【化学】4.1-开发利用金属矿物和海水资源(人教版必修2)课件2

金银铂陨铁赤铁矿磁铁矿黄铁矿孔雀石菱镁矿铝土矿氯化钠游离态金属矿化合态金属矿黄铜矿人类最早发现和应用的金属分别是：一、金属矿物的开发利用不活泼的金属最早使用，因为简单的冶炼技术就可以冶炼不活泼的金属！而活泼金属则不然，需要的冶炼技术较为复杂！1、金属活动性顺序KCaNaMgAlZnFeSnPb(H)CuHgAgPtAu一、金属冶炼的原理将金属从其化合物中还原出来用于生产和制造各种金属材料的过程在工业上称为金属的冶炼。3.你知道从金属矿物中冶炼金属,一般要经过哪些步骤?矿石富集金属冶炼金属精炼金属冶炼的步骤:金属冶炼的实质金属元素：化合态即：Mn++ne-→M得到电子游离态冶炼金属的方法依据《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.二、金属冶炼的方法1、物理方法：淘金原理刚果手工金矿开采马达加斯加街头淘金者原理是:金的质量较沙重,在淘去粗沙后,用水银滚动吸附金,水银是已知唯一可以粘附金的物质.2、化学方法Ⅰ、热分解法：2HgO==2Hg+O2↑2Ag2O==4Ag+O2↑古代炼丹术家葛洪，曾经在他的著作《抱朴子》中记载有“丹砂烧之成水银”Ⅱ、热还原法CuO+H2==Cu+H2O2CuO+C==2Cu+CO2↑Fe2O3+3CO==2Fe+3CO2★铝热反应活泼金属也可以做还原剂，把相对不活泼的金属置换出来，例如：铝动手时间动手时间动手时间动手时间实验4-1铝热反应现象原理镁条剧烈燃烧，发出白光，导致混合物剧烈反应，发出强光，有红热的熔融物生成。2Al+Fe2O3===2Fe+Al2O3高温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3MnO2+4Al===3Mn+2Al2O3高温Cr2O3+2Al===2Cr+Al2O3高温3Co3O4+8Al===9Co+4Al2O3高温其它铝热反应应用：(1)焊接钢轨，(2)冶炼金属。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。1886年，在铝的历史上又是一个里程碑。这一年美国的大学生霍尔和法国大学生埃罗，都各自独立地研究出电解制铝法。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。Ⅲ、电解法：MgCl2（熔融）===Mg+Cl2↑电解电解2Al2O3（熔融）===4Al+3O2↑冰晶石电解2NaCl（熔融）===2Na+Cl2↑请结合金属活泼性顺序表总结金属冶炼方法的一般规律：强弱强弱电解法热还原法热分解法金属的活动顺序KCaNaMgAlZnFeSnPbCuHgAgPtAu金属原子失电子能力金属离子得电子能力主要冶炼方法物理方法小试牛刀1．在冶金工业上，均不能用通常化学还原剂制得的金属组是（）A．Na、Mg、AlB．Na、K、ZnC．Fe、Cu、AgD．Na、Ca、CuA2．目前，工业上冶炼铝通常采用的方法是（）A．CO或氢气还原法B．铝热反应法C．电解法D．热分解法C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……………1．下列叙述正确的是（）A．工业上用电解熔融氯化钠的方法制取钠B．钠加入氯化镁的饱和溶液中可以制取金属镁C．电解冶炼铝的原料是氯化铝D．碳在高温下能还原氧化铝中的铝A2.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①B．（Ⅱ）用②C．（Ⅲ）用③D．（Ⅳ）用④B解析：（Ⅰ）符合①（Ⅱ）符合③（Ⅲ）符合③（Ⅳ）先从光卤石中提取MgCl2，再电解MgCl2，符合④答案：B今天铝的产量已经仅次于钢铁了，铝及铝合金成为现代文明不可缺少的金属，铝在工业上被称为“钢精”，是因为它的合金不但轻，而且强度足以替代钢铁，铝除了用于建材之外，还被用于航天工业，如我国第一颗人造卫星东方红一号，外壳全部用铝合金制成，美国的阿波罗—11号，宇宙飞船所用的金属材料中，铝及合金75%左右，可以说人类送上太空的金属中，铝是最多的了。注意：正常人的人体，每70公斤体重约含61毫克铝。但铝摄入过多却是对人体有害的，经研究表明，铝元素能渗入人脑，与神经元细胞释放出来的具有传递信息功能的有机碱反应，导致神经系统传递信息受阻，引起老年痴呆。金属矿石黄铜矿CuFeS2菱镁矿MgCO3萤石CaF2表4-1常见金属的冶炼原理金属冶炼原理FeFe2O3+3CO===2Fe+3CO2(高炉炼铁)Fe2O3+2Al===2Fe+Al2O3(铝热法炼铁)高温高温CuCu2S+O2===2Cu+SO2(火法炼铜)Fe+CuSO4===FeSO4+Cu(湿法炼铜)高温MgMgO+C===Mg+CO↑MgCl2(熔融)===Mg+Cl2↑高温Al2Al2O3(熔融)===4Al+3O2↑电解冰晶石Na2NaCl(熔融)===2Na+Cl2↑电解电解三、金属的回收和环境保护回收金属的意义：（1）节约矿物资源；（2）节约能源；（3）减少环境污染海洋约占地球表面积的71%海洋是人类赖以生存的资源宝库二、海水资源的开发利用海洋生物资源海底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多数海盆中：深海锰结核海洋油、气开发海洋能源的利用具有开发价值的：潮汐发电和波浪发电海水资源其他资源物质海洋资源能量获得资料海水提Mg海水淡化海水提取NaCl海水综合利用联合工业体系一例任务1：海水的淡化：蒸馏法加入沸石或碎瓷片温度计水银球处于支管口处水，下进上出液体体积不超过烧瓶体积1/3原理：加热到水的沸点，液态水变为水蒸汽与海水中的盐分离，水蒸汽冷凝得到淡水蒸馏适用于分离哪些混合物？海水淡化的方法主要有蒸馏法、电渗析法、离子交换法等。任务二：知识回顾海水中提取NaCl设计海水提取NaCl的可行性方案粗盐（含Ca2+、Mg2+、SO42-、泥沙等杂质）泥沙（）（）加（）除（）……精盐任务二：知识回顾海水中提取NaCl粗盐中的杂质：泥沙、Ca2+、Mg2+、SO42-除杂试剂：①Na2CO3②NaOH③BaCl2试剂加入顺序：②③①③②①③①②基本原则：先加BaCl2,后加Na2CO3粗盐的提纯物质提纯的方案设计一般思路：分析混合物的组成根据杂质的特点选择除杂试剂和分离方法所加试剂的顺序、用量及过量后如何处理思考与交流：如何将海水中的溴离子转变成溴单质？1、设计海水提溴的实验流程图；2、写出相关的化学方程式。浓缩海水Br2HBr溶液Br2通入Cl2①通入空气，SO2吸收②通入Cl2③任务三：知识应用海水中提取Br2①2NaBr+Cl2==Br2+2NaCl②2H2O+Br2+SO2==H2SO4+2HBr③2HBr+Cl2==Br2+2HCl海水提Br2的实验室模拟装置--是空气吹出法思考：1、用什么方法提取反应③后溶液中的溴单质？实验室提取溴单质所用主要仪器是什么？思考2：萃取Br2、I2常用的萃取剂是什么？它们在萃取剂中一般呈现什么颜色？碘的有机溶液紫红溴的有机溶液海水镁飞机镁被誉为“国防金属”，60%的镁从海水提取任务四：知识拓展从海水中提取镁工业从卤水中提取镁的工艺流程图：卤水池含Mg2+、Br-沉淀池②生成石灰乳池①过滤中和池③盐酸浓缩结晶脱水MgCl2固体电解池④加热熔融Mg任务四：知识拓展从海水中提取Mg思考：1、上述流程中，各个池子中发生了那些化学反应？2、上述过程中富集的Mg2+方法,写出离子方程式？Mg2+转化成Mg在哪个池子中发生的，写出化学方程式？海水蒸发结晶H2O粗盐精盐Na卤水Br2HBrBr2Mg(OH)2MgCl2Mg归纳提升用到了那些分离、提纯的方法那？谈本节课的收获你的收获海水资源物质能量变化提取物质的一般过程和方法未来海洋空间利用