(共25张PPT)
自然资源的开发利用
第二课时 海水资源的开发利用 煤、石油和天然气的综合利用
一、海水资源的开发利用
1. 海水水资源的开发利用
（1）海水的直接利用
直接利用海水进行循环冷却等。
（2）海水淡化
海水淡化的方法主要有蒸馏法、电渗析法和离子交换法等。其中蒸馏法的历史最久，技术和工艺也比较成熟，但成本较高。
2. 海水化学资源的开发利用
（1）海水中的化学资源
海水中含量最多的O、H两种元素，加上Cl、Na、Mg、S、Ca、K、Br、C、Sr、B、F等11种元素，其总含量超过99%，其他元素为微量。虽然海水中的元素种类很多，总储量很大，但许多元素的富集程度却很低。
（2）海水制盐
从海水中制得的NaCl除了供使用外，还作为化工原料用于生产烧碱、纯碱、钠、氯气、盐酸等。
氯化钠制取烧碱：2NaCl + 2H2O = 2NaOH + H2 + Cl2
电解
思考：目前，海水制盐所采用的方法大部分仍为盐田蒸发法，利用风能和太阳能使海水蒸发。这种古老方法有什么优点？
盐田蒸发具有产量高、耗能少、成本低和运输方便等优点。
（3）海水提溴
溴及其化合物在医药、农药、染料和阻燃剂等的生产中有广泛应用。目前，人们主要从海水和盐湖中提取溴。
工业上常用的海水提溴方法 ——
“吹出法”
海水晒盐和海水淡化的过程中副产物得到浓缩
向经过酸化浓缩的海水中通入，将氧化为
利用溴的挥发性，通入热空气吹出溴蒸气
用做还原剂使溴转化为氢溴酸
再用将氧化为溴，然后蒸馏分离得到产品纯溴
+
+
（4）新能源的开发
①从海水中提取铀和重水，它们是核能开发的重要原料。
②潮汐能、波浪能是新型能源。
课堂练习：
1. 海水淡化是海岛地区获得淡水的重要手段，海水淡化是指除去海水中的盐分以获得淡水的工艺过程，其方法较多，如电渗析法、离子交换法等。下列方法中也可以用来进行海水淡化的是（ ）
A .过滤法 B. 蒸馏法
C. 分液法 D. 萃取法
B
2. 海水是可以综合利用的。从海水中提取食盐和溴的过程如下：
（1）请写出一种海水淡化的方法： 。
（2）步骤Ι获取Br2的离子方程式为 。
（3）步骤ΙΙ用SO2和水吸收Br2 ，使溴蒸气转化为氢溴酸以达到富集的目的。其反应的方程式为 ，在该反应中，还原剂是 。若生成4molHBr，则消耗 mol SO2 。
蒸馏法
+
SO2
2
二、煤、石油和天然气的综合利用
1. 煤的组成和综合利用
由有机物和少量无机物组成的复杂混合物
主要含有C元素，另有少量H、O、N、S等元素
综合利用：
煤
概念：将煤隔绝空气加强热使其分解的过程
主要产品：出炉煤气、煤焦油和焦炭等
概念：将煤转化为可燃性气体的过程
主要反应：
间接液化：煤 → CO和H2 → 甲醇
直接液化：煤 + H2 → 液体燃料
高温
气化
催化剂
煤干馏的主要产品和用途
2. 天然气的组成和综合利用
（1）主要成分：CH4
（2）用途：可用作清洁燃料、生产甲醇、合成氨以及合成分子内含两个以上的碳原子的有机化合物。
天然气水合物
可燃冰
3. 石油的组成和综合利用
（1）组成：由多种碳氢化合物组成的混合物，成分复杂。
（2）综合利用
①分馏
利用石油中各组分沸点的不同进行分离的过程。
产物：汽油、煤油、柴油等轻质油。
（2）裂化
轻质油的产量难易满足社会的需求，因此需要通过催化裂化将重油裂化为汽油等物质。
（3）裂解
裂解可以得到乙烯、丙烯、甲烷等重要的基本化工原料。
（4）催化重整
通过结构的调整，使链状烃转化为环状烃，如苯或甲苯等。
石油的分馏和裂化及产品用途示意图
思考：
1. 从煤焦油中分离出芳香烃，应采用什么方法？
煤焦油是由各种芳香烃、酚类、沥青等组成的液态混合物。可根据各种芳香烃的沸点不同利用蒸馏法进行分离。
2. 如何从石油中得到乙烯？
乙烯是石油裂化和裂解的产物，可将石油进行裂化和裂解得到。
4. 合成高分子材料
以石油、煤和天然气为原料可生产得到三大合成材料。
（1）三大合成材料
塑料、合成橡胶、合成纤维
（2）危害
随着合成材料的大量生产和使用，急剧增加的废弃物给人类社会造成了巨大的环境压力。
课堂练习：
1. 下列变化属于物理变化的是（ ）
A. 煤的干馏 B. 石油分馏
C. 石油裂化 D. 乙烯聚合
B
2. 下列转化不属于煤或石油的综合利用的是（ ）
A. 将煤做成煤饼作燃料
B. 在一定条件下将煤与氢气转化为液体燃料
C. 将煤干馏制得煤焦油和焦炭
D. 将石油裂解制得乙烯等化工原料
A
3. 裂化汽油中除含有C5~C11的烷烃外，还含有C5~C11的烯烃及甲苯、二甲苯等苯的同系物。已知甲苯、二甲苯能使酸性KMnO4溶液褪色。要用化学方法检验某裂化汽油样品中含有烯烃及苯的同系物，具体实验步骤如下：
（1）先逐滴加入 ，振荡，若看到 ，则证明
有 存在。
（2）继续逐滴加入 至 为止，静置，用分液漏斗分
出 （填“上”或“下”）层的裂化汽油样品，再加入 振荡，若看到 ，则证明裂化汽油中有 存在。
溴水褪色
溴水
烯烃
溴水
不褪色
上
酸性KMnO4溶液
苯的同系物
溶液褪色(共17张PPT)
自然资源的开发利用
第一课时 金属矿物的开发利用
拿破仑三世在宴请宾客的时候，为皇室和贵族用了铝制的餐具，而自己更是使用了全套铝制餐具，而其他地位较低的客人则使用银质餐具。拿破仑三世甚至为了显示自己的高贵，用铝打造了一顶皇冠。
一、金属的冶炼
1. 金属元素的存在
除了金、铂等极少数金属，绝大多数金属元素以化合态的形式存在于自然界。
回忆学过的知识，人类使用铝、铁、铜三种金属的先后顺序是什么？
铜 → 铁 → 铝
思考：铝是地壳中含量最多的金属元素，但铝的发现和使用比铜晚得多，这是为什么呢？
2. 金属的冶炼原理
金属的冶炼是将矿物中的金属从其化合物中还原出来，用于生产各种金属材料。
金属冶炼的实质是使金属化合物中的金属阳离子得到电子被还原为金属单质的过程，即：
Mn+ + ne- ＝ M
思考：金属的活动性不同，冶炼方法一样吗？
3. 金属的冶炼方法
（1）电解法：适用于一些非常活泼的金属，采用一般的还原剂很难将它们从其化合物中还原出来。
K Ca Na Mg Al Zn Fe Sn Pb (H) Cu Hg Ag Pt Au
电解法
电解
电解
冰晶石
思考：能不能电解NaCl、MgCl2溶液得到金属Na、Mg？
不能，电解溶液得不到金属Na和Mg。
能不能电解熔融MgO、AlCl3得到金属Mg、Al？
不能，MgO熔点太高，熔化时会消耗大量的能量，成本较高。AlCl3是共价化合物，熔融时不能电离。
（2）热还原法：大部分金属的冶炼都是通过在高温下发生的氧化还原反应完成的。
K Ca Na Mg Al Zn Fe Sn Pb (H) Cu Hg Ag Pt Au
热还原法
高温
高温
冶炼铜的其他方法：
①湿法炼铜：
Fe + CuSO4 = Cu + FeSO4
②火法炼铜：
Cu2S + O2 = 2Cu + SO2
高温
除了前面提过的还原剂，一些活泼金属也可做还原剂，将相对不活泼的金属从其化合物中置换出来，如铝热反应：
Fe2O3 + 2Al = Al2O3 + 2Fe
高温
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、锰等高熔点金属。
（3）热分解法：对一些不活泼金属，可以直接用加热分解的方法将它们从其化合物中还原出来。
K Ca Na Mg Al Zn Fe Sn Pb (H) Cu Hg Ag Pt Au
电解法
热还原法
热分解法
物理提取法
二、金属的合理开发和利用
思考：为什么合理开发和利用金属资源很重要？
地球上的金属矿物资源是有限的，且分布不均，冶炼金属需要消耗许多能量，也易造成环境污染；金属腐蚀现象普遍存在，也造成大量损失。
1. 合理开发和利用金属资源
（1）提高金属矿物的利用率，开发环保高效的金属冶炼方法。
（2）防止金属的腐蚀。
（3）加强废旧金属的回收和再利用。
（4）使用其他材料代替金属材料。
课后练习：
1. 工业上冶炼金属一般用热分解法、热还原法和电解法。你认为选择方法的主要依据是（ ）
A. 金属在自然界的存在形式
B. 金属元素在地壳中的含量
C. 金属熔点高低
D. 金属阳离子得电子的能力
D
2. 下列金属冶炼原理错误的是（ ）
Fe3O4 + 4CO = 3Fe + 4CO2 B. MgO + H2 = Mg + H2O
C. 2HgO = 2Hg + O2 D. 2NaCl(熔融) = 2Na + Cl2
高温
电解
冰晶石
B
3. 冶炼金属一般有下列四种方法：①焦炭法 ②水煤气(或氢气或一氧化碳)法 ③活泼金属置换法 ④电解法。四种方法在工业上均有应用。古代有(Ⅰ)火烧孔雀石炼铜；(Ⅱ)湿法炼铜；现代有(Ⅲ)铝热法炼铬；(Ⅳ)从光卤石中炼镁，对它们的冶炼方法的分析不正确的是（ ）
A. (Ⅰ)用① B. (Ⅱ)用②
C. (Ⅲ)用③ D. (Ⅳ)用④
B
4. 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用非常活泼金属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
（1）Fe、Zn、Cu等较活泼金属： （填序号，下同）。
（2）Na、Mg、Al等非常活泼的金属： 。
（3）Hg、Ag等不活泼金属： 。
（4）V、Cr、Mn、W等高熔点金属： 。
①
④
⑤
③
