化学与自然资源的开发利用PPT课件

.,1,第四章化学与自然资源的开发利用,人教版必修2,.,2,化学研究和应用在自然资源的合理开发和综合利用中发挥着重要的作用。利用化学变化，可以改变物质原有的组成、结构，使之具有更加优异的性质和功能；可以合成自然界原本没有的物质；可以开发人类社会发展所需的能源；还可以不断地扩大可利用自然资源的范围；等等。化学在提高资源的利用率、保护自然环境等方面也同样发挥着重要作用。,.,3,第一节开发利用金属矿物和海水资源,.,4,自然资源与可持续发展广义地讲，所谓自然资源，是指在一定时间、地点的条件下能够产生经济价值的，以提高人类当前和将来福利的自然环境因素和条件的总称。可持续发展的目标是满足人类需要，强调人类的行为要受到自然界的制约、强调代际之间、人类和其它生物种群之间、不同国家和不同地区之间的公平。它包括经济的可持续发展，社会的可持续发展、资源可持续发展、环境可持续发展和全球可持续发展。,.,5,思考：1.金属冶炼指什么？2.为什么不同金属的冶炼方法不同？3.金属活动性顺序与金属冶炼有什么关系？,阅读教材P88,.,6,一、金属矿物的开发和利用,思考与交流：请同学们列举出常见金属的名称？这些金属以何种形式存在于自然界中？,金属元素种类多，分布广，活动性差别大，在自然界的存在形式各异，少数不活泼金属以游离态存在（如金和铂等），多数金属以化合态存在。人们在生活和生产中使用的金属材料多是合金或纯金属，这就需要把金属从矿石中提炼出来，提炼的过程就是金属的冶炼过程。,.,7,将金属从其化合物中还原出来用于生产和制造各种金属材料的过程，在工业上称为金属的冶炼。金属冶炼的步骤：第一步：矿石的富集。除去杂质，提高矿石中有用成分含量。第二步：冶炼。利用氧化还原反应，在一定条件下，把金属离子还原成单质。第三步：精炼。采用一定方法，提炼纯金属。,.,8,大多数金属矿石里含有杂质，如石英、石灰石等，因此在冶炼金属时首先需要富集矿石。,在富集好的矿石中利用不同方法将金属还原出来，最后进行提纯。,.,9,(一)金属冶炼的方法,1.热分解法,2.电解法,3.热还原法,4.物理提取法：适用于极不活泼的金属：Pt、Au,.,10,1.热分解法:适用于金属活动性顺序表中氢以后的金属冶炼。,.,11,2.电解法:适用于钾、钙、钠、镁、铝等非常活泼金属的冶炼。,.,12,3.热还原法:适用于金属活动性顺序表中部的金属冶炼。,原理：在高温下发生氧化还原反应，常用的还原剂有焦炭(C)、一氧化碳(CO)、氢气(H2)等，以及一些活泼金属(如Al)也可做还原剂。,.,13,利用热还原法冶炼的金属还有:,.,14,“金属的冶炼”的实质是什么？,冶炼金属的实质是用还原的方法使金属化合物中的金属离子得到电子变成金属原子。,.,15,(二)不同金属冶炼方法的选择,KCaNaMgAlZnFeSnPb（H）CuHgAg,电解法,热还原法,热分解法,要根据金属的活动性顺序不同，采取不同的冶炼方法,.,16,教材P89表4-1常见金属的冶炼原理,.,17,实验探究,铝热反应：,1.实验步骤2.实验现象3.实验原理,.,18,注：(1)镁条、氯酸钾的作用引燃剂(2)Al和Fe2O3的混合物称为“铝热剂”,反应现象：,镁条剧烈燃烧，放出一定的热量，使氧化铁粉末和铝粉在较高温度下发生剧烈的反应。反应放出大量的热，并发出耀眼的光芒。纸漏斗的下部被烧穿，有熔融物落入沙中。待熔融物冷却后，除去外层熔渣，仔细观察，可以发现落下的是铁珠。,.,19,反应原理：,在高温下，Al作还原剂，将金属氧化物中的金属迅速置换出来，并放出大量的热，新生成的金属单质呈熔融态易于和Al2O3分离。,.,20,铝热反应的应用,你能总结出铝热反应的规律吗？,铝热反应的原理可以应用在生产上，如用于焊接钢轨等。在冶金工业上也常用这一反应原理，使铝与金属氧化物反应，冶炼钒、铬、锰等高熔点的金属。,.,21,.,22,3MnO2+4Al=3Mn+2Al2O3,高温,Cr2O3+2Al=2Cr+Al2O3,高温,3Co3O4+8Al=9Co+4Al2O3,高温,其它的铝热反应,.,23,(三)金属的回收,金属回收的意义,金属回收的实例,.,24,金属的回收和资源保护,.,25,合理开发和利用矿物资源，主要途径有：,.,26,练习,1、下列各种冶炼方法中，可以制得相应金属的是（）A、加热氧化铝B、加热碳酸钙C、电解熔融氯化钠D、氯化钠与铝粉高温共热2、根据金属在金属活动顺序表中的位置及性质，推测制取下列金属最适宜的方法：NaZnHgAu,C,电解法,加热还原法,加热分解法,物理提取法,.,27,二、海水资源的开发和利用,海洋约占地球表面积的71%，具有十分巨大的开发潜力。仅以海水资源为例，海水水资源的利用和海水化学资源的利用具有非常广阔的前景。,.,28,为什么中日在钓鱼岛问题上互不相让?,钓鱼岛又称钓鱼台、钓鱼台群岛、钓鱼台列岛（日本人称其为“尖阁列岛”），位于中国东海大陆架的东部边缘，在地质结构上是附属于台湾的大陆性岛屿。钓鱼列岛周围海域面积约为17万平方公里，相当于5个台湾本岛面积。钓鱼诸岛及其附近海域，不仅蕴藏有大量石油资源，在其他方面也有巨大的经济价值。,问题与讨论,.,29,海水中蕴含着丰富的水资源和化学资源，未来人类将重点开发海洋资源。,.,30,.,31,1、海水资源,海洋约占地球表面积71%海洋中的资源：动物:（鱼类、海狮、海马、贝类植物:（海草、海带矿物:（各种盐、NaCl、MgCl2、海底金属结核矿、石油水:海水中的水约1.3X109亿吨,占地球总水量97%还含有80多种元素,.,32,二、海水资源的开发和利用,1、海水水资源的利用,海水淡化的方法:蒸馏法（最先使用，技术成熟，但成本高）电渗析法（成本低，但未能大量生产）离子交换法（目前正迅速发展，但需要不断更新离子交换树脂）,.,33,大连石化公司海水淡化处理,海水过滤器,.,34,经处理后海水就变成了可以饮用的纯净的水,.,35,.,36,.,37,它是利用离子交换膜的选择透过性，在直流电场的作用下使水中的离子有选择的定向迁移，使溶液中阴阳离子发生分离的一种理化过程，由于其能耗低、产水量大、脱盐率高稳定性强等特点，现已被广泛的用于医药、电子、化工、食品、硬水软化、海水淡化等方面。,电渗析法：,.,38,2、海水水化学资源的开发利用,由于与岩石、大气和生物的相互作用，海水中溶解和悬浮着大量的无机物和有机物，按含量计，H2O中的H、O两种元素，加上Cl、Na、K、Mg、Ca、S、C、F、B、Br、Sr等11种元素超过总量的99%，其他为微量元素，总计含有80多种元素。虽然海水中元素的种类很多，总储量很大，但许多元素的富集程度却很低。例如，海水中金元素的总储量为5107t，而1t海水中的含量仅有410-6g。因此，海洋是一个远未完全开发的巨大化学资源宝库。,.,39,2、海水水化学资源的开发利用,我国海水制盐具有优久的历史。目前，从海水中制得的氯化钠除食用外，还用作工业原料，如生产烧碱、纯碱、金属钠以及氯气、盐酸、漂白粉等含氯化工产品。从海水中制取镁、钾、溴及其化工产品，是在传统海水制盐工业上的发展。,.,40,.,41,海水的综合利用,海水制盐生产NaClNaCl的水溶液制NaOH制金属Na,2NaCl+2H2O电解H2+Cl2+2NaOH,2NaCl（熔融）电解2Na+Cl2,制Na2CO3,从海水中提取溴,2NaOH+CO2=Na2CO3+H2O,从海水中制取金属镁,.,42,空气吹出法制溴的实验设计,问题：海水里有大量的Br，工业上需用Br2,实现该转化的原理是什么？,原理：,BrBr2,加氧化剂,在实际生产Br2中，过程比较复杂，请设计制溴的步骤（根据书第91页资料卡片，用框图表示步骤，标出每步所加的物质）写出相关的化学反应方程式。,思考与交流：,.,43,空气吹出法制溴步骤：,浓缩海水,产品溴,HBr,溴水,将Br2吹入吸收塔,化学反应方程式：2NaBr+Cl2=2NaCl+Br2Br2+SO2+2H2O=2HBr+H2SO42HBr+Cl2=2HCl+Br2,.,44,蒸馏法(或电渗析法、离子交换法等),Cl2+2Br=Br2+2Cl,Br2+SO2+2H2O=H2SO4+2HBr,Cl2Br2SO2,1,.,45,从海水中制取金属镁化学反应方程式：MgCl2+Ca(OH)2=Mg(OH)2+CaCl2Mg(OH)2+2HCl=MgCl2+H2O,第二步：海水Mg(OH)2盐酸、浓缩、脱水MgCl2电解Mg,第一步：制石灰乳：贝壳煅烧CaO水石灰乳,石灰乳,(在HCl气流保护下加热),.,46,1.从海水中提取下列物质,可以不涉及到化学变化的是()AMgBNaClCBr2DK2.医生建议因缺少某种元素而患甲状腺肿大的病人多食用海带,这是因为海带中含有较丰富的()A碘元素B铁元素C钾元素D锌元素,B,A,练习,.,47,3.从海水中提取镁的主要流程是(),A,A海水Mg(OH)2盐酸MgCl2电解Mg,B海水盐酸MgCl2电解Mg,C海水NaOHMg(OH)2电解Mg,D海水Cl2MgCl2电解Mg,.,48,加入MgCl2溶液，充分搅拌，过滤，沉淀用水洗涤。,.,49,搅拌，加速溶解,引流，使滤液沿玻璃棒流入漏斗，防止外溅,搅拌，防止因局部过热而使液体或晶体飞溅,.,50,教材P91实验4-2海带中提取碘的实验,加氧化剂,原理:,用淀粉溶液检验，看它是否变蓝。,检验I2:,过滤。操作时注意：一贴二低三靠。,问题:怎样分离溶液与不溶物，操作时应注意些什么？,.,51,教材P91实验4-2海带中提取碘的实验,.,52,在滤液中滴入几滴稀H2SO4，再加入约1mLH2O2。,加H2O2溶液变褐色,加淀粉变蓝。,现象:,2I-+2H+H2O2=I2+2H2O,从海带中提取碘的步骤,.,53,化学反应原理与实际应用有相当大的距离。,结论：,问题：,化学原理和实际应用只有一步之遥,对吗？,.,54,萃取、分液,分液漏斗,BD,.,55,C,ICl+I=I2+Cl,.,56,海水提Mg,海水晒盐,Na的提取,溴碘的提取