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1、2022/11/19知识技能知识技能本节课学习学目标本节课学习学目标 过程方法过程方法 归纳法：由具体到一般归纳常用金属的冶炼方法归纳法：由具体到一般归纳常用金属的冶炼方法情感态度情感态度 1、以金属矿物的开发和利用为例，认识化学、以金属矿物的开发和利用为例，认识化学方法在实现物质间转化中的作用；方法在实现物质间转化中的作用；2、了解海水资源开发和利用的前景及、了解海水资源开发和利用的前景及化学在其中可以发挥的作用。化学在其中可以发挥的作用。活动探究：对开发海底金属资源设想或回收旧金属活动探究：对开发海底金属资源设想或回收旧金属的意义进行探究。的意义进行探究。体会保护资源的重要性。体会保护资源
2、的重要性。培养珍惜资源的价值观。培养珍惜资源的价值观。2022/11/19常见的金属矿物资源常见的金属矿物资源金矿金矿 Au铂矿铂矿 Pt少数不活泼金属以游离态存在（如金和铂）少数不活泼金属以游离态存在（如金和铂）2022/11/19人类最早发现和应用的金属分别是：人类最早发现和应用的金属分别是：2022/11/19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2022/11/19 白云石白云石CaMgCO32 辰砂辰砂HgS黄铜矿黄铜矿CuFeS2菱镁矿菱镁矿MgCO3 大多数金属以大多数金属以化合态存在化合态存在如果需要金如果需要金属单质，那属单质，那怎么办？怎么办？冶炼金属冶炼
3、金属常见的金属矿物资源常见的金属矿物资源2022/11/19在公元前在公元前60006000年到年到70007000年左右，年左右，人们就能冶炼出铜人们就能冶炼出铜铜铜 镜镜汉武帝时铜币汉武帝时铜币先秦刀币先秦刀币冶炼金属要追溯到古代冶炼金属要追溯到古代2022/11/19金属元素的存在：金属元素的存在：除了除了金、铂金、铂等极少数金属外，绝等极少数金属外，绝大多数金属以化合物的形式存在于大多数金属以化合物的形式存在于自然界自然界。2022/11/19 我国我国2121世纪初可持续发展的总体目世纪初可持续发展的总体目标是：可持续发展能力不断增强，经济标是：可持续发展能力不断增强，经济结构调整取
4、得显著成效，人口总量得到结构调整取得显著成效，人口总量得到有效控制，生态环境明显改善，资源利有效控制，生态环境明显改善，资源利用率显著提高，促进人与自然的和谐，用率显著提高，促进人与自然的和谐，推动整个社会走上生产发展、生活富裕、推动整个社会走上生产发展、生活富裕、生态良好的文明发展道路。生态良好的文明发展道路。自然资源与可持续发展自然资源与可持续发展 2022/11/19 因为我们的生活生产需要金属，所以必须因为我们的生活生产需要金属，所以必须要开发利用金属资源。要开发利用金属资源。但但金属资源是不可再生资源，不是取之不尽的。金属资源是不可再生资源，不是取之不尽的。利用化学知识利用化学知识，
5、在科学开发利用金属矿在科学开发利用金属矿物的基础上，使金属矿物资源得到可持物的基础上，使金属矿物资源得到可持续发展续发展那那如何解决如何解决2022/11/19 在富集好的矿石在富集好的矿石中利用不同方法将金中利用不同方法将金属还原出来，最后进属还原出来，最后进行提纯。行提纯。大多数金属大多数金属矿石里含有杂质，矿石里含有杂质，如石英、石灰石如石英、石灰石等，因此在冶炼等，因此在冶炼金属时首先需要金属时首先需要富集矿石。富集矿石。2022/11/19 冶炼金属的实质是用氧化还原的冶炼金属的实质是用氧化还原的方法使金属化合物中的金属离子得到方法使金属化合物中的金属离子得到电子变成金属原子。电子变
6、成金属原子。将金属从其化合物中还原出来用于生产将金属从其化合物中还原出来用于生产和制造各种金属材料的过程在工业上称为金和制造各种金属材料的过程在工业上称为金属的冶炼。属的冶炼。2022/11/19 我国在西汉初时已经懂得用木炭与铁矿石我国在西汉初时已经懂得用木炭与铁矿石混合高温冶炼生铁，领先欧洲一千余年。混合高温冶炼生铁，领先欧洲一千余年。古代中国劳动人民用木炭炼铁古代中国劳动人民用木炭炼铁2022/11/19回忆：初中学过冶炼铁的方法？回忆：初中学过冶炼铁的方法？Fe2O3 +3CO 2Fe+3CO2 高温高温得得电子电子 能能由此找出金属冶炼的实质吗？由此找出金属冶炼的实质吗？2、金属冶炼
7、的实质、金属冶炼的实质 实质是用还原的方法使实质是用还原的方法使金属化合物中的金属化合物中的金属离子得到电子变成金属原子金属离子得到电子变成金属原子。M得得电子电子M（被还原）被还原）n+还原出金属的难易由谁决定还原出金属的难易由谁决定2022/11/19金属活动性顺序金属活动性顺序K Ca Na Mg Al Zn Fe Sn Pb(H)Cu Hg Ag Pt Au金属活动性逐渐减弱金属活动性逐渐减弱金属离子的得电子能力逐渐增强金属离子的得电子能力逐渐增强电解法电解法热还原法热还原法热分热分解法解法物理物理提取法提取法 金属位置越靠金属位置越靠后后，其，其阳离子阳离子越越易易被还原，被还原，用
8、一般的还原方法即可；用一般的还原方法即可；金属位置越靠金属位置越靠前前，其，其阴离子阴离子越越难难被还原，被还原，要用较强的还原手段来还原。要用较强的还原手段来还原。结论：结论：2022/11/192、热分解法、热分解法（适合一些不活泼金属）（适合一些不活泼金属）2HgO 2Hg+O2 2Ag2O 4Ag+O2 1、物理提取法：适用于极不活、物理提取法：适用于极不活泼的金属泼的金属Pt、Au2022/11/193、热还原法（、热还原法（适用于大部分金属适用于大部分金属）CuO+H2 Cu+H2OFe2O3+3CO 2Fe+3CO2 高温高温注：注：除了除了CO、H2、C等做还原剂外，一等做还原
9、剂外，一些活泼金属如些活泼金属如Al等也可做还原剂还原金属等也可做还原剂还原金属2022/11/19探究实验探究实验4-1【提出问题提出问题】活泼金属能像活泼金属能像CO那样做还原剂那样做还原剂还原出金属吗？还原出金属吗？若能，若能，Fe2O3 跟跟Al在高温条件下在高温条件下反应生成什么？反应生成什么？2022/11/19反反应应现现象象：镁镁条条剧剧烈烈燃燃烧烧，氧氧化化铁铁粉粉和和铝铝粉粉发发生生剧剧烈烈反反应应，放放出出大大量量的的热热，发发出出耀耀眼眼的的白白光光，纸纸漏漏斗斗内内剧剧烈烈反反应应，纸纸漏漏斗被烧穿，有熔融物落入沙中。斗被烧穿，有熔融物落入沙中。Fe2O3+2Al 2
10、Fe+Al2O3高温高温铝热剂铝热剂 铝是还原剂，在一定的条件下与某些金属氧化铝是还原剂，在一定的条件下与某些金属氧化物反应，把其中的金属还原成单质。所以一些活泼物反应，把其中的金属还原成单质。所以一些活泼的金属也可作还原剂。的金属也可作还原剂。1、镁条的作用是什么？、镁条的作用是什么？2、氯酸钾的作用是什么？、氯酸钾的作用是什么？问题：问题：引燃剂引燃剂2022/11/193MnO2+4Al=3Mn+2Al2O3高温高温Cr2O3+2Al=2Cr+Al2O3高温高温3Co3O4+8Al=9Co+4Al2O3高温高温其它铝热反应其它铝热反应 2022/11/19铝热反应的应用：铝热反应的应用：
11、(1)(1)焊接钢轨，焊接钢轨，(2)(2)冶炼冶炼钒、铬、锰等钒、铬、锰等金属。金属。2022/11/19 1996 1996年之后，我国再度成为钢铁产量最大年之后，我国再度成为钢铁产量最大的国家。的国家。2022/11/19 由于早期炼铝十分困难，所以铝的价格十由于早期炼铝十分困难，所以铝的价格十分昂贵，一度超越金银之上，直至分昂贵，一度超越金银之上，直至19世纪上半世纪上半叶，铝还是欧洲许多高级珠宝店的高档货。叶，铝还是欧洲许多高级珠宝店的高档货。2022/11/19 然而自从美国青年化学家霍尔发明电然而自从美国青年化学家霍尔发明电解制铝法后，制铝工解制铝法后，制铝工 艺不断改进，现在人
12、艺不断改进，现在人们已经熟练掌握了从铝土矿（们已经熟练掌握了从铝土矿（主要成主要成 分是分是Al2O3，当然还是有很多其它杂质的）中冶，当然还是有很多其它杂质的）中冶炼铝的技术了，使得制铝成本大大下降，炼铝的技术了，使得制铝成本大大下降，铝的价格也一降千丈，走入千家万户。铝的价格也一降千丈，走入千家万户。2022/11/194、电解法（、电解法（适合一适合一些非常活泼金属些非常活泼金属）MgCl2(熔融熔融)=Mg+Cl2 电解电解2Al2O3(熔融熔融)=4Al+3O2 电解电解冰晶石冰晶石2NaCl(熔融熔融)=2Na+Cl2 电解电解思考：电解氯化钠溶液能制得钠吗？思考：电解氯化钠溶液能
13、制得钠吗？2022/11/19K Ca Na Mg Al Zn Fe Sn Pb (H)Cu Hg AgPt Au电解法电解法热还原法热还原法热分解法热分解法物理提取法物理提取法2022/11/19金属的回收和资源保护金属的回收和资源保护2022/11/19合理开发和利用矿物资源，主要途径有：合理开发和利用矿物资源，主要途径有：1、提高金属矿物的利用率、提高金属矿物的利用率2、减少金属的使用量、减少金属的使用量3、加强金属资源的回收和再利用、加强金属资源的回收和再利用4、使用其他材料代替金属材料、使用其他材料代替金属材料 2022/11/191、下列各种冶炼方法中，可以制得、下列各种冶炼方法中
14、，可以制得 相应金属的是（相应金属的是（）A、加热氧化铝、加热氧化铝 B、加热碳酸钙、加热碳酸钙C、电解熔融氯化钠、电解熔融氯化钠 D、氯化钠与铝粉高温共热、氯化钠与铝粉高温共热2、根据金属在金属活动顺序表中的位置、根据金属在金属活动顺序表中的位置及性质，推测制取下列金属最适宜的方法：及性质，推测制取下列金属最适宜的方法：Na Zn Hg Au C电解法电解法加热还原法加热还原法加热分解法加热分解法物理提取法物理提取法2022/11/192022/11/192022/11/192022/11/192022/11/192022/11/192022/11/192022/11/192022/11/1
15、92022/11/192022/11/192022/11/192022/11/192022/11/192022/11/192022/11/192022/11/192022/11/192022/11/192022/11/192022/11/192022/11/192022/11/192022/11/192022/11/192022/11/192022/11/192022/11/192022/11/192022/11/192022/11/192022/11/19二、二、2022/11/19 为什么日韩在独岛问为什么日韩在独岛问题上互不相让题上互不相让?问题与讨论：问题与讨论：韩国方面称独岛，日韩国
16、方面称独岛，日本方面称竹岛。面积为本方面称竹岛。面积为18.618.6平方千米，四周海平方千米，四周海域是一片丰饶的渔场，域是一片丰饶的渔场，海底还蕴藏着比较丰富海底还蕴藏着比较丰富的油气田。的油气田。2022/11/19 问题与讨论问题与讨论 海水中蕴含着丰富的水资源和化学资源，海水中蕴含着丰富的水资源和化学资源，21世纪人类将重点开发海洋资源。世纪人类将重点开发海洋资源。2022/11/192022/11/19海洋中的矿产资源海洋中的矿产资源2022/11/19一、海水中蕴藏的资源及其开发一、海水中蕴藏的资源及其开发意义意义海洋水资源：海洋水资源：海水中水的储量约为海水中水的储量约为1.3
17、1.310 109 9亿吨，亿吨，约占全球总水量的约占全球总水量的9797。化学资源：化学资源：含元素含元素8080多种，多种，海洋资源中，利用潜力最大的是海水中的化学海洋资源中，利用潜力最大的是海水中的化学资源。目前，在陆地上发现的多种化学元素，在海水中已找到资源。目前，在陆地上发现的多种化学元素，在海水中已找到多种，其中多种可供提取。如，氯化钠（即食盐）有亿亿吨，多种，其中多种可供提取。如，氯化钠（即食盐）有亿亿吨，镁约有万亿吨，钾有万亿吨，溴约有万亿吨，核燃镁约有万亿吨，钾有万亿吨，溴约有万亿吨，核燃料约亿吨亿吨。料约亿吨亿吨。矿产资源：矿产资源：海洋中所贮存的各种矿物约海洋中所贮存的各
18、种矿物约500500亿吨。通常只亿吨。通常只要每平方米有要每平方米有5 5的矿物。的矿物。锰结核、可燃冰、砂和砾石，锰结核、可燃冰、砂和砾石，用于冶金、燃料、建筑、石英砂用制玻璃等。用于冶金、燃料、建筑、石英砂用制玻璃等。2022/11/19 含含80多种元素，以氢、氧、多种元素，以氢、氧、氯、钠、镁、硫、钙、钾等氯、钠、镁、硫、钙、钾等较多。被称为较多。被称为“元素的故乡元素的故乡”。海水中铀多达海水中铀多达45亿吨亿吨是已知陆地铀矿储量的是已知陆地铀矿储量的4500倍。氘有倍。氘有50亿吨足亿吨足够人类用上千万年。够人类用上千万年。海水中的化学资源海水中的化学资源2022/11/19 从太
19、空观察地球，看到地球上有七片陆从太空观察地球，看到地球上有七片陆地地“漂浮漂浮”在一大片蓝色的海洋之中在一大片蓝色的海洋之中是是“历史留给人类的资源储备历史留给人类的资源储备”海洋是美丽的，海洋是美丽的，也是富饶的也是富饶的 2022/11/19海水资源的广泛性海水资源的广泛性：海洋约占地球表面积海洋约占地球表面积71%海洋中的资源海洋中的资源：动物动物:（鱼类、海狮、海马、贝类（鱼类、海狮、海马、贝类植物植物:（海草、海带（海草、海带矿物矿物:（各种盐、（各种盐、NaCl、MgCl2.海底金属结核矿、石油海底金属结核矿、石油水水 :（水资源及各种溶解的盐类（水资源及各种溶解的盐类2022/1
20、1/19海水中的水海水中的水1.3X101.3X109 9 亿吨亿吨 占地球总水量占地球总水量97%97%（3%3%在陆地、淡水），在陆地、淡水），海水中除了水以外，还含有海水中除了水以外，还含有8080多种元素，多种元素，有的含量很大（如有的含量很大（如NaClNaCl ）有的含量很少）有的含量很少（如（如AuAu）2022/11/19海水资源的多样性海水资源的多样性：海水中溶解和悬浮大量的无机物和有机物海水中溶解和悬浮大量的无机物和有机物按含量计按含量计：含含O、H及及Cl、Na、S、C、F、B、Br、Sr共共13种元素的质量占总种元素的质量占总水量的水量的99%，其余其余1%为为70多种
21、多种含量微少的元素含量微少的元素。2022/11/19海水资源的分散性海水资源的分散性：海水因为量太大、面太广，大多数元素尽海水因为量太大、面太广，大多数元素尽管总量很大但由于太分散管总量很大但由于太分散 ，含量极微少，含量极微少如：海水中金元素总含量约为如：海水中金元素总含量约为50000000t50000000t（5 5千万吨）但一顿海水中只含金元素千万吨）但一顿海水中只含金元素0.000004g0.000004g（1010亿分之四克）亿分之四克）（百分之（百分之0.0000040.000004克）克）2022/11/19.海水水资源的利用海水水资源的利用海水水资源的利用海水化学资源的开发
22、利用海水化学资源的开发利用2022/11/191.海水水资源的利用：海水的淡化海水水资源的利用：海水的淡化（1）使海水淡化的途径）使海水淡化的途径 通过海水中提取淡水或从海水中把盐分离通过海水中提取淡水或从海水中把盐分离出去，都可以达到淡化海水的目的。出去，都可以达到淡化海水的目的。（2）海水淡化的方法及其特点）海水淡化的方法及其特点 海水淡化的方法主要有海水淡化的方法主要有蒸馏法、电渗析法、蒸馏法、电渗析法、离子交换法离子交换法等。等。其中其中蒸馏法蒸馏法的历史最久，的历史最久，技术和工艺也比较完善，技术和工艺也比较完善，但成本较高。但成本较高。2022/11/19海水蒸馏原理示意图：海水蒸
23、馏原理示意图：2022/11/19太阳能蒸发海水示意图：太阳能蒸发海水示意图：2022/11/192.海水化学资源的开发利用海水化学资源的开发利用 海水综合利用的重要方向是：海水综合利用的重要方向是：海水淡化同化工生海水淡化同化工生产结合、同能源技术结合产结合、同能源技术结合。如从海水中制得的。如从海水中制得的氯化钠氯化钠除食用外，还用作工业原料，如生产烧碱、纯碱、金除食用外，还用作工业原料，如生产烧碱、纯碱、金属钠以及氯气、盐酸、漂白粉等含氯化工产品。从海属钠以及氯气、盐酸、漂白粉等含氯化工产品。从海水中制取水中制取镁、钾、溴镁、钾、溴及其化工产品，是在传统制盐工及其化工产品，是在传统制盐工
24、业上的发展。业上的发展。从海水中获得其他物质和能量具有广阔的前景。从海水中获得其他物质和能量具有广阔的前景。例如，例如，铀和重水铀和重水目前是核能开发中的重要原料，目前是核能开发中的重要原料，从海水中提取铀和重水对一个国家来说具有战略意义。从海水中提取铀和重水对一个国家来说具有战略意义。化学在开发化学在开发海洋药物海洋药物方面也将发挥越来越大的作用。方面也将发挥越来越大的作用。潮汐能、波浪能潮汐能、波浪能等也是越来越受到重视和开发的新型等也是越来越受到重视和开发的新型能源。能源。2022/11/19煮海为盐从海水中提取从海水中提取NaClNaCl2022/11/19海水提溴：主要方法是空气吹出
25、法海水提溴：主要方法是空气吹出法主要流程主要流程海水海水浓缩浓缩酸化酸化浓缩浓缩海水海水BrBr-通入通入氯气氯气海海水水ClCl-BrBr2 2通入空气通入空气水蒸气水蒸气(吹入吹入)吸收吸收塔塔SOSO2 2反应后反应后富集溴富集溴HBrHBr、SOSO4 42 2通入通入ClCl2 2ClCl-BrBr2 2分离分离溴单质溴单质化学方程式：化学方程式：2NaBr Cl2=Br2 2NaClBr2 SO2 2H2O=2HBr H2SO42HBr Cl2=Br2 2HCl2022/11/19海海带带提提碘：碘：海海带带海海带灰带灰溶解过滤溶解过滤灼烧灼烧残渣残渣含含I-的溶液的溶液稀稀H2S
26、O4 H2O2含含I2的溶液的溶液含含I2的有机溶液的有机溶液萃取萃取2022/11/191 1、不同的金属，冶炼方法不同、不同的金属，冶炼方法不同+nM得得电子电子M（被还原）被还原）因为金属离子的得电子能力不同，所以冶炼方法不同。因为金属离子的得电子能力不同，所以冶炼方法不同。2、金属活动、金属活动 性顺序金属的冶炼性顺序金属的冶炼金属活动顺金属活动顺序序金属失电子金属失电子能力能力 金属离子的金属离子的得电子得电子主要冶炼方主要冶炼方法法K、Ca、Na、Mg、AlZn、Fe、Sn、Pb（H）、）、CuHg、Ag、Pt、Au强强弱弱弱弱强强电解法电解法热还原法热还原法热热分解法分解法2022/11/19