开发利用金属矿物和海水资源(1)
开发利用金属矿物和海水资源
含80多种元素，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。被称为“元 素的故乡”。
海水中的化学资源
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
海洋中的矿产资源
一、海水水资源的利用：
粗盐提取NaCl方案
粗盐中的杂质：泥沙、Ca2+、Mg2+、SO42除杂试剂： ①Na2CO3 ②NaOH ③BaCl2 ④盐酸 试剂加入顺序：②③①或③②①或③①② 主要操作： 溶解、过滤、蒸发
海水淡水粗盐 Nhomakorabea盐水
操作Ⅰ
（ 溶解）
BaCl2 NaOH Na2CO3
过滤
滤液 沉淀
适量 盐酸
蒸发 结晶
2、科学探究： 如何将海水中的Br-转变成Br2？ 1、推测海水提溴的步骤和实验装置；
新 疆 陨 铁
南
极
洲
陨
济南陨铁
铁
一、金属矿物的开发利用
1、金属的冶炼
(1)金属在自然界中的存在形式？
主要是化合态
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。
为什么贵为法国皇帝，在当时却不用高贵而亮 丽的银碗，而用色泽要暗得多的铝碗呢？
第一节 开发利用金属矿物和海水资源
2、电解法（适合一些非常活泼属） 、电解法（适合一些非常活泼属） 些非常活泼属
电解
MgCl2 (熔融 === Mg + Cl2 ↑ 熔融) 熔融
电解
2Al2O3 (熔融 === 4Al + 3O2 ↑ 熔融) 熔融
冰晶石 电解
2NaCl (熔融 === 2Na + Cl2 ↑ 熔融) 熔融
3、热还原法（适合大部分金属） 、热还原法（适合大部分金属）
金属的冶炼原理： 金属的冶炼原理： Mn+ + ne- == M
金属矿物的冶炼方法
根据金属的活动性顺序不同,采用不同的冶炼方法 根据金属的活动性顺序不同 采用不同的冶炼方法
1、热分解法（适合一些不活泼金属） 、热分解法（适合一些不活泼金属）
加热
2HgO === 2Hg + O2 ↑
加热
2Ag2O === 4Ag + O2 ↑
第一节
开发利用金属矿物 和海水资源
第一课时
金属矿物的开发利用
主讲人: 主讲人 赵永艳
自然资源与可持续发展
我国21世纪初可持续发展的总体目标 我国21世纪初可持续发展的总体目标 21 可持续发展能力不断增强， 是：可持续发展能力不断增强，生态环 境明显改善，资源利用率显著提高， 境明显改善，资源利用率显著提高，促 进人与自然的和谐， 进人与自然的和谐，推动整个社会走上 生产发展、生活富裕、 生产发展、生活富裕、生态良好的文明 发展道路。 发展道路。
大多数金属矿石里含有杂 如石英、石灰石等， 质，如石英、石灰石等， 因此在冶炼金属时首先需 要富集矿石。 要富集矿石。
在富集后的矿石中 利用不同方法将金属还 原出来，最后进行提纯。 原出来，最后进行提纯。
金属矿物的开发利用(答案)
§ 4.1开发利用金属矿物和海水资源 第1课时 金属矿物的开发利用一、选择题：1.工业上冶炼金属一般用热分解法、热还原法和电解法。
选用不同方法冶炼不同金属的主要依据是 A ．金属在自然界中的存在形式 B ．金属元素在地壳中的含量 C ．金属阳离子得电子的能力 D ．金属熔点的高低2.从金属利用的历史来看，先是青铜器时代，而后是铁器时代，铝的利用是200来年的事。
下列跟这个先后顺序有关的是①地壳中的金属元素的含量，②金属活动性顺序，③金属的导电性，④金属冶炼的难易程度，⑤金属的延展性 A ．①③ B ．②⑤ C ．③⑤ D ．②④ 3.下列金属冶炼的反应原理，不正确的是4．下列冶炼方法中，可将化合物中的金属元素还原为金属单质的是 A 、加热Al 2O 3 B 、加热CaCO 3 C 、电解熔融NaCl D 、氯化钠与铝粉高温共热 5.由黄铁矿炼铜的过程中发生了反应：Cu 2S+2CuO 4Cu+SO 2↑。
下列叙述正确的是 A ．该反应从氧化还原反应的电子转移角度看， 与SO 2+2H 2S=3S+2H 2O 是同一类型 B ．该反应从氧化还原的电子转移角度看， 与6NO 2+8NH 3=7N 2+12H 2O 是一种类型 C ．该反应中，氧元素氧化了硫元素A ．2NaCl(熔融)2Na ＋Cl 2↑B ．MgO ＋H 2Mg ＋H 2OC ．Fe 2O 3＋3CO2Fe ＋3CO 2D ．2Ag 2O4Ag ＋O 2↑D．该反应中，Cu2S既是还原剂又是氧化剂6.实验室将9g铝粉跟一定量金属氧化物粉末混合形成．发生铝热反应之后，所得固体中含金属单质18g，则该氧化物粉末可能是①Fe2O3和MnO2②MnO2和V2O5③Cr2O3和V2O5④Fe3O4和FeO．A. ①②B. ②③C. ③④D. ①④二、非选择题：7.已知有关物质的熔、沸点数据如下表：MgO Al2O3MgCl2AlCl3熔点/℃ 2 852 2 072 714 190(2.5×105 Pa)沸点/℃ 3 600 2 982 1 412 182.7请参考上述数据回答下列问题：工业上常用电解熔融MgCl2的方法生产金属镁，电解Al2O3和冰晶石熔融混合物的方法生产铝。
811金属矿物与海水资源的开发利用-(精准训练)2021-2022学年高一化学讲义(人教版2019)
8.1.1 金属矿物与海水资源的开发利用1、下列说法中，正确的是( )A ．金属的冶炼是把金属单质从其矿物中分离出来B ．金属冶炼过程中，被冶炼的金属只能被氧化C ．金属冶炼过程中，被冶炼的金属只能被还原D ．金属冶炼过程中，被冶炼的金属既可被氧化，也可被还原【答案】C【解析】金属冶炼的原理是利用氧化还原反应，把金属矿物中的金属阳离子还原成金属单质。
在金属的冶炼过程中，被冶炼的金属只能得到电子被还原。
2、我国古代“药金”的冶炼方法是将炉甘石(ZnCO 3)和赤铜矿(Cu 2O)与木炭按一定的比例混合后加热至800 ℃，这种方法可炼出有金子般光泽的“药金”。
下列叙述正确的是( )A ．“药金”实质上是铜锌合金B ．冶炼炉中炉甘石直接被木炭还原为锌C ．用王水可区别黄金和“药金”D ．用灼烧法不能区别黄金和“药金”【答案】A【解析】冶炼“药金”的相关反应方程式为ZnCO 3=====高温ZnO ＋CO 2↑、2ZnO ＋C=====高温2Zn ＋CO 2↑、2Cu 2O＋C=====高温4Cu ＋CO 2↑，故A 项正确，B 项错误；王水可以溶解黄金和“药金”，故C 项错误；用灼烧法可以区别黄金和“药金”，因为高温下黄金与氧气不反应，而“药金”可以与氧气反应，故灼烧后的“药金”颜色有变化，D 项错误。
3、分别用氢气和金属作还原剂冶炼金属，所得金属纯度的说法正确的是( )A ．用氢气的纯度高B ．用金属的纯度高C ．二者相同D ．无法比较【答案】A【解析】过量的H 2不会残留在被还原的金属中，所以用H 2还原得到的金属纯度高。
4、氧化还原反应广泛应用于金属的冶炼，下列说法不正确的是( )A ．电解熔融氯化钠制取金属钠的反应中，钠离子被还原，氯离子被氧化B ．湿法炼铜与火法炼铜的反应中，铜元素都发生还原反应C ．用磁铁矿炼铁的反应中，1 mol Fe 3O 4被CO 还原成Fe ，转移9 mol e －D ．铝热法还原铁的反应中，放出的热量能使铁熔化【答案】C【解析】C 项，应转移8 mol e －。
2014年高考化学一轮复习测试卷及解析(27)：开发利用金属矿物和海水资源
高考化学一轮复习测试卷及解析（27）：开发利用金属矿物和海水资源1．(2009·广东，2)广东正在建设海洋强省。
下列说法不正确的是()A．从海带中提取碘单质的过程涉及氧化还原反应B．往淡水中加入NaCl等配成人造海水，可用于海产品的长途运输C．赤潮主要是由工农业生产和生活废水引起沿海水域的富营养化而造成的D．海洋经济专属区的资源开发可获得Fe、Co、K、Au、Mg、B等金属2．(2009·天津理综，9)海水是巨大的资源宝库，在海水淡化及综合利用方面，天津市位居全国前列。
从海水中提取食盐和溴的过程如下：(1)请列举海水淡化的两种方法：__________________、________________。
(2)将NaCl溶液进行电解，在电解槽中可直接得到的产品有H2、________________、__________________或H2、__________________。
(3)步骤Ⅰ中已获得Br2，步骤Ⅱ中又将Br2还原为Br－，其目的为________________________________________________________________________。
(4)步骤Ⅱ用SO2水溶液吸收Br2，吸收率可达95%，有关反应的离子方程式为________________________________________________________________________，由此反应可知，除环境保护外，在工业生产中应解决的主要问题是________________________________________________________________________。
(5)某化学研究性学习小组为了解从工业溴中提纯溴的方法，查阅了有关资料：Br2的沸点为59℃，微溶于水，有毒性和强腐蚀性。
他们参观生产过程后，绘制了如下装置简图：请你参与分析讨论：①图中仪器B的名称：________________________________________________________________________。
高中化学必修二 学习笔记 第八章 第1节 第1课时 金属矿物、海水资源的开发利用
第一节自然资源的开发利用第1课时金属矿物、海水资源的开发利用[核心素养发展目标] 1.了解金属在自然界中的存在形式，理解金属冶炼的一般原理，掌握活泼性不同的金属冶炼的一般方法，形成金属冶炼方法知识模型，培养证据推理与模型认知能力。
2.了解海水的主要组成元素、海水资源及开发利用的主要方式，掌握从海水中提取溴的化学反应原理及实验方法，培养宏观辨识与变化观念的学科素养。
3.通过对金属冶炼原理及海水资源综合利用的认识，体会化学对促进人与自然和谐相处的意义，培养科学探究精神，增强社会责任感。
一、金属矿物的开发利用1．金属元素在自然界中的存在形态2．金属的冶炼(1)概念：将金属矿物中的金属从其化合物中还原出来，用于生产各种金属材料，这一过程在工业上称为________________。
(2)原理：利用氧化还原反应原理，在一定条件下，使金属离子________电子被________成金属原子，从而获得金属单质。
即M n＋＋n e－===M。
3．金属的冶炼方法思考1根据下图人类冶炼金属的历史时间分析推测人类发现和使用金属材料受哪些因素的影响？为什么？________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________ (1)金属活泼性与冶炼方法的关系如下：(2)金属的冶炼方法热分解法分解HgO 分解Ag2O电解法冶炼钠冶炼镁冶炼铝热还原法高炉炼铁Fe2O3＋3CO=====高温2Fe＋3CO2铝热法炼铁其他方法湿法炼铜Fe＋CuSO4===FeSO4＋Cu 火法炼铜Cu2S＋O2=====高温2Cu＋SO2其中热还原法常用的还原剂有________、________、________、________________等。
开发利用金属矿物和海水资源第1课时
《必修Ⅱ第4章第1节开发利用金属矿物和海水资源》第1课时【课标要求】1、掌握冶炼金属的一般原理2、了解适用于不同金属的冶炼方法，知道铝热反应。
【重点难点】1、知道常见金属冶炼及其原理。
2、金属矿物资源冶炼原理应用【温故知新】复习初中所学有关金属元素在自然界的存在形态及含量的知识。
开心自测：1、在地壳中含量最高的金属元素是，其次是。
2、自然界中金属元素一般以什么形式存在？一、金属的冶炼1、金属在自然界中的存在形式（1）只有等极少数金属以的形式存在。
（2）决大多数金属都以的形式存在。
2、金属元素化合价的特点。
3、金属冶炼的实质和原理4、金属冶炼的方法(1)热分解法，原理：对于不活泼金属,可以直接用加热分解的方法将金属从其化合物中还原出来, 适用范围：适用于金属的冶炼。
举例：2HgO ；2Ag2O。
(2)热还原法原理：在金属活动性顺序表中处于中间位置的金属，通常是用还原剂（、活泼金属等）将金属从其化合物中还原出来。
适用范围：适用于大多数金属的冶炼。
举例：高炉炼铁：Fe2O3+CO 高温；用氢气还原氧化铜：钨的制备： WO3+H2高温；铝热反应炼铁： Fe2O3+Al高温。
铝热反应：（课本P81实验4-1）概念：铝和金属氧化物在高温下发生剧烈反应生成另一种金属并放出大量热的化学反应。
原理：铝作还原剂，金属氧化物作氧化剂，用铝将金属氧化物中的金属还原出来。
铝热剂：铝粉与某些金属氧化物（如Fe2O3、V2O5、Cr2O3等）组成的混合物。
特点：在高温下进行，反应迅速并放出大量的热，生成的金属单质呈熔融状态且易与Al2O3分离。
现象：。
注意事项：①实验时要注意安全，反应装置应远离易燃物；②铝粉要细，要没有被氧化，最好用铝银粉（商业名称）；(3)氧化铁粉末要干燥；（4）预先擦去镁带的氧化膜，长度约需10 cm（过短热量不够，影响实验效果。
结论：。
应用：①焊接钢轨②冶炼高熔点的相对较不活泼的金属，如V、 Cr、 Mn等。
【走向高考】2013高考化学一轮总复习 11-1开发利用金属矿物和海水资源 新人教版(必修部分)
11-1开发利用金属矿物和海水资源一、选择题1．许多国家十分重视海水资源的综合利用，不需要化学变化就能够从海水中获得的物质是( )A．氯、溴、碘B．钠、镁、铝C．烧碱、氢气D．食盐、淡水解析：A、B、C中的金属或非金属单质需加入氧化剂或电解法制取，均为化学变化；而D中的食盐和淡水是利用蒸发原理制取的，为物理变化。
答案：D2．化学学科的发展对人类文明进步起到了极为重要的作用，下列认识正确的是( ) A．人类对金、银、铜、铁、铝的认识与其活泼性无关B．人类解决吃、穿、住、行最有效的方法就是大力开发石油及其产品C．工业上可用电解熔融态的MgCl2、AlCl3来制备Mg、AlD．工业上可用空气、Cu、稀硫酸来制备CuSO4解析：选项A，Au是极不活泼金属，在自然界中有单质存在，古人不需冶炼即可获得，随着化学科学的进步，人类逐渐冶炼出Cu、Fe、Al等金属，可见人类认识和获取金属与金属活动性顺序密切相关；选项B，石油是不可再生资源，总有一天，石油会消耗殆尽，它不是解决人类吃、穿、住、行最有效的方法；选项C；AlCl3是共价化合物，电解熔融AlCl3得不到Al；选项D，将Cu在空气中充分燃烧后转化为CuO，CuO与稀H2SO4反应即可得到CuSO4。
答案：D3．海水总量极大，金、铀等微量元素在海水中的总量自然也大，但从海水中获取这些微量元素的成本很高，其中成本很高的步骤在于( )A．从海水中富集含微量元素的化合物B．使含微量元素的离子沉淀C．对含微量元素的混合物进行提纯D．从化合物中冶炼这些单质解析：海水中金、铀等微量元素的总量很大，但由于海水总量极大，故其浓度很低，而富集微量元素的化合物很困难，成本很高。
答案：A4．(2013·福建省厦门第六中学高三12月月考)工业上用铝土矿(主要成分为Al2O3，含Fe2O3杂质)为原料冶炼的工艺流程如下：下列叙述正确的是( )A ．试剂X 可以是氢氧化钠溶液，也可以是盐酸B ．反应①过滤后所得沉淀为氢氧化铁C ．图中所示转化反应都不是氧化还原反应D ．反应②的化学方程式为：NaAl(OH)4＋CO 2＝Al(OH)3↓＋NaHCO 3 答案：D5．冶炼金属一般有下列4种方法：①焦炭法 ②水煤气(或氢气、一氧化碳)法 ③活泼金属置换法 ④电解法，这4种方法在工业上均有应用。
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单质碘
2I- + 2H+ +H2O2 I2+2H2O
36
4、从海水中提取NaCl方案 海水晒盐（煮海为盐）
(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：
35
思考与归纳
提取海带中的碘元素得到单质碘
海水
生物 富集
燃烧
海带 操作1 海带灰
加水 加热
操作2
溶解
悬浊液
过滤
操作3 滤液
CCl4
试剂1
稀硫酸
碘水
过氧化氢溶液
试剂2
操作4
萃取 分液
碘的CCl4溶液 操作5
太阳能蒸发海水示意图：
31
2、科学探究： 如何将海水中的Br-转变成Br2？
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
通入Cl2 ①
溴单质
通入空气，SO2吸收 ②
氢溴酸 通入Cl2
③
单质溴
32
海水提溴的实验室模拟装置
2NaBr + Cl2== Br2+2NaCl
2H2O + Br2+SO2== H2SO4+2HBr
28
海水水资源的利用：
主要有： u 1.海水中水资源的利用
海水的淡化（咸水 淡水） u 2.直接利用海水进行循环冷却（作冷却用水）
29
•海洋中的化学资源的提取和检验 如何用海水制备淡水？
1、海水淡化
原理：加热到 水的沸点，液态水 变为水蒸汽与海水 中的盐分离，水蒸 汽冷凝得到淡水
海水蒸馏原理示意图 30
第四章 化学与可持续发展
第一节 开发利用金属矿物和海水资源
1
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
2Al2O3 (熔融)
电解 冰晶石
4Al
＋
3O2
↑
Fe2O3＋3CO 高温 2Fe＋3CO2
电解法 还原法
பைடு நூலகம்
金属越活泼，越难冶炼
10
3、金属冶炼的方法举例
（1）电解法 适合一些非常活泼金属（ Zn前金属）
2NaCl (熔融) 电解 2Na＋Cl2 ↑
MgCl2 (熔融) 电解 Mg ＋ Cl2 ↑
2Al2O3 (熔融) 电解 4Al ＋ 3O2 ↑
铝土矿
冰晶石
11
（2）热分解法 适合一些不活泼金属（一般是H后的金属）
2HgO 加热 2Hg ＋ O2 ↑ 2Ag2O 加热 4Ag＋O2 ↑
（3）热还原法（Zn—Cu中等活泼金属）
（常用的还原剂有：焦炭、CO、H2 等）
高温
2CuO + C
2Cu + CO2
Fe2O3＋3CO 高温 2Fe＋3CO2
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
20
二、海水资源的开发和利用
21
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
22
海水资源的多样性
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。
水资源 生物资源
能源
化学资源
15
铝热反应：
铝热反应的应用高：温
2Al＋Fe2O3
2Fe＋Al2O3
引燃剂：镁条 助燃剂：氯酸钾 铝热剂：铝和氧化铁
其他铝热反应： 铝＋某些金属氧化物 高温 Al2O3＋金属
3MnO2＋4Al 高温 2Al2O3＋3Mn
高温
Cr2O3+2Al
2Cr + Al2O3
高温
3Co3O4+8Al
9Co + 4Al2O3
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。被称为“元
素的故乡”。
27
海水资源的分散性
u 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
u 如：海水中金元素总含量约为50000000t（5 千万吨）但一顿海水中只含金元素 0.000004g（10亿分之四克）
“铜器时代”。
铜镜
汉武帝时铜币
先秦刀币
3
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”。
新 疆 陨 铁
南
极
洲
陨
济南陨铁
铁4
一、金属矿物的开发利用
1、金属元素的存在：
除了金、铂等极少数金属外，绝大多 数金属以化合物的形式存在于自然界。
17
焊接钢轨 铝热反应应用 冶炼难熔的金属
铝热反应的应用：
（冶练常用的还原剂有：
焦炭、CO、H2 、Al等活泼金属 ）
18
4、合理开发和利用矿物资源的途径：
（1）废旧金属回收； （2）矿物资源保护； （3）寻找金属替代品。
金属铝的回收与利用
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
高炉炼铁 主要反应
高温
WO3 + 3H2
W + 3H2O
（4）物理提取法：
适用于极不活泼的金属——Pt、Au
2、金属冶炼方法的确定—由金属活泼性决定
K Ca Na Mg Al Zn Fe Sn Pb（H） Cu Hg Ag
弱
强
电解法
热还原法 热分解法
实验4－1
反应现象：镁条剧烈 燃烧，放出大量的热，发 出耀眼的白光，纸漏斗的 下部被烧穿，有熔融物落 入漏斗。
2HBr + Cl2== Br2+2HCl
33
3 、科学探究： 如何证明海带中有碘离子？
34
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H2SO4及H2O2，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。
23
海水水资源
海水中的水1.3X109 亿吨 占地球总水量97% （3%在陆地、淡水）
24
海水生物资源
25
海水能源
具有商业开发价值的：潮汐发电和波浪发电
26
海水化学资源
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
含80多种元素，含O、H及Cl、
5
6
2、金属的冶炼
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。
M n+ 得电子 M（被还原）
7
反应原理:
2Al2O3
(熔融)
电解 冰晶石
4Al
＋
3O2 ↑
电解槽
8
主 铁矿石 要 焦炭
原 空气 料：石灰石
反应原理:
Fe2O3＋3CO 高温 2Fe＋3CO2
为什么工业上铁和铝的冶炼方法不同？