开发利用金属矿物和海水资源.ppt

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1、第四章化学与自然资源的开发利用人教版必修2化学研究和应用在自然资源的合理开发和综合利用中发挥着重要的作用。利用化学变化，可以改变物质原有的组成、结构，使之具有更加优异的性质和功能；可以合成自然界原本没有的物质；可以开发人类社会发展所需的能源；还可以不断地扩大可利用自然资源的范围等。化学在提高资源的利用率、保护自然环境等方面也同样发挥着重要作用。所谓自然资源，是指在一定时间、地点的条件下能够产生经济价值的，以提高人类当前和将来福利的自然环境因素和条件的总称。第一节开发利用金属矿物和海水资源常见的金属矿物锌矿铝矿钨矿锰矿黄铜矿赤铁矿思考：1.金属冶炼指什么？2.为什么

2、不同金属的冶炼方法不同？3.金属活动性顺序与金属冶炼有什么关系？阅读教材一、金属矿物的开发和利用思考与交流：请同学们列举出常见金属的名称？这些金属以何种形式存在于自然界中？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。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，在工业上称为金属的冶炼。金属冶炼的步骤：第一步：矿石的富集。除去杂质，提高矿石中有用成分含量。第二步

3、：冶炼。利用氧化还原反应，在一定条件下，把金属离子还原成单质。第三步：精炼。采用一定方法，提炼纯金属。大多数金属矿石里含有杂质，如石英、石灰石等，因此在冶炼金属时首先需要富集矿石。在富集好的矿石中利用不同方法将金属还原出来，最后进行提纯。(一)金属冶炼的方法1.热分解法2.电解法3.热还原法4.物理提取法：适用于极不活泼的金属：Pt、Au1.热分解法:适用于金属活动性顺序表中氢以后的金属冶炼。2Ag2O==4Ag+O2↑△2HgO==2Hg+O2↑△2.电解法:适用于钾、钙、钠、镁、铝等非常活泼金属的冶炼。电解2NaCl（熔融）====2Na+Cl2↑电解2Al2

4、O3（熔融）====4Al+3O2↑MgCl2（熔融）====Mg+Cl2↑电解3.热还原法:适用于金属活动性顺序表中部的金属冶炼。原理：在高温下发生氧化还原反应，常用的还原剂有焦炭(C)、一氧化碳(CO)、氢气(H2)等，以及一些活泼金属(如Al)也可做还原剂。Fe2O3+3CO===2Fe+3CO2高温利用热还原法冶炼的金属还有:CuO+H2===Cu+H2O高温2CuO+C===2Cu+CO2↑高温Cr2O3+2Al===2Cr+Al2O3高温“金属的冶炼”的实质是什么？冶炼金属的实质是用还原的方法使金属化合物中的金属离子得到电子变成金属原子。n+M得电子n

5、e-M（被还原）(二)不同金属冶炼方法的选择金属活动性：强弱KCaNaMgAlZnFeSnPb（H）CuHgAg电解法热还原法热分解法要根据金属的活动性顺序不同，采取不同的冶炼方法教材表4-1常见金属的冶炼原理Fe2O3+3CO2Fe+3CO2(高炉炼铁)金属冶炼原理FeCuMgAlNaFe2O3+3Al2Fe+Al2O3(铝热法炼铁)Cu2S+O22Cu+SO2(火法炼铜)Fe+CuSO4FeSO4+Cu(湿法炼铜)MgCl2(熔融)Mg+Cl2↑Al2O3(熔融)4Al+3O2↑2NaCl(熔融)2Na+Cl2↑高温高温高温电解电解电解冰晶石实验探究铝热反应：

6、1.实验步骤2.实验现象3.实验原理注：(1)镁条、氯酸钾的作用———引燃剂(2)Al和Fe2O3的混合物称为“铝热剂”反应现象：2Al+Fe2O32Fe+Al2O3高温镁条剧烈燃烧，放出一定的热量，使氧化铁粉末和铝粉在较高温度下发生剧烈的反应。反应放出大量的热，并发出耀眼的光芒。纸漏斗的下部被烧穿，有熔融物落入沙中。待熔融物冷却后，除去外层熔渣，仔细观察，可以发现落下的是铁珠。反应原理：在高温下，Al作还原剂，将金属氧化物中的金属迅速置换出来，并放出大量的热，新生成的金属单质呈熔融态易于和Al2O3分离。铝热反应的应用你能总结出铝热反应的规律吗？铝热反应的原理可

7、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、锰等高熔点的金属。焊接钢轨冶炼金属3MnO2+4Al===3Mn+2Al2O3高温Cr2O3+2Al===2Cr+Al2O3高温3Co3O4+8Al===9Co+4Al2O3高温铝热反应的应用｛焊接钢轨冶炼高熔点的金属10Al+3V2O5===5Al2O3+6V高温其它的铝热反应(三)金属的回收金属回收的意义节约矿物资源；节约能源；减少环境污染金属回收的实例废旧钢铁用于炼钢；废铁屑用于制铁盐；定影液用于回收银金属的回收和资源保护随着工业生产和社会生活的发展，城市垃圾

8、数量剧增，