高一化学开发利用金属矿物和海水资源人教版必修二

1、会计学1高一化学开发利用金属矿物和海水资源高一化学开发利用金属矿物和海水资源人教版必修二人教版必修二第1页/共83页 第一节第一节开发利用开发利用金属矿物和海水资源金属矿物和海水资源第2页/共83页 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金属矿物的开发利用第3页/共83页人类最早发现和应用的金属分别是：人类最早发现和应用的金属分别是：第4页/共83页Cu2（OH）2CO3 = 2CuO + H2O + CO2 C + 2CuO = CO2 + 2Cu高温高温铜铜是人类第一种大量使用的金属是人类第一种大量使用的金属，结束了漫长的，结束

2、了漫长的“石器时代石器时代”. 在公元前在公元前6000年到年到7000年左右，年左右，人类开始迈进了象征古代文明开人类开始迈进了象征古代文明开端的端的“铜器时代铜器时代”。铜铜 镜镜汉武帝时铜币汉武帝时铜币先秦刀币先秦刀币第5页/共83页这是英法联军洗这是英法联军洗劫焚毁世界建筑劫焚毁世界建筑史上最杰出的园史上最杰出的园林林圆明园后圆明园后，被劫掠到国外，被劫掠到国外的珍贵文物的珍贵文物铜虎头铜虎头，2000年年在香港被拍卖。在香港被拍卖。由中国派员出高由中国派员出高价将其赎回。价将其赎回。记住我们的国耻：中国还有上百万件珍贵记住我们的国耻：中国还有上百万件珍贵文物流失海外文物流失海外第6页

3、/共83页 我国古代炼铁工业长期领先于世界，我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洲最早的英国直到500年后（相当于清朝年后（相当于清朝乾隆末年），才掌握这一技术。乾隆末年），才掌握这一技术。古代中国劳动人民用木炭炼铁古代中国劳动人民用木炭炼铁第7页/共83页 冶炼金属的实质是用冶炼金属的实质是用还原的方法还原的方法使金属化合物中的使金属化合物中的金属离子得到金属离子

4、得到电子变成金属原子。电子变成金属原子。 将金属从其化合物中将金属从其化合物中还原出来还原出来用用于生产和制造各种金属材料的过程于生产和制造各种金属材料的过程在工业上称为在工业上称为金属的冶炼金属的冶炼。M n+ne-=M第8页/共83页金属活动性顺序金属活动性顺序K 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金属离子的得电子能力逐渐增强金属离子的得电子能力逐渐增强第9页/共83页1、热分解法、热分解法（适合一些不活泼金属）（适合一些不活泼金属）2HgO = 2Hg + O2 加热加热2Ag2O = 4Ag + O2

5、 加热加热2、物理提取法：适用于极不活泼的、物理提取法：适用于极不活泼的金属金属Pt、Au第10页/共83页3、热还原法（适用于大部分金属）、热还原法（适用于大部分金属）CuO+H2 = Cu + H2O高温高温Fe2O3+3CO = 2Fe + 3CO2 高温高温第11页/共83页铝热反应铝热反应实验实验41 注意观察现象注意观察现象铝热我的文档化学新课程教学文件高中必修2第四章化学与自然资源的开发利用超华丽的铝热反应（流畅）（流畅）_352x272_2.00M_h.264.flv反应第12页/共83页反应现象：镁条剧烈燃烧，放出大量的热镁条剧烈燃烧，放出大量的热，发出耀眼的白光，纸漏斗内，

6、发出耀眼的白光，纸漏斗内剧烈反应，剧烈反应，纸漏斗被烧穿，有熔融物落入沙中。纸漏斗被烧穿，有熔融物落入沙中。Fe2O3+2Al = 2Fe + Al2O3高温高温1 1、镁条的作用是什么？、镁条的作用是什么？2 2、氯酸钾的作用是什么？、氯酸钾的作用是什么？铝热剂铝热剂结论：结论：铝也是还原剂，在一定的条件下与某铝也是还原剂，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。质。所以一些活泼的金属也可作还原剂。问题问题引燃剂引燃剂第13页/共83页反应现象：剧烈反应，发出强光，纸漏斗被烧穿，沙子上落有黑色铁珠。Fe

7、2O3+2Al = 2Fe + Al2O3高温高温其其它它铝铝热热反反应应 3MnO2+4Al = 3Mn+ 2Al2O3高温高温Cr2O3+2Al = 2Cr + Al2O3高温高温3Co3O4+8Al = 9Co + 4Al2O3高温高温第14页/共83页铝热反应的应用铝热反应的应用 铝热反应的原理可以应用在生产上，如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，冶一反应原理，使铝与金属氧化物反应，冶炼钒、铬、锰等炼钒、铬、锰等第15页/共83页 由于早期炼铝十分困难，所以铝的价格十分昂贵，一度超

8、越金银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。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 艺不断改进艺不断改进，现在人们已经熟练掌握了从铝土矿（，现在人们已经熟练掌握了从铝土矿（主要成主要成 分是分是Al2O3，当然还是有很，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。一降千丈，走入千家

9、万户。第16页/共83页4、电解法（适合一、电解法（适合一些非常活泼金属些非常活泼金属） MgCl2 (熔融熔融) = Mg + Cl2 电解电解2Al2O3 (熔融熔融) = 4Al + 3O2 电解电解冰晶石冰晶石2NaCl (熔融熔融) = 2Na + Cl2 电解电解助融剂助融剂第17页/共83页K Ca Na Mg Al Zn Fe Sn Pb (H) Cu Hg AgPt Au电解法电解法热还原法热还原法热分解法热分解法物理提取法物理提取法第18页/共83页小结：小结：（1）热分解法和电解法适用于金属活动）热分解法和电解法适用于金属活动顺序中氢以后的金属冶炼或精炼。顺序中氢以后的金

10、属冶炼或精炼。（2）热还原法适用于金属活动顺序中部）热还原法适用于金属活动顺序中部的金属冶炼的金属冶炼（3）电解熔盐或氧化物法选用于钾、钠）电解熔盐或氧化物法选用于钾、钠、钙、铝等活泼金属的冶炼。、钙、铝等活泼金属的冶炼。第19页/共83页K Ca Na Mg Al Zn Fe Sn Pb（H）Cu Hg Ag金属活动性金属活动性：强强弱弱电解法电解法热还原法热还原法热分解法热分解法不同金属冶炼方法的选择不同金属冶炼方法的选择K Ca Na Mg Al Zn Fe Sn Pb（H）Cu Hg Ag第20页/共83页镁在地壳中含量只有镁在地壳中含量只有铝的四分之一，而且铝的四分之一，而且镁比铝更

11、加活泼，所镁比铝更加活泼，所以要想矿物质中获取以要想矿物质中获取镁，代价比铝更高。镁，代价比铝更高。海洋中含有大量的氯海洋中含有大量的氯化镁，海水又咸又苦化镁，海水又咸又苦。咸是因为含有氯化钠，咸是因为含有氯化钠，苦是因为含有氯化镁苦是因为含有氯化镁，同样道理，粗盐易同样道理，粗盐易潮解是因为其中含潮解是因为其中含有较多的氯化镁，有较多的氯化镁，而氯化镁易吸水。而氯化镁易吸水。据估算，假如每年从海水中提据估算，假如每年从海水中提取取1亿吨镁再过一百万年，海亿吨镁再过一百万年，海水中镁的含量也只会从目前的水中镁的含量也只会从目前的0.13%降低到降低到0.12%，即只减，即只减少了万分之一。可谓

12、取之不尽少了万分之一。可谓取之不尽，用之不竭，用之不竭。第21页/共83页1 1、不同的金属，冶炼方法不同、不同的金属，冶炼方法不同n +M得电子得电子M（被还原）（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。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、金属活动 性顺序金属的冶炼性顺序金属的冶炼金属活动金属活动顺序顺序金属失电金属失电子能力子能力 金属离子金属离子的得电子的得电子主要冶炼主要冶炼方法方法K、Ca、Na、Mg、AlZn、Fe、Sn、Pb（H）、）、CuHg、Ag、Pt、Au强强弱弱弱弱强强电解法电解法热还原法热还原法热分解法热分解法第22页/共83页

13、第23页/共83页金属矿物的开发利用第24页/共83页1、下列各种冶炼方法中，可以制得、下列各种冶炼方法中，可以制得 相应金属的是（相应金属的是（ ）A、加热氧化铝、加热氧化铝 B、加热碳酸钙、加热碳酸钙C、电解熔融氯化钠、电解熔融氯化钠 D、氯化钠与铝粉高温共热、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、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：及性质，推测制取下列金属最适宜的方法：Na Zn Hg Au C电解法电解法加热还原法加热还原法加热分解法加热分解法物理提取法物理提取法第25页/共83页二、海水资源的开发和利用海水的.第四章化学与自然资源

14、的开发利用海水的综合利用.DAT综合利用第26页/共83页 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”在一大片蓝色的海洋之中在一大片蓝色的海洋之中海洋是“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 第27页/共83页海洋生物资源海洋生物资源第28页/共83页第29页/共83页第30页/共83页第31页/共83页第32页/共83页含含80多种元素，以氢、氧多种元素，以氢、氧、氯、钠、镁、硫、钙、钾氯、钠、镁、硫、钙、钾等较多。被称为等较多。被称为“元素的元素的故乡故乡”。海水中铀多达海水中铀多达45亿吨亿吨是已知陆地铀

15、矿储量是已知陆地铀矿储量的的4500倍。氘有倍。氘有50亿亿吨足够人类用上千万吨足够人类用上千万年年海水中的化学资源海水中的化学资源第33页/共83页海洋中的矿产资源海洋中的矿产资源第34页/共83页第35页/共83页第36页/共83页第37页/共83页第38页/共83页海水综合利用的重要方向海水综合利用的重要方向 海水综合利用的重要方向是：海水综合利用的重要方向是：海水淡化同海水淡化同化工生产结合、同能源技术结合化工生产结合、同能源技术结合。如从海水中。如从海水中制得的制得的氯化钠氯化钠除食用外，还用作工业原料，如除食用外，还用作工业原料，如生产烧碱、纯碱、金属钠以及氯气、盐酸、漂生产烧碱、

16、纯碱、金属钠以及氯气、盐酸、漂白粉等含氯化工产品。从海水中制取白粉等含氯化工产品。从海水中制取镁、钾、镁、钾、溴溴及其化工产品，是在传统制盐工业上的发展。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。从海水中获得其他物质和能量具有广阔的前景。例如，例如，铀和重水铀和重水目前是核能开发中的重要原料，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。化学在开发略意义。化学在开发海洋药物海洋药物方面也将发挥越方面也将发挥越来越大的作用。来越大的作用。潮汐能、波浪能潮汐能、波浪能等也是越来越等也是越来

17、越受到重视和开发的新型能源。受到重视和开发的新型能源。第39页/共83页第40页/共83页第41页/共83页进进冷却水冷却水 出出第42页/共83页第43页/共83页煮海为盐第44页/共83页第45页/共83页第46页/共83页海水海水浓缩浓缩过滤过滤HClHCl溶液，适量溶液，适量蒸发结晶蒸发结晶NaOHNaOH溶液、溶液、 BaClBaCl2 2溶液、溶液、 NaNa2 2COCO3 3溶液溶液过量过量食盐的提取食盐的提取第47页/共83页第48页/共83页2NaCl + 2H2O 电解电解 H2 + Cl2 + 2NaOH 2NaCl（熔融）（熔融）电解电解 2Na + Cl2 NaCl

18、 +H2O+NH3 +CO2= NaHCO3 + NH4Cl NaHCO3 =H2O+ CO2+Na2CO3 第49页/共83页第50页/共83页第51页/共83页u从海水中制金属镁从海水中制金属镁海水海水蒸发蒸发粗盐粗盐 水、重结晶水、重结晶 精盐精盐母液母液 Mg(OH)Mg(OH)2 2盐酸、浓缩盐酸、浓缩 MgCl2 H2O 脱水脱水 MgCl2 电解电解 Mg MgCl2 + Ca(OH)2 = Mg(OH)2 + CaCl2k Mg(OH)2 + 2HCl = MgCl2 + H2O石灰乳石灰乳 水水 CaO 煅烧煅烧 贝壳贝壳 MgCl2 通电通电 Mg + Cl2 第52页/共

19、83页第53页/共83页第54页/共83页海水中提取溴的实验海水中提取溴的实验实验方法：实验方法：（1）用蒸馏法将海水浓缩。用硫酸将浓缩的）用蒸馏法将海水浓缩。用硫酸将浓缩的海水酸化。海水酸化。（2）向酸化的海水中通入适量的氯气，使溴）向酸化的海水中通入适量的氯气，使溴离子转化为溴单质。离子转化为溴单质。（3）向含溴单质的水溶液中通入空气和水蒸）向含溴单质的水溶液中通入空气和水蒸气，将溴单质吹入盛有二氧化硫溶液的吸收气，将溴单质吹入盛有二氧化硫溶液的吸收塔内。塔内。（4）向吸收塔中溶液内通入适量的氯气。）向吸收塔中溶液内通入适量的氯气。（5）用）用CCl4萃取吸收塔中溶液里的溴单质萃取吸收塔中

20、溶液里的溴单质。第55页/共83页第56页/共83页第57页/共83页第58页/共83页第59页/共83页C点 燃第60页/共83页BD第61页/共83页B DC第62页/共83页B CB C第63页/共83页 C A B第64页/共83页 D A第65页/共83页 A B第66页/共83页 D C第67页/共83页 A D D第68页/共83页Cl22Br2ClBr2 3Br23Na2CO35NaBrNaBrO33CO2 第69页/共83页 B C 选择金属的冶炼方法与金属在自然界中存在的选择金属的冶炼方法与金属在自然界中存在的状态、金属活泼性有关，光卤石中炼镁是指：先状态、金属活泼性有关，

21、光卤石中炼镁是指：先从光卤石中提取从光卤石中提取MgCl2，再电解，再电解MgCl2。 B 第70页/共83页5BrBrO36H Br23H2O 电解法电解法 热还原法热还原法 热分解法热分解法 热还原法热还原法 第71页/共83页Fe3O4 Fe2O33CO 2Fe3CO2 CO2 CO2 C O2C 2COCaCO3 CaOCO2 CaOSiO2 CaSiO3第72页/共83页3Cu+8HNO3（稀）（稀）=3Cu(NO3)2+2NO+4H2O Cu+4HNO3（浓）（浓）=Cu(NO3)2+2NO2+2H2O Cu+2AgNO3=Cu(NO3)2+2Ag 2Cu+O2 2CuO，CuO+

22、2HNO3=Cu(NO3)2+H2O 因为方案、均有因为方案、均有污染大气的有毒气体污染大气的有毒气体NO、NO2生成，方案生成，方案中中AgNO3的价格比的价格比HNO3昂贵。故从环昂贵。故从环境保护和经济效益角境保护和经济效益角度考虑，大量制取硝度考虑，大量制取硝酸铜时，应选用方案酸铜时，应选用方案。第73页/共83页 A第74页/共83页 C 第75页/共83页第76页/共83页这是英法联军洗这是英法联军洗劫焚毁世界建筑劫焚毁世界建筑史上最杰出的园史上最杰出的园林林圆明园后圆明园后，被劫掠到国外，被劫掠到国外的珍贵文物的珍贵文物铜虎头铜虎头，2000年年在香港被拍卖。在香港被拍卖。由中国

23、派员出高由中国派员出高价将其赎回。价将其赎回。记住我们的国耻：中国还有上百万件珍贵记住我们的国耻：中国还有上百万件珍贵文物流失海外文物流失海外第77页/共83页反应现象：镁条剧烈燃烧，放出大量的热镁条剧烈燃烧，放出大量的热，发出耀眼的白光，纸漏斗内，发出耀眼的白光，纸漏斗内剧烈反应，剧烈反应，纸漏斗被烧穿，有熔融物落入沙中。纸漏斗被烧穿，有熔融物落入沙中。Fe2O3+2Al = 2Fe + Al2O3高温高温1 1、镁条的作用是什么？、镁条的作用是什么？2 2、氯酸钾的作用是什么？、氯酸钾的作用是什么？铝热剂铝热剂结论：结论：铝也是还原剂，在一定的条件下与某铝也是还原剂，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些金属氧化物反应，