811金属矿物和海水资源的开发利用高一化学教学课件（人教版）

高中化学人教版（2019）必修第二册第1课时第一节

自然资源的开发利用

第八章化学与可持续发展金属矿物和海水资源的开发利用

【资料卡片】自然资源与可持续发展

自然资源是人类社会发展不可或缺的自然物质基础，包括土地与土壤资源、矿产资源、生物资源、水资源、能源资源、环境资源等，根据其能否再生可以分为可再生资源和不可再生资源。可持续发展的目标是在满足人类需要的同时，强调人类的行为要受到自然界的制约，强调人类代际之间、人类与其他生物种群之间、不同国家和不同地区之间的公平。它包括经济可椅续发展、社会可持续发展、资源可持续发展、环境可持续发展等方面。化学与生活学习目标重点：1.不同金属的冶炼方法，如加热分解法、电解法、热还原法等，以及对应的原理和典型反应。2.金属矿物资源的综合利用途径。3.以金属矿物为例，理解自然资源开发利用中的环境与发展问题。难点：1.从氧化还原反应的本质理解不同金属冶炼方法的选择依据。2.如何引导学生建立资源有限和可持续发展的观念，将科学知识转化为社会责任感，落实到实际行动中。金属冶炼原理1.金属在自然界中的存在形式2.金属冶炼的原理

将金属从其化合物中还原出来用于生产和制造各种金属材料的过程。得电子，被还原Mn+

M

+ne-3.冶炼金属的步骤采矿→矿石富集→金属冶炼→精炼游离态铂金陨铁化合态金属矿物资源的开发利用从课本中找出获得金属单质的方法有哪些？直接开采热分解法

热还原法电解法为什么不同金属的冶炼方法不同？金属活泼性不同，金属越活泼，越难冶炼KCa

Na

Mg

Al

Zn

Fe

Sn

Pb(H)Cu

Hg

Ag

Pt

Au强弱电解法热还原法热分解法富集法金属矿物资源的开发利用金属冶炼的方法金属冶炼的方法——富集法（物理方法）KCaNaMgAlZnFeSnPb(H)CuHgAgPtAu千淘万漉虽辛苦，吹尽狂沙始到金。美人首饰侯王印，尽是沙中浪底来。

——刘禹锡《浪淘沙》金属矿物资源的开发利用金属冶炼的方法KCaNaMgAlZnFeSnPb(H)CuHgAgPtAu不活泼的金属——热分解法古代炼丹术家葛洪，曾经在他的著作《抱朴子》中记载有“丹砂烧之成水银”。HgS==Hg+S2HgO===2Hg+O2↑加热2Ag2O===4Ag+O2↑加热金属矿物资源的开发利用金属冶炼的方法KCaNaMgAlZnFeSnPb(H)CuHgAgPtAu非常活泼金属冶炼的方法——电解法冶炼钠的方法2NaCl(熔融)===2Na+Cl2↑电解冶炼镁的方法MgCl2(熔融)===Mg+Cl2↑电解冶炼铝的方法2Al2O3(熔融)===4Al+3O2↑电解冰晶石注：①“熔融”不是水溶液。②必须是离子化合物，共价化合物熔融不导电。金属矿物资源的开发利用物质MgCl2MgOAlCl3Al2O3熔点/℃71428521902054冶炼镁时，选择MgCl2还是MgO？冶炼铝时，选择AlCl3还是Al2O3？为什么？金属氧化物熔点高，金属氯化物熔点低，耗能少，成本低。

AlCl3是共价化合物，熔融状态下不导电。注意事项：1、电解熔融状态而不是水溶液2、冰晶石的作用是降低Al2O3的熔点思考：金属矿物资源的开发利用金属冶炼的方法KCaNaMgAlZnFeSnPb(H)CuHgAgPtAu金属冶炼的方法——热还原法还原剂＋金属氧化物氧化物＋金属单质高温H2、焦炭、CO、AlH2O、CO2、Al2O33CO+Fe2O3

3CO2+2Fe

高温金属矿物资源的开发利用★铝热反应现象：镁条剧烈燃烧；铝热剂发生剧烈的反应；反应放出大量的热，并发出耀眼的白光；纸漏斗的下部被烧穿，有熔融物落入沙子

以铝粉和金属氧化物反应获得金属单质的反应。镁条为引燃剂，氯酸钾为助燃剂Fe2O3+2Al2Fe+Al2O3高温金属矿物资源的开发利用应用：①焊接钢轨；②定向爆破；③冶炼熔点高的金属（如钨、钒、铬、锰等）3V2O5+10Al===6V+5Al2O3高温

写出Al和V2O5、MnO2、Cr2O3发生铝热反应的方程式。3MnO2+4Al===3Mn+2Al2O3高温Cr2O3+2Al===2Cr+Al2O3高温铝热剂：

铝和金属氧化物组成的混合物。金属矿物资源的开发利用①_________________________；②开发环保高效的金属冶炼方法；③________________________；④___________________________；⑤使用其他材料代替金属材料。提高金属矿物的利用率

防止金属的腐蚀加强废旧金属的回收和再利用①资源有限且分布不均②金属的冶炼消耗许多能量③金属冶炼造成环境污染④金属腐蚀造成大量损失1）原因：2）措施：合理开发利用金属资源的原因及途径金属矿物资源的开发利用KCaNaMgAlZnFeSnPb(H)CuHgAgPtAu活泼(氧化物、氯化物)中等活泼(C、CO、H2、Al等)不活泼(氧化物)电解法物理法热分解法热还原法火法炼铜(高温冶炼黄铜矿)2CuFeS2+4O2

Cu2S+3SO2↑+2FeO

高温Cu2S+O2

2Cu+SO2↑

高温湿法炼铜Fe+CuSO4

=

FeSO4+Cu

课堂小结金属矿物资源的开发利用1、判断题(1)在自然界中金属元素都以化合态的形式存在(

)(2)利用化合物冶炼金属时，金属元素一定发生还原反应(

)(3)越活泼的金属元素，人类利用的越晚(

)(4)用热还原法冶炼金属时，可以用H2将Mg从化合物中还原出来(

)(5)铝热反应的本质是用铝将比铝活泼性弱的金属从其化合物中置换出来(6)可以通过电解饱和食盐水的方法获取金属钠(

)(7)可以通过电解熔融的MgO和AlCl3来制备金属Mg、Al(

)×√√×√××课堂检测金属矿物资源的开发利用课堂检测

2.在熔融状态下可用Na与KCl反应制金属K：

Na+KCl=K+NaCl。调整合适的温度，可以分离出K单质。已知四种物质的熔、沸点如下：

KNaKClNaCl熔点(℃)63.6597.8770801沸点(℃)774882.91500(升华)1431根据上表数据，用Na与KCl反应制K的适宜温度是(

)A．97.8～770℃ B．770～774℃C．774～882.9℃ D．1413～1500℃C金属矿物资源的开发利用

从太空观察地球，看到地球上有七片陆地“漂浮”在一大片蓝色的海洋之中地球表面海洋面积占到71%，海洋是人类千万年来取之不尽、用之不竭的巨大资源宝库。其中的水资源和其他化学资源具有十分巨大的开发潜力。海水资源的开发利用海水资源水资源化学资源矿产资源生物资源能源空间资源海水资源的特点：分散性广阔性多样性海水资源的分类与特点海水资源的开发利用目的：从海水中提取淡水海水蒸馏原理示意图原理：加热到水的沸点，液态水变为水蒸汽与海水中的盐分离，水蒸汽冷凝得到淡水1）蒸馏法优点：历史最久，技术和工艺比较成熟；缺点：成本较高海水淡化海水资源的开发利用1.海水资源的特点（100页资料卡片）元素种类多

总量很大

富集程度很低2.海水水资源的开发利用（2）海水淡化

海水淡化方

法

蒸馏法

电渗析法

离子交换法（1）海水直接利用--用海水进行循环冷却海水资源的开发利用2）电渗析法+-【原理】离子交换膜，通电后海水中的阳离子和阴离子在电场的作用下渗出膜外海水淡化海水资源的开发利用3、离子交换法阳离子交换树脂:HR+Na+=NaR+H+阴离子交换树脂:ROH+Cl—=RCl+OH—阳离子交换树脂H++OH-=H2O阴离子交换树脂阳离子交换树脂阴离子交换树脂海水淡化海水资源的开发利用海水制盐浓缩海水

盐田法(太阳能蒸发法)蒸发池日晒风吹蒸发水分结晶池继续日晒风吹成为过饱和溶液,析出晶体蒸发结晶粗盐母液这里的“母液”也叫“苦卤”，含有高浓度的K+、Mg2+、Br-和SO42-等，可从中提取多种化工原料。海水日晒制盐海水资源的开发利用海水制盐拓展链接——结晶①定义：在一定条件下,溶液中的溶质以晶体的形式从溶液中析出的过程不饱和溶液→饱和溶液→过饱和溶液→晶体析出蒸发结晶(蒸发溶剂)降温结晶(冷却热饱和溶液)②方法海水资源的开发利用课堂检测A溶液：NaCl(含少量KNO3)；提纯NaCl的方法是

。B溶液：KNO3(含少量NaCI)；提纯KNO3的方法是

。蒸发结晶、趁热过滤冷却结晶海水资源的开发利用海水提溴③海水提溴（吹出法）Br-Br2?海水资源的开发利用【思考与讨论】请绘制出运用“吹出法”从海水中制备溴的工业流程图？浓缩海水(Br-)①吹出塔空气酸和氯气吸收塔水SO2②HBr溶液蒸馏塔氯气③溴蒸气液溴2Br-+Cl2=2Cl-+Br2Br2+SO2+2H2O=H2SO4+2HBr2HBr+Cl2=2HCl+Br2海水资源的开发利用贝壳——CaO——Ca(OH)2苦卤

Mg(OH)2

MgCl2溶液试剂2

MgCl2·6H2O操作B

无水MgCl2

Cl2

Mg

电解海水

提取粗盐试剂1操作A在HCl气流中脱水思考1:流程中试剂1可能是_____，充分反应后进行的操作A是____。思考2:试剂2可能是_____，操作B是_________过滤、洗涤、干燥。煅烧水操作C过滤过量的稀盐酸碱液蒸发浓缩冷却结晶含Mg2+等石灰乳思考3:操作HCl气流的作用是

。抑制氯化镁与水发生反应思考4:该流程中的试剂1是否可用石灰乳？为什么？

（从实际生产的成本考虑）海水提镁海水资源的开发利用课堂检测(1)海洋约占地球表面积的71%，因此地球不缺水，人类可以任意使用，不用节约(

)(2)海水淡化的方法中，蒸馏法成本最低(

)(3)海水中含量最多的两种元素为Na元素和Cl元素(

)(4)可以通过电解饱和食盐水的方式获取金属钠和氯气(

)(5)从溴化钾中获取单质溴发生了氧化还原反应(

)(6)除了从海水中获取淡水和化学物质外，其他就没有什么价值了(

)×××××