第四章 化学与自然资源的开发利用
第一节 开发利用金属矿物和海水资源
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。
2、金属的冶炼
金属活动性顺序
K Ca Na Mg Al Zn Fe Sn Pb (H) Cu Hg Ag Pt Au
金属活动性逐渐减弱
金属离子的得电子能力逐渐增强
要根据金属的活动性顺序不同，采取不同的冶炼方法
（2）热分解法（适合一些不活泼金属）
（1）物理提取法：
适用于极不活泼的金属——Pt、Au
3、金属冶炼的方法
（3）热还原法（适用于大部分金属）
常见的还原剂;焦碳　一氧化碳　氢气等
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。
然而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，当然还是有很多其它杂质的）中冶炼铝的技术了，使得制铝成本大大下降，铝的价格也一降千丈，走入千家万户。
Al
（4）电解法（适合一些非常活泼金属）
铝热反应
实验4－1
注意观察现象
反应现象：镁条剧烈燃烧，放出大量热，发出耀眼白光，纸漏斗内剧烈反应，纸漏斗被烧穿，有熔融物落入沙中。
铝热剂
铝——还原剂
（活泼金属——可作还原剂）
应用：
(1)焊接钢轨，
(2)冶炼金属。
其它的铝热反应：
金属活动性（还原性）：
强
弱
电解法
热还原法
热分解法
K Ca Na Mg Al Zn Fe Sn Pb（H）Cu Hg Ag
离子的氧化性
弱
强
K Ca Na Mg Al

Zn Fe Sn Pb (H) Cu

Hg Ag

Pt Au
电解法
热还原法
热分解法
物理提取法
常见金属的冶炼原理(方程式):P89表4-1必会
练习
1、下列各种冶炼方法中，可以制得
相应金属的是（ ）
A、加热氧化铝 B、加热碳酸钙
C、电解熔融氯化钠
D、氯化钠与铝粉高温共热

2、根据金属在金属活动顺序表中的位置
及性质，推测制取下列金属最适宜的方法：
①Na ②Zn
③Hg ④Au
C
电解法
加热还原法
加热分解法
物理提取法
金
银
人类最早发现和应用的金属分别是：
铜
思考：分析一下这是什么原因呢？
Cu2（OH）2CO3 ===== 2CuO + H2O + CO2↑
C + 2CuO ===== CO2 + 2Cu
高温
铜是人类第一种大量使用的金属，结束了漫长的“石器时代”.
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“铜器时代”。
铜 镜
汉武帝时铜币
先秦刀币
我国古代炼铁工业长期领先于世界，我们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
1996年之后，我国再度成为钢铁产量最大的国家。
4、合理开发和利用矿物资源的途径：
合理开发和利用矿物资源，主要途径有：
… … … … …
二、海水资源的开发和利用
为什么日韩在独岛问题上互不相让?
问题与讨论：
韩国方面称独岛，日本方面称竹岛。面积为18.6平方千米，四周海域是一片丰饶的渔场，海底还蕴藏着比较丰富的油气田。

问题与讨论
海水中蕴含着丰富的水资源和化学资源，21世纪人类将重点开发海洋资源。
含80多种元素，以氢、氧、
氯、钠、镁、硫、钙、钾等
较多。被称为“元素的故乡”。
海水中铀多达45亿吨
是已知陆地铀矿储量
的4500倍。氘有50亿
吨足够人类用上千万
年
海水中的化学资源
海洋中的矿产资源
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“历史留给人类的资源储备”
海洋是美丽的，
也是富饶的
海水资源的广泛性：
海洋约占地球表面积71%
海洋中的资源 ：
动物:（鱼类、海狮、海马、贝类………
植物:（海草、海带…………
矿物:（各种盐、NaCl、MgCl2 ……….
海底金属结核矿、石油
水 : （水资源及各种溶解的盐类
海水中的水1.3X109 亿吨

占地球总水量97% （3%在陆地、淡水），

海水中除了水以外，还含有80多种元素，

有的含量很大（如NaCl ）有的含量很少（如Au）
海水资源的多样性：
海水中溶解和悬浮大量的无机物和有机物

按含量计：含O、H及Cl、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。
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）但一顿海水中只含金元素
　　　0.000004g（10亿分之四克）
（百分之0.000004克）
１.海水水资源的利用
海水水资源的利用

海水化学资源的开发利用
从海水中提取淡水——海水淡化 （海水淡化的方法主要有蒸馏法、电渗析法、　　
　　离子交换法等。）
海水蒸馏原理示意图（海水水资源的利用）
进
出
原理：
加热到水的沸点，液态水变为水蒸气与海水中的盐分离，水蒸汽冷凝得到淡水。
太阳能蒸发海水示意图：
２．海水化学资源的开发利用（海水晒盐）
海水提镁的步骤为：
贝壳 生石灰 石灰乳 氢氧化镁 氯化镁 　镁
写出有关的化学反应方程式：
a、 ；
b、 ；
c、 ；
d、 ；
e、 。
煅烧 a
水 b
海水 c
d
e
科学探究：
如何证明海带中有碘离子？
阅读P91实验4-2
化学方程式：
2KI + H2O2 + H2SO4=== I2+ K2SO4 + 2H2O
海带提碘：
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
含I2的有机溶液
萃取
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
＊思考与交流：
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
2NaBr + Cl2= Br2+2NaCl
2H2O + Br2+SO2=H2SO4+2HBr
2HBr + Cl2= Br2+2HCl
海水提溴的实验室模拟装置
自
然
资
源
海水资源

矿产资源

化石燃料

等等
化学
实验
方法
合理
开发利用
同时
环境保护
达到：
人与自然
和协相处
　实现：
可持续
发展！
整理与归纳
大陆架的浅海海底有：石油、天然气、煤、硫、磷等；
近岸带的滨海有：砂矿、贝壳等建筑材料和金属矿产；
多数海盆中有：深海锰结核。
＊知识拓展：
海底矿产资源
海洋石油、天然气开发
海洋能源的利用
具有开发价值的：潮汐发电和波浪发电
此外，铀和重水目前是核能开发的重要原料，从海水中提铀和重水对一个国家来说具有战略意义。
一、金属矿物的开发利用
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。