《第一节 自然资源的开发利用》课件

a、
；
b、
；
c、
；
d、
；
e、
。
海水 c
海水综合利用联合工业体系一例
未来海洋空间利用
课堂练习:
1、金属冶炼的目的是 （ A ）
A、把金属化合物还原为金属单质 B、除去金属中的杂质 C、把金属单质变为氧化物 D、把电能转变为化学能
2、下列关于金属冶炼的说法不正确的是( D )
A、金属冶炼是由人类生产生活需要发展起来的 B、天然矿藏很少只含一种金属元素往往含有较多 杂质 C、金属的冶炼主要有矿石的富集、冶炼还原和精 炼三个步骤 D、金属冶炼一定要用到还原剂
碘水
过氧化氢溶液
试剂2
操作4
萃取 分液
碘的CCl4溶液 操作5
蒸馏
单质碘
4、从海水中提取NaCl方案 海水晒盐（煮海为盐）
蒸发法：得到粗盐
粗盐提取NaCl方案
粗盐中的杂质：泥沙、Ca2+、Mg2+、SO42除杂试剂： ①Na2CO3 ②NaOH ③BaCl2 ④盐酸 试剂加入顺序：②③①或③②①或③①② 主要操作： 溶解、过滤、蒸发
第一节 自然资源的开发利用
第1课时 金属矿物、海水资源的开发利用
人类最早发现和应用的金属
资料卡片
铜是人类第一种大量使用的金属，结束了 漫长的“石器时代”。
Cu2(OH)2CO3 ＝ 2CuO + H2O + CO2↑ 孔雀石 C + 2CuO 高==温 CO2 ↑ + 2Cu 在公元前6000年到7000年左右，人 类开始迈进了象征古代文明开端的
这个生产流程采用了哪些措施来提高经济效 益？你获得了哪些启示？
工业制镁流程
引入海水
过滤网 沉降池
与水反应
过滤槽 Mg(OH)2
锻烧产物
锻烧
盐酸
MgCl2 溶液 蒸干 发燥
电解 MgCl2
氯气
贝壳（CaCO3)
金属镁
海水提镁的步骤为：
煅烧 a
贝壳
生石灰
水石灰b 乳
氢氧化镁 d 氯化镁
镁e
写出有关的化学反应方程式：
反应原理:
2Al2O3
(熔融)
电解 冰晶石
4Al
＋
3O2
↑
电解槽
我国古代炼铁工业长期领先于世界，我国在西汉初
时已经懂得用木炭与铁矿石混合高温冶炼生铁，领先
欧洲一千余年，南宋末年的工匠又掌握了用焦炭炼铁，
而欧洲最早的英国直到500年后（相当于清朝乾隆末
年），才掌握这一技术。
古代中国劳动
人民用木炭炼铁
2NaCl (熔融) 电解 2Na＋Cl2 ↑ MgCl2 (熔融) 电解 Mg ＋ Cl2 ↑
2Al2O3
铝土矿
(熔融)
电解 4Al
冰晶石
＋
3O2
↑
（3）热还原法（Zn—Cu中等活泼金属）
（常用的还原剂有：焦炭、CO、H2 等）
高温
2CuO + C
2Cu + CO2↑
Fe2O3＋3CO 高温 2Fe＋3CO2
海水生物资源
海底矿产资源
海洋油、气开发
大陆架的浅海海底： 石油、天然气、煤、硫、磷等
近岸带的滨海砂矿： 砂、贝壳等建筑材料和金属矿产
多数海盆中： 深海锰结核
海水能源
具有商业开发价值的：潮汐发电和波浪发电
海水化学资源
大陆架的浅海海底：石油、天然 气、煤、硫、磷等
近岸带的滨海砂矿：砂、贝壳等 建筑材料和金属矿产
高炉炼铁 主要反应
高温
WO3 + 3H2
W + 3H2O 高温
其他方法：火法炼铜 Cu2S+O2====2Cu+SO2
湿法炼铜：Fe+CuSO4=FeSO4+Cu
实验4-1 铝热反应 镁条为引燃剂 氯酸钾为助燃剂
铝热剂：铝与氧 化铁的混合物
现象 原理
镁条剧烈燃烧，发出白光，导致混合物 剧烈反应，发出强光，有红热的熔融物生成。
海水
淡水
粗盐
盐水
操作Ⅰ
（ 溶解）
过滤泥沙
BaCl2 NaOH Na2CO3
过滤
滤液 沉淀
适量 盐酸
蒸发 结晶
5 、实验方案设计：
从海水中提取镁元素得到单质镁
海水
富 集
卤水
加碱 过滤
电解
Ｍg(OH)2
盐酸 蒸发
干燥
金属Mg
ＭgCl2
海水提取镁的工艺流程图
就地取材、 使用廉价原料， 充分利用副产物
从海水中的Mg2+到金属镁，经历了哪些化学变化， 用化学方程式表示。
金、铂等为游离态
(2)金属冶炼指的是什么？
将金属从其化合物中还原出来，使之转变为
单质的过程。
+ n e-
Mn+
M
得电子，被还原
冶炼金属的步骤： 矿石富集→金属冶炼→精炼
思考与交流
法国皇帝拿破仑是一个喜欢炫耀自己的人。他 常常大摆宴席，宴请天下宾客。每次宴会，他总是 摆出一副高人一等的样子。餐桌上的用具几乎全是 用银制成的，唯有他自己用的那一个碗却是铝制品。
(1)合理的步骤是： ③①④② (2)证明含碘的步骤是： ②
现象是：滴入淀粉溶液，溶液变蓝。 反应的离 子方程式是： 2I-+ 2H++ H2O2 I2+2H2O
思考与归纳
提取海带中的碘元素得到单质碘
海水
生物 富集
燃烧
海带 操作1 海带灰
加水 加热
操作2
溶解
悬浊液
过滤
操作3 滤液
CCl4
试剂1
稀硫酸
K Ca Na Mg Al Zn Fe Sn Pb（H）Cu Hg Ag
弱 电解法
热还原法
强 热分解法
3、金属冶炼的方法举例 （1）热分解法 适合一些不活泼金属（一般是H后的金属）
2HgO 加热 2Hg ＋ O2 ↑ 2Ag2O 加热 4Ag＋O2 ↑
（2）电解法 适合一些非常活泼金属（ Zn前金属）
思考：煤的干馏属于什么变化？
化学变化
石油的综合利用
石油的分馏
石油的分馏属于什么变化？
根据原油中各物质沸点不同进行分离；属于物理 变化。
甲烷——沼气
池塘里的沼气
甲烷燃烧（点燃前需要检验纯度）
现象：
1、看到蓝色火焰
2、放热
3、烧杯内壁有水雾
4、迅速将烧杯到转后，倒 入澄清石灰水，澄清石灰水 变浑浊
Mn，试标明适宜的冶炼方法。 Al： ③ ； Mg： ③ ；Cu： ① ； Hg： ②；Mn： ④ 。
6、宋代时期，人们发现江西上饶有一口 苦泉，蒸发这种苦泉水会得到胆矾，熬苦泉水 的铁锅用久了会变成铜锅，这是湿法炼铜的起 源，请写出该反应的离子方程式
Fe＋Cu2+ ＝ Cu＋Fe2+ 。
煤 石油
二、海水资源的开发和利用
从太空观察地球，看到地球上有七片陆 地“漂浮”在一大片蓝色的海洋之中
海洋是美丽的， 也是富饶的
是“历史留给人类的资源储备”
海水资源的多样性
海水中蕴含着的丰富资源。21世纪人类 将重点开发海洋资源。
海水资源主要分为几大类？
水资源 生物资源 海洋能
化学资源
海水水资源
海水中的水1.3X109 亿吨 占地球总水量97% （3%在陆地、淡水）
含80多种元素，含O、H及Cl、 Na、S、C、F、B、Br、Sr 共11种元素的质量占总水量 的99%，其余1%为70多种含 量微少的元素。被称为“元 素的故乡”。
海水资源的分散性
海水因为量太大、面太广，大多数元素尽管 总量很大但由于太分散 ，含量极微少
如：海水中金元素总含量约为50000000t（5 千万吨）），4亿吨白银，40亿吨铜，137亿 吨铁，137亿吨铝，石油一千多亿吨，海盐 可用5亿年等等
原与蒸理海馏：水加中适热 的用到 盐于水 分分的 离沸 ，离点 水哪， 蒸些液汽混态冷水凝合变得物为到？水淡蒸水汽
太阳能蒸发海水示意图：
2、科学探究： 如何将海水中的Br-转变成Br2？
1、推测海水提溴的步骤和实验装置； 2、写出相关的化学方程式。
浓缩海水
通入Cl2 ①
溴单质
通入空气，SO2吸收 ②
分布情况： 新疆 四川
西气东输
“西气东输”是开发大西北的一项重大工程，该工程将天然 气从新疆塔里木输送至上海西郊，输气管道全长4200多千 米，横跨9个省、市、自治区。这一重大工程的实施，将取 代部分工业和居民使用的煤炭和燃油，有效改善大气环境， 提高人民的生活质量。
煤的干馏
煤
加强热
隔绝空气
焦碳+煤焦油+焦炉气
但一吨海水中只含金元素0.000004g（10亿分 之四克
海水水资源的利用：
主要有： 1. 海水的淡化（咸水 淡水） 2.直接利用海水进行循环冷却（作冷却用水）
任务1：海水的淡化： 蒸馏法
温度计水 银球处于 支管口处
水，下 进上出
液体体积 不超过烧 瓶体积1/3
加入沸石 或碎瓷片
海水淡化的方法主要有蒸馏法、电渗析法、 离子交换法等。
3、工业上常采用电解法冶炼的金属是 （ C ） A、Fe B、Cu C、Al D、Ag
4、可用热分解法就可能制得的金属有（ C ） A . Cu Cr B . Ti W C . Ag Hg D . Na Al
5、冶炼金属常用以下几种方法：①以C或H2、CO 作为还原剂还原法 ；②热分解法 ；③电解法 ；④ 铝热法。现冶炼下列金属：Al、Mg、Cu、Hg、
煤的形成
石油的形成
天然气的形成
煤的组成
碳元素 氢元素 氧元素 氮元素 硫元素
石油的组成
碳元素 氢元素 氧元素 硫元素 氮元素
天然气的组成
天然气主要是由碳和氢组成的气态碳氢化合物，其中最主要的是甲
烷（
）
CH 4
分布情况：
山西 内蒙古 河北 山东 安徽 江苏
分布情况： 东北 华北 新疆等地
“铜器时代”。
铜镜
汉武帝时铜币
先秦刀币
青铜：主要含铜和锡、铅，有良好的强度和塑性、耐磨、 耐腐蚀，主要用于制机器零件如轴承、齿轮等。
黄铜：主要含铜和锌，有良好的强度和塑性、易加工、耐 腐蚀，主要用于制机器零件、仪表和日用品。
白铜：主要含铜和镍，它不容易生铜绿，常用于制造精密 仪器和装饰品。
这是英法联军 洗劫焚毁世界建筑 史上最杰出的园 林—圆明园后，被 劫掠到国外的珍贵 文物——铜虎头， 2000年在香港被 拍卖。由中国派员 出高价将其赎回。
请同学们勿忘我们的国耻：
中国还有上百万件珍贵文物流失海外。
人类最早是在由天而降的陨石中获得单质 铁的，陨石中含铁量高达90%以上。
古代阿拉伯人曾传说“天上的金雨落进沙漠里 变成了黑色的铁”。
新 疆 陨 铁
南
极
洲
陨
济南陨铁
铁
一、金属矿物的开发利用
1、金属的冶炼
(1)金属在自然界中的存在形式？
主要是化合态
氢溴酸 通入Cl2
③
单质溴
海水提溴的实验室模拟装置
2NaBr + Cl2== Br2+2NaCl 2H2O + Br2+SO2== H2SO4+2HBr 2HBr + Cl2== Br2+2HCl
3 、科学探究： 如何证明海带中有碘离子？
证明海带中含有碘，有以下步骤：
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H2O2，然后加入几滴淀粉溶液； 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，加蒸馏水，搅拌、煮沸、过滤。
（冶练常用的还原剂有： 焦炭、CO、H2 、Al等活泼金属 ）
4、合理开发和利用矿物资源的途径：
（1）废旧金属回收和再利用； （2）矿物资源保护； （3）寻找金属替代品;
(4)提高金属ຫໍສະໝຸດ Baidu物的利用率
金属铝的回收与利用
回收金属的意义：
（1）节约矿物资源； （2）节约能源； （3）减少环境污染
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
为什么贵为法国皇帝，在当时却不用高贵而亮 丽的银碗，而用色泽要暗得多的铝碗呢？
由于早期炼铝十分困难，所以铝的价格十分昂 贵，一度超越金银之上，直至19世纪上半叶，铝 还是欧洲许多高级珠宝店的高档货。
自从美国青年化学家 霍尔发明电解制铝法后， 制铝工 艺不断改进，现在 人们已经熟练掌握了从铝 土矿（主要成 分是Al2O3） 中冶炼铝的技术，使得制 铝成本大大下降，使铝走 入千家万户。
天然气
化石燃料
煤：“工业的粮食”，是人类历史上最古老
三
的化石燃料之一。
大
化
石
石油：“工业的血液”
燃 料
天然气：地下自然形成的可燃性气体，主要成分
是甲烷（CH4)
化石燃料
煤、石油、天然气的形成 煤、石油、天然气的元素组成 煤、石油、天然气的分布 煤、石油、天然气的用途 煤、石油、天然气的热值和燃烧产物比较 化石燃料与环境污染
2A铝l热＋反F应e2的O应3 用高：温 2Fe＋Al2O3
其它铝热反应：
铝＋某些金属氧化物 高温 Al2O3＋金属
3MnO2＋4Al 高温 2Al2O3＋3Mn
高温
Cr2O3+2Al
2Cr + Al2O3
高温
3Co3O4+8Al
9Co + 4Al2O3
焊接钢轨 铝热反应应用 冶炼难熔的金属
铝热反应的应用：
主 铁矿石 要 焦炭
原 空气 料：石灰石
反应原理:
Fe2O3＋3CO 高温 2Fe＋3CO2
工业上 如何冶炼铝和铁?为什么铁和铝的
冶炼方法不同？
2Al2O3 (熔融)
电解 冰晶石
4Al
＋
3O2
↑
电解法
Fe2O3＋3CO 高温 2Fe＋3CO2 金属越活泼，越难冶炼
还原法
2、金属冶炼方法的确定—由金属活泼性决定