學(xué)第八章化學(xué)與可持續(xù)發(fā)展第一節(jié)自然資源的開發(fā)利用【學(xué)習(xí)目標(biāo)】1.了解金屬在自然界中的存在形式；2.掌握活潑性順序不同的金屬冶煉的一般方法；3.熟悉鋁熱反應(yīng)的工作原理。第一課時(shí)

金屬礦物的開發(fā)利用金礦

Au鉑礦Pt一、金屬礦物的開發(fā)利用1.存在形態(tài)（1）金屬元素中，極少數(shù)以游離態(tài)形式存在。

白云石CaMg[CO3]2

菱鎂礦MgCO3黃銅礦CuFeS2鋁土礦Al2O3

（2）絕大多數(shù)以化合態(tài)形式存在。（3）在地殼中，含量最高的金屬元素是

，其次是____。AlFeMn＋＋ne－==M2.金屬冶煉的原理(1)原理（還原反應(yīng)）(2)實(shí)質(zhì)將金屬?gòu)幕衔镏衉______出來(lái)。還原在我國(guó)使用最早的金屬是？Al是地殼中含量最高的金屬元素？為什么近兩百年才被廣泛使用？SnFeZnAlMgPbCuHgAgPtAuCaNaK物理方法①富集法：適用于極不活潑的金屬的冶煉如

PtAu淘金原理：金的密度比沙大《浪淘沙》-劉禹錫千淘萬(wàn)漉雖辛苦，吹盡狂沙始到金。美人首飾侯王印，盡是沙中浪底來(lái)。

3.金屬冶煉方法物理方法SnFeZnAlMgPbCuHgAgPtAuCaNaK熱分解法物理方法②熱分解法：適用于不活潑的金屬冶煉如

Hg

Ag2HgO==

2Hg+O2↑2Ag2O==4Ag+O2↑古代煉丹術(shù)家葛洪，曾經(jīng)在他的著作《抱樸子》中記載有“丹砂燒之成水銀”。HgS==Hg+S化學(xué)方法SnFeZnAlMgPbCuHgAgPtAuCaNaK熱還原法熱分解法物理方法③

熱還原法：適用于中等活潑的金屬冶煉常用的還原劑一般選用

C、CO、H2及較活潑金屬如Al等初中已經(jīng)學(xué)過(guò)的高爐煉鐵和氫氣還原氧化銅。Fe2O3+3CO===2Fe+3CO2

高溫CuO+H2

===Cu+H2O高溫鋁熱反應(yīng)：Fe2O3+2Al====Al2O3+2Fe高溫SnFeZnAlMgPbCuHgAgPtAuCaNaK電解法熱還原法熱分解法物理方法④

電解法：適用于非?；顫姷慕饘僖睙扢gCl2(熔融)====Mg+Cl2↑電解2Al2O3(熔融)====4Al+3O2↑電解冰晶石2NaCl(熔融)====2Na+Cl2↑電解能否用MgO？1、能否用AlCl3？2、冰晶石的作用？適用于活潑金屬的冶煉，煉得的金屬純度高，耗電量大，生產(chǎn)成本高。熔融物屬于離子化合物。物質(zhì)MgOAl2O3MgCl2AlCl3熔點(diǎn)/oC28522054714190（以分子形式存在）沸點(diǎn)/oC360029801412180Fe＋CuSO4===FeSO4＋Cu4.其他金屬的冶煉西漢《淮南萬(wàn)畢術(shù)》有“曾青得鐵，則化為銅”的記載。用礦(硫化礦，主要成分為Cu2S)二百五十籮……入大旋風(fēng)爐，連烹(灼燒)三日三夜，方見成銅?！鳌り懭荨遁膱@雜記》火法煉銅濕法煉銅①②鋁熱反應(yīng)Fe2O3+2Al===2Fe+Al2O3高溫發(fā)強(qiáng)光—放大熱—出鐵水。一些活潑的金屬也可以作為還原劑，將相對(duì)不活潑的金屬?gòu)钠浠衔镏兄脫Q出來(lái)。

常用來(lái)冶煉高熔點(diǎn)金屬（如：Fe、Cr、Mn、W、V）等。現(xiàn)象：①冶煉高熔點(diǎn)的金屬②焊接鋼軌鋁熱反應(yīng)的應(yīng)用Al和Fe2O3：鋁熱劑氯酸鉀：助燃劑，提供高溫

鎂條：助燃劑

鋁熱反應(yīng)3MnO2+4Al===3Mn+2Al2O3高溫Cr2O3+2Al===2Cr+Al2O3高溫請(qǐng)寫出Al與MnO2

、Cr2O3、V2O5的鋁熱反應(yīng)方程式

3V2O5+10Al===6V+5Al2O3高溫【思考與討論】

計(jì)算表明，生產(chǎn)1mol鋁消耗電能至少為1.8×106J；回收鋁質(zhì)飲料罐得到鋁與從鋁土礦制鋁相比，能耗僅為前者的3%~5%。通過(guò)對(duì)上述數(shù)據(jù)的分析和對(duì)比，你想到了什么？請(qǐng)將你的想法和同學(xué)交流。金屬鋁的回收與利用二、合理利用金屬資源2.合理開發(fā)和利用礦物資源，可采取哪些方式？（1）提高金屬礦物的利用率；（2）開發(fā)環(huán)保高效的金屬冶煉方法（3）防止金屬的腐蝕;（4）加強(qiáng)廢舊金屬回收和再利用；（5）尋找金屬替代品。（1）節(jié)約礦物資源；（2）減少環(huán)境污染1.回收金屬的意義：(1)在自然界中金屬元素都以化合態(tài)的形式存在(

)(2)利用化合物冶煉金屬時(shí)，金屬元素一定發(fā)生還原反應(yīng)(

)(3)越活潑的金屬元素，人類利用的越晚(

)(4)用熱還原法冶煉金屬時(shí)，可以用H2將Mg從化合物中還原出來(lái)(

)(5)鋁熱反應(yīng)的本質(zhì)是用鋁將比鋁活潑性弱的金屬?gòu)钠浠衔镏兄脫Q出來(lái)(

)(6)可以通過(guò)電解飽和食鹽水的方法獲取金屬鈉(

)(7)可以通過(guò)電解熔融的MgO和AlCl3來(lái)制備金屬M(fèi)g、Al(

)1.針對(duì)訓(xùn)練×√√×√××電解飽和食鹽水：2NaCl＋2H2O2NaOH＋H2↑＋Cl2↑2.在冶金工業(yè)上,①均能用熱還原法制得的一組金屬是(

)。A.Na、Mg、AlB.Na、Zn、FeC.Zn、Fe、CuD.Mg、Al、Zn、Fe②常采用電解法冶煉的金屬是（

）A.FeB.CuC.AlD.Ag③可用熱分解法就可能制得的金屬有（

）A.CuZnB.CaKC.AgHgD.NaAlCCC小結(jié)金屬冶煉本質(zhì)方法Mn＋＋ne－===M，即金屬元素由化合態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)橛坞x態(tài)的過(guò)程電解法：活潑金屬（K、Ca、Na、Mg、Al）熱還原法：中等活潑金屬（Zn、Fe、Sn、Pb、Cu）熱分解法：不活潑金屬（Hg、Ag）其他方法：如物理法淘金、鋁熱反應(yīng)等金屬利用合理開發(fā)和利用金屬資源：提高礦物利用率；開發(fā)環(huán)保高效冶煉方法；防止金屬的腐蝕；回收和再利用等金屬礦物的開發(fā)利用課堂小結(jié)謝謝大家！金屬，點(diǎn)亮現(xiàn)代生活便捷之光。

化學(xué)，使生活更美好！分散性廣闊性海水中水的儲(chǔ)量約為1.3×109

億噸，占地球總水量97%元素種類很多，總計(jì)含有80多種元素許多元素的富集程度很低（金總含量1x106t而1t海水僅含1x10-4t）多樣性地球表面海洋面積占到71%，海洋是人類千萬(wàn)年來(lái)取之不盡、用之不竭的巨大資源寶庫(kù)。其中的水資源和其他化學(xué)資源具有十分巨大的開發(fā)潛力。二、海水資源的開發(fā)利用1.海水淡化的方法海水水資源的利用海水淡化目的：從海水中提取淡水方法：蒸餾法、離子交換法、電滲析法海水循環(huán)冷卻①蒸餾法的歷史最久。(1)主要儀器：A：

；B：直形冷凝管；C：

。(2)冷凝水的流向：

口進(jìn)，

口出。(3)A中加入碎瓷片的目的是

。蒸餾燒瓶錐形瓶ab防止液體暴沸②電滲析法在電場(chǎng)的作用，強(qiáng)行將離子向電極處吸引，使電極中間部位的離子濃度大為下降，從而制得淡水的。③離子交換法陽(yáng)離子交換樹脂:HR+Na+=NaR+H+陰離子交換樹脂:ROH+Cl—=RCl+OH—H++OH-=H2O2.

海水中提取NaCl海水曬鹽海水鹽田飽和食鹽水粗鹽風(fēng)吹日曬水分蒸發(fā)結(jié)晶粗鹽不溶性雜質(zhì)

可溶性雜質(zhì)（Ca2+、Mg2+、SO4）2-—過(guò)濾法—化學(xué)沉淀法→過(guò)濾法→結(jié)晶法NaCl綜合利用氯堿工業(yè)制Na和Cl2制鹽酸制漂白劑侯氏制堿法2NaCl+2H2OH2

+Cl2

+2NaOH

電解2NaCl(熔融)

2Na+Cl2

電解H2

+Cl22HCl

點(diǎn)燃Cl2+2NaOH=NaCl+NaClO+2H2ONaCl+H2O+NH3

+CO2=NaHCO3↓+NH4Cl2NaHCO3=Na2CO3+CO2↑+H2O△【

海水中NaCl的綜合利用】3.

海水中提Br2地球上99%的溴以Br－形式存在于海水中，被稱為“海洋元素”。溴及其化合物被廣泛應(yīng)用，如含溴阻燃劑、殺蟲劑溴甲烷、感光劑溴化銀、藥物合成中間體、染料等。濃縮海水產(chǎn)品溴HBr溴水通入Cl2加SO2通入空氣通入Cl2溴氧化吹出吸收蒸餾吹出法提取海水中的Br2工藝流程:[思考和討論]每一環(huán)節(jié)的作用，寫出主要反應(yīng)的離子方程式。MgCl2+Ca(OH)2Mg(OH)2↓+CaCl2Mg(OH)2+2HClMgCl2+2H2OMgCl2(熔融)Mg+Cl2↑通電上述轉(zhuǎn)化過(guò)程中發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)主要有：4.

海水中提鎂海帶海帶灰浸泡過(guò)濾灼燒殘?jiān)琁-的溶液稀H2SO4

、H2O2含I2的溶液含I2的有機(jī)溶液萃取氧化蒸餾晶體碘2H++2I-+H2O2=I2+2H2O方程式？5.

海水中提碘【總結(jié)】煤、石油和天然氣的綜合利用煤石油天然氣三、煤、石油和天然氣的綜合利用人類面臨的生存問題：人口危機(jī)、資源危機(jī)、環(huán)境危機(jī)1.煤的組成煤物質(zhì)組成：

和

組成的復(fù)雜混合物元素組成：主要為

，還含有少量

等元素有機(jī)物少量無(wú)機(jī)物CH、O、N、S2.煤的綜合利用①干餾定義：將煤

使之分解的過(guò)程主要產(chǎn)品：

、

、

、

、______隔絕空氣加強(qiáng)熱焦?fàn)t氣粗氨水粗苯煤焦油焦炭一、煤的綜合利用(化學(xué)變化)②氣化定義：將煤轉(zhuǎn)化為

的過(guò)程主要反應(yīng)：________________________可燃性氣體③液化直接液化：使煤與氫氣作用生成__________間接液化：煤______________等C＋H2O(g)CO＋H2CO和H2甲醇液體燃料水煤氣褐煤泥煤無(wú)煙煤

化學(xué)變化2.天然氣的綜合利用(1)天然氣的主要成分：甲烷(2)天然氣的用途：1.主要成分：_____清潔_______化工原料：合成

和生產(chǎn)

，合成兩個(gè)或多個(gè)碳原子的

等CH42.綜合利用氨

甲醇能源有機(jī)化合物二、天然氣的綜合利用天然氣水合物可燃冰3.石油的綜合利用(1)石油的組成石油是由

組成的混合物，沒有固定的熔、沸點(diǎn)，只能在一定溫度范圍內(nèi)熔化或汽化。多種碳?xì)浠衔?.石油的組成：由多種

組成的混合物碳?xì)浠衔锶?、石油的綜合利用石油——工業(yè)的血液物理性質(zhì)：黑色或深棕色粘稠狀液體，有特殊氣味，比水輕，不溶于水，沒有固定沸點(diǎn)。2.石油的綜合利用：利用石油中各組分

不同進(jìn)行分離①分餾原理產(chǎn)品常壓：石油氣、

、

、

、重油減壓：柴油、燃料油、石蠟、潤(rùn)滑油、瀝青沸點(diǎn)汽油

煤油

柴油②裂化目的：提高

的產(chǎn)量原理：汽油C16H34十六烷C8H18辛烷＋C8H16辛烯（物理變化）（化學(xué)變化）④催化重整目的：使

轉(zhuǎn)化為_______產(chǎn)品：

或

等化工原料鏈狀烴