一金屬礦物的開(kāi)發(fā)利用

1、12一、金屬礦物的開(kāi)發(fā)利用一、金屬礦物的開(kāi)發(fā)利用黃銅礦黃銅礦赤鐵礦赤鐵礦鋁礦鋁礦錳礦錳礦鎢礦鎢礦鋅礦鋅礦3一、金屬礦物的開(kāi)發(fā)利用一、金屬礦物的開(kāi)發(fā)利用1 1、金屬元素的存在：、金屬元素的存在： 除了金、鉑等極少數(shù)金屬外，絕除了金、鉑等極少數(shù)金屬外，絕大多數(shù)金屬以化合物的形式存在于大多數(shù)金屬以化合物的形式存在于自然界。自然界。4 冶煉金屬的實(shí)質(zhì)是用還原的方冶煉金屬的實(shí)質(zhì)是用還原的方法使金屬化合物中的金屬離子得法使金屬化合物中的金屬離子得到電子變成金屬原子。到電子變成金屬原子。n+M得電子得電子M （被還原）（被還原）5金屬活動(dòng)性順序金屬活動(dòng)性順序K Ca Na Mg Al Zn Fe Sn Pb

2、 (H) Cu Hg Ag Pt Au金屬活動(dòng)性逐漸減弱金屬活動(dòng)性逐漸減弱金屬離子的得電子能力逐漸增強(qiáng)金屬離子的得電子能力逐漸增強(qiáng)6金屬冶煉的方法金屬冶煉的方法 7（2）熱分解法）熱分解法（適合（適合Hg、Ag等不活潑金屬）等不活潑金屬）2HgO = 2Hg + O2 2Ag2O = 4Ag + O2 （1）物理提取法：）物理提取法： 適用于極不活潑的金屬適用于極不活潑的金屬Pt、Au8（3）熱還原法（適用于金屬活動(dòng)性順）熱還原法（適用于金屬活動(dòng)性順序表中位于序表中位于Zn和和Cu之間的金屬）之間的金屬）CuO+H2 = Cu + H2O Fe2O3+3CO = 2Fe + 3CO2（高爐煉鐵

3、）（高爐煉鐵）高溫高溫Fe2O3+ 2Al = 2Fe + Al2O3(鋁熱法煉鐵鋁熱法煉鐵)高溫高溫9鋁熱反應(yīng)鋁熱反應(yīng)實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)41 注意觀察現(xiàn)象注意觀察現(xiàn)象10反應(yīng)現(xiàn)象：鎂條劇烈燃燒，放出大量熱，鎂條劇烈燃燒，放出大量熱，發(fā)出耀眼白光，紙漏斗內(nèi)發(fā)出耀眼白光，紙漏斗內(nèi)劇烈反應(yīng)，紙劇烈反應(yīng)，紙漏斗被燒穿，有熔融物落入沙中。漏斗被燒穿，有熔融物落入沙中。Fe2O3+2Al = 2Fe + Al2O3高溫高溫鋁熱劑鋁熱劑 鋁鋁還原劑還原劑（活潑金屬（活潑金屬可作還原劑）可作還原劑）113MnO2+4Al = 3Mn+ 2Al2O3高溫高溫Cr2O3+2Al = 2Cr + Al2O3高溫高溫3Co3

4、O4+8Al = 9Co + 4Al2O3高溫高溫其它的鋁熱反應(yīng)：其它的鋁熱反應(yīng)：12應(yīng)用：應(yīng)用：(1)(1)焊接鋼軌，焊接鋼軌，(2)(2)冶煉金屬。冶煉金屬。13 由于早期煉鋁十分困難，所以鋁的價(jià)格十分昂貴，一度超越金銀由于早期煉鋁十分困難，所以鋁的價(jià)格十分昂貴，一度超越金銀之上，直至之上，直至19世紀(jì)上半葉，鋁還是歐洲許多高級(jí)珠寶店的高檔貨。世紀(jì)上半葉，鋁還是歐洲許多高級(jí)珠寶店的高檔貨。 然而自從美國(guó)青年化學(xué)家霍爾發(fā)明電解制鋁法后，制鋁工然而自從美國(guó)青年化學(xué)家霍爾發(fā)明電解制鋁法后，制鋁工 藝不斷改進(jìn)，藝不斷改進(jìn)，現(xiàn)在人們已經(jīng)熟練掌握了從鋁土礦（現(xiàn)在人們已經(jīng)熟練掌握了從鋁土礦（主要成主要成

5、 分是分是Al2O3，當(dāng)然還是有很多，當(dāng)然還是有很多其它雜質(zhì)的）中冶煉鋁的技術(shù)了，使得制鋁成本大大下降，鋁的價(jià)格也一其它雜質(zhì)的）中冶煉鋁的技術(shù)了，使得制鋁成本大大下降，鋁的價(jià)格也一降千丈，走入千家萬(wàn)戶。降千丈，走入千家萬(wàn)戶。14（4）電解法（適合）電解法（適合非常活潑金屬非?；顫娊饘貹、Ca、Na、Mg、Al等等） MgCl2 (熔融熔融) = Mg + Cl2 電解電解2Al2O3 (熔融熔融) = 4Al + 3O2 電解電解冰晶石冰晶石2NaCl (熔融熔融) = 2Na + Cl2 電解電解15 今天鋁的產(chǎn)量已經(jīng)僅次于鋼鐵了，鋁及鋁合金成今天鋁的產(chǎn)量已經(jīng)僅次于鋼鐵了，鋁及鋁合金成為現(xiàn)代

6、文明不可缺少的金屬，鋁在工業(yè)上被稱為為現(xiàn)代文明不可缺少的金屬，鋁在工業(yè)上被稱為“鋼精鋼精”，是因?yàn)樗暮辖鸩坏p，而且強(qiáng)度足以，是因?yàn)樗暮辖鸩坏p，而且強(qiáng)度足以替代鋼鐵，鋁除了用于建材之外，還被用于航天工替代鋼鐵，鋁除了用于建材之外，還被用于航天工業(yè)，如我國(guó)第一顆人造衛(wèi)星東方紅一號(hào)，外殼全部業(yè)，如我國(guó)第一顆人造衛(wèi)星東方紅一號(hào)，外殼全部用鋁合金制成，美國(guó)的阿波羅用鋁合金制成，美國(guó)的阿波羅1111號(hào)，宇宙飛船所號(hào)，宇宙飛船所用的金屬材料中，鋁及合金用的金屬材料中，鋁及合金75%75%左右，可以說(shuō)人類左右，可以說(shuō)人類送上太空的金屬中，鋁是最多的了。送上太空的金屬中，鋁是最多的了。注意：正常人的人體

7、，每注意：正常人的人體，每7070公斤體重約含公斤體重約含6161毫克鋁。毫克鋁。 但鋁攝入過(guò)多卻是對(duì)人體有害的，經(jīng)研究表明，鋁但鋁攝入過(guò)多卻是對(duì)人體有害的，經(jīng)研究表明，鋁元素能滲入人腦，與神經(jīng)元細(xì)胞釋放出來(lái)的具有傳元素能滲入人腦，與神經(jīng)元細(xì)胞釋放出來(lái)的具有傳遞信息功能的有機(jī)堿反應(yīng)遞信息功能的有機(jī)堿反應(yīng)，導(dǎo)致神經(jīng)系統(tǒng)傳遞信息導(dǎo)致神經(jīng)系統(tǒng)傳遞信息受阻，引起老年癡呆。受阻，引起老年癡呆。16鎂在地殼中含量只有鋁鎂在地殼中含量只有鋁的四分之一，而且鎂比的四分之一，而且鎂比鋁更加活潑，所以要想鋁更加活潑，所以要想礦物質(zhì)中獲取鎂，代價(jià)礦物質(zhì)中獲取鎂，代價(jià)比鋁更高。比鋁更高。海洋中含有大量的氯化海洋中含有

8、大量的氯化鎂，海水又咸又苦鎂，海水又咸又苦。咸是因?yàn)楹新然c，咸是因?yàn)楹新然c，苦是因?yàn)楹新然V苦是因?yàn)楹新然V，同樣道理，粗鹽易潮同樣道理，粗鹽易潮解是因?yàn)槠渲泻休^解是因?yàn)槠渲泻休^多的氯化鎂，而氯化多的氯化鎂，而氯化鎂易吸水。鎂易吸水。據(jù)估算，假如每年從海水中提取據(jù)估算，假如每年從海水中提取1億噸鎂再過(guò)億噸鎂再過(guò)一百萬(wàn)年，海水中鎂的含量也只會(huì)從目前的一百萬(wàn)年，海水中鎂的含量也只會(huì)從目前的0.13%降低到降低到0.12%，即只減少了萬(wàn)分之一。，即只減少了萬(wàn)分之一?？芍^取之不盡，用之不竭?？芍^取之不盡，用之不竭。17K Ca Na Mg Al Zn Fe Sn Pb（H）Cu Hg

9、Ag金屬活動(dòng)性（還原性）：金屬活動(dòng)性（還原性）：弱弱電解法電解法熱還原法熱還原法熱分解法熱分解法K Ca Na Mg Al Zn Fe Sn Pb（H）Cu Hg Ag離子的氧化性離子的氧化性弱弱強(qiáng)強(qiáng)18K Ca Na Mg Al Zn Fe Sn Pb (H) Cu Hg AgPt Au電解法電解法熱還原法熱還原法熱分解法熱分解法物理提取法物理提取法19合理開(kāi)發(fā)和利用礦物資源，主要途徑有：合理開(kāi)發(fā)和利用礦物資源，主要途徑有：1、提高金屬礦物的利用率、提高金屬礦物的利用率2、減少金屬的使用量、減少金屬的使用量3、加強(qiáng)金屬資源的回收和再利用、加強(qiáng)金屬資源的回收和再利用4、使用其他材料代替金屬材料

10、、使用其他材料代替金屬材料 201、下列各種冶煉方法中，可以制得、下列各種冶煉方法中，可以制得 相應(yīng)金屬的是（相應(yīng)金屬的是（ ）A、加熱氧化鋁、加熱氧化鋁 B、加熱碳酸鈣、加熱碳酸鈣C、電解熔融氯化鈉、電解熔融氯化鈉 D、氯化鈉與鋁粉高溫共熱、氯化鈉與鋁粉高溫共熱2、根據(jù)金屬在金屬活動(dòng)順序表中的位置、根據(jù)金屬在金屬活動(dòng)順序表中的位置及性質(zhì)，推測(cè)制取下列金屬最適宜的方法：及性質(zhì)，推測(cè)制取下列金屬最適宜的方法：Na Zn Hg Au C電解法電解法加熱還原法加熱還原法加熱分解法加熱分解法物理提取法物理提取法213、有關(guān)金屬的冶煉原理下列說(shuō)法正確的是（、有關(guān)金屬的冶煉原理下列說(shuō)法正確的是（ ）A、肯

11、定發(fā)生置換反應(yīng)、肯定發(fā)生置換反應(yīng) B、肯定發(fā)生分解反應(yīng)、肯定發(fā)生分解反應(yīng)C、肯定發(fā)生氧化還原反應(yīng)、肯定發(fā)生氧化還原反應(yīng)D、只能用金屬作還原劑冶煉金屬、只能用金屬作還原劑冶煉金屬22 第一節(jié)第一節(jié) 開(kāi)發(fā)利用金屬資源和海水資源開(kāi)發(fā)利用金屬資源和海水資源 二、海水資源的開(kāi)發(fā)和利用二、海水資源的開(kāi)發(fā)和利用23含含80多種元素，以氫、氧、多種元素，以氫、氧、氯、鈉、鎂、硫、鈣、鉀等氯、鈉、鎂、硫、鈣、鉀等較多。被稱為較多。被稱為“元素的故鄉(xiāng)元素的故鄉(xiāng)”。海水中鈾多達(dá)海水中鈾多達(dá)45億噸億噸是已知陸地鈾礦儲(chǔ)量是已知陸地鈾礦儲(chǔ)量的的4500倍。氘有倍。氘有50億億噸足夠人類用上千萬(wàn)噸足夠人類用上千萬(wàn)年年海水

12、中的化學(xué)資源海水中的化學(xué)資源24海洋中的礦產(chǎn)資源海洋中的礦產(chǎn)資源25 從太空觀察地球，看到地球上有七片陸從太空觀察地球，看到地球上有七片陸地地“漂浮漂浮”在一大片藍(lán)色的海洋之中在一大片藍(lán)色的海洋之中海洋是“歷史留給人類人類的資源儲(chǔ)備”海洋是美麗的，海洋是美麗的，也是富饒的也是富饒的 26海水資源的廣泛性： 海洋約占地球表面積71% 海洋中的資源 ： 動(dòng)物動(dòng)物:（魚(yú)類、海獅、海馬、貝類（魚(yú)類、海獅、海馬、貝類 植物植物:（海草、海帶（海草、海帶 礦物礦物:（各種鹽、（各種鹽、NaCl、MgCl2 . 海底金屬結(jié)核礦、石油海底金屬結(jié)核礦、石油 水水 : （水資源及各種溶解的鹽類（水資源及各種溶解的

13、鹽類27 海水中的水海水中的水1.3X109 億億噸噸 占地球總水量占地球總水量97% （3%在陸地、淡水）在陸地、淡水） 海水中除了水以外，還含有海水中除了水以外，還含有80多種元素，多種元素，有的含量很大（如有的含量很大（如NaCl ）有的含量很少）有的含量很少（如（如Au）28海水資源的多樣性： 海水中溶解和懸浮大量的無(wú)機(jī)物和有機(jī)物 按含量計(jì)：含O、H及Cl、Na、S、C、F、B、Br、Sr共13種元素的質(zhì)量占總水量的99%，其余1%為70多種含量微少的元素。29海水資源的分散性： 海水因?yàn)榱刻?、面太廣，大多數(shù)元素盡管總量很大但由于太分散 ，含量極微少 如：海水中金元素總含量約為500

14、00000t（5千萬(wàn)噸）但一頓海水中只含金元素0.000004g（10億分之四克） （百分之0.000004克）30海水資源的利用 海水水資源的利用 海水化學(xué)資源的利用31圖4-5 海水綜合利用聯(lián)合工業(yè)體系一例321、從海水中提取淡水、從海水中提取淡水海水淡化海水淡化 海水淡化的方法主要有海水淡化的方法主要有蒸餾法蒸餾法、電滲電滲析法析法、離子交換法離子交換法等。等。 海水蒸餾原理示意圖海水蒸餾原理示意圖進(jìn)進(jìn)出出原理：原理：加熱到水的加熱到水的沸點(diǎn)，液態(tài)沸點(diǎn)，液態(tài)水變?yōu)樗羲優(yōu)樗魵馀c海水中氣與海水中的鹽分離，的鹽分離，水蒸汽冷凝水蒸汽冷凝得到淡水。得到淡水。33太陽(yáng)能蒸發(fā)海水示意圖：太陽(yáng)能

15、蒸發(fā)海水示意圖： 342、海水曬鹽（煮海為鹽）、海水曬鹽（煮海為鹽）35A 科學(xué)探究：科學(xué)探究：如何證明海帶中有碘離子？如何證明海帶中有碘離子？ 閱讀閱讀P P9191實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)4-2 4-2 化學(xué)方程式：化學(xué)方程式：2KI + H2O2 + H2SO4= I2+ K2SO4 + 2H2O36海帶提碘：海帶提碘：海帶海帶海帶灰海帶灰溶解過(guò)濾溶解過(guò)濾灼燒灼燒殘?jiān)鼩堅(jiān)琁- -的溶液的溶液稀稀H2SO4 H2O2含含I2的溶液的溶液含含I2的有機(jī)溶液的有機(jī)溶液萃取萃取37證明海帶中含有碘，有以下步驟證明海帶中含有碘，有以下步驟灼燒海帶至完全生成灰，停止加熱，冷卻；灼燒海帶至完全生成灰，停止加熱，冷

16、卻；在濾液中滴加稀在濾液中滴加稀HH2 2SOSO4 4及及HH2 2OO2 2，然后加入，然后加入幾滴淀粉溶液；幾滴淀粉溶液；用剪刀剪碎海帶，用酒精用剪刀剪碎海帶，用酒精潤(rùn)濕，放入坩堝中；潤(rùn)濕，放入坩堝中； 海帶灰轉(zhuǎn)移到小燒杯，海帶灰轉(zhuǎn)移到小燒杯，加蒸餾水，攪拌、煮沸、過(guò)濾加蒸餾水，攪拌、煮沸、過(guò)濾. .(1)(1)合理的步驟是合理的步驟是_(2)(2)證明含碘的步驟是證明含碘的步驟是_, _, 現(xiàn)象是現(xiàn)象是_, _, 反應(yīng)的離子方程式是反應(yīng)的離子方程式是 _滴入淀粉溶液，溶液滴入淀粉溶液，溶液變藍(lán)變藍(lán)2I2I- - + 2H+ 2H+ + +H+H2 2O O2 2 I I2 2+2H+2H2 2O O38 思考與交流：思考與交流： 如何將海水中的溴離子轉(zhuǎn)變成溴單質(zhì)？閱讀教材如何將海水中的溴離子轉(zhuǎn)變成溴單質(zhì)？閱讀教材P91頁(yè)資料卡片頁(yè)資料卡片海水提溴。海水提溴。1 1、推測(cè)海水提溴的步驟和實(shí)驗(yàn)裝置；、推測(cè)海水提溴的