4-1开发利用金属矿物和海水资源研究.ppt

第四章 化学与自然资源的开发利用 第一节 开发利用金属矿物和海水资源 一、金属矿物的开发利用 （一）金属在自然界的分布与存在形式 1、元素的存在形式有游离态和化合态： 2、在自然界的分布特点： 1 量大； 2 面广； 3 形态不一； 4 数量不均。 少数不活泼金属以游离态存在（如金和铂） 大多数金属以化合态存在 使用年代 -10000 -8000 -6000 -4000 -2000 0 2000 4000 Au Ag Cu Sn Fe Zn Al Mg Na Ca K 古人发现 有什么规律?并分析原因 金属越活泼，其对应离子越难得到电子，越难被还原成单质,出现得越晚。 炼铁 1、主要原料：铁矿石 、焦炭 、 石灰石 、空气 2、高炉炼铁过程中的主要反应 （1）气态还原剂的形成 （2）铁的还原 原理：高温利用还原剂把铁从铁矿石 中还原出来。 （3）炉渣的形成 3、高炉煤气 C + O2 CO2 高温 CO2 + C 2CO 高温 Fe2O3 + 3CO 2Fe + 3CO2 高温 CaCO3 CaO + CO2? 高温 CaO + SiO2 CaSiO3 高温 （二）金属的冶炼 1、金属冶炼的一般过程（ ? P 88） 金属冶炼的基本原理 ： 高温下利用氧化还原反应将自然界中的金属化合物还原成 金属单质。 2、金属冶炼的常用方法 （1）热分解法 适用范围：Cu以后的金属如Hg、Ag 2HgO 2Hg + O2 ? ? 2Ag2O 4Ag + O2 ? ? 实质： Ma+ M 得电子 被还原 适用范围：Mn、Zn?Cu等较活泼金属冶炼 （2）热还原法 常用还原剂：C、CO、H2以及某些较活泼的金属（Al、Mg等）。 Fe2O3 + 3CO 2Fe + 3CO2 ? WO3 + 3H2 W + 3H2O ? Cr2O3 + 2Al Al2O3 + 2Cr ? Fe2O3 + 2Al 2Fe + Al2O3 ? （炼铁） （3）电解法 适用范围：Al及其以前的金属 2NaCl 2Na + Cl2? 电解 例： MgCl2 Mg + Cl2? 电解 （注意：必须在熔融状态下） 2Al2O3 4Al + 3O2? 电解 冰晶石 铝热反应 助熔剂 我们每年数以亿吨计的向自然界索取金属资源，资源就会越来越少，直至有一天枯竭。怎样才能使金属资源可持续发展？ 讨论： 小资料 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，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。 阅读： （三）废旧金属的回收和资源保护（ ? P 89） 回收废旧金属的意义 ： （1）保护矿产资源 （2）保护环境 （3）节约能源，降低成本 废旧金属的处理方法： 大部分可以重新制成金属或它们的化合物再用。 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 小结：冶金的一般方法 K、Ca、Na、Mg、Al Zn、Fe、Sn、Pb（H）、Cu Hg、Ag 强————————————→弱 弱————————————→强 电解法 热还原法 热分 解法 Pt、 Au 主要冶炼方法 金属离子的得电子 金属失电子能力 金属活动顺序 物理提取法 1、“铝热剂”能冶炼金属、焊接铁轨等，而却无“镁热剂”，其 原因可能是 A. Mg与金属氧化物难于反应 B. Mg与金属氧化物反应所需温度太高 C. Mg与金属氧化物反应放热少 D. Mg与金属氧化物反应过于剧烈 2、用铝热法还原下列化合物，制得金属各1 mol时， 消耗铝的量最少的是 （ ） A．MnO2 B．WO3 C．Co3O4 D．Cr2O3 3、电子工业常用30%的FeCl3溶液腐蚀 敷有铜箔的绝缘板制成印刷电路。为了 从使用过废腐蚀液中回收铜，并制取 纯净FeCl3溶液，拟采用以下实验步骤： 以上实验中，所涉及试剂的化学式分别为：A ，B ， C ，X ，Y 。 Fe FeCl2 Cu HCl Cl2 金 Au 铂矿 Pt 黄铜矿 赤铁矿 铝矿 锰矿 钨矿 锌矿 常见的金属矿物资源 铝热反应： 实验4-1 Fe2O3+2Al 2Fe + Al2O3 高温 引燃剂 助燃剂 单质铝和某些金属氧化物发生反应 得到金属单质的反应。 铝热剂 反应现象： 镁条剧烈燃烧； 发出耀眼白光； 放出大量的热； 纸漏斗被烧穿； 有熔融的铁落入沙中 铝热反应的应用