2.4-1 开发利用金属矿物的海水资源

1 开发利用金属矿物和海水资源 教学目标： 1．帮助学生认识和体会化学在金属资源开发和利用中的意义和作用； 2．揭示化学与可持续发展的重要关系； 3．树立资源保护意识及合理开发意识； 4．了解金属冶炼的方法。 重 点： 了解化学方法在金属矿物开发（主要是金属冶炼）及海水资源开发中的作用； 难 点： 在掌握金属冶炼的一般原理基础上，了解适用于不同金属的冶炼方法。

学习要点分析 知识点1、自然资源与可持续发展 1、自然资源：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。 2、可持续发展 （1）目标：①满足人类的需要； ②强调人类的行为受到自然界的制约； ③强调人与人之间、人类与其他生物种群之间、不同国家和地区之间的公平。

知识点2、金属矿物的开发利用 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．金属矿物的提炼步骤 第一步：矿石的富集，除去杂质，提高矿石中有用成分的含量； 第二步是冶炼，将化合态的金属矿物转化为金属单质； 第三步是精炼，采用一定的方法，提炼纯金属。 3．金属的冶炼原理和方法

原理：用还原的方法，把化合态的金属还原成游离态的金属。MneMn 方法：（1）热分解法：适于 等不活泼金属的冶炼。 如：2HgO2Hg+O2↑ 2Ag2O4Ag+O2↑ 2

（2）热还原法：适于金属活动顺序中铝以后汞以前的金属的冶炼，也适用于大多数 金属的冶练。

如：Fe2O3+3CO2Fe+3CO2 2CuO+C2Cu+CO2↑ WO3+3H2W+3H2O 常用的还原剂：焦炭、CO、H2等。一些活泼的金属也可作还原剂，如Al， 如：Fe2O3＋2Al 高温 2Fe＋Al2O3（铝热反应） Cr2O3＋2Al 高温 2Cr＋Al2O3（铝热反应） 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。 （3）电解法：适于金属活动顺序中铝及铝以前的金属的冶炼。

（4）其他方法：

火法炼铜：铜可以利用氧气从其硫化物中冶炼出来。 Cu2S + O2 2Cu + SO2 湿法炼铜：Fe+CuSO4 。 总结：金属活动性序表中，位置越靠后，越容易被还原，用一般的还原方法就能使金属还原；金属的位置越靠前，越难被还原，最活泼金属只能用最强的还原手段来还原。 金属的活动性顺序 K、Ca、Na、 Mg、Al Zn、Fe、Sn、 Pb、(H)、Cu Hg、Ag Pt、Au

金属原子失电子能力 强 弱 金属离子得电子能力 弱 强 主要冶炼方法 电解法 热还原法 热分解法 富集法 还原剂或 特殊措施 强大电流 提供电子 H2、CO、C、 Al等加热 加热 物理方法或 化学方法 3

4、有效利用金属资源的途径 （1）提高金属矿物的 。 （2）减少金属的 。 （3）加强金属资源的 。（4）使用 代替金属材料。 5、(1)回收金属的意义：节约矿物资源，节约能源，减少环境污染。 (2)废旧金属的最好处理方法是回收利用。 (3)回收金属的实例：废旧钢铁用于炼钢；废铁屑用于制铁盐；从电影业、照相业、科研单位和医院X光室回收的定影液中，可以提取金属银。

【典例分析】 【例1】冶炼金属一般有下列四种方法：①焦炭法，②水煤气（或H2或CO）法，③活泼金属置换法，④电解法。四种方法在工业上均有应用。古代有（Ⅰ）火烧孔雀石法炼铜，（Ⅱ）湿法炼铜，现代有（Ⅲ）铝热法炼铬，（Ⅳ）从光卤石（KCl•MgCl2•6H2O）中炼镁，对它们的冶炼方法分析不正确的是（ ） A．（Ⅰ）用① B．（Ⅱ）用② C．（Ⅲ）用③ D．（Ⅳ）用④

【课堂训练】 1．我国古代的湿法冶金术是世界闻名的。我国在世界上最先应用湿法冶金术冶炼的金属是（ ） A、Fe B、Cu C、Ag D、Hg 2．在冶金工业上，均不能用化学还原剂制得的一组金属是（ ） A、Na Mg Al B、Na K Zn Fe C、Zn Fe Cu Ag D、Mg Al Zn Fe 3．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Al2O3 B、加热CaCO3 C、电解熔融NaCl D、氯化钠与铝粉高温共热 4．铝能用于冶炼难熔的金属（如：钒、铬、锰等），这是因为铝具有什么性质 （ ） A、金属性和非金属性 B、导电性 C、熔点低 D、还原性，在冶炼反应中放出大量热 5．下列金属冶炼的反应原理，错误的是 （ ）

A、2NaCl（熔融） 电解 2 Na+Cl2↑ B、MgO+H2 高温 Mg+H2O C、Fe3O4+4CO 高温 3Fe+4CO2 D、2HgO 高温 2Hg+O2↑

知识点3、海水资源的开发和利用 （一）、海水水资源的利用 1、海水水资源：海洋约占地球表面积的 ，海水约占全球总水量的 。 2、海水水资源的利用 （1）利用方式：主要包括： 等。 4

（2）海水淡化的途径主要是 。 （3）海水淡化的方法主要有 等。 （4）海水的蒸馏

（二）、海水化学资源的开发利用 1．海水资源——海水是一个远未开发的巨大化学资源宝库，海水中含有80多种元素。 海水中的元素可分为以下几种

2．海水资源的开发利用 （1）复习初中海水制盐方法 方法：把海水引到盐滩上，利用日光和风力使水分蒸发，得到食盐。 原理：蒸发海水，使食盐浓缩结晶。 食盐的用途： 第一：氯碱工业 制氢氧化钠、氯气、氢气、盐酸等。第二：制钠和氯气。第三：制漂白粉。第四：制纯碱。 (2)从海水中获取铀和重水作为核能开发的重要原料 (3)从海水中获取其他物质和能量 (4)海洋资源的综合利用

3．从海水中提取物质的方法 海水中含有的各种元素的特点：种类多，总储量大，富集程度低。因此，从海水中提取物质需要解决物质的富集的问题。例如： （1）从海水中提取溴的主要工艺流程 ①用 法将海水浓缩。用硫酸将浓缩的海水酸化。 ②向酸化的海水中通入适量的 ，使溴离子转化为溴单质。 ③向含溴单质的水溶液中通入空气和水蒸汽，将溴单质吹入盛有二氧化硫溶液的吸收塔内以达到富集的目的。 ④向吸收塔内的溶液中通入适量的氯气。 ⑤用四氯化碳（或苯）萃取吸收塔内的溶液中的 单质。 有关方程：Cl2 + 2Br- = （氧化） Br2 + SO2 + H2O = （富集） Cl2 + 2Br- = （提取） （2）进行从海带中提取碘实验的反应原理及应注意的问题

海水中的元素 H、O——H2O 常见元素：Cl、Na、K、Mg、Ca、S、C、F、B、Br、Sr 微量元素 5

①反应原理：海带中的碘元素主要以I-的形式存在，提取时用适当的氧化剂将其氧化成I2，再萃取出来。 如用H2O2做氧化剂，反应的离子方程式是：2I-+H2O2+2H+= 提取流程

②实验注意事项 海带不要用水洗，以免洗去海带中的碘；用干海带从而易于燃烧；灼烧海带的地方要注意通风。 ③证明海带中含有碘，实验方法： a．用剪刀剪碎海带，用酒精湿润，放入坩锅中。 b．灼烧海带至完全生成灰，停止加热，冷却。 c．将海带灰移到小烧杯中，加蒸馏水，搅拌、煮沸、过滤。 d．在滤液中滴加稀H2SO4及H2O2然后加入几滴淀粉溶液。 证明含碘的现象：滴入淀粉溶液，溶液变蓝色。2I－＋H2O2＋2H＋＝I2＋2H2O 思考：海水提溴只要原理符合即可；I-检验，很多氧化剂都可以氧化I-，用H2O2有什么好处？ （3）海水提镁：

主要反应原理：CaCO3

CaO + H2O = Ca(OH)2 + MgCl2 = Mg(OH)2 + 2HCl = MgCl2

【课堂训练】 1、水是非常重要的资源，下列关于水的说法错误的是（ ） A、蒸馏法是海水淡化的方法之一 B、淡水的密度小于海水的密度 C、融化的雪水中矿物质含量比深井水中的少 D、0℃以上，温度越高，水的密度越小 ★2、为了证明氯酸钾晶体中含氯元素，选用给出的试剂和操作，其操作顺序正确的是 （ ） ①滴加AgNO3溶液②加水溶解③过滤、取滤液④与二氧化锰混合加热⑤加稀HNO3 ⑥与浓盐酸反应 ⑦加NaOH溶液加热 ⑧用淀粉碘化钾 A、⑥⑦①⑤ B、⑥⑧ C、④②③①⑤ D、②①⑤ 3、由于“智力工程”的推进，“碘盐”已经开始进入千家万户。关于“碘盐”的叙述中正确的是（ ） A、“碘盐”宜密封保存 B、“碘盐”就是“I2+NaCl” C、“碘盐”就是NaI D、使用“碘盐”时以高温煎炒 4、医生建议因缺少某种元素而患甲状腺肿大的病人多食海带，这是由于海带含有较丰富的（ ） A、碘元素 B、铁元素 C、钾元素 D、锌元素

含碘单质的有机溶液 含碘单质的溶液 试剂 残渣 含碘元素的溶液 灼烧 溶解，过滤 海带灰 海带