8.1自然资源的开发利用-【备课助手】2022-2023学年高一化学同步精品课件(共32张PPT)（人教版2019必修第二册）

(共32张PPT)
自然资源的
开发利用
8.1
8.1
自然资源的开发利用
金属矿物的开发利用
人们在生活和生产中使用的金属材料多为合金，它是由金属单质加工获得的。
那么人们是如何获得金属单质？
多功能军工刀
高压钠灯
铜导线
铁锅
不锈钢锅
钛合金羽毛球拍
镍合金门锁
铂合金首饰
钠钾合金
8.1
自然资源的开发利用
金属矿物的开发利用
白云石CaMg[CO3]2
菱镁矿MgCO3
黄铜矿CuFeS2
铝土矿Al2O3
赤铁矿Fe2O3
黄铁矿FeS2
辉铜矿Cu2S
天然金
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。
金属矿物是如何开发利用的呢？
8.1
自然资源的开发利用
金属矿物的开发利用
将金属从其化合物中还原出来的过程，工业上称之为金属的冶炼。
实质：用氧化还原反应的原理，使金属化合物中的金属阳离子得到电子，变成金属原子。
可表示为Mn＋＋ne－=M。
金属的使用时间
Na Mg Al Zn Fe Sn Pb Cu Hg Ag Pt Au
约200年前
约3000年前铁器时代
约5000年前青铜时代
约10000年前
金属冶炼方法的选择取决于：金属在自然界中的存在状态和金属的活泼性。
金属越活泼，冶炼时所需条件要求越高，在人类历史上出现相对晚一些。
金属越不活泼，冶炼的方法越简单，人们使用的时间越早，所以有青铜、铁器等时代的发展历程。
8.1
自然资源的开发利用
金属矿物的开发利用
（一）物理方法
富集法:
适用于极不活泼的金属的冶炼如 Pt Au
K Ca Na Mg Al Zn Fe Sn Pb (H) Cu Hg Ag Pt Au
《浪淘沙》-刘禹锡
千淘万漉虽辛苦，吹尽狂沙始到金。
美人首饰侯王印，尽是沙中浪底来。
淘金原理：金的密度比沙大
直接开采
8.1
自然资源的开发利用
金属矿物的开发利用
① 热分解法:
适用于不活泼的金属冶炼如 Hg Ag
K Ca Na Mg Al Zn Fe Sn Pb (H) Cu Hg Ag Pt Au
古代炼丹术家葛洪，曾经在他的著作《抱朴子》中记载有“丹砂烧之成水银”。
HgS == Hg + S
（二）化学方法
2HgO == 2Hg+O2↑
2Ag2O == 4Ag+O2↑
8.1
自然资源的开发利用
金属矿物的开发利用
② 热还原法:
适用于中等活泼的金属冶炼
K Ca Na Mg Al Zn Fe Sn Pb (H) Cu Hg Ag Pt Au
（二）化学方法
常用的还原剂一般选用 C、CO、H2及较活泼金属如Al等
初中已经学过的高炉炼铁和氢气还原氧化铜。
Fe2O3+3CO === 2Fe + 3CO2
高温
CuO+H2 === Cu + H2O
高温
铝热反应：
Fe2O3+2Al === Al2O3+2Fe
高温
8.1
自然资源的开发利用
③ 电解法:
（二）化学方法
金属矿物的开发利用
适用于非常活泼的金属冶炼
K Ca Na Mg Al Zn Fe Sn Pb (H) Cu Hg Ag Pt Au
MgCl2 (熔融) === Mg + Cl2 ↑
电解
2Al2O3 (熔融) === 4Al + 3O2 ↑
电解
冰晶石
2NaCl (熔融) === 2Na + Cl2 ↑
电解
能否用MgO？
1、能否用AlCl3？
2、冰晶石的作用？
8.1
自然资源的开发利用
信州铅山县有苦泉，流以为涧。其水熬之，则成胆矾，烹胆矾则成铜。熬胆矾铁釜，久之异化为铜。 ——沈括《梦溪笔谈》
用矿(硫化矿，主要成分为Cu2S)二百五十箩……入大旋风炉，连烹(灼烧) 三日三夜，方见成铜。 ——明·陆容《菽园杂记》
湿法炼铜
Fe+CuSO4 === FeSO4 + Cu
Cu2S+O2 === 2Cu + SO2
西汉《淮南万毕术》有“曾青得铁，则化为铜”的记载。
（二）其他金属的冶炼方法
金属矿物的开发利用
火法炼铜
8.1
自然资源的开发利用
金属冶炼方法总结
8.1
自然资源的开发利用
原因
措施
阅读课本P99第一自然段思考：为什么要合理开发和利用金属矿物资源？如何有效利用金属矿物
合理开发利用
金属矿物资源
资源有限且分布不均
金属的冶炼消耗很多能量
金属冶炼造成环境污染
金属腐蚀造成大量损失
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
加强金属资源的回收和再利用
使用其他材料代替金属材料,减少金属的使用量
8.1
自然资源的开发利用
【例1】正误判断
(1)所有金属单质必须通过化学反应才能获得(　　)
(2)利用化合物冶炼金属时，金属元素一定发生还原反应(　　)
(3)越活泼的金属元素，人类利用的越晚(　　)
(4)用热还原法冶炼金属时，可以用H2将Mg从化合物中还原出来(　　)
(5)可以通过电解熔融的MgO和AlCl3来制备金属Mg、Al(　　)
×
√
√
×
×
8.1
自然资源的开发利用
【例2】铝能用于冶炼熔点高的金属(如V、Cr、Mn等)，用到的铝的性质是（ ）
A. 银白色金属 B. 熔、沸点相对较低
C. 导电、导热性能好 D. 还原性强，在反应中释放出大量的热
D
8.1
自然资源的开发利用
阅读课本P100资料卡片，了解海水资源的特点
分散性
广阔性
海水中水的储量约为1.3×109 亿吨，占地球总水量 97%
元素种类很多，总计含有80多种元素
许多元素的富集程度很低（金总含量1x106t而1t海水仅含1x10-4t）
多样性
8.1
自然资源的开发利用
海水资源的开发利用
海水能源资源的利用：
海水资源
的开发利用
海水水资源的利用：
海水化学资源的开发利用
海水提镁
海水提溴
海带提碘
海水制盐
潮汐能、波浪能等
海底可燃冰
海水循环冷却
海水淡化
8.1
自然资源的开发利用
水资源
利用途径
直接利用海水进行循环冷却
海水淡化
思路Ⅰ
思路Ⅱ
提取出淡水
方法
蒸馏法
分离出盐分
方法
电渗析法
离子交换法
反渗透法
海水循环冷却核电站
最先使用，技术成熟，
但成本高
成本低，
但未能大量生产
目前正迅速发展，
但需要不断更新离子交换树脂
海水资源的开发利用
电渗析法
8.1
自然资源的开发利用
化学资源
海水资源的开发利用
8.1
自然资源的开发利用
（1）定义：
从海水中提取食盐的传统方法称为“盐田法”，又称“滩晒法”，是最简便和经济有效的方法。
（2）原理：
蒸发、结晶
（3）过程：
海水
盐田
饱和食盐水
粗盐
精盐
风吹日晒
水分蒸发
风吹日晒
水分蒸发
引入
提纯
（4）用途：
制得的氯化钠除食用也是生产烧碱、纯碱、钠、氯气、盐酸的工业原料。
海水日晒制盐
海水资源的开发利用
① 海水制盐
8.1
自然资源的开发利用
海水资源的开发利用
② 海水提溴（吹出法）
海水
富集
（浓缩）
氧化室
吹出塔
吸收塔
蒸馏塔
冷凝器
Br2
酸和Cl2
空气
SO2和H2O
Cl2和H2O
目标产品
物质转化、分离提纯
工业原料
富集
2Br-+Cl2=2Cl-+Br2
Br2+SO2+2H2O=H2SO4+2HBr
2HBr+Cl2=2HCl+Br2
8.1
自然资源的开发利用
海水资源的开发利用
海带
海带灰
浸泡过滤
灼烧
残渣
含I-的溶液
稀H2SO4 、H2O2
含I2的溶液
含I2的有机溶液
萃取
氧化
蒸馏
晶体碘
③ 海水提碘
2H++2I-+H2O2 = I2+2H2O
方程式？
8.1
自然资源的开发利用
海水资源的开发利用
④ 海水提镁
MgCl2+Ca(OH)2 = Mg(OH)2↓+CaCl2
Mg(OH)2+2HCl = MgCl2+2H2O
MgCl2(熔融) == Mg+Cl2↑
电解
CaO+H2O = Ca(OH)2
CaCO3 = CaO+CO2↑
△
8.1
自然资源的开发利用
海水资源的开发利用
【例1】判断正误
(1) 海洋约占地球表面积的71%，因此地球不缺水，人类可以任意使用，不用节约(　　)
(2) 海水淡化的方法中，蒸馏法成本最低(　　)
(3) 海水中含量最多的两种元素为Na元素和Cl元素(　　)
(4) 可以通过电解饱和食盐水的方式获取金属钠和氯气(　　)
(5) 从溴化钾中获取单质溴发生了氧化还原反应(　　)
(6) 除了从海水中获取淡水和化学物质外，其他就没有什么价值了(　　)
(7) 用蒸馏法进行海水淡化是物理变化。(　　)
×
√
√
×
×
×
×
8.1
自然资源的开发利用
海水资源的开发利用
【例2】下列关于海水知识不正确的是(　　)
A．海水资源的利用包括海水水资源的利用和化学资源的利用
B．海水既苦又涩，不能直接利用
C．海水中某些金属元素总储量很大，但富集程度却很低
D．海水淡化应同化工生产结合，同能源技术结合
B
8.1
自然资源的开发利用
煤、石油和天然气的综合利用
煤
石油
天然气
优点： 当前主要能源、重要化工原料
缺点：不可再生、污染环境
8.1
自然资源的开发利用
煤、石油和天然气的综合利用
组成：多种有机物和少量无机物组成的复杂混合物，
主要是C元素，还有少量H、O、N、P、S、卤素等元素。
综合利用：
① 煤
化学变化
8.1
自然资源的开发利用
煤、石油和天然气的综合利用
组成：由多种碳氢化合物组成的混合物。
综合利用：
② 石油
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自然资源的开发利用
煤、石油和天然气的综合利用
组成：主要是CH4，属于清洁能源。
综合利用：
③ 天然气
CH4+H2O CO+3H2
一定条件
3H2+N2 2NH3
高温、高压
催化剂
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自然资源的开发利用
煤、石油和天然气的综合利用
【例1】判断正误
(1) 石油的分馏为物理变化，获取的各种产品为混合物(　　)
(2) 石油的裂化和裂解原理相同，目的也相同(　　)
(3) 含4个碳原子的烷烃，经催化裂解后，只能生成2种气态烃(　　)
(4) 煤、石油、天然气的化学成分相同。 (　　)
(5) 化石燃料燃烧时产生的二氧化碳是大气污染物之一。(　　)
(6) 石油的分馏产品为纯净物。(　　)
(7) 石油的裂解是为了获得更多的汽油等液体燃料(　　)
√
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×
×
×
×
8.1
自然资源的开发利用
煤、石油和天然气的综合利用
【例2】关于煤和石油的综合利用，下列说法正确的是（ ）
A. 煤中含有甲苯、二甲苯等有机物，可以通过干馏得到
B. 以煤为主要原料，可以合成甲醇
C. 石油裂化的目的是获取短链不饱和气态烃
D. 石油裂化生产的汽油不能使溴水褪色
B
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自然资源的开发利用
自然资源的开发利用
金属矿物的开发利用
海水资源的开发利用
金属冶炼的原理、常用方法
海水水资源的开发利用
海水提溴：氧化→富集→提取
煤、石油和天然气的综合利用
煤的组成、综合利用
石油的组成、综合利用
天然气的组成、综合利用