金屬礦物和海水

化學(xué)與自然資源的開發(fā)與利用

第一部分

開發(fā)利用金屬礦物和海水資源高一化學(xué)備課組11/3/2022一、金屬礦物的開發(fā)利用黃銅礦赤鐵礦鋁礦錳礦鎢礦鋅礦一、金屬礦物的開發(fā)利用1、金屬元素的存在

除了金、鉑等極少數(shù)金屬外，絕大多數(shù)金屬以化合物的形式存在于自然界。2、金屬的冶煉

冶煉金屬的實質(zhì)是用還原的方法使金屬化合物中的金屬離子得到電子變成金屬原子。n+M得電子M（被還原）簡單，實用，節(jié)省的原則①熱分解法

有些不活潑金屬僅用熱分解法就能制得。

在金屬活動性順序表中，位于氫后面的某些金屬的氧化物受熱能分解。3、金屬冶煉的方法冶煉方法的選擇原則:2Ag2O==4Ag+O2↑▲2HgO==2Hg+O2↑▲高溫Fe2O3+3CO===2Fe+3CO2②熱還原法多數(shù)金屬的冶煉過程屬于熱還原法。

常用的還原劑有焦炭、一氧化碳、氫氣和活潑金屬WO3+3H2===W+3H2O高溫Fe2O3+2Al===2Fe+Al2O3高溫MgO+C

===Mg+CO高溫③電解法

在金屬活動性順序中，鉀、鈉、鈣、鋁等幾種金屬的還原性很強，這些金屬都很容易失去電子，因此不能用一般的方法和還原劑使其從化合物中還原出來，而只能用通電分解其熔融鹽或氧化物的方法來冶煉。2Al2O3(熔融)=====4Al+3O2↑

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

電解KCaNaMgAlZnFeSn

Pb（H）CuHgAg電解法熱還原法KCaNaMgAl

ZnFeSn

Pb（H）Cu

HgAg

同種金屬可以有不同的冶煉方法:如Mg既可用還原法,也可用電解法,根據(jù)其不同用途選擇不同的冶煉方法。

活潑

中等活

不活潑（C、CO、H2、Al等）（氧化物、氯化物）（氧化物）熱分解法實驗4－1鋁熱反應(yīng)1、鎂條的作用是什么？2、氯酸鉀的作用是什么？引燃劑反應(yīng)現(xiàn)象：鎂條劇烈燃燒，放出大量的熱，發(fā)出耀眼的白光，紙漏斗內(nèi)劇烈反應(yīng)，紙漏斗被燒穿，有熔融物落入沙中。Fe2O3+2Al===2Fe+Al2O3高溫鋁熱劑結(jié)論：鋁是常用的還原劑，在一定的條件下與某些金屬氧化物反應(yīng)，把其中的金屬還原成單質(zhì)。Fe2O3+2Al===2Fe+Al2O3高溫其它鋁熱反應(yīng)

高溫3V2O5+10Al===6V+5Al2O33MnO2+4Al===3Mn+2Al2O3高溫Cr2O3+2Al===2Cr+Al2O3高溫鋁熱反應(yīng)的應(yīng)用

鋁熱反應(yīng)的原理可以應(yīng)用在生產(chǎn)上，如用于焊接鋼軌等。在冶金工業(yè)上也常用這一反應(yīng)原理，使鋁與金屬氧化物反應(yīng)，冶煉釩、鉻、錳等等高熔點金屬金屬冶煉的步驟礦石的富集（除去雜質(zhì)）冶煉（一定條件下，把礦石中的金屬離子還原成金屬單質(zhì)）精煉（采用一定的方法提煉純金屬）合理開發(fā)和利用礦物資源，主要途徑有：1、提高金屬礦物的利用率2、減少金屬的使用量3、加強金屬資源的回收和再利用4、使用其他材料代替金屬材料……………金屬的回收和資源保護回收金屬的意義：（1）節(jié)約礦物資源；（2）節(jié)約能源；（3）減少環(huán)境污染海水水資源的利用海水化學(xué)資源的利用二、海水資源的開發(fā)利用1、從海水中提取淡水——海水淡化

海水淡化的方法主要有蒸餾法、電滲析法、離子交換法等。

海水蒸餾原理示意圖原理：加熱到水的沸點，液態(tài)水變?yōu)樗魵馀c海水中的鹽分離，水蒸汽冷凝得到淡水。2、海水曬鹽（煮海為鹽）

科學(xué)探究：如何證明海帶中有碘離子？海帶提碘：海帶海帶灰溶解過濾灼燒殘渣含I-的溶液稀H2SO4H2O2含I2的溶液含I2的有機溶液萃取化學(xué)方程式：2KI+H2O2+H2SO4===I2+K2SO4+2H2O

思考與交流：

如何將海水中的溴離子轉(zhuǎn)變成溴單質(zhì)？濃縮海水溴單質(zhì)氫溴酸溴單質(zhì)通入Cl2①通入空氣，SO2吸收②通入Cl2③海水蒸發(fā)粗鹽水、重結(jié)晶

精鹽母液Mg(OH)2①MgCl2+Ca(OH)2=Mg(OH)2↓+CaCl2◆從海水中制金屬鎂②

Mg(OH)2+2HCl=MgCl2+H2O③

MgCl2(熔融)===Mg+Cl2

通電鹽酸、濃縮

MgCl2?6H2O

脫水

MgCl2

電解

Mg石灰乳CaO

貝殼水煅燒①②③（1）海水制鹽——生產(chǎn)NaCl

（2）NaCl的水溶液制NaOH

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

2NaCl（熔融）===2Na+Cl2電解2NaCl+2H2O===H2+Cl2+2NaOH電解第二部分資源綜合利用環(huán)境保護三廢:廢氣、廢水、廢渣煤、石油和天然氣仍然是人類使用的主要能源，也是三種重要的化石燃料優(yōu)點:提供能量、化工原料缺點:不可再生、環(huán)境污染無機物(少量)有機物C

元素—大量H、O、N、S等元素

—少量無機鹽等污染環(huán)境COx、NOx、SO2

煙塵煤的組成1、煤的組成及其綜合利用一、煤、石油和天然氣的綜合利用煤的綜合利用煤的干餾煤的氣化煤的液化獲得潔凈的燃料和多種化工原料——物盡其用，保護環(huán)境煤直接作燃料——利用率低并污染環(huán)境煤干餾的產(chǎn)物有哪些？

將煤隔絕空氣加高溫使之分解的過程，叫做煤的干餾。焦?fàn)t煤氣、煤焦油、焦炭煤的干餾在一定條件下把煤中的有機物轉(zhuǎn)化為可燃性氣體的過程。主要反應(yīng)是：C(s)+H2O(g)CO(g)+H2(g)

高溫煤的氣化在一定條件下將煤轉(zhuǎn)化為液體燃料直接液化間接液化煤與氫氣作用生成液體燃料先轉(zhuǎn)化為CO和H2，再在催化劑作用下合成甲醇CO+2H2CH3OH催化劑煤的液化2、天然氣的組成及其綜合利用

天然氣的主要成分是甲烷。

我國的天然氣資源很豐富,但分布很不均勻,為了改善我國東部的能源結(jié)構(gòu),制定了什么計劃？綜合利用：A、燃料——清潔能源B、化工原料：合成氨、生產(chǎn)甲醇、合成兩碳或多碳有機物石油的成分：含烴的混合物按元素來看：碳、氫含量為97%--98%按物質(zhì)來看：烷烴、環(huán)烷烴的混合物

3.3、石油的組成及其綜合利用（1）石油的組成：由多種碳?xì)浠衔锝M成的混合物（2）石油的綜合利用氣態(tài)：石油氣液態(tài)：汽油、煤油固態(tài)：瀝青石油的分餾：將化合物按沸點不同經(jīng)分餾塔分離石油的裂化和裂解：將大分子的重油斷裂再分解為小分子的輕油裂化、裂解反應(yīng)式舉例：4、化石燃料的產(chǎn)品——三大合成材料

塑料、合成橡膠、合成纖維——加成聚合反應(yīng)（即加聚反應(yīng)）方法：將雙鍵改為單鍵，將原來連在不飽和碳原子上的其它原子（或原子團）寫在鏈節(jié)的上方或下方。聚乙烯nCH2＝CH2

[CH2－CH2]n

催化劑聚氯乙烯nCH2＝CH2

[CH2－CH2]n

催化劑ClClnCH2＝CH2

[CH2－CH2]n

催化劑CH3CH3聚丙烯白色污染1、由于合成材料的廣泛應(yīng)用和發(fā)展，一些塑料制品帶來的環(huán)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）廢棄塑料的再利用（如直接作為材料、制作單體和燃料油、制作氣體等）；（2）制造易降解材料；（3）超市塑料袋有償使用。

下列變化屬于物理變化的是（）Ａ、煤的氣化Ｂ、石油的分餾Ｃ、石油的裂解Ｄ、煤的干餾B二、環(huán)境保護與綠色化學(xué)被污染的小河亂扔導(dǎo)致的污染

傳統(tǒng)的化學(xué)工業(yè)給環(huán)境帶來的污染已十分嚴(yán)重，目前世界每年產(chǎn)生的有害廢物達3億噸～4億噸，給環(huán)境造成危害，并威脅著人類的生存。有識之士提出了綠色化學(xué)的號召，并立即得到了全世界的積極響應(yīng)。

綠色化學(xué)的核心就是要利用化學(xué)原理從源頭減少和消除污染。

·綠色化學(xué)又稱環(huán)境友好化學(xué)，它的主要特點是：

1．充分利用資源和能源，采用無毒、無害的原料；

2．在無毒、無害的條件下進行反應(yīng),以減少廢物向環(huán)境排放；3．提高原子的利用率，力圖使所有作為原料的原子都被產(chǎn)品所消納，實現(xiàn)“零排放”4．生產(chǎn)出有利于環(huán)境保護、社區(qū)安全和人體健康的環(huán)境友好的產(chǎn)品。

人類保護傘的洞——臭氧層被破壞空中死神——酸雨全球變暖——溫室效應(yīng)光化學(xué)煙霧無形殺手——居室污染環(huán)境污染的類別：1、大氣污染：來自工業(yè)廢氣，汽車尾氣，生活費器（硫與氮的氧化物，碳氧化物，談氫化物，鹵素化合物，放射性）2、水污染：來自工業(yè)廢水、生活廢水(無機物,重金屬鹽類,營養(yǎng)物有機物,洗滌劑,石油)·水體富營養(yǎng)化（N、P、K、S的化合物）·（生活污水、農(nóng)田排水、化肥、合成洗滌劑、工業(yè)廢水引起藻類、浮游生物暴發(fā)性繁殖——赤潮、水華）

重金屬污染：如汞、鎘、鉛、鉻、砷貓自殺事件——水俁病（汞污染）骨骼畸形變脆——骨痛病（鎘污染）智力發(fā)展隱性殺手——鉛污染3、土壤污染來自工業(yè)垃圾、生活垃圾、廢水、化肥、農(nóng)藥殘留(Cl,P,S)、放射物質(zhì)殘留4、噪聲污染5、輻射污染6、食品污染：

2月02日：國際濕地日

3月