海水资源的开发利用

第一节开发利用金属矿物和海水资源第四章化学与自然资源的开发利用赤铁矿Fe2O3

黄铁矿FeS2

天然金Au天然铂Pt辰砂HgS磁铁矿Fe3O4思考：金属元素在自然界中的存在形态？

黄铜矿CuFeS2菱镁矿MgCO3铝土矿Al2O3

胆矾CuSO4·5H2O方铅矿PbS辉铜矿Cu2S思考：金属元素在自然界中的存在形态？

1、金属元素的存在一金属矿物的开发利用思考：金属元素在自然界中的存在形态？

游离态：如Au、Pt等不活泼金属；化合态：绝大多数金属，如：K、Na、11111111Ca、Mg、Zn、Fe、Cu等；

C+2CuO==CO2↑+2Cu高温铜是人类第一种大量使用的金属，结束了漫长的“石器时代”。铜镜汉武帝时铜币先秦刀币在公元前6000年到7000年左右，人类开始迈进了象征古代文明开端的“铜器时代”。资料卡片Cu2(OH)2CO3

＝2CuO+H2O+CO2↑(孔雀石)Cu2S+O22Cu+SO2高温人类最早是在由天而降的陨石中获得单质铁的，陨石中含铁量高达90%以上。古代阿拉伯人曾传说“天上的金雨落进沙漠里变成了黑色的铁”。济南陨铁新疆陨铁莒南铁牛石铁陨石反应原理:

Fe2O3＋3CO2Fe＋3CO2高温铁矿石焦炭空气石灰石主要原料：电解槽2Al2O3

(熔融)4Al＋3O2↑电解冰晶石反应原理:得电子，被还原Mn+

M

+ne-将金属从其化合物中还原出来，使之转变为单质的过程。2、金属冶炼冶炼金属的步骤：矿石富集→金属冶炼→精炼工业上如何冶炼铝和铁?为什么铁和铝的冶炼方法不同？金属越活泼，越难冶炼电解法还原法

Fe2O3＋3CO2Fe＋3CO2高温2Al2O3

(熔融)4Al＋3O2↑电解冰晶石金属活动性顺序KCaNaMgAlZnFeSnPb(H)CuHgAgPtAu金属活动性逐渐减弱金属离子的得电子能力逐渐增强电解法热还原法热分解法3、金属冶炼方法的确定—由金属活泼性决定KCaNaMgAl

ZnFeSnPb（H）Cu

HgAg弱强因为金属离子的得电子能力不同，所以冶炼方法不同。得电子，被还原Mn+

M

+ne-（2）热分解法适合一些不活泼金属(一般是H后的金属

)冶炼金属的几种方法（1）物理提取法：适用于极不活泼的金属——Pt、Au2HgO2Hg＋O2↑加热2Ag2O4Ag＋O2↑加热4、（3）电解法MgCl2(熔融)Mg＋Cl2↑电解2NaCl(熔融)2Na＋Cl2↑电解2Al2O3(熔融)4Al＋3O2↑电解冰晶石铝土矿适合一些非常活泼金属（Zn前金属）（常用的还原剂有：焦炭、CO、H2

等）（4）热还原法（Zn—Cu中等活泼金属）

Fe2O3＋3CO2Fe＋3CO2高温2CuO+C2Cu+CO2高温高炉炼铁主要反应WO3+3H2W+3H2O高温

常用的还原剂还有哪些?阅读课本89页实验4—1，并且思考以下问题实验验证：1该反应的反应物是什么？2镁条的作用是什么？

kClO3的作用是什么？5该反应是吸热反应还是放热反应？3纸漏斗为什么要打湿并剪孔？4蒸发皿为什么要盛沙子？实验操作：

实验现象：1.用两张圆形滤纸，分别折叠成漏斗状，将其中一个取出，在底部剪一个孔，用水润湿，再跟另一个漏斗套在一起，使四周都有四层。2.取一张圆形滤纸，倒入氧化铁粉沫，再倒入铝粉，将两者混合均匀。3.架上铁圈，下面放置盛沙的蒸发皿，把混合物放在纸漏斗中，上面加少量氯酸钾，并在混合物中间插一根砂过的镁条，点燃镁条，观察发生的现象。镁条剧烈燃烧，火花四溅，放出大量的热，同时纸漏斗被烧穿，有灼热熔融物落入沙中，待熔融物冷却后变黑色固体。解决问题1这个反应的反应物是什么？2镁条的作用是什么？kClO3的作用是什么？5该反应是吸热反应还是放热反应？3纸漏斗为什么要打湿并剪孔？4蒸发皿为什么要盛沙子？1铝粉，氧化铁2引燃，提供高温

助燃，提供氧气3让熔融物易于落下4防止高温的熔融物使蒸发皿炸裂5该反应为放热反应反应原理：Fe2O3+2Al2Fe+Al2O3高温铝热剂：铝粉和某些金属氧化物（Fe3O4、Cr2O3、V2O5等）组成的混合物。铝热反应：铝热剂在高温条件下发生剧烈反应并放出大量的热的化学反应，称作铝热反应。铝热反应的用途：1冶炼难熔金属，如钒、铬、锰等：3MnO2＋4Al2Al2O3＋3Mn高温Cr2O3+2Al2Cr+Al2O33Co3O4+8Al9Co+4Al2O3高温高温铝＋某些金属氧化物Al2O3＋金属高温铝热反应的应用：铝热反应应用冶炼难熔的金属焊接钢轨（冶练常用的还原剂有：焦炭、CO、H2

、Al等活泼金属）KCaNaMgAl

ZnFeSnPb(H)Cu

HgAgPtAu电解法热还原法热分解法物理提取法冶炼金属的几种方法二、合理开发和利用矿物资源的途径：（1）废旧金属回收；（2）矿物资源保护；（3）寻找金属替代品。金属铝的回收与利用（1）节约矿物资源；（2）节约能源；（3）减少环境污染（1）废旧钢铁用于炼钢；（2）废铁屑用于制铁盐；（3）定影液用于回收银回收金属的实例：回收金属的意义：海水资源的开发利用为什么中菲在黄岩岛问题上互不相让?黄岩岛四周为距水面0.5米到3米之间的环形礁盘，礁盘周缘长55公里，面积150平方公里，礁盘外形呈等腰直角三角形，其内部形成一个面积为130平方公里、水深为10-20米的湖。黄岩岛是周边数十万平方公里海域内唯一露出水面的礁盘，是重要的海上通道，具有重要的战略地位，而且水产资源十分丰富。问题与讨论：海洋生物资源海洋油、气开发大陆架的浅海海底：石油、天然气、煤、硫、磷等近岸带的滨海砂矿：砂、贝壳等建筑材料和金属矿产多数海盆中：深海锰结核海底矿产资源水资源和化学资源21世纪人类将重点开发海洋资源。

含80多种元素，以H、O、Cl、Na、Mg、S、Ca、K等较多。被称为“元素的故乡”。海水中铀多达45亿吨是已知陆地铀矿储量的4500倍。氘有50亿吨足够人类用上千万年海水中的化学资源1.海水资源的利用①蒸馏法（最先使用，技术成熟，但成本高）②电渗析法（成本低，但未能大量生产）③离子交换法（正迅速发展，但需要不断更新离子交换树脂）（1）海水的淡化：海水中的水109

亿吨占地球总水量97%（3%在陆地、淡水）太阳能蒸发装置原理：加热到水的沸点，水变为水蒸气与盐分离，水蒸汽冷凝得到淡水

海水蒸馏原理示意图加入沸石或碎瓷片液体体积不超过烧瓶体积1/3加水，下进上出蒸馏适用于分离哪些混合物？（2）海水晒盐（煮海为盐）粗盐中的杂质：泥沙、Ca2+、Mg2+、SO42-除杂试剂：①Na2CO3②NaOH③BaCl2试剂加入顺序：②③①\\③②①\\③①②基本原则：先加BaCl2,后加Na2CO3知识回顾海水中提取NaCl最后加盐酸除CO32－、OH－。元素总储量大，富集程度低2.化学资源的利用海水中除了水以外，还含有80多种元素。海带中的碘按含量计：含O、H及Cl、Na、S、C、F、B、Br、Sr共13种元素的质量占总量的99%，其余1%多种含量微少的元素。⑷加氧化剂怎样知道有碘单质生成呢？⑵I—具有什么性质？⑴海带中的碘元素以什么形式存在？⑶怎样才可以把I-转化为I2

？实验探究：检测海带中的碘元素实验方法1、取约3克的干海带，用刷子去净其表面上的附着物，把海带剪碎后，用适量酒精浸湿，放入坩埚中2、把泥三角放在铁三脚架上，将坩埚放在泥三角上，点燃酒精灯将海带灼烧至完全成灰，停止加热，使海带冷却至室温。3、将海带灰转移到小烧杯中，加入约10mg蒸馏水，搅拌，煮沸2-3min，过滤4、在滤液中滴入几滴3mol/L的稀硫酸再加入约1ml3%的H2O2，观察现象5、再向溶液中加入几滴淀粉溶液，再观察现象实验现象：加入H2O2后，溶液由无色变为深黄色，再加入淀粉溶液后，溶液又变为深蓝色化学方程式：2KI+H2O2+H2SO4=I2+K2SO4+2H2O1、灼烧的作用是什么？思考与交流将干海带高温灼烧，使有机物转化为CO2和H2O，呈气态逸散。坩埚、坩埚钳、三角架、泥三角、酒精灯2、灼烧海带时用到哪些仪器？3、水浸时常常要将悬浊液煮沸2~3min，目的是什么？加快碘化物在水中的溶解，以使灰烬中的I-尽可能多的进入溶液。

灼烧H2O2（H+）淀粉CCl4过滤溶解③紫红色蓝色海带滤液I-碘水海带灰①②④⑤(1)海带提取碘单质流程I2蒸馏AgBr----胶卷、相纸的感光材料汽油抗震剂溴钨灯红药水抗生素杀虫剂催泪弹镇静剂含溴化合物有广泛的用途地球上99%以上的溴蕴藏在大海中,以Br-形式存在，因此溴又被称为“海洋元素”。海水中溴的提取是将Br-转变为Br2是海水提溴中关键的化学反应。液溴(Br2)(2)海水中提取Br21、海水中溴离子的浓度很低，怎么办？2、如何将Br-变成溴单质？3、如何将Br2从水中分离出来？4、如何对分离出来的溴进行提纯?阅读P91资料卡片浓缩海水Br2HBr溶液Br2通入Cl2①通入空气，SO2吸收②通入Cl2③2H2O+Br2+SO2==H2