2019-2020学年新教材高中化学 第八章 化学与可持续发展 第一节 自然资源的开发利用课件 新人

第一节自然资源的开发利用[新教材内容有哪些][新课程标准是什么]1.结合石油化工实例了解化学在生产中的具体应用，认识化学工业在国民经济发展中的重要地位。2.以海水、金属矿物、煤、石油等的开发利用为例，了解依据物质性质及其变化综合利用资源和能源的方法。认识化学对于构建清洁低碳、安全高效的能源体系所能发挥的作用，体会化学对促进人与自然和谐相处的意义。[自学新教材]阅读教材，回答下列问题：1．金属元素在自然界存在的形态(1)极少数的不活泼金属(金、铂等)以游离态的形式存在。(2)绝大多数金属以的形式存在。2．金属冶炼的原理利用反应的原理，在一定条件下，把金属元素由________还原为。化合态氧化还原化合态游离态3．金属的冶炼方法(1)热分解法：像汞、银等不活泼金属，其阳离子得到电子的能力很强，所以其还原条件也较容易达到。它们的氧化物受热就能分解得到单质。反应的化学方程式：______________________。_____________________。2HgO=====△2Hg＋O2↑2Ag2O=====△4Ag＋O2↑(2)电解法：像钠、镁、铝等几种金属的还原性很强，其对应的阳离子则氧化性很弱，很难得到电子，因此用一般的方法和一般的还原剂很难使其从化合物中还原出来，只能用电解的方法来冶炼。反应的化学方程式：______________________________。______________________________。_______________________________。2NaCl(熔融)=====电解2Na＋Cl2↑MgCl2(熔融)=====电解Mg＋Cl2↑2Al2O3(熔融)========电解冰晶石4Al＋3O2↑(3)热还原法：大多数金属都是在高温下被合适的还原剂还原获得；常用的还原剂有(如铝)等，请写出下列反应的化学方程式：高炉炼铁：____________________________。用氢气还原氧化铜：__________________________。铝热反应炼铁：________________________________。焦炭、一氧化碳、氢气、活泼金属Fe2O3＋3CO=====高温2Fe＋3CO2CuO＋H2=====△Cu＋H2OFe2O3＋2Al=====高温2Fe＋Al2O34．金属矿物资源的合理开发和利用(1)原因①地球上金属矿物资源有限。②金属冶炼消耗很多能量、造成环境污染。③金属腐蚀现象造成大量损失。(2)措施①提高金属矿物的利用率。②开发环保高效的金属冶炼方法，防止金属的腐蚀。③加强废旧金属的回收和再利用。④使用其他材料代替金属材料。[落实新知能]1．金属的活泼性与冶炼方法的关系――――――――――――――――――――――――→KCaNaMgAl|ZnFeSnPbHCu|HgAg|PtAu|电解法热还原法热分解法物理法金属单质还原性、失电子能力依次减弱金属阳离子氧化性、得电子能力依次增强2．常见几种金属的冶炼误区(1)Au、Pt一般用物理法提取。(2)工业上冶炼Al时用Al2O3而不用AlCl3，因为AlCl3为共价化合物，熔化后不导电。(3)Al不能用于冶炼还原性比Al强的金属，如Mg、Na等。(4)工业上冶炼Mg时用MgCl2而不用MgO，因为MgO的熔点很高，耗能大。[演练新学考]1．下列化工原理生产中错误的是()①可以用电解熔融氯化钠的方法来制取金属钠②可以用钠加入氯化镁的饱和溶液中制取金属镁③用电解法冶炼铝时，原料是氯化铝④工业上用电解熔融氯化镁的方法制取金属镁A．②③B．①③C．①②③D．②③④解析：工业上一般采用电解熔融氯化钠的方法冶炼金属钠；若将钠加入到氯化镁溶液中，发生反应：2Na＋2H2O===2NaOH＋H2↑，MgCl2＋2NaOH===Mg(OH)2↓＋2NaCl，所以不能冶炼金属镁；氯化铝属于共价化合物，因此不能用氯化铝作原料，通过电解的方法得到金属铝；由于MgO、MgCl2均为离子化合物，熔点：MgCl2MgO，所以工业上一般以MgCl2(熔融)为原料通过电解的方法冶炼金属镁。答案：A2．冶炼金属一般有下列四种方法：①焦炭法②水煤气(或氢气或一氧化碳)法③活泼金属置换法④电解法，四种方法在工业上均有应用。古代有(Ⅰ)火烧孔雀石炼铜；(Ⅱ)湿法炼铜；现代有(Ⅲ)铝热法炼铬；(Ⅳ)从光卤石中炼镁，对它们的冶炼方法的分析不正确的是()A．(Ⅰ)用①B．(Ⅱ)用②C．(Ⅲ)用③D．(Ⅳ)用④解析：选择金属的冶炼方法要考虑金属在自然界中存在的状态及金属的活动性。(Ⅰ)、(Ⅱ)、(Ⅲ)、(Ⅳ)发生的反应分别是(Ⅰ)Cu2(OH)2CO3=====△2CuO＋CO2↑＋H2O，C＋2CuO=====△2Cu＋CO2↑，符合①；(Ⅱ)Fe＋CuSO4===FeSO4＋Cu，符合③；(Ⅲ)2Al＋Cr2O3=====高温Al2O3＋2Cr，符合③；(Ⅳ)先从光卤石中提取MgCl2，再电解MgCl2：MgCl2(熔融)=====电解Mg＋Cl2↑，符合④。答案：B3．关于废旧金属处理的下列说法中不正确的是()A．对废旧金属的最好处理方法是回收、再利用B．重金属对人体有害，对废旧重金属材料的处理方法是填埋C．废旧钢铁可用于炼钢，废铁屑可用于制铁盐D．照相业、科研单位和医院X光室回收的定影液中，可以提取金属银解析：重金属材料填埋将会对环境造成污染。答案：B[自学新教材]阅读教材，回答下列问题：1．海水中水资源的利用(1)海水水资源的特点表面积大，约占地球表面积的。储水量大，约占地球总水量的。(2)海水水资源的利用方法主要包括和等。海水淡化的方法主要有：、、等。71%97%海水淡化直接利用海水进行循环冷却蒸馏法电渗析法离子交换法2．海水中化学资源的开发利用(1)海水化学资源的特点海水中含有元素的种类多、总储量很大，但许多元素的富集程度很低。(2)海水中化学资源的开发利用实例①海水制盐，并利用制得的氯化钠作为化工原料用于生产纯碱、、、、盐酸等。②在海水制盐工业基础上，还可以从海水中制取____、____、____及其他化工产品。烧碱钠氯气镁钾溴③用“吹出发”从海水中提取溴的流程浓缩海水晒盐和海水淡化过程中Br－得到浓缩氧化向浓缩海水中通入适量的氯气，使溴离子转化为溴单质：___________________________吹出向氧化后的溶液中通入空气和水蒸气，将溴单质吹出吸收用二氧化硫作还原剂使吹出的溴转化为HBr：__________________________________蒸馏用氯气将HBr氧化为Br2，然后蒸馏。化学方程式为_________________________2NaBr＋Cl2===2NaCl＋Br2Br2＋SO2＋2H2O===2HBr＋H2SO42HBr＋Cl2===2HCl＋Br2④其他物质和能量的利用a．提取核能开发中的重要原料和。b．开发利用、波浪能等新型能源。铀重水潮汐能[落实新知能]1．氯化钠的用途相关化学反应：①氯碱工业：2NaCl＋2H2O=====电解2NaOH＋H2↑＋Cl2↑②制钠和氯气：2NaCl(熔融)=====电解2Na＋Cl2↑③制盐酸：H2＋Cl2=====点燃2HCl④制漂白剂：Cl2＋2NaOH===NaCl＋NaClO＋H2O⑤制纯碱：NaCl＋CO2＋NH3＋H2O===NaHCO3↓＋NH4Cl、2NaHCO3=====△Na2CO3＋H2O＋CO2↑2．从海水中提取镁(1)工艺流程(2)相关反应方程式①分解贝壳制取氢氧化钙：CaCO3=====高温CaO＋CO2↑，CaO＋H2O===Ca(OH)2。②沉淀镁离子：Mg2＋＋2OH－===Mg(OH)2↓。③制备氯化镁：Mg(OH)2＋2HCl===MgCl2＋2H2O。④制取金属镁：MgCl2(熔融)=====电解Mg＋Cl2↑。[注意]由MgCl2·6H2O加热制取无水MgCl2时，要不断通入干燥的HCl气体，防止MgCl2水解生成Mg(OH)2。[演练新学考]1．下列有关海水综合利用的说法正确的是()A．利用电解的方法可以从海水中获取淡水B．海水中含有钾元素，只需经过物理变化可以得到钾单质C．海水蒸发制海盐的过程只发生了化学变化D．从海水中可以得到NaCl,电解熔融NaCl可制备Na解析：通过蒸馏的方法从海水中获取淡水，A错误；钾是活泼的金属，需要通过电解法冶炼，B错误；海水蒸发制海盐的过程只发生了物理变化，C错误；海水晒盐可得到NaCl，电解熔融NaCl可得到Na，D正确。答案：D2．海水是巨大的资源宝库，从海水中提取食盐和溴的过程如图所示：(1)请列举海水淡化的一种方法_________________________。(2)步骤Ⅰ中已获得Br2，步骤Ⅱ中又将Br2还原为Br－，其目的是___________________________________。(3)步骤Ⅱ用SO2水溶液吸收Br2，吸收率可达95%，该反应的离子方程式为________________________________，由此反应可知，除保护环境外，在工业生产中还应解决的问题是______________________________________。解析：步骤Ⅰ中溴的浓度很小，多次用SO2反复吸收，最终用Cl2处理，则可获得大量的工业溴。溴具有强氧化性，可以氧化SO2生成H2SO4，因此要注意强酸和溴对设备的腐蚀问题。答案：(1)蒸馏法(或电渗析法、离子交换法)(2)富集溴元素，提高溴的浓度(3)SO2＋2H2O＋Br2===4H＋＋2Br－＋SO2－4强酸和溴对设备的腐蚀[自学新教材]阅读教材，回答下列问题：1．煤的综合利用(1)煤的组成煤是由和少量组成的复杂混合物，主要含元素，还含有少量等元素。有机物无机物碳氢、氧、氮、硫(2)综合利用方法原理和产品干馏原理将煤隔绝空气加强热使之分解的过程产品主要有_____、_______、______、_____、气化原理：将煤转化为可燃性气体的过程，主要反应的化学方程式为液化直接液化：煤与氢气作用生成液体燃料间接液化：先转化为一氧化碳和氢气，再在催化剂作用下合成______等C＋H2O(g)=====高温CO＋H2焦炭煤焦油粗氨水粗苯焦炉气甲醇2.天然气的综合利用天然气的主要成分是甲烷，它是一种清洁的，主要用于和生产等。也可以用来合成其他多个碳原子的有机化合物。3．石油的综合利用(1)石油的组成：石油是由多种组成的混合物。化石燃料合成氨甲醇碳氢化合物(2)石油的精炼分馏原理利用石油中各组分______的不同进行分离的过程产品汽油、煤油、柴油等含碳原子少的轻质油裂化目的提高________特别是汽油的产量方法催化裂化裂解目的获得重要的有机化工原料产物乙烯、丙烯、甲烷等催化重整目的使________转化为_______产物________等化工原料沸点轻质油链状烃环状烃苯或甲苯4.以煤、石油和天然气为原料生产合成材料(1)三大合成材料：、、，这三大合成材料，主要是以石油、煤和天然气为原料生产的。(2)合成材料的大量使用对环境的影响：废弃的合成材料造成巨大的环境压力，如“白色污染”等。塑料合成橡胶合成纤维[落实新知能]1．干馏、蒸馏、分馏比较名称干馏蒸馏分馏原理隔绝空气、高温下使物质分解根据液态混合物中各组分沸点不同进行分离与蒸馏原理相同产物混合物单一组分的纯净物沸点相近的各组分组成的混合物反应类型化学变化物理变化物理变化2.裂化与裂解对比名称裂化裂解原理在一定条件下，把相对分子质量大、沸点高的烃断裂为相对分子质量小、沸点低的烃在高温下，使具有长链分子的烃断裂成各种短链的气态烃和少量液态烃目的提高轻质油的产量，特别是提高汽油的产量获得短链不饱和烃[演练新学考]1．下列有关煤、石油、天然气等资源的说法正确的是()A．石油裂化得到的汽油是纯净物B．煤的气化就是将煤在高温条件由固态转化为气态是物理变化过程C．天然气是一种清洁的化石燃料D．煤就是碳，属于单质解析：石油裂化得到的汽油是混合物