金属矿物和海水

化学与自然资源的开发与利用

第一部分

开发利用金属矿物和海水资源高一化学备课组11/3/2022一、金属矿物的开发利用黄铜矿赤铁矿铝矿锰矿钨矿锌矿一、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。2、金属的冶炼

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。n+M得电子M（被还原）简单，实用，节省的原则①热分解法

有些不活泼金属仅用热分解法就能制得。

在金属活动性顺序表中，位于氢后面的某些金属的氧化物受热能分解。3、金属冶炼的方法冶炼方法的选择原则:2Ag2O==4Ag+O2↑▲2HgO==2Hg+O2↑▲高温Fe2O3+3CO===2Fe+3CO2②热还原法多数金属的冶炼过程属于热还原法。

常用的还原剂有焦炭、一氧化碳、氢气和活泼金属WO3+3H2===W+3H2O高温Fe2O3+2Al===2Fe+Al2O3高温MgO+C

===Mg+CO高温③电解法

在金属活动性顺序中，钾、钠、钙、铝等几种金属的还原性很强，这些金属都很容易失去电子，因此不能用一般的方法和还原剂使其从化合物中还原出来，而只能用通电分解其熔融盐或氧化物的方法来冶炼。2Al2O3(熔融)=====4Al+3O2↑

电解冰晶石2NaCl(熔融)====2Na+Cl2↑电解MgCl2(熔融)====Mg+Cl2↑

电解KCaNaMgAlZnFeSn

Pb（H）CuHgAg电解法热还原法KCaNaMgAl

ZnFeSn

Pb（H）Cu

HgAg

同种金属可以有不同的冶炼方法:如Mg既可用还原法,也可用电解法,根据其不同用途选择不同的冶炼方法。

活泼

中等活

不活泼（C、CO、H2、Al等）（氧化物、氯化物）（氧化物）热分解法实验4－1铝热反应1、镁条的作用是什么？2、氯酸钾的作用是什么？引燃剂反应现象：镁条剧烈燃烧，放出大量的热，发出耀眼的白光，纸漏斗内剧烈反应，纸漏斗被烧穿，有熔融物落入沙中。Fe2O3+2Al===2Fe+Al2O3高温铝热剂结论：铝是常用的还原剂，在一定的条件下与某些金属氧化物反应，把其中的金属还原成单质。Fe2O3+2Al===2Fe+Al2O3高温其它铝热反应

高温3V2O5+10Al===6V+5Al2O33MnO2+4Al===3Mn+2Al2O3高温Cr2O3+2Al===2Cr+Al2O3高温铝热反应的应用

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、锰等等高熔点金属金属冶炼的步骤矿石的富集（除去杂质）冶炼（一定条件下，把矿石中的金属离子还原成金属单质）精炼（采用一定的方法提炼纯金属）合理开发和利用矿物资源，主要途径有：1、提高金属矿物的利用率2、减少金属的使用量3、加强金属资源的回收和再利用4、使用其他材料代替金属材料……………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）减少环境污染海水水资源的利用海水化学资源的利用二、海水资源的开发利用1、从海水中提取淡水——海水淡化

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。2、海水晒盐（煮海为盐）

科学探究：如何证明海带中有碘离子？海带提碘：海带海带灰溶解过滤灼烧残渣含I-的溶液稀H2SO4H2O2含I2的溶液含I2的有机溶液萃取化学方程式：2KI+H2O2+H2SO4===I2+K2SO4+2H2O

思考与交流：

如何将海水中的溴离子转变成溴单质？浓缩海水溴单质氢溴酸溴单质通入Cl2①通入空气，SO2吸收②通入Cl2③海水蒸发粗盐水、重结晶

精盐母液Mg(OH)2①MgCl2+Ca(OH)2=Mg(OH)2↓+CaCl2◆从海水中制金属镁②

Mg(OH)2+2HCl=MgCl2+H2O③

MgCl2(熔融)===Mg+Cl2

通电盐酸、浓缩

MgCl2•6H2O

脱水

MgCl2

电解

Mg石灰乳CaO

贝壳水煅烧①②③（1）海水制盐——生产NaCl

（2）NaCl的水溶液制NaOH

（3）制金属Na（4）制Na2CO32NaOH+CO2=Na2CO3+H2O

2NaCl（熔融）===2Na+Cl2电解2NaCl+2H2O===H2+Cl2+2NaOH电解第二部分资源综合利用环境保护三废:废气、废水、废渣煤、石油和天然气仍然是人类使用的主要能源，也是三种重要的化石燃料优点:提供能量、化工原料缺点:不可再生、环境污染无机物(少量)有机物C

元素—大量H、O、N、S等元素

—少量无机盐等污染环境COx、NOx、SO2

烟尘煤的组成1、煤的组成及其综合利用一、煤、石油和天然气的综合利用煤的综合利用煤的干馏煤的气化煤的液化获得洁净的燃料和多种化工原料——物尽其用，保护环境煤直接作燃料——利用率低并污染环境煤干馏的产物有哪些？

将煤隔绝空气加高温使之分解的过程，叫做煤的干馏。焦炉煤气、煤焦油、焦炭煤的干馏在一定条件下把煤中的有机物转化为可燃性气体的过程。主要反应是：C(s)+H2O(g)CO(g)+H2(g)

高温煤的气化在一定条件下将煤转化为液体燃料直接液化间接液化煤与氢气作用生成液体燃料先转化为CO和H2，再在催化剂作用下合成甲醇CO+2H2CH3OH催化剂煤的液化2、天然气的组成及其综合利用

天然气的主要成分是甲烷。

我国的天然气资源很丰富,但分布很不均匀,为了改善我国东部的能源结构,制定了什么计划？综合利用：A、燃料——清洁能源B、化工原料：合成氨、生产甲醇、合成两碳或多碳有机物石油的成分：含烃的混合物按元素来看：碳、氢含量为97%--98%按物质来看：烷烃、环烷烃的混合物

3.3、石油的组成及其综合利用（1）石油的组成：由多种碳氢化合物组成的混合物（2）石油的综合利用气态：石油气液态：汽油、煤油固态：沥青石油的分馏：将化合物按沸点不同经分馏塔分离石油的裂化和裂解：将大分子的重油断裂再分解为小分子的轻油裂化、裂解反应式举例：4、化石燃料的产品——三大合成材料

塑料、合成橡胶、合成纤维——加成聚合反应（即加聚反应）方法：将双键改为单键，将原来连在不饱和碳原子上的其它原子（或原子团）写在链节的上方或下方。聚乙烯nCH2＝CH2

[CH2－CH2]n

催化剂聚氯乙烯nCH2＝CH2

[CH2－CH2]n

催化剂ClClnCH2＝CH2

[CH2－CH2]n

催化剂CH3CH3聚丙烯白色污染1、由于合成材料的广泛应用和发展，一些塑料制品带来的环境污染就是“白色污染”。2、白色污染的危害；3、白色污染的治理：（1）废弃塑料的再利用（如直接作为材料、制作单体和燃料油、制作气体等）；（2）制造易降解材料；（3）超市塑料袋有偿使用。

下列变化属于物理变化的是（）Ａ、煤的气化Ｂ、石油的分馏Ｃ、石油的裂解Ｄ、煤的干馏B二、环境保护与绿色化学被污染的小河乱扔导致的污染

传统的化学工业给环境带来的污染已十分严重，目前世界每年产生的有害废物达3亿吨～4亿吨，给环境造成危害，并威胁着人类的生存。有识之士提出了绿色化学的号召，并立即得到了全世界的积极响应。

绿色化学的核心就是要利用化学原理从源头减少和消除污染。

·绿色化学又称环境友好化学，它的主要特点是：

1．充分利用资源和能源，采用无毒、无害的原料；

2．在无毒、无害的条件下进行反应,以减少废物向环境排放；3．提高原子的利用率，力图使所有作为原料的原子都被产品所消纳，实现“零排放”4．生产出有利于环境保护、社区安全和人体健康的环境友好的产品。

人类保护伞的洞——臭氧层被破坏空中死神——酸雨全球变暖——温室效应光化学烟雾无形杀手——居室污染环境污染的类别：1、大气污染：来自工业废气，汽车尾气，生活费器（硫与氮的氧化物，碳氧化物，谈氢化物，卤素化合物，放射性）2、水污染：来自工业废水、生活废水(无机物,重金属盐类,营养物有机物,洗涤剂,石油)·水体富营养化（N、P、K、S的化合物）·（生活污水、农田排水、化肥、合成洗涤剂、工业废水引起藻类、浮游生物暴发性繁殖——赤潮、水华）

重金属污染：如汞、镉、铅、铬、砷猫自杀事件——水俣病（汞污染）骨骼畸形变脆——骨痛病（镉污染）智力发展隐性杀手——铅污染3、土壤污染来自工业垃圾、生活垃圾、废水、化肥、农药残留(Cl,P,S)、放射物质残留4、噪声污染5、辐射污染6、食品污染：

2月02日：国际湿地日

3月