第八章化學與可持續(xù)發(fā)展第一節(jié)自然資源的開發(fā)利用第1課時

金屬礦物、海水資源的開發(fā)利用新課導入人們在生活和生產(chǎn)中使用的金屬材料多為合金，它是由金屬單質(zhì)加工獲得的。那么人們是如何獲得金屬單質(zhì)？多功能軍工刀高壓鈉燈銅導線鐵鍋不銹鋼鍋鈦合金羽毛球拍鎳合金門鎖鉑合金首飾鈉鉀合金任務一

金屬元素在自然界的存在形式

白云石CaMg[CO3]2

菱鎂礦MgCO3黃銅礦CuFeS2鋁土礦Al2O3

赤鐵礦Fe2O3

黃鐵礦FeS2

輝銅礦Cu2S天然金

金屬礦物是如何開發(fā)利用的呢？存在形式游離態(tài)(金、鉑、銀等)化合態(tài)(絕大多數(shù)金屬)任務二金屬的冶煉將金屬從其化合物中還原出來的過程，工業(yè)上稱之為金屬的冶煉。+ne-得電子，被還原Mn+M富集冶煉精煉由化合態(tài)（化合物）制備游離態(tài)（單質(zhì)）除去雜質(zhì)提高金屬的比例制備高純度的金屬一、金屬冶煉的本質(zhì)任務二金屬的冶煉金屬的使用時間NaMgAlZnFeSnPbCuHgAgPtAu約200年前約3000年前鐵器時代約5000年前青銅時代約10000年前金屬冶煉方法的選擇取決于：金屬在自然界中的存在狀態(tài)和金屬的活潑性。金屬越活潑，冶煉時所需條件要求越高，在人類歷史上出現(xiàn)相對晚一些。金屬越不活潑，冶煉的方法越簡單，人們使用的時間越早，所以有青銅、鐵器等時代的發(fā)展歷程。任務二金屬的冶煉富集法：適用于極不活潑的金屬的冶煉如

PtAu1、物理方法二、金屬冶煉的方法KCaNaMg

Al︱ZnFeSnPb(H)Cu︱

HgAg︱PtAu富集法《浪淘沙》-劉禹錫千淘萬漉雖辛苦，吹盡狂沙始到金。美人首飾侯王印，盡是沙中浪底來。

淘金原理：金的密度比沙大直接開采任務二金屬的冶煉①熱分解法：適用于不活潑的金屬冶煉如

Hg

Ag2、化學方法二、金屬冶煉的方法KCaNaMg

Al︱ZnFeSnPb(H)Cu︱

HgAg︱PtAu熱分解法富集法古代煉丹術家葛洪，曾經(jīng)在他的著作《抱樸子》中記載有“丹砂燒之成水銀”。HgS==Hg+S2HgO==2Hg+O2↑2Ag2O==4Ag+O2↑任務二金屬的冶煉2、化學方法二、金屬冶煉的方法②

熱還原法：適用于中等活潑的金屬冶煉KCaNaMg

Al︱ZnFeSnPb(H)Cu︱

HgAg︱PtAu熱分解法富集法熱還原法常用的還原劑一般選用

C、CO、H2及較活潑金屬如Al等初中已經(jīng)學過的高爐煉鐵和氫氣還原氧化銅。Fe2O3+3CO===2Fe+3CO2

高溫CuO+H2===Cu+H2O高溫鋁熱反應：Fe2O3+2Al===Al2O3+2Fe高溫任務二金屬的冶煉鋁熱反應2Al＋Fe2O32Fe＋Al2O3高溫①鎂條劇烈燃燒；②鋁熱劑發(fā)生劇烈的反應；③反應放出大量的熱，并發(fā)出耀眼的白光；④紙漏斗的下部被燒穿，有熔融物落入沙中。鋁和金屬氧化物在高溫下發(fā)生劇烈反應并放出大量熱的化學反應。探究課堂1、鋁熱反應需要高溫條件，是否還需要持續(xù)加熱？鋁熱反應為放熱反應，放出的熱可以維持反應繼續(xù)進行，因此不需要持續(xù)加熱。2、實驗中，鎂條、氯酸鉀的作用是什么？引發(fā)反應的操作是什么？鎂條是引燃劑，氯酸鉀為助燃劑，點燃鎂條，促使氯酸鉀分解，釋放出氧氣，使鎂條更劇烈燃燒，單位時間內(nèi)放出更多熱量，從而引發(fā)Al和Fe2O3發(fā)生反應。3、蒸發(fā)皿中鋪少量細沙的作用是什么？一是防止蒸發(fā)皿炸裂，二是防止生成的熔融物濺出。沙任務二金屬的冶煉①

冶煉高熔點金屬，如鉻、錳、鎢、釩等②

野外金屬焊接，如焊接鋼軌3MnO2+4Al

3Mn+2Al2O3

高溫Cr2O3+2Al

2Cr+Al2O3

高溫金屬冶煉焊接鋼軌鋁熱反應在工業(yè)上有哪些重要應用？任務二金屬的冶煉2、化學方法二、金屬冶煉的方法③

電解法：適用于非常活潑的金屬冶煉KCaNaMg

Al︱ZnFeSnPb(H)Cu︱

HgAg︱PtAu熱分解法富集法熱還原法電解法Na：

Mg:

Al:

2NaCl(熔融)2Na＋Cl2↑電解MgCl2(熔融)Mg＋Cl2↑電解2Al2O3(熔融)4Al＋3O2↑電解冰晶石能否用MgO？1、能否用AlCl3？2、冰晶石的作用？任務二金屬的冶煉3、其他金屬的冶煉方法濕法煉銅信州鉛山縣有苦泉，流以為澗。其水熬之，則成膽礬，烹膽礬則成銅。熬膽礬鐵釜，久之異化為銅?！蚶ā秹粝P談》西漢《淮南萬畢術》有“曾青得鐵，則化為銅”的記載。Fe+CuSO4=FeSO4+Cu二、金屬冶煉的方法用礦(硫化礦，主要成分為Cu2S)二百五十籮……入大旋風爐，連烹(灼燒)三日三夜，方見成銅?！鳌り懭荨遁膱@雜記》火法煉銅Cu2S+O2=2Cu+SO2學習評價1．下列關于金屬冶煉的說法正確的是（

）A．由于Al的活潑性強，故工業(yè)上采用電解熔融AlCl3的方法生產(chǎn)AlB．可以用鈉加入氯化鎂飽和溶液中制取鎂C．煉鐵高爐中所發(fā)生的反應都是放熱的，故無需加熱D．金屬冶煉的本質(zhì)是將化合態(tài)金屬還原為游離態(tài)，冶煉方法由金屬

的活潑性決定D課堂小結金屬礦物的開發(fā)利用金屬冶煉本質(zhì)Mn＋＋ne－===M，即金屬元素由化合態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)橛坞x態(tài)的過程金屬利用提高礦物利用率；開發(fā)環(huán)保高效冶煉方法；防止金屬的腐蝕；回收和再利用等新課導入地球表面海洋面積占到71%，海洋是人類千萬年來取之不盡、用之不竭的巨大資源寶庫，包括能源資源、生物資源、水資源及化學資源。其中的水資源和化學資源具有十分巨大的開發(fā)潛力。你知道海水資源的特點嗎？任務一

認識海水資源分散性廣闊性海水中水的儲量約為1.3×109

億噸，占地球總水量97%元素種類很多，總計含有80多種元素許多元素的富集程度很低（金總含量1x106t而1t海水僅含1x10-4t）多樣性任務一

認識海水資源海水能源資源的利用海水資源的開發(fā)利用海水水資源的利用海水化學資源的開發(fā)利用海水提鎂海水提溴海帶提碘海水制鹽潮汐能、波浪能等海底可燃冰海水循環(huán)冷卻海水淡化海水生物資源的利用漁業(yè)等任務二

海水水資源的利用一、水資源的利用海水

途徑①直接利用海水進行循環(huán)冷卻

途徑②海水淡化

蒸餾法

電滲析法

反滲透法

提取出淡水分離出鹽分1、蒸餾法蒸餾法的歷史最久，技術和工藝也比較成熟，但是成本較高。任務二

海水水資源的利用蒸餾實驗原理：一、水資源的利用1、蒸餾法利用各成分的沸點不同，分離互溶液態(tài)混合物的物理分離方法。加入碎瓷片的目的：防止液體暴沸蒸餾燒瓶冷凝管尾接管（牛角管）溫度計錐形瓶任務二

海水水資源的利用2、電滲析法在電場的作用，強行將離子向電極處吸引，使電極中間部位的離子濃度大為下降，從而制得淡水的。一、水資源的利用任務二

海水水資源的利用一、水資源的利用3、反滲透法利用孔徑比1nm還小的半透膜濾去鹽分來制取淡水。任務三

海水化學資源的利用二、化學資源的利用海水中的化學元素海中含鹽主要是NaCl、MgCl2溴是海洋元素，地球上99%的溴元素分布在海洋中，以Br－的形式存在。任務三

海水化學資源的利用二、化學資源的利用任務三

海水化學資源的利用二、化學資源的利用1、海水制氯化鈉海水引入鹽田風吹日曬飽和食鹽水粗鹽提純NaCl可溶性雜質(zhì)：Ca2+、Mg2+、SO42-過濾除去泥沙BaCl2除雜試劑：Na2CO3NaOH先加BaCl2，后加Na2CO3先過濾后再加稀鹽酸蒸發(fā)結晶蒸發(fā)結晶任務三

海水化學資源的利用二、化學資源的利用NaCl綜合利用①氯堿工業(yè)通電2NaCl＋2H2O2NaOH＋H2↑＋Cl2↑②制鈉和氯氣通電2NaCl（熔融）2Na＋Cl2↑③制鹽酸④制漂白劑(84消毒液)⑤侯氏制堿Cl2＋2NaOH==NaCl＋NaClO＋H2ONaCl＋CO2＋H2O＋NH3==NH4Cl＋NaHCO3↓Δ2NaHCO3Na2CO3＋CO2↑＋H2O1、海水制氯化鈉點燃H2＋Cl22HCl任務三

海水化學資源的利用二、化學資源的利用2、海水提溴海水富集（濃縮）氧化室吹出塔吸收塔蒸餾塔冷凝器Br2酸和Cl2空氣SO2和H2OCl2和H2O目標產(chǎn)品物質(zhì)轉(zhuǎn)化、分離提純工業(yè)原料富集2Br-+Cl2=2Cl-+Br2Br2+SO2+2H2O=H2SO4+2HBr2HBr+Cl2=2HCl+Br2任務三

海水化學資源的利用二、化學資源的利用3、海水提鎂貝殼CaO石灰乳沉淀池海水過濾Mg(OH)2MgCl2Mg+Cl2④鹽酸、濃縮

鹽酸Cl2循環(huán)利用①煅燒②水③MgCl2·6H2O⑤HCl氣氛中加熱脫水

⑥電解引入CaCO3CaO＋CO2↑CaO＋H2O=Ca(OH)2加熱相關反應方程式Ca(OH)2＋MgCl2=Mg(OH)2↓＋CaCl2Mg(OH)2＋2HCl==MgCl2＋2H2OMgCl2·6H2OMgCl2+6H2O電解MgCl2(熔融)Mg＋Cl2↑任務三

海水化學資源的利用二、化學資源的利用3、海水提碘海帶灼燒海帶灰溶解、過濾含I-的溶液殘渣含碘單質(zhì)的溶液H2O2/Cl2含碘單質(zhì)的有機溶液萃取分液單質(zhì)碘蒸餾2H++2I-+H2O2=I2+2H2OCl2+2I-=2Cl-+I2課堂小結海水的開發(fā)利用海水水資源海水淡化：電滲析法、蒸餾法、反滲透法、離子交換法循環(huán)冷卻：用于工業(yè)冷卻用水或耐鹽植物灌溉等海水化學資源海水提鹽（鹽田法）：海水

鹽田

粗鹽

精鹽

食用鹽、氯堿工業(yè)原料引入日曬精制海水提溴：海水

苦鹵

海水（Br2）

吸收液

含Br2溶液

含溴有機溶液Br2提取精鹽萃取酸化氧