新人教版高中化学必修二4.1-开发利用金属矿物和海水资源（38张）
文档属性
| 名称 | 新人教版高中化学必修二4.1-开发利用金属矿物和海水资源（38张） |  | |
| 格式 | zip | ||
| 文件大小 | 1.7MB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 人教版（新课程标准） | ||
| 科目 | 化学 | ||
| 更新时间 | 2020-05-08 21:11:55 | ||
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文档简介
(共38张PPT)
*
教学目标
1、了解金属冶炼的实质、方法
2、通过比较不同金属的冶炼，理解不同
活动性的金属冶炼方法不同的原因
3、了解金属的回收利用与资源的保护
自然资源与可持续发展
广义地讲，所谓自然资源，是指在一定时间、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。可持续发展的目标是满足人类需要，强调人类的行为要受到自然界的制约、强调代际之间、人类和其它生物种群之间、不同国家和不同地区之间的公平。它包括经济的可持续发展，社会的可持续发展、资源可持续发展、环境可持续发展和全球可持续发展。
一、金属矿物的开发和利用
请同学们列举出常见金属的名称？
这些金属以何种形式存在于自然界中？
思考：
1、金属冶炼指什么？
2、为什么不同金属的冶炼方法不同？
3、金属活动顺序与金属冶炼有什么关系？
阅读教材P80—81
金属元素种类多，分布广，活动性差
别大，在自然界的存在形式各异，少数不
活泼金属以游离态存在（如金和铂等），
多数金属以化合态存在。人们在生活和生
产中使用的金属材料多是合金或纯金属，
这就需要把金属从矿石中提炼出来，提炼
的过程就是金属的冶炼过程。
金属冶炼是把金属矿石中的金属离子还原成单质的过程，经过三个步骤。
冶炼的步骤：
第一步：矿石的富集：
除去杂质，提高矿石中有用成分含量。
第二步：冶炼：
利用氧化还原反应，在一定条件下，把金属离子还原成单质。
第三步：精炼：采用一定方法，提炼纯金属。
大多数金属矿石里含有杂质，如石英、石灰石等，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。
金属冶炼的方法
1、热分解法
2、电解法
3、热还原法
1、热分解法:适用于金属活动性顺序表中氢以后的金属冶炼。
2、电解法:适用于钾、钠、钙、铝等非常活泼金属的冶炼。
MgO易获得，但MgO的熔点2852、MgCl2的熔点710
3、热还原法:适用于金属活动性顺序表中部的金属冶炼
原理：在高温下发生氧化还原反应，
常用的还原剂有焦炭、一氧化
碳、氢气等。以及一些活泼金
属也可做还原剂，发生置换反应。
实验探究
铝热反应：1、步骤
2、实验现象
3、实验原理
铝热反应
注：1、镁条、氯酸钾的作用：引燃剂
反应现象：
镁条剧烈燃烧，放出一定的热量，使氧化铁粉末和铝粉在较高温度下发生剧烈的反应。反应放出大量的热，并发出耀眼的光芒。纸漏斗的下部被烧穿，有熔融物落入沙中。待熔融物冷却后，除去外层熔渣，仔细观察，可以发现落下的是铁珠
铝热反应的应用
你能总结出铝热反应的规律吗？
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??? 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
3MnO2+4Al === 3Mn+ 2Al2O3
高温
Cr2O3+2Al === 2Cr + Al2O3
高温
3Co3O4+8Al === 9Co + 4Al2O3
高温
2、铝热反应
｛
焊接钢轨
冶炼高熔点的金属
利用热还原法冶炼的金属还有:
(二)、不同金属冶炼方法的选择
K Ca Na Mg Al Zn Fe Sn Pb（H）Cu Hg Ag
电解法
热还原法
热分解法
课本89页表4-1
合理开发和利用矿物资源，主要途径有：
… … … … …
(三)、金属的回收
金属回收的意义
金属回收的实例
镁在地壳中含量只有铝的四分之一，而且镁比铝更加活泼，所以要想矿物质中获取镁，代价比铝更高。
海洋中含有大量的氯化镁，海水又咸又苦。
咸是因为含有氯化钠，
苦是因为含有氯化镁，
同样道理，粗盐易潮解是因为其中含有较多的氯化镁，而氯化镁易吸水。
据估算，假如每年从海水中提取1亿吨镁再过一百万年，海水中镁的含量也只会从目前的0.13%降低到0.12%，即只减少了万分之一。可谓取之不尽，用之不竭。
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
是“历史留给人类的资源储备”
海洋是美丽的，
也是富饶的
海水水资源的利用：
1.海水水资源的利用：海水的淡化
（1）使海水淡化的途径
通过海水中提取淡水或从海水中把盐分离
出去，都可以达到淡化海水的目的。
（2）海水淡化的方法及其特点
海水淡化的方法主要有蒸馏法、电渗析法、
离子交换法等。
其中蒸馏法的历史最久，
技术和工艺也比较完善，
但成本较高。
海水蒸馏原理示意图：
太阳能蒸发海水示意图：
电渗析法和离子交换法是利用离子交换膜进行海水淡化的方法。离子交换膜是一种功能性膜，分为阴离子交换膜和阳离子交换膜，【简称阴膜和阳膜】。
电渗析法是利用电场的作用，强行将离子向电极处吸引，致使电极中间部位的离子浓度大为下降，从而制得淡水的。
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
海水中的化学资源
海洋中的矿产资源
2.海水化学资源的开发利用
海水综合利用的重要方向是：海水淡化同化工生产结合、同能源技术结合。如从海水中制得的氯化钠除食用外，还用作工业原料，如生产烧碱、纯碱、金属钠以及氯气、盐酸、漂白粉等含氯化工产品。从海水中制取镁、钾、溴及其化工产品，是在传统制盐工业上的发展。
从海水中获得其他物质和能量具有广阔的前景。
例如，铀和重水目前是核能开发中的重要原料，从海水中提取铀和重水对一个国家来说具有战略意义。化学在开发海洋药物方面也将发挥越来越大的作用。潮汐能、波浪能等也是越来越受到重视和开发的新型能源。
煮
海
为
盐
从海水中提取NaCl
海水提溴：主要方法是空气吹出法
主要流程
海水
浓缩
酸化
浓缩海水Br-
通入
氯气
海水Cl-Br2
通入空气
水蒸气(吹入)
吸收塔SO2
反应后
富集溴
HBr、SO42－
通入Cl2
Cl-Br2
分离
溴单质
化学方程式：
2NaBr ＋ Cl2 === Br2 ＋2NaCl
Br2 ＋ SO2 ＋ 2H2O === 2HBr ＋ H2SO4
2HBr ＋ Cl2 === Br2 ＋ 2HCl
海带提碘：
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
*
教学目标
1、了解金属冶炼的实质、方法
2、通过比较不同金属的冶炼，理解不同
活动性的金属冶炼方法不同的原因
3、了解金属的回收利用与资源的保护
自然资源与可持续发展
广义地讲，所谓自然资源，是指在一定时间、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。可持续发展的目标是满足人类需要，强调人类的行为要受到自然界的制约、强调代际之间、人类和其它生物种群之间、不同国家和不同地区之间的公平。它包括经济的可持续发展，社会的可持续发展、资源可持续发展、环境可持续发展和全球可持续发展。
一、金属矿物的开发和利用
请同学们列举出常见金属的名称？
这些金属以何种形式存在于自然界中？
思考：
1、金属冶炼指什么？
2、为什么不同金属的冶炼方法不同？
3、金属活动顺序与金属冶炼有什么关系？
阅读教材P80—81
金属元素种类多，分布广，活动性差
别大，在自然界的存在形式各异，少数不
活泼金属以游离态存在（如金和铂等），
多数金属以化合态存在。人们在生活和生
产中使用的金属材料多是合金或纯金属，
这就需要把金属从矿石中提炼出来，提炼
的过程就是金属的冶炼过程。
金属冶炼是把金属矿石中的金属离子还原成单质的过程，经过三个步骤。
冶炼的步骤：
第一步：矿石的富集：
除去杂质，提高矿石中有用成分含量。
第二步：冶炼：
利用氧化还原反应，在一定条件下，把金属离子还原成单质。
第三步：精炼：采用一定方法，提炼纯金属。
大多数金属矿石里含有杂质，如石英、石灰石等，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。
金属冶炼的方法
1、热分解法
2、电解法
3、热还原法
1、热分解法:适用于金属活动性顺序表中氢以后的金属冶炼。
2、电解法:适用于钾、钠、钙、铝等非常活泼金属的冶炼。
MgO易获得，但MgO的熔点2852、MgCl2的熔点710
3、热还原法:适用于金属活动性顺序表中部的金属冶炼
原理：在高温下发生氧化还原反应，
常用的还原剂有焦炭、一氧化
碳、氢气等。以及一些活泼金
属也可做还原剂，发生置换反应。
实验探究
铝热反应：1、步骤
2、实验现象
3、实验原理
铝热反应
注：1、镁条、氯酸钾的作用：引燃剂
反应现象：
镁条剧烈燃烧，放出一定的热量，使氧化铁粉末和铝粉在较高温度下发生剧烈的反应。反应放出大量的热，并发出耀眼的光芒。纸漏斗的下部被烧穿，有熔融物落入沙中。待熔融物冷却后，除去外层熔渣，仔细观察，可以发现落下的是铁珠
铝热反应的应用
你能总结出铝热反应的规律吗？
??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????
??? 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
3MnO2+4Al === 3Mn+ 2Al2O3
高温
Cr2O3+2Al === 2Cr + Al2O3
高温
3Co3O4+8Al === 9Co + 4Al2O3
高温
2、铝热反应
｛
焊接钢轨
冶炼高熔点的金属
利用热还原法冶炼的金属还有:
(二)、不同金属冶炼方法的选择
K Ca Na Mg Al Zn Fe Sn Pb（H）Cu Hg Ag
电解法
热还原法
热分解法
课本89页表4-1
合理开发和利用矿物资源，主要途径有：
… … … … …
(三)、金属的回收
金属回收的意义
金属回收的实例
镁在地壳中含量只有铝的四分之一，而且镁比铝更加活泼，所以要想矿物质中获取镁，代价比铝更高。
海洋中含有大量的氯化镁，海水又咸又苦。
咸是因为含有氯化钠，
苦是因为含有氯化镁，
同样道理，粗盐易潮解是因为其中含有较多的氯化镁，而氯化镁易吸水。
据估算，假如每年从海水中提取1亿吨镁再过一百万年，海水中镁的含量也只会从目前的0.13%降低到0.12%，即只减少了万分之一。可谓取之不尽，用之不竭。
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
是“历史留给人类的资源储备”
海洋是美丽的，
也是富饶的
海水水资源的利用：
1.海水水资源的利用：海水的淡化
（1）使海水淡化的途径
通过海水中提取淡水或从海水中把盐分离
出去，都可以达到淡化海水的目的。
（2）海水淡化的方法及其特点
海水淡化的方法主要有蒸馏法、电渗析法、
离子交换法等。
其中蒸馏法的历史最久，
技术和工艺也比较完善，
但成本较高。
海水蒸馏原理示意图：
太阳能蒸发海水示意图：
电渗析法和离子交换法是利用离子交换膜进行海水淡化的方法。离子交换膜是一种功能性膜，分为阴离子交换膜和阳离子交换膜，【简称阴膜和阳膜】。
电渗析法是利用电场的作用，强行将离子向电极处吸引，致使电极中间部位的离子浓度大为下降，从而制得淡水的。
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
海水中的化学资源
海洋中的矿产资源
2.海水化学资源的开发利用
海水综合利用的重要方向是：海水淡化同化工生产结合、同能源技术结合。如从海水中制得的氯化钠除食用外，还用作工业原料，如生产烧碱、纯碱、金属钠以及氯气、盐酸、漂白粉等含氯化工产品。从海水中制取镁、钾、溴及其化工产品，是在传统制盐工业上的发展。
从海水中获得其他物质和能量具有广阔的前景。
例如，铀和重水目前是核能开发中的重要原料，从海水中提取铀和重水对一个国家来说具有战略意义。化学在开发海洋药物方面也将发挥越来越大的作用。潮汐能、波浪能等也是越来越受到重视和开发的新型能源。
煮
海
为
盐
从海水中提取NaCl
海水提溴：主要方法是空气吹出法
主要流程
海水
浓缩
酸化
浓缩海水Br-
通入
氯气
海水Cl-Br2
通入空气
水蒸气(吹入)
吸收塔SO2
反应后
富集溴
HBr、SO42－
通入Cl2
Cl-Br2
分离
溴单质
化学方程式：
2NaBr ＋ Cl2 === Br2 ＋2NaCl
Br2 ＋ SO2 ＋ 2H2O === 2HBr ＋ H2SO4
2HBr ＋ Cl2 === Br2 ＋ 2HCl
海带提碘：
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