高一化学第四章第一节 开发利用金属矿物和海水资源(第二课时)

第一节 开发利用金属矿物和海水资源
金属在自然界一般以什么形式存在
自然界中绝大多数金属以化合态 存在；只有少数金属以游离态存在 （金、铂）
部分金属矿物
黄铜矿
赤铁矿
铝矿
锰矿
钨矿
锌矿
一.金属矿物开发利用
金属的化合物
金属的冶炼
金属单质
在金属化合物中，金属一般呈正价，要得到金属单 质，就必须将它们还原。这个过程在工业上称为金属的冶 炼。
资料以金属铝为例，生产一吨金属铝至少要消耗四吨铝土矿资源。 当前全球金属铝的年产量约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。如果人类消费的金属铝能够回收利用，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 产一吨金属铝与用铝土矿原料生产一吨金属铝相比，可以节省95％ 以上的能源消耗。同时由于金属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 生铝生产可比生产原铝减少二氧化碳排放量90%以上，环保效益十 分显著。
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
图4-4太阳能蒸发原理示意图
3、海水的综合利用
（1）海水制盐——生产NaCl （2） NaCl的水溶液制NaOH
2NaCl + 2H2O 电解 H2 + Cl2 + 2NaOH
根据金属的活动性不同，可以采用不同的冶炼方法

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3.白描原是中国画的一种技法，是指 一种不 加色彩 或很少 用色彩 ，而只 用墨线 在白底 上勾勒 物象的 画法。 作为一 种描写 方法是 指抓住 事物的 特征， 以质朴 的文字 ，寥廖 几笔就 勾勒出 事物形 象的描 写方法
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4.用几个凝练的动词形象逼真地写出 了父亲 攀爬月 台时的 努力， 没有过 多形容 、修饰 的语言 ，只是 白描， 只是写 实，乍 读很平 淡，细 细品味 ，却情 真意浓 。
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1 . 每 个 人的 童年， 都是一 片宽阔 的原野 ，在这 上面， 你可以 栽植世 界上所 有的花 草，可 以放飞 所有的 希望， 可以撒 播一生 的幸福 ，可以 荡漾一 生的笑 意。
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2 . 好 玩 是孩 子的天 性，三 味书屋 后面的 小园， 虽远不 如百草 园那样 多彩有 趣，却 也是孩 子们开 心的好 去处， 在这里 ，孩子 们同样 玩得有 滋有味
金、铂等为游离态
(2)金属冶炼指的是什么？
将金属从其化合物中还原出来，使之转变为
单质的过程。
+ n e-
Mn+
M
得电子，被还原
冶炼金属的步骤： 矿石富集→金属冶炼→精炼
思考与交流
法国皇帝拿破仑是一个喜欢炫耀自己的人。他 常常大摆宴席，宴请天下宾客。每次宴会，他总是 摆出一副高人一等的样子。餐桌上的用具几乎全是 用银制成的，唯有他自己用的那一个碗却是铝制品。
人类最早发现和应用的金属
资料卡片
铜是人类第一种大量使用的金属，结束了 漫长的“石器时代”。
Cu2(OH)2CO3 ＝ 2CuO + H2O + CO2↑ 孔雀石 C + 2CuO 高==温 CO2 ↑ + 2Cu 在公元前6000年到7000年左右，人 类开始迈进了象征古代文明开端的

冶炼方法的选择原则:
简单，实用，节省的原则
1.热分解法
有些不活泼金属(Hg、Ag)仅用热分解法就能制得。
在金属活动性顺序表中，位于氢后面的某些
金属的氧化物受热能分解。
▲
2HgO
==
▲
2Hg
+
O2↑
2Ag2O == 4Ag + O2↑
《本草纲目》：水银乃至阴毒物，因火煅丹砂而出
2.热还原法 多数金属的冶炼过程属于热还原法。
反应现象：镁条剧烈燃烧， 放出大量的热，发出耀眼的 白光，纸漏斗内剧烈反应， 纸漏斗被烧穿，有熔融物落 入沙中。
铝热剂
Fe2O3+ 2A高l =温== 2Fe + Al O
镁条为引燃剂 氯酸钾为助燃剂
铝热剂：铝 与氧化铁的 混合物
结论：铝是常用的还原剂，在一定的条件下 与某些金属氧化物反应，把其中的金属还原 成单质。
如：海水中金元素总含量约为 50000000t（5千万吨）但一吨海水中 只含金元素0.000004g（10亿分之四千 克）（百分之0.000004克）
1.海水水资源的利用：海水的淡化
（1）使海水淡化的途径
通过海水中提取淡水或从海水中把盐分离 出去，都可以到达淡化海水的目的。
（2）海水淡化的方法及其特点 海水淡化的方法主要有蒸馏法、电渗析法、
海水资源的多样性：
• 海水中溶解和悬浮大量的无机物 和有机物
• 按含量计：含O、H及Cl、Na、S、 C、F、B、Br、Sr共13种元素的 质量占总水量的99%，其余1%为 70多种含量微少的元素。
海水资源的分散性：
• 海水因为量太大、面太广，大多数元 素尽管总量很大但由于太分散 ，含量 极微少

注：镁条、氯酸钾的作用—引燃剂
归纳： 1．铝热反应的特点 （1）高温。 （2）剧热燃烧，放出大量的热。 （3）新生成的液态金属单质易与Al2O3(固态)分离。 2．铝热反应实验注意问题
（1）镁带要打磨净表面的氧化膜，否则难以点燃。 （2）氧化铁粉末要干燥，铝粉没有被氧化，否则难 以反应。
（3）要保证纸漏斗重叠时四周均为四层，且内层纸 漏斗一定要用水润湿，以防高温物质从四周溅出。 （4）因为铝热反应是一个典型的放热反应，反应中 放出的大量热量能够使铁熔化，所以要垫细沙，这样 做的目的一是防止蒸发皿炸裂，二是防止熔融的金属 溅出伤人。 （5）实验装置应远离人群和易燃物。
电解 2NaCl（熔融）====2Na + Cl2↑ 2Al2O3（熔融）冰=电=晶解=石=4Al + 3O2↑
电解 MgCl2（熔融）====Mg + Cl2↑
电解熔融物：适用于活泼金属的冶炼，炼得的
金属纯度高，耗电量大，生产成本高。熔融物
属于离子化合物。
④热还原法:适用于金属活动性顺序表中介于Zn 和Cu之间的金属的冶炼。
3. 金属的回收和使用途径： （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
（2）有效使用金属产品、材料的主要途径 提高金属矿物的利用率，减少金属的使用量，加强 金属资源的回收和再利用，使用其他材料代替金属 材料等。
练习
1. 下列各种冶炼方法中，可以制得相应金属的是 （C ） A. 加热氧化铝 B. 加热碳酸钙 C. 电解熔融氯化钠 D. 氯化钠与铝粉高温共热
第四章 第一节
第1课时 金属矿物的开发利用
学习目标 1. 知道金属在自然界中的存在形态，金属冶炼的 一般方法和原理，会写相关反应的化学方程式。 2. 掌握铝热反应的原理和实验。 3. 了解金属回收的意义，树立环保意识。