化学与自然资源的开发利用知识梳理

1、一 金属矿物的开发和利用1金属元素在自然界存在的形态：（1）游离态：极少数的不活泼金属 （金、铂等）以游离态存在（单质的形式）（2）化合态：绝大多数金属在自然界中是以化合态（化合物的形式）存在，如铝以铝土矿形 式存在，铁以铁矿石形式存在。2金属的冶炼：金属冶炼是工业上将金属从含有金属元素的矿石中还原出来的生产过 程。（1）金属冶炼的一般方法：金属的活动性不同，冶炼的方法不同。 热分解法：对于不活泼金属（活动顺序中，Hg及H g以后）可以直接用加热分解的方法 将金属从其化合物中还原出来，例如：木2HgO 2Hg+O212Ag 2O4Ag+0 2 f 热还原法：在金属活动性顺序表中处于中间位置的金

2、属（ZnCu）,通常是在高温下用还原剂（C、CO、H2、活泼金属等）将金属从其化合物中还原出来，例如：高温Fe2O3+3CO2Fe + C02?高温W03 + 3H2W +3H2O高温ZnO + CZn + CO f高温Fe2O3+2AI2Fe + Al 2O3（铝热反应）高温62O3+2AI2Cr+ Al 2O3（铝热反应）3铝热反应（1）操作： 把两张滤纸分别折叠成漏斗状套在一起（内层滤纸底部剪一小孔，用水湿润）架在铁架台上，下面放置一盛沙子的蒸发皿。 将5g干燥的氧化铁粉末和 2g铝粉均匀混合后放入纸漏斗中，混合物上面加少量氯酸 钾固体，中间插一根用砂纸打磨过的镁条。 用燃着的小木 条点

3、燃镁条，观察现象。（2）现象： 镁条剧烈燃烧，并发出耀眼的白光。 引起混合物剧烈燃烧，发光发热。 纸漏斗的下部被烧穿，有熔融物落入沙中。待熔融物冷却后，除去外层熔渣（Al 2O3）,可以发现落下的是铁珠。高温（3）反应：Fe2O3+2AI2Fe+AI 2。3（铝热反应）（4）铝热剂及应用： 铝热剂：铝粉与某些金属 （比铝不活泼的金属）氧化物的混合物。在高温下发生反应， 放出大量的热，其混合物称为铝热剂；反应称为铝热反应。 铝热反应的特点：在高温下引燃后剧烈反应，放出大量的热，产生高温，使被还原 出来的金属熔化，与熔渣分离。体现铝的还原性、氧化铝高熔点的性质。 铝热反应的应用：焊接钢轨；冶炼高熔

4、点金属：V、Cr、Mn等；电解法：非常活泼的金属（活动顺序中：K- AI）用一般的还原剂很难将它们还原出来，通常采用电解熔融的 金属化合物的方法冶炼活泼金属，例如：电解”2NaCI（熔融）2N a + Cf电解.MgCI 2（熔融）Mg + Clzf2AI2O3 (熔融)4AI + 30 2 f冰晶石有些金属可以利用氧气从其硫化物中冶炼出来，例如：冶炼铜 高温CU2S + O22Cu + S024常见金属的冶炼原理金属冶炼原理Fe高温高温Fe2O3+3CO2Fe + CO2 fFe2°3+2AI2Fe + Al 2。3（铝热反应）Cu高温CU2S + O22Cu + SO2（火法炼铜

5、）Fe+ CuSO4 -FeSO4 + Cu（湿法炼铜）Mg高温电解MgO + CMg（g） + CO（g）MgCI 2（熔融）Mg+ Cl 2 fAl电解2AI 2O3 （熔融）=4AI + 3O 2 f冰晶石Na电解人2NaCI（熔融）2Na + Clzf金属提炼一般步骤：矿石的富 集、除杂；冶炼；精炼。5金属的利用、回收和资源的保护(1)矿产资源是有限的：矿产资源是大自然赋予人类的宝贵财富，但并非取之不尽用之不竭，是不可再生的。随着人们的开发利用，将会日渐减少。我国幅员辽阔，是世界上矿产资源比较丰富、 矿产品种比较齐全的国家。我国矿产资源总值居世界第 3位，但人均拥1有量约为世界人均水平

6、的 丄。因此，我们要合理开发和利用这些矿物资源。3(2) 合理开发、有效利用、金属的回收和资源保护：合理开发和利用这些矿物资源。有 效地使用金属产品、材料。主要途径有： 提高金属矿物的利用率。 减少金属的使用量。 加强金属资源的回收和再利用，使用代用材料节约矿产资源、保护矿产资源。二海水资源的开发利用1. 海水淡化 从海水中提取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。原理：加热到水的沸点，液态水变为水蒸气与海水中的盐分离，水蒸汽冷凝得到淡水。海水浓缩Nd溶液、翻2溶液、Nag溶液过滤过量盐酸蒸发结晶2. 验证海带中有碘离子(1)实验方法： 称取3g干海带，用刷子把干海带表面的附

7、着物刷净。(不要用水洗，有 )。将海带剪碎，用酒精润湿(便于灼烧)后，放在坩埚中。 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。 将海带灰转移到小烧杯中，向烧杯中加入10 mL蒸馏水，搅拌，煮沸 2 min 3 min ,使可溶物溶解，过滤。 向滤液中滴入几滴硫酸，再加入约1 mL H2O2溶液，观察现象。取少量上述滤液，滴加几滴淀粉溶液，观察现象。(2)流程图塞取含12的有机溶液海带灼烧海带灰溶解过滤含渣的溶液稀S 3含I2的溶液3海水中提取溴的实验(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。(3) 向含溴单

8、质的水溶液中通入空气和水蒸气，将溴单质吹入盛有二氧化硫溶液的吸收 塔内。转化为氢溴酸(4) 向吸收塔中溶液内通入适量的氯气。最后经蒸馏可得液溴(用CCI4萃取)通入CI2通入空气，SO2吸收通入CI2浓缩海水溴单质(粗)-氢溴酸单质溴4海水提镁水、重结晶'粗盐精盐海水蒸发盐酸、浓缩脱水电解'母液T Mg(OH) 2 gCl2?H2O2 g石灰乳水CaO煅烧刃壳三.煤、石油、天然气的综合利用1煤(1) 煤的组成：复杂的混合物，含有C、H、O、N、S等元素。(2) 干馏：煤隔绝空气加强热使之分解的过程。(3) 产品：焦炭、煤焦油、焦炉煤气(4) 气化： 高温.水煤气C(s) + H2O(g)CO(g) + 出9)(5) 液化直接液化：煤与氢气生成液体燃料间接液化：煤T CO + H2T甲醇2石油(1)石油的成分：烷烃、环烷烃、芳香烃的混合物分馏常压蒸馏：汽油、煤油和柴油等；减压蒸馏：重油、沥青等。裂化：原料：重油目的：提高轻质液体燃料(汽油、煤油、柴油等)的产量，特别是提高汽油的产量。(4) 裂解原料：石油分馏产品(即轻质油包括石油气)目的：获得工业上的 三烯二烷”乙烯、丙烯，1