人教化学必修2第4章第一节　开发利用金属矿物和海水资源 (共61张PPT).ppt

第一节开发利用金属矿物和海水资源,第四章化学与自然资源的开发利用,人类最早发现和应用的金属,铜是人类第一种大量使用的金属，结束了漫长的“石器时代”。,资料卡片,人类最早是在由天而降的陨石中获得单质铁的，陨石中含铁量高达90%以上。,古代阿拉伯人曾传说“天上的金雨落进沙漠里变成了黑色的铁”。,济南陨铁,新疆陨铁,南极洲陨铁,历史上金属被发现和冶炼利用的顺序,Au、Ag、Cu、,Fe、,Al、,Ti,古代,现代,1、金属元素在自然界的存在,强,弱,强,弱,金属的活动顺序,金属原子失电子能力,金属离子得电子能力,2、金属的冶炼,.金属冶炼的实质,利用氧化还原反应，使金属化合物中的金属阳离子得到电子变成金属原子。即：,金属冶炼的步骤:,矿石富集,金属冶炼,金属精炼,金属冶炼的方法的选择,a电解法,在金属活动性顺序中，K、Na、Ca、Al等几种金属的还原性很强，这些金属的阳离子难得电子，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，而只能用通电分解其熔融盐或氧化物的方法来冶炼。,KCaNaMgAlZnFeSnPb(H)CuHgAgPtAu,KCaNaMgAl,1807年戴维用电解的方法制得了K、Na；但制Al失败,MgCl2(熔融)=Mg+Cl2,电解,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19世纪上半叶，铝还是欧洲许多高级珠宝店的高档货。,电解法冶炼铝,冰晶石:,Na3AlF6,(助熔剂),b热还原法,适用于金属活动性顺序表中的中间的多数金属。它是金属冶炼的常用方法。常用的还原剂有：,活泼金属、CO、H2、C(焦炭),KCaNaMgAlZnFeSnPb(H)CuHgAg,ZnFeSnPb(H)Cu,实验4-1,现象,铝与氧化反应的化学方程式,剧烈反应，发出强光，纸漏斗被烧穿，沙子上落有黑色铁珠。,2Al+Fe2O3=2Fe+Al2O3,高温,镁条的燃烧为铝热剂提供高温条件，氯酸钾为镁条继续燃烧提供氧。,铝热剂：金属铝与铁、钴、镍、锰等的氧化物的混合物。,其它铝热反应,高温,铝热反应的应用,焊接钢轨,冶炼(高熔点的金属),高炉炼铁,Fe+CuSO4=FeSO4+Cu,铜单质的冶炼,火法炼铜,灼烧辉铜矿（Cu2S）,灼烧孔雀石与木炭混合物,碳法制铜,Cu2S+O2=2Cu+SO2,(湿法炼铜),高温,Cu2(OH)2CO3,KCaNaMgAlZnFeSnPb(H)CuHgAgPtAu,金属单质的还原性减弱，金属离子的氧化性增强,电解法,热还原法,热分解法,物理方法,金属活动性顺序与金属的冶炼方法,小结,(1)为什么不同的金属的冶炼方法不同?,(2)为什么人类使用铁器比使用铜器晚?,3、废旧金属的回收与利用,钢铁生锈,钢铁腐蚀占年产量的十分之一,阿根廷回收的废旧金属制作的艺术品,金属铝的回收与利用,合理开发和利用矿物资源，主要途径有：,练习1:冶炼金属常用以下几种方法：以C、CO或H2作还原剂还原。利用铝热反应原理用Al还原。电解法。热分解法。下列金属各采用哪种方法还原最佳。Fe、Zn、Cu等中等活泼的金属()Na、Mg、Al等活泼或较活泼金属()Hg、Ag等不活泼金属()V、Cr、Mn、W等高熔点金属(),练习2:,下列氧化物不能跟铝粉组成铝热剂的是()A.WO3B.MnO2C.MgOD.V2O5,C,二、海水资源的开发和利用,从太空观察地球，看到地球上有七片陆地“漂浮”在一大片蓝色的海洋之中,是“历史留给人类的资源储备”,海洋是美丽的，也是富饶的,为什么日韩在独岛问题上互不相让?,问题与讨论,韩国方面称独岛，日本方面称竹岛。面积为18.6平方千米，四周海域是一片丰饶的渔场，海底还蕴藏着比较丰富的油气田。,南海海域争端四起,经初步估计，南海的石油地质储量在230亿-300亿吨之间，属于世界四大海洋油气聚集中心之一，有“第二波斯湾”之称。越南仅2006年至少从南沙群岛开采了1200万吨油气。拿了别人的东西，还强词夺理，甚至挥拳相向，天下哪里有这样的道理？,海水资源主要分为：,海水中蕴含着的丰富资源。21世纪人类将重点开发海洋资源。,海水中的化学资源和矿产资源,水资源,生物资源,能源,化学资源,含80多种元素，以氢、氧、氯、钠、镁、硫、钙、钾等较多。被称为“元素的故乡”。,海水中铀多达45亿吨是已知陆地铀矿储量的4500倍。氘有50亿吨足够人类用上千万年,海水中的化学资源,海洋中的矿产资源,大陆架的浅海海底：石油、天然气、煤、硫、磷等近岸带的滨海砂矿：砂、贝壳等建筑材料和金属矿产,海洋生物资源,海洋油、气开发,海洋能源,具有商业开发价值的：潮汐发电和波浪发电,在地球为人类提供的“大水缸”里，可以饮用的水实际上只有一汤匙,“19世纪争煤，20世纪争石油，21世纪争水”。,向大海要水！-渴望淡化的海水,（1）海水的淡化：,海水淡化的方法:蒸馏法（最先使用，技术成熟，但成本高）电渗析法离子交换法,1、海水资源的利用：,（2）直接利用海水进行循环冷却（作冷却用水）,锥形瓶,圆底,烧瓶,沸石,冷凝器,蒸馏法所用的装置及原理,原理：加热到水的沸点，使水汽化变成水蒸气，再冷凝得淡水。,太阳能蒸发海水示意图：,设置大面积塑料棚或玻璃房，利用太阳蒸发海水中的淡水，淡水蒸汽碰到塑料或玻璃顶棚后冷凝，冷凝水沿屋面流入汲水槽，就收集到淡水了。,它是利用离子交换膜的选择透过性，在直流电场的作用下使水中的离子有选择的定向迁移，使溶液中阴阳离子发生分离的一种理化过程，由于其能耗低、产水量大、脱盐率高稳定性强等特点，现已被广泛的用于医药、电子、化工、食品、硬水软化、海水淡化等方面。,电渗析法：,电渗析淡化装置,大连石化公司海水淡化处理海水过滤器,经处理后海水就变成了可以饮用的纯净的水,海水中部分元素浓度图,我们能从海水中得到什么,海水晒盐（煮海为盐）,海水综合利用的重要方向,海水淡化同化工生产结合、同能源技术结合,氯化钠,烧碱、纯碱、金属钠,氯气、盐酸、漂白粉,镁、钾、溴,铀和重水,海洋药物,潮汐能、波浪能,（2）海水的综合利用,海水制盐生产NaClNaCl的水溶液制NaOH制金属Na,2NaCl+2H2O电解H2+Cl2+2NaOH,2NaCl（熔融）电解2Na+Cl2,制Na2CO3,从海水中提取溴,2NaOH+CO2=Na2CO3+H2O,科学探究：如何证明海带中有碘离子？阅读教材P83页实验42。,提取海带中的碘元素得到单质碘,思考与归纳,晒干燃烧,加水加热溶解,过滤,CCl4,蒸馏,萃取分液,2KI+H2O2+H2SO4=I2+K2SO4+2H2O,实验现象：加入H2O2后，溶液由无色变为深黄色，再加入淀粉溶液后，溶液又变为深蓝色。,特别重要,海水提溴：主要方法是空气吹出法,主要流程,2HBr+Cl2=Br2+2HCl,2NaBr+Cl2=Br2+2NaCl,2H2O+Br2+SO2=H2SO4+2HBr,相关的化学方程式,海水中部分元素浓度图,海水中镁的总储量约为1.81015t,看图说话,海水提取镁的工艺流程图,电解,海水综合利用联合工业体系一例,减少,能耗,制溴,铀和重水,海洋药物,潮汐能,波浪能,一位遇上海难的水手，随着木排在海上漂流。他用完了淡水，感到异常口渴，但他不喝海水，因为他知道海水会致命。原因是（）A、海水有苦涩味，根本喝不下去B、海水中含有多种盐，能使肠胃腐烂致人死亡C、海水中有许多微生物，有些微生物能致人死亡D、海水会造成人体水分从血液和组织内脱离出来，进入肠胃中，使人脱水死亡,想一想、猜一猜,D,