化学人教版（2019）必修二8.1金属矿物的开发与利用（共23张ppt）

(共23张PPT)
自然资源的开发利用
一、金属元素在自然界中的存在形式
存在形式
游离态(金、铂、银等)
化合态(绝大多数金属)
铂矿
金矿
铁矿
铝矿
铜矿
青铜器时代
铁器时代
铝等多种金属的使用
古代炼丹术家葛洪的《抱朴子》中记载有“丹砂烧之成水银”。 唐代诗人刘禹锡在《浪淘沙九首》中有云：“日照澄洲江雾开,淘金女伴满江隈。美人首饰侯王印,尽是沙中浪底来”；
北宋科学家沈括在《梦溪笔谈》中写道：“信州铅山县有苦泉，流以为涧． 挹其水熬之，则成胆矾，烹胆矾则成铜；熬胆矾铁釜，久之亦化为铜”。
以上资料中涉及了哪些金属的“冶炼”？
二、金属的冶炼
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。
+ne-
得电子，被还原
Mn+
M
由化合态（化合物）
制备游离态（单质）
除去杂质
提高金属的比例
制备高纯度的金属
K Ca Na Mg Al Zn Fe Sn Pb (H) Cu Hg Ag Pt Au
金属活动性逐渐减弱
金属越活泼，越难冶炼，根据金属元素活泼性的不同，金属冶炼的方法也各不相同。
Au、Ag、Cu、Fe、Al、Ti
古代
现代
资料2.中国是世界最早对金属资源进行利用的国家。
（1）火法炼铜，将孔雀石和焦炭混合加热炼铜。先将孔雀石[Cu2(OH)2CO3]加热分解成黑色固体、水和二氧化碳三种氧化物，然后利用焦炭去高温还原获得金属铜。方程式为:
Cu2(OH)2CO3==2CuO+CO2↑+H2O
△
2CuO+C==2Cu+CO2↑
高温
【讨论】（1）这种金属的冶炼方法称为什么方法？
（2）这种方法适用于什么类型的金属的冶炼？
（3）这种方法常用的还原剂有哪些？
热还原法
适用于金属活动性介于Zn-Cu之间的大多数金属的冶炼。
C、CO、H2和Al等。
资料3.近代1886年，美国大学生霍尔和法国大学生艾鲁独立研究电解制铝。在实验中霍尔发现向氧化铝中加入冰晶石，可以将氧化铝熔化的温度从2050°C降到950°C。这一创新是人类可以大规模的生产铝。写出方程式，并指出创新的价值是什么？
2Al2O3===4Al+3O2↑
通电
冰晶石
【讨论1】回忆如何制备金属钠？
适合冶炼活动性很强的金属K~Al（排在Zn前）
消耗大量的电能，成本较高
【讨论2】这种方法适用于什么类型的金属的冶炼？
【讨论3】用这种方法冶炼金属有什么缺点？
(4)电解法——适用于很活泼的金属（K Ca Na Mg Al ）
①制Mg：______________________。
②制Al：_______________________。
③制Na：_______________________。
注：①“熔融” 而不是水溶液。
②必须是离子化合物，
共价化合物熔融不导电。
思考：冶炼金属铝时为啥要定期更换碳素电极？
高温下，碳会被氧气氧化
金属冶炼的原理与方法
2HgO==== 2Hg ＋ O2 ↑
加热
2Ag2O ===== 4Ag＋O2 ↑
加热
Fe2O3＋3CO ===== 2Fe＋3CO2
高温
2CuO + C ====== 2Cu +CO2↑
高温
2CuO + H2 ====== 2Cu +H2O
Fe2O3＋2Al ===== 2Fe＋ Al2O3
2Al2O3 (熔融) ===== 4Al ＋ 3O2 ↑
电解
冰晶石
MgCl2 (熔融) ==== Mg ＋ Cl2 ↑
电解
2NaCl (熔融) ==== 2Na＋Cl2 ↑
电解
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
物理方法
(1)提高金属矿物的利用率
(2)开发环保高效的金属冶炼方法
(3)防止金属的腐蚀
(4)使用其他材料代替金属材料
(5)加强废旧金属的回收和再利用
合理开发和利用金属资源有效途径
一、煤的综合利用
主要元素 其他元素
C H、O、N、S 等
煤直接燃烧产生大量的煤灰、煤渣、废气，污染环境、燃烧效率低！
(1)煤的干馏 (2)煤的气化 (3)煤的液化
煤的综合利用主要途径
1.煤的组成—有机物+少量无机物
煤的综合利用
(1)煤的干馏：
将煤隔绝空气加强热使它分解的过程。
煤焦油
出炉煤气
焦炭
【思考】煤的干馏为什么要隔绝空气？
若不隔绝空气，在高温条件下，煤会在空气中燃烧。
煤的综合利用
(2)煤的气化
将煤转化为可燃性气体的过程。
主要反应：
水煤气
C+H2O(g) CO + H2
高温
【思考】为什么一不小心将少量水洒在烧得通红的煤上时，火不但没有熄灭，
反而烧得更旺？
这就是煤的气化，烧得通红的煤与水蒸气反应生成可燃性气体H2和CO，所以燃烧更旺。
(3)煤的液化
将煤转化为液体燃料的过程。
(1)天然气的主要成分：甲烷
(2)天然气的用途：
2. 天然气的综合利用
3、石油的综合利用
各种烷烃、环烷烃和芳香烃组成的混合物。没有固定的熔、沸点，只能在一定温度范围内熔化或汽化。
分馏
催化裂化
裂解
催化重整
分馏
利用各组分沸点的不同进行分离的过程(蒸馏原理)
石油气（C≤4）
汽油（C5 ~ C11）
煤油（C11~C16）
柴油（C15~C18）
重油
轻质油
【概念辨析】比较蒸馏、分馏、干馏
蒸馏 分馏 干馏
操作过程
产物
反应类型
隔绝空气加强热使物质分解
液态混合物各组分沸点不同而分离
蒸馏原理
物理变化
物理变化
化学变化
混合物
纯净物
纯净物
在一定条件下把相对分子质量大、沸点高的重油断裂为相对分子质量较小、沸点较低的汽油。
催化裂化
C8H18 C4H10 + C4H8
催化剂
加热、加压
C16H34 C8H18+C8H16
催化剂
加热、加压
烷烃
烷烃
烯烃
又称深度裂化。采用比裂化更高的温度再断裂成乙烯、丙烯、甲烷等化工原料。
裂解
C4H10 CH4+C3H6
催化剂
加热、加压
C4H10 C2H4+C2H6
催化剂
加热、加压
催化重整
在加热和催化剂的作用下，通过结构的调整，使链状烃转化为环状烃。获得苯、甲苯等重要的化工原料。
1、石油的分馏、裂化和裂解有什么区别？
方法 原理 原料 目的
分馏 常压 利用加热和冷凝，把石油分成不同沸点范围的蒸馏产物 原油 得到不同沸点范围的蒸馏产品
减压 重油 裂化 热裂化 在一定条件下，把相对分子质量大、沸点高的烃断裂为相对分子质量小、沸点低的烃 重油 提高汽油的产量
催化裂化 裂解(深度裂化) 在高温下，把长链分子的烃断裂为各种短链的气态烃和液态烃 含直链烷烃的石油分馏产品 获得短链不饱
和烃
【思考与交流】
1.石油的分馏、裂化、裂解、催化重整属于物理变化还是化学变化？
2.石油分馏得到的各种分馏产品是纯净物吗？
分馏属于物理变化，裂化、裂解、催化重整属于化学变化
3. 裂化汽油可以使溴的四氯化碳溶液褪色，但直馏汽油不可以，其原因是什么？
由于石油中有些物质的沸点很接近，所以每种石油的馏分仍然是多种烃的混合物。
裂化汽油中含有烯烃，能与Br2发生加成反应，可以使溴的四氯化碳溶液褪色。直馏汽油的成分为饱和烃，故直馏汽油不能使溴的四氯化碳溶液褪色。
煤、天然气、石油的综合利用
高分子材料
基础化工原料
更高价值生活用品
塑料
合成橡胶
合成纤维
纺织品
药品
日用化学品