金屬礦物和海水資源課件

金屬礦物和海水資源課件第1頁，共43頁，2023年，2月20日，星期二一、金屬礦物的開發(fā)利用

我國21世紀初可持續(xù)發(fā)展的總體目標是：可持續(xù)發(fā)展能力不斷增強，經(jīng)濟結(jié)構(gòu)調(diào)整取得顯著成效，人口總量得到有效控制，生態(tài)環(huán)境明顯改善，資源利用率顯著提高，促進人與自然的和諧，推動整個社會走上生產(chǎn)發(fā)展、生活富裕、生態(tài)良好的文明發(fā)展道路。自然資源與可持續(xù)發(fā)展第2頁，共43頁，2023年，2月20日，星期二金屬的冶煉自然界中的金屬大都以化合態(tài)存在用化學的方法把化合態(tài)的金屬變成游離態(tài)要考慮的問題礦石的富集合適的冶煉方法如何精煉第3頁，共43頁，2023年，2月20日，星期二+nM礦石中的金屬是:分析:得電子,被還原化合態(tài)M0KCaNaMgAlZnFeSnPb(H)CuHgAgPtAu金屬活動性逐漸減弱KCaNaMgAlZnFeSnPb(H)CuHgAg

PtAu金屬活動性不同，還原方法一樣嗎？p88第4頁，共43頁，2023年，2月20日，星期二（1）熱分解法:適用于金屬活動性順序表中氫以后的金屬冶煉。HgAg（2）熱還原法:適用于金屬活動性順序表中部的金屬冶煉ZnFeSnPb(H)Cu

（3）電解法:適用于鉀、鈉、鈣、鋁等活潑金屬的冶煉。KCaNaMgAl

(4)

物理提取法：適用于極不活潑的金屬的冶煉。PtAu第5頁，共43頁，2023年，2月20日，星期二簡單，實用，節(jié)省的原則1.熱分解法

有些不活潑金屬僅用熱分解法就能制得。

在金屬活動性順序表中，位于氫后面的某些金屬的氧化物受熱就能分解。冶煉方法的選擇原則:2Ag2O==4Ag+O2↑▲2HgO==2Hg+O2↑▲第6頁，共43頁，2023年，2月20日，星期二高溫Fe2O3+3CO===2Fe+3CO22.熱還原法多數(shù)金屬的冶煉過程屬于熱還原法常用的還原劑有焦炭、一氧化碳、氫氣

和活潑金屬等WO3+3H2===W+3H2O高溫Fe2O3+2Al===2Fe+Al2O3高溫MgO+C

===Mg+CO高溫第7頁，共43頁，2023年，2月20日，星期二3．電解法在金屬活動性順序中，鉀、鈉、鈣、鋁等幾種金屬的還原性很強，這些金屬都很容易失去電子，因此不能用一般的方法和還原劑使其從化合物中還原出來，而只能用通電分解其熔融鹽或氧化物的方法來冶煉。2Al2O3(熔融)=====4Al+3O2↑

電解冰晶石2NaCl(熔融)====2Na+Cl2↑電解MgCl2(熔融)====Mg+Cl2↑

電解第8頁，共43頁，2023年，2月20日，星期二KCaNaMgAlZnFeSnPb（H）CuHgAg電解法熱還原法不同金屬冶煉方法的選擇KCaNaMgAl

ZnFeSnPb（H）Cu

HgAg

同種金屬可以有不同的冶煉方法:如Mg既可用還原法,也可用電解法,根據(jù)其不同用途選擇不同的冶煉方法。

活潑

中等活潑

不活潑（C、CO、H2、Al等）（氧化物、氯化物）（氧化物）第9頁，共43頁，2023年，2月20日，星期二練習1.下列各組金屬最適合用H2或CO把它從化合物中還原出來的是

A.Ca、MgB.Al、FeC.Fe、CuD.Hg、Ag2.列金屬氧化物不能用焦炭還原的是解題思路:碳的還原性一般介于A1～Zn之間，故一般比碳還原性強的金屬，不能用碳還原。A.CaOB.Ag2OC.CuOD.Fe2O3CA第10頁，共43頁，2023年，2月20日，星期二3、下列各種冶煉方法中，可以制得相應金屬的是（）

A、加熱氧化鋁B、加熱碳酸鈣

C、電解熔融氯化鈉

D、氯化鈉與鋁粉高溫共熱4、根據(jù)金屬在金屬活動順序表中的位置及性質(zhì)，推測制取下列金屬最適宜的方法：①Na

②Zn

③Hg

④Au

C電解法加熱還原法加熱分解法物理提取法第11頁，共43頁，2023年，2月20日，星期二實驗4－1鋁熱反應

p891、鎂條的作用是什么？2、氯酸鉀的作用是什么？問題引燃劑第12頁，共43頁，2023年，2月20日，星期二反應現(xiàn)象：鎂條劇烈燃燒，放出大量的熱，發(fā)出耀眼的白光，紙漏斗內(nèi)劇烈反應，紙漏斗被燒穿，有熔融物落入沙中。Fe2O3+2Al===2Fe+Al2O3高溫鋁熱劑反應現(xiàn)象：劇烈反應，發(fā)出強光，紙漏斗被燒穿，沙子上落有黑色鐵珠。第13頁，共43頁，2023年，2月20日，星期二結(jié)論：鋁是常用的還原劑，在一定的條件下與某些金屬氧化物反應，把其中的金屬還原成單質(zhì)。Fe2O3+2Al===2Fe+Al2O3高溫其它鋁熱反應

高溫3Co3O4+8Al===9Co+4Al2O33MnO2+4Al===3Mn+2Al2O3高溫Cr2O3+2Al===2Cr+Al2O3高溫第14頁，共43頁，2023年，2月20日，星期二鋁熱反應的應用

鋁熱反應的原理可以應用在生產(chǎn)上，如用于焊接鋼軌等。在冶金工業(yè)上也常用這一反應原理，使鋁與金屬氧化物反應，冶煉釩、鉻、錳等等高熔點金屬第15頁，共43頁，2023年，2月20日，星期二KCaNaMg

Al︱ZnFeSnPb(H)Cu︱HgAg︱PtAu

電解法熱還原法熱分解法

物理提取法（C、CO、H2、Al等）不同金屬冶煉方法的選擇歸納：第16頁，共43頁，2023年，2月20日，星期二▲金屬的回收和資源保護p89回收金屬的意義：（1）節(jié)約礦物資源；（2）節(jié)約能源；（3）減少環(huán)境污染。第17頁，共43頁，2023年，2月20日，星期二二、海水資源的開發(fā)利用

從太空觀察地球，看到地球上有七片陸地“漂浮”在一大片藍色的海洋之中是“歷史留給人類的資源儲備”海洋是美麗的，也是富饒的第18頁，共43頁，2023年，2月20日，星期二海洋生物資源第19頁，共43頁，2023年，2月20日，星期二含80多種元素，以氫、氧、氯、鈉、鎂、硫、鈣、鉀等較多。被稱為“元素的故鄉(xiāng)”。海水中鈾多達45億噸是已知陸地鈾礦儲量的4500倍。氘有50億噸足夠人類用上千萬年海水中的化學資源第20頁，共43頁，2023年，2月20日，星期二海洋中的礦產(chǎn)資源第21頁，共43頁，2023年，2月20日，星期二海水資源的廣泛性：◆海洋約占地球表面積71%

海洋中的資源

◆動物:（魚類、海獅、海馬、貝類……◆植物:（海草、海帶…………◆礦物:（各種鹽、NaCl、MgCl2……….

海底金屬結(jié)核礦、石油◆（水資源及各種溶解的鹽類)第22頁，共43頁，2023年，2月20日，星期二海水中的水1.3×109

億噸占地球總水量97%（3%在陸地、淡水）海水中除了水以外，還含有80多種元素，有的含量很大（如NaCl）有的含量很少（如Au）第23頁，共43頁，2023年，2月20日，星期二海水資源的多樣性：◆海水中溶解和懸浮大量的無機物和有機物◆按含量計：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。第24頁，共43頁，2023年，2月20日，星期二海水資源的分散性：◆海水因為量太大、面太廣，大多數(shù)元素盡管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50000000t（5千萬噸）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）第25頁，共43頁，2023年，2月20日，星期二海水綜合利用的重要方向

海水綜合利用的重要方向是：海水淡化同化工生產(chǎn)結(jié)合、同能源技術(shù)結(jié)合。如從海水中制得的氯化鈉除食用外，還用作工業(yè)原料，如生產(chǎn)燒堿、純堿、金屬鈉以及氯氣、鹽酸、漂白粉等含氯化工產(chǎn)品。從海水中制取鎂、鉀、溴及其化工產(chǎn)品，是在傳統(tǒng)制鹽工業(yè)上的發(fā)展。從海水中獲得其他物質(zhì)和能量具有廣闊的前景。例如，鈾和重水目前是核能開發(fā)中的重要原料，從海水中提取鈾和重水對一個國家來說具有戰(zhàn)略意義?；瘜W在開發(fā)海洋藥物方面也將發(fā)揮越來越大的作用。潮汐能、波浪能等也是越來越受到重視和開發(fā)的新型能源。第26頁，共43頁，2023年，2月20日，星期二海水資源的利用：

主要有：1.海水中水資源的利用海水的淡化（咸水→淡水）2.直接利用海水進行循環(huán)冷卻（作冷卻用水）第27頁，共43頁，2023年，2月20日，星期二海水的淡化：

（1）海水淡化的途徑:◆從海水中提取淡水◆從海水中分離出鹽（2）海水淡化的方法:p90◆蒸餾法（最先使用，技術(shù)成熟，但成本高）◆電滲析法（成本低，但未能大量生產(chǎn)）◆離子交換法（目前正迅速發(fā)展，但需要不斷更新離子交換樹脂）第28頁，共43頁，2023年，2月20日，星期二蒸餾法所用的裝置及原理◆原理：加熱到水的沸點,使水汽化變成水蒸氣，再冷凝得淡水。進冷卻水出第29頁，共43頁，2023年，2月20日，星期二第30頁，共43頁，2023年，2月20日，星期二煮海為鹽第31頁，共43頁，2023年，2月20日，星期二海水濃縮過濾HCl溶液，適量蒸發(fā)結(jié)晶NaOH溶液、BaCl2溶液、Na2CO3溶液過量食鹽的提取第32頁，共43頁，2023年，2月20日，星期二海水的綜合利用（1）海水制鹽——生產(chǎn)NaCl

（2）NaCl的水溶液制NaOH

（3）制金屬Na（4）制Na2CO32NaOH+CO2=Na2CO3+H2O

2NaCl（熔融）===2Na+Cl2電解2NaCl+2H2O===H2+Cl2+2NaOH電解第33頁，共43頁，2023年，2月20日，星期二海水蒸發(fā)粗鹽水、重結(jié)晶

精鹽母液Mg(OH)2①MgCl2+Ca(OH)2=Mg(OH)2↓+CaCl2◆從海水中制金屬鎂②Mg(OH)2+2HCl=MgCl2+H2O③MgCl2(熔融)===Mg+Cl2

通電鹽酸、濃縮

MgCl2?H2O

脫水

MgCl2

電解

Mg石灰乳CaO貝殼水煅燒①②③第34頁，共43頁，2023年，2月20日，星期二海水中提取溴的實驗實驗方法：（1）用蒸餾法將海水濃縮。用硫酸將濃縮的海水酸化。（2）向酸化的海水中通入適量的氯氣，使溴離子轉(zhuǎn)化為溴單質(zhì)。（3）向含溴單質(zhì)的水溶液中通入空氣和水蒸氣，將溴單質(zhì)吹入盛有二氧化硫溶液的吸收塔內(nèi)。轉(zhuǎn)化為氫溴酸（4）向吸收塔中溶液內(nèi)通入適量的氯氣。最后經(jīng)蒸餾可得液溴

(用CCl4萃取)第35頁，共43頁，2023年，2月20日，星期二海水中提取溴實驗的方程式2NaBr+Cl2=Br2+2NaCl

上面置換反應得到的Br2的濃度很低，難以收集，用空氣吹出Br2

后用SO2吸收，使溴得到富集，Br2+SO2+2H2O=2HBr+H2SO42HBr+Cl2=Br2+2HCl第36頁，共43頁，2023年，2月20日，星期二如何證明海帶中存在碘元素?[實驗4-2]（一）實驗方法：（1）稱取3g干海帶，用刷子把干海帶表面的附著物刷凈（不要用水洗，有I-）。將海帶剪碎，用酒精潤濕（便于灼燒）后，放在坩堝中。

（2）用酒精燈灼燒盛有海帶的坩堝，至海帶完全成灰，停止加熱，冷卻。

（3）將海帶灰轉(zhuǎn)移到小燒杯中，向燒杯中加入10ml蒸餾水，攪拌，煮沸2min－3min，使可溶物溶解，過濾。

（4）向濾液中滴入幾滴硫酸，再加入約1mlH2O2溶液，觀察現(xiàn)象。取少量上述濾液，滴加幾滴淀粉溶液，觀察現(xiàn)象。

第37頁，共43頁，2023年，2月20日，星期二(二)實驗現(xiàn)象：加入H2O2溶液后，溶液顏色變?yōu)樯铧S色；加入淀粉溶液后，溶液又變?yōu)樯钏{色。(三)化學方程式：

2KI+H2O2+H2SO4=I2+K2SO4+2H2O

海水綜合利用聯(lián)合工業(yè)體系一例p92第38頁，共43頁，2023年，2月20日，星期二

由于鎂很活潑，是還原性很強的金屬，所以加熱時能與許多氣體物質(zhì)反應。如空氣、二氧化碳、氮氣等，但不與氫氣和稀有氣體反應。練習鎂粉是焰火、閃光粉中不可缺少的原料,工業(yè)制造鎂粉是鎂蒸氣在氣體中冷卻,下列可做冷卻劑的是(1)空氣(2)CO2(3)Ar(4)H2(5)N2A