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第一节开发利用金属矿物和海水资源第四章化学与自然资源的开发利用人类最早发现和应用的金属C+2CuO==CO2↑+2Cu高温铜是人类第一种大量使用的金属，结束了漫长的“石器时代”。铜镜汉武帝时铜币先秦刀币在公元前6000年到7000年左右，人类开始迈进了象征古代文明开端的“铜器时代”。资料卡片Cu2(OH)2CO3＝2CuO+H2O+CO2↑孔雀石铜虎头英法联军火烧圆明园，被劫掠到国外的珍贵文物——铜虎头，2000年在香港被拍卖。由中国派员出高价赎回。勿忘国耻：中国还有上百万件珍贵文物流失海外。人类最早是在由天而降的陨石中获得单质铁的，陨石中含铁量高达90%以上。古代阿拉伯人曾传说“天上的金雨落进沙漠里变成了黑色的铁”。济南陨铁新疆陨铁南极洲陨铁一、金属的冶炼人们日常应用的金属材料，多为合金或纯金属，这就需要把金属从矿石中提炼出来，这就是人们常说的金属的冶炼。1.金属冶炼的实质利用氧化还原反应，使金属化合物中的金属阳离子得到电子变成金属原子。即：Mn++ne-M想一想:要使金属矿物转化为金属单质,金属元素的化合价如何变化,发生什么反应?金属活动性顺序KCaNaMgAlZnFeSnPb(H)CuHgAgPtAu金属活动性由强逐渐减弱(1)热分解法(2)热还原法(3)电解法二、金属冶炼的方法的选择快速阅读课本88页内容，找出金属冶炼有多少种方法，分别是什么？适用于金属活动顺序表中的哪些金属?⑴热分解法练习:写出HgO，Ag2O受热分解的化学方程式(适用Hg及其以后的不活泼金属)KCaNaMgAlZnFeSnPb(H)CuHgAgHgAg2HgO＝2Hg+O2↑△2Ag2O＝4Ag+O2↑△⑵热还原法适用于金属活动性顺序表中的中间的多数金属。它是金属冶炼的常用方法。常用的还原剂有：活泼金属、CO、H2、C(焦炭)KCaNaMgAlZnFeSnPb(H)CuHgAgZnFeSnPb(H)Cu铝热反应2Al+Fe2O32Fe+Al2O3高温反应现象：剧烈反应，发出强光，纸漏斗被烧穿，沙子上落有黑色铁珠。注意：镁条、氯酸钾的作用：引燃剂铝热反应的应用焊接钢轨｛冶炼(高熔点的金属)3MnO2+4Al═3Mn+2Al2O3高温Cr2O3+2Al═2Cr+Al2O3高温请写出MnO2、Cr2O3、分别与Al反应的化学方程式Fe2O3＋3CO2Fe＋3CO2高温⑶电解法在金属活动性顺序中，K、Na、Ca、Mg、Al等几种金属的还原性很强，这些金属的阳离子难得电子，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。KCaNaMgAlZnFeSnPb(H)CuHgAgPtAuKCaNaMgAl2NaCl(熔融)═2Na+Cl2↑电解练习:写出电解MgCl2、Al2O3的化学方程式MgCl2═Mg+Cl2↑电解(熔融)2Al2O3═4Al+3O2↑电解(熔融)冰晶石KCaNaMgAlZnFeSnPb(H)CuHgAgPtAu金属单质的还原性减弱，金属离子的氧化性增强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小结(1)为什么不同的金属的冶炼方法不同?(2)为什么人类使用铁器比使用铜器晚?1、金属回收的意义⑴节约矿物资源；⑵节约能源；⑶减少环境污染。2、回收废旧金属的利用湿法炼铜:Fe+CuSO4＝FeSO4+Cu火法炼铜:Cu2S+O2＝2Cu+SO2高温返回海水蒸馏原理示意图1、海水淡化原理：加热到水的沸点，液态水变为水蒸汽与海水中的盐分离，水蒸汽冷凝得到淡水如何用海水制备淡水？•海洋中的化学资源的提取和检验提取海带中的碘元素得到单质碘思考与归纳燃烧加水加热溶解过滤稀硫酸过氧化氢溶液CCl4蒸馏海带灰海带悬浊液滤液碘水碘的CCl4溶液单质碘操作1操作2操作3操作4操作5试剂1试剂2萃取分液生物富集海水思考交流：如何将海水中的溴离子转变成溴单质？1、推测海水提溴的步骤和实验装置；2、写出相关的化学方程式。浓缩海水溴单质氢溴酸单质溴通入Cl2①通入空气，SO2吸收②通入Cl2③一位遇上海难的水手，随着木排在海上漂流。他用完了淡水，感到异常口渴，但他不喝海水，因为他知道海水会致命。原因是（）A、海水有苦涩味，根本喝不下去B、海水中含有多种盐，能使肠胃腐烂致人死亡C、海水中有许多微生物，有些微生物能致人死亡D、海水会造成人体水分从血液和组织内脱离出来，进入肠胃中，使人脱水死亡想一想、猜一猜D第二节资源综合利用环境保护一、煤、石油、天然气的综合利用2020年7月11日星期六学科网煤的组成：复杂的混合物，含有C、H、O、N、S等元素。煤的干馏实验装置图实验装置1实验装置22、煤的综合利用（1）煤的干馏①煤的干馏原理：把煤隔绝空气加强热使它分解的过程。煤——由有机物和少量无机物组成的复杂混合物。（CHONS等）1：煤的干馏干馏——隔绝空气加强热，使之发生化学反应的过程。煤干馏焦炉气粗氨水煤焦油焦炭H2CH4C2H4COH2S等NH3.H2ONH4+苯甲苯二甲苯酚萘等沥青分馏C分馏是物理变化，干馏是化学变化。如煤中不含有煤焦油，干馏后才得到。对比理解记忆：焦炉气：H2CH4C2H4CO水煤气：CO和H2液化石油气：C3~C5烃C(s)+H2O(g)CO(g)+H2(g)高温水煤气CO(g)+2H2(g)CH3OH(l)催化剂液化：3.煤的液化（化学变化）直接液化——使煤与H2作用生成液体燃料。间接液化——先将煤转化为CO和H2,在催化合成CH3OH。2.煤的气化：把煤中的有机物转化为可燃气体的过程。属于化学变化。学科网☆知识运用：煤的气化和液化1)为了减少煤的燃烧对环境的污染可采取的措施是：①.②.改进煤的燃烧技术、改善煤的排烟设备；设法把煤转化成清洁的燃料2)是使煤转化为清洁能源的有效途径，同时煤的也得到了提高。煤的气化和液化燃烧热效率C(s)+H2OCO(g)+H2(g)高温由煤先制CO和H2，然后再制甲醇，这个过程属于。煤的气化和液化CO(g)+2H2(g)CH3OH(l)催化剂二、石油(混合物）——主要成分烷烃、环烷烃和芳香烃。1：石油的分馏——利用各组分沸点不同，进行多级蒸馏的过程。（物理变化、得馏分）溶剂油C5～C8汽油C5～C11航空煤油C10～C15煤油C11～C16柴油C15～C18重油：C18以上的烷烃（润滑油、石蜡、沥青)重油:C18以上的烷烃，石蜡主要由正构烷烃CnH2n+2组成。碳原子数一般为22-36，主要为22烷28烷分馏得到的汽油，主要是各种烷烃，分馏汽油能使高锰酸钾溶液褪色，不能使溴水褪色比较蒸馏、分馏、干馏蒸馏分馏干馏操作过程原理目的加热和冷凝加热和冷凝隔绝空气加强热物理变化物理变化复杂的物理变化和化学变化分离精炼加工煤2：石油的裂化——化学变化，大分子转化为小分子。裂化目的：提高汽油的产量(主要)，和质量.含热裂化和催化裂化裂解：深度裂化。(化学变化).目的：获得化工产品--三烯三烯：乙烯，丙烯，1，3丁二烯催化剂苯甲苯提高汽油的质量分馏得到的汽油，主要是各种烷烃，分馏汽油能使高锰酸钾溶液褪色；不能使溴水褪色。裂化或裂解汽油中含有烯烃，能使高锰酸钾溶液褪色。能使溴水褪色。☆工业上乙烯的主要生产方法是。石油的裂解重整：把直链烃的分子结构转化成芳香烃或具有支链的烷烃异构体。学科网☆石油的裂化与裂解1）对石油进行裂化和裂解的主要目的是什么？2）何谓的裂化？在一定条件下，把相对分子质量大、沸点高的烃断裂为相对分子质量小、沸点低的烃的过程。3）裂解：裂解又叫深度裂化，更高温度下的裂化叫裂解（7000C～8000C或更高温度）---目的获取三烯☆工业上乙烯的主要生产方法是。石油的裂解注意：分馏汽油，主要是各种烷烃，分馏汽油能使高锰酸钾溶液褪色(环烷烃)；不能使溴水褪色。裂化或裂解汽油中含有烯烃，能使高锰酸钾溶液褪色，能使溴水褪色。5）重整：把直链烃的分子结构转化成芳香烃或具有支链的烷烃异构体。提高汽油的质量为了获得更多的轻质油（或为了提高汽油的产量）①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催化剂以煤、石油和天然气为原料生产合成材料加聚反应•聚合反应：由相对分子质量小的化合物分子互相结合成相对分子质量大的高分子的反应。•此反应属于乙烯的加成反应，所以这种聚合反应又叫加成聚合反应，简称加聚反应。塑料、合成橡胶、合成纤维综合利用的意义：物尽其用、保护资源，创造出更多产品催化剂nCH2=CH-CH3nCH2=CH[CH2-CH]n催化剂ClCl[CH2-CH]nCH3(讨论1)写出加聚合成下列高分子的化学方程式：1聚乙烯2聚氯乙烯3聚丙烯4.聚苯乙烯催化剂nCH2=CH[CH2-CH]nPVC塑料nCH2=CH2催化剂[CH2—CH2]n（单体）（链节）(n为聚合度)加成聚合反应（加聚反应）缩合聚合反应（缩聚反应）单体间（小分子）相互反应而成高分子化合物，同时还生成小分子（如水、氨等分子）的反应。见资料卡片环境保护与绿色化学北大校园2010年3月北京沙尘暴死鱼事件美人已远去，现代版的“沉鱼落雁闭月羞花”让我们看到了现实中环境的不堪，甚至重重地敲响了环境保护的警钟！全球面临的十大环境问题4.土地沙漠化3.臭氧层破坏1.酸雨污染6.水环境污染与水资源危机5.森林面积减少2.温室效应或气候变暖7.水土流失8.城市垃圾成灾9.大气环境污染10.物种灭绝与生物多样性锐减酸雨的形成乐山大佛遭受酸雨腐蚀温室效应北极熊的无奈臭氧空洞南极上空出现的臭氧层空洞臭氧层好比是地球的“保护伞”，阻挡了太阳99%的紫外线辐射,具有保护地球上生物免遭紫外线过量辐射的作用。家用冰箱中的制冷剂（氟氯代烷）和汽车尾气中的氮氧化物在破坏臭氧层中的反应中起着催化剂的作用。其原理为：Cl+O3=ClO+O2ClO+O=O2+Cl总反应：O3+O=2O2臭氧层的保护为了保护臭氧层，国际社会要求各国减少并逐步禁止氟氯烃等消耗臭氧层的物质的排放，发达国家要求到2000年停止使用氟氯烃，发展中国家则在2016年冻结使用，2040年淘汰；并组织人力物力研制新型的制冷系统。水华这种由于水体中植物营养物质过多蓄积而引起的污染叫做水体的富营养化。当水体发生富营养化时，由于缺氧，致使大多数水生动、植物不能生存。它们的遗骸在水底腐烂沉积，使水质不断恶化，影响渔业生产，并通过食物链危害人体健康。由于含N、P的物质在分解的过程中，大量消耗溶解在水中的氧，并产生大量的养分，使藻类和其他浮游生物大量繁殖。由于占优势的浮游生物的颜色不同，使水面呈现蓝色、绿色、红色等。这种现象在江河、湖泊中出现称为“水华”，在海湾出现叫做“赤潮”。P——来自含磷洗涤剂和农业滥用磷肥等；N——来自蛋白质和农业滥用氮肥等；水体富营养化-----赤潮(海湾出现)水华(江河、湖泊中出现)。5.水体富营养化•起因:大量使用氮肥、磷肥、含磷洗涤剂,生活污水中常含有过量的N、P等营养物质.这些物质流入湖泊、海湾,使海水中富集N、P等植物营养物质.•危害:引起藻类及其他浮游生物迅速繁殖.这些生物集中在水层表面进行光合作用释放O2,使表层海水溶解氧达饱和,从而阻止了大气中的O2溶入海水,而大量死亡的海藻在分解时却要消耗水中的O2,使水中含氧量急剧减少,使鱼类死亡水华水华是淡水中的一种自然生态现象，是由于水的富营养化引起藻类（如蓝藻、绿藻、硅藻等）的迅猛生长，水一般呈蓝色或绿色。淡水中“水华”造成的最大危害是：饮用水源受到威胁，藻毒素通过食物链影响人类的健康，蓝藻“水华”的次生代谢产物MCRST能损害肝脏，具有促癌效应，直接威胁人类的健康和生存。白色污染•起因:废弃塑料制品垃圾难于被生物降解,如一次性使用聚苯乙烯杯、盒等所带来的污染.•危害:此材料可破坏土壤结构,影响市容卫生,且焚烧时产生一级致癌物二垩英.•目前一次性塑料制品逐步被”绿色制品”——聚乳酸代替,这种物质可60天自行降解为CO2和H2O•绿