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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,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。,冶炼金属的实质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,（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）,铝热反应 实验41,反
2、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）,其它的铝热反应：,铝热反应的应用,铝热反应的原理可以应用在生产上，如用于焊接钢轨等。在冶金工业上也常用这一反应原理，使铝与金属氧化物反应，冶炼钒、铬、锰等,（4）电解法（适合一些非常活泼金属）,小结金属的不同冶炼方法：,K、Ca、Na、Mg、Al,Zn、Fe、Sn、Pb（H）、Cu,Hg、Ag、Pt、Au,强弱,弱强,电解法,热还原法,热分解法,合理开发和利用矿物资源，主要途径有：,二、海水资源的开发利用,主要包括海水的淡化和直接利用海水进行循环冷却。通
3、过从海水中提取淡水或从海水中把盐分离出去，都可以达到淡化海水的目的。,1、海水水资源的利用：,海洋约占地球面积的71%。 海水中的水1.3X109 亿吨。占地球总水量97% （3%在陆地、淡水）。,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：,太阳能蒸发海水示意图：,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）,2、海水化学资源的开发和
4、利用,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）,从海水中提取食盐的主要工艺流程,从海水中制取盐的方法主要有：盐田法、电渗析法和冷冻法。,从海水中制得的NaCl除使用外，还用作工业原料： 1、制烧碱、纯碱、金属钠以及氯气、盐酸、漂白粉等。 . 制取镁、钾、溴及其化工产品。,科学探究： 如何证明海带中有碘离子？,海带中的碘元素主要以I-的形式存在，提取时用适当的氧化剂将其氧化成I2,再萃取出来。 用H2
5、O2做氧化剂，反应的离子方程式： 2I-+ H2O2 +2H+=I2+2H2O,反应原理,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,提取流程,（1）称取3g干海带，用刷子把干海带表面的附着物刷净（不要用水洗，有I-）。 将海带剪碎，用酒精润湿（便于灼烧）后，放在坩埚中。 （2）用酒精灯灼烧盛有海带的坩埚，至海带完全成灰，停止加热，冷却。 （3）将海带灰转移到小烧杯中，再向烧杯中加入10ml蒸馏水，搅拌，煮沸2min3min，使可溶物溶解，过滤。 （4）向滤液中滴入几滴稀硫酸，再加入约1ml H2O2溶液，观察现象。 （5）取
6、少量上述滤液，加几滴淀粉溶液，观察现象。,实验方法,从海水中提取溴的主要工艺流程,用四氯化碳（或苯）萃取吸收塔内的溶液中的溴单质。,用蒸馏法将海水浓缩，用硫酸将浓缩的海水酸化。,向酸化的海水中通入适量的氯气，使溴离子转化为溴单质：2NaBr+Cl2=Br2+2NaCl,向含溴单质的水溶液中通入空气和水蒸汽，将溴单质 吹入盛有二氧化硫溶液的吸收塔内以达到富集的目的： Br2+SO2+2H2O=2HBr+H2SO4,向吸收塔内的溶液中通入适量的氯气： 2HBr+Cl2=2HCl+Br2,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。,