化学人教版（2019）必修第二册8.1.1金属矿物、海水资源的开发利用（共17张ppt）

(共17张PPT)
第八章　化学与可持续发展
第一节　自然资源的开发利用
第1课时　金属矿物、海水资源的开发利用
学习目标
CONTENT
01
02
03
04
通过金属冶炼原理的学习和冶炼方法的归纳，理解氧化还原反应在金属矿物开发中的应用，构建金属冶炼的思维模型
通过铝的冶炼，认识合理开发和利用金属资源的重要性和必要性
以海水资源中的氯化钠为原料，构建物质间的转化关系的思维导图
通过海水提溴工艺流程图的设计分析，形成工业上提取物质的一般思路和方法，培养学生模型认知和证据推理的能力
知识点一、金属矿物的开发利用
1.金属元素的存在：
除了金、铂等极少数金属外，绝大多数金属以化合物的形式存在于自然界。
是用还原的方法使金属化合物中的金属离子得到电子变成金属原子。
n+
M
得电子
M
（被还原）
2 .金属的冶炼
要根据金属的活动性顺序不同，采取不同的冶炼方法
（2）热分解法（适合一些不活泼金属）
（1）物理提取法：适用于极不活泼的金属——Pt、Au
3.金属冶炼的方法
（3）热还原法（适用于大部分金属）
常见的还原剂：焦碳　一氧化碳　氢气等
2HgO 2Hg + O2 ↑
加热
2Ag2O 4Ag + O2 ↑
加热
CuO+H2 Cu + H2O
Fe2O3+3CO 2Fe + 3CO2
高温
（4）热电解法（适合一些非常活泼金属）
拓展视野
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19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 艺不断改进，现在人们已经熟练掌握了从铝土矿（主要成 分是Al2O3，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，铝的价格也一降千丈，走入千家万户。
MgCl2 (熔融) Mg + Cl2 ↑
电解
2Al2O3 (熔融) 4Al + 3O2 ↑
冰晶石
电解
2NaCl (熔融) 2Na + Cl2 ↑
电解
4.铝热反应
反应现象：镁条剧烈燃烧，放出大量热，发出耀眼白光，纸漏斗内剧烈反应，纸漏斗被烧穿，有熔融物落入沙中。
Fe2O3+2Al ==== 2Fe + Al2O3
高温
铝热剂
3MnO2+4Al ==== 3Mn+ 2Al2O3
高温
Cr2O3+2Al ==== 2Cr + Al2O3
高温
3Co3O4+8Al ==== 9Co + 4Al2O3
高温
其他的铝热反应：
铝热反应的应用： (1)焊接钢轨， (2)冶炼金属。
铝——还原剂
（活泼金属——可作还原剂）
5.合理开发和利用矿物资源
合理开发和利用矿物资源，主要途径有：
(1)提高金属矿物的利用率
(2)减少金属的使用量
(3)加强金属资源的回收和再利用
(4)使用其他材料代替金属材料
金属铝的回收与利用
知识点二、海水资源的开发利用
1.海水淡化
海水淡化的方法主要有蒸馏法、电渗析法、离子交换法等。
海水蒸馏原理示意图
原理：
加热到水的沸点，液态水变为水蒸气与海水中的盐分离，水蒸汽冷凝得到淡水。
2.海水制盐
从海水中制得的氯化钠除了供食用，还作为化工原料用于生产烧碱、纯碱、钠、氯气、盐酸等。
盐场工人们在盐田晒盐
收获
3.海水提镁
海水
熟石灰
过滤
Mg(OH)2
盐酸
MgCl2溶液
蒸发浓缩，冷却结晶，过滤
MgCl2.6H2O
HCl干燥气流
加热
MgCl2
熔融
电解
Mg
以海水为原料，写出MgCl2的提取和Mg的制备流程。
请写出有关的化学反应方程式：
Mg(OH)2+2HCl===MgCl2+2H2O
MgCl2 (熔融) Mg + Cl2 ↑
电解
4.海水提溴
操作步骤：
（1）用蒸馏法将海水浓缩。用硫酸将浓缩的海水酸化。
（2）向酸化的海水中通入适量的氯气，使溴离子转化为溴单质。
（3）向含溴单质的水溶液中通入空气和水蒸气，将溴单质吹入盛有二氧化硫溶液的吸收塔内。
（4）向吸收塔中溶液内通入适量的氯气。
（5）用CCl4萃取吸收塔中溶液里的溴单质。
请写出有关的化学反应方程式：
Cl2+2NaBr=Br2+2NaCl
Br2+SO2+2H2O=2HBr+H2SO4
Cl2+2HBr=Br2+2HCl
海水
浓缩酸化
浓缩海水 Br—
通入Cl2
海水
（ Cl— 、Br2 ）
通入空气
吹出溴蒸汽
吸收塔
（SO2吸收剂 ）
反应后
富集溴气
Br—、SO42-
通入Cl2
（ Br2 、 Cl— ）
萃取分液
单质溴
5.海水提碘
海带
海带灰
溶解过滤
灼烧
残渣
含I-的溶液
稀H2SO4
H2O2
含I2的溶液
含I2的有机溶液
萃取
2KI + H2O2 + H2SO4=== I2+ K2SO4 + 2H2O
当堂训练
1.下列金属适合用热分解法冶炼的是(　　)
A．Na B．Al C．Fe D．Ag
解析：金属活动性顺序表中Al及位于Al之前的金属采用电解法冶炼，位于Al之后Hg之前的金属采用热还原法冶炼，Hg、Ag采用热分解法冶炼，Pt、Au采用富集法来获取，故D正确。
D
当堂训练
2.以下方法可用于工业冶炼金属的是(　　)
A．电解熔融AlCl3获取金属铝 B．电解MgCl2溶液获取金属镁
C．用CO还原铁矿石来获取金属铁 D．电解饱和食盐水来获取金属钠
解析：A项，AlCl3是共价化合物，熔融态不导电，工业上是电解熔融Al2O3获取金属铝，错误；B项，电解熔融MgCl2可以获取金属镁，电解MgCl2溶液得到的是氢氧化镁、氢气和氯气，错误；C项，用CO还原铁矿石来获取金属铁是工业炼铁的原理，属于热还原法，正确；D项，电解饱和食盐水得到的是氢氧化钠、氢气和氯气，电解熔融的氯化钠可以冶炼金属钠，错误。
C
当堂训练
3．许多国家十分重视海水资源的综合利用，不需要化学变化就能够从海水中获得的物质是(　　)
A．氯、溴、碘 B．钠、镁、铝
C．烧碱、氢气 D．食盐、淡水
解析：海水中的各种元素都以化合态存在，要生成单质必然发生化学反应，A、B、C均错。海水晒盐得NaCl，蒸馏海水得淡水只发生物理变化。
D
4.海水开发利用的部分过程如图所示。下列说法错误的是(　　)
A．向苦卤中通入Cl2是为了提取溴
B．粗盐可采用除杂和重结晶等过程提纯
C．工业生产中常选用NaOH作为沉淀剂
D．富集溴一般先用空气和水蒸气吹出单质溴，再用SO2将其还原吸收
当堂训练
解析：A项，海水中通入氯气可置换出溴，正确；B项，粗盐提纯包括溶解、除杂、过滤、结晶、重结晶等，正确；C项，氢氧化钠成本较高，工业上常选用生石灰或石灰水作沉淀剂，错误；D项，先吹出溴再用SO2吸收可实现溴的富集，正确。故选C项。
C