《二册四章金属矿物和海水》由会员分享，可在线阅读，更多相关《二册四章金属矿物和海水（53页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、化学与自然资源的开发与利用化学与自然资源的开发与利用第一部分第一部分开发利用金属矿物和海水资源开发利用金属矿物和海水资源高一化学备课组高一化学备课组8 8/ /7 7/ /2 20 02 24 4一、金属矿物的开发利用一、金属矿物的开发利用黄铜矿黄铜矿赤铁矿赤铁矿铝矿铝矿锰矿锰矿钨矿钨矿锌矿锌矿一、金属矿物的开发利用一、金属矿物的开发利用1 1、金属元素的存在、金属元素的存在 除了金、铂等极少数金属外，绝大多数金属除了金、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。以化合物的形式存在于自然界。2 2、金属的冶炼、金属的冶炼 冶炼金属的实质是用还原冶炼金属的实质是用还原的方法使金属
2、化合物中的金属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。离子得到电子变成金属原子。n+n+M M得电子得电子M M（被还原）（被还原）简单，实用，节省的原则简单，实用，节省的原则热分解法热分解法 有些不活泼金属仅用热分解法就能制得。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。金属的氧化物受热能分解。3、金属冶炼的方法、金属冶炼的方法冶炼方法的选择冶炼方法的选择原则原则: :2Ag2Ag2 2O = 4Ag + OO = 4Ag + O2 22HgO = 2Hg + O2HgO = 2Hg +
3、 O2 2高温高温FeFe2 2O O3 3 + 3CO = 2Fe + 3CO+ 3CO = 2Fe + 3CO2 2热还原法热还原法 多数金属的冶炼过程属于热还原法。多数金属的冶炼过程属于热还原法。 常用的还原剂有常用的还原剂有焦炭、一氧化碳、氢气和活泼金属焦炭、一氧化碳、氢气和活泼金属WOWO3 3 + 3 H+ 3 H2 2 = W + 3H= W + 3H2 2O O高温高温FeFe2 2O O3 3 + 2 Al = 2Fe + Al+ 2 Al = 2Fe + Al2 2O O3 3高温高温MgOMgO + C + C = Mg + CO= Mg + CO高温高温电解法电解法 在
4、金属活动性顺序中，钾、钠、钙、铝等几在金属活动性顺序中，钾、钠、钙、铝等几种金属的种金属的还原性还原性很强很强，这些金属都很容易失去电，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，而物中还原出来，而只能只能用用通电分解其通电分解其熔融盐熔融盐或或氧氧化物化物的方法来冶炼。的方法来冶炼。2Al2Al2 2O O3 3( (熔融熔融)= 4Al + 3O)= 4Al + 3O2 2 电解电解冰晶石冰晶石2NaCl(2NaCl(熔融熔融) = 2Na + Cl) = 2Na + Cl2 2电解电解MgClMgCl2 2( (
5、熔融熔融) = Mg + Cl) = Mg + Cl2 2 电解电解K Ca Na Mg Al Zn Fe K Ca Na Mg Al Zn Fe SnSn PbPb（H H）Cu Hg AgCu Hg Ag电解法电解法热热还原法还原法K Ca Na Mg AlK Ca Na Mg Al Zn Fe Zn Fe SnSn PbPb（H H）CuCu Hg AgHg Ag 同种同种金属可以有金属可以有不同不同的冶炼方法的冶炼方法: : 如如 Mg Mg 既可既可用用还原法还原法, , 也可用也可用电解法电解法, , 根据其不同用途选择根据其不同用途选择不同的冶炼方法。不同的冶炼方法。 活泼活泼
6、中等活中等活 不活泼不活泼（C C、COCO、H H2 2、AlAl等）等）（氧化物、氯化物）（氧化物、氯化物）（氧化物）（氧化物）热分解法热分解法实验实验4 41 1 铝热反应铝热反应1 1、镁条镁条的作用是什么？的作用是什么？2 2、氯酸钾氯酸钾的作用是什么？的作用是什么？引燃剂引燃剂反反应应现现象象：镁镁条条剧剧烈烈燃燃烧烧，放放出出大大量量的的热热，发发出出耀耀眼眼的的白白光光，纸纸漏漏斗斗内内剧剧烈烈反反应应，纸纸漏漏斗斗被被烧穿，有熔融物落入沙中。烧穿，有熔融物落入沙中。FeFe2 2O O3 3+ 2Al = 2Fe + Al+ 2Al = 2Fe + Al2 2O O3 3高温
7、高温铝热剂铝热剂结论：结论：铝是铝是常用常用的的还原剂还原剂，在一定的条件下，在一定的条件下与某些金属氧化物反应，把其中的金属与某些金属氧化物反应，把其中的金属还原还原成成单质单质。FeFe2 2O O3 3 + 2Al = 2Fe + Al+ 2Al = 2Fe + Al2 2O O3 3高温高温其它铝热反应其它铝热反应 高温高温3V3V2 2O O5 5 + 10Al = 6V + 5Al+ 10Al = 6V + 5Al2 2O O3 33MnO3MnO2 2 + 4Al = 3Mn + 2Al+ 4Al = 3Mn + 2Al2 2O O3 3高温高温CrCr2 2O O3 3 + 2
8、Al = 2Cr + Al+ 2Al = 2Cr + Al2 2O O3 3高温高温铝热反应的应用铝热反应的应用铝热反应的原理铝热反应的原理可以应用在生产上，可以应用在生产上，如用于如用于焊接钢轨焊接钢轨等。等。在冶金工业上也常用在冶金工业上也常用这一反应原理，使铝这一反应原理，使铝与金属氧化物反应，与金属氧化物反应，冶炼冶炼钒、铬、锰钒、铬、锰等等等等高熔点高熔点金属金属金属冶炼的步骤金属冶炼的步骤矿石的富集（除去杂质）矿石的富集（除去杂质）冶炼（一定条件下，把矿石中的金属冶炼（一定条件下，把矿石中的金属离子还原成金属单质）离子还原成金属单质）精炼（采用一定的方法提炼纯金属）精炼（采用一定的
9、方法提炼纯金属）合理开发和利用矿物资源，主要途径有：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、提高金属矿物的利用率2、减少金属的使用量、减少金属的使用量3、加强金属资源的回收和再利用、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、使用其他材料代替金属材料金属的回收和资源保护金属的回收和资源保护回收金属的意义：回收金属的意义：（1）节约矿物资源；（）节约矿物资源；（2）节约能源；）节约能源；（3）减少环境污染）减少环境污染海水水资源的利用海水水资源的利用海水化学资源的利用海水化学资源的利用二、海水资源的开发利用二、海水资源的开发利用1 1、从海水中提取淡水、从海水中
10、提取淡水海水淡化海水淡化 海水淡化的方法主要有海水淡化的方法主要有蒸馏法蒸馏法、电渗析法电渗析法、离子交换法离子交换法等。等。 海水蒸馏原理示意图海水蒸馏原理示意图原理：原理：加热到水的沸点，液加热到水的沸点，液态水变为水蒸气与海态水变为水蒸气与海水中的盐分离，水蒸水中的盐分离，水蒸汽冷凝得到淡水。汽冷凝得到淡水。2 2、海水晒盐（煮海为盐）、海水晒盐（煮海为盐）A 科学探究：科学探究：如何证明海带中有碘离子？如何证明海带中有碘离子？ 海带提碘：海带提碘：海带海带海带灰海带灰溶解过滤溶解过滤灼烧灼烧残渣残渣含含I I- -的溶液的溶液稀稀H H2 2SOSO4 4 H H2 2O O2 2含含
11、I I2 2的溶液的溶液含含I I2 2的有机溶液的有机溶液萃取萃取化学方程式：化学方程式：2KI + H2KI + H2 2O O2 2 + H+ H2 2SOSO4 4= I= I2 2+ K+ K2 2SOSO4 4 + 2H+ 2H2 2O O 思考与交流：思考与交流： 如何将海水中的溴离子转变成溴单质？如何将海水中的溴离子转变成溴单质？浓缩海水浓缩海水溴单质溴单质氢溴酸氢溴酸溴溴单质单质通入通入ClCl2 2通入空气，通入空气，SOSO2 2吸收吸收通入通入ClCl2 2海水海水蒸发蒸发粗粗盐盐 水、重结晶水、重结晶 精精盐盐母液母液Mg(OH)Mg(OH)2 2 MgClMgCl2
12、 2 + Ca(OH) + Ca(OH)2 2 = Mg(OH) = Mg(OH)2 2+ CaCl+ CaCl2 2从海水中制金属从海水中制金属镁镁 Mg(OH)Mg(OH)2 2 + 2HCl = MgCl + 2HCl = MgCl2 2 + H+ H2 2O O MgClMgCl2 2( (熔融熔融) = Mg + Cl) = Mg + Cl2 2 通电通电盐酸、浓缩盐酸、浓缩 MgClMgCl2 2 6H6H2 2O O 脱水脱水 MgClMgCl2 2 电解电解 MgMg石灰乳石灰乳 CaOCaO 贝壳贝壳水水煅烧煅烧（1 1）海水制盐）海水制盐生产生产 NaClNaCl （2 2
13、） NaClNaCl的水溶液制的水溶液制 NaOHNaOH （3 3）制金属）制金属 NaNa（4 4）制）制 NaNa2 2COCO3 32 2 NaOHNaOH + CO + CO2 2 = Na= Na2 2COCO3 3 + H + H2 2O O 2NaCl2NaCl（熔融）（熔融）= 2Na + Cl= 2Na + Cl2 2电解电解 2NaCl+ 2H 2NaCl+ 2H2 2O = HO = H2 2+ Cl+ Cl2 2+ 2NaOH+ 2NaOH电解电解第二部分第二部分 资源综合利用资源综合利用 环境保护环境保护废废 气气 、 废废 水水 、 废废 渣渣 煤、石油和天然气仍
14、然是煤、石油和天然气仍然是人类人类使用的使用的主要能源主要能源，也是三种重也是三种重要的要的化石燃料化石燃料优点优点: : 提供能量、化工原料提供能量、化工原料缺点缺点: : 不可再生、环境污染不可再生、环境污染无机物无机物(少量少量)有机物有机物C 元素元素大量大量H、O、N、S等元素等元素 少量少量无机盐等无机盐等 污污染染环环境境COx、NOx、SO2烟尘烟尘煤煤的的组组成成1 1、煤的组成及其综合利用煤的组成及其综合利用一、煤、石油和天然气的综合利用一、煤、石油和天然气的综合利用煤煤的的综综合合利利用用煤的干馏煤的干馏煤的气化煤的气化煤的液化煤的液化获得洁净的燃料和多种化工原料物尽其用
15、，保护环境物尽其用，保护环境n n煤煤直接作燃料直接作燃料利用率低并污染环境利用率低并污染环境煤干馏的产物有哪些？煤干馏的产物有哪些？ 将煤隔绝空气加高温使之分解的将煤隔绝空气加高温使之分解的过程，叫做过程，叫做煤的干馏煤的干馏。焦炉煤气、煤焦油、焦炭焦炉煤气、煤焦油、焦炭煤的干馏煤的干馏在一定条件下把煤中的有机物转化在一定条件下把煤中的有机物转化为可燃性气体的过程。为可燃性气体的过程。主要反应是：主要反应是：C(s)+H2O(g) CO(g)+H2(g) 高温高温煤的气化在一定条件下将煤转化为液体燃料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
16、在催化剂作用下合成甲醇CO+2H2CH3OH催化剂催化剂煤的液化2 2、天然气、天然气的组成及其综合利用的组成及其综合利用 天然气的主要成分是甲烷。天然气的主要成分是甲烷。 我国的天然气资源很丰富我国的天然气资源很丰富, ,但分布很不但分布很不均匀均匀, ,为了改善我国东部的能源结构为了改善我国东部的能源结构, ,制定制定了什么计划？了什么计划？综合利用：综合利用：A A、燃料、燃料清洁能源清洁能源B B、化工原料：合成氨、生产甲醇、合成、化工原料：合成氨、生产甲醇、合成两碳或多碳有机物两碳或多碳有机物石油的成分：石油的成分：n含烃的混合物含烃的混合物n按元素来看：碳、氢含量为按元素来看：碳、
17、氢含量为97%-98%n按物质来看：烷烃、环烷烃的混合物按物质来看：烷烃、环烷烃的混合物 3.3、石油、石油的组成及其综合利用的组成及其综合利用（1）石油的组成：）石油的组成：由多种碳氢化合物组成的混合物由多种碳氢化合物组成的混合物（2）石油的综合利用）石油的综合利用气态：石油气气态：石油气液态：汽油、煤油液态：汽油、煤油固态：沥青固态：沥青石油的石油的分馏分馏：将化合物按沸点不：将化合物按沸点不同经分馏塔分离同经分馏塔分离石油的石油的裂化和裂解裂化和裂解：将大分子的：将大分子的重油断裂再分解为小分子的轻油重油断裂再分解为小分子的轻油裂化裂化、裂解反应式举例：、裂解反应式举例：4、化石燃料的产
18、品化石燃料的产品三大合成材料三大合成材料塑料、合成橡胶、合成纤维塑料、合成橡胶、合成纤维加成聚合反应（即加聚反应）加成聚合反应（即加聚反应）方法：将方法：将双键改双键改为为单键单键，将原来连在将原来连在不饱和碳原不饱和碳原子上的其它原子（或原子团）写在链节的子上的其它原子（或原子团）写在链节的上方或上方或下方下方。聚乙烯聚乙烯nCH2CH2 CH2CH2 n催化剂催化剂聚氯乙烯聚氯乙烯nCH2CH2 CH2CH2 n催化剂催化剂ClClnCH2CH2 CH2CH2 n催化剂催化剂CH3CH3聚丙烯聚丙烯白色污染白色污染1、由于合成材料的广泛应用和发展，一些塑、由于合成材料的广泛应用和发展，一些
19、塑料制品带来的环境污染就是料制品带来的环境污染就是“白色污染白色污染”。2、白色污染的危害；、白色污染的危害；3、白色污染的治理：、白色污染的治理：（1）废弃塑料的再利用（如直接作为材）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）；料、制作单体和燃料油、制作气体等）；（2）制造易降解材料；）制造易降解材料；（3）超市塑料袋有偿使用。）超市塑料袋有偿使用。下列变化属于物理变化的是下列变化属于物理变化的是（）、煤的气化、石油的分馏、石油的裂解、煤的干馏B二、环境保护与绿色化学二、环境保护与绿色化学被污染的小河被污染的小河乱扔导致乱扔导致的的污染污染 传统的化学工业给环境带来的污
20、染已十分严重，目前世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界每年产生的有害废物废物达达3 3亿吨亿吨4 4亿吨亿吨，给环境造成危害，并，给环境造成危害，并威胁着人类的生存。有识之士提出了威胁着人类的生存。有识之士提出了绿色化学绿色化学的号召，并立即的号召，并立即得到了全世界的积极响应得到了全世界的积极响应。 绿色化学的核心就是要利用化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。学原理从源头减少和消除污染。 绿色化学又称绿色化学又称环境友好化学环境友好化学， 它的主要它的主要特点特点是是： 1 1充分利用充分利用资源和能源，采用资源和能源，采用无毒无毒、无害无
21、害的原料；的原料； 2 2在无毒、无害的条件下进行反应在无毒、无害的条件下进行反应, ,以以减少废物减少废物向向环境排放；环境排放；3 3提高原子的利用率，力图使提高原子的利用率，力图使所有所有作为原料的原作为原料的原子都被产品所消纳，实现子都被产品所消纳，实现“零排放零排放”4 4生产出有利于环境保护、社区安全和人体健康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。的环境友好的产品。 人类保护伞的洞人类保护伞的洞臭氧层被破坏臭氧层被破坏空中死神空中死神酸雨酸雨全球变暖全球变暖温室效应温室效应光化学烟雾光化学烟雾无形杀手无形杀手居室污染居室污染环境污染的类别：环境污染的类别：1 1
22、、大气污染：、大气污染：来自工业废气，汽车尾气，生来自工业废气，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）化物，卤素化合物，放射性）2 2、水污染：、水污染：来自来自工业废水、生活废水工业废水、生活废水( (无无 机物机物, , 重金属盐类重金属盐类, ,营养物有机物营养物有机物, , 洗洗 涤剂涤剂, , 石油石油) )水体富营养化水体富营养化（N N、P P、K K、S S的化合物）的化合物）（生活污水、农田排水、化肥、合成洗（生活污水、农田排水、化肥、合成洗 涤剂、涤剂、工业废水引起藻类、浮游生物暴发性繁殖工业废水引
23、起藻类、浮游生物暴发性繁殖 赤潮、水华）赤潮、水华） 重金属污染：重金属污染：如如 汞、镉、铅、铬、砷汞、镉、铅、铬、砷猫猫自杀事件自杀事件水俣病（汞污染）水俣病（汞污染）骨骼畸形变脆骨骼畸形变脆骨痛病（镉污染）骨痛病（镉污染）智力发展隐性杀手智力发展隐性杀手铅污染铅污染3 3、土壤污染、土壤污染 来自工业垃圾、生活垃圾、废水、化肥、来自工业垃圾、生活垃圾、废水、化肥、农药残留农药残留( (Cl,P,SCl,P,S) )、放射物质残留放射物质残留4 4、噪声污染、噪声污染 5 5、辐射污染、辐射污染6 6、食品污染：、食品污染：l 2 2月月0202日：国际湿地日日：国际湿地日l 3 3月月2
24、222日：世界水日日：世界水日l 4 4月月2222日：地球日日：地球日l 5 5月月3131日：世界无烟日日：世界无烟日l 6 6月月0505日：世界环境日日：世界环境日l 6 6月月1717日：世界防治荒漠化和干旱日日：世界防治荒漠化和干旱日l 7 7月月1111日：世界人口日日：世界人口日l 9 9月月1616日：国际保护臭氧层日日：国际保护臭氧层日l 1010月月4 4日：世界动物日日：世界动物日l 1010月月1616日：世界粮食日日：世界粮食日l 1212月月2929日：国际生物多样性日日：国际生物多样性日世世界界环环境境日日把把保保护护生生态态环环境境看看成成自自己己的的神神圣圣使使命命，正正成成为为世世界界上上越越来来越越多多人人的的共共识识。请请看看-保护环境保护环境 从我做起从我做起
