第一节 开发利用金属矿物和海水资源

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第四章 化学与可持续发展
第一节 开发利用金属矿物和海水资源
学习目标：
1.掌握金属冶炼的原理和方法
2.了解海水资源开发和利用的前景及化学在其中可以发挥的作用。
3.通过学习自然资源的合理开发与利用，培养环保意识和节约意识。
学习重点、难点：
金属冶炼的一般原理及冶炼方法、从海水中提取溴、碘的原理
教学过程：
一、金属矿物的开发利用
1.金属在自然界中的存在形式
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。
2.金属的冶炼
金属冶炼是工业上将金属从含有金属元素的矿石中还原出来的生产过程。金属的活动性不同，可以采用不同的冶炼方法。总的说来，金属的性质越稳定，越容易将其从化合物中还原出来。金属冶炼的方法主要有：
⑴热分解法：对于 金属，可以直接用 方法将金属从其化合物中还原出来，例如： ＿HgO ＿Ag2O
⑵热还原法：在金属活动性顺序表中处于 位置的金属，通常是用还原剂（ 、
、 、 等）将金属从其化合物中还原出来，例如：
Fe2O3 ＋ CO WO3 ＋ H2
ZnO ＋ C MgO ＋ C
【演示实验】课本P89实验4-1
实验现象：
化学反应方程式：
⑶电解法：活泼金属较难用还原剂还原，通常采用电解熔融的金属化合物的方法冶炼活泼金属，例如： 2NaCl（熔融） 2Na+Cl2↑ MgCl2（熔融）
2Al2O3（熔融）
⑷其他方法：湿法炼铜： ；
火法炼铜： 。
【练习1】冶炼金属一般有下列四种方法：①焦炭法，②水煤气（或H2或CO）法，③活泼金属置换法，④电解法，四种方法在工业上均有应用。古代有（Ⅰ）火烧孔雀石〔Cu2(OH)2CO3〕法炼铜，（Ⅱ）湿法炼铜，现代有（Ⅲ）铝热法炼铬，（Ⅳ）从光卤石（KCl MgCl2 6H2O）中炼镁。对它们的冶炼方法分析不正确的是（　 ）
A.（Ⅰ）用① B.（Ⅱ）用② C．（Ⅲ）用③ D．（Ⅳ）用④
3.有效利用金属资源的途径
提高金属矿物的 ，减少金属的 ，加强金属资源的 ，使用
代替金属材料。
二、海水资源的开发利用
1.海水资源的开发的方案
⑴从海水中提取淡水－海水淡化，海水淡化的方法主要有 法、 法、 法等。⑵海水制盐
⑶从海水中提取 、 、 、 等化工产品
⑷从海水中获取 作为核能开发的重要原料
⑸从海水中获取其他物质和能量
2.从海水中提取物质的方法
海水中含有的各种元素的特点：种类多，总储量大，富集程度低。因此，从海水中提取物质需要解决物质的富集的问题。例如：
⑴从海水中提取溴的主要工艺流程
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 转化为 ：
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以达到
的目的。化学反应方程式： ＿Br2 ＋ ＿SO2 ＋ ＿H2O＝
④向吸收塔内的溶液中通入适量的氯气（反应方程式）：
⑤用四氯化碳（或苯）萃取吸收塔内的溶液中的溴单质
⑵进行从海带中提取碘实验的反应原理及应注意的问题
①反应原理：海带中的碘元素主要以I－的形式存在，提取时用适当的氧化剂将其氧化成I2，再萃取出来。如用H2O2做氧化剂，反应的离子方程式是：
②实验注意事项
海带不要用水洗，以免洗去海带中的碘；用干海带易于燃烧；灼烧海带的地方要注意通风。
3.新型能源的开发
和 是核能开发的重要原料。 和 是有待开发的新型能源。
知能检测：
1.我国古代的湿法冶金术是世界闻名的。我国在世界上最先应用湿法冶金术冶炼的金属是（ ）
A.Fe B.Cu C.Ag D.Hg
2.在冶金工业上，均不能用化学还原剂制得的一组金属是（ ）
A.Na Mg Al B.Na K Zn Fe
C.Zn Fe Cu Ag D.Mg Al Zn Fe
3.下列冶炼方法中，可将化合物中的金属元素还原为金属单质的是（ ）
A.加热Al2O3 B.加热CaCO3
C.电解熔融NaCl D.氯化钠与铝粉高温共热
4.铝能用于冶炼难熔的金属（如：钒、铬、锰等），这是因为铝具有什么性质 （ ）
A.金属性和非金属性 B.导电性
C.熔点低 D.还原性，在冶炼反应中放出大量热
5.下列金属冶炼的反应原理，错误的是 （ ）
A.2NaCl（熔融） 2 Na+Cl2↑ B.MgO+H2 Mg+H2O
C.Fe3O4+4CO 3Fe+4CO2 D.2HgO 2Hg+O2↑
6.镁及其合金是一种用途很广的金属材料，目前世界上60%的镁是从海水中提取的。主要步骤如下：


⑴为了使MgSO4转化为Mg(OH)2，试剂①可以选用 ，要使MgSO4完全转化为沉淀，加入试剂①的量应 ；
⑵加入试剂①后，能够分离得到Mg(OH)2沉淀的方法是 ；
⑶试剂②可以选用 ；
⑷无水MgCl2在熔融状态下通电，该反应的化学方程式为： 。
7.某化学课外小组用海带为原料制取了少量的碘水。现有CCl4从碘水中萃取碘并用分液漏斗分离出两种溶液。其实验操作可分解为如下几步：
(A)把盛有溶液的分液漏斗放在铁架台的铁圈中； (B)把50mL碘水和15mLCCl4加入分液漏斗中，并盖好玻璃塞； (C)检验分液漏斗活塞上的玻璃塞是否漏液； (D)倒转漏斗用力振荡，并不时旋开活塞放气，最后关闭活塞，把分液漏斗放正； (E)旋开活塞，用烧杯接收溶液； (F)从分液漏斗的上口倒出上层水溶液； (G)将漏斗上口的玻璃塞打开，使凹槽对准小孔； (H)静置，分层。
⑴正确的操作顺序是：_____→_____→_____→ (A) → (G) →_____→ (E) → (F)。(填写字母编号)
⑵上述(E)步骤的操作应注意：__________ __________ ________________ ___
_ ；
上述(G)步骤操作的目的是：______________ ____________________________ __ _。
⑶能用CCl4萃取碘的原因是_________ _________________________________。
⑷下列物质，不能用作从溴水中萃取溴的溶剂的是__________。
A.苯 B.四氯化碳 C.酒精 D.碘化钾

电解
冰晶石
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