資源簡介

(共38張PPT)
第1課時 金屬礦物、海水資源的開發利用
第八章 化學與可持續發展 第一節 自然資源的開發利用
一、導入新課
化學是人類利用自然資源和應對環境問題的重要科學依據。本節我們將以金屬礦物、海水資源和化石資源的綜合利用為例，認識化學的應用價值，了解與此有關的環境與發展問題。
金屬礦物
海水資源
化石資源
1.金屬元素在自然界中的存在形態
游離態
金、鉑
化合態
2.金屬冶煉的一般原理
(1)基本原理：將金屬元素從其化合物中 出來。
(2)表示方法：Mn＋＋ne－===M。
還原
二、金屬礦物的開發利用
3.金屬冶煉的一般方法
(1)依據：金屬活潑性不同，將其由化合態還原為游離態的難易程度不同。
(2)寫出用下列方法冶煉金屬的化學方程式
①熱分解法：加熱分解HgO：2HgO 2Hg＋O2↑
加熱分解Ag2O：2Ag2O 4Ag＋O2↑
二、金屬礦物的開發利用
②熱還原法：H2還原CuO：CuO＋H2 Cu＋H2O
高爐煉鐵：Fe2O3＋3CO 2Fe＋3CO2
鋁熱反應：2Al＋Fe2O3 2Fe＋Al2O3
二、金屬礦物的開發利用
③電解法：冶煉鈉：___________________________
冶煉鎂：_____________________________
冶煉鋁：_____________________________
④其他方式：濕法煉銅：_________________________
Fe＋CuSO4===FeSO4＋Cu
二、金屬礦物的開發利用
4.合理開發和利用金屬礦物資源
(1)提高金屬礦物的利用率。
(2)開發環保高效的金屬冶煉方法。
(3)防止金屬的腐蝕。
(4)加強廢舊金屬的回收和再利用。
(5)使用其他材料代替金屬材料。
二、金屬礦物的開發利用
(1)所有金屬單質必須通過化學反應才能獲得(　　)
(2)利用化合物冶煉金屬時，金屬元素一定發生還原反應(　　)
(3)越活潑的金屬元素，人類利用的越晚(　　)
×
√
【判斷正誤】
提示　活潑性非常弱的金屬，如金、鉑等，在自然界中以單質形式存在，可以通過物理方法獲得。
提示　金屬冶煉的本質就是利用還原劑，將金屬從化合物中還原出來。
√
提示　越活潑的金屬，其金屬陽離子氧化性越弱，越難被還原，因此利用的時間就越晚。
二、金屬礦物的開發利用
(4)用熱還原法冶煉金屬時，可以用H2將Mg從化合物中還原出來(　　)
(5)鋁熱反應本質是用鋁將比鋁活潑性弱的金屬從其化合物中置換出來(　　)
×
√
提示　Mg是活潑金屬，其活潑性大于H2的活潑性，不能用熱還原法制備。
提示　鋁熱反應本質是置換反應，是利用金屬鋁的還原性把活潑性弱的金屬從其化合物中還原出來。
二、金屬礦物的開發利用
1.利用鋁熱反應可以在野外焊接大截面的鋼軌，其原理為2Al＋Fe2O3
Al2O3＋2Fe，某小組用如圖所示儀器及試劑探究鋁熱反應。
【深度思考】
其實驗現象記錄如下：①劇烈反應，火星四射。②放出大量的熱，紙漏斗下端被燒穿，有紅熱熔融物落入細沙上，冷卻后變為黑色固體。根據以上描述，回答以下問題：
二、金屬礦物的開發利用
(1)鋁熱反應需要高溫條件，是否還需要持續加熱？
提示　鋁熱反應為放熱反應，放出的熱可以維持反應繼續進行，因此不需要持續加熱。
二、金屬礦物的開發利用
(2)實驗中，鎂條、氯酸鉀的作用是什么？引發反應的操作是什么？
提示　鎂條是引燃劑，氯酸鉀為助燃劑，點燃鎂條，促使氯酸鉀分解，釋放出氧氣，使鎂條更劇烈燃燒，單位時間內放出更多熱量，從而引發Al和Fe2O3發生反應。
二、金屬礦物的開發利用
(3)蒸發皿中鋪少量細沙的作用是什么？
提示　一是防止蒸發皿炸裂，二是防止生成的熔融物濺出。
二、金屬礦物的開發利用
(4)據反應原理，Fe2O3和Al的質量比為多少最好？
提示　為保證Fe2O3和Al都反應完全，兩者質量比控制在3∶1為最好。[ ∶m(Al)＝160∶(2×27)≈3∶1]
二、金屬礦物的開發利用
2.地球上的金屬資源是有限的，合理開發利用金屬資源尤為重要。下圖是從鋁土礦和廢舊鋁質飲料罐獲取鋁的工藝流程：
a.
二、金屬礦物的開發利用
資料卡片：(1)以鋁土礦為原料生產1 kg鋁的資源及能耗
鋁土礦：4 kg　煤：0.5 kg　燃料油：0.25 kg
純堿：0.5 kg　石灰：0.5 kg　氟化鈣：0.04 kg
焙燒碳素：0.6 kg　冰晶石：0.03 kg
電能能耗≥6.7×107 J
(2)以廢舊飲料罐生產1 kg鋁消耗資源及能耗廢舊飲料罐1.01 kg，電能能耗≤3.35×106 J
二、金屬礦物的開發利用
試從能源消耗和環境污染兩個角度分析加強廢舊金屬回收利用的重要性。
提示　用鋁土礦生產鋁，能耗高，資源消耗量大，在生產過程中會產生大量的廢氣、廢液及廢渣，對大氣水體及土壤會產生很大污染；而用廢舊飲料罐生產鋁，能耗低，資源消耗量小，對環境污染很小，變廢為寶，既可以減少廢舊金屬對環境的污染還可以提高礦物有效利用率，是可持續發展的必然要求。
二、金屬礦物的開發利用
1.工業上常用電解法冶煉的金屬為
A.鎂 B.鐵
C.銅 D.銀
解析　鎂是活潑金屬，用熱還原法不能獲取，只能用電解熔融的氯化鎂來制取。
√
三、課堂檢測
2.已知一些金屬的發現和使用與其金屬活動性有著必然的聯系。據此推測，下列事件發生在鐵器時代之前的是
A.金屬鈉的使用 B.青銅器的大量使用
C.海水提鎂 D.鋁熱法制鉻
解析　鈉、鎂都是活潑金屬，工業制備常用電解法，鋁熱法制鉻是在高溫下用鋁作還原劑，將鉻從其化合物中置換出來，故A、C、D三項對應的事件都是近現代發生的，銅性質非常穩定，易從化合物中提取出來，故青銅器的使用應發生在鐵器時代之前。
√
三、課堂檢測
3.鋁能用于冶煉熔點高的金屬(如V、Cr、Mn等)，用到的鋁的性質是
A.銀白色金屬
B.熔、沸點相對較低
C.導電、導熱性能好
D.還原性強，在反應中釋放出大量的熱
√
解析　鋁熱法冶煉金屬利用的是鋁的還原性強，在反應中釋放大量的熱，在高溫下，將活潑性相對弱的金屬從其化合物中置換出來的性質。
三、課堂檢測
解析　K和Mg不能用H2或CO來還原其化合物制得，因活潑金屬單質會和H2O或CO2反應，A項錯誤；
Al應用電解法冶煉，B錯誤；
Hg和Ag常用熱分解法冶煉，D錯誤。
4.下列各組金屬最適合用H2或CO把它從化合物中還原出來的是
A.K、Mg B.Fe、Al
C.Fe、Cu D.Hg、Ag
√
三、課堂檢測
金屬冶煉方法與金屬活動性關系
【歸納總結】
三、課堂檢測
1.海水水資源的開發利用
(1)海洋約占地球表面積的 ，海水中水的儲量約占地球總水量的 ，約1.3×1018 t。
(2)海水水資源的利用
①
71%
97%
四、海水資源的開發利用
②海水的蒸餾
a.主要儀器：A： ，B： ，C： 。
b.冷凝水的流向： 口進， 口出。
c.B中加入碎瓷片的目的是 。
冷凝管
蒸餾燒瓶
錐形瓶
a
b
防止液體暴沸
四、海水資源的開發利用
2.海水化學資源的開發利用
(1)海水中的化學元素
海水中元素
主要元素：______
常量元素： 、 、 、 、S、Ca、Br、C、　
Sr、B、F等11種元素
微量元素：鈾元素、碘元素等
O、H
Cl Na K Mg
四、海水資源的開發利用
(2)海水中提取物質及綜合利用
四、海水資源的開發利用
②用KBr制單質溴：_______________________
③用MgCl2制Mg：__________________________
2KBr＋Cl2===2KCl＋Br2
①氯堿工業：2NaCl＋2H2O 2NaOH＋H2↑＋Cl2↑
制鈉和氯氣：___________________________
制鹽酸：H2＋Cl2 2HCl
制漂白劑(84)：2NaOH＋Cl2===NaCl＋NaClO＋H2O
四、海水資源的開發利用
(1)海洋約占地球表面積的71%，因此地球不缺水，人類可以任意使用，不用節約(　　)
(2)海水淡化的方法中，蒸餾法成本最低(　　)
(3)海水中含量最多的兩種元素為Na元素和Cl元素(　　)
(4)可以通過電解飽和食鹽水的方式獲取金屬鈉和氯氣(　　)
提示　海水中含量最多的兩種元素為O和H元素。
×
×
【判斷正誤】
×
×
提示　電解飽和食鹽水可以獲取氫氧化鈉、氫氣和氯氣，不能生成金屬鈉。
四、海水資源的開發利用
(5)從溴化鉀中獲取單質溴發生了氧化還原反應(　　)
(6)除了從海水中獲取淡水和化學物質外，其他就沒有什么價值了(　　)
提示　除了從海水中獲取淡水和化學物質，海水在能量方面也具有十分重要的戰略意義，如潮汐能、波浪能等新型能源的開發和利用等。
√
×
四、海水資源的開發利用
溴及其化合物在工農業生產中有著廣泛的應用，工業上用一種叫“吹出法”的技術從海水中提取溴，其生產流程如下：
(1)寫出①、③、④過程中反應的離子方程式。
【深度思考】
提示　①Cl2＋2Br－===Br2＋2Cl－
③SO2＋Br2＋2H2O=== ＋2Br－＋4H＋
④Cl2＋2Br－===Br2＋2Cl－
四、海水資源的開發利用
(2)過程②和④通入空氣、水蒸氣利用單質溴的什么性質？過程①獲取了游離態的溴，過程③又將其轉變為化合態的溴，其目的是什么？
提示　Br2易揮發，利用空氣或水蒸氣可以將Br2從海水中吹出；將單質溴再轉化為溴離子的目的是使Br－濃縮，提高Br2的提取效率。
四、海水資源的開發利用
(3)過程⑤蒸餾過程中溫度控制在80～90 ℃，溫度過高或過低都不利于生產，原因是什么？
提示　溫度過高，水蒸氣揮發性增強，使溴的純度降低，溫度太低，溴的揮發性減小，導致溴單質不能充分揮發。
四、海水資源的開發利用
1.在海水資源的綜合利用中，不需要化學變化就能夠從海水中獲得的物質是
A.溴、碘單質 B.鈉、鎂單質
C.食鹽、淡水 D.燒堿、純堿
√
解析　海水中氯、溴、碘、鎂、鋁都以化合態形式存在，若制取其單質，必須經過化學變化。從海水中提取食鹽和海水的淡化主要是將海水進行蒸發或蒸餾，是物理變化。而由飽和食鹽水制取燒堿需電解，為化學變化，故答案選C。
五、課堂檢測
2.我國歷來十分重視海水資源的綜合利用，下列有關海水綜合利用的說法正確的是
A.利用潮汐發電是將化學能轉化為電能
B.海水蒸發制海鹽的過程中發生了化學變化
C.海水中含有溴元素，只需經過物理變化就可以得到溴單質
D.從海水中可以得到MgCl2，電解熔融MgCl2可制備Mg
√
五、課堂檢測
解析　潮汐發電是將潮汐能轉化為電能，故A錯誤；
因水的沸點較低，可用海水蒸發制海鹽，其過程是物理變化過程，故B錯誤；
海水提溴的工藝主要步驟是在預先濃縮并酸化的海水中，通入足量氯氣：2Br－＋Cl2===Br2＋2Cl－，需要加入氧化劑才能獲得單質溴，故C錯誤；
從海水中提取金屬鎂，最基本的方法是往海水里加石灰乳，得到Mg(OH)2沉淀，將沉淀分離后再加入鹽酸變成MgCl2；之后經過過濾、干燥，鎂是活潑金屬，MgCl2為離子化合物，電解MgCl2即可得到金屬鎂，故D正確。
五、課堂檢測
六、課堂小結
六、課堂小結
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