物理提取法課件

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1一、金屬礦物的開發(fā)利用黃銅礦赤鐵礦鋁礦錳礦鎢礦鋅礦一、金屬礦物的開發(fā)利用黃銅礦赤鐵礦鋁礦錳礦鎢礦鋅礦2一、金屬礦物的開發(fā)利用1、金屬元素的存在：

除金、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自然界。一、金屬礦物的開發(fā)利用1、金屬元素的存在：32、金屬的冶煉

②冶煉金屬的原理：利用還原的方法使金屬化合物中的金屬離子得到電子變成金屬原子。n+M得電子M（被還原）①定義：把金屬從礦石中提煉出來的過程叫做金屬的冶煉。2、金屬的冶煉②冶煉金屬的原理：利用還原的方法使金屬化4金屬活動(dòng)性順序KCaNaMgAlZnFeSnPb(H)CuHgAgPtAu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)金屬活動(dòng)性順序KCaNaMgAlZnFeSn5金屬冶煉的方法

根據(jù)金屬的活動(dòng)性順序不同，不同的金屬采取不同的冶煉方法。金屬冶煉的方法根據(jù)金屬的活動(dòng)性順序不同，不同的金屬采63、金屬冶煉的方法

（1）物理提取法：適用于極不活潑的金屬——Pt、Au等，在自然界中主要以游離態(tài)存在

。淘金就是一種物理提取方法。3、金屬冶煉的方法（1）物理提取法：適用于極不7①熱分解法

適合一些不活潑金屬，可以直接用加熱分解的方法將金屬從其化合物中還原出來。2HgO===2Hg+O2↑加熱2Ag2O===4Ag+O2↑加熱（2）化學(xué)方法①熱分解法2HgO===2Hg+O2↑加熱2Ag8②熱還原法（適用于大部分金屬）CuO+H2===Cu+H2O△Fe2O3+3CO===2Fe+3CO2高溫在金屬活動(dòng)性順序表中處于中間位置的金屬，通常是用還原劑（C、CO、H2、活潑金屬等）在加熱的條件下將金屬從其化合物中還原出來。②熱還原法（適用于大部分金屬）CuO+H2===Cu+9鋁熱反應(yīng)實(shí)驗(yàn)4－1鋁熱反應(yīng)10

實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象：鎂條劇烈燃燒，放出大量熱，發(fā)出耀眼白光，紙漏斗內(nèi)劇烈反應(yīng)，紙漏斗被燒穿，有熔融物落入沙中。Fe2O3+2Al===2Fe+Al2O3高溫鋁熱劑鋁——還原劑（活潑金屬—可作還原劑）實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象：鎂條劇烈燃燒，放出大量熱，發(fā)出耀眼白光，紙11應(yīng)用：(1)焊接鋼軌，(2)冶煉金屬。應(yīng)用：123MnO2+4Al===3Mn+2Al2O3高溫Cr2O3+2Al===2Cr+Al2O3高溫3Co3O4+8Al===9Co+4Al2O3高溫其它的鋁熱反應(yīng)：3MnO2+4Al===3Mn+2Al2O3高溫Cr213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19世紀(jì)上半葉，鋁還是歐洲許多高級珠寶店的高檔貨。然而自從美國青年化學(xué)家霍爾發(fā)明電解制鋁法后，制鋁工藝不斷改進(jìn)，現(xiàn)在人們已經(jīng)熟練掌握了從鋁土礦（主要成分是Al2O3，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)格也一降千丈，走入千家萬戶。Al由于早期煉鋁十分困難，所以鋁的價(jià)格十分昂貴，14③電解法

活潑金屬較難用還原劑還原，通常采用電解熔融的金屬化合物的方法冶煉活潑金屬。適合一些非常活潑金屬。

MgCl2(熔融)===Mg+Cl2↑電解2Al2O3(熔融)===4Al+3O2↑電解冰晶石2NaCl(熔融)===2Na+Cl2↑電解③電解法MgCl2(熔融)===Mg+Cl2↑電15

現(xiàn)在鋁的產(chǎn)量已經(jīng)僅次于鋼鐵了，鋁及鋁合金成為現(xiàn)代文明不可缺少的金屬，鋁在工業(yè)上被稱為“鋼精”，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，還被用于航天工業(yè)，如我國第一顆人造衛(wèi)星東方紅一號，外殼全部用鋁合金制成，美國的阿波羅—11號，宇宙飛船所用的金屬材料中，鋁及合金75%左右，可以說人類送上太空的金屬中，鋁是最多的了。注意：正常人的人體，每70公斤體重約含61毫克鋁。但鋁攝入過多卻是對人體有害的，經(jīng)研究表明，鋁元素能滲入人腦，與神經(jīng)元細(xì)胞釋放出來的具有傳遞信息功能的有機(jī)堿反應(yīng)，導(dǎo)致神經(jīng)系統(tǒng)傳遞信息受阻，引起老年癡呆?，F(xiàn)在鋁的產(chǎn)量已經(jīng)僅次于鋼鐵了，鋁及鋁合16鎂在地殼中含量只有鋁的四分之一，而且鎂比鋁更加活潑，所以要想礦物質(zhì)中獲取鎂，代價(jià)比鋁更高。Mg海洋中含有大量的氯化鎂，海水又咸又苦。咸是因?yàn)楹新然c，苦是因?yàn)楹新然V，同樣道理，粗鹽易潮解是因?yàn)槠渲泻休^多的氯化鎂，而氯化鎂易吸水。據(jù)估算，假如每年從海水中提取1億噸鎂再過一百萬年，海水中鎂的含量也只會(huì)從目前的0.13%降低到0.12%，即只減少了萬分之一。可謂取之不盡，用之不竭。鎂在地殼中含量只有鋁的四分之一，而且鎂比鋁更17KCaNaMgAlZnFeSnPb（H）CuHgAg金屬活動(dòng)性（還原性）：強(qiáng)弱電解法熱還原法熱分解法KCaNaMgAl

ZnFeSnPb（H）Cu

HgAg離子的氧化性弱強(qiáng)KCaNaMgAlZnFeSnPb（H）Cu18KCaNaMgAlZnFeSnPb(H)CuHgAgPtAu電解法：熱還原法：熱分解法：物理提取法：KCaNaMgAl電解法：熱還原法：熱分19常見金屬的冶煉原理①Na:②Mg:③Al:④Fe：⑥Cu:2NaCl(熔融)===2Na+Cl2↑電解MgCl2(熔融)===Mg+Cl2↑電解2Al2O3(熔融)===4Al+3O2↑電解冰晶石Fe2O3+2Al===2Fe+Al2O3高溫Fe2O3+3CO===2Fe+3CO2高溫常見金屬的冶煉原理①Na:2NaCl(熔融)===2N204、金屬冶煉的步驟

⑴富集：除去雜質(zhì)，提高礦石中有用成分的含量。⑵冶煉：利用氧化還原反應(yīng)，在一定條件下，用還原劑把金屬礦石中的金屬離子還原成金屬單質(zhì)。⑶精煉：提高金屬的純度。4、金屬冶煉的步驟⑴富集：除去雜質(zhì)，提高礦石215、金屬資源的回收和再利用（1）地球上的金屬礦資源的存量與人類需求的矛盾：

存量有限且不能再生，人們不斷開發(fā)、資源不斷減少。（2）金屬制品在使用中的變化：

金屬—腐蝕、損壞—廢棄物—污染環(huán)境。（3）金屬回收的意義：

a.減少垃圾量，防止污染環(huán)境；b.緩解資源短缺的矛盾。c.廢舊利用，提高生產(chǎn)的經(jīng)濟(jì)效益。5、金屬資源的回收和再利用（1）地球上的金22（4）合理開發(fā)利用礦物資源的主要途徑：①提高金屬礦物的利用率；②減少金屬的使用量；③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。（4）合理開發(fā)利用礦物資源的主要途徑：①提高金屬礦物的利用率23練習(xí)1、下列各種冶煉方法中，可以制得相應(yīng)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2、根據(jù)金屬在金屬活動(dòng)順序表中的位置及性質(zhì)，推測冶煉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練習(xí)1、下列各種冶煉方法中，可以制得C電解法加熱還原法加熱分24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(dá)45億噸是已知陸地鈾礦儲(chǔ)量的4500倍。氘有50億噸足夠人類用上千萬年。海水中的化學(xué)資源二、海水資源的開發(fā)和利用含80多種元素，以氫、氧、海25海洋中的礦產(chǎn)資源海洋中的礦產(chǎn)資源26

從太空觀察地球，看到地球上有七片陸地“漂浮”在一大片藍(lán)色的海洋之中。海洋是“大自然留給人類的資源儲(chǔ)備”。海洋是美麗的，也是富饒的。從太空觀察地球，看到地球上有七片陸地“漂浮”在一27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:（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:（水資源及各種溶解的鹽類海水資源的廣泛性：海洋約占地球表面積71%。281、海水水資源的利用（1）利用途徑：①海水的淡化；②直接利用海水進(jìn)行循環(huán)冷卻。（2）海水淡化①海水淡化的途徑：從海水中提取淡水和從海水中把鹽分離出去。②海水淡化的方法：海水淡化的方法主要有蒸餾法、電滲析法、離子交換法等。海水中的水1.3X109

億噸；占地球總水量97%（3%在陸地）。1、海水水資源的利用（1）利用途徑：海水中的29

海水蒸餾原理示意圖進(jìn)出

蒸餾原理：加熱到水的沸點(diǎn)，液態(tài)水變?yōu)樗魵馀c海水中的鹽分離，水蒸汽冷凝得到淡水。海水蒸餾原理示意圖進(jìn)出蒸餾原理：加熱到水30太陽能蒸發(fā)海水示意圖：

太陽能蒸發(fā)海水示意圖：31物理提取法課件32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。蒸餾法：最先使用，技術(shù)成熟，但成本高。33（1）海水化學(xué)資源的特點(diǎn)

①海水資源的多樣性：

海水中溶解和懸浮大量的無機(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。海水中除了O、H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）。2、海水化學(xué)資源的開發(fā)利用（1）海水化學(xué)資源的特點(diǎn)2、海水化學(xué)資源的開發(fā)利用34

②海水資源的分散性：海水因?yàn)榱刻蟆⒚嫣珡V，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50000000t（5千萬噸），但一頓海水中只含金元素0.000004g（10億分之四克）。海水中含有的各種元素的種類多，總儲(chǔ)量大，富集程度低。因此，從海水中提取物質(zhì)首先需要解決物質(zhì)的富集的問題。②海水資源的分散性：35（2）海水制鹽：通過海水淡化生產(chǎn)NaCl，再利用NaCl制NaOH、制金屬Na、制Na2CO3、制取鹽酸、氯氣、漂白粉等等。（2）海水制鹽：通過海水淡化生產(chǎn)NaCl，再36海水曬鹽（煮海為鹽）海水曬鹽（煮海為鹽）37

【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P91頁資料卡片——海水提溴。1、推測海水提溴的步驟和實(shí)驗(yàn)裝置；2、寫出相關(guān)的化學(xué)方程式。濃縮海水溴單質(zhì)氫溴酸單質(zhì)溴通入Cl2①通入空氣，SO2吸收②通入Cl2③【思考與交流】1、推測海水提溴的步驟和實(shí)驗(yàn)裝置；38從海水中提取溴的主要工藝流程：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)：2NaBr+Cl2=Br2+2NaCl。③向含溴單質(zhì)的水溶液中通入空氣和水蒸汽，將溴單質(zhì)吹入盛有二氧化硫溶液的吸收塔內(nèi)以達(dá)到富集的目的：Br2+SO2+2H2O=2HBr+H2SO4。④向吸收塔內(nèi)的溶液中通入適量的氯氣：2HBr+Cl2=2HCl+Br2。⑤用四氯化碳（或苯）萃取吸收塔內(nèi)的溶液中的溴單質(zhì)。（3）海水提溴：從海水中提取溴的主要工藝流程：（3）海水提溴：392NaBr+Cl2=Br2+2NaCl2H2O+Br2+SO2=H2SO4+2HBr2HBr+Cl2=Br2+2HCl海水提溴的實(shí)驗(yàn)室模擬裝置2NaBr+Cl2=Br2+2NaCl2H2O+B40科學(xué)探究如何證明海帶中有碘離子？閱讀P91實(shí)驗(yàn)4-2化學(xué)方程式：2KI+H2O2+H2SO4==I2+K2SO4+2H2O科學(xué)探究化學(xué)方程式：41海帶提碘：海帶海帶灰溶解過濾灼燒殘?jiān)琁-的溶液稀H2SO4H2O2含I2的溶液含I2的有機(jī)溶液萃取海帶提碘：海帶海帶灰溶解過濾灼燒殘?jiān)琁-的溶液稀H2SO442證明海帶中含有碘，有以下步驟①用剪刀剪碎海帶，用酒精潤濕，放入坩堝中；②灼燒海帶至完全生成灰，停止加熱，冷卻；③海帶灰轉(zhuǎn)移到小燒杯，加蒸餾水，攪拌、煮沸、過濾；④在