《自然资源的开发利用》ppt课件新教材

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,自然资源的开发利用ppt课件新教材,自然资源的开发利用ppt课件新教材,第,八,章 化学与,可持续发展,第一节,自然资源的开发利用,第八章 化学与可持续发展第一节 自然资源的开发利用,一、金属矿物的开发利用,（一）金属元素在自然界的存在形态,1,、游离态：,极少数的不活泼金属（金、铂等）以游离态的形式存在,2,、化合态：,绝大多数金属以化合态的形式存在。在化合物中金属元素的化合价都是正价,一、金属矿物的开发利用（一）金属元素在自然界的存在形态 1,（二）金属的冶炼,1,、含义：,将金属矿物中的金属从其化合物中还原出来用于生产和制造各种金属材料的过程,2,、实质：,使金属元素从化合态还原为游离态，反应的一般表达式为：,M,n+,+ne,-,=M,（二）金属的冶炼 1、含义：将金属矿物中的金属从其化合物中,3,、金属冶炼方法与金属活动性的关系,方法,适用金属,常用冶炼方法,电解法,K,、,Ca,、,Na,、,Mg,、,Al,2NaCl,（熔融）,2Na+Cl,2,MgCl,2,(,熔融,),Mg+Cl,2,2Al,2,O,3,4Al+3O,2,冰晶石,电解,热还原法,Zn,、,Fe,、,Sn,、,Pb,、,Cu,2Al+Fe,2,O,3,2Fe+Al,2,O,3,（,铝热法炼铁,）,Fe,2,O,3,+3CO,2Fe+3CO,2,（,高炉炼铁,）,CuO+H,2,Cu+H,2,O,CuO+C,Cu+CO,CuSO,4,+Fe=Cu+FeSO,4,（湿法炼铜）,Cu,2,S+O,2,2Cu+SO,2,（火法炼铜）,热分解法,Hg,、,Ag,2HgO,2Hg+O,2,2Ag,2,O,4Ag+O,2,物理提取法,Pb,、,Au,淘金,注：用电解法冶炼活泼金属时，电解的是熔融的金属化合物，而不是金属化合物的水溶液,3、金属冶炼方法与金属活动性的关系 方法 适用金属 常用冶炼,（三）铝热反应,1,、概念：,铝和金属氧化物在高温下发生剧烈反应并放出大量热的化学反应,2,、原理：,铝做还原剂，另一种氧化物做氧化剂，用铝将氧化物中的金属元素置换出来,3,、铝热剂：,铝粉和某些金属氧化物（,Fe,2,O,3,、,Cr,2,O,3,、,V,2,O,5,）组成的混合物,4,、反应特点：,在高温下进行；,反应迅速并放出大量的热；,新生成的金属单质易与,Al,2,O,3,分离,（三）铝热反应1、概念：铝和金属氧化物在高温下发生剧烈反应,5,、应用：,冶炼难熔的相对较不活泼的金属，如,V,、,Cr,、,Mn,等；,金属焊接，如野外焊接钢轨等,6,、实验注意事项：,铝热反应的引燃剂为镁条，助燃剂为,KClO,3,镁带表面的氧化膜要打磨干净，否则难以点燃。氧化铁粉末与铝粉要选择干燥的，铝粉要用未被氧化的，否则反应难以进行,Fe,2,O,3,与,Al,的质量比要控制在,3,：,1,，且二者要混合均匀，铝粉可稍过量，以保证,Fe,2,O,3,完全反应,内层滤纸要用水润湿，以防纸漏斗燃烧,承接生成物的蒸发皿内垫适量细沙，一是防止蒸发皿炸裂，二是防止熔融的液体溅出伤人,实验装置不要距离人太近，且应远离易燃物,使用,Fe,3,O,4,代替,Fe,2,O,3,。因为,Fe,2,O,3,高温分解生成,Fe,3,O,4,和,O,2,，气体易造成高温熔融物喷溅，发生危险,5、应用：冶炼难熔的相对较不活泼的金属，如V、Cr、Mn等,（四）金属矿物的合理开发和利用,1,、合理开发和利用金属矿物资源的原因：,（,1,）资源有限且分布不均,（,2,）金属的冶炼消耗许多能量,（,3,）金属冶炼造成环境污染,（,4,）金属腐蚀造成大量损失,（四）金属矿物的合理开发和利用1、合理开发和利用金属矿物资源,2,、合理开发和利用金属矿物资源的措施：,（,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,）加强废旧金属的回收和再利用,（,5,）使用其他材料代替金属材料,2、合理开发和利用金属矿物资源的措施：（1）提高金属矿物的利,自然资源的开发利用ppt课件新教材,启示,1,：从铝土矿制铝消耗的能量要远远高于回收铝质饮料罐得到铝消耗的能量，因而在实际生产过程中必须考虑投入与产出，要考虑成本,启示,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。要树立金属垃圾也是一种宝贵资源的理念。在日常生活中，要大力倡导金属垃圾的分类回收和再利用，养成自觉珍惜自然资源、节约资源、爱惜环境和保护环境的意识,启示,3,：实际工业生产中，从金属矿物到纯净金属的冶炼过程是一个复杂的过程，往往涉及许多其他物质和反应，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和生产对环境的影响，形成绿色化学观念和可持续发展的意识,启示1：从铝土矿制铝消耗的能量要远远高于回收铝质饮料罐得到铝,二、海水资源的开发利用,（一）海水水资源的利用,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等,2,、海水淡化的途径：,从海水中提取淡水或从海水中把盐分离出去,3,、海水淡化的主要方法：,蒸馏法、电渗析法、离子交换法,二、海水资源的开发利用（一）海水水资源的利用 1、海水水资,自然资源的开发利用ppt课件新教材,（二）,海水中提取溴,（,1,）,流程,空气吹出法,（,2,）,主要的化学反应原理,：,Cl,2,+2Br,-,=2Cl,-,+Br,2,Br,2,+SO,2,+2H,2,O=4H,+,+SO,4,2,+2Br,（二）海水中提取溴（1）流程空气吹出法（2）主要的化,2,、具体的步骤和原理：,步骤,原理或解释,浓缩,海水晒盐和海水淡化后的母液中,Br,-,得到浓缩,氧化,将海水浓缩后，向酸化的海水中通入适量的氯气，使,Br,-,转化为,Br,2,。,Cl,2,+2Br,-,=2Cl,-,+Br,2,吹出,利用溴的挥发性，在吹出塔中通入热空气，将溴从海水中吹出，进入吸收塔,吸收,吹出的,Br,2,通入盛有,SO,2,和,H,2,O,的吸收塔内，以达到富集的目的：,Br,2,+SO,2,+2H,2,O=4H,+,+SO,4,2,+2Br,氧化与蒸馏,向吸收塔反应后的溶液中通入适量的,Cl,2,，将,HBr,氧化生成,Br,2,，,Cl,2,+2HBr=2HCl+Br,2,。再利用水蒸气在蒸馏塔中蒸馏分离出溴蒸气。最后通过冷凝器将溴蒸气冷凝，得到液溴,2、具体的步骤和原理：步骤原理或解释浓缩海水晒盐和海水淡化,注,（,1,）,不能利用最初得到的含,Br,2,的海水直接蒸馏获取液态溴，因为此时溶液中,Br,2,的浓度较低，若直接蒸馏，处理量大，成本高。需要将生成的溴进一步转化为化合态以达到富集的目的，然后再进一步将化合态的溴转变为,Br,2,，以达到提取的目的。,（,2,）空气吹出法从海水中提溴，主要是利用,Br,2,沸点低，易挥发，能被热空气和,H,2,O(g),以溴蒸气形式吹入吸收塔的原理。,（,3,）富集过程中的常见吸收剂还有纯碱溶液，原理为：,吸收：,3Br,2,+3Na,2,CO,3,=5NaBr+NaBrO,3,+3CO,2,酸化：,3H,2,SO,4,+5NaBr+NaBrO,3,=3Br,2,+3Na,2,SO,4,+3H,2,O,注（1）不能利用最初得到的含Br2的海水直接蒸馏获取液态溴，,（三）海水资源的综合利用,除此之外，从海水中提取铀和重水具有一定的战略意义；潮汐能、波浪能等新型能源的开发和利用也越来越受到重视,（三）海水资源的综合利用除此之外，从海水中提取铀和重水具有一,三、煤、石油和天然气的综合利用,（一）煤的组成及综合利用,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，其组成元素以碳元素为主，还含有少量的氢、氧、氮、硫等元素,2,、煤的分类：,按照含碳量逐渐降低的顺序排列为：,无烟煤、烟煤、褐煤、泥煤,三、煤、石油和天然气的综合利用（一）煤的组成及综合利用 1,3,、煤的综合利用途径,（,1,）煤的干馏,定义：,煤的干馏是指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。属于化学变化,主要产品和用途,产品,主要成分,用途,出炉,煤气,焦炉气,粗氨水,粗苯,氢气、甲烷、乙烯、一氧化碳,气体燃料、化工原料,氨、铵盐,苯、甲苯、二甲苯,煤焦油,苯、甲苯、二甲苯,化肥、炸药、染料、,医药、农药、合成材料,酚类、萘,染料、医药、农药、合成材料,沥青,筑路材料、制碳素电极,焦炭,碳,冶金、合成氨造气、电石、燃料,3、煤的综合利用途径（1）煤的干馏 定义：煤的干馏是指,（,2,）煤的气化,定义：,煤的气化是将煤转化为可燃性气体的过程，主要反应是碳与水蒸气反应生成水煤气等,主要反应：,C+H,2,O(g),CO+H,2,CO,和,H,2,的混合气体叫做水煤气,目的,：,获得高效清洁燃料,（2）煤的气化 定义：煤的气化是将煤转化为可燃性气体的过,（,3,）,煤的液化,定义,：,煤的液化是把煤转化为液体燃料的过程,分类：,直接液化：,煤,+,氢气 液体燃料,催化剂,间接液化：,煤一氧化碳和氢气 甲醇等液体燃料,催化剂,化学变化,（3）煤的液化定义：煤的液化是把煤转化为液体燃料的过程,（二）天然气的综合利用,1,、主要成分,：,CH,4,2,、用途,：,（二）天然气的综合利用 1、主要成分：CH4 2、用途：,3,、天然气的水合物,可燃冰,3、天然气的水合物可燃冰,三、石油的综合利用,1,、石油的组成：,石油是由多种碳氢化合物组成的混合物，无固定的熔沸点,注：石油的组成成分中，在常温常压下有的呈气态，有的呈液,态，还有的呈固态，即石油各组分之间沸点差距很大,2,、石油的综合利用途径,（,1,）分馏,定义：,利用原油中各组分沸点的不同进行分离的过程,三、石油的综合利用1、石油的组成：石油是由多种碳氢化合物组,自然资源的开发利用ppt课件新教材,分类：,常压分馏：,、主要原料：原油,、条件：常压加热,、目的：将原油分离成轻质油等各种产物,、主要产品：石油气、汽油、煤油、柴油、重油等,减压分馏：,、主要原料：重油,、条件：减压加热,、目的：将重油充分分离并防止炭化,、主要产品：柴油、润滑油、凡士林、石蜡、沥青等,变化类型：,物理变化,分类：常压分馏：、主要原料：原油、条件：常压加热,（,2,）裂化,定义：,在一定条件下，把相对分子质量大、沸点高的烃断裂成相对分子质量较小、沸点较低的烃,目的：,提高轻质油（特别是汽油）的产量和质量,主要原料：,重油,条件：,催化剂、加热,主要产品：,汽油,变化类型：,化学变化,（2）裂化 定义：在一定条件下，把相对分子质量大、沸点高,（,3,）裂解：,定义：,在高温下把石油分馏产物（包括石油气）中的长链烃断裂成乙烯、丙烯等短链烃。裂解就是深度裂化,目的：,获得短链气态不饱和烃,主要原料：,含有直链烷烃的石油分馏产物（包括石油气）,条件：,催化剂、高温,主要产品：,乙烯、丙烯、丁二烯等气态烃与少量液态烃,变化类型：,化学变化,自然资源的开发利用,课件新教材,2,自然资源的开发利用,课件新教材,2,（3）裂解：定义：在高温下把石油分馏产物（包括石油气）,（,4,）催化重整,定义：,在加热和催化剂的作用下，通过结构的重新调整，使链状烃转化为环状烃的过程,目的：,获得苯、甲苯等产品,注：,1,、石油分馏所得的汽油为,直馏汽油,，多为,饱和烃,。石油裂化所得汽油叫,裂化汽油,，其中含有,不饱和烃,，能与卤素单质反应，因而当用汽油萃取水中卤素单质时，需选用直馏汽油,2,、石油裂化和裂解的主要反应：,自然资源的开发利用,课件新教材,2,自然资源的开发利用,课件新教材,2,（4）催化重整定义：在加热和催化剂的作用下，通过结构的重,3,、以煤、石油和天然气为原料生产合成材料,（,1,）目前多数石油产品仍作为燃料使用，只有一部分转化为化工、纺织、建材、医药、日用化学品等行业的基本原料,（,2,）以煤、石油、天然