8.1.1金属矿物、海水资源的开发 课件- 2024-2025学年高一下学期化学人教版（2019）必修第二册

第四节　自然资源的开发利用 第八章 化学与可持续发展 第1课时 1 认识合理开发和利用金属资源的重要性和必要性 2 氧化还原反应在金属矿物开发中的应用 1 本节重点 本节难点 知识导航 ①黄金时代 1 最早的货币 青铜时代 2 马踏飞燕 铁器时代 3 沧州铁狮子 铝器时代 5 铝制厨具 合金时代 6 合金汽车 炼金时代 4 炼丹：HgS == Hg + S △ 新课导入 (1)概念： (2)原理： 1. 金属元素在自然界中的存在形态 游离态：金、铂等极少数金属 化合态：绝大多数金属元素 2. 金属的冶炼 赤铁矿(Fe2O3) 纯铁 利用氧化还原反应 化合态 游离态 Mn＋＋ne－ === M 1.1金属矿物的开发利用 《抱朴子内篇》中记载：丹砂(HgS)烧之成水银,积变又还成丹砂。 东晋•葛洪 《天工开物》中记载：炉甘石（碳酸锌）十斤，装载入一泥罐内，封裹泥固，…，然后逐层用煤炭饼垫盛，其底铺薪，发火煅红，…，冷定毁罐取出，…，即倭铅也，…，以其似铅而性猛，故名之曰倭。 明•宋应星 《韩非子·金生丽水》中记载：荆南之地，丽水之中多生金…金质坚硬，遇水即沉，未有浮出者，金浮于水乃品格之异。 春秋战国•韩非子 1.1金属矿物的开发利用 Mn+ +ne- → M 原理： K Ca Na Mg Al Zn Fe Sn Pb (H) Cu Hg Ag 失电子能力 K+ Ca2+ Na+ Mg2+ Al3+ Zn2+ Fe2+ Sn2+ Pb2+(H) Cu2+ Hg2+ Ag+ 得电子能力 减弱 增强 得电子能力不同 冶炼方法不同 回忆金属活动顺序 1.1金属矿物的开发利用 K Ca Na Mg Al Zn Fe Sn Pb (H) Cu Hg Ag Pt Au 《抱朴子》中记载：丹砂(HgS)烧之成水银,积变又还成丹砂。 东晋•葛洪 HgS Hg+S △ 2HgO 2Hg+O2↑ △ 2Ag2O 4Ag+O2↑ △ 1.受热分解 1.1金属矿物的开发利用 K Ca Na Mg Al Zn Fe Sn Pb (H) Cu Hg Ag Pt Au 2.热还原法 常用还原剂：C CO H2 高炉炼铁 Fe2O3+3CO 2Fe+3CO2 高温 炼铜 湿法炼铜： Fe + CuSO4 = Cu + FeSO4 以曾青涂铁,铁赤色如铜 1.1金属矿物的开发利用 K Ca Na Mg Al Zn Fe Sn Pb (H) Cu Hg Ag Pt Au (冰晶石：降低Al2O3熔化所需温度，降低能耗) 2NaCl(熔融) === 2Na＋Cl2↑ 电解 MgCl2(熔融) === Mg＋Cl2↑ 电解 2Al2O3(熔融) === 4Al＋3O2↑ 电解 冰晶石 3.电解法 1.人类发现和使用金属材料的先后顺序受哪些因素影响？ 2.为什么冶炼镁时不能使用MgO？ 3.冶炼铝时不能使用AlCl3？ MgO的熔点比MgCl2高 AlCl3是共价化合物，熔融时不电离。 金属活泼性 1.1金属矿物的开发利用 1.2铝热反应 【思考】实验中镁条和氯酸钾的作用是什么？ 镁条为引燃剂，引燃氯酸钾 氯酸钾为助燃剂，产生氧气有助于镁条继续燃烧 Al2O3+2Fe Fe2O3+2Al 高温 铝热剂 现象：发强光，放大热，出铁水 沙 3MnO2+4Al === 3Mn+ 2Al2O3 高温 Cr2O3+2Al === 2Cr + Al2O3 高温 3Co3O4+8Al === 9Co + 4Al2O3 高温 思考： (1)铝热反应需要高温条件,是否还需要持续加热? (2)实验中,镁条、氯酸钾的作用是什么?引发反应的操作是什么? (3)蒸发皿中铺少量细沙的作用是什么? 镁条是引燃剂,氯酸钾为助燃剂,点燃镁条,促使氯酸钾分解,释放出氧气,使镁条更剧烈燃烧。 一是防止蒸发皿炸裂,二是防止生成的熔融物溅出。 铝热反应为放热反应,放出的热可以维持反应继续进行,因此不需要持续加热。 铝热剂 1.2铝热反应 1.3金属回收与利用 计算表明，生产1mol铝消耗的电能至少为1.8×106J，回收铝质饮料罐得到铝与从铝土矿制铝相比，前者的能耗仅为后者的 3%~5%。通过对上述数据的分析和比较结合图8-1和图8-2，你想到了什么? 请将你的想法与同学交流。 图8-1 铝的生产原理示意图 图8-2 与生产1kg铝相关联的消耗 用铝土矿生产铝,能耗高,资源消耗量大，而用 废旧饮料罐生产铝,能耗低,资源消耗量小,变废 为宝，提高矿物有效利用率。 4. 金属矿物资源的开发和利用措施 (1)提高金属矿物的利用率。 (2)开发环保高效的金属冶炼方法。 (3)防止金属的腐蚀。 (4)加强废旧金属的回收和再利用。 (5)使用其他材料代替金属材料，减少金属的使用量。 1.3金属回收与利用 1.判断正误 (1)利用化合物冶炼金属时，金属元素一定发生还原反应 (2)越活泼的金属元素，人类利用得越晚 (3)用热还原法冶炼金属时，可以用H2将Mg从其化合物中还原出来 (4)可以通过电解饱和食盐水的方法获取金属钠 √ √ × × 应用体验 2.如图为铝热反应的实验装置，请回答下列问题： (1)写出该反应的化学方程式：　　　 　　　　　　　　　。  (2)若将氧化铁换成氧化镁，该反应　　　(填“能”或“不 能”)发生，理由是　　　　 　　　　　　　　　　。  Fe2O3+2Al　　Al2O3+2Fe 不能 镁比铝活泼，铝不能置换出镁 (3)若将所得产品置于足量的NaOH溶液中，可能看到的现象是　　　　　　　　　　　　 ，写出铝热反应的一种主要用途：_____________________________________________。  部分固体溶解，有气泡产生 焊接钢轨(或冶炼某些熔点高的金属，合理即可) (4)假设铝足量且反应充分，设计一种实验方案，证明本实验中有单质铁生成：________________________________________________________________________ _______________________________________________________________________。 取适量反应后的固体混合物，先用NaOH溶液除去铝，再加入稀硫酸，有气泡冒出，说明有铁生成(或用磁铁靠近固体，有固体可被磁铁吸引，说明有铁生成) 应用体验 海洋约地球表面积的71%，其中的水资源和其他资源具有十分巨大的开发潜力。 矿产资源 化学资源 动力资源 生物资源 2.1海水资源的开发利用 2.1海水资源的开发利用 海水中水的储量约为1.3×1018 t，约占地球上总水量的97％。 (1)海水淡化 (2)直接利用海水进行循环冷却 ①蒸馏法 ②反渗透法 ③电渗析法 2.1海水资源的开发利用 (1)NaCl的应用 ② NaCl NaHCO3 Na2CO3 Na H2 Cl2 NaOH 盐酸 漂白液 ①侯氏制碱法 ③氯碱工业 ④ ⑤ NaCl + H2O + NH3 + CO2 = NaHCO3 ↓ + NH4Cl 2NaHCO3 == Na2CO3 + CO2↑ + H2O △ ① ② 2NaCl (熔融) === 2Na + Cl2 ↑ 电解 ③ 2NaCl＋2H2O === 2NaOH＋H2↑＋Cl2↑ 电解 ⑤ 2NaOH + Cl2 == NaCl + NaClO + H2O ④ H2 + Cl2 === 2HCl 点燃 2.1海水资源的开发利用 (2)海水提取溴--吹出法 海水 浓缩 酸化 浓缩海水 (Br -) 通入Cl2 氧化 浓缩海水 (Cl-、Br2) 通入热空气 吹出Br2 含Br -等的浓溶液 吸收塔用 SO2吸收 通入Cl2 氧化 Br2的 浓溶液 液溴 … ② ① ③ ④ ⑤ Cl2＋2Br－ == Br2＋2Cl－ ① ③ ④ SO2＋Br2＋2H2O == SO42-＋2Br－＋4H＋ Cl2＋2Br－ == Br2＋2Cl－ 写出下列步骤的离子方程式 过程①获取了游离态的溴，过程③又将其转变为化合态的溴，其目的是什么？ 浓缩、富集Br－，提高Br2的提取效率。 2.1海水资源的开发利用 (3)海水提取镁 石灰乳 Ca(OH)2 盐酸 海水或卤水 (含MgCl2) Mg(OH)2 MgCl2溶液 MgCl2•6H2O MgCl2 镁 电解 熔融 无水 MgCl2 ② ① ③ MgCl2 + Ca(OH)2 == Mg(OH)2↓ + CaCl2 Mg(OH)2 + 2HCl == MgCl2 + 2H2O MgCl2(熔融) === Mg + Cl2↑ 电解 ① ② ③ 写出下列步骤的离子方程式 海水中本来就有氯化镁，为什么不直接通电？而是要经过“MgCl2→Mg(OH)2→ MgCl2”这样的过程来获取MgCl2呢？ 净化、富集MgCl2 下图为海水提镁的工艺流程，写出下列步骤中的化学方程式。 ①分解贝壳(主要成分是CaCO3)、制备Ca(OH)2： 、 。 ②沉淀Mg2＋： (离子方程式)。 ③制备MgCl2： 。 ④制取Mg： 。 CaO＋H2O===Ca(OH)2 Mg2＋＋2OH－===Mg(OH)2↓ Mg(OH)2＋2HCl===MgCl2＋2H2O 思考1 MgCl2(熔融) === Mg＋Cl2↑ 电解 CaCO3 === CaO＋CO2↑ 高温 应用体验 从海带中提取碘单质，相关实验步骤如下： 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及适当的氧化剂，然后加入几滴某溶液； 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中，加蒸馏水，搅拌、煮沸、过滤。 (1)合理的步骤顺序是_________(填序号)。 (2)适当的氧化剂是_____，反应的离子方程式是_________________________。 (3)证明含碘的操作及现象是_________________________________________ __________。 ③①④② H2O2 2I－+2H＋+H2O2 === I2+2H2O 取步骤②后的溶液于试管中，滴入淀粉溶液， 溶液变蓝 思考2 应用体验 Lavf59.23.100 Packed by Bilibili XCoder v2.0.2 $$