搜索
第四章化学与自然资源的开发利用●开发利用金属矿物和海水资源●资源综合利用环境保护在自然界中，除了等极少数金属外，绝大多数金属都以化合态存在。1.金属在自然界的存在一、金属矿物的开发利用2．金属冶炼的实质:金属的冶炼过程就是把金属从化合态还原为游离态的过程。即：Mn++ne-=M3．金属冶炼的方法：有、、、等。KCaNaMgAlZnFeSnPb(H)CuHgAgPtAu电解法热还原法热分解法物理方法金属活动性顺序与金属的冶炼方法：（C、CO、H2、Al等）金、铂物理富集法电解法热还原法热分解法4．金属的回收和资源保护(1)意义：节约矿物资源，减少环境污染，节约能源。(2)主要途径：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等。工业上用电解法冶炼Na、Mg、Al的化学方程式分别为：MgCl2(熔融)Mg+Cl2↑电解2NaCl(熔融)2Na+Cl2↑电解2Al2O3(熔融)4Al+3O2↑冰晶石电解2.冶炼金属常用以下几种方法：①以C、CO或H2作还原剂还原。②以较活泼金属Na、Mg等还原；③利用铝热反应原理用Al还原；④电解法；⑤热分解法。下列金属各采用哪种方法还原最佳：(1)Fe、Zn、Cu等中等活泼金属_____________；(2)Na、Mg、Al等活泼或较活泼金属__________；(3)V、Cr、Mn、W等不活泼金属__________；(4)K、Rb、Cs、Ti等金属通常还原方法是___________。1．金属材料在日常生活以及生产中有着广泛的运用。下列关于金属的一些说法不正确的是()①合金的性质与其组成金属的性质不完全相同②火烧孔雀石[Cu2(OH)2CO3]也属还原法③金属冶炼的本质是金属阳离子得到电子变成金属原子④工业上金属Mg、Al都是用电解熔融氯化物制得的⑤越活泼的金属越难冶炼A.①②③B.只有④C.④⑤D.②③④B【练习】①④③②二、海水资源的开发利用1．海水水资源的利用(1)方向：主要包括海水的淡化和直接利用海水进行循环冷却等。(2)海水淡化方法：主要有、、等。蒸馏法电渗析法离子交换法2．海水化学资源的开发利用(1)氯碱工业①电解NaCl溶液：产物制盐酸、纯碱、漂白剂。②电解熔融NaCl：(2)海水中提取镁、钾、溴、碘。(3)海水中提取铀和重水用于核能的开发。(4)新型能源潮汐能、波浪能等的开发利用。2NaCl+2H2O2NaOH+H2↑+Cl2↑电解电解从海水中制金属镁海水化学资源的开发利用（主要以MgCl2和MgSO4的形式存在）海水蒸发粗盐水、重结晶精盐贝壳CaO石灰乳煅烧水①MgCl2+Ca(OH)2=Mg(OH)2↓+CaCl2②Mg(OH)2+2HCl=MgCl2+H2OMgCl2(熔融)Mg+Cl2↑电解③脱水浓缩盐酸②电解③①母液Mg(OH)2MgCl2•6H2OMgCl2Mg从海水中提取溴浓缩海水①通Cl2②鼓入热空气或H2O（g)Br2③吸收塔SO2富集溴HBr+H2SO4④通Cl2Br2①2Br-+Cl2=2Cl-+Br2③Br2+SO2+2H2O=2HBr+H2SO4④2HBr+Cl2=2HCl+Br2空气吹出法从海带中提取碘海带①溶解②滴加稀H2SO4酸化，再加H2O2含碘(I-)的水溶液晒干灼烧海带灰过滤含I2的溶液淀粉溶液变蓝2H++2I-+H2O2=I2+2H2O【实验题】某化学研究性学习小组为了解从工业溴中提纯溴的方法，查阅了有关资料：Br2的沸点为59℃，微溶于水，有毒性和强腐蚀性。他们参观生产过程后，绘制了如下装置简图：请你参与分析讨论：①图中仪器B的名称：；②整套实验装置中仪器连接均不能用橡胶塞和橡胶管，其原因为_______________；③实验装置气密性良好，要达到提纯溴的目的，操作中如何控制关键条件：_____________________________________；④C中液体产物颜色为________，为除去该产物中仍残留的少量Cl2，可向其中加入NaBr溶液，充分反应后，再进行的分离操作是_________。冷凝管Br2腐蚀橡胶控制温度计b的温度，并收集59℃时的馏分深红棕色分液(或蒸馏)三、煤、石油和天然气的综合利用(1)煤的组成：有机物和少量无机物组成的复杂，主要含有等元素。1．煤的综合利用混合物(2)煤的综合利用C、H、O、N、S①煤的干馏煤的干馏指将煤的过程，工业上也叫。隔绝空气加强热使之分解煤的焦化煤的干馏产物：焦炉煤气、煤焦油、焦炭。②煤的气化：将煤中的有机物转化为的过程。③煤的液化直接液化：让煤与作用生成液体燃料。主要反应是：C(s)+H2O(g)CO(g)+H2(g)高温可燃性气体氢气间接液化：先把煤转化为，再在催化剂作用下合成等液体燃料。一氧化碳和氢气甲醇2．天然气的综合利用(2)作为化工原料主要用于合成。(1)主要成分是，是一种清洁的化石燃料和重要的化工原料。CH4NH3和CH3OH3．石油的综合利用(1)石油的成分：多种组成的混合物（主要物质为、、），所含元素以为主。多种碳氢化合物烷烃环烷烃芳香烃C、H(2)石油的分馏：利用原油中各组分不同，将复杂混合物分离成较简单和更有用的混合物的过程。沸点（3）石油的催化裂化：在催化剂作用下，将含碳原子较多、沸点较高的烃断裂为含碳原子较少、沸点较低的汽油等。C16H34C8H18+C8H16催化剂加热、加压十六烷辛烷辛烯（4）石油的裂解：用比裂化更高的温度使长链的烃分子断裂成碳原子数较少的气态烃分子和少量的液态烃，获取有机化工原料，如乙烯、丙烯、甲烷等。C4H10C2H6+C2H4催化剂加热、加压丁烷乙烷乙烯C4H10CH4+C3H6催化剂加热、加压丁烷甲烷丙烯C8H18C4H10+C4H8催化剂加热、加压辛烷丁烷丁烯（5）石油的催化重整：通过催化重整，使链状烃转化为环状烃，如苯或甲苯。(1)酸雨：；(2)温室效应：；(3)光化学烟雾：；(4)臭氧层破坏：；(5)赤潮、水华：。四、环境保护与绿色化学1．环境保护(1)工业三废指废水、废气、废渣。(2)环保措施：回收利用、达标排放、研制可降解塑料。【思考】几种常见的环境污染的“罪魁祸首”SO2及NOxCO2NOx及碳氢化合物NOx及氟氯烃含氮、磷的大量污水2．绿色化学①核心内容：利用化学原理从源头上减少和消除工业生产对环境的污染。②原子经济：反应物的原子全部转化为期望的最终产物，这时原子利用率为100%。③原子利用率=期望产物的总质量/生成物的总质量【练习】1.在“绿色化学”工艺中，理想状态是反应物中的原子全部转化为目标产物，即原子利用率为100%。在下列反应类型中：①置换反应；②化合反应；③分解反应；④取代反应；⑤加成反应；⑥消去反应；⑦加聚反应。能体现这一原子经济性原则的是。②⑤⑦2.为了减少大气污染，许多城市推广汽车使用清洁燃料。目前使用的清洁燃料主要有两类，一类是压缩天然气（CNG），另一类是液化石油气（LPG）。这两类燃料的主要成分是（）A.碳水化合物B.碳氢化合物C.氢气D.醇类BDC3．下列关于石油加工的叙述中，不正确的是（）A．石油在催化剂的作用下加热，可以使链状烃转化为环状烃（如苯、甲苯）B．石油裂化的主要目的是提高汽油等轻质油的产量C．裂化汽油和直馏汽油的一个重要区别是分子中含有碳碳双键D．石油分馏所得的馏分是一种具有固定熔沸点的纯净物4．下列变化属于化学变化，且产物中兼有气体、液体、固体的是（）A．石油分馏B．石油裂解C．煤的干馏D．煤的气化6.第28届国际地质大会提供的资料显示，海底蕴藏着大量的天然气水合物，俗称“可燃冰”，1体积“可燃冰”可贮藏100～200体积的天然气。“可燃冰”是一种晶体，晶体中平均每46个H2O分子构建成8个笼，每个笼内可容纳1个CH4分子或1个游离的H2O分子。若晶体中每8个笼有6个容纳了CH4分子，另外2个笼被游离的H2O分子填充，“可燃冰”的平均组成可用下列的化学式表示（）A．3CH4·H2OB．CH4·3H2OC．CH4·6H2OD．CH4·8H2O5．下列物质既能够使溴的四氯化碳溶液褪色，又能够使酸性高锰酸钾溶液褪色的是（）A．乙烯B．聚乙烯C．石油裂化气D．水煤气ACD