开发利用金属矿物和海水资源 (2)
51页1、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,人类最早发现和应用的金属分别是:金、银、铜,铜是人类第一种大量使用的金属,结束了漫长的“石器时代”。,资料卡片,青铜:主要含铜和锡、铅,有良好的强度和塑性、耐磨、耐腐蚀,主要用于制机器零件如轴承、齿轮等。 黄铜:主要含铜和锌,有良好的强度和塑性、易加工、耐腐蚀,主要用于制机器零件、仪表和日用品。 白铜:主要含铜和镍,它不容易生铜绿,常用于制造精密仪器和装饰品。,这是英法联军洗劫焚毁世界建筑史上最杰出的园林圆明园后,被劫掠到国外的珍贵文物铜虎头,2000年在香港被拍卖。由中国派员出高价将其赎回。,请同学们勿忘我们的国耻: 中国还有上百万件珍贵文物流失海外。,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”。,济 南 陨 铁,新 疆 陨 铁,南极洲陨铁,常见的金属矿物资源,白云石 CaMgCO32,辰砂 HgS,黄铜矿 CuFeS2,菱镁矿 MgCO3,冶炼金属,因为我们的生活生产需要金属,所以必须要开 发利用金属资源,但金属资源是不可再生资源
2、,不是取之不尽的,利用化学知识,在科学开发利用金属矿物的基础上,使金属矿物资源得到可持续发展,金、铂等为游离态,主要是化合态,将金属从其化合物中还原出来,使之转变为单质的过程。,(1)金属在自然界中的存在形式? (2)金属冶炼指的是什么?,一、金属矿物的开发利用,1、金属的冶炼,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。,为什么贵为法国皇帝,在当时却不用高贵而亮 丽的银碗,而用色泽要暗得多的铝碗呢?,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)中冶炼铝的技术,使得制铝成本大大下降,使铝走入千家万户。,电解槽,古代中国劳动人民用木炭炼铁,我国古代炼铁工业长期领先于世界,我国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。,工业上 如何冶炼铝和铁?为什么铁和铝的冶炼方法不同?,金属越活泼,越难冶炼,2、金属冶炼方法的确定由金属活
3、泼性决定,3、金属冶炼的方法举例,(1)热分解法,适合一些不活泼金属(一般是H后的金属),(2)电解法,适合一些非常活泼金属( Zn前金属),冰晶石:六氟合铝酸钠NaAlF6作助熔剂降低氧化铝的熔点,思考?,为什么制备镁用电解氯化镁的的方法而冶炼铝用电解氧化铝的方法?,解释:氧化镁的熔点很高,而氯化镁熔点较低,所以电解熔融物进行冶炼时,选用氯化镁而不选用氧化镁,以节约熔化所需能量。相反的,氧化铝的熔点很高,氯化铝的熔点很低,却采用电解熔融氧化铝的方法冶炼金属铝的原因是:氧化铝和氧化镁一样很容易从天然矿物获得,甚至其本身就有天然矿物(铝土矿、光卤石等),而氯化铝不存在天然矿物其无水盐很难制得,而且还需要耗费大量的能量,制备并且电解氯化铝舍近求远,得不偿失。另外氯化铝是共价化合物,需要将氯化铝溶解在某溶剂中或者向其熔融物中加入某种溶质,增强其导电性。,(常用的还原剂有:焦炭、CO、H2 等),(3)热还原法(ZnCu中等活泼金属),(4)其他冶炼方法,火法炼铜,湿法炼铜,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。,其它铝热反应:
4、,铝热反应:铝在一定条件下跟某些金属氧化物发生氧化还原反应,同时放出大量的热, 生成氧化铝和液态金属,常用的还原剂还有哪些?,铝热剂:铝粉和某些金属氧 化物组成的混合物 引燃剂:镁条 助燃剂:氯酸钾,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 ),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,(1)节约矿物资源; (2)节约能源; (3)减少环境污染,(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,回收金属的实例:,回收金属的意义:,课堂练习:,2、下列关于金属冶炼的说法不正确的是( ) A、金属冶炼是由人类生产生活需要发展起来的 B、天然矿藏很少只含一种金属元素往往含有较多 杂质 C、金属的冶炼主要有矿石的富集、冶炼还原和精 炼三个步骤 D、金属冶炼一定要用到还原剂,D,1、金属冶炼的目的是 ( ) A、把金属化合物还原为金属单质 B、除去金属中的杂质 C、把金属单质变为氧化物 D、把电能转变为化学能,A,5、冶炼金属常用以下几种方法:以C或H2
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