高中化学人教版必修二第四章第一节 开发利用金属矿物和海水资源（共33张ppt）

(共34张PPT)
第四章
化学与自然资源的开发与利用
第一节
开发利用金属矿物和海水资源
一、金属矿物的开发利用
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态存在于自然界。
2、金属的冶炼
冶炼金属的实质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。
矿石中的金属是:
分析:
得电子,
被还原
化合态
K
Ca
Na
Mg
Al
Zn
Fe
Sn
Pb(H)Cu
Hg
Ag
Pt
Au
金属活动性逐渐减弱
K
Ca
Na
Mg
Al
Zn
Fe
Sn
Pb(H)Cu
Hg
Ag
Pt
Au
金属活动性不同，还原方法一样吗？
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。
Hg
Ag
②热还原法:适用于金属活动性顺序表中部的金属冶炼
Zn
Fe
Sn
Pb
(H)
Cu
③电解法:适用于钾、钠、钙、铝等活泼金属的冶炼。
K
Ca
Na
Mg
Al
④物理提取法：适用于极不活泼的金属的冶炼。Pt
Au
3、金属冶炼的方法
简单，实用，节省的原则
1.热分解法
有些不活泼金属(Hg、Ag)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能分解。
冶炼方法的选择原则:
《本草纲目》：水银乃至阴毒物，因火煅丹砂而出
2.热还原法
多数金属的冶炼过程属于热还原法。
常用的还原剂有焦炭、一氧化碳、氢气和活泼金属(铝)
Zn、Fe、Sn、Pb、(H)、Cu、
高炉炼铁
铝热法炼铁
炼铜
火法炼铜
Fe+
CuSO4
===
Cu+
FeSO4
湿法炼铜
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化物的方法来冶炼。
4、物理方法
《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.
Pt、Au
K
Ca
Na
Mg
Al
Zn
Fe
Sn
Pb（H）Cu
Hg
Ag
电解法
热还原法
K
Ca
Na
Mg
Al
Zn
Fe
Sn
Pb（H）Cu
Hg
Ag
活泼
中等活泼
不活泼
（C、CO、H2、Al等）
（氧化物、氯化物）
（氧化物）
热分解法
历史上金属被发现和冶炼利用的顺序
Au、Ag、Cu、
Fe、
Al、
Ti
原因：
越活泼的金属越难冶炼，
熔点越高的金属越难冶炼。
随着社会生产力和科学的发展，
难冶炼的金属才被冶炼出来
古代
现代
铝热反应
1、镁条的作用是什么？
2、氯酸钾的作用是什么？
反应现象：镁条剧烈燃烧，放出大量的热，发出耀眼的白光，纸漏斗内剧烈反应，纸漏斗被烧穿，有熔融物落入沙中。
铝热剂
镁条为引燃剂
氯酸钾为助燃剂
铝热剂：铝与氧化铁的混合物
结论：铝是常用的还原剂，在一定的条件下与某些金属氧化物反应，把其中的金属还原成单质。
其它铝热反应
铝热反应的应用
（1）铝热反应的原理可以应用在生产上，如用于焊接钢轨等。
（2）在冶金工业上也常用这一反应原理，冶炼难熔金属钒、铬、锰等。
1、下列各种冶炼方法中，可以制得
相应金属的是（
）
A、加热氧化铝
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
2、根据金属在金属活动顺序表中的位置
及性质，推测制取下列金属最适宜的方法：
①Na
②Zn
③Hg
④Au
C
电解法
加热还原法
加热分解法
物理提取法
3、根据下表回答，工业生产电解镁应该
选择_______作原料，
原因是_______________________________。
MgCl2
MgCl2的熔点低，电解工艺设备
相对简单,成本低
物质
MgCl2
MgO
熔点
614℃
2852℃
金属矿物资源有限
合理利用矿物资源
有效使用金属产品、材料
途径：
提高金属矿物的利用率
减少金属的使用量
加强金属资源的回收和再利用
使用其他材料代替金属材料
海水水资源的利用
海水化学资源的利用
二、海水资源的开发利用
海水资源的广泛性：
海洋约占地球表面积71%
海水中水的储量约为1.3×109
亿吨
约占地球总水量97%（3%在陆地、淡水）
海洋中的资源
：
动物:（鱼类、贝类……
植物:（海草、海带……
矿物:（各种盐、NaCl、MgCl2
……
海底金属结核矿、石油
水
:
（水资源及各种溶解的盐类
海水资源的多样性：
海水中溶解和悬浮大量的无机物和有机物
按含量计：含O、H及Cl、Na、S、C、F、B、Br、Sr共13种元素的质量占总水量的99%，其余1%为70多种含量微少的元素。
海水资源的分散性：
海水因为量太大、面太广，大多数元素尽管总量很大但由于太分散
，含量极微少
如：海水中金元素总含量约为50000000t（5千万吨）但一吨海水中只含金元素0.000004g（10亿分之四千克）（百分之0.000004克）
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
进
出
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。
太阳能蒸发海水示意图：
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
海水晒盐
科学探究：
如何证明海带中有碘离子？
阅读P91实验4-2
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。
用H2O2做氧化剂，反应的离子方程式是：
2I-+H2O2+2H+=I2+2H2O
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
证明海带中含有碘，有以下步骤：
①灼烧海带至完全生成灰，停止加热，冷却
②在滤液中滴加稀H2SO4及H2O2，然后加入几滴
淀粉溶液
③用剪刀剪碎海带，用酒精润湿，放入坩埚中
④海带灰转移到小烧杯，加蒸馏水，搅拌、煮
沸、过滤
(1)合理的步骤是__________
(2)证明含碘的现象是_____________________,反应的离子方程式______________________
③①④②
滴入淀粉溶液,溶液变蓝
如何将海水中的溴离子转变成溴单质？阅读教材P91页资料卡片——海水提溴。
浓缩海水
溴单质
氢溴酸
单质溴
化学方程式：
2NaBr
＋
Cl2
===
Br2
＋2NaCl
Br2
＋
SO2
＋
2H2O
===
2HBr
＋
H2SO4
2HBr
＋
Cl2
===
Br2
＋
2HCl