常见的金属矿物资源
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
一、金属矿物的开发利用
（一）金属在自然界的分布与存在形式
1、元素的存在形式有游离态和化合态：
2、在自然界的分布特点：
(1)量大；(2)面广；(3)形态不一；(4)数量不均。
少数不活泼金属以游离态存在（如金和铂）
大多数金属以化合态存在
有什么规律?并分析原因
金属越活泼，其对应离子越难得到电子，越难被还原成单质,出现得越晚。
炼铁
1、主要原料：铁矿石 、焦炭 、
石灰石 、空气
2、高炉炼铁过程中的主要反应
（1）气态还原剂的形成
（2）铁的还原
原理：高温利用还原剂把铁从铁矿石
中还原出来。
（3）炉渣的形成
3、高炉煤气
（二）金属的冶炼
1、金属冶炼的一般过程（  P 88）
金属冶炼的基本原理 ：
高温下利用氧化还原反应将自然界中的金属化合物还原成
金属单质。
2、金属冶炼的常用方法
（1）热分解法
适用范围：Cu以后的金属如Hg、Ag
实质：
得电子
被还原
适用范围：Mn、ZnCu等较活泼金属冶炼
（2）热还原法
常用还原剂：C、CO、H2以及某些较活泼的金属（Al、Mg等）。
（炼铁）
铝热反应：
实验4-1
引燃剂
助燃剂
单质铝和某些金属氧化物发生反应
得到金属单质的反应。
铝热剂
反应现象：
镁条剧烈燃烧；
发出耀眼白光；
放出大量的热；
纸漏斗被烧穿；
有熔融的铁落入沙中
铝热反应的应用--------焊接钢轨图
（3）电解法
适用范围：Al及其以前的金属
（注意：必须在熔融状态下）
助熔剂
小结：冶金的一般方法
K、Ca、Na、Mg、Al
Zn、Fe、Sn、Pb（H）、Cu
Hg、Ag
强————————————→弱
弱————————————→强
电解法
热还原法
热分
解法
Pt、 Au
物理提取法
我们每年数以亿吨计的向自然界索取金属资源，资源就会越来越少，直至有一天枯竭。怎样才能使金属资源可持续发展？
讨论：
小资料
以铝为例，生产一吨原铝至少要消耗四吨铝土矿资源。当前全球原铝的年产量约2500万吨，年消耗铝土矿超过一亿吨，照此发展下去，地球上的铝土矿资源就会越来越少，直至有一天枯竭。
阅读：
（三）废旧金属的回收和资源保护（  P 89）
废旧金属的处理方法：
大部分可以重新制成金属或它们的化合物再用。
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
1、“铝热剂”能冶炼金属、焊接铁轨等，而却无“镁热剂”，其
原因可能是 ( )
A. Mg与金属氧化物难于反应
B. Mg与金属氧化物反应所需温度太高
C. Mg与金属氧化物反应放热少
D. Mg与金属氧化物反应过于剧烈
2、用铝热法还原下列化合物，制得金属各1 mol时，
消耗铝的量最少的是 （ ）

A．MnO2 B．WO3 C．Co3O4 D．Cr2O3
3、电子工业常用30%的FeCl3溶液腐蚀
敷有铜箔的绝缘板制成印刷电路。为了
从使用过废腐蚀液中回收铜，并制取
纯净FeCl3溶液，拟采用以下实验步骤：
以上实验中，所涉及试剂的化学式分别为：A ，B ，
C ，X ，Y 。
Fe
FeCl2
Cu
HCl
Cl2
海洋约占地球表面积的71% 。
海水中水的储量约为1.3×109亿吨，占地球总水量的97%。
中国是一个干旱缺水严重的国家。淡水资源总量为28000亿立方米，占全球淡水资源的6％，仅次于巴西、俄罗斯和加拿大，居世界第四位，但人均只有2200立方米，仅为世界平均水平的
1／4、美国的1／5，在世界上名列121位，是全球13个人均水资源最贫乏的国家之一。
中国水资源现状：
开发海水资源具有重要意义！
广阔的海洋资源
海底矿产资源
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
海盆中：深海锰结核
海底石油:1350亿吨
天然气：140万亿立方米
镁、钾、铀、锶等矿物：5亿亿吨
锰结核：3万亿吨;
鱼虾贝藻：6亿吨/年
波浪能：700亿千瓦
潮汐能：27亿千瓦
重水：200万吨
水：13亿亿吨
海水名副其实的液体资源宝库!
二、海水资源的开发利用
1、海水水资源的利用
（最先使用，技术成熟，但成本高）
（成本低，但未能大量生产）
（目前正迅速发展，但需要不断更新
离子交换树脂）
风能淡化海水装置
海水提取Mg
海水淡化
海水提取NaCl
Br2的提取
海水综合利用联合工业体系一例
2、海水化学资源的利用
（1）海水中提取氯化钠
海水浓缩
过滤
蒸发结晶
过量
（2）海水中提溴
讨论：设计海水提取溴的实验流程，并写出相关方程式。
①2Br- + Cl2= Br2+2Cl-
② 2H2O+Br2+SO2=H2SO4+2HBr
③2HBr + Cl2= Br2+2HCl
浓缩海水
HBr溶液
Cl2
Br2
空气 SO2
Cl2
 P 91 资料卡片
海水提Br2的实验室模拟装置--空气吹出法

思考：SO2吸收Ｂr2蒸汽的目的？
思考：用什么方法分离出反应后溶液中的溴单质？
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
2I- + H2O2 + 2H+= I2+ 2H2O
实验现象：
加入H2O2溶液后，溶液颜色变为深黄色；
加入淀粉溶液后，溶液又变为深蓝色。
（3）海水中提取Mg
①
②
③
思考：上述流程中，写出①②③步中的化学反应？
小结
一化学兴趣小组的同学通过如下实验提取海带中的碘：
①粉碎海带，加一定量的氢氧化钠溶液后高温灰化；
②用水浸泡海带灰，过滤；
③用盐酸溶液酸化滤液，加入碘酸钾（KIO3）溶液氧化溶液中的碘离子（I-），生成碘单质；
④用四氯化碳溶液萃取水溶液中的碘。
请回答下列问题：
（1）实验步骤③中相关反应的化学方程式为：________
_______________________________________________。
（2）实验步骤③中也可用H2O2代替KIO3，相关反应的化学方程式为：_____________________________________。
（3）检验用四氯化碳溶液萃取碘后的水溶液中是否还含有碘单质的实验方法是：___________________________。
课后作业
1、 复习本学期内容，准备期末考试；
2、《乐学》P70 第二课时；
3、《活页》P55 第二课时；
4、 第一节教材作业。