第一节-开发利用金属矿物和海水资源

第四章化学与自然资源的开发利用第一节开发利用金属矿物和海水资源1、金属元素的存在一金属矿物的开发利用问题1金属元素在自然界中的存在形态？游离态：如Au、Pt等不活泼金属；化合态：绝大多数金属，如：K、Na、Ca、Mg、Zn、Fe、Cu等；赤铁矿Fe2O3黄铁矿FeS2天然金Au天然铂Pt辰砂HgS磁铁矿Fe3O4资料黄铜矿CuFeS2菱镁矿MgCO3铝土矿Al2O3胆矾CuSO4·5H2O方铅矿PbS辉铜矿Cu2S2、金属冶炼的实质Mn++ne-=M还原反应冶炼金属的步骤：矿石富集→金属冶炼→精炼-7000-6000-5000-4000-3000-2000-10000100020003000AuAgCuSnFeZnAlMgNaCaK6年代金属的冶炼的变迁夏朝铜斝春秋时期的铁锄和铁削现代用电解法冶炼铝什么原因导致人类大量使用金属的时间铜早于铁，而铁早于铝？（1）电解法---特别活泼的金属MgCl2(熔融)电解NaCl(熔融)电解2Al2O3(熔融)4Al＋3O2↑冰晶石电解3金属冶炼的方法MgCl2(熔融)Mg＋Cl2↑电解2NaCl(熔融)2Na＋Cl2↑电解(K----Al)（2）热还原法----绝大多数金属Fe2O3＋CO高温高炉炼铁Fe2O3＋3CO2Fe＋3CO2高温(Zn----Cu)用H2,C,CO,Al作还原剂还原上述金属氧化物热还原法热还原法实验4－1反应现象：镁条剧烈燃烧，放出大量的热，发出耀眼的白光，纸漏斗的下部被烧穿，有熔融物落入沙中。铝热反应的应用：2Al＋Fe2O32Fe＋Al2O3高温3MnO2＋4Al2Al2O3＋3Mn高温Cr2O3+2Al2Cr+Al2O33Co3O4+8Al9Co+4Al2O3高温高温其它铝热反应：铝热反应：铝＋某些金属氧化物Al2O3＋金属高温铝热剂铝热反应应用冶炼难熔的金属焊接钢轨Fe+CuSO4==FeSO4+Cu湿法炼铜火法炼铜灼烧辉铜矿（Cu2S）碳法制铜灼烧孔雀石[Cu2(OH)2CO3]与木炭混合物提示：先分解后还原古法炼铜-----兴于商周时期C+2CuO==CO2↑+2Cu高温Cu2(OH)2CO3＝2CuO+H2O+CO2↑Cu2S+O22Cu+SO2高温HgO加热Ag2O加热（3）热分解法---不活泼金属2HgO2Hg＋O2↑加热2Ag2O4Ag＋O2↑加热金属活动性顺序与金属的冶炼方法PtAu主要冶炼方法弱强金属离子得电子能力强弱金属原子失电子能力HgAgZnFeSnPb（H）CuKCaNaMgAl金属的活动顺序：物理提炼法电解法热还原法H2CCOAl热分解法2008年10月全球爆发金融危机，金价走高，经济惨淡。不少美国人前往加利福尼亚州淘金，从而掀起了小“淘金热”。图为今年4月8日几名美国人在加州一条河边淘金。（来源〈环球时报〉）思考？4、金属的回收利用回收价格Al制易拉罐0.15元／个Fe2600—3000元／吨Cu40000—60000元／吨我国金属资源储量丰富，为什么还要大力提倡金属的回收再利用呢？二海水资源的开发利用4月22日——地球日“善待地球，从身边的小事做起！”海洋约占地球表面积的71%海底石油:1350亿吨天然气：140万亿立方米镁、钾、铀、锶等矿物：5亿亿吨（液体矿山）锰结核：3万亿吨;鱼虾贝藻：6亿吨/年，现在捕捞量9000万吨/年波浪能：700亿千瓦潮汐能：27亿千瓦重水：200万吨水：13亿亿吨资料: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大陆架的浅海海底：石油、天然气、煤、硫、磷等近岸带的滨海砂矿：砂、贝壳等建筑材料和金属矿产海洋生物资源海洋油、气开发海洋能源具有商业开发价值的：潮汐发电和波浪发电海水中资源的分类:海水资源水资源化学资源生物资源能源……….分布特点：广阔性多样性分散性(一)、水资源的开发利用：水资源的利用直接利用海水淡化（1）蒸馏法1、海水的淡化：蒸馏装置与能源技术相结合,能解决成本问题:1海水冷凝器蒸发太阳能淡水浓盐水太阳能蒸发装置示意图其他淡化技术：（2）、电渗析法+-（3）、离子交换法阳离子交换树脂:HR+Na+=NaR+H+阴离子交换树脂:ROH+Cl-=RCl+OH-H++OH-=H2O沙特有25座海水淡化站，淡化水日产量达5.2亿加仑，满足了全国70.65%的饮用水需求，占世界海水淡化总量的30%。(二)、化学资源的开发利用：化学资源的开发从海水中提取物质从生物体中提取物质从矿物中提取物质晒盐场海水晒盐（煮海为盐）太阳海水得到粗盐海水涨潮蒸发海水海水晒盐的流程图怎样对粗盐进行提纯？粗盐含有泥沙,CaCl2,MgCl2,Na2SO4等杂质在生产实际中海水资源利用:海水晒盐海水淡化工厂制盐工业食盐氯碱工业氯有关工业海水提纯精制蒸发结晶浓缩粗盐干海带中含碘量：0.3%--0.5%，有的高达1%，约比海水中的碘浓度提高了10万倍！海带中碘的存在形式:有机碘化物如何检验海带中含有碘？探究：海带中是否存在碘？剪碎干海带酒精润湿灼烧海带情景再现过滤滤液溶解、煮沸情景再现结论：海带中存在碘，是以碘离子的形式存在的！探究：海带中是否存在碘？滤液中碘的存在形式？如何验证？怎样进一步提取单质碘呢？四氯化碳萃取单质碘蒸馏流程实验操作①②③④⑤①海带灰海带浸渍悬浊液②残渣含I-溶液⑤碘晶体含I2溶液③含I2有机溶液④过滤萃取、分液蒸馏加入氧化剂晒干灼烧实验流程比较分析应该选取什么物质作为氧化剂？③热空气或水蒸气吹出①硫酸酸化②氯气氧化海水苦卤提取粗盐含Br2的海水含Br2的空气④SO2吸收吸收液⑤氯气氧化Br2与水的混合物⑥蒸馏Br2蒸气海水提溴（Br2）工业流程海水提溴的实验室模拟装置对比:实验前后溴的浓度变化引入海水贝壳（CaCO3)过滤网工业制镁流程沉降池过滤槽Mg(OH)2盐酸蒸发干燥锻烧产物电解MgCl2金属镁MgCl2溶液锻烧与水反应氯气P93习题4与化工生产相结合，提高经济效益：△(造纸、制肥皂等)(原子反应堆导热剂)熔融电解Cl2Cl2H2NaOHNaTiK.Na合金KTiCl4食卤Br2MgO(富集的方法)过滤CaOCaCO3(贝壳)(耐火材料)(焰火，照明弹)高温Mg(OH)2MgCl2Cl2Mg(aq)MgCl2(s)熔Na2CO3NaHCO3H2ONH3、CO2食盐饱和食盐水水电解△海水日晒海水中化学元素提取主要是：海水是一座巨大的液体资源宝库，合理环保的开发利用海水资源是实现人类可持续发展的重要方向。海洋植物如海带、海藻中含有丰富的碘元素，碘以离子的形式存在。实验中从海藻提取碘的流程如图所示(1)指出提取碘的过程中有关的实验操作名称①；写出过程②中有关反应的离子方程式。(2)提取碘的过程中可提供选择的有机试剂为()A.酒精、四氯化碳B四氯化碳、苯C．汽油、醋酸D．汽油、甘油(3)为使海藻灰中碘离子转化为碘的有机溶液，实验室里有烧杯、玻璃棒、集气瓶、酒精灯、导管、圆底烧瓶、石棉网以及必要的夹持仪器、物品，尚缺少的玻璃仪器是。取样处理灼烧过滤溶解验证不用水洗酒精浸泡浸取I-转化为无机灰烬实验过程先氧化后检验如何将海水中的溴离子转变成溴单质？浓缩海水溴单质氢溴酸单质溴通入Cl2①通入空气，SO2吸收②通入Cl2③Cl2的氧化性SO2的还原性Br2的氧化性富集Fe2O3＋3CO2Fe＋3CO2高温