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开发利用金属矿物和海水资源(1)
蒸馏
单质碘
2I- + 2H+ +H2O2 I2+2H2O
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4、从海水中提取NaCl方案 海水晒盐(煮海为盐)
(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:
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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
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
太阳能蒸发海水示意图:
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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
氢溴酸 通入Cl2
③
单质溴
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海水提溴的实验室模拟装置
2NaBr + Cl2== Br2+2NaCl
2H2O + Br2+SO2== H2SO4+2HBr
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海水水资源的利用:
主要有: u 1.海水中水资源的利用
海水的淡化(咸水 淡水) u 2.直接利用海水进行循环冷却(作冷却用水)
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•海洋中的化学资源的提取和检验 如何用海水制备淡水?
1、海水淡化
原理:加热到 水的沸点,液态水 变为水蒸汽与海水 中的盐分离,水蒸 汽冷凝得到淡水
海水蒸馏原理示意图 30
第四章 化学与可持续发展
第一节 开发利用金属矿物和海水资源
1
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
2Al2O3 (熔融)
电解 冰晶石
4Al
+
3O2
↑
Fe2O3+3CO 高温 2Fe+3CO2
电解法 还原法
பைடு நூலகம்
金属越活泼,越难冶炼
10
3、金属冶炼的方法举例
(1)电解法 适合一些非常活泼金属( Zn前金属)
2NaCl (熔融) 电解 2Na+Cl2 ↑
MgCl2 (熔融) 电解 Mg + Cl2 ↑
2Al2O3 (熔融) 电解 4Al + 3O2 ↑
铝土矿
冰晶石
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(2)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 ↑
(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
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
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二、海水资源的开发和利用
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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
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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。
水资源 生物资源
能源
化学资源
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铝热反应:
铝热反应的应用高:温
2Al+Fe2O3
2Fe+Al2O3
引燃剂:镁条 助燃剂:氯酸钾 铝热剂:铝和氧化铁
其他铝热反应: 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
Na、S、C、F、B、Br、Sr
共13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”。
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海水资源的分散性
u 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
u 如:海水中金元素总含量约为50000000t(5 千万吨)但一顿海水中只含金元素 0.000004g(10亿分之四克)
“铜器时代”。
铜镜
汉武帝时铜币
先秦刀币
3
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4
一、金属矿物的开发利用
1、金属元素的存在:
除了金、铂等极少数金属外,绝大多 数金属以化合物的形式存在于自然界。
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焊接钢轨 铝热反应应用 冶炼难熔的金属
铝热反应的应用:
(冶练常用的还原剂有:
焦炭、CO、H2 、Al等活泼金属 )
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4、合理开发和利用矿物资源的途径:
(1)废旧金属回收; (2)矿物资源保护; (3)寻找金属替代品。
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
高炉炼铁 主要反应
高温
WO3 + 3H2
W + 3H2O
(4)物理提取法:
适用于极不活泼的金属——Pt、Au
2、金属冶炼方法的确定—由金属活泼性决定
K Ca Na Mg Al Zn Fe Sn Pb(H) Cu Hg Ag
弱
强
电解法
热还原法 热分解法
实验4-1
反应现象:镁条剧烈 燃烧,放出大量的热,发 出耀眼的白光,纸漏斗的 下部被烧穿,有熔融物落 入漏斗。
2HBr + Cl2== Br2+2HCl
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3 、科学探究: 如何证明海带中有碘离子?
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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。
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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)
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海水生物资源
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海水能源
具有商业开发价值的:潮汐发电和波浪发电
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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
含80多种元素,含O、H及Cl、
5
6
2、金属的冶炼
是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。
M n+ 得电子 M(被还原)
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反应原理:
2Al2O3
(熔融)
电解 冰晶石
4Al
+
3O2 ↑
电解槽
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主 铁矿石 要 焦炭
原 空气 料:石灰石
反应原理:
Fe2O3+3CO 高温 2Fe+3CO2
为什么工业上铁和铝的冶炼方法不同?