f金属矿物和海水资源的开发利用资料.ppt

1、2020/8/30,2020年8月30日星期日,自然资源： 一定时间、地点的条件下能够产生经济价值的以提高人类当前和将来福利的自然环境因素和条件的总称。,可持续发展： 是指满足当前需要而又不剥削子孙后代满足其需要之能力的发展。,尽可能地延长现有资源的可使用年限，保护好自然环境，使子孙后代也能够继续发展和安居乐业,开发利用金属矿物和海水资源,一、金属矿物的开发利用,自然界中的金属元素存在形式,金矿,铂矿,铝土矿,黄铁矿FeS2,黄铜矿 CuFeS2,闪锌矿ZnS,金、铂等极少数金属以 形式存在；绝大多数金属以 形式存在。金属化合物中，金属元素都显 化合价。,1.金属在自然界中的存在形式,游离态,

2、化合态,正,走进人们生活的金属,人类使用的金属材料中金属的存在状态？,纯单质 或 合金,2、金属的冶炼：,定义：把金属矿物中的金属从其化合物中还原出来的过程，在工业上称为金属的冶炼。,本质：利用还原的方法，使金属化合物中的金属阳离子得到电子变成金属原子。 即：Mn+ + ne-M,矿石富集,金属冶炼,金属精炼,步骤:,金属活动性（失电子能力）：,强,弱,K+ Ca2+ Na+ Mg2+ Al3+ Zn2+ Fe2+ （H+）Cu2+ Hg2+ Ag+,阳离子的氧化性（得电子能力）,弱,强,3、冶炼金属的方法,浪淘沙 -刘禹锡 日照澄洲江雾开, 涛金女伴满江隈. 美人首饰侯王印, 尽是沙中海底来

3、.,物理方法：,淘金原理,刚果手工金矿开采,马达加斯加街头淘金者,原理是:金的质量较沙重,在淘去粗沙后,用水银滚动吸附金,水银是已知唯一可以粘附金的物质.,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”,不活泼的金属（如Hg、Ag）用高温加热 分解其氧化物的方法热分解法,热还原法,对于较活泼的金属（Zn、Fe、Sn、Pb、Cu）在加热的条件下，用还原剂将金属从化合物中还原出来。,实验4-1 铝热反应,现象,原理,镁条剧烈燃烧，发出白光，导致混合物 剧烈反应，发出强光，有红热的熔融物生成。,镁条为引燃剂,氯酸钾为助燃剂,哪些现象说明该反应是放热还是吸热？,铝热反应:

4、铝粉与某些金属氧化物粉末(如Fe2O3、MnO2、Cr2O、 V2O5等）的混合物在高温下进行的反应,铝热剂：铝粉与金属氧化物粉末的混合物称为铝热剂。）,应用： (1)焊接钢轨， (2)冶炼金属。冶炼钒、铬、锰等熔点高的金属。,几种热还原法的优缺点,为什么贵为法国皇帝，在当时却不用高贵而亮 丽的银碗，而用色泽要暗得多的铝碗呢？,电解法,K、Ca、Na、Mg、Al还原性太强，只有用电解法 通电分解其熔融氯化物或氧化物的方法来冶炼。,最强力的还原手段,根据下表回答，工业生产电解冶炼金属镁应该选择_作原料， 原因是_ _ _,MgCl2的熔点低，电解设备相对简单,成本低,MgCl2,工业生产电解冶炼

5、金属Al应该选择_作原料，原因是_,Al2O3,AlCl3为共价化合物不导电,有效使用金属 的途径：,4、合理开发和利用矿物资源,、加强金属资源的回收与再利用； 、提高金属矿物的利用率 、减少金属的使用量,课前练习,1、写出金属活动顺序表，并并标明各种冶炼方法 2、写出下列反应的化学方程式： 电解法冶炼铝 电解法冶炼镁 铝热法冶炼铁 湿法炼铜的离子方程式,冶炼金属常用以下几种方法： 用C，CO，H2做还原剂还原，用较活泼金属Na，Mg等还原，铝热法 电解法，热分解法。 下列金属各采用哪种方法还原最佳？ (1)Fe：_； (2)Mg，Al等活泼或较活泼金属_； (3) Hg，Ag等不活泼金属_；

6、 (4)V，Cr，Mn，W等高熔点金属_； (5)K，Rb，Cs，Ti等金属的通常还原方法_。,下列各种冶炼方法中，可制得相应金属的为（） A加热氧化镁 B加热碳酸钙 C电解熔融氯化钠 D氯化钠与铝粉高温共热,C,开发利用金属矿物和海水资源,二、海水资源的开发利用,为什么中日在钓鱼岛问题上互不相让?,问题与讨论：,二、海水资源的开发与利用,钓鱼岛又称钓鱼台，位于中国东海大陆架的东部边缘，在地质结构上是附属于台湾的大陆性岛屿。钓鱼诸岛及其附近海域，不仅蕴藏有大量石油资源，其他方面也有巨大的经济价值。,1、海洋中的资源,（1）海洋石油和天然气,海底石油储藏量约1350亿吨，天然气约140万亿立方米

7、，约占世界 油气总量的45%，目前油气开采量约占全球的30%,1、海洋中的资源,（2）海洋生物,1、海洋中的资源,（3）海洋金属矿藏“液体矿山”,含80多种元素，以氢、氧、 氯、钠、镁、硫、钙、钾等 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,1、海洋中的资源,（4）海洋能源潮汐能,海水的淡化：,（1）海水淡化的途径: 从海水中提取淡水 从海水中分离出盐 （2）海水淡化的方法: 蒸 馏 法 电渗析法 离子交换法,1、水资源的开发利用,电渗析法,（成本低，但未能大量生产）,2、离子交换法,阳离子交换树脂:HR+Na+=NaR+

8、H+ 阴离子交换树脂:ROH+Cl-=RCl+OH- H+OH-=H2O,（目前正迅速发展，但需要不断更新离子交换树脂）,蒸馏法所用的装置及原理,（最先使用，技术成熟，但成本高）,煮 海,为 盐,2、化学资源的开发利用,过滤,蒸发结晶,过量,（1）食盐的提取,海水（含沙） 海水 粗盐,精盐,过滤,蒸发浓缩,(含Ca2+ Mg2+ SO42-),海水 蒸发,母液 含Mg2+,Mg(OH)2, MgCl2 + Ca(OH)2 = Mg(OH)2+ CaCl2,(2)从海水中制金属镁, Mg(OH)2 + 2HCl = MgCl2 + H2O,(3)海水中提取溴的实验空气吹出法,实验方法： （1）用

9、蒸馏法将海水浓缩。用硫酸将浓缩的海水酸化。,海水,浓缩酸化,浓缩海水Br-,通入氯气,海水 Cl- Br2,通入空气水蒸（吹入）,吸收塔 SO2,反应后富集溴,HBr、SO42,通入Cl2,Cl-Br2,分离,Br2,（2）向酸化的海水中通入适量的Cl2，使Br-转化为Br2。,（3）向含Br2的水溶液中通入空气和水蒸气，将Br2吹入盛有SO2溶液 的吸收塔内。转化为HBr,（4）向吸收塔中溶液内通入适量的氯气。用CCl4萃取分液最后经 蒸馏可得液溴,(4) 、从海带中提取碘的实验,海带 海带灰 海带灰悬浊液 含I-的溶液 含I2水溶液 含碘苯溶液 单质碘,灼烧,浸泡, 稀硫酸和H2O2,滴加

10、几滴淀粉溶液,证明有碘单质,灼烧使用的仪器：,酒精灯、三脚架、泥三角、坩埚、坩埚钳,所发生的反应：,H2O2+2I-+2H+ = I2+2H2O,如何证明I2的存在：,过滤,萃取分液,蒸馏,(4) 、从海带中提取碘的实验,1、海水中提取溴的实验空气吹出法,海水,粗盐,苦卤,(1)步骤中用硫酸酸化可提高氯气的利用率，原因是： （2）步骤的化学方程式： （3）步骤、的操作是： ， ， （4）步骤的目的是： ，所发生反应的离子方程式： ，,海水 Cl- Br2,空气吹出,吸收塔 SO2,反应后富集溴,HBr、SO42,通入Cl2,Cl-、Br2,Br2的CCl4溶液,硫酸酸化 通入氯气,Br2,(1)步骤灼烧海带时，除需要三脚架外，还需要的仪器是 ：,（2）步骤的实验操作名称是_；步骤的目的是从 含碘苯溶液中分离出单质碘和回收苯，该步骤的实验操作名称是_。,（3）步骤反应的离子方程式是 _。,（4）请设计一种检验提取