化学人教版（2019）必修第二册8.1自然资源的开发利用（共24张ppt）

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第八章化学与可持续发展第一节自然资源的开发利用情境引入：化学是人类利用自然资源和应对环境问题的重要科学依据。本节我们将以金属矿物、海水资源和化石燃料的综合利用为例，认识化学的应用价值，了解与此有关的环境与发展问题。化学必修二一、金属矿物的开发利用除了金、铂等极少数金属，绝大多数金属元素以化合物的形式存在于自然界。化学要研究如何合理、高效地开发利用这些金属矿物，将其中的金属从其化合物中还原出来，用于生产各种金属材料，这一过程在工业上称为金属的冶炼。根据金属活泼性的不同，可以采用不同的冶炼方法。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。化学必修二一、金属矿物的开发利用例如：2Hgo --2Hg +O ↑2Ag O = 4Ag + O ↑对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，工业上常用电解法冶炼。例如:MgCl (熔融)电解= Mg + CI ↑2Al2O3;(熔融)=4AI + 3O ↑电解冰晶石电解2NaCI(熔融)=2Na + CI，化学必修二一、金属矿物的开发利用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来完成的，常用的还原剂有焦炭、一氧化碳、氢气等，如我们在初中学过的用碳还原氧化铜和一氧化碳还原氧化铁。一些活泼金属也可作还原剂，将相对不活泼的金属从其化合物中置换出来。例如，铝热反应的原理是:Fe O3;+2Al （高温）===2Fe + Al O地球上的金属矿物资源是有限的，且分布不均。化学必修二一、金属矿物的开发利用人类通过金属的冶炼，每年从自然界中提取数以亿吨计的金属，这个过程中会消耗许多能量，也易造成环境污染。而金属腐蚀现象普遍存在，也造成了大量损失。因此，合理开发和利用金属资源显得尤为重要，其主要途径有提高金属矿物的利用率，开发环保高效的金属冶炼方法，防止金属的腐蚀，加强废旧金属的回收和再利用，使用其他材料代替金属材料，等等。化学必修二二、海水资源的开发利用海洋约占地球表面积的71%，其中的水资源和其他化学资源具有十分巨大的开发潜力。海水中水的储量约为1.3x10t，约占地球上总水量的97%。海水水资源的利用，主要包括海水淡化和直接利用海水进行循环冷却等。海水淡化的方法主要有蒸馏法、反渗透法和电渗析法等。其中蒸馏法的历史最久，技术和工艺也比较成熟。我国海水制盐具有悠久的历史。目前，从海水中制得的氯化钠除了供食用，还作为化工原料用于生产烧碱、纯碱、钠、氯气、盐酸等。从海水中制取镁、钾、溴及其他化工产品，就是在传统海水制盐工业的基础上发展起来的。海水淡化与化工生产、能源开发等相结合已经成为海水综合化学必修二二、海水资源的开发利用海洋约占地球表面积的71%，其中的水资源和其他化学资源具有十分巨大的开发潜力。海水中水的储量约为1.3x1018t，约占地球上总水量的97%。海水水资源的利用，主要包括海水淡化和直接利用海水进行循环冷却等。海水淡化的方法主要有蒸馏法、反渗透法和电渗析法等。其中蒸馏法的历史最久，技术和工艺也比较成熟。我国海水制盐具有悠久的历史。目前，从海水中制得的氯化钠除了供食用，还作为化工原料用于生产烧碱、纯碱、钠、氯气、盐酸等。从海水中制取镁、钾、溴及其他化工产品，就是在传统海水制盐工业的基础上发展起来的。海水淡化与化工生产、能源开发等相结合已经成为海水综合化学必修二二、海水资源的开发利用除了上面一些实例，从海水获得其他物质和能量也具有广阔的前景。例如，铀和重水是核能开发中的重要原料，从海水中提取铀和重水具有一定的战略意义;潮汐能、波浪能等新型能源的开发和利用也越来越受到重视。化学必修二三、煤、石油和天然气的综合利用迄今为止，煤、石油和天然气仍是人类使用的主要能。源，同时它们也是重要的化工原料。如何实现化石燃料的综合利用，提高利用率，减少化石燃料燃烧所造成的环境污染，是人类面临的重大挑战。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，还含有少量氢、氧、氮、硫等元素。通过煤的干馏、气化和液化获得清洁的燃料和多种化工原料，是目前实现煤的综合利用的主要途径。化学必修二三、煤、石油和天然气的综合利用煤的干馏是指将煤隔绝空气加强热使之分解的过程，工业上也叫煤的焦化。从煤的干馏产物中可以获得重要的化工原料(如表8-1)。化学必修二三、煤、石油和天然气的综合利用煤的气化是将煤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。高温C + H O(g) == CO + H2煤可以直接液化，使煤与氢气作用生成液体燃料;煤也可以间接液化，一般是先转化为一氧化碳和氢气，然后在催化剂的作用下合成甲醇等。天然气是一种清洁的化石燃料，它作为化工原料则主要用于合成氨和生产甲醇等。以含一个碳原子的甲烷为原料，通过化学变化合成含两个或多个碳原子的其他有机化合物，是一项具有重大实用价值的研究课题，化学必修二三、煤、石油和天然气的综合利用石油是由多种碳氢化合物组成的混合物，成分复杂，需要先在炼油厂进行精炼。利用石油中各组分沸点的不同进行分离的过程叫做分馏。石油经分馏后可以获得汽油、煤油、柴油等含碳原子少的轻质油，但其产量难以满足社会需求，而含碳原子多的重油却供大于求。因此，需要通过催化裂化过程将重油。裂化为汽油等物质，再进一步裂解，可以获得很多重要的化工原料。化学必修二三、煤、石油和天然气的综合利用例如:通过石油裂化和裂解可以得到乙烯、丙烯、甲烷等重要的基本化工原料。另外，石油在加热和催化剂的作用下，可以通过结构的调整，使链状烃转化为环状烃，如苯或甲苯等。化学必修二三、煤、石油和天然气的综合利用化学必修二三、煤、石油和天然气的综合利用目前，多数石油产品仍作为燃料使用，只有一部分转化为化工、纺织、建材、医药、日用化学品等行业的基本原料。化学必修二三、煤、石油和天然气的综合利用以煤、石油和天然气为原料，通过化学反应获得许多性能优异的合成高分子材料，如我们熟悉的塑料、合成橡胶和合成纤维，使人类在利用自然资源的进程中前进了一大步。例如，在石油工业发展的早期，乙烯和内烯都曾被当作炼油厂的废气而白白烧掉，聚乙烯和聚丙烯的研制成功使乙烯、丙烯这些曾经的“废弃物”得到了充分利用。随着合成材料的大量生产和使用，急剧增加的废弃物也给人类社会造成了巨大的环境压力。化学必修二拓展知识人类对生物质资源的开发利用具有悠久的历史。古代人类在长期实践中学会了种植农作物、用薪柴生火、酿酒、造醋、制作饴糖、植物药用，等等。现代科技的发展为开发利用生物质资源奠定了更加坚实的基础。人们利用物理、化学和生物方法将生物质资源转化为材料(如木材、纸张)、燃料(如生物乙醇、生物柴油).以及基本化工原料(如木麦、乙化学必修二拓展知识醇、甲醇、甲烷)等。目前，我国可供开发利用的生物质资源主要有农业、林业产品的废弃物(如农作物秸秆、林木加工余料)，生产和生活的废弃物(如厨余垃圾、畜禽粪便)等。随着科技和社会的发展，以来自生物质的纤维素、淀粉和油脂等为原料的化工生产路线，替代以煤、石油和天然气为原料的路线，将是一条绿色的可持续发展途径。化学必修二课堂小结1金属矿物质、海水资源、煤、石油、天然气利用。2.化学方程书写.化学必修二练习与应用1.下列过程属于物理变化的是( )。A. 煤的干馏B. 石油分馏C. 石油裂化D. 乙烯聚合2. 完成下列反应的化学方程式，并指明其中的氧化剂和还原剂。SnO +C-----Sn+COWO3+H2----W+H2OPbS + O2----PbO + SO2UF+Mg --U+MgFz化学必修二20233.蓝铜矿的主要成分为2CuCO·Cu(OH)，将它与焦炭一起加热时，可以生成Cu、CO,和H,O。请写出该反应的化学方程式，并注明反应类型。4.某种磁铁矿样品含Fe:O76.0%，SiO，11.0%，其他不含铁的杂质13.0%，请计算这种矿样中铁的质量分数。化学必修二2023思考与讨论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点用。目前，人们主要从海水和盐湖水中提取溴。工业上常用的一种海水提洮技术叫供“吹出法”，其过程主要包括氧化(用氯气新化海水中的溴离子)、吹出(用空气将生成的浪吹出)、吸收(用二氧化破作还原剂使渔转化为乳湿酸，以他其与空气分品)苯饰(再用象气将氧净酶氧化为净后旅馆分离)等环节(如图8-4)。请分析并讨论以上生产流程，写出氧化和吸收环节主要反应的离子方程式。化学必修二2023思考与讨论化学必修二