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第一节 开发利用金属矿物和海水资源一、金属矿物的开发利用 1.金属的冶炼实质 冶炼金属的实质就是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。 2.金属的冶炼方法 (1)热分解法:对一些不活泼的金属,可以直接用加热分解的方法使其从化合 物中分离出来。 加热 加热 2Ag2O === 4Ag + O2 ↑ 2HgO === 2Hg + O2 ↑ (2)热还原法:大部分金属的冶炼,采用高温下还原剂还原的方法。常用还原 剂是H2、CO、C、Al等。 加热 加热 Fe2O3+3CO === 2Fe + 3CO2 CuO+H2 === Cu + H2O (3)电解法:非常活泼的金属,通常采用电解法冶炼。 电解 电解 2NaCl (熔融) === 2Na + Cl2 ↑ MgCl2 (熔融) === Mg + Cl2 ↑
2Al2O3 (熔融)冰晶石 === 4Al + 3O2 ↑
电解
冰晶石(Na3AlF6)的作 用是熔剂,使Al2O3低 于其熔点而熔化。
K Ca Na Mg Al Zn Fe Sn Pb (H) Cu Hg Ag 电解法 热还原法 热分解法3.铝热反应:
Pt Au 物理提取法
铝与氧化铁反应的现象:放出大量的热,发出耀眼的强光,纸漏斗被烧穿,熔融物落 入沙中。 高温 铝与氧化铁反应的化学方程式 Fe2O3+2Al === 2Fe + Al2O3 注意: ①镁条的作用:镁条燃烧提供热量,并促使KClO3发生分解。 ②氯酸钾的作用:KClO3分解放出O2,使镁条剧烈燃烧,单位时间内放出更多的热 量,以引发Al与Fe2O3的反应。4.矿物资源的合理利用 提高金属矿物的利用率,减少金属的使用量,加强废旧金属资源的回收和再利用, 使用其他材料代替金属材料等。 5.思考与交流(BX2.P90) 问题1答案(仅供参考):目前海底矿藏资源的勘探和开采技术还不够成熟,要投入实 用更面临许多课题,主要是成本比陆地矿藏高,还存在破坏生态环境等问题。 问题2答案(仅供参考):回收的废旧钢铁、铝制品可用于钢铁和铝的重新冶炼,既能 节约能源、保护环境,又能降低金属材料的成本。
二、海水资源的开发利用 科学探究:1.如何将海水中的溴离子变成溴单质?并设计方案。 实验方法: (1)用蒸馏法将海水浓缩.用硫酸将浓缩的海水酸化. (2)向酸化的海水中通入适量的氯气,使溴离子转化为溴单质. (3)向含溴单质的水溶液中通入空气和水蒸气,将溴单质吹入盛有 二氧化硫溶液的吸收塔内. (4)向吸收塔中的溶液内通入适量的氯气. (5)用四氯化碳(或苯)萃取吸收塔中溶液里溴单质.
化学方程式: 2NaBr + Cl == Br + 2NaCl 2 2 Br2 + SO2 + 2H2O == 2HBr + H2SO4 2HBr + Cl2 + == Br2 + 2HCl2、如何证明海带中有碘离子?
酸 化 ① C l 2 B r g ) + 空 2( 浓 缩 ② 空 气 + H O ( g )气 + H2O ( g ) 2 海 水 吸 收 塔 富 集 溴 ( S O)2
B r 2
C l 2
H B r + H2S O 4
实验方法: 1、取约3g干海带,用刷子去净其表面上的附着物。把海带
剪碎后用适量 酒精湿润,放入坩埚中。 2、点燃酒精灯将海带灼烧至完全成灰,停止加热,使海带灰 冷却至室温。 3、将海带灰转移至小烧杯中,加入约10mL蒸馏水,搅拌。 用小烧杯盛着 将混合物煮沸约3min,冷却后过滤。 4、在滤液中滴入几滴约3moL/L的硫酸,再加入约1mL 质量分数为3%的H2O2溶液,观察现象。再向溶液中加入几滴 淀粉溶液,再观察现象。 实验现象:加入H2O2溶液后,溶液由无色变为深黄色;加入淀粉溶液后,溶液 又变为深蓝色。
化学方程式:2KI + H2O2 + H2SO4 == I2 + K2SO4 + 2H2O
实验说明: 1.在海带中碘与有机基团(R)结合成碘化物(RI),海带 燃烧后的灰中RI转化为KI、NaI等,当加入H2O2(在酸 性条件下)时可生成单质碘。2H+ + H2O2 + 2I-=I2 + 2H2O
生成的单质碘可用CCl4萃取。 2.将海带剪碎后,再用酒精润湿,可使海带易于灼烧全, 灼烧时产生的烟也较少,并缩短灼烧时间。 3.海带如果用水浸泡,碘化物会部分溶解而损耗,因 此干海带比湿海带的实验效果好。 问题和讨论提示: 实验中的下述现象可以说明海带的成分中含有碘: 滴加淀粉试液后,溶液变为蓝色;加入CCl4并振荡后, CCl4层呈黄色。
第二节 资源综合利用 环境保护一、煤、石油和天然气的综合利用(化石燃料:煤、石油和天然气, 主要能源,重要的化工原料。)1、煤的组成及其综合利用
煤 (1). 的 组 成
无机物
Si 、Al、 Ca、 FeC 元素—大量 污 染 环 境
有机物H 、N、S、O等元素— 少量
COx NOx SO2 烟尘
(2).煤的综合利用 煤的干馏: 将煤隔绝空气加强热使其分解的过程,叫做煤的干馏。
煤的气化:在一定条件下把煤及其干馏物转化为煤气(CO、H2)。煤的液化: 在一定条件下将煤转化为液体燃料——又称人造石油, 可继续精制成汽油、柴油、液化石油气、甲醇。在石油 资源日益减少的情况下,煤的液化具有十分诱人的前景。 2、天然气的组成及其综合利用 天然气主要成分是甲烷。天然气是一种清洁燃料,可以直接用作燃料。 天然气更是一种重要的化工原料,主要用于合成分子内含两个或两个以上 碳原子的其他有机化合物。 3、石油的组成及其综合利用 (1)石油的成分: 含烃的混合物 按元素来看:碳、氢含量为97%--98% 按物质来看:烷烃、环烷烃、芳香烃的混合物
(2)石油炼制过程脱水 脱盐 分馏
原理 除去原油中的盐和水,减少对设 备的腐蚀。 利用加热和冷凝,把石油分成 不同沸点范围的产物。 在一定条件下加热,把相对分子质量 大、沸点高的烃断裂为相对分子质量 较小、沸点较低的烃。< …… 此处隐藏:4518字,全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……