第12章 化学与自然资源的开发利用课件

,第十二章化学与自然资源的开发利用,2011高考导航,1.了解金属矿物的开发和利用。2了解海水的综合利用，了解化学学科对自然资源的利用。3了解煤、石油和天然气等综合利用的意义。4了解化学对废旧物资再生与综合利用的作用。5了解生活废弃物处理的方法，“白色污染”的危害及防治方法。,2011高考导航,1.金属的通性、金属冶炼的一般原理。2海水的综合开发与利用，尤其是Mg、Br2、Cl2的提取和生产工艺流程。3煤的综合利用和石油炼制的原理及产物。,2011高考导航,4聚合反应的原理、应用以及高分子化合物的特征、性质。5绿色化学和环境保护的相关知识。,基础知识梳理,一、金属矿物的开发利用1金属在自然界中的存在在自然界中，除了等极少数金属外，绝大多数金属都以存在。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：Mnne=M(写反应通式)。,金、铂,化合态,基础知识梳理,3金属冶炼的方法(1)热分解法用加热分解氧化物的方法可制取Hg、Ag，化学方程式分别为：,基础知识梳理,(2)热还原法,基础知识梳理,(3)电解法制取Na、Mg、Al等活泼金属使用电解冶炼的方法，化学方程式分别为：,基础知识梳理,4金属的回收和资源保护(1)废旧金属最好的处理方法是。(2)回收利用废旧金属的意义是节约矿物资源、减少环境污染、节约能源。,回收利用,基础知识梳理,(3)合理开发和利用金属矿物资源，有效地使用金属产品、材料，主要的途径有：提高金属矿物的利用率；减少金属的使用量；加强金属资源的回收和再利用；使用其他材料代替金属材料等。,基础知识梳理,二、海水资源的开发利用1水资源的利用海水的淡化方法主要有、和。2化学资源的开发利用(1)以食盐为原料的工业、工业、工业、工业等。(2)核能原料和的开发利用。(3)潮汐能、波浪能的开发利用。,蒸馏法,电渗,析法,离子交换法,氯碱,溴,镁,钾,铀,重水,基础知识梳理,三、煤、石油、天然气的综合利用1煤的综合利用(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。(2)煤的综合利用煤的干馏,混合物,O、N、S,C、H、,基础知识梳理,煤的干馏指将煤使之分解的过程，工业上也叫。,隔绝空气加强热,煤的焦化,基础知识梳理,煤的气化将煤中的有机物转化为可燃性气体的过程，主要反应方程式：。,基础知识梳理,煤的液化直接液化：让煤与作用生成液体燃料。间接液化：先把煤转化为，再在催化剂作用下合成甲醇等液体燃料。,氢气,碳和氢气,一氧化,基础知识梳理,2石油的综合利用(1)石油的成分：多种组成的混合物，所含元素以为主。(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。,碳、氢化合物,C、H,沸点,基础知识梳理,子数少、沸点较低的烃,含碳原,基础知识梳理,基础知识梳理,煤的干馏与石油的分馏有何区别？【思考提示】煤的干馏是在隔绝空气加强热的条件下发生的复杂的物理变化和化学变化的过程，而石油的分馏是根据沸点不同将石油中各成分分离开的过程，是物理变化。,思考,基础知识梳理,3天然气的综合利用(1)主要成分是，是一种清洁的化石燃料和重要的化工原料。(2)合成NH3和CH3OH以甲烷、水和空气制NH3的方程式分别为：,CH4,基础知识梳理,4三大合成材料(1)三大合成材料：塑料、合成橡胶、合成纤维。,基础知识梳理,四、环境保护与绿色化学1环境保护(1)三废指。(2)环保措施：回收利用、达标排放、研制可降解塑料。2绿色化学(1)核心是利用化学原理从源头上减少和消除工业对环境的污染。(2)原子经济性：反应物的原子全部转化为期望的最终产物，即原子利用率为。,废水、废气、废渣,100%,课堂互动讲练,1金属活动性顺序与金属冶炼方法的关系,课堂互动讲练,课堂互动讲练,2.铝热反应(1)原理：铝将金属氧化物中化合态的金属还原为金属单质。(2)反应特点高温条件；剧烈燃烧，放出大量的热；新生成的液态金属单质易与Al2O3(固态)分离。,课堂互动讲练,(3)引燃剂和铝热剂引燃剂：镁条、氯酸钾。铝热剂：铝粉和金属氧化物(Fe2O3、Cr2O3、V2O5等)组成的混合物。(4)应用：铝热反应常用于冶炼难熔金属如V、Cr、Mn等，焊接钢轨等。,课堂互动讲练,冶炼金属一般有下列四种方法：焦炭法；水煤气(或H2、CO)法；活泼金属置换法；电解法。这四种方法在工业上均有应用。古代有：()火烧孔雀石炼铜；()湿法炼铜。现代有：()铝热法炼铬；()从光卤石中炼镁。对它们的冶炼方法的分析，不正确的是(),课堂互动讲练,A()，用B()，用C()，用D()，用【解析】选择金属的冶炼方法与金属在自然界中存在的状态、金属活动性等有关，需要在理解的基础上加以记忆。,课堂互动讲练,对于()、()、()、()发生的反应分别是：,课堂互动讲练,【答案】B【规律方法】选择金属冶炼的方法要依据金属在自然界中的存在形态和金属的活泼性。金属活动性顺序表中，金属的位置越靠后，越容易被还原；金属的位置越靠前，越难被还原。,课堂互动讲练,1下列化学反应在金属冶炼工业中还没有得到应用的是(),课堂互动讲练,解析：选B。冶炼金属主要依据金属的活泼性而采用不同的方法，如K、Na、Al等活泼的金属采用电解法；Fe、Cu等可采取热还原法；Au、Ag等不活泼的金属可采用热分解法，所以可知Al的冶炼应采用电解法，而不采用热还原法，且该法需要温度太高，难以实现。故B在金属冶炼工业中还没有得到应用。,课堂互动讲练,1镁的提取(1)流程,课堂互动讲练,(2)有关反应的化学方程式MgCl2+Ca(OH)2=Mg(OH)2+CaCl2Mg(OH)2+2HCl=MgCl2+2H2OMgCl26H2OMgCl2+6H2OMgCl2(熔融)Mg+Cl2,HCl,电解,课堂互动讲练,2.溴的提取(1)流程,课堂互动讲练,(2)有关反应的离子方程式2BrCl2=2ClBr2SO2Br22H2O=4H2BrSO423碘的提取(1)流程水氯气(2)有关反应的离子方程式：2ICl2=I22Cl,课堂互动讲练,4海水的淡化蒸馏法,课堂互动讲练,(1)原理：利用水的沸点低，蒸馏时水汽化，而其他物质沸点高，不能汽化，水蒸气冷却得到淡水。(2)注意事项烧瓶内加少量碎瓷片以防暴沸。冷凝水流向是下进上出。,课堂互动讲练,(2009年高考天津卷)海水是巨大的资源宝库，在海水淡化及综合利用方面，天津市位居全国前列。从海水中提取食盐和溴的过程如下：,课堂互动讲练,(1)请列举海水淡化的两种方法：_、_。(2)将NaCl溶液进行电解，在电解槽中可直接得到的产品有H2、_、或H2、_。(3)步骤中已获得Br2，步骤中又将Br2还原为Br-，其目的为_。,课堂互动讲练,(4)步骤用SO2水溶液吸收Br2，吸收率可达95%，有关反应的离子方程式为_，由此反应可知，除环境保护外，在工业生产中应解决的主要问题是_。(5)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：,课堂互动讲练,课堂互动讲练,请你参与分析讨论：图中仪器B的名称：_。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_。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：_。,课堂互动讲练,C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_。,课堂互动讲练,产物是两种强酸，故在工业生产中要注意强酸对设备的严重腐蚀。(5)由已知信息Br2的强腐蚀性可得出Br2腐蚀橡胶，故装置中不能用橡胶塞和橡胶管。再由Br2的沸点为59可知用该套装置提纯溴关键要控制温度计b的温度，收集59时的馏分。C中收集到的是深红棕色的液溴，要除去该产物中残留的少量Cl2，可向其中加入NaBr充分反应后，利用Br2易溶于CCl4的性质进行分液来分离，或利用Br2易挥发的特点用蒸馏法分离。,课堂互动讲练,【答案】(1)蒸馏法、电渗析法、离子交换法及其他合理答案中的任意两种(2)Cl2NaOHNaClO(3)富集溴元素(4)Br2SO22H2O=4HSO422Br强酸对设备的严重腐蚀(5)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),课堂互动讲练,2海水是镁的主要来源之一。从海水中提取镁可按如下步骤进行：把贝壳制成石灰乳；向引入的海水中加入石灰乳，沉降、洗涤、过滤沉淀物；将沉淀物与盐酸反应，结晶、过滤、干燥产物；电解得到产物。(1)以上提取镁的全过程中，没有涉及的化学反应类型是_(填序号)。A分解反应B化合反应C置换反应D复分解反应,课堂互动讲练,(2)下列关于提取镁的说法中，不正确的是_(填序号)。A此法的优点之一是原料来自大海B进行步骤的目的是富集MgCl2C可用电解熔融氧化镁的方法制取镁D电解冶炼镁要消耗大量电能,课堂互动讲练,课堂互动讲练,(2)由于MgO的熔点高，不能使用电解熔融MgO的方法冶炼Mg。,答案：(1)C(2)C,课堂互动讲练,1煤的组成及其综合利用(1)煤的组成煤是由有机物和少量无机物组成的复杂混合物，主要含有碳元素，还含有少量的氢、氧、氮、硫等元素。,课堂互动讲练,(2)煤的综合利用煤可以作为燃料使用。将煤作为燃料，主要是利用其燃烧放出的热量。但是，将煤直接燃烧不但利用率较低，而且还会造成严重的环境污染。将煤进行加工后综合利用是合理用煤的重要发展方向。当前，煤的综合利用方法有煤的干馏、煤的气化和煤的液化。,课堂互动讲练,煤的干馏煤的干馏是将煤隔绝空气加强热使之分解，获得燃料及多种重要的化工原料。煤干馏的主要产品和用途如下表：,课堂互动讲练,课堂互动讲练,煤的气化煤的气化是将煤中的有机物转化为可燃性气体的过程，主要反应是碳与水蒸气反应生成水煤气等。,课堂互动讲练,煤的液化煤的液化是把煤转化为液体燃料的过程。煤的液化可分为直接液化和间接液化：煤的直接液化就是把煤与氢气作用生成液体燃料；煤的间接液化是先把煤转化为一氧化碳和氢气，再在催化剂作用下合成甲醇等液体燃料。,课堂互动讲练,2石油的组成及其综合利用(1)石油的组成石油主要是由多种碳氢化合物组成的混合物。石油的组成成分中，在常温常压下有的呈气态，有的呈液态，有的呈固态，即石油各组分之间的沸点差异较大。(2)石油的综合利用石油一般不能直接使用，而是要加工成石油产品使用。石油加工的主要方法有石油的分馏、裂化、裂解、催化重整等。,课堂互动讲练,石油的分馏石油是混合物，没有固定的沸点。对石油进行加热时，沸点低的烃(分子中含碳原子数较少)先汽化，其蒸气经冷凝后变为液体首先从混合物里分离出来。随着温度的升高，沸点较高的烃(分子中含碳原子数较多)再汽化，经过冷凝也分离出来。这样，通过加热和冷凝，可以把石油分成不同沸点范围的产物，这种方法叫石油的分馏。工业上石油的分馏是在分馏塔中进行的。,课堂互动讲练,石油分馏产品主要有石油气、汽油、煤油、柴油等轻质油。但其产量难以满足社会的需求。(3)石油的分馏、裂化和裂解比较,课堂互动讲练,课堂互动讲练,3.天然气的组成及其综合利用(1)天然气的组成天然气的主要成分是甲烷。(2)天然气的综合利用天然气是一种清洁的燃料，可以直接燃烧。天然气更是一种重要的化工原料，主要用于合成氨、生产甲醇以及合成分子内含两个或两个以上碳原子的其他有机化合物。,课堂互动讲练,我国冀东渤海湾发现储量达10亿吨的大型油田。下列关于石油的说法正确的是()A石油属于可再生矿物能源B石油主要含有碳、氢两种元素C石油的裂化是物理变化D石油分馏的各馏分均是纯净物【思路点拨】结合石油的成分、加工方法和主要产品的成分和应用逐项分析判断。,课堂互动讲练,【解析】,【答案】B,课堂互动讲练,3(2008年高考广东文基卷)煤是一种重要的能源，含有硫元素，燃烧时会生成SO2。下列说法正确的是()A煤是含硫化合物B煤是一种可再生能源C在水吸收SO2的过程中只发生物理变化DSO2是酸性氧化物，被云雾吸收后可转化成酸雨,课堂互动讲练,解析：选D。煤是一种不可再生的化石能源，是一种混合物；SO2能和水反应生成H2SO3。,课堂互动讲练,1造成环境污染的物质及其来源(1)二氧化硫：大量的二氧化硫主要来源于煤和石油的燃烧，金属矿石的冶炼等。(2)氮的氧化物：主要来自煤、石油等燃料的燃烧和使用，硝酸工厂以及汽车等排放的废气。,课堂互动讲练,(3)碳的氧化物：主要来自煤、石油等燃料的燃烧。(4)煤烟：主要来自煤的不完全燃烧(主要成分是没燃烧的炭粒)。(5)碳氢化合物：主要来自于石油的开采、炼制和使用。,课堂互动讲练,2部分有关环境保护知识(1)环境：大气、土地、水、矿产、森林、生物及风景游览区、自然保护区、生活居住区等构成了人类生存的环境。(2)环境污染：主要包括大气污染、水污染、土壤污染、食品污染等，还包括固体废弃物、放射性、噪声等污染。,课堂互动讲练,(3)酸雨：空气中硫的氧化物和氮的氧化物随雨水落下形成酸雨。其危害有：可使湖泊水质酸化、毒害鱼类和其他水生物；使土壤酸化、破坏农田、损害农作物和森林；腐蚀建筑物、金属制品、名胜古迹等。(4)工业三废：废水、废气、废渣。,课堂互动讲练,(5)粉尘：指煤、矿石等固体物料在运输、筛选、粉碎、卸料等机械处理过程中产生的或是由风扬起的灰尘等。(6)破坏臭氧层的物质：NO、NO2、CF2Cl2(氟利昂)。(7)环保措施：控制和减少污染物的排放，如工厂尾气在排放前的回收处理、城市机动车的排气限制等。,课堂互动讲练,(8)氰化物：CN有剧毒(电镀液中常含有)，含CN的污水、废气会严重污染环境。(9)汞：极毒，不慎洒出，可在汞上撒上硫粉(HgS=HgS)；为了排除室内汞蒸气，排风机应装在墙的下部。(10)Cu、Hg、Pb、Ba、Sn等重金属盐可使人中毒，误食后应立即喝大量生蛋清或生牛奶解毒。,课堂互动讲练,(11)NaNO2：有毒，外观类似食盐，易误食，NaNO2进入血液，可把亚铁血红蛋白氧化为高铁血红蛋白，使血液失去携氧功能，造成组织缺氧。(12)从能源利用条件看，我国主要的大气污染是煤烟型及SO2和烟尘。,课堂互动讲练,3有毒有机物质(1)甲醇：有毒，饮用含甲醇的酒后会使人失明，量多可致死。工业酒精中含甲醇，绝不可饮用及兑酒。(2)苯酚：有毒，其浓溶液对皮肤有强烈腐蚀作用，不慎沾到皮肤上应立即用酒精清洗。(3)硝基苯：有毒，它与皮肤接触或其蒸气被人体吸收会引起中毒。,课堂互动讲练,4工业尾气及其主要成分(1)硫酸厂尾气：SO2、O2、N2等，一般用氨水吸收。(2)硝酸厂尾气：NO、NO2、N2等，一般用NaOH溶液吸收。(3)高炉煤气：CO、CO2、N2等，一般回收利用。,(4)炼钢烟气：Fe2O3烟尘、CO等，一般回收利用。(5)焦炉气：H2、CH4、CO、CO2、C2H4、N2，可用做燃料等。(6)氯碱工业：Cl2，一般用NaOH溶液吸收。,课堂互动讲练,5绿色化学思想(1)绿色化学的含义绿色化学又称环境无害化学、环境友好化学、清洁化学。绿色化学的理想在于不再使用有毒、有害的物质，不再产生废物。,课堂互动讲练,5绿色化学思想(1)绿色化学的含义绿色化学又称环境无害化学、环境友好化学、清洁化学。绿色化学的理想在于不再使用有毒、有害的物质，不再产生