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第十讲 《开发利用金属矿物和海水资源》 【课标要求】 知识与技能 1、帮助学生认识和体会化学在自然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。 过程与方法 1、自主学习，培养学生自学能力。 2、活动动探究，通过了解金属资源的开发；金属冶炼；人类冶炼和使用金属的历史；金属资源的回收和再利用；海洋资源的类型；海水资源的开发及利用现状帮助学生树立节约资源、爱护环境、变废为宝等意识。 【讨论与研究】 一．金属矿物的开发和利用 1.金属元素在自然界存在的形态： （1）游离态：极少数的不活泼金属（金、铂等）以游离态存在（单质的形式） （2）化合态：绝大多数金属在自然界中是以化合态（化合物的形式）存在，如铝以铝土矿形式存在，铁以铁矿石形式存在。 2.金属的冶炼：金属冶炼是工业上将金属从含有金属元素的矿石中还原出来的生产过程。 （1）金属冶炼的一般方法：金属的活动性不同，冶炼的方法不同。 ①热分解法：对于不活泼金属（活动顺序中，Hg及Hg以后）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，例如： 2HgO2Hg+O2↑ 2Ag2O4Ag+O2↑ ②热还原法：在金属活动性顺序表中处于中间位置的金属（Zn-------Cu), 通常是在高温下用还原剂（C、CO、H2、活泼金属等）将金属从其化合物中还原出来，例如： Fe2O3+3CO 2Fe + CO2↑ WO3 + 3H2 W +3H2O ZnO + C Zn + CO↑ Fe2O3+2Al 2Fe + Al2O3（铝热反应） Cr2O3+2Al 2Cr+ Al2O3（铝热反应） 【实验4—1】铝热反应 I.操作： (1)把两张滤纸分别折叠成漏斗状套在一起（内层滤纸底 部剪一小孔，用水湿润）架在铁架台上，下面放置一 盛沙子的蒸发皿。 (2)将5g干燥的氧化铁粉末和2g铝粉均匀混合后放入纸 漏斗中，混合物上面加少量氯酸钾固体，中间插一 根用砂纸打磨过的镁条。 (3)用燃着的小木条点燃镁条，观察现象。 Ⅱ.现象： (1)镁条剧烈燃烧，并发出耀眼的光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Al2O3)，可以发现落下的是铁珠Fe2O3+2Al 2Fe+Al2O3（铝热反应） Ⅳ.铝热剂及应用： (1)铝热剂：铝粉与某些金属（比铝不活泼的金属）氧化物的混合物。在高温下发生反应，放出大量的热，其混合物称为铝热剂；反应称为铝热反应。 (2)铝热反应的特点：在高温下引燃后剧烈反应，放出大量的热，产生高温，使被还原出来的金属熔化，与熔渣分离。体现铝的还原性、氧化铝高熔点的性质。 (3)铝热反应的应用：①焊接钢轨 ②冶炼高熔点金属：V、Cr、MnK------ Al）2NaCl（熔融） 2Na + Cl2↑ MgCl2（熔融） Mg + Cl2↑ 2Al2O3 （熔融）4Al + 3O2↑ ※有些金属可以利用氧气从其硫化物中冶炼出来，例如：冶炼铜 Cu2S + O2 2Cu + SO2 【总结】金属活动顺序表中不同金属冶炼方法的选择 K Ca Na Mg Al Zn Fe Sn Pb Cu Hg Ag 【表4—1】常见金属的冶炼原理 金 属 冶 炼 原 理 Fe Fe2O3+3CO 2Fe + CO2↑ Fe2O3+2Al 2Fe + Al2O3（铝热反应） Cu Cu2S + O2 2Cu + SO2(火法炼铜) Fe ＋ CuSO4 FeSO4 ＋ CuMgO ＋ C Mg(g) ＋ CO(g)MgCl2（熔融） Mg + Cl2↑ Al 2Al2O3 （熔融）4Al + 3O2↑ Na 2NaCl（熔融） 2Na + Cl2↑ （2）金属提炼一般步骤： ①矿石的富集、除杂； ②冶炼；精炼。 金属的回收和资源的保护我国幅员辽阔，是世界上矿产资源比较丰富、矿产品种比较齐全的国家。我国矿产资源总值居世界第3位，但人均拥有量约为世界人均水平的因此，我们97％。海水中水资源的利用，主要包括 海水的淡化 和直接利用海水进行 循环冷却 。 海水淡化的方法：主要有 蒸馏法 、电渗析 法 、离子交换 法等。 海水蒸馏原理示意图