《第一節(jié) 開發(fā)利用金屬礦物和海水資源》PPT課件

1、開發(fā)利用金屬開發(fā)利用金屬礦物和海水資源礦物和海水資源第一課時(shí)第一課時(shí)金礦金礦鉑礦鉑礦鋁土礦鋁土礦黃鐵礦黃鐵礦FeSFeS2 2黃銅礦黃銅礦 CuFeSCuFeS2 2閃鋅礦閃鋅礦ZnSZnS4人類最早發(fā)現(xiàn)和應(yīng)用的金屬人類最早發(fā)現(xiàn)和應(yīng)用的金屬5銅銅 鏡鏡漢武帝時(shí)銅幣漢武帝時(shí)銅幣先秦刀幣先秦刀幣 銅銅是人類第一種大量使用的金屬，結(jié)束是人類第一種大量使用的金屬，結(jié)束了漫長(zhǎng)的了漫長(zhǎng)的“石器時(shí)代石器時(shí)代”。在公元前在公元前60006000年到年到70007000年左右，人類開始年左右，人類開始邁進(jìn)了象征古代文明開端的邁進(jìn)了象征古代文明開端的“銅器時(shí)代銅器時(shí)代”。6這是英法聯(lián)軍洗劫焚這是英法聯(lián)軍洗劫焚毀世

2、界建筑史上最杰毀世界建筑史上最杰出的園林出的園林圓明園圓明園后，被劫掠到國(guó)外的后，被劫掠到國(guó)外的珍貴文物珍貴文物銅虎頭銅虎頭，20002000年在香港被拍賣。年在香港被拍賣。由中國(guó)派員出高價(jià)將由中國(guó)派員出高價(jià)將其贖回。其贖回。記住我們的國(guó)恥：中國(guó)還有上記住我們的國(guó)恥：中國(guó)還有上百萬(wàn)件珍貴文物流失海外百萬(wàn)件珍貴文物流失海外一、金屬礦物的開發(fā)利用一、金屬礦物的開發(fā)利用1.1.金屬在自然界中的存在形式金屬在自然界中的存在形式金、鉑等極少數(shù)金屬以金、鉑等極少數(shù)金屬以 形式存形式存在；絕大多數(shù)金屬以在；絕大多數(shù)金屬以 形式存在。形式存在。金屬化合物中，金屬元素都顯金屬化合物中，金屬元素都顯 化合價(jià)。化合

3、價(jià)。游離態(tài)游離態(tài)化合態(tài)化合態(tài)正正2.2.金屬的冶煉：金屬的冶煉：v定義：定義：把金屬礦物中的金屬?gòu)钠浠衔锇呀饘俚V物中的金屬?gòu)钠浠衔镏羞€原出來(lái)的過程，在工業(yè)上稱為金屬的中還原出來(lái)的過程，在工業(yè)上稱為金屬的冶煉。冶煉。v本質(zhì)：本質(zhì)：利用氧化還原反應(yīng)，使金屬化合利用氧化還原反應(yīng)，使金屬化合物中的金屬陽(yáng)離子得到電子變成金屬原子。物中的金屬陽(yáng)離子得到電子變成金屬原子。 即：即：M Mn+ n+ + ne+ ne- -MM9結(jié)論：結(jié)論：金屬位置越靠后，越易被還原，用一般的還金屬位置越靠后，越易被還原，用一般的還 原方法即可；原方法即可； 金屬位置越靠前，越難被還原，要用較強(qiáng)的金屬位置越靠前，越難被還原

4、，要用較強(qiáng)的還原手段來(lái)還原還原手段來(lái)還原金屬活動(dòng)性順序金屬活動(dòng)性順序大約大約100100多年前多年前大約大約25002500年前年前大約大約40004000年前年前K Ca Na Mg Al Zn Fe Sn Pb (H) Cu Hg Ag Pt Au快速閱讀課本快速閱讀課本8888頁(yè)內(nèi)容，找出金屬冶頁(yè)內(nèi)容，找出金屬冶煉有多少種方法，分別是什么？適用煉有多少種方法，分別是什么？適用于金屬活動(dòng)順序表中的哪些金屬于金屬活動(dòng)順序表中的哪些金屬? ?浪淘沙浪淘沙 - -劉禹錫劉禹錫日照澄洲江霧開日照澄洲江霧開, ,濤金女伴滿江隈濤金女伴滿江隈. . 美人首飾侯王印美人首飾侯王印, ,盡是沙中海底來(lái)盡是

5、沙中海底來(lái). . 淘金原理淘金原理 剛果手工金礦開采剛果手工金礦開采馬達(dá)加斯加街頭淘金者馬達(dá)加斯加街頭淘金者原理原理是是: :金的質(zhì)量較金的質(zhì)量較沙重沙重, ,在淘去粗沙后在淘去粗沙后, ,用水銀滾動(dòng)吸附金用水銀滾動(dòng)吸附金, ,水銀水銀是已知唯一可以是已知唯一可以粘附金的物質(zhì)粘附金的物質(zhì). .3.3.冶煉金屬的方法冶煉金屬的方法v物理方法：物理方法：v熱分解法：熱分解法： 古代煉丹術(shù)家葛洪，曾經(jīng)在他的著作古代煉丹術(shù)家葛洪，曾經(jīng)在他的著作抱樸子中記載有抱樸子中記載有“丹砂燒之成水銀丹砂燒之成水銀” HgO = Ag2O =不活潑的金屬（如不活潑的金屬（如HgHg、AgAg）用高溫加熱）用高溫加熱

6、分解其分解其氧化物氧化物的方法的方法熱分解法熱分解法v熱還原法：熱還原法：對(duì)于較活潑的金屬（對(duì)于較活潑的金屬（ZnZn、FeFe、SnSn、PbPb、CuCu）在加熱的條件下，用在加熱的條件下，用還原劑還原劑將金屬?gòu)幕蠈⒔饘購(gòu)幕衔镏羞€原出來(lái)。物中還原出來(lái)。常用的常用的還原劑還原劑有：有：活潑金屬活潑金屬、CO、H2、C( (焦炭焦炭) )濕法煉銅？濕法煉銅？Fe + CuSO4 FeSO4 + Cu火法煉銅？火法煉銅？ Cu2S + O2 = 2Cu + SO2高溫高溫Cu2(OH)2CO3 2CuO + H2O + CO2 孔雀石孔雀石 C + 2CuO = CO2 + 2Cu高溫高溫F

7、e2O3 + 3CO實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)4-1 鋁熱反應(yīng)鋁熱反應(yīng)現(xiàn)象：現(xiàn)象： 鎂條劇烈燃鎂條劇烈燃燒，發(fā)出白光，導(dǎo)致燒，發(fā)出白光，導(dǎo)致混合物劇烈反應(yīng)，發(fā)混合物劇烈反應(yīng)，發(fā)出強(qiáng)光，有紅熱的熔出強(qiáng)光，有紅熱的熔融物生成。融物生成。 Al + Fe2O3高溫高溫鋁熱劑：鋁熱劑：鋁與氧化鐵鋁與氧化鐵的混合物的混合物鎂條為鎂條為引燃劑引燃劑氯酸鉀為氯酸鉀為助燃劑助燃劑應(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。冶煉釩、鉻、錳冶煉釩、鉻、錳等熔點(diǎn)高的金屬等熔點(diǎn)高的金屬v電解法電解法K、Ca、Na、Mg、Al還原性太強(qiáng)，只有用還原性太強(qiáng)，只有用電解法電解法 通電分解其通電分解其熔融熔融氯

8、化物或氧化氯化物或氧化物的方法來(lái)冶煉。物的方法來(lái)冶煉。 2NaCl (熔融熔融) 2Na + Cl2 電解電解根據(jù)下表回答，工業(yè)生產(chǎn)電解冶煉金屬鎂應(yīng)該根據(jù)下表回答，工業(yè)生產(chǎn)電解冶煉金屬鎂應(yīng)該選擇選擇_作原料，原因是作原料，原因是_ MgClMgCl2 2的熔點(diǎn)低，電解設(shè)備相對(duì)簡(jiǎn)單的熔點(diǎn)低，電解設(shè)備相對(duì)簡(jiǎn)單, ,成本低成本低MgCl2物質(zhì)物質(zhì) MgCl2MgOAlCl3Al2O3熔點(diǎn)熔點(diǎn) 7142852 1902000工業(yè)生產(chǎn)電解冶煉金屬工業(yè)生產(chǎn)電解冶煉金屬AlAl應(yīng)該選擇應(yīng)該選擇_作原料，作原料，原因原因_Al2O3AlClAlCl3 3為共價(jià)化合物不導(dǎo)電為共價(jià)化合物不導(dǎo)電 練習(xí)練習(xí): : 寫

9、出電解寫出電解MgCl2、Al2O3的化學(xué)方程式？的化學(xué)方程式？ 4.4.合理開發(fā)和利用礦物資源合理開發(fā)和利用礦物資源如何合理利用礦物資源，堅(jiān)持可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略？如何合理利用礦物資源，堅(jiān)持可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略？閱讀教材閱讀教材P89P89最后一段最后一段22(1)途徑途徑提高金屬礦物的利用率提高金屬礦物的利用率減少金屬的使用量減少金屬的使用量加強(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使用其他材料代替金屬材料使用其他材料代替金屬材料(2)(2)意義意義節(jié)約礦物資源節(jié)約礦物資源節(jié)約能源節(jié)約能源減少環(huán)境污染減少環(huán)境污染2022-5-1923表表4-1 常見金屬的冶煉原理常見金屬的冶煉原理金屬金屬冶

10、煉原理冶煉原理Fe高爐煉鐵高爐煉鐵 ？ 鋁熱法煉鐵？鋁熱法煉鐵？Cu火法煉銅火法煉銅 ？ 濕法煉銅濕法煉銅 ？MgAlNa寫出金屬活動(dòng)順序表，寫出金屬活動(dòng)順序表，并標(biāo)明各種冶煉方法并標(biāo)明各種冶煉方法2022-5-1925K Ca Na Mg g Al Zn Fe Sn Pb (H) Cu Hg g Ag g Pt Au金屬金屬單質(zhì)單質(zhì)的的還原性還原性減弱，金屬減弱，金屬離子離子的的氧化性氧化性增強(qiáng)增強(qiáng)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金屬活動(dòng)性順序與金屬的冶煉方法金屬活動(dòng)性順序與金屬的冶煉方法小小 結(jié)結(jié)開發(fā)利用金屬開發(fā)利用金屬礦物和海水資源礦物和海水資源第二課時(shí)第

11、二課時(shí)鏈接鏈接 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)色的海洋之中是是“歷史留給人類的資源儲(chǔ)備歷史留給人類的資源儲(chǔ)備”海洋是美麗的海洋是美麗的也是富饒的也是富饒的 為什么中日在釣魚島問題上互不相讓為什么中日在釣魚島問題上互不相讓? ?釣魚島又稱釣魚臺(tái)，位于中國(guó)東海大陸架的東部釣魚島又稱釣魚臺(tái)，位于中國(guó)東海大陸架的東部邊緣，在地質(zhì)結(jié)構(gòu)上是附邊緣，在地質(zhì)結(jié)構(gòu)上是附屬于臺(tái)灣的大陸性島嶼。屬于臺(tái)灣的大陸性島嶼。釣魚諸島及其附近海域，不僅蘊(yùn)藏有大量釣魚諸島及其附近海域，不僅蘊(yùn)藏有大量石油資石油資源源，其他方面其他方面也有巨大的

12、經(jīng)濟(jì)價(jià)值。也有巨大的經(jīng)濟(jì)價(jià)值。海洋石油和天然氣海洋石油和天然氣海底石油儲(chǔ)藏量約海底石油儲(chǔ)藏量約13501350億噸，天然氣約億噸，天然氣約140140萬(wàn)億立方米，約占世界油氣總量的萬(wàn)億立方米，約占世界油氣總量的45%45%，目前油氣開采量約占全球的，目前油氣開采量約占全球的30%30%海洋生物資源海洋生物資源含含8080多種元素，以氫、氧、多種元素，以氫、氧、氯、鈉、鎂、硫、鈣、鉀氯、鈉、鎂、硫、鈣、鉀等較多。被稱為等較多。被稱為“元素的元素的故鄉(xiāng)故鄉(xiāng)”。海水中鈾多海水中鈾多達(dá)達(dá)4545億噸億噸是已知陸地是已知陸地鈾礦儲(chǔ)量鈾礦儲(chǔ)量的的45004500倍。倍。氘有氘有5050億億噸足夠人類噸足夠

13、人類用上千萬(wàn)年用上千萬(wàn)年海水中的化學(xué)資源海水中的化學(xué)資源海洋中的礦產(chǎn)資源海洋中的礦產(chǎn)資源海水資源的廣泛性：海水資源的廣泛性：海洋約占地球表面積海洋約占地球表面積71%71%動(dòng)物動(dòng)物: :（魚類、海獅、海馬、貝類（魚類、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、NaClNaCl、MgClMgCl2 2 . . 海底金屬結(jié)核礦、石油海底金屬結(jié)核礦、石油（水資源及各種溶解的鹽類（水資源及各種溶解的鹽類) )u海水中的水海水中的水1.31.310109 9 億億噸噸 u占地球總水量占地球總水量97%97%（3% 3% 在陸地、淡水）在陸地、淡水）u海水中除

14、了水以外，還含有海水中除了水以外，還含有8080多種元素，多種元素，有的含量很大（如有的含量很大（如NaCl NaCl ）有的含量很少）有的含量很少（如（如AuAu）海水資源的多樣性：海水資源的多樣性：海水中溶解和懸浮大量的無(wú)機(jī)物和有海水中溶解和懸浮大量的無(wú)機(jī)物和有 機(jī)物機(jī)物按含量計(jì)：含按含量計(jì)：含O O、H H 及及 ClCl、NaNa、S S、C C、 F F、B B、BrBr、SrSr共共1313種元素的質(zhì)量占總水種元素的質(zhì)量占總水 量的量的99%99%，其余，其余1%1%為為7070多種含量微少的多種含量微少的 元素。元素。海水資源的分散性：海水資源的分散性：海水因?yàn)榱刻?、面太廣，大

15、多數(shù)元素海水因?yàn)榱刻蟆⒚嫣珡V，大多數(shù)元素 盡管量很大但由于太分散盡管量很大但由于太分散 ，含量極微少，含量極微少如：海水中金元素總含量約為如：海水中金元素總含量約為5 5千萬(wàn)噸，千萬(wàn)噸，但一頓海水中只含金元素但一頓海水中只含金元素0.000004g0.000004g（1010億分之四克）（百分之億分之四克）（百分之0.0000040.000004克）克）二、海水資源的開發(fā)利用二、海水資源的開發(fā)利用1.1.海水水資源的利用：海水水資源的利用： 海水的淡化海水的淡化 （1 1）使海水淡化的途徑）使海水淡化的途徑通過海水中提取淡水或從海水中把鹽分通過海水中提取淡水或從海水中把鹽分離出去，都可以達(dá)到

16、淡化海水的目的。離出去，都可以達(dá)到淡化海水的目的。 （2 2）海水淡化的方法及其特點(diǎn)）海水淡化的方法及其特點(diǎn)蒸蒸 餾餾 法法（最先使用，技術(shù)成熟，（最先使用，技術(shù)成熟， 但成本高）但成本高）電滲析法電滲析法（成本低，但未能大量生產(chǎn)）（成本低，但未能大量生產(chǎn)）離子交換法離子交換法（目前正迅速發(fā)展，但需要（目前正迅速發(fā)展，但需要 不斷更新離子交換樹脂）不斷更新離子交換樹脂）海水蒸餾原理示意圖：海水蒸餾原理示意圖： 蒸餾適用于分離哪些混合物？蒸餾適用于分離哪些混合物？液體體積不超過液體體積不超過燒瓶體積燒瓶體積1/31/3加入沸石或碎瓷片加入沸石或碎瓷片加水，下進(jìn)上出加水，下進(jìn)上出太陽(yáng)能蒸發(fā)海水示意

17、圖：太陽(yáng)能蒸發(fā)海水示意圖： 2.2.海水化學(xué)資源的開發(fā)利用海水化學(xué)資源的開發(fā)利用閱讀課本第閱讀課本第9191頁(yè)第二段文字頁(yè)第二段文字海水的綜合利用海水的綜合利用u（1 1）海水制鹽）海水制鹽生產(chǎn)生產(chǎn) NaCl u（2 2）NaCl的水溶液制的水溶液制 NaOH 2NaCl+ 2H2NaCl+ 2H2 2O = HO = H2 2 + Cl+ Cl2 2 + 2NaOH+ 2NaOH電解電解u（3 3）制金屬）制金屬 Na 2NaCl（熔融）（熔融） = 2Na + Cl2電解電解u（4 4）制）制 Na2CO32 NaOH + CO2 = Na2CO3 + H2O 閱讀課本第閱讀課本第9191

18、頁(yè)的頁(yè)的海水提溴：海水提溴：主要方法是空氣吹出法主要方法是空氣吹出法主要流程主要流程海水海水濃縮濃縮酸化酸化濃縮濃縮海水海水BrBr- -通入通入氯氣氯氣海海水水ClCl- -BrBr2 2通入空氣通入空氣水蒸氣水蒸氣( (吹入吹入) )吸收吸收塔塔SOSO2 2反應(yīng)后反應(yīng)后富集溴富集溴HBrHBr、SOSO4 42 2通入通入ClCl2 2ClCl- -BrBr2 2分離分離溴單質(zhì)溴單質(zhì)化學(xué)方程式：化學(xué)方程式：2NaBr Cl2 = Br2 2NaClBr2 SO2 2H2O = 2HBr H2SO42HBr Cl2 = Br2 2HCl海水海水蒸發(fā)蒸發(fā)粗粗鹽鹽 水、重結(jié)晶水、重結(jié)晶 精精鹽鹽母液母液Mg(OH)Mg(OH)2 2 MgCl2 + Ca(OH)2 = Mg(OH)2+ CaCl2從海水中制金屬?gòu)暮Ｋ兄平饘冁V鎂 Mg(OH)2 + 2HCl = MgCl2 + H2O MgCl2(熔融熔融) = Mg + Cl2 通電通電鹽酸、濃縮鹽酸、濃縮 MgClMgCl2 2 H H2 2O O 脫水脫水 MgClMgCl2 2 電解電解 MgMg石灰乳石灰乳 CaO CaO 貝殼貝殼水水煅燒煅燒海帶提碘