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1、7月28号讲义 化学与自然资源的开发利用、实验基础一金属矿物的开发利用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Hg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： 2HgO2Hg+O2 2Ag2O4Ag+O2热还原法：在金属活动
2、性顺序表中处于中间位置的金属（Zn-Cu), 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： Fe2O3+3CO 2Fe + CO2 ZnO + C Zn + COFe2O3+2Al 2Fe + Al2O3（铝热反应） 【实验】铝热反应I.操作：(1)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。(2)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。(3)用燃着的小木条点燃镁条，观察现象。.现象：(1)镁条剧烈燃烧，并发出耀眼
3、的白光。(2)引起混合物剧烈燃烧，发光发热。(3)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（Al2O3)，可以发现落下的是铁珠。.反应： Fe2O3+2Al 2Fe+Al2O3（铝热反应） .铝热剂及应用： (1)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。(2)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。(3)铝热反应的应用：焊接钢轨 冶炼高熔点金属电解法：非常活泼的金属（活动顺序中：K- A
4、l）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：2NaCl（熔融） 2Na + Cl2 MgCl2（熔融） Mg + Cl22Al2O3 （熔融）4Al + 3O2 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Cu2S + O2 2Cu + SO2【总结】金属活动顺序表中不同金属冶炼方法的选择电解法 热还原法 热分解法K Ca Na Mg Al Zn Fe Sn Pb Cu Hg Ag 常见金属的冶炼原理（表格看必修二课本P89）2、 海水资源的开发利用 从海水中提取淡水海水淡化 海水资源的开发利用 海水提取食盐 从海水中提取镁、钾、溴、碘
5、等化工产品 海水提取镁 1.海水水资源的利用：海水中水的储量约占全球总水量的97。海水中水资源的利用，主要包括 海水的淡化直接利用海水进行 循环冷却 。 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 2.海水中的化学资源的开发利用：I. 从海水中提取食盐的主要工艺流程：（粗盐提纯）必修一P5.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。溶液主要步骤如下：海水（主要含NaCl和MgSO4）Mg无水MgCl2MgCl2溶液Mg(OH) 2沉淀试剂熔融电解试剂（1） 为了使MgSO4转化为Mg（OH）2，试剂可以选
6、用NaOH ，要使MgSO4完全转化为沉淀，加入试剂的量应过量 ；验证MgSO4已完全转化为Mg（OH）2的方法是 取上层清液，加入NaOH溶液，不生成沉淀 。（2） 加入试剂后，能够分离得到Mg（OH）2沉淀的方法是过滤 。（3） 试剂可以选用HCl 。（4） 无水MgCl2在熔融状态下，通电后会产生Mg和Cl2，化学方程式为： MgCl2（熔融） Mg + Cl2 . 从海水中提取溴的主要工艺流程 （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。反应的化学方程式为：2NaBr + Cl2 = Br2 + 2NaCl ；（3）向含溴
7、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，反应的化学方程式为：Br2 + SO2 + 2H2O = 2HBr + H2SO4（4）向吸收塔内的溶液中通入适量的氯气，得到高浓度的溴单质，反应的化学方程式为：2HBr+ Cl2 = 2HCl+ Br2（5）用四氯化碳（或苯）萃取吸收塔内的溶液中的溴单质，得到产品溴。根据上面的描述画出这一过程的流程图：、从海带中提取碘（1）反应原理：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（如绿色氧化剂H2O2)将其氧化成I2，再用有机溶剂将I2萃取出来。 用H2O2做氧化剂，反应的离子方程式是：2I-+
8、 H2O2 + 2H+ = I2 + 2H2O 。实验时先将干海带灼烧去除有机物，剩余物再用H2O2、H2SO4处理，使得I被氧化成I2。（2）操作步骤：取约3g干海带，把表面的浮着物用刷子刷净（不要用水冲洗，以免洗去表面的碘化物），用剪刀剪碎后，用酒精湿润，放入坩埚中。点燃酒精灯，灼烧海带至完全变为灰烬（注意通风）停止加热，冷却。将海带灰转移到小烧杯中，向其中加入10ml蒸馏水，搅拌、煮沸23min ,过滤。 在滤液中滴入几滴稀硫酸（3mol/l）,再加入1mL H2O2（3%），现象：溶液 变棕黄色 。 再加入几滴淀粉溶 液，现象是：溶液 变蓝色 。（3）提取I2流程： 含碘单质的有机溶液
9、含碘单质的溶液试剂残渣含碘元素的溶液灼烧干海带溶解，过滤海带灰 、海水提取镁Mg 必修二课本P93习题4三、煤、石油、天然气的综合利用1煤的综合利用煤是由_和少量_组成的_，主要含有_元素，还含有少量_、_、_、_等元素。(1)煤的干馏原理：把煤_使其分解的过程。煤的干馏是一个复杂的_变化过程。(2)煤的气化将煤中的_转化为_的过程，目前主要方法是碳和水蒸气反应制水煤气。化学方程式为_。(3)煤的液化_液化 煤氢气液体燃料 液化 煤水水煤气甲醇等2天然气的综合利用天然气的主要成分是_，它是一种_的化石燃料，更是一种重要的化工原料。3石油的综合利用(1)石油的成分 石油主要是由多种_组成的混合物
10、(2)石油的分馏、裂化、裂解的比较分馏： ，属于 变化裂化： ，属于 变化裂解： ，属于 变化3、各种工业制气的主要成分名称来源主要成分用途水煤气水煤气炉CO、H2等燃料、化工原料裂解气裂解炉“三烯二烷”石油化工原料焦炉气炼焦炉H2、CH4、C2H4等燃料、化工原料天然气天然气田、油田甲烷燃料、化工原料5. 三大合成材料是指 、 、 四、实验基础（1） 、常用的化学仪器的分类及使用方法1. 可加热的仪器(1) 可直接加热的玻璃或陶瓷的仪器：试管 坩埚 蒸发皿 硬质玻璃管 试管的主要用途：少量物质(溶液)之间的反应器、盛放少量药品、溶解少量物质、收集少量气体、固+固加热制气的反应器(如:O2、N
11、H3等）、组装有关液体的简易装置 坩埚的主要用途：高温灼烧固体【注意事项】1.把坩埚放在三脚架上的泥三角（上页最后一个图）上直接加热 2. 取、放坩埚时应用坩埚钳 3. 高温灼烧后的坩埚应放在石棉网上冷却蒸发皿的主要用途：蒸发、浓缩、结晶【注意事项】1.把蒸发皿放在三脚架上的泥三角上或用铁圈直接加热 2. 蒸发或浓缩时要用玻璃棒不断搅拌 3.当有大量晶体析出时(或剩余少量溶液或溶液即将蒸干时)时停止加热.(2) 可间接加热的玻璃仪器(垫石棉网)：烧杯、烧瓶、蒸馏烧瓶、锥形瓶烧杯蒸馏烧瓶圆底烧瓶平底烧瓶锥形瓶蒸馏烧瓶主要用途：蒸馏或分馏【注意事项】1.装液量不超过蒸馏烧瓶容积的2/3 2.加碎瓷片或沸石防止暴沸 3.蒸馏时温度计水银球位置(支管口处) 4.冷却水流向：下进上出 (3)不能加热的玻璃仪器 2. 用于物质分离的仪器：漏斗、蒸发皿、蒸馏烧瓶、分液漏斗 （2） 基本实验操作1、 气密性的检查（各种装置的气密性检查方法归纳）一般说来，无论采用那种装置制取气体，在成套装置组装完毕装入反应物之前，必须检查装置的气密性，以确保实验的顺利进行。 一、基本方法：受热法：将装置只留下1个出口，并先将该出口的导管插入水中，后采用微热（手捂、热毛巾捂、酒精
