐母液母液Mg(OH)Mg(OH)2 2 MgCl MgCl2 2 + Ca(OH) + Ca(OH)2 2 = Mg(OH) = Mg(OH)2 2+ CaCl+ CaCl2 2从海水中制金属从海水中制金属镁镁 Mg(OH) Mg(OH)2 2 + 2HCl = MgCl + 2HCl = MgCl2 2 + H+ H2 2O O MgCl MgCl2 2( (熔融熔融) = Mg + Cl) = Mg + Cl2 2 通电通电盐酸、浓缩盐酸、浓缩 MgClMgCl2 2 H H2 2O

15、O 脱水脱水 MgClMgCl2 2 电解电解 MgMg石灰乳石灰乳 CaO CaO 贝壳贝壳水水煅烧煅烧（1 1）海水制盐）海水制盐生产生产 NaClNaCl （2 2） NaClNaCl的水溶液制的水溶液制 NaOHNaOH （3 3）制金属）制金属 NaNa（4 4）制）制 NaNa2 2COCO3 32 NaOH + CO2 NaOH + CO2 2 = Na= Na2 2COCO3 3 + H + H2 2O O 2NaCl2NaCl（熔融）（熔融）= 2Na + Cl= 2Na + Cl2 2电解电解2NaCl+ 2H2NaCl+ 2H2 2O = HO = H2 2 + Cl+

16、Cl2 2 + 2NaOH+ 2NaOH电解电解高仿三星高仿三星g9298 g9298 精仿三星精仿三星g9298 http:/ g9298 http:/ 高仿三星高仿三星g9298 g9298 精仿三星精仿三星g9298 g9298 “ “奥奥你看我这记性，你不说我还差点忘了你看我这记性，你不说我还差点忘了”他指了指我们来时经过的小屋，他指了指我们来时经过的小屋，“就是路边的小屋，走，我们先去看看。就是路边的小屋，走，我们先去看看。” “ “大伯，你忙着吧，这房子我租下了，明天我们就搬过来。大伯，你忙着吧，这房子我租下了，明天我们就搬过来。” “ “真是个爽快的人真是个爽快的人屋子里很乱屋子

17、里很乱我马上去收拾收拾我马上去收拾收拾也不知你还有什么要求也不知你还有什么要求”我的决定让他有点慌乱，说起话来语无伦次。我的决定让他有点慌乱，说起话来语无伦次。 “ “大伯，我是山里来的，只要有个能挡风避雨的屋子，有水有电就足够了。大伯，我是山里来的，只要有个能挡风避雨的屋子，有水有电就足够了。”老伯笑了，老伯笑了，“山里人就是实在山里人就是实在”就这样，我总算在城里有了一个就这样，我总算在城里有了一个“新的家新的家”，过起了我的田园生活。，过起了我的田园生活。樱桃园的主人姓董，天天都在园子里干活，时间长了我们便熟悉起来。上午赶完集，下午没事儿的时候，我就去园子里一边跟他闲聊一边帮他樱桃园的主

18、人姓董，天天都在园子里干活，时间长了我们便熟悉起来。上午赶完集，下午没事儿的时候，我就去园子里一边跟他闲聊一边帮他干点农活。干点农活。一天下午，肖燕做了几个小菜让我去叫董大伯一起来吃。我来到园子里，看见他正在拉枝，我便给他帮起忙来。一天下午，肖燕做了几个小菜让我去叫董大伯一起来吃。我来到园子里，看见他正在拉枝，我便给他帮起忙来。他用布条把树枝固定在木桩上，用果剪整理着树上的枝条。他用布条把树枝固定在木桩上，用果剪整理着树上的枝条。 “ “大伯，这样一根好好端端的枝条怎么也要剪掉？大伯，这样一根好好端端的枝条怎么也要剪掉？”我好奇地问。我好奇地问。 “ “这你就不懂了吧？拉枝是要枝条水平横向生长

19、，让枝叶接受更多的阳光，剪枝则是疏除过密过旺的枝条，以调整树体结构，促进花芽分这你就不懂了吧？拉枝是要枝条水平横向生长，让枝叶接受更多的阳光，剪枝则是疏除过密过旺的枝条，以调整树体结构，促进花芽分化化”他一般一眼地讲起了他管理樱桃树的经验，他一般一眼地讲起了他管理樱桃树的经验，“再说幼树和成年树的管理方法也各不相同再说幼树和成年树的管理方法也各不相同总得说来，树木和人一样，不同时期就要总得说来，树木和人一样，不同时期就要有不同管理方法，如果我们忽视了这些，任其发展下去，树就会枝叶茂盛徒劳无果，人则会走向邪路有不同管理方法，如果我们忽视了这些，任其发展下去，树就会枝叶茂盛徒劳无果，人则会走向邪路”一个普通的老农民通过对树木的管理道出了他对人生成长过程的看法，让我悟出了一个人生的哲理。一个普通的老农民通过对树木的管理道出了他对人生成长过程的看法，让我悟出了一个人生的哲理