《開發(fā)利用金屬礦物和海水資源》省賽獲獎(jiǎng)1

第四章化學(xué)與自然資源的開發(fā)利用第一節(jié)開發(fā)利用金屬礦物和海水資源

廣義地講，所謂自然資源，是指在一定時(shí)間、地點(diǎn)的條件下能夠產(chǎn)生經(jīng)濟(jì)價(jià)值的，以提高人類當(dāng)前和將來(lái)福利的自然環(huán)境因素和條件的總稱。可持續(xù)發(fā)展的目標(biāo)是滿足人類需要，強(qiáng)調(diào)人類的行為要受到自然界的制約、強(qiáng)調(diào)代際之間、人類和其它生物種群之間、不同國(guó)家和不同地區(qū)之間的公平。它包括經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)發(fā)展，社會(huì)的可持續(xù)發(fā)展、資源可持續(xù)發(fā)展、環(huán)境可持續(xù)發(fā)展和全球可持續(xù)發(fā)展。

一、金屬礦物的開發(fā)和利用請(qǐng)同學(xué)們列舉出常見金屬的名稱？

金屬元素種類多，分布廣，活動(dòng)性差別大，在自然界的存在形式各異，少數(shù)不活潑金屬以游離態(tài)存在（如金和鉑等），多數(shù)金屬以化合態(tài)存在。

人們?cè)谏詈蜕a(chǎn)中使用的金屬材料多是合金或純金屬，這就需要把金屬?gòu)牡V石中提煉出來(lái)，提煉的過(guò)程就是金屬的冶煉過(guò)程。一、金屬的冶煉1.金屬冶煉的實(shí)質(zhì)

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。即：Mn++ne-M想一想:要使金屬礦物轉(zhuǎn)化為金屬單質(zhì),金屬元素的化合價(jià)如何變化,發(fā)生什么反應(yīng)?金屬活動(dòng)性順序KCaNaMgAlZnFeSnPb(H)CuHgAgPtAu金屬活動(dòng)性由強(qiáng)逐漸減弱快速閱讀課本89頁(yè)內(nèi)容，找出金屬冶煉有多少種方法，分別是什么？適用于金屬活動(dòng)順序表中的哪些金屬?金屬的冶煉的步驟：礦石的富集、冶煉、精煉要根據(jù)金屬的活動(dòng)性順序不同，采取不同的冶煉方法(1)熱分解法(2)熱還原法(3)電解法二、金屬冶煉的方法的選擇⑴熱分解法練習(xí):寫出HgO，Ag2O受熱分解的化學(xué)方程式2HgO==2Hg+O2↑2Ag2O==4Ag+O2↑(適用Hg及其以后的不活潑金屬)KCaNaMgAlZnFeSnPb(H)CuHgAgHgAg⑵熱還原法KCaNaMgAlZnFeSnPb(H)CuHgAgZnFeSnPb(H)Cu（適合大部分金屬）CuO+H2===Cu+H2O高溫Fe2O3+3CO===2Fe+3CO2高溫（適合一些非?；顫娊饘伲㎝gCl2(熔融)===Mg+Cl2↑電解2Al2O3(熔融)===4Al+3O2↑電解冰晶石2NaCl(熔融)===2Na+Cl2↑電解⑶電解法KCaNaMgAlZnFeSnPb(H)Cu

HgAgPtAuKCaNaMgAlKCaNaMgAl

ZnFeSnPb(H)Cu

HgAg

PtAu電解法熱還原法熱分解法物理方法金屬活動(dòng)性順序與金屬的冶煉方法小結(jié)鋁熱反應(yīng)反應(yīng)現(xiàn)象：劇烈反應(yīng)，發(fā)出強(qiáng)光，紙漏斗被燒穿，沙子上落有黑色鐵珠。Fe2O3+2Al===2Fe+Al2O3高溫其它鋁熱反應(yīng)

3MnO2+4Al===3Mn+2Al2O3高溫Cr2O3+2Al===2Cr+Al2O3高溫3Co3O4+8Al===9Co+4Al2O3高溫鋁熱反應(yīng)的應(yīng)用

鋁熱反應(yīng)的原理可以應(yīng)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(yīng)原理，使鋁與金屬氧化物反應(yīng)，冶煉釩、鉻、錳等閱讀課本P89頁(yè)表4-1常見金屬的冶煉原理金屬的回收和資源保護(hù)1、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

以鋁為例，生產(chǎn)一噸原鋁至少要消耗四噸鋁土礦資源。當(dāng)前全球原鋁的年產(chǎn)量約2500萬(wàn)噸，年消耗鋁土礦超過(guò)一億噸，如果照此發(fā)展下去，地球上的鋁土礦資源就會(huì)越來(lái)越少，直至有一天枯竭。如果人類消費(fèi)的鋁能夠回收利用，只要回收利用量達(dá)到產(chǎn)量的二分之一，每年就將減少鋁土礦消耗量約5000萬(wàn)噸，這對(duì)保護(hù)全球鋁土礦資源具有極為重要的意義。其次，利用廢雜原料生產(chǎn)一噸合金鋁錠與用鋁土礦原料生產(chǎn)一噸原鋁錠相比，可以節(jié)省95％以上的能源消耗。你知道嗎？據(jù)有關(guān)資料統(tǒng)計(jì)，

每生產(chǎn)一噸原鋁錠需要消耗能源213．2TJ(電能約占82％)，而生產(chǎn)一噸再生鋁合金錠所需能源消耗為5．5TJ(燃料約占80％)，僅為原鋁錠生產(chǎn)能源消耗的2．6％，優(yōu)勢(shì)比較明顯。由于鋁可以反復(fù)循環(huán)使用，從再生鋁廢料中再生產(chǎn)鋁，其節(jié)能效果更加顯著。

另外，再生鋁生產(chǎn)中二氧化碳的產(chǎn)生量和排放量與原鋁生產(chǎn)相比，大為減少。有資料統(tǒng)計(jì)，再生鋁生產(chǎn)可比用水電生產(chǎn)原鋁減少二氧化碳排放量91%，比用燃油發(fā)電減少二氧化碳排放量97％以上，比用煤發(fā)電減少的二氧化碳排放量更多，環(huán)保效益十分顯著。

小資料2、回收金屬的實(shí)例（1）廢舊鋼鐵用于煉鋼；（2）廢鐵屑用于制鐵鹽；（3）定影液用于回收銀練習(xí)1:冶煉金屬常用以下幾種方法：①以C、CO或H2

作還原劑還原。②利用鋁熱反應(yīng)原理用Al還原。③電解法。④熱分解法。下列金屬各采用哪種方法還原最佳。Fe、Zn、Cu等中等活潑的金屬()Na、Mg、Al等活潑或較活潑金屬()Hg、Ag等不活潑金屬()V、Cr、Mn、W等高熔點(diǎn)金屬()①③