第一节
开发利用金属矿物和海水资源
开发利用金属矿物和海水资源
提问：
人类最早使用的金属是什么？
金属在自然界一般以什么形式存在？
铜。
极少数化学性质不活泼的金属，在自然界中能以游离态存在，如金、铂、铜、银；化学性质比较活泼的金属，在自然界中以化合态存在。大多数金属在自然界中是以化合态存在的，如铝以铝土矿形式存在，铁以铁矿石形式存在。
部分金属矿物
一、 金属的冶炼
人们日常应用的金属材料，多为合金或纯金属，这就需要把金属从矿石中提炼出来，这就是人们常说的金属的冶炼。
1. 金属冶炼的实质
利用氧化还原反应，使金属化合物中的金属阳离子得到电子变成金属原子。即：
想一想:要使金属矿物转化为金属单质,金属元素的化合价如何变化,发生什么反应?
金属活动性顺序
K Ca Na Mg Al Zn Fe Sn Pb (H) Cu Hg Ag Pt Au
金属活动性由强逐渐减弱
(1)热分解法
(2)热还原法
(3)电解法
二 、 金属冶炼的方法的选择
快速阅读课本88页内容，找出金属冶炼有多少种方法，分别是什么？适用于金属活动顺序表中的哪些金属?
⑴热分解法
练习:写出HgO，Ag2O受热分解的化学方程式
(适用Hg及其以后的不活泼金属)
K Ca Na Mg Al Zn Fe Sn Pb (H) Cu Hg Ag
Hg Ag
（2）电解法
在金属活动性顺序中，K、Na 、Ca、Al 等几种金属的还原性很强，这些金属的阳离子难得电子，因此不能用一般的方法和还原剂使其从化合物中还原出来，而只能用通电分解其熔融盐或氧化物的方法来冶炼。
K Ca Na Mg Al Zn Fe Sn Pb (H) Cu Hg Ag Pt Au
K Ca Na Mg Al
练习:
写出电解MgCl2、Al2O3的化学方程式
高炉炼铁
（3）热还原法
适用于金属活动性顺序表中的中间的多数金属。它是金属冶炼的常用方法。常用的还原剂有：
活泼金属、CO、H2、C(焦炭)
K Ca Na Mg Al Zn Fe Sn Pb (H) Cu Hg Ag
Zn Fe Sn Pb (H) Cu
铝热反应
镁条：引燃剂
氯酸钾：助燃剂
其中铝粉与这些金属氧化物的
混合物称为铝热剂
铝热反应是放热反应，只要反应已经引发，
就可剧烈地反应，反应放出的热量使生成的铁
熔化成液态。
不能用高锰酸钾代替氯酸钾。
反应现象：镁条剧烈燃烧，放出大量的热，发出耀眼的白光，纸漏斗内剧烈反应，纸漏斗被烧穿，有熔融物落入沙中。
1、镁条的作用是什么？
2、氯酸钾的作用是什么？
铝热剂
结论：铝也是还原剂，在一定的条件下与某些金属氧化物反应，把其中的金属还原成单质。所以一些活泼的金属也可作还原剂。
问题
铝热反应的应用
焊接钢轨
｛
冶炼 (高熔点的金属)
练习
请写出MnO2、Cr2O3、分别与Al反应的化学方程式
湿法炼铜:
Fe+CuSO4==FeSO4+Cu
火法炼铜:
Cu2S+O2==2Cu+SO2
高温
1、金属回收的意义
⑴节约矿物资源；
⑵节约能源；
⑶减少环境污染。
2、回收废旧金属的利用
合理开发和利用矿物资源，主要途径有：
… … … … …
本节小结：
实质：化合态金属变为游离态金属
原理：利用氧化还原反应，在一定条件 下，将金属矿石（金属化合物）中金属 元素还原为金属单质。
步骤：矿石富集，粗练，精炼
方法：热分解，热还原，电解法
金属冶炼
K Ca Na Mg Al Zn Fe Sn Pb (H) Cu Hg Ag Pt Au
金属单质的还原性减弱，金属离子的氧化性增强
电解法
热还原法
热分
解法
物理方法
金属活动性顺序与金属的冶炼方法
小 结
(1)为什么不同的金属的冶炼方法不同?
(2)为什么人类使用铁器比使用铜器晚?
练习1：完成下列方程式
Fe+CuSO4=== （湿法炼铜）
练习1：完成下列方程式
Fe+CuSO4===FeSO4+Cu （湿法炼铜）
练习2
下列各组金属中，最适合用氢气或一氧化碳把它们从化合物中还原出来的是（ ）
A、Ca Mg B、Al Fe
C、Fe Cu D、Hg Ag
C
下列氧化物不能跟铝粉组成铝热剂的是( )
A.WO3 B.MnO2 C.MgO D.V2O5
C
3、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

4、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
热还原法
热分解法
物理提取法
海洋生物资源
海洋中的矿产资源
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
1、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，海水总储量占地球总水量的97%
海水综合利用的重要方向
海水综合利用的重要方向是：海水淡化同
化工生产结合、同能源技术结合。如从海水中
制得的氯化钠除食用外，还用作工业原料，如
生产烧碱、纯碱、金属钠以及氯气、盐酸、漂
白粉等含氯化工产品。从海水中制取镁、钾、
溴及其化工产品，是在传统制盐工业上的发展。
从海水中获得其他物质和能量具有广阔的前景。
例如，铀和重水目前是核能开发中的重要原料，
从海水中提取铀和重水对一个国家来说具有战
略意义。化学在开发海洋药物方面也将发挥越
来越大的作用。潮汐能、波浪能等也是越来越
受到重视和开发的新型能源。
4、海水资源的利用：
主要有：
1.海水中水资源的利用
海水的淡化（咸水 淡水）
（1）海水淡化的途径:
从海水中提取淡水 从海水中分离出盐
（2）海水淡化的方法:
蒸 馏 法（最先使用，技术成熟，但成本高）
电渗析法（成本低，但未能大量生产）
离子交换法（目前正迅速发展，但需要不断更新离子交换树脂）
直接利用海水进行循环冷却（作冷却用水）
2、海水化学资源的开发利用
蒸馏法所用的装置及原理
原理：加热到水的沸点， 使水汽化变成水蒸气，再冷凝得淡水。
注意：图4-3海水蒸馏原理示意图
进
冷却水 出
图4-4太阳能蒸发原理示意图
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
6、海水化学资源的开发利用
（1）海水制盐——生产NaCl

（2） NaCl的水溶液制NaOH

（3）制金属Na
（4）制Na2CO3
2 NaOH + CO2= Na2CO3 + H2O
煮
海
为
盐
海水浓缩
过滤
蒸发结晶
食盐的提取
从海水中制金属镁
海水
蒸发
母液
 Mg(OH)2
传统海水制盐工业的发展：
从海水中制取镁、钾、溴及其化工产品
实验4-2如何证明海带中存在碘元素
实验方法：
1、取约3克的干海带，用刷子去净其表面上的附着物，把海带剪碎后，用适量酒精浸湿，放入坩埚中
2、把泥三角放在铁三脚架上，将坩埚放在泥三角上，点燃酒精灯将海带灼烧至完全成灰，停止加热，使海带冷却至室温。
3、将海带灰转移到小烧杯中，加入约10mg蒸馏水，搅拌，煮沸2-3min，过滤
4、在滤液中滴入几滴3mol/ L的稀硫酸再加入约1ml3%的H2O2 ，观察现象
5、再向溶液中加入几滴淀粉溶液，再观察现象
实验现象：加入H2O2后，溶液由无色变为深黄色，再加入淀

粉溶液后，溶液又变为深蓝色

化学方程式：2KI+ H2O2+H2SO4=I2 +K2SO4+2H2O
从海水中提取溴
课本P91从海水中提取溴
2 NaBr + Cl2 =2 NaCl + Br2

Br2 + SO2 + 2H2O = 2HBr + H2SO4

2HBr + Cl2 = 2HCl + Br2
图4-5 海水综合利用联合工业体系一例