高中化学必修2课件全集：第4章 第1节 开发利用金属矿物和海水资源 63页

第 1 节 开发利用金属矿物和海水资源 一、金属矿物的开发和利用 请同学们列举出常见金属的名称？越多越好！ 金属活动性顺序 K Ca Na Mg Al Zn Fe Sn Pb (H) Cu Hg Ag Pt Au 金属活动性由强逐渐减弱 你能否给金属的冶炼下一个定义？ 金属元素种类多，分布广，活动性差别大，在自然界的存在形式各异，少数不活泼金属以游离态存在（如金和铂等），多数金属以化合态存在。人们在生活和生产中使用的金属材料多是合金或纯金属，这就需要把金属从矿石中提炼出来，提炼的过程就是金属的冶炼过程。 金属冶炼的原理是什么？ 金属的冶炼的步骤： 矿石的富集、冶炼、精炼 金属冶炼有哪些方法？你们觉得金属活动顺序与金属冶炼方法有没有联系呢？如果有，有什么规律吗？ 冶炼金属的方法 要根据金属的活动性顺序不同，采取不同的冶炼方法 1. 热分解法 （适合一些不活泼金属） 2HgO === 2Hg + O 2 ↑ 加热 2Ag 2 O === 4Ag + O 2 ↑ 加热 2. 电解法（适合一 些非常活泼金属 ） MgCl 2 ( 熔融 ) === Mg + Cl 2 ↑ 电解 2Al 2 O 3 ( 熔融 ) === 4Al + 3O 2 ↑ 电解 冰晶石 2NaCl ( 熔融 ) === 2Na + Cl 2 ↑ 电解 3. 热还原法（适合大部分金属） CuO+H 2 === Cu + H 2 O 高温 Fe 2 O 3 +3CO === 2Fe + 3CO 2 ↑ 高温 小结： （ 1 ）热分解法和电解法适用于金属活动顺序中氢以后的金属冶炼或精炼。 （ 2 ）热还原法适用于金属活动顺序中部的金属冶炼 （ 3 ）电解熔盐或氧化物法选用于钾、钠、钙、铝等活泼金属的冶炼。 K Ca Na Mg Al Zn Fe Sn Pb (H) Cu Hg Ag Pt Au 电解法 热还原法 热分解法 物理提取法 铝热反应 注意观察现象 反应现象 ：剧烈反应，发出强光，纸漏斗被烧穿，沙子上落有黑色铁珠。 Fe 2 O 3 +2Al === 2Fe + Al 2 O 3 高温 其它铝热反应 3MnO 2 +4Al === 3Mn+ 2Al 2 O 3 高温 Cr 2 O 3 +2Al === 2Cr + Al 2 O 3 高温 3Co 3 O 4 +8Al === 9Co + 4Al 2 O 3 高温 铝热反应的应用                                                                                                                                     铝热反应的原理可以应用在生产上，如用于焊接钢轨等。在冶金工业上也常用这一反应原理，使铝与金属氧化物反应，冶炼钒、铬、锰等 阅读课本 P 81 页表 4-1 常见金属的冶炼原理 金属的回收和资源保护 1. 回收金属的意义： （ 1 ）节约矿物资源；（ 2 ）节约能源； （ 3 ）减少环境污染 以铝为例，生产一吨原铝至少要消耗四吨铝土矿资源。当前全球原铝的年产量约 2500 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 5000 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合金铝锭与用铝土矿原料生产一吨原铝锭相比，可以节省 95 ％以上的能源消耗。 你知道吗？ 据有关资料统计， 每生产一吨原铝锭需要消耗能源 213 ． 2TJ( 电能约占 82 ％ ) ，而生产一吨再生铝合金锭所需能源消耗为 5 ． 5TJ( 燃料约占 80 ％ ) ，仅为原铝锭生产能源消耗的 2 ． 6 ％，优势比较明显。由于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，再生铝生产可比用水电生产原铝减少二氧化碳排放量 91% ，比用燃油发电减少二氧化碳排放量 97 ％以上，比用煤发电减少的二氧化碳排放量更多，环保效益十分显著。　 小资料 2. 回收金属的实例 （ 1 ）废旧钢铁用于炼钢；（ 2 ）废铁屑用于制铁盐； （ 3 ）定影液用于回收银。 问题与讨论： 为什么中日在钓鱼岛问题上互不相让 ? 钓鱼岛又称钓鱼台、钓鱼台群岛、钓鱼台列岛 ( 日本人称其为 “ 尖阁列岛 ” ) ，位于中国东海大陆架的东部边缘，在地质结构上是附 属于台湾的大陆性岛屿。 钓鱼列岛周围海域面积约为 17 万平方公里，相当于 5 个台湾本岛面积。钓鱼诸岛及其附近海域，不仅蕴藏有大量石油资源，在其他方面也有巨大的经济价值。 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。 1. 海水资源 海洋约占地球表面积 71% 海洋中的资源 ： 动物 : 鱼类、海狮、海马、贝类 ……… 植物 : 海草、海带 ………… 矿物 : 各种盐、 NaCl 、 MgCl 2 、海底金属结核矿、石油水 : 海水中的水约 1.3 × 10 9 亿吨 , 占地球总水量 97% 还含有 80 多种元素 2. 海水资源的利用： (1) 海水的淡化： 海水淡化的方法 : ① 蒸馏法 ( 最先使用，技术成熟，但成本高 ) ② 电渗析法 ( 成本低，但未能大量生产 ) ③ 离子交换法 ( 目前正迅速发展，但需 要不断更新离子交换树脂 ) 太阳能蒸发海水示意图： 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。 注意：图 4-3 海水蒸馏原理示意图 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。 注意：图 4-3 海水蒸馏原理示意图 进 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。 注意：图 4-3 海水蒸馏原理示意图 冷却水 出 进 (2) 海水的综合利用① 海水制盐 —— 生产 NaCl ② NaCl 的水溶液制 NaOH ③ 制金属 Na ④ 制 Na 2 CO 3 2NaOH+CO 2 =Na 2 CO 3 +H 2 O ⑤ 从海水中提取溴 5. 科学探究： 如何将海水中的溴离子转变成溴单质？ 5 、科学探究： 如何将海水中的溴离子转变成溴单质？ (1) 推测海水提溴的步骤和实验装置； (2) 写出相关的化学方程式。 5 、科学探究： 如何将海水中的溴离子转变成溴单质？ (1) 推测海水提溴的步骤和实验装置； (2) 写出相关的化学方程式。 浓缩海水 5 、科学探究： 如何将海水中的溴离子转变成溴单质？ (1) 推测海水提溴的步骤和实验装置； (2) 写出相关的化学方程式。 浓缩海水 5 、科学探究： 如何将海水中的溴离子转变成溴单质？ (1) 推测海水提溴的步骤和实验装置； (2) 写出相关的化学方程式。 浓缩海水 溴单质 5 、科学探究： 如何将海水中的溴离子转变成溴单质？ (1) 推测海水提溴的步骤和实验装置； (2) 写出相关的化学方程式。 浓缩海水 溴单质 5 、科学探究： 如何将海水中的溴离子转变成溴单质？ (1) 推测海水提溴的步骤和实验装置； (2) 写出相关的化学方程式。 浓缩海水 溴单质 氢溴酸 5 、科学探究： 如何将海水中的溴离子转变成溴单质？ (1) 推测海水提溴的步骤和实验装置； (2) 写出相关的化学方程式。 浓缩海水 溴单质 氢溴酸 5 、科学探究： 如何将海水中的溴离子转变成溴单质？ (1) 推测海水提溴的步骤和实验装置； (2) 写出相关的化学方程式。 浓缩海水 溴单质 氢溴酸 单质溴 海水提溴的实验室模拟装置 海水提溴的实验室模拟装置 2NaBr+Cl 2 ==Br 2 +2NaCl 海水提溴的实验室模拟装置 2NaBr+Cl 2 ==Br 2 +2NaCl 2H 2 O+Br 2 +SO 2 == H 2 SO 4 +2HBr 海水提溴的实验室模拟装置 2NaBr+Cl 2 ==Br 2 +2NaCl 2H 2 O+Br 2 +SO 2 == H 2 SO 4 +2HBr 2HBr+Cl 2 ==Br 2 +2HCl 科学探究： 如何证明海带中有碘离子？阅读教材 P91 页实验 4—2 。 证明海带中含有碘，有以下步骤： 证明海带中含有碘，有以下步骤： ①灼烧海带至完全生成灰，停止加热，冷却 ; ② 在滤液中滴加稀 H 2 SO 4 及 H 2 O 2 ，然后加入几滴淀粉溶液； ③用剪刀剪碎海带，用酒精润湿，放入坩埚中； ④海带灰转移到小烧杯，加蒸馏水，搅拌、煮沸、过滤。 (1) 合理的步骤是： (2) 证明含碘的步骤是： 现象是： 反应的离子方程式是： 证明海带中含有碘，有以下步骤： ①灼烧海带至完全生成灰，停止加热，冷却 ; ② 在滤液中滴加稀 H 2 SO 4 及 H 2 O 2 ，然后加入几滴淀粉溶液； ③用剪刀剪碎海带，用酒精润湿，放入坩埚中； ④海带灰转移到小烧杯，加蒸馏水，搅拌、煮沸、过滤。 (1) 合理的步骤是： ③①④② (2) 证明含碘的步骤是： 现象是： 反应的离子方程式是： 证明海带中含有碘，有以下步骤： ①灼烧海带至完全生成灰，停止加热，冷却 ; ② 在滤液中滴加稀 H 2 SO 4 及 H 2 O 2 ，然后加入几滴淀粉溶液； ③用剪刀剪碎海带，用酒精润湿，放入坩埚中； ④海带灰转移到小烧杯，加蒸馏水，搅拌、煮沸、过滤。 (1) 合理的步骤是： ③①④② (2) 证明含碘的步骤是： ② 现象是： 反应的离子方程式是： 证明海带中含有碘，有以下步骤： ①灼烧海带至完全生成灰，停止加热，冷却 ; ② 在滤液中滴加稀 H 2 SO 4 及 H 2 O 2 ，然后加入几滴淀粉溶液； ③用剪刀剪碎海带，用酒精润湿，放入坩埚中； ④海带灰转移到小烧杯，加蒸馏水，搅拌、煮沸、过滤。 (1) 合理的步骤是： ③①④② (2) 证明含碘的步骤是： ② 现象是： 滴入淀粉溶液，溶液变蓝。 反应的离子方程式是： 证明海带中含有碘，有以下步骤： ①灼烧海带至完全生成灰，停止加热，冷却 ; ② 在滤液中滴加稀 H 2 SO 4 及 H 2 O 2 ，然后加入几滴淀粉溶液； ③用剪刀剪碎海带，用酒精润湿，放入坩埚中； ④海带灰转移到小烧杯，加蒸馏水，搅拌、煮沸、过滤。 (1) 合理的步骤是： ③①④② (2) 证明含碘的步骤是： ② 现象是： 滴入淀粉溶液，溶液变蓝。 反应的离子方程式是： 证明海带中含有碘，有以下步骤： ①灼烧海带至完全生成灰，停止加热，冷却 ; ② 在滤液中滴加稀 H 2 SO 4 及 H 2 O 2 ，然后加入几滴淀粉溶液； ③用剪刀剪碎海带，用酒精润湿，放入坩埚中； ④海带灰转移到小烧杯，加蒸馏水，搅拌、煮沸、过滤。 *** 思考与归纳*** 提取海带中的碘元素得到单质碘 *** 思考与归纳*** 提取海带中的碘元素得到单质碘 *** 思考与归纳*** 提取海带中的碘元素得到单质碘 *** 思考与归纳*** 提取海带中的碘元素得到单质碘 燃烧 *** 思考与归纳*** 提取海带中的碘元素得到单质碘 燃烧 加水加热溶解 *** 思考与归纳*** 提取海带中的碘元素得到单质碘 燃烧 加水加热溶解 过滤 *** 思考与归纳*** 提取海带中的碘元素得到单质碘 燃烧 加水加热溶解 过滤 稀硫酸过氧化氢溶液 *** 思考与归纳*** 提取海带中的碘元素得到单质碘 燃烧 加水加热溶解 过滤 稀硫酸过氧化氢溶液 CCl 4 *** 思考与归纳*** 提取海带中的碘元素得到单质碘 燃烧 加水加热溶解 过滤 稀硫酸过氧化氢溶液 萃取分液 CCl 4 *** 思考与归纳*** 提取海带中的碘元素得到单质碘 燃烧 加水加热溶解 过滤 稀硫酸过氧化氢溶液 萃取分液 蒸馏 CCl 4 工业制镁流程 习题 1. 从海水中提取下列物质 , 可以不涉及到化学变化的是 A. Mg B. NaCl C. Br2 D. K 2. 医生建议因缺少某种元素而患甲状腺肿大的病人多食用海带 , 这是因为海带中含有较丰富的 A. 碘元素 B. 铁元素 C. 钾元素 D. 元素 习题 1. 从海水中提取下列物质 , 可以不涉及到化学变化的是 A. Mg B. NaCl C. Br2 D. K 2. 医生建议因缺少某种元素而患甲状腺肿大的病人多食用海带 , 这是因为海带中含有较丰富的 A. 碘元素 B. 铁元素 C. 钾元素 D. 元素 * 想一想、猜一猜* 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* 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