第2课时 煤、石油和天然气的综合利用
核心微网络
素养新目标
1.了解化石燃料的类型。
2．了解煤、石油、天然气的组成。
3．认识化石燃料的加工方法和综合利用的意义与社会价值。
学
业
基
础
[预习新知]
1．煤的组成和加工
(1)煤的组成
(2)煤的加工方法及产品
2．天然气的组成和利用
3．石油的组成和加工
化石燃料也称矿石燃料，其包括的天然资源为煤炭、石油、天然气、可燃冰、页岩气等，是不可再生资源。
[即学即练]
1．判断正误，正确的打“√”，错误的打“×”。
(1)煤、石油、天然气的化学成分相同。( )
(2)煤、石油和天然气是不可再生能源，也是新型清洁能源。( )
(3)把煤加强热使之分解的过程叫煤的干馏。( )
(4)化石燃料燃烧时产生的二氧化碳是大气污染物之一。( )
(5)天然气的主要用途就是作燃料。( )
(6)不能用裂化汽油萃取溴水中的溴。( )
2．下列转化不属于煤或石油的综合利用的是( )
A．将煤干馏制得煤焦油和焦炭
B．在一定条件下将煤与氢气转化为液体燃料
C．将煤变为煤饼作燃料
D．将石油裂解制得乙烯等化工原料
3．下列说法错误的是( )
石油分馏产品乙烯CH2BrCH2Br
A．石油主要是由烃组成的混合物
B．①主要发生物理变化
C．②包括裂化、裂解等过程
D．③是加成反应，产物名称是二溴乙烷
4．下列说法正确的是( )
A．煤是各种芳香烃组成的混合物
B．煤是由非常复杂的无机物和有机物组成的化合物
C．煤的干馏可以得到焦炉气、煤焦油、焦炭等产品，该过程属于物理变化
D．煤里主要含有碳及少量其他元素与矿物，但绝大多数都含硫，在工业上，大量燃烧含硫煤是造成酸雨的主要原因之一
5．下列说法正确的是( )
A．煤、石油和天然气是不可再生能源，也是新型清洁能源
B．化石燃料燃烧时产生的二氧化碳是大气污染物之一
C．天然气的主要用途就是作燃料
D．石油裂解气可以使溴水或酸性高锰酸钾溶液褪色
核
心
素
养
目标 煤和石油的常见加工方法
[例] 下列说法错误的是( )
A．通过煤的干馏，可以得到焦炭、煤焦油、粗氨水、焦炉气等产品
B．天然气属于纯净物，可用于合成氨等
C．裂解气通入溴水，溴水褪色
D．煤的气化和液化是使煤变成清洁能源的有效途径
煤的干馏在工业上也叫煤的焦化。
[提升] 石油蒸馏装置如图所示，下列说法正确的是( )
A．仪器W的名称：圆底烧瓶
B．碎瓷片的作用：催化剂
C．冷却水的流向：X进水，Y出水
D．收集到的60～150℃的馏分为混合物
[核心能力]
“三馏”“二裂”的比较
1．“三馏”的比较
干馏
蒸馏
分馏
原理
隔绝空气、高温下使物质分解
根据液态混合物中各组分沸点不同进行分离
与蒸馏原理相同
目的
获得煤或木材的分解产物
使混合物中沸点较低的组分挥发而达到分离或提纯的目的
使多组分混合物分离为两种或多种馏分而达到分离的目的
产物
产物为混合物
产物为单一组分的纯净物
产物为沸点相近的各组分组成的混合物(称为馏分)
反应类型
化学变化
物理变化
物理变化
两点提醒：1.蒸馏和分馏是物理变化，煤的焦化、气化和液化都是化学变化。2.石油的每种馏分仍为混合物。
2．“二裂”的比较
方法
原料
原理
目的
裂化
重油
在一定条件下，将含碳原子较多、沸点较高的烃断裂为含碳原子较少、沸点较低的烃
提高轻质液体燃料油的产量，特别是提高汽油的产量
裂解(深度裂化)
石油的分馏产品(包括石油气)
在高温下，使具有长链分子的烃断裂成各种短链的气态烃和少量的液态烃
获得乙烯、丙烯、甲烷等重要化工基本原料
关系
裂解是深度裂化
学考评价
1．下列关于化石燃料的加工说法正确的是( )
A．石油裂化主要得到乙烯
B．石油分馏是化学变化，可得到汽油、煤油
C．煤干馏主要得到焦炭、煤焦油、粗氨水和焦炉气
D．煤制煤气是物理变化，是高效、清洁地利用煤的重要途径
2．下列说法中错误的是( )
A．石油是混合物，石油分馏得到的汽油也是混合物
B．含C20以上的烷烃的重油经过催化裂化可以得到汽油
C．焦炭是煤干馏的一种重要产品
D．煤中含有苯和甲苯，可以用先干馏后分馏的方法把它们分离出来
3．下列说法不正确的是( )
A．煤油可由石油分馏获得，可用作燃料和保存少量金属钠
B．煤可与水蒸气反应制成水煤气，水煤气的主要成分为CO和H2
C．汽油、煤油、柴油和植物油都是碳氢化合物
D．以石油、煤和天然气为原料，可生产塑料、合成橡胶和合成纤维
4．下图是实验室干馏煤的装置图，结合下图回答问题。
(1)指出图中仪器名称：
a________；b________；c________；d________。
(2)装置c的作用是______________，d中的液体有________和________。有机物可以通过________的方法使其中的重要成分分离出来。
(3)e处点燃的气体是________，火焰的颜色是________色。
(4)下列叙述错误的是________。
A．煤发生了化学变化
B．d中液体显碱性
C．d中液体不分层
练后感悟
化工“五气”的比较
气体
水煤气
天然气
液化石油气
焦炉气
裂解气
主要成分
H2、CO
CH4
C3H8、C4H10
H2、CH4、C2H4、CO
C2H4、C3H6、C4H8、CH4
来源
炽热的炭与水蒸气反应
气井、气田
石油分馏
煤的干馏(炼焦炉)
石油裂解
第2课时 煤、石油和天然气的综合利用学
业
基
础
[预习新知]
有机物 无机物 C H、O、N、S 隔绝空气加强热使之分解 煤的焦化 焦炉气 煤焦油 可燃性气体
C(s)＋H2O(g)高温,CO(g)＋H2(g) CH4 燃料 碳氢化合物 原油中各组分沸点的不同 链状烃 环状烃
[即学即练]
1．答案：(1)× (2)× (3)× (4)× (5)× (6)√
2．答案：C
3．答案：D
4．解析：煤是由无机物和有机物组成的混合物，煤中并无各种芳香烃，而是其发生化学变化以后的干馏产物煤焦油中含有芳香烃。煤中含有的硫在燃烧时转化为SO2，会造成环境问题，故燃烧之前应进行脱硫处理。
答案：D
5．答案：D
核
心
素
养
[例] 解析：A项，煤的干馏是指煤在隔绝空气的条件下加强热，分解生成煤焦油、焦炭、焦炉气等物质，正确；B项，天然气的主要成分为CH4，还含有少量C2H6等其他物质，是混合物，错误；C项，裂解气中含有不饱和烯烃，能使溴水褪色，正确；D项，煤的气化和液化过程将煤转化成CO、H2、甲醇等，这些都属于高效清洁燃料，正确。
答案：B
[提升] 解析：A错，仪器W的名称是蒸馏烧瓶。B错，碎瓷片的作用是防止暴沸，不是催化剂。C错，冷凝管中冷却水从下口通入，从上口流出，故X是出水口，Y是进水口。D对，石油分馏得到汽油、煤油、柴油等馏分，都是多种烃的混合物。
答案：D
学考评价
1．解析：石油裂化主要得到更多的液态轻质油，A错误；石油的分馏是指在加热条件下将石油分成不同沸点范围的产物的过程属于物理变化，B错误；煤的干馏是将煤隔绝空气加强热的过程，其产物有焦炭、煤焦油、粗氨水和焦炉气，C正确；由煤制取煤气的过程中，煤中的碳与水蒸气反应生成一氧化碳和氢气，两者的混合物被称为“水煤气”，这个过程发生的是化学变化，D错误。
答案：C
2．解析：石油通过分馏的方法获得汽油、煤油和柴油等轻质液体燃料，但产量不高。通常采用裂化的方法，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，提高汽油的产量。煤是由有机物和少量无机物组成的复杂混合物，主要含碳元素，还含有少量的氢、氧、氮、硫等元素，并不含苯和甲苯。煤干馏得到焦炭、煤焦油、焦炉气等。煤焦油是含有多种芳香族化合物的混合物，可以生产芳香族化合物苯和甲苯。
答案：D
3．解析：植物油是由C、H、O三种元素构成的有机物，不属于碳氢化合物。
答案：C
4．解析：煤的干馏生成焦炭、煤焦油和出炉煤气，出炉煤气包括焦炉气、粗氨水等，经c装置的降温和冷凝，粗氨水和煤焦油变为液体在d中聚集，则液体显碱性；焦炉气中氢气、一氧化碳都具有还原性，可用于还原氧化铜，H2、CO、CH4燃烧产生蓝色火焰；焦炉气中含有乙烯可以使溴水褪色；煤焦油是有机物的液态混合物，应采用分馏的方法分离。
答案：(1)酒精喷灯 硬质玻璃管 水槽 U形管
(2)将干馏生成的气体进行降温和冷凝 粗氨水 煤焦油 分馏
(3)焦炉气 蓝 (4)C
PAGE
-
8
-课时作业17 煤、石油和天然气的综合利用
[学业达标]
1．《汉书》中“高奴县有洧水可燃”，沈括在《梦溪笔谈》对从地表渗出的、当地人称为“石脂”或“洧水”的使用有“予知其烟可用，试扫其烟为墨，黑光如漆，松果不及也，此物必大行于世”的描述，关于上文，下列说法中正确的是( )
A．“洧水”的主要成分是油脂
B．“洧水”的主要成分是煤油
C．“洧水”的主要成分是石油
D．其烟的主要成分是木炭
2．下列关于煤、石油、天然气等资源的说法正确的是( )
A．石油裂解得到的汽油是纯净物
B．石油产品都可用于聚合反应
C．天然气是一种清洁的化石燃料
D．水煤气是通过煤的液化得到的气体燃料
3．下列叙述不正确的是( )
A．天然气的主要成分是甲烷，是一种清洁、不可再生的化石燃料
B．煤的干馏、气化和液化都发生了化学变化
C．石油的分馏、裂化和裂解都发生了化学变化
D．煤干馏和石油分馏都能获得烃类物质
4．下列说法中正确的是( )
A．煤中含有苯和甲苯，可以用先干馏后分馏的方法把它们分离出来
B．将煤在空气中加强热使之分解的过程，称为煤的干馏，也叫煤的焦化
C．将石油分馏得到大量的乙烯、丙烯等重要化工原料
D．用溴的四氯化碳溶液可鉴别分馏获得的汽油和裂化获得的汽油
5．下列说法不正确的是( )
A．石油分馏可获得乙烯、丙烯和丁二烯
B．将重油经过裂化可以得到汽油
C．将石油裂解制得乙烯等化工原料
D．石油裂化的目的是提高汽油等轻质燃料的产量和质量
6．下列关于石油的说法不正确的是( )
A．石油主要含C、H两种元素
B．石油通过催化重整可得到环状烃
C．石油裂化是物理变化
D．石油分馏得到的汽油是混合物
7．石油裂解的目的主要是( )
A．提高轻质液体燃料的产量
B．提高汽油的产量
C．改善汽油的质量
D．获得短链不饱和烃
8．下列关于煤、石油、天然气等资源的说法错误的是( )
A．煤干馏所得气体中含有CH4
B．天然气、石油液化气是清洁的化石燃料
C．石油裂解气中主要成分为甲烷
D．石油分馏能得到不同沸点范围的产物
[等级突破]
9．含有6个碳原子的烷烃，经催化裂化可生成的烷烃最多有( )
A．3种
B．4种
C．5种
D．6种
10．如图是石油分馏塔的示意图，a、b、c三种馏分中( )
A．a的沸点最高
B．b的熔点最低
C．c的平均相对分子质量最大
D．每一种馏分都是纯净物
11．下列有关说法正确的是( )
①石油裂解得到的汽油可与溴水反应
②石油的分馏是化学变化
③石油的分馏实验中，温度计水银球插入液面以下，因为它测的是混合液的温度
④石油分馏得到的汽油仍是混合物
A．①③
B．②④
C．①④
D．②③
12．裂化汽油中除含有C5～C11的烷烃外，还含有C5～C11的烯烃及甲苯、二甲苯等苯的同系物。已知甲苯、二甲苯能使酸性KMnO4溶液褪色。要用化学方法检验某裂化汽油样品中含有烯烃及苯的同系物，实验步骤为
(1)先逐滴加入________，振荡，如果看到________，则证明有________存在。
(2)继续逐滴加入________至________为止，静置，用分液漏斗分出________(填“上”或“下”)层的裂化汽油样品，再加入________振荡，如果看到________，则证明裂化汽油中有________存在。
13．实验室用下列仪器组装一套石油分馏的装置，并进行相关实验，可以得到汽油和煤油。
(1)写出下列仪器的名称：
①________；②________；③________。
(2)将以上仪器按从左到右的顺序，用字母a、b、c……进行连接：e接( )接( )接( )接( )接( )接( )接( )接( )接( )。
(3)仪器②中A是________(填“进水口”或“出水口”，下同)，B是________。
(4)蒸馏时，温度计水银球应在________(位置)。
(5)在①中注入原油后，加几片碎瓷片的目的是________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(6)在实验结束后，为了探究石油中是否含有烯烃，某学生用③中的物质做了一个探究实验，其操作、现象及结论是________________________________________________________________________
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
14．将煤直接作为燃料燃烧，不但热效率较低，且产生烟尘、二氧化硫、氮氧化物等物质，造成严重的环境污染。煤的干馏是提高煤的利用率、生产重要化工原料、降低污染物排放量的有效措施之一。某化学学习小组在实验室条件下探究煤干馏的现象及产物，装置如图所示，请回答有关问题：
(1)煤干馏的条件是________________________________________________________________________。
(2)盛有冷水的烧杯的作用是________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(3)实验后检验有粗氨水生成的操作是________________________________________________________________________
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(4)已知CO不能使溴水褪色，若将从具支试管支管口处逸出的气体通入溴水中，发现溴水褪色，则说明煤的干馏产生了________________________________________________________________________。
(5)点燃尾气，火焰的颜色为________________________________________________________________________。
(6)从煤焦油中分离出苯、甲苯、二甲苯的实验方法是
________。
课时作业17 煤、石油和天然气的综合利用
1．解析：“洧水”的主要成分是石油，石油是烃的混合物，不是油脂，A、B错误，C正确；烟的主要成分是碳粒，D错误。
答案：C
2．解析：汽油是由含碳原子数为5～11的烷烃和烯烃等组成的混合物，A项错误；石油产品中有些不含双键的烃类物质不能用于聚合反应，B项错误；以甲烷为主要成分的天然气是一种很好的清洁燃料，C项正确；水煤气是通过煤的气化得到的气体燃料，D项错误。
答案：C
3．答案：C
4．解析：A项，煤中不含苯和甲苯，煤干馏后从煤焦油或出炉煤气中能分离出来苯和甲苯，错误；B项，煤在隔绝空气加强热的情况下分解的过程称为煤的干馏，而不是在空气中，错误；C项，石油分馏主要得到汽油、煤油等，乙烯、丙烯等可通过石油裂化、裂解获得，错误；D项，分馏获得的汽油主要成分是饱和烃，裂化获得的汽油中含有不饱和烃，二者可用溴的四氯化碳溶液鉴别，正确。
答案：D
5．解析：石油分馏得到不同沸点范围的烃的混合物，主要产物是石油气、汽油、煤油、柴油及重油等，A不正确；碳原子数较多的烃经裂化可以得到C5～C11的烷烃和烯烃的裂化汽油，B正确；石油裂解可得到乙烯、丙烯等短链烃，是重要的化工原料，C正确；裂化的目的就是提高汽油等轻质油的质量和产量，D正确。
答案：A
6．解析：石油裂化是化学变化。
答案：C
7．解析：石油裂解的主要目的是获得乙烯、丙烯等工业原料。
答案：D
8．解析：A项，煤干馏所得的气体中含有CH4等有机物气体，正确；B项，天然气、石油液化气的主要成分为碳氢化合物，燃烧充分，生成物为CO2和H2O，为清洁的化石燃料，正确；C项，石油裂解气的主要成分有乙烯、丙烯、甲烷、乙烷等，错误；D项，石油的分馏就是利用原油中各组分沸点的不同进行分离的过程，正确。
答案：C
9．解析：C6H14裂解的方式可能有下列四种：
C6H14CH4＋C5H10
C6H14C2H6＋C4H8
C6H14C3H8＋C3H6
C6H14C4H10＋C2H4
其中CH4、C2H6、C3H8分别为甲烷、乙烷、丙烷，没有同分异构体，而C4H10有2种同分异构体CH3—CH2—CH2—CH3、CHCH3CH3CH3，因此考虑C4H10的同分异构体，最终生成的烷烃最多有5种。
答案：C
10．解析：a、b、c三种馏分均为蒸气，故最上面的熔、沸点最低，c的熔点最高，对应的平均相对分子质量也最大。
答案：C
11．解析：石油的分馏是依据各物质的沸点不同经加热汽化和冷凝而分离的操作，故为物理变化，②错；石油分馏实验中，温度计水银球应放在蒸馏烧瓶支管口处，以测量馏出蒸气的温度，故③错。
答案：C
12．解析：因为烯烃可使溴水、酸性KMnO4溶液褪色，而苯的同系物只能使酸性KMnO4溶液褪色，根据这一性质差异，则先用溴水检验烯烃的存在，再用酸性KMnO4溶液检验苯的同系物的存在。(1)向样品中逐滴加入溴水，振荡，如看到溴水褪色，则证明有烯烃存在。(2)继续逐滴加溴水至不再褪色为止，用分液漏斗分出上层的裂化汽油样品，因为加足量溴水后，生成的卤代烷及水的密度均比烷烃和苯的同系物大，所以上层应是烷烃和苯的同系物的混合物。向分出的上层样品中加入酸性KMnO4溶液，如果紫色褪去，则证明有苯的同系物存在。
答案：(1)溴水 溴水褪色 烯烃 (2)溴水 不褪色 上 酸性KMnO4溶液 溶液褪色 苯的同系物
13．解析：实验装置的一般安装顺序为“自下而上，从左到右”。冷凝管采用逆流原理，即上口为出水口，下口为进水口；温度计需要测定馏分的温度，所以温度计水银球与蒸馏烧瓶支管口应在同一水平线上，以保证水银球被馏分蒸气包围。
答案：(1)①蒸馏烧瓶 ②冷凝管 ③锥形瓶
(2)c d a k l b f g w
(3)进水口 出水口
(4)蒸馏烧瓶支管口处
(5)防止暴沸
(6)用一支洁净的试管，取约2～3
mL容器③中的馏出物，再向试管中滴加3～4滴酸性KMnO4溶液(或溴水)，若溶液颜色不消失，则石油中不含有烯烃；若溶液颜色消失，则石油中含有烯烃
14．解析：解答本题的关键是要掌握煤的干馏原理。(1)根据煤干馏的定义可知其条件为隔绝空气加强热。(2)冷水浴的作用是冷凝，使粗氨水和煤焦油冷凝液化。(3)可用湿润的红色石蕊试纸检验是否有NH3逸出。(4)溴水褪色，证明煤干馏过程产生了不饱和烃类物质。(5)CO、CH4等气体燃烧时火焰呈淡蓝色。(6)煤焦油中苯及其同系物与其他成分互溶，可通过分馏的方法将它们分离。
答案：(1)隔绝空气加强热 (2)使粗氨水和煤焦油冷凝液化
(3)将具支试管取出，塞上试管塞并加热，将润湿的红色石蕊试纸放在支管口处，若试纸变蓝，则说明有粗氨水生成
(4)不饱和烃类物质 (5)淡蓝色 (6)分馏
PAGE
-
7
-(共29张PPT)
第2课时 煤、石油和天然气的综合利用
高考赘源网
高考资源
边的高考专家!】第一节 自然资源的开发利用
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________、________和________的综合利用为例，认识化学的应用价值，了解与此有关的____________问题。
第1课时 金属矿物和海水资源的开发利用
核心微网络
素养新目标
1.了解金属矿物的开发利用原理和基本方法。
2．了解海水资源利用的意义。
3．认识常见海水提取物与社会、生产、生活的关系。
学
业
基
础
[预习新知]
一、金属矿物的开发利用
1．金属在自然界中存在的形态
除了________、________等极少数金属以外，绝大多数金属以________的形式存在于自然界。在这些金属化合物中，金属元素都显________化合价
2．合理开发利用金属资源
金属的冶炼需要消耗大量的________，还会造成________，地球上的金属资源是有限的，是不可再生的，因此金属资源应________________。
3．有效利用金属资源的途径
(1)提高金属的________，减少金属的使用量。
(2)加强金属资源的______________。
(3)使用其他材料代替金属材料。
4．金属冶炼的原理
金属冶炼的实质是根据________，使金属矿物中的金属阳离子________生成金属单质的过程：Mn＋＋ne－===M。
从金属矿石中提炼金属的步骤
1．矿石的富集；2.冶炼；3.精炼。
5．冶炼方法
三、海水资源的开发利用
1．直接利用：海水进行________。
2．海水淡化：主要方法有____________、____________、________________。
3．海水中的化学资源
海水中H、O两种元素，加上________________等11种元素的总量超过________，其他为微量元素，共计含有80多种。
4．海水制盐
海水粗盐精盐。
5．海带提碘
(1)流程：海带―→灼烧―→____________―→过滤____________―→提纯―→碘单质。
(2)原理：________。
6．海水提溴
(1)过程：浓缩―→________―→________―→提取。
(2)原理：________________。
7．海水提镁
(1)过程：浓缩沉淀―→过滤溶解―→结晶(MgCl2·6H2O)MgCl2晶体金属镁。
(2)原理：①________________。
②Mg(OH)2＋2HCl===MgCl2＋2H2O。
③MgCl2·6H2OMgCl2＋6H2O。
④_________________。
8．新能源的开发
(1)从海水中提取铀和重水，铀和重水是核能开发的重要原料。
(2)潮汐能、波浪能是待开发的新型能源。
[即学即练]
1．判断正误，正确的打“√”，错误的打“×”。
(1)黄金的冶炼可用热分解法。( )
(2)金属阳离子被还原，一定会得到金属单质。( )
(3)工业上电解MgCl2溶液制取Mg。( )
(4)海水中含有Br2。( )
(5)海带中含有碘，能使淀粉变蓝。( )
(6)用SO2溶液吸收溴蒸气，是利用了SO2具有漂白性。( )
2．下列金属元素在自然界中可以以游离态形式存在的是( )
A．K B．Na
C．Ca
D．Au
3．不同的金属，其冶炼方法也可能不同，主要原因是( )
A．金属的活动性不同
B．金属在自然界中的分布不同
C．金属在自然界中的存在形式不同
D．金属在自然界中的含量不同
4．有关金属的冶炼原理下列说法正确的是( )
A．肯定发生的是置换反应
B．肯定发生的是分解反应
C．肯定发生的是氧化还原反应
D．只能用金属作还原剂冶炼金属
5．下列方法中，不能实现海水淡化的是( )
A．蒸馏法
B．电渗析法
C．过滤法
D．离子交换法
6．下列属于海水化学资源利用的是( )
A．海水淡化
B．海水冷却循环
C．海水提溴
D．海水发电
7．下列说法中不正确的是( )
A．海洋是一个远未完全开发的巨大化学资源宝库
B．海水中金元素的储存量很大，但它的富集程度却很低
C．从海水中可以提取铀和重水等核原料
D．海水中的溴、氟等元素均为微量元素，但仍有提取的价值
核
心
素
养
目标一 金属的冶炼方法
[例1] 冶炼金属一般有下列四种方法：①焦炭法 ②水煤气(或氢气，或一氧化碳)法 ③活泼金属置换法 ④电解法。四种方法在工业上均有应用。古代有(Ⅰ)火烧孔雀石炼铜；(Ⅱ)湿法炼铜；现代有(Ⅲ)铝热法炼铬；(Ⅳ)从光卤石中炼镁，对它们的冶炼方法的分析不正确的是( )
A．(Ⅰ)用①
B．(Ⅱ)用②
C．(Ⅲ)用③
D．(Ⅳ)用④
[提升1] 下列有关金属的工业制法中，正确的是( )
A．制钠：用海水为原料制得精盐，再电解纯净的NaCl溶液
B．制铁：以铁矿石为原料，CO还原得铁
C．制镁：用海水为原料，经一系列过程制得氧化镁固体，H2还原得镁
D．制铝：从铝土矿中获得氧化铝再得到氯化铝固体，电解熔融的氯化铝得到铝
[核心能力]
1．金属的冶炼原理
金属冶炼的实质是使金属化合物中的金属阳离子得到电子被还原为金属单质的过程，即Mn＋＋ne－===M。
2．金属活动性顺序与金属冶炼方法的关系
金属的活动性顺序
K、Ca、Na、Mg、Al
Zn、Fe、Sn、Pb(H)、Cu
Hg、Ag
Pt、Au
金属原子失电子能力
强→弱
金属离子得电子能力
弱→强
主要冶炼方法
电解法
热还原法
热分解法
物理方法
3.常用的热还原法
常见热还原法的优缺点
优点
缺点
H2还原法
金属纯度高
工业成本高
CO和C还原法
工业成本低
金属纯度低，尾气中的CO会污染环境
铝热法
可以冶炼高熔点、难以冶炼的金属
工业成本较高
目标二 海水资源的利用
[例2] 如图是人类从海水资源中提取某些重要化工原料的流程示意图：
请回答下列问题：
(1)操作A是____________和过滤(填实验基本操作名称)。
(2)操作B需加入下列试剂中的一种，最合适的是________(选填字母)。
A．氢氧化钠溶液
B．澄清石灰水
C．石灰乳
D．碳酸钠溶液
(3)向苦卤中通入Cl2，发生反应的离子方程式是______________________，用SO2水溶液吸收Br2，吸收率可达95%，有关反应的离子方程式为__________________________。
(4)工业上由无水MgCl2制取镁的化学方程式为________________________。
海水提镁主要反应原理：
CaCO3CaO＋CO2↑
CaO＋H2O===Ca(OH)2
Ca(OH)2＋MgCl2===Mg(OH)2↓＋CaCl2
Mg(OH)2＋2HCl===MgCl2＋2H2O
MgCl2(熔融)Mg＋Cl2↑
[提升2] 海带中的碘元素主要以I－的形式存在，提取时用适当的氧化剂将其氧化成I2，再萃取出来。证明海带中含有碘的实验方法：
①用剪刀剪碎海带，用酒精湿润，放入坩埚中。
②灼烧海带至完全成灰，停止加热，冷却。
③将海带灰加蒸馏水溶解，搅拌、煮沸、过滤。
④在滤液中滴加稀H2SO4及H2O2，然后加入几滴淀粉溶液。(涉及反应的离子方程式为2I－＋H2O2＋2H＋===I2＋2H2O)
(1)在实验过程中用到的玻璃仪器有____________________________________。
(2)能证明海带中含有碘的实验操作是________(填序号)，现象是______________________________________。
[核心能力]
1．海水提镁的工艺流程
2．海水提溴的主要流程
3．海带中提取碘的流程
碘元素的检验方法
a．淀粉遇单质碘变蓝，若是碘离子，通常先加入氯水氧化，再加入淀粉。
b．碘水呈黄色，通常加入有机溶剂四氯化碳或苯后有机层呈紫色。
c．加入硝酸酸化的硝酸银溶液后产生黄色沉淀，则原溶液中含碘离子。
学考评价
1．在冶金工业上，均能用化学还原剂制得的一组金属是( )
A．Na、Mg、Al
B．Na、Zn、Fe
C．Zn、Fe、Cu
D．Mg、Al、Zn、Fe
2．下列反应原理不符合工业实际的是( )
A．2Ag2O4Ag＋O2↑
B．4Al＋3MnO23Mn＋2Al2O3
C．2MgO2Mg＋O2↑
D．2CuO＋C2Cu＋CO2↑
3．工业上获得金属镁采用的冶炼方法是( )
A．加热分解镁氧化物
B．电解熔融氯化镁
C．高温下发生铝热反应
D．高温下用氢气还原
4．海水是一个巨大的化学资源库，下列有关海水综合利用的说法错误的是( )
A．海水中含有溴元素，需经过化学变化才可以得到溴单质
B．无论是海水波浪发电还是潮汐发电，都是将化学能转化为电能
C．从海水中可以得到NaCl，电解熔融NaCl可制备金属钠
D．从海水中提取镁可以采用下列方法：海水―→苦卤Mg(OH)2MgCl2溶液―→无水MgCl2―→MgCl2(熔融)Mg
5．海水是巨大的资源宝库，可以进行综合利用。从海水中提取淡水、食盐和溴的过程如下：
(1)步骤Ⅰ获得Br2的反应的离子方程式为______________________。
(2)步骤Ⅱ用SO2水溶液吸收Br2，使溴蒸气转化为氢溴酸以达到富集的目的，其反应的化学方程式为__________________________。在该反应中，氧化剂是________(填化学式)；若反应中生成2
mol
HBr，则消耗________mol
SO2。
(3)根据上述反应可判断出SO2、Cl2、Br2三种物质氧化性由强到弱的顺序是____________。
练后感悟
海水资源开发利用的几点说明
1．注意在海水中钠、镁、溴和碘都以化合态形式存在且含量较低，需要先富集再提取，提取过程中要通过发生氧化还原反应获得它们的单质。
2．提取海水中NaCl、镁、溴、碘的过程中要用到结晶、过滤、萃取和分液等实验操作，要注意这些操作的使用条件和操作方法的规范性。
3．海水中铀和重水的提取，潮汐能、波浪能的开发对于新能源的开发具有重要意义。
4．海水资源的利用将走综合开发的道路，一次提取海水，同时提取多种物质。
第八章 化学与可持续发展
第一节 自然资源的开发利用
金属矿物 海水资源 化石燃料 环境与发展
第1课时 金属矿物和海水资源的开发利用
学
业
基
础
[预习新知]
金 铂 化合物 正 资源和能源 环境污染
合理地开发利用 利用率 回收和再利用 氧化还原反应 得到电子 2HgO2Hg＋O2↑ 2Ag2O4Ag＋O2↑ 2NaCl(熔融)2Na＋Cl2↑ MgCl2(熔融)Mg＋Cl2↑ 2Al2O34Al＋3O2↑ 3CO＋Fe2O32Fe＋3CO2 2Al＋Fe2O3Al2O3＋2Fe 循环冷却 蒸馏法 电渗析法 离子交换法 Cl、Na、K、Ca、Mg、S、C、F、B、Br、Sr
99% 浸泡 氧化 2I－＋Cl2===I2＋2Cl－ 氧化 富集 2Br－＋Cl2===Br2＋2Cl－ CaO 盐酸 脱水
电解 Mg2＋＋2OH－===Mg(OH)2↓ MgCl2(熔融)Mg＋Cl2↑
[即学即练]
1．答案：(1)× (2)× (3)× (4)× (5)× (6)×
2．答案：D
3．答案：A
4．答案：C
5．答案：C
6．答案：C
7．解析：海洋是一个远未完全开发的巨大化学资源宝库；海水中金元素的总储量约为5×107
t，但1
t海水中的含量仅为4×10－6
g，故它的富集程度很低；可从海水中提取铀和重水等核原料，故A、B、C项正确；海水中的溴、氟元素为常量元素，D项错误。
答案：D
核
心
素
养
[例1] 解析：选择金属的冶炼方法要考虑金属在自然界中存在的状态及金属的活动性。
(Ⅰ)、(Ⅱ)、(Ⅲ)、(Ⅳ)发生的反应分别是
(Ⅰ)：Cu2(OH)2CO32CuO＋CO2↑＋H2O，C＋2CuO2Cu＋CO2↑，符合①；
(Ⅱ)：Fe＋CuSO4===FeSO4＋Cu，符合③；
(Ⅲ)：2Al＋Cr2O3Al2O3＋2Cr，符合③；
(Ⅳ)：先从光卤石中提取MgCl2，再电解MgCl2：MgCl2(熔融)Mg＋Cl2↑，符合④。
答案：B
[提升1] 解析：电解法制取金属钠时，需要电解熔融的NaCl，而不是其溶液，A项错误；镁的还原性很强，不能用热还原法来制取，而应用电解熔融氯化镁的方法，C项错误；熔融的氯化铝不导电，故不能电解其熔融物制取金属铝，而应电解熔融的氧化铝，D项错误。
答案：B
[例2] 解析：(1)食盐的溶解度受温度变化影响较小，可以通过蒸发结晶的方法得到氯化钠。(2)工业制镁：把海边的贝壳制成生石灰，在海水中加入生石灰制得石灰乳，在引入的海水中加入石灰乳制得Mg(OH)2，这样原料的成本低，且能将镁离子全部沉淀下来，所以最合适的是石灰乳。(3)氯气氧化溴离子得到单质溴，离子方程式为Cl2＋2Br－===Br2＋2Cl－；用SO2水溶液吸收Br2的离子方程式为Br2＋SO2＋2H2O===4H＋＋SO＋2Br－。(4)工业上由无水MgCl2制取镁的化学方程式为MgCl2(熔融)Mg＋Cl2↑。
答案：(1)蒸发结晶 (2)C
(3)Cl2＋2Br－===Br2＋2Cl－ Br2＋SO2＋2H2O===4H＋＋SO＋2Br－
(4)MgCl2(熔融)Mg＋Cl2↑
[提升2] 答案：(1)烧杯、玻璃棒、漏斗、酒精灯 (2)④ 滴入淀粉溶液后变蓝
学考评价
1．解析：Na、Mg、Al的冶炼方法为电解法；Zn、Fe、Cu的冶炼方法为化学还原剂还原法。
答案：C
2．解析：根据金属的活动性和特点，这四种金属选用的冶炼方法看似都正确，但是工业上冶炼镁时，并不是电解熔融的氧化镁，而是电解熔融的氯化镁。因为氧化镁的熔点很高，与电解熔融的氯化镁相比会消耗更多的能量。
答案：C
3．解析：由于金属镁的活泼性较强，因此工业上一般采用电解熔融氯化镁制备金属镁。
答案：B
4．解析：海水中的溴元素以离子形式存在，需要通过化学反应来转化成溴单质，A项正确；在波浪发电和潮汐发电过程中机械能转化为电能，而不是化学能转化为电能，B项错误；从海水中可以得到NaCl固体，电解熔融NaCl可制备金属钠，C项正确；依据海水提取镁的原理分析，卤水中加入氢氧化钙以沉淀镁离子，生成氢氧化镁，过滤后加盐酸溶解、蒸发浓缩、冷却结晶析出晶体，然后得到氯化镁固体，电解熔融氯化镁得到金属镁，该方法合理，D项正确。
答案：B
5．解析：海水淡化可得到NaCl，电解熔融的NaCl可得到Na和Cl2，利用生成的Cl2氧化浓缩海水中的Br－得到Br2，发生的离子反应为Cl2＋2Br－===Br2＋2Cl－，然后通入空气吹出Br2，再用SO2水溶液吸收Br2，发生反应Br2＋SO2＋2H2O===H2SO4＋2HBr，该反应中氧化剂为Br2，还原剂为SO2，反应中每生成2
mol
HBr，则消耗1
mol
SO2，最后再向含HBr的溶液中通入适量Cl2，蒸馏即可得到Br2。通过上述过程中的反应可判断出三种物质的氧化性由强到弱的顺序为Cl2＞Br2＞SO2。
答案：(1)Cl2＋2Br－===2Cl－＋Br2
(2)Br2＋SO2＋2H2O===H2SO4＋2HBr Br2 1
(3)Cl2＞Br2＞SO2
PAGE
-
13
-课时作业16 金属矿物和海水资源的开发利用
[学业达标]
1．我国古代炼丹家魏伯阳所著《周易参同契》是世界上现存最早的一部炼丹专著。书中描写到：“金入于猛火，色不夺精光。”这句话的意思是指黄金的性质在强热条件下( )
A．活泼
B．稳定
C．易氧化
D．易还原
2．下列说法错误的是( )
A．对废旧金属的最好处理方法是回收、再利用
B．提炼金属要经过矿石的富集、冶炼、精炼三步
C．活泼金属的冶炼都是通过电解其盐溶液
D．热还原法中还原剂有焦炭、一氧化碳、氢气和活泼金属等
3．许多国家十分重视海水资源的综合利用，不需要化学变化就能够从海水中获得的物质是( )
A．氯、溴、碘
B．钠、镁、铝
C．烧碱、氢气
D．食盐、淡水
4．随着人口增长、工业发展，淡水供应出现危机。若实行海水淡化来供应饮用水，下列方法在原理上完全不可行的是( )
A．加入明矾，使海水中的泥沙沉淀并淡化
B．利用太阳能，将海水蒸馏淡化
C．将海水通过离子交换膜除去其所含的盐分
D．利用电渗析法使海水淡化
5．从石器、青铜器到铁器时代，金属的冶炼体现了人类文明的发展水平。如图表示了三种金属被人类开发利用的大致年限，之所以有先后，主要取决于( )
A．金属的导电性强弱
B．金属在地壳中的含量多少
C．金属的化合价高低
D．金属的活动性强弱
6．金属锂是密度最小的金属，等质量的金属，锂能释放出更多的电子，故常用来制造高能量电池。已知锂的金属性介于钠和镁之间，则下列能冶炼出金属锂的方法是( )
A．电解法
B．热还原法
C．热分解法
D．铝热法
7．有0.4
g铁的氧化物，用足量的CO在高温下将其还原，把生成的CO2全部通入足量澄清石灰水中，得到0.75
g沉淀。这种铁的氧化物的化学式是( )
A．FeO
B．Fe2O3
C．Fe3O4
D．FeO和Fe2O3
8．下列关于海水的知识不正确的是( )
A．海水资源的利用包括海水水资源利用和化学资源利用
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
9．下列金属适合用热分解法冶炼的是( )
A．Na
B．Al
C．Fe
D．Ag
10．以下方法可用于工业冶炼金属的是( )
A．电解熔融AlCl3获取金属铝
B．电解MgCl2溶液获取金属镁
C．用CO还原铁矿石来获取金属铁
D．电解饱和食盐水来获取金属钠
11．下列各组物质中，均能使Fe2O3还原成单质铁的是( )
A．CO、O2、H2
B．CO、CO2、C
C．CO2、H2O、O2
D．Al、C、H2
12．下列有关海水提镁的说法中不正确的是( )
A．贝壳在海水提镁的生产流程中，主要经历了CaCO3→CaO→Ca(OH)2的过程
B．从海水中经过过滤后的Mg2＋，利用OH－将其转化为Mg(OH)2沉淀，然后电解Mg(OH)2制备纯镁
C．工业生产中是利用电解MgCl2制备镁
D．在海水提镁的工业流程中，氯气可以循环利用，用于制备盐酸，再溶解Mg(OH)2
13．下列说法错误的是( )
A．有些活泼金属(如铝)可用作热还原法的还原剂
B．加强热，使CuO在高温条件下分解可制备单质Cu
C．金属冶炼的实质是金属阳离子得到电子被还原成金属原子
D．回收旧金属可以重新制成金属或它们的化合物
[等级突破]
14．工业炼铁是在高炉中进行的，高炉炼铁的主要反应是：
①2C(焦炭)＋O2(空气)2CO
②Fe2O3＋3CO2Fe＋3CO2
该炼铁工艺中，对焦炭的实际使用量要远远高于按照化学方程式计算所需，其主要原因是( )
A．CO过量
B．CO与铁矿石接触不充分
C．炼铁高炉的高度不够
D．CO与Fe2O3的反应有一定限度
15．海水开发利用的部分过程如图所示。下列说法错误的是( )
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
16．已知海水提取镁的主要步骤如下：
(1)关于加入试剂①作沉淀剂，有以下几种不同方法，请回答下列问题。
方法
是否正确
简述理由
方法1：直接往海水中加入沉淀剂
不正确
a
方法2：高温加热蒸发海水后，再加入沉淀剂
b
c
你认为最合理的其他方法是d
a.________________________________________________________________________；
b．________________________________________________________________________；
c．________________________________________________________________________；
d．________________________________________________________________________。
(2)框图中加入的试剂①应该是________(填化学式)；加入的试剂②是________(填化学式)；工业上由无水MgCl2制取镁的化学方程式为__________________________________。
17．铁是应用最广泛的金属，自远古时代人类就学会了炼铁，到目前为止，人类研制出了很多炼铁的方法。某研究性学习小组同学在实验室中模拟工业炼铁的过程，实验装置如下：
(1)写出得到单质铁的化学方程式：________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(2)实验过程中看到玻璃管内的粉末由红棕色逐渐变黑，请设计一个实验来验证生成了单质铁：______________________________________。
(3)装置末端气球的作用为______________________________________。实验结束时，应该先停止加热还是先停止通入CO并说明原因__________________________________________________。
18．海水占地球总储水量的97.2%，若把海水淡化和化工生产结合起来，既可解决淡水资源缺乏的问题，又可充分利用海洋资源。
(1)海水中存在大量的氯化钠，氯化钠中的金属元素位于元素周期表第________族。
(2)目前，国际上实用的“海水淡化”主要技术之一是蒸馏法。蒸馏法是将海水变成蒸气，蒸气经冷却而得高纯度淡水。由此可判断蒸馏法是________________(填“物理变化”或“化学变化”)。
(3)工业上利用电解饱和食盐水可制得重要化工产品，反应式：食盐＋H2O―→NaOH＋H2↑＋Cl2↑(未配平)，该反应中食盐的化学式是________________________；利用电解所得气体制36.5%的浓盐酸1
000
t，最少需消耗食盐________
t。
(4)近年来，有人提出了一种利用氯碱工业产品及氯化钠循环治理含二氧化硫废气并回收二氧化硫的方法。该方法流程如下：
请写出②④的化学反应方程式：________________________________________________________________________，
________________________________________________________________________。
课时作业16 金属矿物和海水资源的开发利用
1．解析：金的性质稳定，在强热条件下也不反应。
答案：B
2．解析：活泼金属的冶炼是电解其熔融盐(如MgCl2、NaCl等)或熔融氧化物(如Al2O3等)制得的，电解其盐溶液得不到金属单质，C错误。
答案：C
3．解析：海水中的各种元素都以化合态存在，要生成单质必然发生化学反应，A、B、C均错。海水晒盐得NaCl，蒸馏海水得淡水只发生物理变化。
答案：D
4．答案：A
5．解析：由于人类掌握科学知识的局限性，越活泼的金属越难以冶炼，故发现年代越晚。
答案：D
6．解析：锂的金属性介于钠、镁之间，应该与Na、Mg的冶炼方法相同。
答案：A
7．解析：CO和铁的氧化物反应时，氧化物中的一个O原子对应一个CO2分子，每一个CO2分子对应一个CaCO3，所以有下列的关系式，假设0.4
g该氧化物中含x
g
O。
O ～ CO2 ～ CaCO3
16 100
x
g
0.75
g
解得x＝0.12
N(Fe)?N(O)＝?＝2?3。
答案：B
8．解析：海水可直接利用，如冲厕、作冷却水等。
答案：B
9．解析：金属活动性顺序表中Al及位于Al之前的金属采用电解法冶炼，位于Al之后Hg之前的金属采用热还原法冶炼，Hg、Ag采用热分解法冶炼，Pt、Au采用富集法来获取，故D正确。
答案：D
10．解析：A项，AlCl3是共价化合物，熔融态不导电，工业上是电解熔融Al2O3获取金属铝，错误；B项，电解熔融MgCl2可以获取金属镁，电解MgCl2溶液得到的是氢氧化镁、氢气和氯气，错误；C项，用CO还原铁矿石来获取金属铁是工业炼铁的原理，属于热还原法，正确；D项，电解饱和食盐水得到的是氢氧化钠、氢气和氯气，电解熔融的氯化钠可以冶炼金属钠，错误。
答案：C
11．解析：还原性强的物质(如Al、C、H2、CO等)在一定条件下都能把铁从其氧化物中还原出来。
答案：D
12．解析：从海水中提取金属镁，是利用贝壳，将贝壳转化为Ca(OH)2，然后将海水中的Mg2＋转化为Mg(OH)2，将Mg(OH)2转化为MgCl2，经过电解熔融MgCl2，从而制得金属镁，所以A项和C项都是正确的，而B选项错误；在电解氯化镁时，不仅得到了金属镁，同时也得到了氯气，这些氯气必须循环使用，所以D也是正确的。
答案：B
13．解析：A项，铝可以作还原剂冶炼一些高熔点的金属，如2Al＋Fe2O32Fe＋Al2O3，正确；B项，制备单质Cu用热还原法制备，错误；C项，金属冶炼的实质就是把金属阳离子还原为金属原子，正确；D项，将旧金属回收，重新利用，变废为宝，正确。
答案：B
14．解析：高炉炼铁的反应Fe2O3＋3CO2Fe＋3CO2为可逆反应，所以对焦炭的实际使用量要远高于按化学方程式计算所需，这样可以提高CO浓度，促进该反应正向移动。
答案：D
15．解析：A项，海水中通入氯气可置换出溴，正确；B项，粗盐提纯包括溶解、除杂、过滤、结晶、重结晶等，正确；C项，氢氧化钠成本较高，工业上常选用生石灰或石灰水作沉淀剂，错误；D项，先吹出溴再用SO2吸收可实现溴的富集，正确。故选C项。
答案：C
16．解析：试剂①应是石灰乳，发生的反应是MgCl2＋Ca(OH)2===Mg(OH)2＋CaCl2；试剂②应是盐酸，反应是Mg(OH)2＋2HCl===MgCl2＋2H2O，然后浓缩、结晶、脱水得无水MgCl2，再电解熔融的MgCl2便可制得Mg：MgCl2(熔融)Mg＋Cl2↑。
答案：(1)a.海水中镁离子浓度较小，沉淀剂用量大，不经济
b．不正确
c．能源消耗大，不经济
d．海滩晒盐后得到的苦卤中，加入沉淀剂
(2)Ca(OH)2 HCl MgCl2(熔融)Mg＋Cl2↑
17．解析：检验是否生成单质铁，在反应结束后，待玻璃管内的固体冷却，取少量放于试管中，加少量盐酸，若产生无色无味气体(H2)，则证明生成了单质铁；反应结束后，得到的铁还是赤热的，若先停止通入CO，会导致铁又被氧化，所以，应该先停止加热，待玻璃管内的固体冷却后，再停止通入CO。
答案：(1)Fe2O3＋3CO2Fe＋3CO2
(2)取少量粉末放于试管中，加少量盐酸，若产生无色无味气体，则证明生成了单质铁
(3)收集未反应的CO，防止污染空气 先停止加热，防止生成的铁再次被氧化
18．解析：(1)Na位于第ⅠA族。(2)蒸馏法属于物理变化。
(3)2NaCl＋2H2O2NaOH＋H2↑＋Cl2↑，H2＋Cl22HCl，由n(HCl)＝＝107
mol，可知m(NaCl)＝107
mol×58.5
g·mol－1＝585×106
g＝585
t。
答案：(1)ⅠA (2)物理变化 (3)NaCl 585
(4)NaOH＋SO2===NaHSO3 NaHSO3＋HCl===NaCl＋H2O＋SO2↑
PAGE
-
7
-(共43张PPT)
第1课时 金属矿物和海水资源的开发利用
高考赘源网
高考资源
边的高考专家!】
高炉炼铁
热还
原法铝热反应
炼铁
湿法炼铜
Fe+
cuso4
FeSo4+cu
其他
方法火法炼铜
高温
Custom
2Cu+
sO2
