1、一、金屬礦物的開發(fā)利用一、金屬礦物的開發(fā)利用黃銅礦黃銅礦赤鐵礦赤鐵礦鋁礦鋁礦錳礦錳礦鎢礦鎢礦鋅礦鋅礦一、金屬礦物的開發(fā)利用一、金屬礦物的開發(fā)利用1 1、金屬元素的存在：、金屬元素的存在： 除了金、鉑等極少數(shù)金屬外，絕除了金、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大多數(shù)金屬以化合物的形式存在于自然界。自然界。 冶煉金屬的實質是用還原的方冶煉金屬的實質是用還原的方法使金屬化合物中的金屬離子得法使金屬化合物中的金屬離子得到電子變成金屬原子。到電子變成金屬原子。n+M得電子得電子M （被還原）（被還原）金屬活動性順序金屬活動性順序K Ca Na Mg Al Zn Fe Sn Pb (H)

2、Cu Hg Ag Pt Au金屬活動性逐漸減弱金屬活動性逐漸減弱金屬離子的得電子能力逐漸增強金屬離子的得電子能力逐漸增強金屬冶煉的方法金屬冶煉的方法 （2）熱分解法）熱分解法（適合一些不活潑金屬）（適合一些不活潑金屬）2HgO = 2Hg + O2 加熱加熱2Ag2O = 4Ag + O2 加熱加熱（1）物理提取法：）物理提取法： 適用于極不活潑的金屬適用于極不活潑的金屬Pt、Au（3）熱還原法（適用于大部分金屬）熱還原法（適用于大部分金屬）CuO+H2 = Cu + H2O Fe2O3+3CO = 2Fe + 3CO2高溫高溫鋁熱反應鋁熱反應實驗實驗41 注意觀察現(xiàn)象注意觀察現(xiàn)象反應現(xiàn)象：鎂

3、條劇烈燃燒，放出大量熱，鎂條劇烈燃燒，放出大量熱，發(fā)出耀眼白光，紙漏斗內(nèi)發(fā)出耀眼白光，紙漏斗內(nèi)劇烈反應，紙劇烈反應，紙漏斗被燒穿，有熔融物落入沙中。漏斗被燒穿，有熔融物落入沙中。Fe2O3+2Al = 2Fe + Al2O3高溫高溫鋁熱劑鋁熱劑 鋁鋁還原劑還原劑（活潑金屬（活潑金屬可作還原劑）可作還原劑）3MnO2+4Al = 3Mn+ 2Al2O3高溫高溫Cr2O3+2Al = 2Cr + Al2O3高溫高溫3Co3O4+8Al = 9Co + 4Al2O3高溫高溫其它的鋁熱反應：其它的鋁熱反應：應用：應用：(1)(1)焊接鋼軌，焊接鋼軌，(2)(2)冶煉金屬。冶煉金屬。 由于早期煉鋁十分困

4、難，所以鋁的價格十分昂貴，一度超越金銀由于早期煉鋁十分困難，所以鋁的價格十分昂貴，一度超越金銀之上，直至之上，直至19世紀上半葉，鋁還是歐洲許多高級珠寶店的高檔貨。世紀上半葉，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家霍爾發(fā)明電解制鋁法后，制鋁工然而自從美國青年化學家霍爾發(fā)明電解制鋁法后，制鋁工 藝不斷改進，藝不斷改進，現(xiàn)在人們已經(jīng)熟練掌握了從鋁土礦（現(xiàn)在人們已經(jīng)熟練掌握了從鋁土礦（主要成主要成 分是分是Al2O3，當然還是有很多，當然還是有很多其它雜質的）中冶煉鋁的技術了，使得制鋁成本大大下降，鋁的價格也一其它雜質的）中冶煉鋁的技術了，使得制鋁成本大大下降，鋁的價格也一降千丈

5、，走入千家萬戶。降千丈，走入千家萬戶。（4）電解法（適合一）電解法（適合一些非常活潑金屬些非?；顫娊饘伲?MgCl2 (熔融熔融) = Mg + Cl2 電解電解2Al2O3 (熔融熔融) = 4Al + 3O2 電解電解冰晶石冰晶石2NaCl (熔融熔融) = 2Na + Cl2 電解電解 今天鋁的產(chǎn)量已經(jīng)僅次于鋼鐵了，鋁及鋁合金成今天鋁的產(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)上被稱為為現(xiàn)代文明不可缺少的金屬，鋁在工業(yè)上被稱為“鋼精鋼精”，是因為它的合金不但輕，而且強度足以，是因為它的合金不但輕，而且強度足以替代鋼鐵，鋁除了用于建材之外，還被用于航天工替代鋼鐵，

6、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，美國的阿波羅用鋁合金制成，美國的阿波羅1111號，宇宙飛船所號，宇宙飛船所用的金屬材料中，鋁及合金用的金屬材料中，鋁及合金75%75%左右，可以說人類左右，可以說人類送上太空的金屬中，鋁是最多的了。送上太空的金屬中，鋁是最多的了。注意：正常人的人體，每注意：正常人的人體，每7070公斤體重約含公斤體重約含6161毫克鋁。毫克鋁。 但鋁攝入過多卻是對人體有害的，經(jīng)研究表明，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)元細胞釋放出來的具有傳

7、元素能滲入人腦，與神經(jīng)元細胞釋放出來的具有傳遞信息功能的有機堿反應遞信息功能的有機堿反應，導致神經(jīng)系統(tǒng)傳遞信息導致神經(jīng)系統(tǒng)傳遞信息受阻，引起老年癡呆。受阻，引起老年癡呆。鎂在地殼中含量只有鋁鎂在地殼中含量只有鋁的四分之一，而且鎂比的四分之一，而且鎂比鋁更加活潑，所以要想鋁更加活潑，所以要想礦物質中獲取鎂，代價礦物質中獲取鎂，代價比鋁更高。比鋁更高。海洋中含有大量的氯化海洋中含有大量的氯化鎂，海水又咸又苦鎂，海水又咸又苦。咸是因為含有氯化鈉，咸是因為含有氯化鈉，苦是因為含有氯化鎂苦是因為含有氯化鎂，同樣道理，粗鹽易潮同樣道理，粗鹽易潮解是因為其中含有較解是因為其中含有較多的氯化鎂，而氯化多的氯化

8、鎂，而氯化鎂易吸水。鎂易吸水。據(jù)估算，假如每年從海水中提取據(jù)估算，假如每年從海水中提取1億噸鎂再過億噸鎂再過一百萬年，海水中鎂的含量也只會從目前的一百萬年，海水中鎂的含量也只會從目前的0.13%降低到降低到0.12%，即只減少了萬分之一。，即只減少了萬分之一?？芍^取之不盡，用之不竭。可謂取之不盡，用之不竭。K Ca Na Mg Al Zn Fe Sn Pb（H）Cu Hg Ag金屬活動性（還原性）：金屬活動性（還原性）：弱弱電解法電解法熱還原法熱還原法熱分解法熱分解法K Ca Na Mg Al Zn Fe Sn Pb（H）Cu Hg Ag離子的氧化性離子的氧化性弱弱強強K Ca Na Mg A

9、l Zn Fe Sn Pb (H) Cu Hg AgPt Au電解法電解法熱還原法熱還原法熱分解法熱分解法物理提取法物理提取法人類最早發(fā)現(xiàn)和應用的金屬分別是：人類最早發(fā)現(xiàn)和應用的金屬分別是：Cu2（OH）2CO3 = 2CuO + H2O + CO2 C + 2CuO = CO2 + 2Cu高溫高溫銅是人類第一種大量使用的金屬，結束了銅是人類第一種大量使用的金屬，結束了漫長的漫長的“石器時代石器時代”. 在公元前在公元前6000年到年到7000年左右，年左右，人類開始邁進了象征古代文明開人類開始邁進了象征古代文明開端的端的“銅器時代銅器時代”。銅銅 鏡鏡漢武帝時銅幣漢武帝時銅幣先秦刀幣先秦刀幣

10、 我國古代煉鐵工業(yè)長期領先于世界，我們在西漢初時已經(jīng)我國古代煉鐵工業(yè)長期領先于世界，我們在西漢初時已經(jīng)懂得用木炭與鐵礦石混合高溫冶煉生鐵，領先歐洲一千余年，懂得用木炭與鐵礦石混合高溫冶煉生鐵，領先歐洲一千余年，南宋末年的工匠又掌握了用焦炭煉鐵，而歐洲最早的英國直到南宋末年的工匠又掌握了用焦炭煉鐵，而歐洲最早的英國直到500年后（相當于清朝乾隆末年），才掌握這一技術。年后（相當于清朝乾隆末年），才掌握這一技術。古代中國勞動人民用木炭煉鐵古代中國勞動人民用木炭煉鐵 1996 1996年之后，我國再度成為鋼鐵產(chǎn)量最大年之后，我國再度成為鋼鐵產(chǎn)量最大的國家。的國家。4 4、合理開發(fā)和利用礦物資源的途徑

11、：、合理開發(fā)和利用礦物資源的途徑：金屬鋁的回收與利金屬鋁的回收與利用用合理開發(fā)和利用礦物資源，主要途徑有：合理開發(fā)和利用礦物資源，主要途徑有：1、提高金屬礦物的利用率、提高金屬礦物的利用率2、減少金屬的使用量、減少金屬的使用量3、加強金屬資源的回收和再利用、加強金屬資源的回收和再利用4、使用其他材料代替金屬材料、使用其他材料代替金屬材料 1、下列各種冶煉方法中，可以制得、下列各種冶煉方法中，可以制得 相應金屬的是（相應金屬的是（ ）A、加熱氧化鋁、加熱氧化鋁 B、加熱碳酸鈣、加熱碳酸鈣C、電解熔融氯化鈉、電解熔融氯化鈉 D、氯化鈉與鋁粉高溫共熱、氯化鈉與鋁粉高溫共熱2、根據(jù)金屬在金屬活動順序表

12、中的位置、根據(jù)金屬在金屬活動順序表中的位置及性質，推測制取下列金屬最適宜的方法：及性質，推測制取下列金屬最適宜的方法：Na Zn Hg Au C電解法電解法加熱還原法加熱還原法加熱分解法加熱分解法物理提取法物理提取法 第一節(jié)第一節(jié) 開發(fā)利用金屬資源和海水資源開發(fā)利用金屬資源和海水資源 二、海水資源的開發(fā)和利用二、海水資源的開發(fā)和利用 為什么日韓在獨島問為什么日韓在獨島問題上互不相讓題上互不相讓? ?問題與討論：問題與討論： 韓國方面稱獨島，日韓國方面稱獨島，日本方面稱竹島。面積為本方面稱竹島。面積為18.618.6平方千米，四周海平方千米，四周海域是一片豐饒的漁場，域是一片豐饒的漁場，海底還蘊

13、藏著比較豐富海底還蘊藏著比較豐富的油氣田。的油氣田。 問題與討論問題與討論 海水中蘊含著豐富的水資源和化學資源，海水中蘊含著豐富的水資源和化學資源，21世紀人類將重點開發(fā)海洋資源。世紀人類將重點開發(fā)海洋資源。含含80多種元素，以氫、氧、多種元素，以氫、氧、氯、鈉、鎂、硫、鈣、鉀等氯、鈉、鎂、硫、鈣、鉀等較多。被稱為較多。被稱為“元素的故鄉(xiāng)元素的故鄉(xiāng)”。海水中鈾多達海水中鈾多達45億噸億噸是已知陸地鈾礦儲量是已知陸地鈾礦儲量的的4500倍。氘有倍。氘有50億億噸足夠人類用上千萬噸足夠人類用上千萬年年海水中的化學資源海水中的化學資源海洋中的礦產(chǎn)資源海洋中的礦產(chǎn)資源 從太空觀察地球，看到地球上有七片

14、陸從太空觀察地球，看到地球上有七片陸地地“漂浮漂浮”在一大片藍色的海洋之中在一大片藍色的海洋之中海洋是“歷史留給人類人類的資源儲備”海洋是美麗的，海洋是美麗的， 也是富饒的也是富饒的 海水資源的廣泛性： 海洋約占地球表面積71% 海洋中的資源 ： 動物動物:（魚類、海獅、海馬、貝類（魚類、海獅、海馬、貝類 植物植物:（海草、海帶（海草、海帶 礦物礦物:（各種鹽、（各種鹽、NaCl、MgCl2 . 海底金屬結核礦、石油海底金屬結核礦、石油 水水 : （水資源及各種溶解的鹽類（水資源及各種溶解的鹽類 海水中的水海水中的水1.3X109 億億噸噸 占地球總水量占地球總水量97% （3%在陸地、淡水）

15、在陸地、淡水） 海水中除了水以外，還含有海水中除了水以外，還含有80多種元素，多種元素，有的含量很大（如有的含量很大（如NaCl ）有的含量很少）有的含量很少（如（如Au）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種元素的質量占總水量的99%，其余1%為70多種含量微少的元素。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） （百分之0.000004克）海水

16、資源的利用 海水水資源的利用 海水化學資源的利用圖4-5 海水綜合利用聯(lián)合工業(yè)體系一例1、從海水中提取淡水、從海水中提取淡水海水淡化海水淡化 海水淡化的方法主要有海水淡化的方法主要有蒸餾法蒸餾法、電滲電滲析法析法、離子交換法離子交換法等。等。 海水蒸餾原理示意圖海水蒸餾原理示意圖進進出出原理：原理：加熱到水的加熱到水的沸點，液態(tài)沸點，液態(tài)水變?yōu)樗羲優(yōu)樗魵馀c海水中氣與海水中的鹽分離，的鹽分離，水蒸汽冷凝水蒸汽冷凝得到淡水。得到淡水。太陽能蒸發(fā)海水示意圖：太陽能蒸發(fā)海水示意圖： 2、海水曬鹽（煮海為鹽）、海水曬鹽（煮海為鹽）海水提海水提鎂鎂的步驟為：的步驟為：貝殼貝殼 生石灰生石灰 石灰乳石

17、灰乳 氫氧化鎂氫氧化鎂 氯化鎂氯化鎂 鎂鎂寫出有關的化學反應方程式：寫出有關的化學反應方程式： a a、 ； b b、 ； c c、 ； d d、 ； e e、 。煅燒煅燒 a a水水 b b海水海水 c cde大陸架的淺海海底有：石油、大陸架的淺海海底有：石油、天然氣、煤、硫、磷等；天然氣、煤、硫、磷等；近岸帶的濱海有：砂礦、貝殼近岸帶的濱海有：砂礦、貝殼等建筑材料和金屬礦產(chǎn)；等建筑材料和金屬礦產(chǎn)；多數(shù)海盆中有：深海錳結核。多數(shù)海盆中有：深海錳結核。知識拓展：海底礦產(chǎn)資源知識拓展：海底礦產(chǎn)資源海洋石油、天然氣開發(fā)海洋石油、天然氣開發(fā)海洋能源的利用海洋能源的利用具有開發(fā)價值的：潮汐發(fā)電和波浪發(fā)

18、電具有開發(fā)價值的：潮汐發(fā)電和波浪發(fā)電 此外，鈾和重水目前是核能開發(fā)的重要原料，從此外，鈾和重水目前是核能開發(fā)的重要原料，從海水中提鈾和重水對一個國家來說具有戰(zhàn)略意義。海水中提鈾和重水對一個國家來說具有戰(zhàn)略意義。A 科學探究：科學探究：如何證明海帶中有碘離子？如何證明海帶中有碘離子？ 閱讀閱讀P P9191實驗實驗4-2 4-2 化學方程式：化學方程式：2KI + H2O2 + H2SO4= I2+ K2SO4 + 2H2O海海帶帶提提碘：碘：海海帶帶海海帶灰?guī)Щ胰芙膺^濾溶解過濾灼燒灼燒殘渣殘渣含含I- -的溶液的溶液稀稀H2SO4 H2O2含含I2的溶液的溶液含含I2的有機溶液的有機溶液萃取萃取證明海帶中含有碘，有以下步驟證明海帶中含有碘，有以下步驟灼燒海帶至完全生成灰，停止加熱，冷卻；灼燒海帶至完全生成灰，停止加熱，冷卻；在濾液中滴加稀在濾液中滴加稀HH2 2SOSO4 4及及HH2 2OO2 2，然后加入，然后加入幾滴淀粉溶液；幾滴淀粉