高中化学必修二教材《化学与自然资源的开发利用》ppt

第一节开发利用金属矿物和海水资源早在3000年前，人们已经学用木炭还原铁矿石来炼铁，人类进入“铁器时代”铝在19世纪还是贵族享用的专品，价格甚至高于黄金,近200年，铝制品进入寻常百姓家部分金属矿物黄铜矿赤铁矿铝矿锰矿钨矿锌矿一、金属矿物的开发和利用金属活动性顺序KCaNaMgAlZnFeSnPb(H)CuHgAgPtAu金属活动性由强逐渐减弱在自然界的中，少数不活泼金属以游离态存在（如金和铂等），多数金属以化合态存在。历史上金属被发现和冶炼利用的顺序Au、Ag、Cu、Fe、Al、Ti原因：越活泼的金属越难冶炼，熔点越高的金属越难冶炼。随着社会生产力和科学的发展，难冶炼的金属才被冶炼出来古代现代1、定义：______________________________________________________________________________________________。2、实质：______________________________________________________________________________________________。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。（即Mn++ne-=M）将金属从其化合物中还原出来用于生产和制造各种金属材料的过程在工业上称为金属的冶炼。冶炼金属的方法1、热分解法（适合一些不活泼金属）2HgO===2Hg+O2↑加热2Ag2O===4Ag+O2↑加热2、热还原法（适合大部分金属）CuO+H2===Cu+H2O高温Fe2O3+3CO===2Fe+3CO2↑高温铝热反应Fe2O3+2Al===2Fe+Al2O3高温其它铝热反应3MnO2+4Al===3Mn+2Al2O3高温Cr2O3+2Al===2Cr+Al2O3高温3Co3O4+8Al===9Co+4Al2O3高温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3、电解法（适合一些非常活泼金属）MgCl2(熔融)===Mg+Cl2↑电解2Al2O3(熔融)===4Al+3O2↑电解冰晶石2NaCl(熔融)===2Na+Cl2↑电解归纳：KCaNaMgAl︱ZnFeSnPb(H)Cu︱HgAg︱PtAu电解法热还原法热分解法物理提取法金属的活动顺序：KCaNaMgAlZnFeSnPb（H）CuHgAg金属原子失电子能力强→弱金属离子得电子能力弱→强主要冶炼方法电解法热还原法热分解法金属的回收和资源保护回收金属的意义：（1）节约矿物资源；（2）节约能源；（3）减少环境污染二、海水资源的开发利用从太空回望地球，这是一个蓝色的家园。浩瀚的海洋——不仅是生命之源，也是无以伦比的资源宝库……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海洋能源具有商业开发价值的：潮汐发电和波浪发电海水中水资源的利用海水的淡化（咸水淡水）直接利用海水进行循环冷却（作冷却用水）通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）海水淡化蒸馏法实现海水淡化海水淡化海水中的化学资源⑴．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。煮海为盐思考：制得的粗盐中含较多的氯化镁和氯化钙及泥沙，请设计实验室除去NaCl中混有的泥沙、Ca2+、Mg2+离子的方法先将样品溶解，加稍过量的氢氧化钙，再加入稍过量的碳酸钠溶液，过滤；在滤液中加入稍过量的盐酸，蒸发结晶即可。⑴．从海水中提取食盐的主要工艺流程⑵从海水中提取镁的主要工艺流程镁是一种用途很广的金属材料，目前世界上60%的镁从海水中提取。主要步骤如下（见课本Ｐ84）：⑵从海水中提取镁的主要工艺流程⑵从海水中提取镁的主要工艺流程⑵从海水中提取镁的主要工艺流程有关反应的化学方程式：①MgCl2＋Ca(OH)2===Mg(OH)2↓＋CaCl2②Mg(OH)2＋2HCl===MgCl2＋2H2O③MgCl2·6H2OMgCl2＋6H2O④MgCl2(熔融)Mg＋Cl2↑⑶从海水中提取溴的主要工艺流程⑤用四氯化碳（或苯）萃取吸收塔内的溶液中的溴单质。①用蒸馏法将海水浓缩，用硫酸将浓缩的海水酸化。②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+2NaCl③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+H2SO4④向吸收塔内的溶液中通入适量的氯气：2HBr+Cl2=2HCl+Br2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H2O2做氧化剂，反应的离子方程式是：⑷从海带中提取碘的实验①反应原理2I-+H2O2+2H+=I2+2H2O（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2min－3min，使可溶物溶解，过滤。（4）向滤液中滴入几滴稀硫酸，再加入约1mlH2O2溶液，观察现象。（5）取少量上述滤液，加几滴淀粉溶液，观察现象。②实验方法③提取流程④实验注意事项海带不要用水洗，以免洗去海带中的碘；用干海带从而易于燃烧；灼烧海带的地方要注意通风。3、海水综合利用联合工业体系总结：海水资源的开发利用简述★从海水中提取淡水——海水淡化海水制盐★从海水中提取镁、钾、溴、碘等化工产品★从海水中获取铀和重水作为核能开发的重要原料★从海水中获取其他物质和能量开发利用金属矿物和海水资源热分解法电解法热还原法KCaNaMgAlZnFeSnPb（H）CuHgAg一.金属矿物开发利用二.海水资源的开发利用1.海水水资源的利用：海水淡化2.海水化学资源的开发利用：海带中碘元素的检验、海水提溴三、煤、石油和天然气的综合利用1、煤的组成及其综合利用无机物有机物C元素—大量H、N、S、O等元素—少量Si、Al、Ca、Fe污染环境COxNOxSO2烟尘煤的组成煤的干馏将煤隔绝空气加强热使其分解的过程，叫做煤的干馏煤干馏的产物有哪些？焦炉煤气、煤焦油、焦炭煤的气化在一定条件下把煤及其干馏物转化为煤气（CO、H2）。煤的液化煤的直接液化：使煤与氢气作用生成液体燃料。煤的间接液化：先将煤转化为CO和H2，再在催化剂作用下合成甲醇等。CO+2H2CH3OH(甲醇常温下为液体,可以燃烧,还可代替汽油作内燃的燃料。)2、天然气的组成及其综合利用天然气主要成分是甲烷。天然气是一种清洁燃料，可以直接用作燃料。3、石油的组成及其综合利用石油的成分：石油主要是由多种碳氢化合物组成的混合物。按元素来看：碳、氢含量为97%--98%按物质来看：烷烃、环烷烃、芳香烃的混合物1、石油的分馏2、石油的催化裂化3、其它的石油加工四、化学与环境保护的关系