开发利用金属矿物和水资源
第四章
一、金属矿物的开发利用
（一）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。
一、金属矿物的开发利用
（二）金属的冶炼
一、金属矿物的开发利用
将金属矿物中的金属从其　　　　　中　　　　出来用于生产和制造各种金属材料，这一过程在工业上称为金属的冶炼。
化合物
还原
（二）金属的冶炼
一、金属矿物的开发利用
(1)加热分解HgO：______________________________
(2)加热分解Ag2O：______________________________
2．电解法
不活泼
非常活泼
1．热分解法
(1)冶炼金属钠：______________________________
(2)冶炼金属镁：______________________________
(3)冶炼金属铝：______________________________
(适用于______________金属的冶炼)
（适用于__________金属的冶炼）
适用于大多数中等活泼的金属的冶炼，常用的还原剂有_______、__________、______、___________等。
3.高温还原法
一、金属矿物的开发利用
(1)高温还原炼铜：____________________________

(2)高炉炼铁：____________________________
焦炭
一氧化碳
氢气
Al
(3)铝热反应炼铁：____________________________
一、金属矿物的开发利用
(3)铝热反应炼铁：____________________________
①实验现象为：镁条_____燃烧，火花四溅，__________的热，同时纸漏斗_______，有灼热________落入沙中，待冷却后变___________ 。
②这个反应的反应物是 ____________________ 。
【铝热反应实验的相关8个问题】
剧烈
放出大量
被烧穿
熔融物
黑色固体
Fe2O3和Al粉
③镁条的作用是_____________________
KClO3的作用是________________________
引燃，提供高温
助燃，提供氧气
一、金属矿物的开发利用
(3)铝热反应炼铁：____________________________
④该反应是________ 反应。
⑤蒸发皿盛沙子的作用是

____________________________________ 。
【铝热反应实验的相关8个问题】
放热
上面加少量氯酸钾，
⑥引发铝热反应的操作是：把混合均匀的氧化铁粉末和铝粉放在纸漏斗中，________________________________
_________________________________________________
防止高温的熔融物使蒸发皿炸裂
并在混合物中间插一根镁条，点燃镁条。
一、金属矿物的开发利用
(3)铝热反应炼铁：____________________________
⑦铝热反应的用途
Ⅰ_________________
Ⅱ______________________
【铝热反应实验的相关8个问题】
焊接钢轨
⑧其他的反应也可称为铝热反应，如： ______________________________________________
冶炼难熔金属
一、金属矿物的开发利用
(1)火法炼铜：____________________________________

(2)湿法炼铜：____________________________________
4.其他方法冶炼铜
Fe＋CuSO4=Cu＋FeSO4
表4-1 常见金属的冶炼原理
想办法记住
金属活动性
电解法
高温还原法
热分解法
K Ca Na Mg Al Zn Fe Sn Pb（H）Cu Hg Ag
归纳整理知识
哪些金属用什么方法冶炼？
（三）合理开发和利用矿物资源，主要途径有：
利用率
使用量
回收
1.提高金属矿物的________________ 。
2.减少金属的______________。
3.加强金属资源的__________和__________ 。
4.使用________材料代替________材料。
再利用
其他
金属
1.下列有关金属冶炼的说法中，不正确的是 ( )

A．用电解熔融氯化钠的方法得到活泼金属钠

B．在加热的情况下用氢气还原Al2O3得到金属铝

C．用铝热反应原理炼得熔点较高的金属铬

D．热分解法直接加热HgO得到金属Hg
【自我测试】
2.高温还原法冶炼金属的反应一定是 ( )

A．氧化还原反应 B．置换反应
C．分解反应 D．复分解反应
【自我测试】
3.工业上冶炼金属钙可使用的方法是 ( )

A．热分解法 B．热还原法 C．铝热剂法 D．电解法
【自我测试】
4. Al2O3的熔点远远高于AlCl3的熔点，为什么选择Al2O3作电解炼铝的原料而不是AlCl3 ?
答：AlCl3是共价化合物，熔融时无法电离出自由移动的离子，不导电。
Al2O3是离子化合物，熔融时能电离出自由移动的离子，
【自我测试】
5.蓝铜矿的主要成分为2CuCO3·Cu(OH)2，当它与焦炭一起加热时，可以生成铜、二氧化碳和水，试写出该反应的化学方程式，并注明其反应类型。
【自我测试】
6.工业上以铝土矿(主要成分Al2O3·3H2O);为原料生产铝，主要包括下列过程：
(1)将粉碎，筛选后的铝土矿溶解在氢氧化钠溶液中；
(2)通入过量二氧化碳使(1)所得溶液中析出氢氧化铝固体；
(3)使氢氧化铝脱水生成氧化铝；
(4)电解熔融氧化铝生成铝。
请写出上述各有关反应的化学方程式，并推测哪一步转化过程消耗的能量最多，为什么?
【自我测试】
9.孔雀石的主要成分为CuCO3·Cu(OH)2。某同学设计从孔雀石中冶炼铜的方案如下:
①将孔雀石粉碎后加过量的稀硫酸；
②将反应后的混合物过滤；
③向滤液中加入一种金属粉末。
根据上述实验方案，试回答:
(1)第①步反应中可观察到的现象是什么?
(2)第③步加入的金属粉末可以是什么?说明理由。
(3)设计从滤液中获得铜的另外一种方案。
【自我测试】
二、海水资源的开发和利用
海水资源
水资源
化学资源
二、海水资源的开发和利用
二、海水资源的开发和利用
1.海水水资源的利用
海水水资源的利用主要包括
______________和________________________________等。
直接利用海水进行循环冷却
海水的淡化
从海水中提取　　　或从海水中把　　　　　　　都可以达到淡化海水的目的。
淡水
盐分离出去
海水的淡化指的是
二、海水资源的开发和利用
1.海水水资源的利用
海水淡化的方法主要有_________________________________等。
蒸馏法
蒸馏法
蒸馏法、电渗析法、离子交换法
二、海水资源的开发和利用
2.海水化学资源的开发利用
阅读P91实验4-2
海带
如何证明海带中有碘离子？
证明海带中含有碘元素
干海带
海带灰
溶解、过滤
灼烧
残渣
含I-的溶液
稀H2SO4
H2O2
含I2的溶液
淀粉
(1)
(2)
(3)
(4)
第(3)步的离子方程式
溶液变蓝
如何将海水中的溴离子转变成溴单质？
（阅读教材P91页资料卡片——海水提溴）
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
溴单质
氢溴酸
单质溴
通入Cl2
①
通入空气，SO2吸收
②
通入Cl2
③
思考与交流
鼓入空气
Cl2
MnO2
浓盐酸
Cl2
浓缩海水
SO2溶液
A
B
C
D
海水提溴的实验室模拟装置
4.镁及其合金是一种用途很广的金属材料，目前世界上60%的镁是从海水中提取的。主要步骤如下:
(1)为了使MgSO4转化为Mg(OH)2，试剂①可以选用_________，要使MgSO4完全转化为沉淀，加入试剂①的量应_________。
(2)加入试剂①后，能够分离得到Mg(OH)2沉淀的方法是__________________。
(3)试剂②可以选用__________________。
(4)无水MgCl2在熔融状态下，通电后会产生Mg和Cl2，该反应的化学方程式______________________________________。
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.
(1)合理的步骤是____________
(2)证明含碘的步骤是_______,
现象是_____________________,
反应的离子方程式是 __________________________
③①④②
②
滴入淀粉溶液，溶液变蓝
习题
5.试写出工业上海水提溴、实验室中海带提碘过程中所发生的主要反应的离子方程式。根据上述事实，关于Cl2 , Br2 ,、 I2 , H2O2 , SO2五种物质的氧化性相对强弱，你可以明确得出的结论有哪些?推测下列过程的结果，写出有关反应的化学方程式。
(1)将氯气通入溴化钠溶液中;

(2)将溴水加入氟化钠溶液中;

(3)将氯气通入碘化钠溶液中;

(4)将碘加入溴化钠溶液中。
10.以金红石(主要成分TiO2)为原料生产金属钛的步骤主要有:
(1)在高温下，向金红石与焦炭的混合物中通入Cl2，得到TiCl4和一种可燃性气体；
(2)在稀有气体(如氩)氛围和加热的条件下，用镁与TiCl4反应可得到钛。
请写出上述两步反应的化学方程式，并分析反应(2)时稀有气体氛围的作用。