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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
第1课时
金属矿物的开发利用
第2课时
海水资源的开发利用
第3课时
煤、石油和天然气的综合利用
第八章 化学与可持续发展
第一节
自然资源的开发利用
第一课时
金属矿物的开发利用
阅读课本，回答下列问题：
1.自然资源包括哪些种类？
2.自然资源根据能否再生可分
为什么种类？举出几个实例。
可再生资源：植物、微生物、可降解塑料袋、水资源、地热资源
不可再生资源：金属矿产和非金属矿产（煤、石油、天然气、土壤等）
金、银、青铜器—铜—铁器—铝
黄铜矿
赤铁矿
铝矿
锰矿
钨矿
锌矿
一、金属矿物的开发利用
一、金属矿物的开发利用
1.
金属元素的存在形式
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。
矿石
富集
冶炼
精炼
金属单质
2.
金属的冶炼
实质：用还原的方法使金属化合物中的金属离子得到电子变成金属原子。
Mn+(化合态）
得电子，被还原
M
（游离态）
如何冶炼金属呢？
从人类使用金属的历史来看，先是青铜器时代，而后是铁器时代，铝的使用是近百年的事，人类使用金属由早到晚的顺序恰好是金属活动性由弱到强的顺序，金属越活泼冶炼越困难，利用的越晚。
活泼性不同则方法不同
金属活动性（还原性）
K
Ca
Na
Mg
Al
Zn
Fe
Sn
Pb（H）Cu
Hg
Ag
强
弱
电解法
热还原法
热分解法
3.金属的冶炼方法
（1）热分解法（不活泼金属）
（2）电解法（活泼金属）
2NaCl
(熔融)
2Na
+
Cl2
↑
电解
MgCl2
(熔融)
Mg
+
Cl2
↑
电解
2Al2O3
(熔融)
4Al
+
3O2
↑
电解
冰晶石
2HgO
2Hg
+
O2
↑
2Ag2O
4Ag
+
O2
↑
（3）热还原法
常用还原剂：C、CO、H2
、Al
Fe2O3+2Al
2Fe
+
Al2O3
——铝热反应
高温
2CuO+C
2Cu+CO2
↑
高温
Fe2O3+3CO
2Fe+3CO2
高温
（可用于焊接铁轨）
开发环保高效的金属冶炼方法
防止金属的腐蚀
提高金属矿物的利用率
合理开发利用金属资源
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
计算表明，生产
1mol
铝消耗的电能至少为1.8×106
J。回收铝制饮料罐得到铝与从铝土矿制铝相比，前者的能耗仅为后者的3%-5%。通过对上述数据的分析和比较。结合图8-1和图8-2，你想到了什么？
铝土矿
萤石
氧化铝
冰晶石
铝锭
碳素电极
液态铝
石油焦和沥青焦
电解
图8-1
铝的生产原理示意图
思考与讨论
思考与讨论
1.从铝土矿制铝消耗的能量要远远高于回收铝制饮料罐得到铝消耗的能量，因而在实际生产过程中要考虑成本。
2.加强废旧金属的回收和再利用是合理开发和利用金属资源的重要途径。在日常生活中要大力倡导金属垃圾的分类回收和再利用。
3.实际生产中，从金属矿物到纯净金属的冶炼过程是一个复杂的过程，在得到所需产品的同时也会产生废弃物，因此必须考虑废弃物的处理对环境的影响，形成绿色化学观念和可持续发展的意识。
思考与讨论
课堂练习
课后作业
第八章 化学与可持续发展
第一节
自然资源的开发利用
第2课时
海水资源的开发利用
海洋约占地球表面积的71%。海洋中水的储量约为1.3x1018吨，约占地球上总水量的97%。
从太空观察地球，会看到地球上有七片陆地“漂浮”在一大片蓝色的海洋之中。
由于与岩石、大气和生物的相互作用，海水中溶解和悬浮着大量的无机物和有机物。海水中主要含有H、O元素，还含有丰富的Cl、Na、Mg、S、Ca、K、Br、C、Sr、B、F等多种元素。
二、海水资源的开发利用
海水资源
化学资源
水资源
新型能源
1.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。
海水淡化的方法主要有：
蒸馏法、电渗析法、离子交换法
2.海水中化学资源的利用
（1）海水制盐
侯德榜（化学家）
侯氏制碱法流程图
煅烧炉
合成氨
沉淀池
CO2
NH3
NH3
母液
食盐水
CO2
NH4Cl
NaCl
Na2CO3
循环Ⅰ
循环Ⅱ
（2）海水提溴
（吹出法）
海水
氧化室
吹出塔
吸收塔
蒸馏塔
冷凝器
Br2
SO2和H2O
Cl2和H2O
酸和Cl2
空气
溴
的
富
集
（2）海水提溴
（吹出法）
氧化：2Br-
+
Cl2
Br2+2Cl-
吸收：2H2O
+
Br2+SO2
SO42-
+2Br-
+4H+
海水
淡水
钾盐
溴化物
食盐
钾
溴
镁盐
镁
火电厂、核电厂的循环冷却水
氢气
烧碱
纯碱
氯气
钠
海水资源的综合利用
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( )
新人教版2019
26
×
×
×
×
×
√
提示 海水中含量最多的两种元素为O和H元素。
提示 电解饱和食盐水可以获取氢氧化钠、氢气和氯气，不能生成金属钠。
课堂练习：
2.在海水资源的综合利用中，不需要化学变化就能够从海水中获得的物质是( )
A．溴、碘单质
B．钠、镁单质
C．食盐、淡水
D．烧碱、纯碱
C
3.我国历来十分重视海水资源的综合利用，下列有关海水综合利用的说法正确的是( )
A．利用潮汐发电是将化学能转化为电能
B．海水蒸发制海盐的过程中发生了化学变化
C．海水中含有溴元素，只需经过物理变化就可以得到溴单质
D．从海水中可以得到MgCl2，电解熔融MgCl2可制备Mg
D
4.若将海水淡化作饮用水使用，下列方法在原理上完全不可行的是( )
A.加明矾使海水中的盐分沉淀而淡化
B.利用太阳能使海水蒸馏淡化
C.利用电渗析法可以获取淡化的饮用水
D.将海水通过离子交换树脂，以除去所含离子
A
5.下列哪种方法不能实现海水的淡化（
）
A．蒸馏法
B．电渗析法
C．离子交换法
D．电解法
D
6.在检验海带中碘元素的实验中，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
2I-
+
2H+
+H2O2
==
I2+2H2O
课堂练习
课后作业
第八章 化学与可持续发展
第一节
自然资源的开发利用
第3课时
煤、石油和天然气的综合利用
三、煤、石油和天然气的综合利用
1.煤的综合利用
无机物
有机物
H
、O、N、S
等元素—
少量
煤的组成
C元素—
大量
煤的综合利用的主要途径：通过煤的干馏、气化、液化获得洁净的燃料和多种化工原料。
煤的干馏是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。
煤
出炉煤气
煤焦油
焦
炭
焦炉气——氢气、甲烷、乙烯、一氧化碳
粗氨水——氨、铵盐
粗
苯——苯、甲苯、二甲苯
苯、甲苯、二甲苯
酚类、萘
沥青
煤的液化
+
H2
直接液化
+
H2O
间接液化
液体燃料
水煤气
甲醇
催化剂
注意：煤的干馏、气化、液化均为化学变化
水煤气
煤的气化是将煤转化为可燃性气体的过程。
主要反应：
C
+
H2O(g)
CO
+
H2
高温
2.天然气的综合利用
天然气主要成分是甲烷。它是一种清洁的化石燃料，更是一种重要的化工原料，主要用于合成氨和生产甲醇以及合成分子内含两个或两个以上碳原子的其他有机化合物。
天然气水合物——可燃冰（课本P103）
3.石油的综合利用
石油是由多种碳氢化合物组成的混合物。
分馏：利用石油中各组分沸点的不同进行分离的过程。属于物理变化。
分为常压蒸馏和减压蒸馏
裂化：在一定条件下，把分子量大、沸点高的烃断裂成碳原子较少的烃的过程。
裂解：深度裂化。目的是获得短链不饱和烃为主要成分的基本化工原料。
催化重整：石油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的过程。
C4H10
CH4
+
C3H6
催化剂
加热、加压
丁烷
甲烷
丙烯
C16H34
C8H18
+
C8H16
催化剂
加热、加压
十六烷
辛烷
辛烯
C8H18
C4H10
+
C4H8
催化剂
加热、加压
辛烷
丁烷
丁烯
C4H10
C2H6
+
C2H4
催化剂
加热、加压
丁烷
乙烷
乙烯
课堂小结
金属矿物的开发利用
海水资源的开发利用
煤、石油和天然气的综合利用
自然资源的开发利用
金属的冶炼
合理开发利用金属资源
海水水资源利用
海水中化学资源的开发利用
煤的干馏、气化、液化
石油的分馏、裂化、裂解、催化重整
天然气的综合利用
[练习]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
课堂练习
[练习]海洋是一个巨大的宝藏，期待着人们的开发和利用。下列
物质不经过化学变化就能从海水中获得的是(
)
A.
溴单质
B.
镁单质
C.
烧碱
D.
食盐
D
[练习]大量的镁是从海水提取的，其中的主要步骤如下：
（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为
。
过滤
盐酸
Ca(OH)2或NaOH
过量
MgCl2(熔融)
Mg
+
Cl2
↑
电解
海水
(含有NaCl和MgSO4等）
溶液
Mg(OH)2
沉淀
试剂②
试剂①
MgCl2溶液
无水MgCl2
Mg
熔融
电解
[练习]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Cu、CO2和H2O。请写出该反应的化学方程式，
并注明反应类型。
2[2CuCO3?Cu(OH)2]+3C
6Cu+7CO2
+2H2O
氧化还原反应
课堂练习
课后作业
