开发利用金属矿物和海水资源(第一课时)

1、化学研究和应用的目标：用已有的化学知识开发利用自然界的物质资源和能量资源，同时创造新物质（主要是高分子）使人类的生活更方便、舒适。在开发利用资源的同时要注意保护环境、维护生态平衡，走可持续发展的道路；建立“绿色化学”理念：创建源头治理环境污染的生产工艺。（又称“环境无害化学”）,满足当代人的需要又不损害后代发展的需求！,化学与自然资源的开发利用,游离态,化合态,正价,金属的冶炼,自然界中的金属大都以化合态存在,用化学的方法把化合态的金属变成游离态,要考虑的问题,矿石的富集,合适的冶炼方法,如何精炼,金属的冶炼,磁铁矿,蓝铜矿,钛合金,铁矿石的开采,金属的冶炼 一、金属的一般性质,2、金属的冶炼

2、步骤： 一般需要三个步骤：第一步是矿石的富集，除去杂质， 提高矿石中有用成分的含量；第二步是冶炼，利用氧 化还原反应原理，在一定条件下，用还原剂把金属矿 石中的金属离子还原成金属单质；第三步是精炼，采 用一定的方法，提炼纯金属。,冶炼方法的选择,简单，实用，节省的原则,1、热分解法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，位于氢后面的某些金属的氧化物受热就能分解。,2HgO = 2Hg + O2,2Ag2O = 4Ag + O2,焦炭,一氧化碳,氢气,铝热反应 实验41,注意观察现象,反应现象：剧烈燃烧，火星四射，沙里有火热熔融物,铝热剂,铝还原剂 （活泼金属可作还原剂）,Fe

3、2O3+2Al = 2Fe + Al2O3,高温,其它铝热反应,3MnO2+4Al = 3Mn+ 2Al2O3,高温,Cr2O3+2Al = 2Cr + Al2O3,高温,3Co3O4+8Al = 9Co + 4Al2O3,高温,铝热反应的应用,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一反应原理，使铝与金属氧化物反应，冶炼钒、铬、锰等,2Al2O3=4Al+3O2 2NaCl=2Na+Cl2,3电解法 在金属活动性顺序中，钾、钠、钙、铝等几种金属的还原性很强，这些金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物中还原出来，而只能用通电分解其熔融盐或氧

4、化物的方法来冶炼。,电解,电解,电解法,热还原法,热分解法,不同金属冶炼方法的选择,K Ca Na Mg Al Zn Fe Sn Pb（H）Cu Hg Ag,一、金属矿物的开发利用,金属元素多以化合态的形式存在于自然界中 怎样将它们转变为金属单质呢？,赤铁矿石,金矿石,原理：应用氧化还原反应，将金属从矿石中还原为金属单质。,1、常见金属的冶炼：,孔雀石,P.89反应式,P.89,是什么原因导致了不同的金属要采用不同的冶炼方法呢 ？,不同的金属离子得到电子的能力不同,2、金属活动顺序与金属冶炼的关系： 金属活动性序表中，位置越靠后，越容易被还原，用一般的还原方法就能使金属还原；金属的位置越靠前，

5、越难被还原，最活泼金属只能用最强的还原手段来还原。（离子）,强,弱,弱,强,电解法,热还原法,热分解法,热分解法,氧化汞,氧化汞分解成氧原子和汞原子,原子结合成汞和氧分子,炼钢炼铁,大多数金属矿石里含有杂质，如石英、石灰等，因此在冶炼金属时首先需要富集矿石。,在富集好的矿石中利用不同方法将金属还原出来，最后进行提纯。,高温,热还原法,电解法,在金属活动性顺序中，钾、钠、钙等几种金属的还原性很强，这些金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物中还原出来，只能用通电分解其熔融盐或氧化物的方法来冶炼。,阳极,阳极,阴极,阴极,【讨论】,为什么人类使用铁器比使用铜器晚？,P.90,金属使用的先后与金属的冶炼的难易有关,【思考与交流】P90,1、目前海底金属资源开发可能遇到的问题,除开发成本比陆地高外，还存在破坏生态环境等问题,3、金属的回收和资源保护,（1）回收金属的意义： 节约矿物资源；节约能源； 减少环境污染,(2)金属开发的主要途径,提高金属矿物利用率 减少金属的使用量 加