人教版化学必修2第四章第一节《开发利用金属矿

第四章第一节 开发利用金属矿物和海水资源

☆金属的存在有什么规律吗?

引言 少数化学性质不活泼的金属,在自然界 中能以游离态存在,如金和铂以及少量 的银和铜,较活泼的铁只能存在于陨石 中,而化学性质活泼的金属,在自然界中 总是以化合态存在.但在实际生产和生 活中应用的金属材料却往往是纯金属 或合金,这就需要把金属从金属矿物中 提炼出来,这就叫做金属的冶炼.

一、金属矿物物开发利用 1.你知道从金属矿物中提炼金属,一般 要经过哪些步骤? 金属冶炼的步骤: 矿石富集 金属冶炼 金属精炼

2.要将化合态的金属矿物转化为金属 单质,有哪些方法?其实质是什么?

金属冶炼的一般方法: (1).热分解法. (2).热还原法. (3).电解法.金属冶炼的实质: 利用还原的方法,使金属化合物中的 金属离子得到电子变成金属原子.

解说 不活泼的金属汞和银的氧化物不稳 定,受热易分解生成金属单质和氧气; 较活泼的金属如铁等和不活泼金属 铜的氧化物稳定,受热不易分解,需用 还原剂(焦炭、一氧化碳、氢气、铝) 来还原；活泼金属如钠、铝等氧化物 非常稳定，加热或热还原剂均无法使 其分解，只能用最强的还原手段即电 解法使其氯化物、氧化物还原。

不活泼金属的冶炼 △ 2HgO===2Hg+O2↑ △ 2Ag2O===4Ag+O2↑

活泼金属常用电解法冶炼 MgCl2(熔融)===Mg+Cl2↑ 电解 2Al2O3(熔融)===4Al+3O 2↑ 冰晶石 电解 2NaCl(熔融)===2Na+Cl2↑ 冰晶石：Na3AlF6电解

实验4-1 铝热反应

表4-1 常见金属的冶炼原理金属 冶炼原理Fe2O3+3CO===2Fe+3CO2(高炉炼铁) 高温 Fe2O3+2Al===2Fe+Al2O3(铝热法炼铁) Cu2S+O2===2Cu+SO2(火法炼铜) Fe+CuSO4===FeSO4+Cu(湿法炼铜) 高温 MgO+C===Mg+CO↑ 电解 MgCl2(熔融)===Mg+Cl2↑电解 2Al2O3(熔融)===4Al+3O 2↑ 冰晶石高温 高温

Fe CuMg Al

Na

2NaCl(熔融)===2Na+Cl2↑ 电解 4NaOH(熔融)===4Na+O2↑+2H2O

电解

请结合金属活泼性顺序表总结 金属冶炼方法的一般规律：金属的活动顺序 金属原子失电子能力 金属离子得电子能力 主要冶炼方法 K Ca Na Mg Al Zn Fe Sn Pb Cu Hg Ag Pt Au

强 弱 电解法 热还原法

弱 强 热分解法

二、海水资源的开发利用1、海水资源的广阔性海洋约占地球表面积的71%。海水中 水的储量约为1.3×109亿吨，约占地球总 水量的97%。海水中除了水以外，还含 有很多种常量元素和微量元素。

2、海水资源的多样性由于与岩石、大气和生物的相互作用，海 水中溶解和悬浮着大量的无机物和有机物，按 含量计，H2O中的H、O两种元素，加上Cl、 Na、K、Mg、Ca、S、C、F、B、Br、Sr等11 种元素超过总量的99%,其他为微量元素，总 计含有80多种元素。

3、海水资源的分散性虽然海水中元素种类

很多，总储量很大， 但许多元素的富集程度却很低。例如，海水 中金元素的总储量约为5×107t,而1t海水中 的含量仅有4×10-6g。 总之，海洋是一个远未完全开发的巨大 化学资源宝库。

我们面临的问题地球表面虽然有71% 被水覆盖，

但其中97.2%是海水，在2.8%的淡水中，又 有69%是人类难以利 用的两极冰盖。 人类可用淡水只占全 球水总量的0.77%

海水水资源的利用——海水淡化 海水蒸馏原理示意图

太阳能蒸发海水示意图：

太阳能蒸发装置

电渗析法：用薄膜淡化海水的新技术，它使用的 是一种离子交换膜。阴、阳离子交换膜交替排列 在电渗析法设备的两大电极板之间，组成了多个 相互独立的隔室。通电后海水中的阳离子和阴离 子在电场的作用下渗出膜外，于是海水得到淡化。

离子交换法:现代人工合成的离子交换树脂能吸附 溶液中的离子，使咸水变成淡水.离子 交换树脂的结构中带有许多H+和OH利用离子交换树脂进行离子交换时， 阴离子能和海水中的氯离子交换， 阳离子和海水中的钠离子交换，这样 水里的盐分就少了。

海水淡化

海水水资源的利用——海水循环冷却

预计21世纪上半 叶， 我国沿海城市 的绝大部分工业冷 却水将采用海水， 生活用水如海水冲 厕也将得到大面积 推广

1000g海水的化学组成示意图

纯水965.31g 氯离子19.10g 钠离子10.62g硫酸根离子2.66g 镁离子1.28g 钙离子0.40g 钾离子0.38g 其它0.25g