【原创】第8章第一节《自然资源的开发利用》课件(共42张PPT)-2022-2023学年高一化学（人教版）必修第二册

(共42张PPT)
第八章 化学与可持续发展
第一节 自然资源的开发利用
铝土矿Al2O3
赤铁矿Fe2O3
菱镁矿MgCO3
孔雀石Cu2(OH)2CO3
含
金
属
的
矿
石
人类最早发现和应用的金属分别是：
鸣
鼎
食
戈
马
铁
金
钟
钢
金
鸣
收
兵
百
炼
成
有些词语也和金属有关
铜器时代
“国之大事，在祀及戎”
祭祀
春秋、战国的青铜剑
古代使用的金属
铁器时代
年代： 铜器时代之后
农业，手工业广泛使用铁器
应用：
金属元素在自然界中的存在形态除了金、铂等少数金属以 外，绝大多数金属都以 形式存在于自然界，在这些化合物中金属元素都显 价。
游离态
化合态
正
一、金属矿物的开发利用
1、金属元素在自然界的存在形式
2、金属的冶炼
（1）定义：
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治炼。
（2）实质：
用还原剂使金属化合物中的金属离子得到电子变成金属原子。
（3）方法：
③热分解法（适用于Hg及其以后的不活泼金属）
①电解法（适用于铝及以前的非常活泼的金属）
②热还原法（适用于金属活动性顺序表中中间
的多数金属）
K Ca Na Mg Al Zn Fe Sn Pb（H）Cu Hg Ag Pt Au
钒、铬、锰、钴
电解法
热还原法
热分解法
物理
方法
常用还原剂：
CO、H2、C(焦炭)
活泼金属(如Al等)
实际冶炼方法方程式举例：
①电解法
2NaCl(熔融) = 2Na+Cl2↑
冰晶石
电解
MgCl2(熔融) = Mg+Cl2↑
2Al2O3(熔融) = 4Al+3O2↑
电解
电解
②热还原法
Fe2O3+3CO = 2Fe+3CO2 (高炉炼铁)
高温
3V2O5+10Al = 6V+5Al2O3
Cr2O3+2Al = 2Cr+Al2O3
3MnO2+4Al = 3Mn+2Al2O3
WO3+3H2 = W+3H2O
2CuO+C = 2Cu+CO2↑
高温
高温
高温
高温
高温
Fe2O3+2Al = 2Fe+Al2O3
高温
铝热剂
混合物剧烈燃烧，火星四射，发出耀眼的光芒，放出大量的热，
纸漏斗的下部被烧穿，有熔融物落入沙中。
③热分解法
2HgO = 2Hg+O2↑
2Ag2O = 4Ag+O2↑
▲
▲
其它方法:
Fe+CuSO4 = FeSO4+Cu
(湿法炼铜)
Cu2S+O2 = 2Cu+SO2
(火法炼铜)
高温
学以致用
焊接钢轨
冶炼难熔金属
我国古代炼铁工业长期领先于世界，我们在西汉初时已经懂得用木炭与铁矿石混合高温冶炼生铁，领先欧洲一千余年，南宋末年的工匠又掌握了用焦炭炼铁，而欧洲最早的英国直到500年后（相当于清朝乾隆末年），才掌握这一技术。
古代中国劳动人民用木炭炼铁
冶铁
设备
电解
Al2O3
设备
从太空观察地球，看到地球上有七片陆地“漂浮”在一大片蓝色的海洋之中
是“历史留给人类的资源储备”
海洋是美丽的,也是富饶的.
海洋中的矿产资源
含80多种元素，以氢、氧、
氯、钠、镁、硫、钙、钾等
较多。被称为“元素的故乡”。
海水中铀多达45亿吨
是已知陆地铀矿储量
的4500倍。氘有50亿
吨足够人类用上千万
年
海水中的化学资源
二、海水资源的开发利用
1、海水水资源的利用
火力发电厂和核电站用海水进行循环冷却。
关于蒸馏
1.定义：
给液态物质加热，使
之转化为气体，再将
气体重新冷凝为液体
并收集起来，这两个
过程的联合操作叫
做蒸馏。
2.应用：
用于分离两种沸点相差较大、混在一起不分层的液体或提纯某种液体(如，用自来水制取蒸馏水)。
3.有关问题：
①蒸馏烧瓶要垫上 ；
②蒸馏烧瓶内液体的量不能超过烧瓶容积的 ；
③蒸馏烧瓶内要加沸石或碎瓷片，防止 ；
④冷凝管的水流方向： ；
⑤温度计水银球的位置：靠近蒸馏烧瓶的 。
石棉网
1/2
暴沸
由上至下
支管口处
2、海水化学资源的开发利用
(1)从海水中提取食盐
主要方法是 。
利用太阳能晒制
(2)从海水提取溴
主要方法是 。
空气吹出法
(3)从海水中获取其它物质和能量
从海水中还可提取碘、镁、铀、重水等。
还可开发潮汐能、波浪能作为新型能源。
镁在地壳中含量只有铝的四分之一，而且镁比铝更加活泼，所以要想从矿物质中获取镁，代价比铝更高。
海洋中含有大量的氯化镁，海水又咸又苦。
咸是因为含有氯化钠，
苦是因为含有氯化镁，
同样道理，粗盐易潮解是因为其中含有较多的氯化镁，而氯化镁易吸水。
据估算，假如每年从海水中提取1亿吨镁再过一百万年，海水中镁的含量也只会从目前的0.13%降低到0.12%，即只减少了万分之一。可谓取之不尽，用之不竭。
不用记笔记
从海水中提取溴主要流程：
不
用
记
笔
记
①酸化：用蒸馏法将海水浓缩，用硫酸将浓缩的海水酸化。
②氯化：向酸化的海水中通入适量的氯气，使溴离子转化为
溴单质：2NaBr+Cl2=Br2+2NaCl
③吹出：向含溴单质的水溶液中通入空气或水蒸汽，将溴单
质吹入含SO2的吸收塔内。
④吸收：溴单质被吸收塔内的SO2吸收，转化为Br—，被富集。
(此处设备易被酸腐蚀） Br2+SO2+2H2O=2HBr+H2SO4
再向吸收塔内通入适量的氯气： 2HBr+Cl2=2HCl+Br2
⑤用CCl4萃取吸收塔中溶液里的溴单质。
大连石化公司海水淡化处理
海水过滤器
煮
海
为
盐
海水制盐——生产NaCl
三、煤、石油和天然气的综合利用
㈠煤
1.煤的成分是什么？
煤是由有机物和少量无机物组成的复杂混合物。其组成以碳元素为主，还含有少量的氢、氧、氮、硫等元素。
2.对煤进行综合利用的主要途径有哪些？
有煤的干馏、煤的液化和煤的气化。
3.什么是煤的干馏？干馏是物理变化，还是化学变化？
将煤隔绝空气加强热使其分解的过程叫做煤的干馏(工业上也叫煤的焦化)。干馏是化学变化。
4、对煤进行干馏可得到哪些产品？
画横线部分不用记
5、焦炉气的主要成分是什么？
氢气、甲烷、乙烯和一氧化碳。
(焦炉气可使溴的四氯化碳溶液、溴水及酸性高锰酸钾溶液褪色)
6、什么是煤的气化？使煤气化的主要反应是什么？
使煤转化为可燃性气体的过程，叫做煤的气化。
主要反应为：
C(s)+H2O(g) = CO(g)+H2(g)
高温
7、什么是煤的液化？使煤液化的两种途径是什么？
使煤转化为可燃性液体的过程，叫做煤的液化。
使煤液化的两种途径是：
⑴直接液化。
即使煤与氢气作用生成液体燃料。
⑵间接液化。
即使煤先转化为CO和H2(相当于煤的气化)，再在催化剂作用下合成甲醇等。
注：
煤的液化和气化也是高效、清洁地利用煤的两条重要途径。
㈡天然气(记住如下两条)
1.天然气是一种高效、低耗、污染小的清洁能源。
2.它可作为化工原料用于合成氨和生产甲醇等。
3．U形管底部还有还有一种黑褐色粘稠的油状物生成。这是煤焦油。
煤的干馏实验装置
2．点燃导管尖嘴处，有淡蓝色火焰。
焦炉煤气：氢气、甲烷、乙烯、一氧化碳
11．玻璃管中的烟煤粉最后变成黑灰色固体物质。这是焦炭。
煤的分类----（按含碳量分）
无烟煤 95％
烟煤 70～80％
褐煤 50～70％
泥煤 50～60％
煤
无烟煤
泥煤
褐煤
煤是一个宝，人们称它为“乌金”。
不
用
记
笔
记
煤气储气柜
㈢石油
1.石油的成分是什么？
石油是由多种碳氢化合物组成的混合物。
(是各种烷烃、环烷烃和芳香烃的混合物)
2.石油的炼制过程主要有哪些？
有常压蒸馏、减压蒸馏、催化裂化、裂解和催化重整。
⑵催化裂化的目的是使长链烃分子断裂为短链烃分子，以提高轻质液体燃料汽油、煤油和柴油(即轻质油)，尤其是汽油的产量和质量。
⑶裂解的目的是生产乙烯、丙烯和甲烷等重要化工基本原料。
⑷催化重整，就是在加热和催化剂的作用下对石油的结构进行重新调整，使链状烃转化为环状烃，如苯或甲苯等。
3.十六烷的催化裂化和裂解反应
C16H34(十六烷) C8H18(辛烷)+C8H16(辛烯)
催化剂
催化剂
催化剂
催化剂
加热、加压
加热、加压
加热、加压
加热、加压
C8H18(辛烷) C4H10(丁烷)+C4H8(丁烯)
C4H10(丁烷) C2H6(乙烷)+C2H4(乙烯)
C4H10(丁烷) CH4(甲烷)+C3H6(丙烯)
常压加热炉
减压加热炉
常压分馏塔
减压分馏塔
原油
重油
轻柴油
重柴油
煤油
汽油
石油气
轻润滑油
中润滑油
重润滑油
渣油
　　石油的化学成分主要是各种液态烃，其中还溶有气态烃和固态烃。
物理性质：
黑色或深棕色粘稠状液体，有特殊气味，比水轻，不溶于水，没有固定熔点、沸点。
抽油机
海上平台
油田的风貌
工人在钻井
大庆油田中十六联合站厂区