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1、高中新课程高中新课程 化学化学 必修必修2授课：抚州市教研室授课：抚州市教研室 嵇小堂嵇小堂开发利用金属矿物和海水资源开发利用金属矿物和海水资源提问：提问：金属在自然界一般以什么形式存在？金属在自然界一般以什么形式存在？ 自然界中自然界中绝大多数绝大多数金属以金属以化合态化合态存在；只有存在；只有少数少数金属以金属以游离态游离态存在（存在（金、铂金、铂）部分金属矿物部分金属矿物黄铜矿黄铜矿赤铁矿赤铁矿铝矿铝矿锰矿锰矿钨矿钨矿锌矿锌矿开发利用金属矿物和海水资源开发利用金属矿物和海水资源一一.金属矿物开发利用金属矿物开发利用 在金属化合物中，金属一般呈正价，要得到金在金属化合物中，金属一般呈正价，
2、要得到金属单质，就必须将它们还原。这个过程在工业上称属单质，就必须将它们还原。这个过程在工业上称为金属的冶炼为金属的冶炼根据金属的活动性不同，可以采用不同的冶炼方法根据金属的活动性不同，可以采用不同的冶炼方法 电解法电解法热还原法热还原法热分解法热分解法K Ca Na Mg Al Zn Fe Sn Pb（H）Cu Hg Ag开发利用金属矿物和海水资源开发利用金属矿物和海水资源一一.金属矿物开发利用金属矿物开发利用1.热分解法热分解法热分解法热分解法电解法电解法热还原法热还原法K Ca Na Mg Al Zn Fe Sn Pb（H）Cu Hg Ag2HgO = 2Hg + O2加热加热2Ag2O
3、 = 4Ag + O2加热加热开发利用金属矿物和海水资源开发利用金属矿物和海水资源一一.金属矿物开发利用金属矿物开发利用1.热分解法热分解法2.热还原法热还原法热分解法热分解法电解法电解法热还原法热还原法K Ca Na Mg Al Zn Fe Sn Pb（H）Cu Hg AgCuO+ H2 = Cu+H2O加热加热Fe2O3+3CO = 2Fe+3CO2高温高温开发利用金属矿物和海水资源开发利用金属矿物和海水资源一一.金属矿物开发利用金属矿物开发利用1.热分解法热分解法2.热还原法热还原法铝热反应铝热反应（铝粉与某些金属氧化物如（铝粉与某些金属氧化物如Fe2O3、MnO2、Cr2O、V2O5等
4、）的混合物在高温等）的混合物在高温下进行的反应。其中铝粉与这些金属氧化物的下进行的反应。其中铝粉与这些金属氧化物的混合物称为混合物称为铝热剂铝热剂。）。）反应现象反应现象: :剧烈反应，发出强光，剧烈反应，发出强光，纸漏斗被烧穿，纸漏斗被烧穿，沙子上落有黑色铁珠沙子上落有黑色铁珠。镁条：引燃剂镁条：引燃剂氯酸钾：助燃剂氯酸钾：助燃剂开发利用金属矿物和海水资源开发利用金属矿物和海水资源一一.金属矿物开发利用金属矿物开发利用1.热分解法热分解法2.热还原法热还原法铝热反应的应用铝热反应的应用 铝热反应的原理可以应用在生产上，如用于铝热反应的原理可以应用在生产上，如用于焊接钢轨焊接钢轨等；等；在冶金
5、工业上也常用这一反应原理，冶炼在冶金工业上也常用这一反应原理，冶炼钒、铬、锰钒、铬、锰等等熔点熔点高高的金属。的金属。开发利用金属矿物和海水资源开发利用金属矿物和海水资源一一.金属矿物开发利用金属矿物开发利用1.加热法加热法2.热还原法热还原法3.电解法电解法热分解法热分解法电解法电解法热还原法热还原法K Ca Na Mg Al Zn Fe Sn Pb（H）Cu Hg Ag2Al2O3=4Al+3O22NaCl=2Na+Cl2电解电解电解电解 在金属活动性顺序中，钾、钠、钙、铝等几种金属在金属活动性顺序中，钾、钠、钙、铝等几种金属的还原性很强，这些金属都很容易失去电子，因此不能的还原性很强，这
6、些金属都很容易失去电子，因此不能用一般的方法和还原剂使其从化合物中还原出来，而只用一般的方法和还原剂使其从化合物中还原出来，而只能用能用通电分解其熔融盐或氧化物通电分解其熔融盐或氧化物的方法来冶炼。的方法来冶炼。金属的回收和资源保护金属的回收和资源保护回收金属的意义：回收金属的意义：（1 1）节约矿物资源；）节约矿物资源； （2 2）节约能源；）节约能源； （3）减少环境污染）减少环境污染 资料资料以金属铝为例，生产一吨金属铝至少要消耗四吨铝土矿资源。当前全球金属以金属铝为例，生产一吨金属铝至少要消耗四吨铝土矿资源。当前全球金属铝的年产量约铝的年产量约2500万吨，年消耗铝土矿超过一亿吨，如果
7、照此发展下去，地球上的万吨，年消耗铝土矿超过一亿吨，如果照此发展下去，地球上的铝土矿资源就会越来越少，直至有一天枯竭。如果人类消费的金属铝能够回收利用，铝土矿资源就会越来越少，直至有一天枯竭。如果人类消费的金属铝能够回收利用，只要回收利用量达到产量的二分之一，每年就将减少铝土矿消耗量约只要回收利用量达到产量的二分之一，每年就将减少铝土矿消耗量约5000万吨，这万吨，这对保护全球铝土矿资源具有极为重要的意义。其次，利用废杂原料生产一吨金属铝对保护全球铝土矿资源具有极为重要的意义。其次，利用废杂原料生产一吨金属铝与用铝土矿原料生产一吨金属铝相比，可以节省与用铝土矿原料生产一吨金属铝相比，可以节省9
8、5以上的能源消耗。同时由于金以上的能源消耗。同时由于金属铝可以反复循环使用，从再生铝废料中再生产铝，其节能效果更加显著。另外，属铝可以反复循环使用，从再生铝废料中再生产铝，其节能效果更加显著。另外，再生铝生产中二氧化碳的产生量和排放量与原铝生产相比，大为减少。有资料统计，再生铝生产中二氧化碳的产生量和排放量与原铝生产相比，大为减少。有资料统计，再生铝生产可比生产原铝减少二氧化碳排放量再生铝生产可比生产原铝减少二氧化碳排放量90%以上，环保效益十分显著。以上，环保效益十分显著。开发利用金属矿物和海水资源开发利用金属矿物和海水资源一一.金属矿物开发利用金属矿物开发利用1.加热法加热法2.热还原法热
9、还原法3.电解法电解法反馈练习反馈练习1、下列各组金属中，最适合用氢气或一氧化碳把它们从、下列各组金属中，最适合用氢气或一氧化碳把它们从化合物中还原出来的是（化合物中还原出来的是（ ）A、Ca Mg B、Al Fe C、Fe Cu D、Hg Ag2、写出我国古代湿法炼铜的反应原理是、写出我国古代湿法炼铜的反应原理是 ：Fe+CuSO4=FeSO4+Cu C开发利用金属矿物和海水资源开发利用金属矿物和海水资源一一.金属矿物开发利用金属矿物开发利用1.加热法加热法2.热还原法热还原法3.电解法电解法二二.海水资源的开发利用海水资源的开发利用1.海水水资源的利用海水水资源的利用海水淡化的主要方法海水
10、淡化的主要方法：蒸馏法蒸馏法开发利用金属矿物和海水资源开发利用金属矿物和海水资源一一.金属矿物开发利用金属矿物开发利用1.加热法加热法2.热还原法热还原法3.电解法电解法二二.海水资源的开发利用海水资源的开发利用1.海水水资源的利用海水水资源的利用 另外还可将海水淡化与化工结合、与能源技术结合另外还可将海水淡化与化工结合、与能源技术结合（如蒸馏过程（如蒸馏过程 中的热源可利用太阳能），这成为海水综中的热源可利用太阳能），这成为海水综合利用的重要方向合利用的重要方向开发利用金属矿物和海水资源开发利用金属矿物和海水资源一一.金属矿物开发利用金属矿物开发利用1.加热法加热法2.热还原法热还原法3.电
11、解法电解法二二.海水资源的开发利用海水资源的开发利用1.海水水资源的利用海水水资源的利用2.海水化学资源的开海水化学资源的开 发利用发利用 检验海带中碘元素（检验海带中碘元素（I I- -)还可用哪些氧化剂还可用哪些氧化剂在什么仪器灼烧在什么仪器灼烧开发利用金属矿物和海水资源开发利用金属矿物和海水资源一一.金属矿物开发利用金属矿物开发利用1.加热法加热法2.热还原法热还原法3.电解法电解法二二.海水资源的开发利用海水资源的开发利用1.海水水资源的利用海水水资源的利用2.海水化学资源的开海水化学资源的开 发利用发利用（1）空气吹出纯碱吸收法。方法是将氯气通入到富含溴离）空气吹出纯碱吸收法。方法是
12、将氯气通入到富含溴离子的海水中，使溴置换出来，再用空气将溴吹出，用纯碱溶子的海水中，使溴置换出来，再用空气将溴吹出，用纯碱溶液吸收，最后用硫酸酸化，即可得到溴单质。该方法涉及到液吸收，最后用硫酸酸化，即可得到溴单质。该方法涉及到的反应有：的反应有： （写出离子方程式）；（写出离子方程式）；Br2+3CO32BrO3+ 5Br+3CO2; BrO3+ 5Br+6H3Br2+3H2O。（2）空气吹出）空气吹出SO2吸收法。该方法基本同（吸收法。该方法基本同（1），只是将溴），只是将溴吹出后是用吹出后是用SO2来吸收的，使溴转化为氢溴酸，然后再用氯来吸收的，使溴转化为氢溴酸，然后再用氯气氧化氢溴酸即
13、得单质溴。气氧化氢溴酸即得单质溴。 溴与二氧化硫反应：溴与二氧化硫反应：_ 。（3）溶剂萃取法。该法是利用单质溴在水中和有机溶剂中溶）溶剂萃取法。该法是利用单质溴在水中和有机溶剂中溶解度的不同的原理来进行的。解度的不同的原理来进行的。海水提溴（海水提溴（常用方法有三种常用方法有三种）2Br2Br- -+Cl+Cl2 2=2Cl=2Cl- -+Br+Br2 2SOSO2 2+Br+Br2 2+2H+2H2 2O=HO=H2 2SOSO4 4+2HBr+2HBr开发利用金属矿物和海水资源开发利用金属矿物和海水资源一一.金属矿物开发利用金属矿物开发利用1.加热法加热法2.热还原法热还原法3.电解法电
14、解法二二.海水资源的开发利用海水资源的开发利用1.海水水资源的利用海水水资源的利用2.海水化学资源的开海水化学资源的开 发利用发利用3.从海水中提取下列物质，可以不涉及化学变化的是（从海水中提取下列物质，可以不涉及化学变化的是（ ）A、Mg B、NaCl C、Br2 D、K反馈练习反馈练习开发利用金属矿物和海水资源开发利用金属矿物和海水资源小结小结 热分解法热分解法 电解法电解法 热还原法热还原法K Ca Na Mg Al Zn Fe Sn Pb（H） Cu Hg Ag一一.金属矿物开发利用金属矿物开发利用二二.海水资源的开发利用海水资源的开发利用1.海水水资源的利用：海水水资源的利用： 海水淡化海水淡化2.海水化学资源的开发利用：海水化学资源的开发利用： 海带中碘元素的检验、海水提溴海带中碘元素的检验、海水提溴再见再见