(共43张PPT)
资源综合利用
环境保护
第四章
2
煤、石油和天然气都是古代
经过一系列复杂变化而成的，它们是人们生活中经常使用的主要燃料，因此人们常称它们为
燃料，是
资源。
动植物遗骸
化石
不可再生
背景知识
化石燃料
仍是人类使用的主要能源，同时它们也是重要的化工原料。
提高利用率，减少污染。
人们希望
煤、石油、天然气
我国煤的分布图
一、煤的综合利用
煤的分子组成
其组成以碳元素为主，还含有少量的H、O、N、P、等元素。
1.煤的组成
煤是由有机物和少量无机物组成的复杂混合物。
一、煤的综合利用
2.煤的综合利用的主要途径是
(1)煤的干馏
(2)煤的气化
(3)煤的液化
一、煤的综合利用
实验装置1
实验装置2
煤的干馏原理：把煤隔绝空气加强热使它分解的过程，工业上也叫煤的焦化。
煤的干馏实验装置图
（1）煤的干馏
一、煤的综合利用
2.煤的综合利用的主要途径是
表4-2
煤的干馏过程是一个复杂的
___________________________的过程。
化学变化和物理变化
（1）煤的干馏
（2）煤的气化
C(s)
+
H2O(g)
→
CO(g)
+
H2(g)
（3）煤的液化
水煤气
煤可_____________，使煤与H2作用生成液体燃料；
煤也可以_____________，先转化为_______和______
，再在催化剂作用下生成__________。
高温
(有化学反应也有物理变化)
一、煤的综合利用
2.煤的综合利用的主要途径是
（1）煤的干馏
直接液化
间接液化
甲醇
H2
CO
煤的气化是__________________的过程。
煤的液化是__________________的过程。
化学变化
化学变化
二、天然气的综合利用
天然气作为化工原料主要用于_________和生产_______。
合成氨
甲醇
俄国天然气管道通向中国
天然气燃料汽车
天然气灶
液化天然气公交车
三、石油的综合利用
中海油渤海石油平台
1.石油是由多种_______________组成的混合物。
2.石油的分馏
物理变化
利用原油中各组分的_______不同将复杂的混合物分离成简单混合物的过程叫分馏。
这个过程是______________的过程。
碳氢化合物
三、石油的综合利用
(1)石油的分馏原理：
沸点
一、煤、石油和天然气的综合利用
(物理变化)
(2)石油分馏的主要产物：____________、_________、_________、__________、_________等。
2.石油的分馏
石油气
汽油
煤油
柴油
重油
1.石油是由多种_______________组成的混合物。
2.石油的分馏
物理变化
这个过程是______________的过程。
碳氢化合物
三、石油的综合利用
3.石油的裂化
化学反应
4.石油的裂解
使长链烃分子断裂为短链烃分子，提高汽油的产量和质量。
石油裂化目的：_____________________________________________________________
石油裂化是______________的过程。
石油裂解目的：最终得到________________________等有机化工原料。
化学反应
石油裂解是______________的过程。
5.石油的结构重新调整
石油在加热和催化剂的作用下，可以通过________的重新调整，使________烃转化为________烃，（如_____________等）。
链状
苯或甲苯
环状
乙烯、丙烯、甲烷
结构
复杂的化学变化和物理变化
化学变化
化学变化
物理变化
化学变化
化学变化
化学变化
煤的干馏：
煤的气化：
煤的液化：
石油的分馏：
石油的裂化：
石油的裂解：
石油的结构重整：
煤
石油
天然气
乙烯、丙烯等
塑料
合成橡胶
合成纤维
四、以煤、石油和天然气为原料生产合成材料
(原料)
(中间产品)
(最终产品)
CH2＝CH2
CH2＝CH-CH3
(三大合成材料)
1.
2.加聚反应：
单体：CH2＝CH2
（聚乙烯）
n
CH2＝
CH2
[
CH2－CH2
]n
链节：－CH2－CH2－
聚合度：n
催化剂
四、以煤、石油和天然气为原料生产合成材料
四、以煤、石油和天然气为原料生产合成材料
3.写出下列反应方程式：
丙烯聚合生成聚丙烯
_______________________________________
氯乙烯聚合生成聚氯乙烯
________________________________________
苯乙烯聚合生成聚苯乙烯
________________________________________
聚丙烯
CH3
[
CH2－CH
]n
聚氯乙烯
Cl
[
CH2－CH
]n
聚苯乙烯
[
CH2－CH
]n
聚甲基丙烯酸甲酯
（有机玻璃）
CH3
COOCH3
[
CH2－C
]n
了解
“缩聚反应”
课本P98
五、环境保护与绿色化学
1.通常所说的三废是指
、
和
。
2.绿色食品是指
的食品，
3.白色污染是指
。
废渣
废气
废水
塑料垃圾
无污染、无公害
利用化学原理从源头上减少和消除工业生产对环境的污染
4.绿色化学核心是__________________________________________________________。
按照绿色化学的原则，最理想的“原子经济”就是反应物的原子_______转化为________________，这时原子的利用率为________________。
5.“原子经济”
全部
期望的最终产物
100%
1.通常用来衡量一个国家的石油化学工业发展水平的标志是（
）
A.石油的年产量
B.乙烯的年产量
C.合成纤维的年产量
D.硫酸的年产量
B
2.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?
B
3.（双选）石油裂化的目的是（
）
A.使长链烃分子断裂为短链烃分子
B.除去石油中的杂质
C.使直链烃转化为芳香烃
D.提高汽油的产量和质量
A
D
4.酸雨的形成主要是由于(
)
A.森林遭到乱砍滥伐，破坏了生态环境
B.含硫化石燃料的大量燃烧
C.大气中二氧化碳的含量增大
D.汽车排出大量尾气
B
5.
我国许多城市已经推广使用清洁燃料，如压缩天然气(CNG)类和液化石油气(LPG)类。这两类燃料的主要成分是(
)
A.醇类
B.一氧化碳
C.氢气
D.烃类
D
6.空气是人类生存所必需的重要资源。为改善空气质量而启动的“蓝天工程”得到了全民的支持。下列措施不利于“蓝天工程”建设的是
(
)
A．推广使用燃煤脱硫技术，防治SO2污染
B．实施绿化工程．防治扬尘污染
C．研制开发燃料电池汽车，消除机动车尾气污染
D．加大石油、煤炭的开采速率，增加化石燃料的供应量
7.绿色化学提倡化工生产应提高原子利用率，从根本上解决环境污染问题。原子利用率表示目标产物的质量与生成物总质量之比。在下列制备环氧乙烷的反应中，原子利用率最高的是
(
)
8.下列物质能使溴的四氯化碳溶液褪色的是
A.
直镏汽油
B.
聚乙烯
C.
石油裂化气
D.
水煤气
√
原子利用率＝25.4%
化合反应的原子利用率＝100%
产率=
产物的实际质量
期望产物的理论质量
×100%
转化率=
反应掉的量
原来的总量
×100%(共39张PPT)
开发利用金属矿物和水资源
第四章
1
一、金属矿物的开发利用
黄铜矿
赤铁矿
铝矿
锰矿
钨矿
锌矿
（一）金属元素的存在：
除了金、铂等极少数金属外，绝大多数金属以化合物的形式存在于自然界。
一、金属矿物的开发利用
（二）金属的冶炼
一、金属矿物的开发利用
将金属矿物中的金属从其 中 出来用于生产和制造各种金属材料，这一过程在工业上称为金属的冶炼。
化合物
还原
（二）金属的冶炼
一、金属矿物的开发利用
(1)加热分解HgO：______________________________
(2)加热分解Ag2O：______________________________
2．电解法
不活泼
非常活泼
1．热分解法
(1)冶炼金属钠：______________________________
(2)冶炼金属镁：______________________________
(3)冶炼金属铝：______________________________
(适用于______________金属的冶炼)
（适用于__________金属的冶炼）
适用于大多数中等活泼的金属的冶炼，常用的还原剂有_______、__________、______、___________等。
3.高温还原法
一、金属矿物的开发利用
(1)高温还原炼铜：____________________________
(2)高炉炼铁：____________________________
焦炭
一氧化碳
氢气
Al
CuO＋H2
Cu＋H2O
适用于大多数中等活泼的金属的冶炼，常用的还原剂有_______、__________、______、___________等。
3.高温还原法
一、金属矿物的开发利用
(1)高温还原炼铜：____________________________
(2)高炉炼铁：____________________________
焦炭
一氧化碳
氢气
Al
CuO＋H2
Cu＋H2O
(3)铝热反应炼铁：____________________________
一、金属矿物的开发利用
Fe2O3＋2Al
2Fe＋Al2O3
(3)铝热反应炼铁：____________________________
①实验现象为：镁条_____燃烧，火花四溅，__________的热，同时纸漏斗_______，有灼热________落入沙中，待冷却后变___________
。
②这个反应的反应物是
____________________
。
【铝热反应实验的相关8个问题】
剧烈
放出大量
被烧穿
熔融物
黑色固体
Fe2O3和Al粉
③镁条的作用是_____________________
KClO3的作用是________________________
引燃，提供高温
助燃，提供氧气
一、金属矿物的开发利用
Fe2O3＋2Al
2Fe＋Al2O3
(3)铝热反应炼铁：____________________________
④该反应是________
反应。
⑤蒸发皿盛沙子的作用是
____________________________________
。
【铝热反应实验的相关8个问题】
放热
上面加少量氯酸钾，
⑥引发铝热反应的操作是：把混合均匀的氧化铁粉末和铝粉放在纸漏斗中，________________________________
_________________________________________________
防止高温的熔融物使蒸发皿炸裂
并在混合物中间插一根镁条，点燃镁条。
一、金属矿物的开发利用
Fe2O3＋2Al
2Fe＋Al2O3
(3)铝热反应炼铁：____________________________
⑦铝热反应的用途
Ⅰ_________________
Ⅱ______________________
【铝热反应实验的相关8个问题】
焊接钢轨
⑧其他的反应也可称为铝热反应，如：
______________________________________________
冶炼难熔金属
3Fe3O4＋8Al
9Fe＋4Al2O3
3MnO2＋4Al
3Mn＋2Al2O3
一、金属矿物的开发利用
Fe2O3＋2Al
2Fe＋Al2O3
(3)铝热反应炼铁：____________________________
如何分离反应后生成的Fe和Al2O3
混合物？
【补充一个问题】
过量
NaOH溶液
Fe
Fe和Al2O3
混合物
过滤
NaAlO2溶液
一、金属矿物的开发利用
(1)火法炼铜：____________________________________
(2)湿法炼铜：____________________________________
4.其他方法冶炼铜
Fe＋CuSO4=Cu＋FeSO4
Cu2S＋O2
2Cu＋SO2
表4-1
常见金属的冶炼原理
想办法记住
金属活动性
电解法
高温还原法
热分解法
K
Ca
Na
Mg
Al
Zn
Fe
Sn
Pb（H）Cu
Hg
Ag
归纳整理知识
哪些金属用什么方法冶炼？
（三）合理开发和利用矿物资源，主要途径有：
利用率
使用量
回收
1.提高金属矿物的________________
。
2.减少金属的______________。
3.加强金属资源的__________和__________
。
4.使用________材料代替________材料。
再利用
其他
金属
1.下列有关金属冶炼的说法中，不正确的是
(
)
A．用电解熔融氯化钠的方法得到活泼金属钠
B．在加热的情况下用氢气还原Al2O3得到金属铝
C．用铝热反应原理炼得熔点较高的金属铬
D．热分解法直接加热HgO得到金属Hg
【自我测试】
B
2.高温还原法冶炼金属的反应一定是
(
)
A．氧化还原反应
B．置换反应
C．分解反应
D．复分解反应
【自我测试】
A
3.工业上冶炼金属钙可使用的方法是
(
)
A．热分解法
B．热还原法
C．铝热剂法
D．电解法
【自我测试】
D
4.
Al2O3的熔点远远高于AlCl3的熔点，为什么选择Al2O3作电解炼铝的原料而不是AlCl3
?
答：
AlCl3是共价化合物，熔融时无法电离出离子，不导电。
Al2O3是离子化合物，熔融时能电离出离子，导电。
【自我测试】
5.蓝铜矿的主要成分为2CuCO3·Cu(OH)2，当它与焦炭一起加热时，可以生成铜、二氧化碳和水，试写出该反应的化学方程式，并注明其反应类型。
【自我测试】
3
[2CuCO3·Cu(OH)2]
Cu
+
CO2↑+
H2O
+
C
2
6
7
2
6.工业上以铝土矿(主要成分Al2O3·3H2O);为原料生产铝，主要包括下列过程：
(1)将粉碎，筛选后的铝土矿溶解在氢氧化钠溶液中；
(2)通入过量二氧化碳使(1)所得溶液中析出氢氧化铝固体；
(3)使氢氧化铝脱水生成氧化铝；
(4)电解熔融氧化铝生成铝。
请写出上述各有关反应的化学方程式，并推测哪一步转化过程消耗的能量最多，为什么?
【自我测试】
6.工业上以铝土矿(主要成分Al2O3·3H2O);为原料生产铝，主要包括下列过程：
(1)将粉碎，筛选后的铝土矿溶解在氢氧化钠溶液中；
(2)通入过量二氧化碳使(1)所得溶液中析出氢氧化铝固体；
(3)使氢氧化铝脱水生成氧化铝；
(4)电解熔融氧化铝生成铝。
【自我测试】
(1)
Al2O3＋2NaOH=2NaAlO2＋H2O
(2)
NaAlO2+2H2O+CO2=Al(OH)3↓+NaHCO3
Al2O3+3H2O
(3)
2Al(OH)3
(4)
消耗能量最多的是第（4）步。
9.孔雀石的主要成分为CuCO3·Cu(OH)2。某同学设计从孔雀石中冶炼铜的方案如下:
①将孔雀石粉碎后加过量的稀硫酸；
②将反应后的混合物过滤；
③向滤液中加入一种金属粉末。
根据上述实验方案，试回答:
(1)第①步反应中可观察到的现象是什么?
(2)第③步加入的金属粉末可以是什么?说明理由。
(3)设计从滤液中获得铜的另外一种方案。
【自我测试】
（1）固体溶解，有无色气体生成，溶液变成蓝色。
（2）可以是Fe，因为铁的活泼性比铜强，可从溶液中置换出铜。
（3）加热蒸干，灼烧，将CO（或H2）通过灼热的固体。
二、海水资源的开发和利用
海水资源
水资源
化学资源
二、海水资源的开发和利用
二、海水资源的开发和利用
1.海水水资源的利用
海水水资源的利用主要包括
______________和________________________________等。
直接利用海水进行循环冷却
海水的淡化
从海水中提取 或从海水中把 都可以达到淡化海水的目的。
淡水
盐分离出去
海水的淡化指的是
二、海水资源的开发和利用
1.海水水资源的利用
海水淡化的方法主要有_________________________________等。
蒸馏法
蒸馏法
蒸馏法、电渗析法、离子交换法
二、海水资源的开发和利用
2.海水化学资源的开发利用
阅读P91实验4-2
海带
如何证明海带中有碘离子？
证明海带中含有碘元素
干海带
海带灰
溶解、过滤
灼烧
残渣
含I-的溶液
稀H2SO4
H2O2
含I2的溶液
淀粉
1
2
3
4
第(3)步的离子方程式
溶液变蓝
如何将海水中的溴离子转变成溴单质？
（阅读教材P91页资料卡片——海水提溴）
1.推测海水提溴的步骤和实验装置；
2.写出相关的化学方程式。
浓缩海水
溴单质
氢溴酸
单质溴
通入Cl2
①
通入空气，SO2吸收
②
通入Cl2
③
思考与交流
①
②
鼓入空气
Cl2
MnO2
浓盐酸
Cl2
浓缩海水
SO2溶液
A
B
C
D
海水提溴的实验室模拟装置
①
②
12.海水开发利用的部分过程如图所示。下列说法错误的是（
）
2015年高考全国卷Ⅱ.
A．向苦卤中通入Cl2是为了提取溴
B．粗盐可采用除杂和重结晶等过程提纯
C．工业生产中常选用NaOH作为沉淀剂
D．富集溴一般先用空气和水蒸气吹出单质溴，再用SO2将其还原吸收
C
4.镁及其合金是一种用途很广的金属材料，目前世界上60%的镁是从海水中提取的。主要步骤如下:
(1)为了使MgSO4转化为Mg(OH)2，试剂①可以选用_________，要使MgSO4完全转化为沉淀，加入试剂①的量应_________。
(2)加入试剂①后，能够分离得到Mg(OH)2沉淀的方法是___________。
(3)试剂②可以选用____________。
(4)无水MgCl2在熔融状态下，通电后会产生Mg和Cl2，该反应的化学方程式______________________________________。
NaOH
过量
过滤
盐酸
MgCl2
Mg+Cl2↑
证明海带中含有碘，有以下步骤
①灼烧海带至完全生成灰，停止加热，冷却；
②在滤液中滴加稀H2SO4及H2O2，然后加入几滴淀粉溶液；
③用剪刀剪碎海带，用酒精润湿，放入坩埚中；
④海带灰转移到小烧杯，加蒸馏水，搅拌、煮沸、过滤.
(1)合理的步骤是____________
(2)证明含碘的步骤是_______,
现象是_____________________,
反应的离子方程式是
__________________________
③①④②
②
滴入淀粉溶液，溶液变蓝
习题
5.试写出工业上海水提溴、实验室中海带提碘过程中所发生的主要反应的离子方程式。根据上述事实，关于Cl2
,
Br2
,
I2
,
H2O2
,
SO2五种物质的氧化性相对强弱，你可以明确得出的结论有哪些?推测下列过程的结果，写出有关反应的化学方程式。
(1)将氯气通入溴化钠溶液中;
(2)将溴水加入氟化钠溶液中;
(3)将氯气通入碘化钠溶液中;
(4)将碘加入溴化钠溶液中。
Cl2+2NaBr=2NaCl+Br2
不反应
Cl2+2NaI=2NaCl+I2
不反应
H2O2
>Cl2
>
Br2
>
I2
>
SO2
氧化性强弱：
10.以金红石(主要成分TiO2)为原料生产金属钛的步骤主要有:
(1)在高温下，向金红石与焦炭的混合物中通入Cl2，得到TiCl4和一种可燃性气体；
(2)在稀有气体(如氩)氛围和加热的条件下，用镁与TiCl4反应可得到钛。
请写出上述两步反应的化学方程式，并分析反应(2)时稀有气体氛围的作用。
TiO2＋2C+2Cl2
TiCl4+2CO
(1)
TiCl4+2Mg
MgCl2+Ti
(2)
